表面絕緣阻抗測試的幾個(gè)概念

表面絕緣阻抗測試的幾個(gè)概念

自從晶體管，線路板的誕生之日開始表面阻抗測試SIR/離子遷移測試就成為一個(gè)常見的測試工具，我們可以用此工具進(jìn)行以下的測試：來料檢驗(yàn)，材料特性檢測和驗(yàn)證，失效分析，品質(zhì)一致性檢查，產(chǎn)品壽命的預(yù)測分析等。

什么是SIR測試
在電子制造領(lǐng)域，SIR被認(rèn)為是評(píng)估用戶線路板組裝材料的有效評(píng)估手段。SIR測試可以用來評(píng)估金屬導(dǎo)體之間短路或者電流泄露造成的問題。這些失效通常是由于材料的交互性，工藝控制上的疏忽，或者材料本身特性不能達(dá)到用戶所需要的性能。通過加速溫濕度的變化，SIR能夠測量測試在特定時(shí)間內(nèi)電流的變化。表面絕緣阻抗（SURFACE  INSULATION  RESISTANCE）可以定義為兩個(gè)電路導(dǎo)體之間的電阻。方塊電阻, 體電導(dǎo)率, 和電解污染泄漏  極化污染都可以成為影響表面絕緣電阻變化的因素，我們也可以將表面電阻理解成為整個(gè)電路阻止引腳或者引腳表面短路的能力。

在電子制造領(lǐng)域電路板的清潔度也被普遍認(rèn)為是影響長期可靠性和性能的重要因素。所以監(jiān)控其清潔度/污染程度的手段也是*的手段。表面絕緣阻抗（SIR）測試數(shù)據(jù)可以直接反映其清潔度。這也是為什么電路板制造商，助焊劑，涂覆材料和電子產(chǎn)品組裝廠商也往往將SIR將作為一個(gè)重要的工藝和產(chǎn)品控制工具。

電化學(xué)遷移 ：（Electrochemical Migration）:
此定義不包括的現(xiàn)象如：在半導(dǎo)體中的場致金屬遷移和由金屬腐蝕引起的產(chǎn)品污染物的擴(kuò)散。   
電化學(xué)遷移可以定義為在電路板上的導(dǎo)電金屬纖維在偏置直流電壓下生長。這個(gè)現(xiàn)象可能在電路板內(nèi)部，外部，或者多層板材料間發(fā)生。由于陽極離子會(huì)溶于溶液中，通過電場的作用，從而在陰極上沉積zui終造成金屬纖維的生長。

印刷電路板表面受外在離子污染或因腐蝕后銅焊盤表面所產(chǎn)生的離子, 將從印刷電路板表面的陽極透過印刷電路板的內(nèi)層向陰極沉積造成漏（導(dǎo)）電現(xiàn)象

電化學(xué)遷移通常造成兩種現(xiàn)象。當(dāng)污染存在時(shí)，在一定的電壓的作用下，在陽極和陰極之間形成表面的晶枝生長。當(dāng)接觸面為錫鉛焊錫時(shí)，鉛晶枝會(huì)形成樹狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，而錫晶枝多為雪花結(jié)構(gòu)。如果偏置電壓足夠高，在陽極和陰極之間的晶枝會(huì)凸出，造成本地的破碎結(jié)構(gòu)。第二種常見的電化學(xué)現(xiàn)象就是發(fā)生導(dǎo)電陽極絲現(xiàn)象（CAF）。

當(dāng)一種材料或材料體系在一個(gè)潮濕的環(huán)境中進(jìn)行測試時(shí)，水蒸汽可以結(jié)合離子或無機(jī)污染物，生產(chǎn)電解液。隨后金屬通過表面的電解液作為移動(dòng)離子的載體，從陽極遷移到陰極。這實(shí)質(zhì)上是一種微觀的電鍍過程。電化學(xué)金屬遷移發(fā)生的速率依電解液的PH值，離子的遷移率，陽極-陰極距離，相關(guān)的金屬特性和電勢的大小不同而不同。電化學(xué)金屬遷移測試的典型做法是使用范圍從10至100伏的直流電電壓進(jìn)行測試。

電化學(xué)金屬遷移特別是與金屬離子遷移、導(dǎo)電陽極絲的生成相關(guān)的都是不可不免的。如果存在一個(gè)電解液，離子（如氯離子）可以從陰極流向陽極，產(chǎn)生漏電流，但金屬遷移不一定會(huì)同時(shí)發(fā)生。在SIR/表面絕緣阻抗測試中，您通常不能區(qū)分出金屬離子遷移引起的漏電流與非金屬離子遷移的漏電流之間的區(qū)別。

導(dǎo)電陽極絲（CAFs）現(xiàn)象和其他電化學(xué)遷移的不一樣的地方如下：Conductive Anodic Filaments    
（1 ）遷移的金屬是銅，不是鉛或錫。
（2） 導(dǎo)電陽極絲是從陽極向陽極方向生長。
（3） 導(dǎo)電陽極絲是由金屬鹽類構(gòu)成的，而不是由中性金屬原子構(gòu)成的。

在導(dǎo)電陽極絲（CAF）生長中，在錫/鉛焊料下面的銅基底金屬是金屬離子的主要來源，該金屬離子會(huì)在陽極產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)并沿著玻璃樹脂界面進(jìn)行遷移。在導(dǎo)電陽極絲（CAF）生長中，zui常見的陰離子是氯離子（可通過SEM掃描電鏡/EDX能量色散X熒光光譜儀來測定），溴離子也可能被觀測到。測試模型必須依靠于對(duì)溫度，相對(duì)濕度和電壓的失效率來研發(fā)（見參考文獻(xiàn)11）。導(dǎo)電陽極絲（CAF）的形成可通過較低的電壓如50V的直流電來觀測。

標(biāo)準(zhǔn)和測試載具
由IPC（美國電子工業(yè)聯(lián)接協(xié)會(huì)）,貝爾實(shí)驗(yàn)室和日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來制定的多個(gè)業(yè)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，該些標(biāo)準(zhǔn)用于界定助焊劑，殘余物和敷形涂料。標(biāo)準(zhǔn)的使用，測試的條件和SIR模型的布局由被測材料本身特性來決定。行業(yè)認(rèn)可的測試模型作為Gerber/光繪文件可以通過IPC或者貝爾實(shí)驗(yàn)室查詢到。多數(shù)裸板制作商都熟知SIR測試模型Gerber/光繪資料可以降低生產(chǎn)測試樣品的成本。表1-1列出了一些常見測試模型的典型應(yīng)用。zui常見的測試之一是使用IPC TM -650 -2.6.3.3。在85%相對(duì)濕度和溫度85ºC下，使用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)梳裝模型，此類型的測試適用于表征助焊劑。

SIR/表面絕緣阻抗是否適合您？
如果您計(jì)劃改進(jìn)您的制造工藝，那么SIR/表面絕緣阻抗是您需要考慮購買的設(shè)備。
•變動(dòng)電路板設(shè)計(jì)或布局
•更改清潔材料或工藝
•變更助焊劑和/或錫膏
•變更回流焊或波峰焊工藝
•使用新色敷形涂料或工藝
•考核裸板供應(yīng)商資質(zhì)
•基于可靠性的產(chǎn)品標(biāo)定

常見的測試夾具

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