全球晶片短缺之下，半導體安全更需要嚴格把關

近期全球晶片短缺打亂了許多產業的生產計劃，其中又以對半導體需求量大的汽車業所受影響最為明顯。隨著汽車搭載更多先進功能，新的技術將使用更高壓的電源，每輛車所使用的半導體元件數量亦隨之增加。持續的疫情與中美貿易戰是導致半導體短缺的其中幾個原因，因此，廠商們正積極尋求能夠提供足夠產能的半導體製造商來解決此問題。然而在提高產量的同時，半導體的安全依舊是最重要的。

如何確認半導體元件的安全性？

用於汽車的半導體元件需承受高溫、高電壓和高電流。特別是隔離器和隔離式柵極驅動器需要耐高壓，因為他們的作用在於為輸入和輸出電壓之間提供「電氣隔離」，以避免產品損壞、確保運作時的安全並降低功耗(圖1)。與大多數高壓產品一樣，他們具有潛在的觸電危險。因此，隔離器和隔離式柵極驅動器需要通過電氣安全測試，減輕和防止電氣危害。我們將會針對隔離器的兩個安規標準：UL1577 和 IEC 60747-5-5，在以下的內容中介紹其測試條件。

圖1: 輸入與輸出電壓之間的電氣隔離

UL 1577是光隔離器的標準，但是數位隔離器和隔離式柵極驅動器皆使用此標準作為安全認證。為滿足此標準的測試要求，他們需要通過耐壓測試。在測試方法上分為規格測試或產線測試。取決於測試方法，測試條件會因此而有些許不同。規格測試是驗證隔離器是否能承受60秒的額定隔離電壓(一般常見的隔離電壓是2.5kVrms 或是 5kVrms和高隔離電壓6kVrms)。產線測試則是用於檢測隔離器是否有製作上的缺陷。可比照規格測試方式進行或使用120%的額定隔離電壓輸入1秒。

UL 1577 對於雙重保護隔離器有更嚴格的測試要求。他們需要通過放電測試，以確保運作安全和品質。放電測試包含了兩個測試。首先是使用20kv直流電壓再放電5秒鐘，重複50次，檢查是否有任何明顯的損壞。接著進行耐壓測試輸入隔離電壓或3.5kVrms的電壓（取其大者）60秒。

我們快速的總結以上所提到的UL 1577測試條件於表1:

表1: UL 1577 測試條件

IEC 60747-5-5也是光隔離器的安全標準，其耐壓測試用於驗證在特定情況下光隔離器是否能承受隔離電壓，其規格測試和產線測試測試條件亦有所不同。進行規格測試時，輸入60秒的隔離電壓 (常見為2.5 kVrms 或 5kVrms)。在進行產線測試時，則須輸入120%的隔離電壓 1至2秒。表2總結了IEC60747-5-5的耐壓測試條件:

表2: IEC 60747-5-5耐壓測試條件

華儀電子為半導體電氣安全做把關

近期的晶片短缺嚴重影響了汽車產業。半導體供應與汽車產能回歸正常固然是首要之務，但提供高品質的汽車與合規的半導體元件也同樣重要。華儀在半導體產業擁有豐富的經驗，曾成功幫助許多半導體製造商透過安規測試把關其產品的電氣安全。

華儀的 ESA、SE 和 EST-300 系列提供5kVrms的輸出電壓，符合UL1577和IEC 60747-5-5對一般隔離器 (2.5kVrms 或5kVrms)的測試條件。而7470 系列耐壓測試器特別適合用於測試高電壓隔離器和雙重防護隔離器，其高達20kV的交流或直流輸出電壓，可滿足更嚴格的測試需求。半導體製造商選擇華儀7470系列來確保他們的高壓隔離器符合UL 1577的要求（表格一）。他們在規格測試使用了6kVrms的電壓，而產線測試則使用7.5kVrms (略高於120%的額定隔離電壓)；針對UL1577所要求的雙重防護隔離器20kV放電測試，客戶也選擇7474來進行。圖二為7470系列與被測隔離器的連接方式示意圖。

圖2 : 7470系列與隔離器(DUT)的連接方式

華儀電子擁有 40 多年的行業經驗，並與國際實驗室合作，為客戶提供最新的電氣安全測試解決方案。在第12期，我們討論了半導體製造設備的電氣安全測試。點擊此處了解更多資訊。如果您對半導體相關電氣安全測試有任何疑問，請聯繫我們的業務獲得完整的資訊。