PCB离子迁移测试

PCB离子迁移测试1.自动测试系统本公司的自动测试系统是能够将环境试验与电气测试相结合，并在环境试验中对电子零部件及设备的电气特性进行实时测试、数据处理的系统。其硬件和软件有能力在环境试验条件下，正确的捕捉评价所需数据和故障模式特有的特性变化。而环境试验装置的控制、试验管理、数据处理，均由计算机自动实施。2.连续自动测试的有效性下面以离子迁移评价为例，介绍一下在试验环境下连续测试的有效性以及实现这一有效性的自动测试系统。2-1离子迁移评价2-1-1离子迁移与评价的重要性离子迁移是指在印刷电路板等产品上，由于离子化金属向相反电极移动，在相对电极还原成原来的金属并有析出的现象。此现象的发生是由于在电极间存在电场和绝缘间隙部存在水分的缘故。实际上多数由于电路板上杂质影响而在正级一侧析出的。照片1是用水滴法进行试验产生离子迁移的照片。离子迁移非常脆弱，在通电瞬间产生的电流会使离子迁移本身溶断消失。过去，这本就是众所周知的现象。最近因为在组合电路板、BGA(BallGridArray)等IC封装件里面的配线，均已向高密度发展，加上它们之间电场强度增加、绝缘距离缩短，残留焊剂及在新材料中包含的杂质，还有电子设备便携化容易受吸湿影响，更容易发生离子迁移。而且发生离子迁移后很短时间内就会产生故障，因此针对这个现象的评价就变得极其重要了。2-1-2离子迁移评价中连续自动测试的有效性离子迁移评价以前通常使用梳型电路板为试料，高温高湿环境下在梳型电极之间施加电压信号进行试验。电极间绝缘电阻的测试则是在每一个规定时间内从高温高湿槽中取出试料在室温环境下进行。但是正像前面介绍的那样，可以想象采用这种评价方法在实际测定时，离子迁移现象已经消失并恢复到高绝缘状态。因此尽管发生异常，也会存在误认为没有异常的危险。而且大量试料的绝缘电阻都是由人工测定，处理这些数据本身就是一项既费时、效率又低的工作。为解决这些问题，就需要在高温高湿环境下一边在电极间施加电压应力，一边连续的自动测试因离子迁移而在瞬间发生绝缘劣化和绝缘阻值变化，只有这样才是有效的。从此例我们可了解到，如果在高温高湿状态下连续测试绝缘电阻，则可以准确获得因离子迁移导致的绝缘劣化特性和发生故障的时间。而且还可以从电阻值的变化上知道试验开始初期阶段以来的试料间所产生的差异、以及到发生故障时电阻值发生了紊乱等信息。通过美国KEITHLEY的65高阻离子偏移测试系统，可精确的并且高速的进行以上测试并记录。2-1-3离子迁移评价在离子迁移评价中，应具备在试验环境下高速测试出绝缘劣化的测试功能和正确测试绝缘电阻变化的功能。而且还能够和环境试验设备实现同步控制，采集绝缘电阻值、试验环境（温湿度等）等相关数据并自动生成图表。同时通过电脑对数据进行处理。使用KEITHELY65系统可正确测定10^14Ω级的绝缘电阻，同时通过高速漏电检知功能可测试出离子迁移发生时，在极短的瞬间内绝缘电阻发生的变化。在基本配置下，可通过高阻测试系统来测定单个试料。扩展配置下，可以通过开关系统的切换来同时测定多个试料。为保证获得稳定的高电阻信号，采用了专测高电阻的测试系统与开关系统。此外还配备了高绝缘电阻测定专用电缆、中转装置以及控制用电脑等试验所必需的装置。3.以下为PCB相关名词解说■SIR(SurfaceInsulationResistance)表面绝缘电阻▲Top绝缘基板表面的绝缘电阻，相近的导体间须要有高的绝缘电阻,才能发挥回路机能。将成对的电极交错连接成梳形图案(Pattern)，在高温高湿的条件下给予一固定之直流电压(BIASVOLTAGE)，经过长时间之测试(1~1000小时)并观察线路是否有瞬间短路之现象进行测定，而静态量测称为表面绝缘电阻。表面绝缘电阻(SIR)被广泛用来评估污染物对组装件可靠度的影响。与其它方法比较，SIR的优点是除了可侦测局部的污染外，亦可测得离子及非离子污染物对印刷电路板(PCB)可靠度的影响，其效果远比其它方法(如清洁度试验、铬酸银试验..等)来的有效及方便。←CombPattern梳形电路↖Top是一种'多指状互相交错的密集线路图形，可用于板面清洁度、绿漆绝缘性等，进行高电压测试的一种特殊线路图形。IPC-B-25试样板中的梳形电路JISType2梳形电路图Gold-platedtandemcompoundsubstrateboard﹛■离子移动(离子迁移)(IonMigration)↖Top在印刷电路板的电极间有离子移转，使绝缘劣化的现象，发生在印刷电路板(绝缘体)中，受到离子性物质污染、或含有离子性物质时，在加湿状态下施加电压，即电极间存在电场和绝缘间隙部有水分存在作爲条件下，由于离子化金属向相反电极间移动(阴极向阳极生长)，在相对电极还原成原来的金属并析出树枝状金属的现象，常造成短路，称为离子迁移，离子迁移非常脆弱，在通电瞬间産生的电流会使离子迁移本身溶断消失。发生迁移的试验曲线检视■Electro-migration电迁移↖Top在基板材料的玻璃束中，当扳子处于高温高湿及长久外加电压下，在两金属导体与玻璃束跨接之间，会出现绝缘失效的缓慢漏电情形，称为”电迁移”，又称为CAF(ConductiveAnodicFilaments)漏电或渗电。■SilverMigration银迁移↖Top指银膏跳线或银膏贯孔(STH)等导体之间，在高湿环境长时间老化过程中，其相邻间又存在有直流电偏压(Bias，指两导体之电位不相等)时，则彼此均会出现几个mils银离子结晶的延伸，造成绝缘(Isolation)的劣化甚至漏电情形，称为”银迁移”。■InsulationResistance绝缘电阻↖Top是指介于两导体之间的板材，其耐电压之绝缘性而言，以Ω(ohm)数做为表达单位。此处”两导体之间”，可指板面上相邻两导体，或多层板上下两相邻层次之间的导体。其测试方法是将特殊细密的梳形线路试样，故意放置在高温高湿的劣化环境中加以折腾，以考验其绝缘的质量如何，标准的试验法可见IPC-TM-650.2.6.3D(Nov.88)之?湿气及绝缘电阻?试验法.此词亦有近似术语SIR。■ResistorDrift电阻漂移▲Top指电阻器(Resistor)所表现的电阻值，每经1000小时的老化后，其劣化的百分比数称为”ResisterDrift”。■MigrationRate迁移率▲Top当在绝缘基材之材体中或表面上发生”金属迁移”时，其一定时间内所呈现的迁移距离，谓之MigrationRate。■CAF(ConductiveAnodicFilament)导电性细丝物=阳极性玻纤丝之漏电现象▲Top导电性细丝物CAF主要发生在助焊剂处理后的IPC-B-24测试板上，因为此助焊剂含有polyglycol。研究显示焊接制程中若板子的温度超过环氧树脂的玻璃转换温度（glasstransitiontemperature）时，polyglycol会经由扩散进入环氧树脂内。CAF的增加会使板子易吸附水气，如此将会造成环氧树脂与玻纤的表面分离。FR-4基板在焊接过程中吸附polyglycol的现象会降低测试板面的SIR值，此外，使用含polyglycol的助焊剂，其CAF的现象亦会降低测试板面的SIR值。■PCB常用单位：mil=英丝=条↖Top1mil=1沭=0.001mm1cm=10mm■TestPattern测试电路↖Top测试PCB材料特性的电路图案，一般有线对线(梳形电路)、孔对孔(导通孔测试)、层对层、导通电阻这四个类型的测试电路。广州市智辰电子有限公司公司地址：广州市增槎路54号北新大厦503房电话：[phone]传真：[phone]邮编：510165广州市智向电子科技有限公司公司地址：广州市荔湾路88号荔溪咨询服务园702房电话：[phone]传真：[phone]邮编：510170网址：www.gzzhichen.comE-Mail:[e-mail]