表面絕緣阻抗測試的幾個概念

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常見的測試工具，我們可以用此工具進行以下的測試：來料檢驗，材料特性檢測和驗證，失效分析，品質一致性檢查，產品壽命的預測分析等。

什么是SIR測試
在電子制造領域，SIR被認為是評估用戶線路板組裝材料的有效評估手段。SIR測試可以用來評估金屬導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間內電流的變化。表面絕緣阻抗（SURFACE INSULATION  RESISTANCE）可以定義為兩個電路導體之間的電阻。方塊電阻, 體電導率,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電路阻止引腳或者引腳表面短路的能力。

在電子制造領域電路板的清潔度也被普遍認為是影響長期可靠性和性能的重要因素。所以監控其清潔度/污染程度的手段也是必不可少的手段。表面絕緣阻抗（SIR）測試數據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，涂覆材料和電子產品組裝廠商也往往將SIR將作為一個重要的工藝和產品控制工具。

電化學遷移 ：（Electrochemical Migration）: 
此定義不包括的現象如：在半導體中的場致金屬遷移和由金屬腐蝕引起的產品污染物的擴散。    
電化學遷移可以定義為在電路板上的導電金屬纖維在偏置直流電壓下生長。這個現象可能在電路板內部，外部，或者多層板材料間發生。由于陽極離子會溶于溶液中，通過電場的作用，從而在陰極上沉積*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層向陰極沉積造成漏(導)電現象

電化學遷移通常造成兩種現象。當污染存在時，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。當接觸面為錫鉛焊錫時，鉛晶枝會形成樹狀結構內部，而錫晶枝多為雪花結構。如果偏置電壓足夠高，在陽極和陰極之間的晶枝會凸出，造成本地的破碎結構。第二種常見的電化學現象就是發生導電陽極絲現象(CAF)。

當一種材料或材料體系在一個潮濕的環境中進行測試時，水蒸汽可以結合離子或無機污染物，生產電解液。隨后金屬通過表面的電解液作為移動離子的載體，從陽極遷移到陰極。這實質上是一種微觀的電鍍過程。電化學金屬遷移發生的速率依電解液的PH值，離子的遷移率，陽極-陰極距離，相關的金屬特性和電勢的大小不同而不同。電化學金屬遷移測試的典型做法是使用范圍從10至100伏的直流電電壓進行測試。

電化學金屬遷移特別是與金屬離子遷移、導電陽極絲的生成相關的都是不可不免的。如果存在一個電解液，離子（如氯離子）可以從陰極流向陽極，產生漏電流，但金屬遷移不一定會同時發生。在SIR/表面絕緣阻抗測試中，您通常不能區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別。

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

在導電陽極絲（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，該金屬離子會在陽極產生電化學反應并沿著玻璃樹脂界面進行遷移。在導電陽極絲（CAF）生長中，*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溫度，相對濕度和電壓的失效率來研發（見參考文獻11）。導電陽極絲（CAF）的形成可通過較低的電壓如50V的直流電來觀測。

標準和測試載具
由IPC（美國電子工業聯接協會）,貝爾實驗室和日本工業標準來制定的多個業內標準，該些標準用于界定助焊劑，殘余物和敷形涂料。標準的使用，測試的條件和SIR模型的布局由被測材料本身特性來決定。行業認可的測試模型作為Gerber/光繪文件可以通過IPC或者貝爾實驗室查詢到。多數裸板制作商都熟知SIR測試模型Gerber/光繪資料可以降低生產測試樣品的成本。表1-1列出了一些常見測試模型的典型應用。*常見的測試之一是使用IPCTM -650 -2.6.3.3。在85%相對濕度和溫度85ºC下，使用一個標準梳裝模型，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？
如果您計劃改進您的制造工藝，那么SIR/表面絕緣阻抗是您需要考慮購買的設備。
•變動電路板設計或布局
•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
•考核裸板供應商資質
•基于可靠性的產品標定

常見的測試夾具