
一、表面絕緣電阻(SIR)測試概念及原理
表面絕緣電阻(SIR)測試是通過在高溫高濕的環境中持續給予PCB一定的偏壓,經過長時間的試驗,觀察線路間是否有瞬間短路或出現絕緣失效的緩慢漏電情形發生。
-概念:SIR測試是表面絕緣電阻測試的簡稱,主要用于評估印制電路板、組件表面及周圍相鄰線路區域的表面清潔度(包括加工、制造過程的殘留)對表面絕緣電阻的影響;評估產品使用物料(助焊劑、錫膏、阻焊膜等)的耐SIR能力及等級。
-原理:在高溫高濕狀態且施加電壓環境下,樣品表面的殘留離子、水分形成電解液,在電勢差的作用下陽離子向陰極轉移并沉積析出形成枝晶,從而導致絕緣電阻下降或短路。
表面絕緣電阻(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,也有助于看出錫膏中的助焊劑或其他化學物品在PCB板面上是否殘留任何會影響電子零件電氣特性的物質,通過表面絕緣電阻(SIR)測試數據可以直接反映PCB的清潔度。
圖1:影響電化學失效的變量圖(來源:IPC 9201A)
當PCB受到離子性物質的污染、或含有離子的物質時,在高溫高濕狀態下施加電壓,電極在電場和絕緣間隙存在水分的共同作用下,離子化金屬向相反的電極間移動(陰極向陽極轉移),相對的電極還原成本來的金屬并析出樹枝狀金屬的現象(類似錫須,容易造成短路),這種現象稱為離子遷移。
當存在這種現象時,表面絕緣電阻(SIR)測試可以通過電阻值顯現出來。
圖2:絕緣異常曲線圖
二、表面絕緣電阻(SIR)參考標準及測試要求
-參考標準:

表面絕緣阻抗(SIR)測試對象及表面絕緣阻抗參考標準
-測試要求:
SIR測試對測試樣品、測試條件均有要求,測試圖形幾何形狀的差異可能會導致測量結果出現1次方的差異,線寬、線距、測試條件對測量結果有直接的影響,需根據實際應用的產品來設計。

三、表面絕緣電阻(SIR)測試注意事項
1. 標準片不應有氧化、劃痕、臟污等現象;
2. 試片浸錫過程中,豎直、緩慢、勻速進入,保留3S后緩慢、勻速提出。直觀無短路現象OK;
3. 焊接時用干凈紙張或樣品袋等物品保護測試片表面,避免助焊劑濺到其表面;
4. 焊接完后用酒精清洗焊點周圍助焊劑,避免其對電路造成影響;
5. 最后用萬用表確認焊接電路是否有短路、開路等現象,若有,查出原因。否則重新制樣;
6. 將待測樣品與測試線焊接前,首先要對樣品和測試線進行預上錫,預上錫不僅使焊接更牢固,而且使操作更容易;
7. 對于沒有用到的測試線頭,也要將其進行預上錫,然后用耐高溫膠紙將其分正極和負極兩部分包裹起來。這樣能夠防止由于線頭碰觸造成短路,也能夠減緩測試線頭在高溫高濕條件下氧化失效;
8. 樣品需要放入Chamber中時,還需要考慮風向以及滴水的情況,盡量不要將樣品測試面面對出風口,也不要將測試面朝上擺放,以免水滴到樣品上影響測試結果;
9. Chamber使用的水應該為去離子水,并且盡量不要循環使用;
10. 開啟Chamber,當所設定條件及樣品溫度穩定后(約3~4個小時)再進行SIR
測試(先升溫后加濕);
11. 開機后預熱20min才能進行測試。
備注:在整個SIR測試流程中,前處理過程尤為重要,任何微小的失誤都有可能造成整個測試失敗,造成萬元以上的經濟損失。

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