一、表面绝缘电阻(SIR)测试概念及原理
表面绝缘电阻(SIR)测试是通过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。
-概念:SIR测试是表面绝缘电阻测试的简称,主要用于评估印制电路板、组件表面及周围相邻线路区域的表面清洁度(包括加工、制造过程的残留)对表面绝缘电阻的影响;评估产品使用物料(助焊剂、锡膏、阻焊膜等)的耐SIR能力及等级。
-原理:在高温高湿状态且施加电压环境下,样品表面的残留离子、水分形成电解液,在电势差的作用下阳离子向阴极转移并沉积析出形成枝晶,从而导致绝缘电阻下降或短路。
表面绝缘电阻(SIR)测试可以用来评估金属导体之间短路或者电流泄露造成的问题,也有助于看出锡膏中的助焊剂或其他化学物品在PCB板面上是否残留任何会影响电子零件电气特性的物质,通过表面绝缘电阻(SIR)测试数据可以直接反映PCB的清洁度。
图1:影响电化学失效的变量图(来源:IPC 9201A)
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。
图2:绝缘异常曲线图
二、表面绝缘电阻(SIR)参考标准及测试要求
-参考标准:

表面绝缘阻抗(SIR)测试对象及表面绝缘阻抗参考标准
-测试要求:
SIR测试对测试样品、测试条件均有要求,测试图形几何形状的差异可能会导致测量结果出现1次方的差异,线宽、线距、测试条件对测量结果有直接的影响,需根据实际应用的产品来设计。

三、表面绝缘电阻(SIR)测试注意事项
1. 标准片不应有氧化、划痕、脏污等现象;
2. 试片浸锡过程中,竖直、缓慢、匀速进入,保留3S后缓慢、匀速提出。直观无短路现象OK;
3. 焊接时用干净纸张或样品袋等物品保护测试片表面,避免助焊剂溅到其表面;
4. 焊接完后用酒精清洗焊点周围助焊剂,避免其对电路造成影响;
5. 最后用万用表确认焊接电路是否有短路、开路等现象,若有,查出原因。否则重新制样;
6. 将待测样品与测试线焊接前,首先要对样品和测试线进行预上锡,预上锡不仅使焊接更牢固,而且使操作更容易;
7. 对于没有用到的测试线头,也要将其进行预上锡,然后用耐高温胶纸将其分正极和负极两部分包裹起来。这样能够防止由于线头碰触造成短路,也能够减缓测试线头在高温高湿条件下氧化失效;
8. 样品需要放入Chamber中时,还需要考虑风向以及滴水的情况,尽量不要将样品测试面面对出风口,也不要将测试面朝上摆放,以免水滴到样品上影响测试结果;
9. Chamber使用的水应该为去离子水,并且尽量不要循环使用;
10. 开启Chamber,当所设定条件及样品温度稳定后(约3~4个小时)再进行SIR
测试(先升温后加湿);
11. 开机后预热20min才能进行测试。
备注:在整个SIR测试流程中,前处理过程尤为重要,任何微小的失误都有可能造成整个测试失败,造成万元以上的经济损失。

华碧检测表面绝缘电阻测试系统实拍
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