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엔지니어 칼럼

회로 설계와 EMC 설계의 밸런스

제6회 제품 사양서 (3)
일반적인 EMC 평가 지표 예

전수검사의 규격치 항목에는 EMC 평가 지표가 있다.

안녕하세요. 로옴의 이나가키입니다.

지난 편에서는 제품 사양서의 개요에 대해 설명했습니다. 제품 사양서와 관련된 질문 중, 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)의 경우 제품 사양서에 기재된 규격치에 대해 어느 정도의 비율과 빈도로 검사를 하는지에 대한 질문이 있습니다. 예를 들면 하기와 같은 질문입니다.

 Q : 출하 검사는 1,000개 중 1개의 비율로 실시합니까? 아니면, 100개 중 1개의 비율로 실시합니까?
 Q : 규격치의 모든 항목을 검사합니까? 아니면, 주요 항목만 검사합니까?
 Q : 검사는 제품 Lot.가 새롭게 변경되는 경우에만 실시합니까?

이에 대한 로옴의 대답은 아래와 같습니다.

 A : 전수 · 전항목의 검사를 실시하고 있습니다.

출하하는 모든 제품은, 자동 출하 시험기를 통해 개별 검사를 실시하고 있습니다. 검사 항목수는 제품 종류에 따라 수백개 항목에서 수천개 항목까지 적용되며, 해당되는 전항목에 대해 검사를 실시하고 있습니다. 그 중에는 고온 시험까지 실시하는 제품도 있습니다.

조금 더 자세하게 설명하면 반도체 집적 회로 (LSI 및 IC)의 재료가 되는 실리콘 웨이퍼 (원반 상태의 실리콘 기판 상에 여러 개의 LSI 및 IC가 작성되어 있다) 상태에서 전수 검사 · 전항목 검사를 실시합니다. 그다음, 개별적으로 잘라내어, 패키징 (수지 봉지 등) 후 다시 전수 검사 · 전항목 검사를 실시합니다. 이와 같이, 여러 번의 출하 시험을 만족한 것만을 제품으로 출하합니다. 제품의 품질 보증에 있어서는 다양한 방법이나 개념이 있지만, 로옴에서는 전수 검사 · 전항목 검사를 기본으로 하고 있습니다.

그럼, 전자 양립성 (EMC) 면에서 설명하겠습니다. 전수 검사가 실시되는 규격 항목 중에는 EMC의 대용 평가 지표도 포함되어 있습니다. 자주 사용되는 것으로, PSRR (Power Supply Rejection Ratio), CMRR (Common Mode Rejection Ratio), EMIRR (EMI Rejection Ratio) 등이 있습니다.

PSRR은 전원전압 변동 제거비로, 전원전압을 변동시킬 때 출력에 어느 정도의 변동이 발생하는지를 나타내는 비율입니다. CMRR은 동상 입력 변동 제거비로, 차동 입력을 동일한 전위에서 변화시킬 때 출력에 발생하는 변동의 비율입니다.

PSRR, CMRR 모두 차동 연산 증폭기 (OP Amp) 등에서 규정되는 DC 특성이지만, 주파수 특성을 지니므로, 10Hz~1MHz 정도의 주파수 범위에서도 측정합니다. 10Hz 등의 저주파에서는 100dB 이상의 실력치를 지니는 제품도 많아, 대략적인 변동치는 1/100,000 이하가 됩니다. (전기적 특성으로는 악화되지만, 저주파일수록 특성이 좋아진다.)

마지막으로 EMIRR은 EMI 내성이나 전자 간섭 제거비라고 부릅니다. 고주파 노이즈에 어느 정도 견딜 수 있는지를 나타내는 지표입니다. 조금 어렵지만, 입력단자 (+ 측)에 RF (고주파) 신호를 인가한 피크 전압과 입력 환산의 오프셋 전압 시프트 량의 비율을 데시벨로 표시한 것입니다.

EMIRR은 1MHz~수 GHz 정도의 주파수 범위에서 측정하고, 수치가 클수록 특성이 좋습니다. EMIRR은 수 GHz에서 100dB 정도의 수치가 되고, 이후 더욱 향상됩니다. 차동 연산 증폭기 등에서는 반도체 집적 회로의 주파수 응답 특성이 고주파일수록 악화되므로, EMIRR이 좋은 수치가 됩니다.

이러한 수치를 비교 검토함으로써, 제품의 EMC 특성의 일부를 평가할 수 있습니다. EMC 특성은 IEC 국제 규격 (CISPR 포함) 및 ISO 국제 규격에 의한 규정이 많이 있으므로, 본 칼럼에서는 「일부」라고 표현하였습니다.

다음 편을 기대해 주세요. 감사합니다.

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