半導體光電耦合器檢測技術及關鍵檢測項目

一、引言

二、核心檢測項目及方法

1. 電性能檢測

(1) 隔離電壓（Isolation Voltage）

• 目的：驗證輸入與輸出端之間的絕緣耐壓能力。
• 方法：使用高壓測試儀，在輸入與輸出端施加規定電壓（如3.75 kV RMS，持續1分鐘），檢測漏電流是否超標（通常≤1 mA）。
• 標準：IEC 60747-5-5、UL 1577。

(2) 電流傳輸比（Current Transfer Ratio, CTR）

• 目的：評估輸入電流（IF）與輸出電流（IC）的比率，反映光電轉換效率。
• 方法：在輸入端施加恒定IF（如5 mA），測量輸出端集電極電流IC，計算CTR = (IC / IF) × 100%。
• 標準：CTR需匹配規格書（如50%~600%），偏差超過±20%視為不合格。

(3) 響應時間（Switching Time）

• 目的：檢測信號傳輸延遲，包括上升時間（tr）和下降時間（tf）。
• 方法：輸入脈沖信號（如0→10 mA），用示波器測量輸出端從10%到90%電平的變化時間。
• 典型值：高速光耦tr/tf≤3 μs，普通型≤20 μs。

(4) 暗電流（Dark Current）

• 目的：檢驗無輸入光信號時的輸出端漏電流。
• 方法：輸入端斷開（IF=0），輸出端施加反向電壓（如5 V），測量漏電流（通常≤10 nA）。

2. 光性能檢測

(1) 發光器件（LED）特性

• 正向電壓（VF）：測試LED在額定電流下的壓降（如1.2 V@20 mA）。
• 發光波長：通過光譜儀驗證波長是否符合設計（如紅外光耦波長850 nm）。

(2) 光探測器靈敏度：驗證光敏元件（如光電晶體管）在特定光照下的響應線性度。

3. 環境可靠性測試

(1) 高溫高濕測試（THB）

• 條件：85℃/85%RH，持續1000小時。
• 判定：CTR衰減≤±30%，絕緣電阻≥10^11 Ω。

(2) 溫度循環（Thermal Cycling）

• 條件：-40℃→+125℃，循環100次。
• 判定：無封裝開裂、引腳斷裂。

(3) 振動與沖擊測試

• 方法：依據MIL-STD-883進行隨機振動（20~2000 Hz）和機械沖擊（1500 g）。

4. 機械性能檢測

• 引腳強度：對引腳施加軸向拉力（如5 N，持續10秒），檢測是否斷裂。
• 可焊性測試：按J-STD-002標準，驗證引腳在260℃錫浴中的浸潤性。

5. 壽命與耐久性測試

• 高溫工作壽命（HTOL）：在最高結溫下（如125℃）加載額定電流，持續1000小時，監測CTR變化。
• 開關壽命：高頻開關（如1 kHz）下驗證輸出信號的穩定性。

6. 功能安全認證檢測

• 絕緣等級：驗證符合IEC 60747-5-5的加強絕緣（Reinforced Insulation）要求。
• 隔離失效分析：通過局部放電檢測（PD Test）評估內部絕緣缺陷。

三、檢測設備與標準

• 關鍵設備：耐壓測試儀、示波器、恒流源、高低溫試驗箱、光譜分析儀。
• 參照標準：
  • 國際：IEC 60747-5-5、MIL-STD-883
  • 國內：GB/T 15651-2020《半導體分立器件和集成電路光電子器件試驗方法》

四、