为因应欧体之规定以取得CE标志，须依指令的规定做好机械本体安全和技术文件(TCF)。而机器在电气系统方面应符合EN 60204-1的规定来做电气安全设计;此标准提供了关于机器电机设备的要求与建议，以提高人员财产的安全及控制反应的一致性和容易维修。在本标准(EN 60204-1)的要求下，制造商应随着电气设备之难易程度，提供不同的资讯，以下列出所须电气安全资讯的基本需求。
(一) 所须提供的资讯：
提供给电气设备的数据须包括：
(a) 简单明瞭的设备说明，安装与设置及接至供应电源的说明；
(b) 电源的要求；
(c) 适当的物理环境的资讯(例如:说明、振动、噪音程度、大气污染程度)；
(d) 适当的系统图(方块图)；
(e) 电路图；
(f) 适当的下述资讯：
- 程序
- 操作步骤
- 检查的频率
- 功能测试的频率及方法
- 调整、维护及修理的指导，尤其是保护性装置和电路
- 零件表特别的库存品
(g) 安全装置，交互动作功能，及防护危险动作的护罩连锁装置，特别是交互动作建立方法的描述(包含相互连接的图示)
(h) 当主要安全防护取消时(例如:手动程序输入，程序验证等)，其它安全防护的手段及方法的描述。
(二) 对所有电气档的要求
所有电气文件须依据IEC 61082-1及下述要求来准备。项目标示系统须依据IEC 61346的要求。对于不同档的参考，供货商必须选用下列方法的其中之一：
- 每一档上必须附有可以和该电气设备所有其它档前后对照的档码；或所有档上必须要在图面上或文件目录内，列出文件号码及名称。只有在档只含有小数量档(例如: 少于5件)，才使用第一个方法。
(三) 基本的资讯
技术文件档必须包含至少下列文件：
- 电机设备的正常操作条件，包含预期的电源条件，及在必要时，也提供它们的物理环境数据；
- 搬运、输送及储存；以及不适当的使用方法。这些数据或可以个别的文件或安装或操作档的一部分来呈现。在必要时，这些文件应包含关于负载或启动峰值电流及允许的压降。这些数据应包括在系统或电路图中。
(四) 安装图
安装图必须提供所有在机器设定的基础作业时所须的数据。在復杂的状况下，或许需参考详细的组立图。对于要在工地安装的供应电源电缆，建议的安装位置、形式和断面积必须清处地标示。
对于安装在电源供应电缆线源头的电流保护装置，其选择型式、特性、额定电流及设定时所需之数据必须陈述。
要由使用者提供在地基上的导管，其大小、目的、和位置必须详述。在机械与相关设备间要由使用者提供的导管，电缆槽或电缆支架的大小，型式和目的必须详述。
图上必须表明要移动或服务该电机设备时所需的空间。必要时应提供相互连接的图标或表格，此图标或表格所有与外部连接的数据，若该电机设备原先就设计成可以变换使用不同的电源，则这类图标或表格中必须註明在变换使用不同电源时应如何修改或相互连接。
(五)系统(方块图)
若需要使人易于了解操作的原则，就须提供系统图，这种方块图是用符号来表示电机设备与其功能性的内部关系，而不须表示出所有的相互连接。功能图或可做为方块图的一部份或附加于方块图上。
(六)电路图
假设一系统图不能充分详述电机设备的组件，则须提供电路图。这些图须标示出机械及其相关电机设备的电路，任何不属于IEC617的图形符号必须在图上或其相关的档上另行标及说明。在所有文件上及机械上所使用的零件和装置符号和标示必须一致。
电路图须依据IEC1082-1来规划。
必要时应提供端子功能图来显示接口的连接端子及控制系统的功能。
此图或可与电路共享以求简化。端子功能图应包含能与每一单元的详细电路图互相参考的数据。电路图上的切换开关的符号应以所有公共设施如电力、空气、水、润滑油)在关闭状态和机器与其电气设备在正常起动状况的情形来表示。
导线必须依照规定加以识别。
电路须在维护及侦错时以易于了解的方式来表示，使人易于了解其功能。与控制装置及零件的功能相关之特性若不能明显地由符号显示出来，就要得在图上接近该符号之处加以说明或是用附註的方式呈现。
机械安全之评估标准
如先前所提，欧盟除了制定各种不同的产品安全指令之外，另颁布了许多不同的产品安全标准。有些适用于某特定产品，有些则为适用多项产品之通用评估法则。
因此，当评估机械指令安全时，亦须同时考虑适用的产品安全标准。
就机械指令而言，可分成下列几种型式标准：
A、型标准(基本安全标准)
给予基本概念、设计原则及适用于所有机器的一般情况。例如：
- EN 292-1：机械安全标准基本观念及一般设计原则-第一部分：基本术语、方法。
- EN 292-2：机械安全标准基本观念及一般设计原则-第二部分：技术原则及说明。
- EN 1050：机械安全-危险评估原则。
B、型标准(群体安全标准)
处理一种安全情况或一种相关安全设施，该设施能广泛使用于多种机械：
B1型标准：针对特定安全情况(例如：安全距离、表面温度、噪音)例如：
- EN 294：机械的安全-防止上肢伸及危险区域之安全距离
- EN 811：机械的安全-防止下肢伸及危险区域之安全距离
B2型标准：针对相关安全设施(例如：双手控制、互锁装置、压力感应装置、护罩)
- EN 1088：机械安全-有/无护罩锁紧的互锁装置-设计的一般原理及规定。
- EN 953：机械安全-护罩(固定的/可动的)的设计及构造之一般规范。
C、型标准(机器安全标准)
给予特定机器或机器详细的安全必要条件，例如：
- EN 201：塑料/橡胶射出成型机之安全要求
- EN 692：机械式沖床之安全要求
- EN 693：油压式沖床之安全要求
- EN 860：单面刨木机之安全要求
- EN 869：金属铸造机之安全要求
- EN 982：油压系统之安全要求
- EN 983：气压系统之安全要求
- EN 1493：汽车举升台之安全要求
- EN 12415：小型车床之安全要求
- EN 12417：综合加工机之安全要求
- EN 12478：大型车床之安全要求
- EN 12717：钻床之安全要求
机械产品EMC要求与因应对策
一、 前言
由于科技的进步，各种无线通讯设备及数位装置技术的高度发展，电磁干扰已成为电子时代中世界各国关注的问题。机械产品的制造为迎向消费市场需求，亦朝向高速度、高精度、自动化且大量使用数值控制与PC-Based控制器，而使机械产品电磁干扰问题更加复杂。
尤其是欧盟(EU)，业已制定有关这些机械装置的国际标准与规范，若是产品未能合法黏贴CE 标志，就不能在这个市场销售，世界各国亦纷纷以此标准和规范，制定或修改成符合国际标准的本国规范，我国也不例外，不仅修订CNS标准，而且在汐止成立标准实验室，严格管制电磁干扰的问题。而我国从89年7月1日起正式要求各类消费性电子、资讯产品实施电磁干扰的认可管制，以我国厂商大多为中小企业型态而言，各制造厂为了能够顺利销售自己的产品，除了资金雄厚的厂商可自行设置实验室，来做为EMC测定外，大多委託标检局认可之EMC实验室来进行测试。
本中心有鑑于大型产品的大电力、大体积及移动不易之特性，特成立移动式EMC测试实验室，提供大型产品厂商现场测试之服务，本文将概要介绍机械产品CE标志EMC指令符合流程、测试要求及改善对策。
二、 欧盟EMC指令(89/336/EEC)简介
在欧盟有关EMC的规范始于1989年5月3日所公佈的电磁相容指令(Electromagnetic Compatibility Directive, 89/336/EEC, 简称EMC指令)，目的在要求一个装置、设备或系统在其电磁环境内操作时，不会产生令该环境中其他任何事物无法忍受的电磁干扰，而其本身仍能正常地执行其功能。
EMC指令适用的对象，包含所有易于产生电磁干扰的设备，或是本身功能易受电磁干扰所影响的设备，主要保护要求对象如下：
— 家用无线电及电视接收器
— 工业制造设备
— 行动收音机
— 行动收音机及商用行动电话
— 医疗及科学设备
— 资讯科技设备
— 一般电器及家用电器
— 航空及航海用无线电设备
— 教育用电子设备
— 电信网路及仪器
— 电台及电视发报机
— 照明灯及萤光灯
三、 符合EMC指令评核之程序
1. 评核流程
1.1 条款10(1)--符合标准路径(Module A)
产品已有调和的EMC标准，可整机进入实验室进行测试，但不属于射频无线发射装置，则可依循此自我认证方式。
1.2 条款10(2)--技术文件档案路径(Modula Aa)
产品尚无EU调和的EMC标准，或是受限于产品体积、重量、装配、特殊电源…等限制，无法整机进入实验室进行测试，且不属于射频无线发射装置，则可依循Competent Body准备TCF及进行现场测试的认证方式。
1.3 条款10(5)--EC型式试验(Module B+C)
属于电信终端设备或射频无线发射装置，则须依循Notify Body的EC型式试验和认证方式。
2. 国内厂商应如何进行EMC指令符合标示工作
— 确定产品是对应指令第10条第几款
— 依据指令条款的要求，选择适合的管理模式(A, Aa, B+C)(必要时与欧盟内之买主协商)
— 依据各种管理模式及对应之产品标准，执行样品检验
— 建立技术文件档案
— 拟妥一份书面符合声明(Declaration of Conformity)
— 生产阶段要确保符合指令要求
— 产品黏贴CE标志
3. 厂商所准备的技术文件至少需包含下列各项：
— 产品名称及对产品概括的描述
— 设计概念及零组件、电路之制造图样等(设计图、电路图、零组件表…等)
— 为使上述图表易于瞭解之说明(使用说明书、制造说明书等)
— 表列产品全部或部份适用之标准，若无适用之标准，则须叙述符合指令基本要求的解决方法
— 设计时所做的计算及执行的检验结果
— 测试报告
四、 测试标准与结果判定
1. EMC测试项目主要分为放射性(EMI)及耐受性(EMS)两大项，放射性(Emission)测试之标准必须依产品特性及使用场所来决定，一般机械产品皆属于Class A(不使用于住宅区)Group 1(非蓄意放射)的设备，其测试项目和标准如下：
1.1 传导放射标准(EN 55011 Conducted Emission)
1.2 辐射放射标准(EN 55011 Radiated Emission)
放电加工机(EDM)、高週波机…等属于Class A Group 2之设备，其放射性测试之频率范围、电场强度限制值将有所不同。
2. 耐受性(Susceptibility)测试合格与否的判定，主要分为三个性能判定基准(Performance criteria)等级：
— 基准A：测试中，待测物功能须完全正常
— 基准B：测试中，待测物功能允许衰退，但测试后功能须完全恢復正常
— 基准C：允许暂时丧失功能，但能自动恢復或经使用者开机恢復
耐受性测试项目主要有：
2.1 ESD静电抗扰测试(EN 61000-4-2 Electrostatic discharge)
模拟人体所带静电或手持工具对产品之影响
• 波上升时间：0.7~1.0ns
• 波宽：60ns
• 接触放电 4kV (2、4、6、8kV)
• 空气放电 8kV (2、4、8、15kV)
• 试验点：所有接触面(含垂直与水平耦合测试)
• 试验次数：正负极性，至少各放电10次
• 试验间隔：约1秒钟
• 性能判定基准：B
2.2 RS辐射抗扰测试(EN 61000-4-3 Radiated RF)
模拟无线电波、电台、雷达站等讯号对产品之影响
• 经由BCI耦合线圈辐射RF POWER对待测物产生干扰
• 试验频率：80MHz ~ 1000MHz
• 讯号调变：1kHz，80%调变
• 试验水准：10V/m
• 试验方向：前、后、左、右
• 性能判定基准：A
另外为防止行动电话900MHz通讯脉冲电磁波之干扰，须做如下测试：
• 试验频率：900MHz± 5MHz
• 讯号调变：200Hz，50%调变
• 试验水准：10V/m
• 试验方向：前、后、左、右
• 性能判定基准：A
2.3 EFT快速暂态脉冲抗扰测试(EN 61000-4-4 Electrical Fast Transient/Burst)
模拟SCR、重负载开关及继电器切换中所产生杂讯对产品之影响
• 波上升时间：5ns± 30%
• 波宽时间：50ns± 30%
• 脉波频率：5kHz
• 丛波宽度：15ms± 20%
• 丛波周期：300ms± 20%
• 试验标准：AC电源2kV、DC电源1kV、I/O连接线1kV
• 性能判定基准 : B
2.4 CS传导抗扰测试(EN 61000-4-6 Conducted RF)
模拟工业产品在高频杂讯环境下，电磁杂讯经由电源线、传输线、通讯线所产生之影响
• RF干扰波直接注入电力线或讯号线
• 试验频率：150kHz ~ 80MHz
• AM调变：1kHz正弦波，80%调幅
• 试验电压：10V
• 试验位置：AC/DC电源端、传输线、通讯线
• 使用耦合/解耦合网路
• 性能判定基准 : A
2.5 Surge雷击突波抗扰测试(EN 61000-4-5 Surge)
模拟雷击诱导与电感性负载切换
• 试验水准：AC 4kV、DC 0.5kV
• 试验模式：电源线与信号线
• 试验方法：正负极性，相位(L1-PE, L2-PE, L3-PE, L1-L2-L3-PE)
• 性能判定基准 : B
2.6 PFMF电源频率磁场抗扰测试(EN 61000-4-8 Power frequency magnetic field)
模拟工业产品在大电流或高磁场环境下操作，部分磁场敏感元件及CRT模组受到电源频率磁场之影响
• 试验频率：50Hz
• 试验强度：在3A/m以下，不能有任何影响
在30A/m以下，允许些微干扰现象
• 性能判定基准：A
五、机械产品主要干扰源与电气施工要点
以工具机产品而言，主要的干扰源有：
— 控制器(如CNC, PC-Based…等)电源供应单元
— 控制器逻辑振盪电路(clock, oscillator…等)
— 伺服驱动器电源模组
— 伺服驱动器、变频器
— 电磁阀…
对于干扰的防治，採取的对策主要有：
1.接地(Earthing Arrangement)
• 安全接地应优先于EMC对策
• 高频讯号接地保持极低之接地电阻，使用较大面积且宽薄之接地导体
• 尽可能保持接地回路之最短路径
• 马达与驱动器之接地应接于相同点
接地是最直接、有效、容易且最节省成本的对策，但许多厂商常因不了解接地的目的及意义，或连接不确实而影响接地的效果。
2.滤波(Filtering)
• 使用适当电流与温度额定之电源滤波器
• 滤波器的设计必须符合实际性能需求
• 输入电缆线与输出电缆线分离
• 安装交流滤波器尽量靠近马达侧
• 滤波器与马达驱动器应键结于相同之框架体
安装滤波器是防止传导干扰最有效的对策，但须注意滤波器的安装位置与接线方式是否正确。
3.隔离(Screening)
• 电气箱 : 确定所有配电盘已接地以极低电阻及最短路径
• 马达 : 如马达本身已有良好的隔离，则无其他特别之要求
• 电缆线 : 驱动器与马达之间使用隔离电缆
良好的隔离可阻隔电磁波的外洩与进入，但会影响内部散热效果，因此在採用隔离对策时，必须同时考虑箱体的散热能力是否足够。
4.其他(Miscellaneous)
• 使用大型滤波电容器必须安装洩放电阻(Discharge resistor)
• 安装时电缆线的分离与区隔应慎重考虑
• 尽可能将动力线与控制讯号线分离
• 电气箱内动力线与控制讯号线的排列尽可能让其为90o交叉
• 使用电缆线连接之路径尽可能的短
进阶的EMC防治理念与对策必须从设备单体到系统电磁干扰的耦合分析，来决定EMC的设计观点与方法，一般需考虑：电源干扰的处理、箱体构造的屏蔽处理、机器内外部电线电缆的处理、PCB的佈线原则、高低频信号的接地处理、脉冲迴路处理、IC元件信号界面处理…等，于产品适当的开发阶段，拟妥测试计画并安排测试时程，以提高测试效率来节省测试费用，此外，尚需考虑改善对策所需的成本。
六、 有关CE标志的一些重要观念介绍如下
1. CE标志不是认证，并不是任何一家试验室授权张贴的
2. CE标志是有关安全、健康或环境方面的最低基本要求
3. CE标志如同产品的护照，使产品不因技术方面的原因而被拒欧市门外
4. CE标志基本上是基于制造商或其欧市授权代表书面声明符合的一种程序
5. CE标志之责任应在制造商或其欧市授权代表
6. CE标志可以和其他私人试验室所推广之安全认证标志(如TÜV, Nemko…等)同时存在，只要不造成误导、混淆。
7. 产品张贴CE标志，买主仍有可能要求其他的安全标志(如TÜV, Nemko, BSI…等)。
1、电源
1.1 三相入力电源在NFB与变压器间装杂讯滤波器(Noise Filter)，此滤波器的输入线愈短愈好。
1.2 电源及大电流导线紧贴电器箱之底部，并沿着边角佈线。
1.3 开关式电源供应器加装隔离罩以防辐射性发射干扰，滤波器选用π型或T型可抑制宽波段杂讯，陶铁磁体(Ferrite)材质可抑制射频杂讯。
1.4 电源线两端考虑採隔离接地以免接地回路(Ground loop)形成共同阻抗耦合(Common Impedance Coupling)将杂讯耦合至信号线。
1.5 电源线与信号线尽量採用分开配线。
1.6 电源变压器应加隔离(Shielding)，外壳须接地良好。
1.7 单相AC控制线建议採用绞线。
1.8 直流导线建议使用绞线来配线。
1.9 避免将电源与信号线接至同一接头。
2、信号线
2.1 信号输入线与输出线应避免排在一起造成干扰。
2.2 应将Cable剩余不用之线单端接地，以避免形成感应回路。
2.3 接近电源线附近的信号线考虑採用捻合(Twist)。
2.4 不同类别的信号线避免混杂接在一个连接头上，宜按类别分类并加地线隔离。
2.5 输入信号线与输出线尽量避免同在一个接头上，如不能避免时应将输入与输出信号错开。
2.6 敏感性较高之低准位信号线，除採用绞线外可加隔离遮蔽。
3、类比信号
3.1 高频类比信号线採用同轴式隔离线，低频之类比信号线。
3.2 採用绞线，必要时可外加隔离遮蔽，绝不可使用同轴隔离线。
3.3 连接头安装位置须清洁处理，接头及金属面的接触电阻须小于2.5mΩ。
3.4 类比电路干扰以波形失真为主，抑制方法主要在滤波器选用的特性，例如频宽、频率响应值。
3.5 类比信号线与数位排线必须相互垂直。
4、数位信号
4.1避免使用未隔离遮蔽的导线来传送数位信号，宜使用多股绞线外加隔离线。
4.2数位电路干扰以外加磁场干扰为主，应加隔离措施。
4.3数位电路易受高能电场干扰，须使用隔离线隔离，以能防止1~10MHz频段之高能电场200V/m干扰为最佳隔离选择。
4.4数位电路以抑制邻近电路脉波与尖波（Spikes）干扰为主。
4.5数位电路传送避免使用过长且未加隔离之导线。
4.6 PCB之Data bus线，在特定情况下，可视同天线而产生干扰电磁波，故长度不宜太长。
5、电路设计
5.1 具干扰性的回路，如时脉、驱动器、交换式电源的ON和OFF、振盪器式控制信号，应加隔离遮蔽。
5.2 各型PCB电路设计尽可能选用低杂讯零组件，且须考虑杂讯变化与环境温度变化之关系。
5.3 陶铁磁体线圈（Ferrite core）适用于高频滤波，但须注意经由此线圈负载功率损耗。
5.4 稳压器须考虑抑制线路间共通阻抗耦合（Common Impedance Coupling）EMI问题。
5.5 振盪器本身输出越小越好，如需要较大输出，宜由放大器放大。
5.6 功率放大应予以隔离，以防止辐射性发射。
5.7 电解质电容器适用于清除高涟波（High Ripple）及暂态电压（Transient Voltage）变化。
5.8 动力线的干扰有：低压（或瞬间断电）超压及突波。这些干扰通常来自于电力开关的动作、重负载的开与关之瞬间、功率半导体动作、保险丝烧断时、雷电感应等等。
须考虑下述项目来抑制：
- 使用电源滤波器。
- 适当的电力分配。
- 受干扰的装置改用另一电路。
- 将电子零件及滤波器适当的包装。
- 使用隔离变压器。
- 装置Variation。
5.9 交流电磁接触器线圈、电磁阀，皆须联结火花消除器。
5.10 电磁开关之热电驿输出侧须联结三相火花消除器。
5.11 直流继电器线圈联结二极体，以供逆相电压保护。
5.12 火花消除器距离负载侧愈近愈好。
6、面板设计
6.1 尽量避免使用有电子元件如IC、电容等做为面板设计之元件，若一定要，则须考虑能耐8kV的静电放电。
6.2 若使用分离式手动脉冲发生器（MPG），则一般其内部PCB均无法考虑到良好的接地，且接地的装配实务有困难，故以直接安装于面板为佳。
一定要使用时，则必须改用具隔离网的讯号线，一般常用的“电话线”无法接地。
6.3 CRT/MDI单元若固定于操作盘上，则其与操作盘钣金的接合面须刮漆(全面刮漆)且确定整面接合。
a) 防水Packing宜使用导电性Packing。
b) 接合的螺丝须尽量能与钣金紧密接触。
c) CRT/MDI单元的组体本身须提供接地端子，供与机器做直接接地用。
6.4 操作盘面板与操作盘钣金合接合面的处理，同6.3操作盘面板也须具接地端子供直接与机台接地用。
6.5 操作盘面板的材质以金属为佳，传导性愈高愈好。
7、马达、驱动器
7.1 接地 Grounding：
- 接地导体截面积愈大愈好
- 以低阻抗联结方式，将接地系统之不同部份联结起来，扁平导体所具备之高频阻抗远低于圆形导体，将所有接地导体长度尽量减短。
- 有需要时可将箱体等漆面去除，以达成低阻抗键结。
- 符合所有当地与接地相关之安规。
- 所有与低阻抗接地有关之点，皆须列入例行之检查与维修之检查要项。
7.2 遮蔽 Shielding：
遮蔽之目的在于防止任何不想要之电磁辐射逃离或侵入一系统，这表示如同电缆线一般，遮蔽亦为箱体之一部份。
- 具有交换零件之驱动器为干扰之主要来源，当安装于电气箱内，电气箱为第一个遮蔽。
- 马达框罩本身唯一个坚固而有效的EMC遮蔽。
- 通常由驱动器至马达之电缆线须遮蔽，这是为了EMC与机械上的缘故。
- 三种遮蔽─箱体、电缆线遮蔽、马达框罩须联结在一起，以形成有效的遮蔽。
- 为达成上述，不允许对电缆线遮蔽产生干扰是很明确的。
- 在百万赫兹频率范围时，具有低阻抗之遮蔽系统联结，在设计时即须如此考虑，为了此种目的，建议使用特殊之接头。
- 在箱体内部，所有盘面键结在一起，并在高频时具有低频阻抗是非常重要的。
- 为达成箱体内部之低阻抗键结，可能须增加额外之螺丝或去除部份之漆面，或须使用EMC垫圈。
7.3 滤波 Filtering：
正确使用时，滤波器可防止干扰电流通过电源线，这些电流可扰乱共用电源线之装置，或由电源线辐射至邻近装置而影响它们。
- 滤波器之使用温度与耐热温升，是否须外装冷却器或散热槽须善于考虑。
- 滤波器与驱动器须安装于同一盘面上，驱动器与滤波器两者皆须HF联结至盘面。
- 滤波器需要尽可能联结至最靠近驱动器输入侧，如滤波器与驱动器分隔达30公分以上，要在驱动器与滤波器之间使用一扁平电缆线以达成HF联结。
- 安装滤波器于盘面上时，先将任何漆面或其他涂装材料去除是非常重要。
- 滤波器会产生很高漏电流。
※滤波器于联结电源前须先接地。
- 滤波器所能承受额定电流倍率与时间，列为保险丝与回路断路器之选用依据。
- 若均方根电流值未超过，滤波器额定电流可能超过。
- 滤波器内部之电容器具有放电电阻，当移开电源后，在额定时间内不可接触滤波器。
7.4 其他对策：
除了接地、遮蔽与滤波对策，还有下列数点或可有效的改善干扰。
- 控制与讯号电缆与动力电缆分隔开，在大部份情形，20公分之距离即已足够。
- 如控制电缆须与动力电缆交错，尽可能以靠近90∘之直角交叉。
- 当有一组以上之缆线进入或离开箱体，通常将发现滤波仅对其中一组缆线有效，此种情况下，更换具有更好性能之滤波器并无法达成任何改善，此时，各组缆线皆须滤波。
8、箱体设计 Enclosure design
8.1 箱体之材质须为金属，各面(上、下盖、后盖、左右盖)之组合，採用焊接式(全线焊接)，如採用螺丝组立，须去除接触部份之漆面以得到导电性。
8.2 箱体组合之接触部份不可有间隙，因间隙会成为EMC之洩出口。
8.3 箱体之出线口最大可容许外径须在100mm以下，因EMC指令所规定之频率介于300MHz到1GHz，依据经验，超过300MHz之电波会流出箱体之比率低，FANUC产品装于箱体内，其比率更低，300MHz之波长为1米，依据公式，最大可容许之出线口外径为波长之1/10，即为100mm，如超过100mm则须电机性封闭出线口。
8.4 电机性封闭出线口意即：使用导电性材料（通常为金属材质）为护盖，而护盖与箱体之联结採用低阻抗，意即护盖与箱体两者之接触部份之漆面皆须去除，以维持良好导电性，两者之间隙亦愈小愈好，护盖之厚度亦不宜太薄以免弯曲。
8.5 箱门之材质须使用金属，门与金属之间不宜有间隙产生，箱体与箱门间之垫片须为可导电性，装设垫片之区域其漆面须去除，电片接触箱体之部份其漆面亦须去除，传统方式以较粗缆线联结箱体与门尚不够，FANUC鑑于在市场上难以取得及可达到密闭等级（IP54）又可使用于工业环境之导电性垫圈，故建议使用二平行之垫片（如图）。
须注意使导电性垫片与门、箱体有适当的接触。
8.6 操作箱之箱体与箱门之要求同前述(8.1～8.5)，操作面板为了与箱体有紧密的电气接触，其接触部份之漆面须予以去除，为了使影像讯号电缆可于操作面板侧得到良好遮蔽，操作箱侧须有遮蔽箝束系统[环状剥皮接地固定架，表面镀五彩或錏]，由强电箱联结至操作箱，电气盒等之导体，其线径必须粗大[3.5mm2以上]。
8.7 分隔输入电源部份：
为了避免输入电源电缆干扰强电箱内其他元件，或受到其他元件电磁波之干扰，使用金属材质之隔间将输入电源部份[含Noise Filter]予以区隔，唯须注意金属隔间之间隙。
8.8 电气箱之材质宜为金属，由于金属间的接缝为杂讯之侵入或输出之重要管道，其接缝之间隙，应使其愈小愈好，主要的解决手段，除了焊接外，应使用薄铜片或其他手法尽量降低其接缝大小。
8.9 设备与机械之局部低频与高频之等电位键结
连结所有单一设备元件之金属架构（电气箱柜，接地平面平板位于电气箱柜之底部，电缆线槽，管路，机械之金属结构与框架）。
若有必要，可加入接地导体，以便增加暴露部位之连结（任何位于电缆内之导体若两端未使用，则必须连结至框架接地）。
藉由提供最大配线连结，来连结局部框架接地系统至现场接地系统。
8.10 电气箱柜与其元件之低频与高频的等电位键结
※ 每一电气柜必须在其底部有一接地面平板。
※ 注意电气箱柜底部平板漆之涂装与其他绝缘被覆。
8.11 如紧接在电气箱柜元件与单元之暴露金属部份必须直接拴在接地面平板，以确高品质，永久性的金属与金属之接触。
※ 若是太长，则绿／黄接地导体通常无法高频品质之接地。
9、接地
9.1 一般定义
接地应用在电机工程，为《OV》参考电压，依其电气传导率（富变化）自然传导，或人体传导，但有电流流通。
应用
- 在接地《电极》之雷击电流分布（大气与地间之静电放电）
- 架空电力传输线，在土壤中两点之雷击感应电流流动。
- 在T-T系统，配电系统之接地连接与设备之接地连接之间的接地元件，产生漏电流与故障电流。
- 设备之框架接地连接至地，来保护人员（与动物）因间接接触造成电击危险。
9.2 电气接地连接
建筑物配电系统之规定，有下列之应用（用来保护人员与财产），亦将在IEC标准364与IEC1024重新叙述。
9.3 设备典型的接地安排
(A) 避雷器引导线
(B) 地网，与埋设之接地系统连接避雷器引导线的末端。
(C) 设备接地电极导体在设备PE(或 PEN)导体原点连接接地流排
(D) 连结设备所接触到之专导部位与其连接之金属构造与外加网路元件(E)。
(E) 并连避雷器之引导线，连结所接无掩蔽的传导部位与邻近的金属结构来避免闪络（火灾危险）。
9.4 接地与电磁相容
正如我们所看到，接地在雷击放电扮演重要的角色，但残存电流藉由电力线传至现场，仍需加以消除。
对大部分(EMC)现象，我们必须处理（暂态，高频(HF)电流或辐射场），其接地导体长度与拓扑学（星状网路与并联导体）在高频（HF）有极高阻抗，须藉助连接之无掩蔽之传导部位。
9.5 框架连接之范例(接触传导元件)
- 建筑物之金属结构(框架，管道系统，等)机械底座平板，金属柜，未涂漆之金属柜底部。
- 金属电缆槽
- 变压器之外箱，程式逻辑控制器(PLC)之基板。
- 接地导体之绿／黄电线(PE/PEN)。
无掩蔽之传导元件与人员财产安全
基本规格IFC364与国家的本文为特殊针对某些设备，叙述其结构布置，来保证遵从适当的安全水准。
9.5 设备典型的接地安排
(A) 避雷器引导线
(B) 地网，与埋设之接地系统连接避雷器引导线的末端。
(C) 设备接地电极导体在设备PE(或 PEN)导体之原点连接接地匯流排
(D) 连结设备所接触到之传导部位与其连接之金属构造与外加网路元件
(E) 并连避雷器之引导线，连结所接无掩蔽的传导部位与邻近的金属结构来避免闪络(火灾危险)。
10、滤波器
10.1 滤波器功用
滤波器的功用为允许有用的信号通过，消除传输信号中不想要的部份。
10.2 应用范围：
- 谐波滤波器，F≦2,5KHZ
- RFI滤波器（传导辐射频率干扰）F≦30MHZ
採取之行动：
- 输入滤波器
例：谐波滤波器，RFI滤波器
上述可保护供应系统抵抗从上电的设备所产生之干扰。
滤波器保护设备，免受根源电源供应侧系统之干扰。
- 输出滤波器
例：《正弦波》滤波器
保护负载抵抗根源于设备之干扰
10.3 各种滤波器类型
滤波类型：
- 差模滤波器
- 共模滤波器
- 结合共模与差模滤波之滤波器
10.4 技术
- 被动滤波器
- 主动等化器
10.5 被动滤波原则＝阻抗配合不当
- 干扰障碍物：串联电感（Z=LW）
- 干扰通道：并联电容（Z=1/CW）
- 结合上述两者
- 消散干扰能量：肥粒铁心
10.6 肥粒铁心使用原则:
- 共模电感(详见滤波器章节)
- 共模高频干扰所导致，阻抗损失（因温度上升）之吸收
共模阻抗欲有效，需依靠其与受保护电路阻抗之关系而定。
11、电源供应
11.1 通用准则：
- 对电源供应滤波
适当调整工业主体滤波器是适合的。
- 电源来源的密接度限制器，与火花间隙。
- 现场元件，若会引起干扰，则在操作期间应远离敏感性设备
11.2 定义电源供应之技术规格
1、将制造商之技术资料纳入考量,包括"无遮蔽"电源供应,耐受度,发散度,共模衰减，滤波特性。
2、确认传输时间之电源供应效益（在商用电源供应时）
11.3、界定电源设备构成之技术资料，并且在使用前，检查其特性。
良好的佈线方式
连接品质与最佳电缆、遮蔽，接地系统一样重要。
1. 连接种类与长度
框架接地连接必须尽量短且宽。
EMC中，连接的品质为一重要因素。
2. 如何连接
必须严格地确认《金属－接－金属》接触，且在传导部份间施以高接触压力。
步骤：
1. 上漆之片状金属，
2. 刮漆
3. 藉由范例所示之垫片加螺丝加螺帽，确认适当的紧密度，
4. 确认高品质接触是必须常常维护。
→ 螺紧后再涂上或油性物质以免受腐蚀。
在接触面间，请去除绝缘涂料或漆。
3. 配线应避免之陷阱
4. 遮蔽的连接
！请注意遮蔽与电缆的被覆间之绝缘用的塑胶胶带。
遮蔽端末连接必须提供超过360°之金属－金属之键结。
滤波器
1. 电气箱柜之配线
输入电缆切勿与输出电缆平行併排。
2. 滤波器之安置
滤波器必须固定在电缆进入电气箱柜电缆处，而且用螺丝拴在底座
或电气箱柜底部之接地平板。
3. 滤波器之连接
置放电缆于电气箱柜底部之接地参考平板。
光电及半导体制程设备的电气测试方法探讨
一、前言
近年来我国TFT-LCD面板产值屡创新高，设备投资金额更高居全球首位，然而庞大的设备资本投资中进口比例高达90%以上，不仅造成外匯流失，对国内TFT-LCD产业整体竞争力的提昇也形成阻碍。为有效降低我国光电产业界未来的经营成本，政府相关部门特邀集国内产、学、研单位研商对策，并确定届2008年时，将加速把TFT-LCD制程设备国产化比例提高至50%的目标，为国内工具机、电子机械等机械业者带来良好的转型契机。
TFT-LCD制程设备安全性是目前国内业者关注之重点，本文主要探讨由国际半导体设备与物料协会(Semiconductor Equipment and Materials International，SEMI)所制定公佈SEMI S9-1101「半导体制程设备的电气测试方法」，以提供国内制造商设计与制造之参考，此规范目前已被国内许多光电大厂列为设备採购必须符合的安全基准规范之一，因此协助国内制造商符合此一规范之要求，将是TFT-LCD制程设备电控技术研发的重要课题，也是设备国产化成功与否的关键因素。
二、TFT-LCD产业发展现况
TFT-LCD是继半导体产业后，成为我国高科技产业在21世纪中最主要的前瞻工业，其应用除了手机、数位相机/摄影机及笔记型电脑上外，亦将扩及电视机，预期2006年国内产值将超过台币一兆元，成为世界最大生产国。但面临韩国TFT LCD业者每吋面板售价将降至十美元的强大竞争威胁，为有效降低我国光电产业界未来的经营成本，经济部工业局确立届2008年时，将加速把TFT-LCD制程设备国产化比例，从原预计40%提高至50%的新目标，以提升我国在国际市场的竞争力，因此TFT-LCD制程设备国产化成为台湾LCD大厂提昇全球竞争力之重要条件，国内各光电大厂亦朝此方向努力，期望能为我国光电产业每年增加七十亿元的设备产值，达成替代进口的效益。
另外为了提昇产能，光电制程设备皆已朝向自动化及大型化的改变，导致工厂安全管理需求更甚于半导体厂，使得厂房潜藏了更多安全问题之风险，若制程单元一旦发生安全防护失效或工安事故等情形，除了可能导致设备损坏、环境污染外，严重时可能造成人员伤亡或火灾爆炸，加上光电产业投注之设备资本庞大，一旦发生工安事件，其损失将难以估计。因此，光电制程设备是否能够符合安全规范要求，实为国产化过程中的重要关键。
三、电气安全测试要点
本文主要说明光电/半导体制程设备电气安全测试SEMI S9之标准，提供国内制造商参考，内容包含测试条件、测试项目及测试方法，如下所述：
1. 测试条件说明
设备必须在制造商所规定操作范围之内，以最不利(least favorable)之情况下被测试，这些条件包含：
• 供应电压准位
• 供应频率
• 可移动零件位置
• 操作模式(如：马达操作中全温升条件)
• 温控开关的调整、控制装置、或在操作者可触及范围内类似的控制。
1.1 测试供应电压-决定最不利的供应电压来测试，须考虑：
• 多标称额定电压(如120/240V)。
• 标称额定电压范围的极限值(如208-240V)。
1.2 变压器的标称额定电压不须考虑(如120±5%)。
备 註：某些标准(如IEC 61010-1与IEC 60950)可能指定任何额定供应电压的90%及110%。
1.3 测试供应频率-决定最不利的供应频率来测试，考虑指定的标称频率(如50Hz，60Hz或50/60Hz)。
2. 测试项目说明
2.1 洩漏电流测试(针对电线插头设备)
测试设备：实均方根电位计，具1.0%的灵敏度；一个1500欧姆的阻抗电路。
测试程序：针对以电线插头(cord-and-plug)(插头/插座组合plug/socket combination)连接工厂分电路的设备，确定设备已被隔离(如：将设备安置在木头或其他可绝缘的表面)。连接设备到额定电源，但不连接PE导体，以制造商指定之最大负载状况操作。连接1500欧姆阻抗的电路在每一个可触及的金属部份与设备的PE导体之间，判定容易接近的带电体，移除在正常操作中可被操作者移除的所有门及面板等。
计算漏电流公式：
接受标准：不超过3.5mA。
2.2 接地连续性测试
测试设备：具有0.1Ω量测范围，1.0%灵敏度的低阻计。
测试程序：切断设备的供应电源，设备以正常配线方式安装完毕，从设备主电源接地端子(PE端子)切断供应端接地导体(保护接地导体)，使用低阻计量测PE端子与每一个容易接触金属部位间(把手、显示器、门…等)之间的电阻，测试完毕后，把保护性接地导体重新连接。
例 外：本项测试不须量测在单一故障时不太可能带有电能的金属表面。
接受标准：PE端子及测试点间之电阻不可超过0.1Ω。
备 註：某些标准(如IEC 60204-1，IEC 61010-1)可能指定使用电流注入法执行本项测试。
2.3 启动电流测试
测试设备：无(目视检查)
测试程序：依据制造商操作手册，从设备在完全停止状态下启动三次。确认接连启动之间的时间足够让设备回復到初始状态。
接受标准：测试期间没有任何设备的过负载或过电流保护装置被启动。
2.4 输入测试
测试设备：实均方根电流錶，具3.0%的灵敏度。
测试程序：在最大正常操作负载条件(例如：启动所有马达、电热器等，依制造商指定之最大负载条件)。
接受标准：量测电流不超过设备铭牌所指定之额定全载电流值的110%。
2.5 介电测试
测试设备：时间精度±5秒之计时器，具有测试电压指示耐电压测试器，和可听见或可看见电气崩溃(breakdown)指示器，或具有自动拒收特性对于任何不可接受的单元。使用一个交流电流测试设备，具有正弦波输出之变压器，此变压器具有500VA之额定或更大，除非在直接量测输出端电压时，提供一个电压錶。
测试程序：使设备从电源端断开，在主电路可带电金属零件与不带电金属零件之间导入耐电压电位1500VAC或2121VDC，雷击保护元件与装置，与已被认可实验室认证过之电子零件，在测试过程中可能被损坏而可从电路中切断。
在测试中下列条件必须设定：
• 此设备必须在它的最大操作温度。
• 开关必须置于“ON”位置。
• 经过接触器的电路，必须由手动方式完全吸入，或旁通接触器接点的电路。
2.6 应力消除测试
测试设备：时间精度±5秒之计时器，一个重量已校正过可施加156牛顿(35磅)±1.56牛顿(0.35磅)，具有平面支撑以稳固设备。
测试程序：针对电缆线及插头连接之设备，必须提供应力消除来预防像拉或扭绞传输到端子、接合或内部导线的机械应力。支撑设备在一个平面上，而当施力在电线上时不可被移动，从最不利之角度直接施以156牛顿(35磅)的力量在设备的电源线上，慢慢施力并维持一分钟。
接受标准：电源线不得移位，至其应力直接施力于内部电气接点。
2.7 变压器输出端短路测试
测试设备：时间精度±5分之计时器，质地良好的金属导体可承受短路电流。
测试程序：设备置于待机状况，将每一个电源变压器的输出予以短路。
接受标准：危险的状况(例如烟、火或材料融化)不会在8小时之内发生，或在过电流保护、热保护、或其他保护电路/装置于8小时内不会产生致动。
备 註：变压器输出的过电流保护装置，若为国家认可的测试实验室登录或认可，而且额定值不超过极大输出电流的125%，则不须做输出短路电路测试。
2.8 电源供应器输出端短路测试
测试设备：时间精度±5分之计时器，质地良好的金属导体可承受短路电流。
接受标准：危险的状况(例如烟、火或材料融化)不会在8小时之内发生，或在过电流保护、热保护、或其他保护电路/装置于8小时内不会产生致动。
备 註：电源供应器本身若为国家认可的测试实验室登录或认可，而且依照认证之规格与制造商使用说明书来使用时，则不须做此测试。
2.9 安全电路功能测试
测试设备：视所测试的安全装置而定。
测试程序：依功能测试每个安全迴路(如EMO、紧急停止、行程极限sensor、气体sensor、光栅与安全互锁)被致动及重新设定。
接受标准：(1) 当EMO致动时，在设备的主电气箱内所有危险电压及大于240VA的电力必须解除能量，除非被SEMI S2所允许可例外。
(2) 紧急停止或安全互锁开关的致动导致设备或相关零件自动进入安全状态。
(3) 安全电路的重置不可导致系统回復先前之操作。
2.10 安全电路导体开路测试
测试设备：无(目视检查)
测试程序：针对每个独立的安全连锁(如门连锁)、EMO、与安全sensor(如排气sensor, 低液面sensor)依序断开每个导体与连接器。
接受标准：(1) 安全迴路开路造成设备处于安全状态，如同安全装置被启动。
(2) 接回导体不可导致系统继续操作。
2.11 电容器储存电能放电测试
测试设备：时间精度±1秒之DC电位计，灵敏度1.0%。
测试程序：测试每一个电容器是否储存危险能量(20焦耳或更高)，连续监视电容器两端的电压。断开设备的供应电源，10秒之后记录跨接电容器两端的电压。
接受标准：自设备切断电源后，电容器的放电在10秒内小于20焦耳。
计算电容量的公式： J = ½ CV2 J为能量，单位焦耳
C为电容，单位法拉
V为电压，单位伏特
2.12温度测试
测试设备：时间精度± 5秒之计时器，解析度0.1° C之温度记录器。
测试程序：设备依制造商的最大设计负载状况连续操作8小时，或温度已达平衡状态(无论哪个先到达)，量测并且记录室温，量测并且记录表1所列元件与装置之温度。
备 註：温度平衡是在5分钟的间隔，取连续的3个读值，其间温度变化不超过1 °C。
接受标准：量测温度不超过(表一)所列之值。
表一、最大温度限制值
备註1：温度如导体上的标示。
备註2：温度标示在电容器上。
备註3：适当电力消散的温度由半导体制造商建议。
备註4：电路板的操作温度依制造商的指定。
备註5：马达或变压器的额定温度，如制造商有提供则依其指定，如未提供则使用适当标准(如IEC 61010-1)来参考。
四、结果与讨论
依据本公司实际执行SEMI S9测试之结果，如果厂商设备皆能依循IEC 60204-1、SEMI S2标准来设计及制造，其结果皆可顺利通过以上项目测试。以下概略说明IEC 60204-1与SEMI S2的在安全迴路设计上的重点与观念，提供国内制造商注意及参考。
1. 洩漏电流测试
本项测试须注意必须将待测设备与地面绝缘隔离，且将外部保护性接地迴路(PE)拆除主要针对电源线为插头/插座组合方式之设备，此类设备依据IEC 60204-1的定义，不应超过16A的额定电流，及不超过3kW的额定总功率，所幸此类设备其体积多不大，否则若要将大型设备与地面绝缘，在实务上将会有所困难。
依据SEMI S9的标准，此项测试如果超过3.5mA，将判定不合格，但依据IEC 60204-1:2005年版标准第8.2.8节之内容，当电气设备洩漏电流超过3.5mA AC或DC时，其保护性接地回路必须满足下列一个或更多条件：
• 保护性导体的截面积至少为10mm2铜导线，或16mm2铝导线。
• 提供额外一条与原有保护性导体相同截面积的保护性导体。
• 如果发生保护性导体不连续时，自动切断供应端电源。
2. 变压器输出端短路测试
此项测试大多要求厂商在变压器一、二次侧安装经国家认可的测试实验室验证合格的过电流保护装置，以降低厂商测试费用成本。
3. 电源供应器输出端短路测试
此项测试大多要求厂商必须採购经国家认可的测试实验室验证合格的电源供应器，以降低厂商测试费用成本。
4. 安全电路功能/开路测试
此处安全电路泛指如EMO、紧急停止、行程极限sensor、气体sensor、光栅与安全互锁…等迴路，安全迴路的设计必须依据IEC 60204-1第9.2、9.3、9.4节，其评估方式及安全种类等级则可参考EN 954-1，节录相关重点，叙述如下：
故障发生时的控制功能及降低风险的对策：
• 安全对策的採用依据风险评估的结果决定，依据EN 954-1，安全对策种类有B, 1, 2, 3到4共五个等级。
• 降低风险的对策包含：
使用保护装置(如互锁式护罩、电子感应保护装置、光栅)
使用电路互锁保护
使用部份或完整的多重备用设计(redundancy)或多样性(diversity)(EN 954-1 Category 3 and 4)
功能测试(每执行一个循环即自我检查)
另依据EN 418对于EMO、紧急停止迴路的要求如下：
• 必须超越所有模式的任何功能及操作
• 可能产生危险动作的致动器，应尽快以安全方式将其动力切除(如使用无动力之机械式剎车，或种类1的反向电流剎车)。
• 重置不可引发重新启动
• 紧急停止只能为种类0或种类1的停止，由风险评估来决定
• 种类0：使用硬体接线的电机/子机械元件，不可使用软体的电子逻辑方式
• 种类1：使用电机/子机械元件来移除动力
• 要求为正向模式
• 未有解除指令时紧急停止的状态会被保持
• 紧急停止的解除需透过手动操作去做解除
五、结论
上述测试项目的内容，均为SEMI S9标准所要求之测试项目，厂商如为确保符合光电及半导体制程设备达到电气安全之要求，除了符合SEMI S9的规范之外，SEMI S2及IEC 60204-1各项要求也是评估安全性符合的重点。
安全电路在光电/半导体制程设备的实机测试检查上，往往因其制程不可中断而有实务上的困难，必须在空载条件或是利用电气图面审查来确认是否达到安全设计要求。另外，目前国内外制造商对安全迴路设计、选用等级种类较缺乏完整概念，或者因成本因素而被忽略掉，技术文件多未提及风险评估、危险分析等相关资料，因此，本文除了描述SEMI S9所要求电气安全测试项目之外，亦强调安全电路及风险评估的重要性，希望国内厂商能够真正瞭解SEMI S9、IEC 60204-1在电气安全设计及测试上的重要性与目的，以期提昇我国光电/半导体制程设备电气安全技术水准，顺利达成设备国产化之目标。
