一、SIR测试原理

SIR测试,SURFACE INSULATION RESISTANCE TEST,表面绝缘阻抗测试,用来评估金属导体之间短路或者电流泄露造成的问题。

表面绝缘阻抗(SURFACE INSULATION RESISTANCE,可以定义为两个电路导体之间的电阻、方块电阻、体电导率、电解污染泄漏极化污染都可以成为影响表面绝缘电阻变化的因素,我们也可以将表面电阻理解成为整个电路阻止引脚或者引脚表面短路的能力。

类似短路或电流泄漏引起的失效,通常是由于材料的交互性,工艺控制上的疏忽,或者材料本身特性不能达到用户所需要的性能。

SIR表面绝缘阻抗测试,可通过加速温湿度的变化,测量测试在特定时间内电流的变化。给电路施加一定电压,通过测试电路的电流大小,来计算出电阻值,并记录电阻值随时间变化情况。例如:在高温高湿的环境中持续给予PCB一定的偏压,经过长时间的试验,观察线路间是否有瞬间短路或出现绝缘失效的缓慢漏电情形发生。

当PCB受到离子性物质的污染、或含有离子的物质时,在高温高湿状态下施加电压,电极在电场和绝缘间隙存在水分的共同作用下,离子化金属向相反的电极间移动(阴极向阳极转移),相对的电极还原成本来的金属并析出树枝状金属的现象(类似锡须,容易造成短路),这种现象称为离子迁移。当存在这种现象时,表面绝缘电阻(SIR)测试可以通过电阻值显现出来。

二、SIR测试影响因素

1、表面涂层的影响

测试方法通常是认证助焊剂在裸铜板上的表现,但是NiAu和HASL工艺的残留物对PCB表面的漏电有一定影响。HASL工艺使用的助焊剂中的乙二醇会被环氧基板编织布所吸收,增强基板的吸水性。己经有一些案例说明NiAu的金属层会增强电化学迁移的趋势。表面涂层的影响取决于表面涂层所用的助焊剂和化学剂。使用RMA助焊剂,对表面涂层的影响是最小的,但如果使用的是免清洗助焊剂,残留物会增强Ni的熔解,从而导致比其他试样低很多的SIR值。 

2、测试电压的影响

在SIR测试中梳状电路上所加的电压是一个关键影响因素。目前测试标准常用50V左右的高电压(在多数试样上电压高于100V/mm)。过去用这样的高电压,可以允许采用不太灵敏的电阻测试仪。现在不必要用这么高的电压了,较新的测试电路可以在5V或更低的电压下测试。

用较高的测试电压不会使测试困难,但是使用高电压,会在枝晶生长充分之前破坏掉它,因而使测试通过。使用免洗助焊剂和5V电压,可以看到由于枝晶的生长,从而使SIR值显著下降。

同样的助焊剂在50V下进行测试,显示出测试初期枝晶的生长趋势,但是高电压会造成测试后期SIR记录值的回复。所以,测试电压应采用实际应用中工作电压,这点是非常重要的。

3、监测频度的重要性

目前的测试标准要求在7天中,对每一测试试样的SIR值测量3次。从上述的SIR时间曲线,很明显说明了这么稀疏的数据频度不足以显示所要的详细情况。例如上述免清洗助焊剂的测试,如果在48小时时进行首次测试,那么测试值很可能高达109欧姆,从而遗漏了初期枝晶形成的影响。目视检查需要依靠操作员工的素质,对枝晶生长使用频繁的电测监控,是最直接和确定的探测方法。

4、温度的影响

对于传统的RMA助焊剂,高温会降低SIR值,这很可能是因为增加了吸湿量。免清洗助焊剂在高温下会挥发,造成SIR值升高。对低于65℃,使用15和30 ul的免清洗助焊剂,SIR读数很低,但是高于这个温度,助焊剂残留物就分解了。要特别留意助焊剂量与测量结果的关系。测试用的助焊剂量要反映实际在板上应用的助焊剂用量

三、SIR测试目的

•变动电路板设计或布局

•更改清洁材料或工艺

•变更助焊剂和/或锡膏

•变更回流焊或波峰焊工艺

•使用新色敷形涂料或工艺

•考核裸板供应商资质

•基于可靠性的产品标定

维柯多通道SIR/CAF实时监控测试系统 GWHR-256可与程式高低温(湿热)试验箱配合使用,主要用于 表面绝缘(SIR)、阳极导电丝(CAF)等绝缘性能 在线监控和验证。

维柯多通道导通电阻实时监控测试系统 GWLR256 可与冷热冲击试验箱配合使用,主要用于产品导通(低阻)性能验证。更好的保证您pcb检测业务的高精度和可靠性。