表面絕緣電阻與離子遷移試驗條件
作者:江志宏
📘 摘要總覽（TL;DR）
摘要：
表面絕緣電阻（SIR）與離子遷移測試可評估 PCB/FPC 的絕緣可靠度，避免 CAF 擴展與短路風險。
TL（Too Long）：
測試條件包括 85℃/85%RH 高溫高濕、結露循環、CAF 試驗與銀遷移試驗，常配合 IPC、IEC、Bellcore 與日商規範。
DR（Did Read）：
依據 IEC 61189、IPC-TM-650 與 Bellcore GR-78 等規範，SIR 測試條件常為 85℃/85%RH、施加 5–100V 電壓，持續 500–2000 小時:contentReference[oaicite:1]{index=1}。CAF 試驗則針對多層板間絕緣，典型條件為 85℃/85%RH/50V，1000–2000h。結露試驗模擬快速溫差下的水氣凝結，檢驗 PCB 的絕緣可靠度。銀遷移測試則驗證高濕環境下鍍銀層的耐受性，常見條件為 85℃/85%RH/100V/96h。這些試驗能揭露失效模式如 CAF 擴展、鍍層遷移、焊點腐蝕與樹枝狀結晶。透過系統化的規範比對，工程師可快速規劃驗證，降低產品失效風險，提升可靠度設計效率。
說明： 無鉛製程的相關可靠度問題，對於PCB以及FPC還有銲錫業者來說，表面絕緣電阻降低、板材產生離子遷移與CAF(陽極導電性細絲物)..等，都是現今所必須要面對的課題之一，但是相關的試驗條件與規範資料，分散而且凌亂，慶聲透過多年的經驗將其常用的相關試驗條件整理給客戶參考，讓客戶在使用SIR或是MIG設備的時候，對於所會使用到的試驗條件有初步的了解與認識，縮短客戶的學習時間並提高效率，將時間花在自身工司的核心技術的研究上，希望能夠透過分享的角度，讓相關的技術加速交流與討論，使產業邁向新的領域與思維。
📌 實務案例
手機 PCB 依 IEC 61189 進行 40℃/93%RH/5V/72h 測試，發現 CAF 擴展導致絕緣電阻下降。
筆電主機板於 85℃/85%RH/50V/1000h 測試中，因清潔不完全出現銀遷移失效，後續改良清洗流程後通過驗證。
相機模組進行 JIS 梳形電路結露測試（25℃/90%RH/25 cycles），發現保護漆吸濕性過高，經材料更換後改善。
伺服器 PCB 依 Bellcore GR-78 測試（85℃/85%RH/50V/500h），發現 CAF 擴展，採用耐 CAF 材料後成功通過驗證。
FPC(軟性印刷電路板)遷移試驗摘要：
| 試驗規範 |
溫濕度 |
電壓 |
時間 |
備註 |
| 日商遷移試驗 |
80℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
|
| 日商遷移試驗 |
80℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
|
| 日商遷移試驗 |
80℃/ 85%R.H. |
60V |
1000h |
(15/15um) |
| 日商表面絕緣電阻試驗 |
80℃/ 85%R.H. |
60V |
1000h |
線距：15um 線寬：15um |
| 日商HAST+SIR試驗 |
120℃/ 8 |
|
|
|
CAF(導電性細絲物)試驗條件摘要：
| 試驗規範 |
溫濕度 |
電壓 |
時間 |
備註 |
| 台灣廠商01-耐CAF板 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
>2000h |
(孔徑&孔距0.5mm),4層板 |
| 日商-筆記型PCB試驗規範 |
85℃/ 85%R.H. |
|
1000h |
>1.16*10^10Ω |
| 日商02-CAF-1 |
85℃/ 85%R.H. |
50～100V |
500~1000h |
|
| 日商-02-CAF-2 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
240h |
|
| 台灣廠商02-耐CAF板 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
>1000h |
孔徑： 0.35mm
孔距：0.3mm |
| 日商-耐CAF銅面積層板 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
>2000h |
>1*10^6Ω |
| 日商-PCB-CAF試驗 |
85℃/ 85%R.H. |
100V |
>2000h |
線距0.3mm |
| 日商-高耐熱多層材料 |
85℃/ 85%R.H. |
100V |
>1000h |
|
| 日商-高TG玻璃環氧PCB材料 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
|
| 日商-低誘電率多層板 |
85℃/ 85%R.H.
110℃/ 5%R.H. |
50V |
1000h
300h |
>1*10^8Ω |
| 日商-耐CAF&無鉛銲錫多層PCB配線材料 |
120℃/ 85%R.H. |
100V |
800h |
|
| 日商-PCB電路板 |
85℃/ 85%R.H. |
100V |
2000h以上 |
線距0.3mm |
| 耐CAF試驗 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
耐CAF板>小時， (孔徑0.35mm、孔距0.35mm) |
依電壓分類：
SIR試驗條件 ( 單電壓)
| STANDARD |
Temp. / Hum. |
Test volt. |
Test Duration |
Test Coupon |
Endorse |
| 日商-化銀層遷移試驗 |
85℃/ 85%R.H. |
|
1000h |
|
|
| 日商-化銀層遷移試驗 |
85℃/ 85%R.H. |
|
504h |
IPC-4553&J-STD-004 |
>1/10,無樹枝狀結晶 |
| 日商-化銀層遷移試驗 |
85℃/ 85%R.H. |
|
96h |
IPC-650-2.6.3.5&IPC-4553 |
>10^8符合汽車工業要求 |
| 日商-化銀層遷移試驗 |
35℃/ 85%R.H. |
100V |
96h |
IPC-650-2.6.3.5&IPC-4553&Bellcore GR-78 |
>10^10 |
| 日商-化銀層遷移試驗(SIR)高Tg耐熱電路板 |
85℃/ 85%R.H. |
100V |
2500h |
|
|
| 手機PCB測試條件 |
85℃/ 85%R.H. |
3.3V |
500h |
|
|
| IEC-61189-5 |
40℃/ 93 % R.H. |
5V |
72 h(每20m測量一次) |
|
|
| JES D22-A110 |
JES D22-A110 |
5V |
96 hrs |
|
|
| Filp Chip封裝[耐濕試驗] |
85℃/ 85%R.H. |
5V |
2000h |
|
1*10^10Ω 以上 |
| PCB板結露試驗-1[使用JIS-2梳形電路] |
6±2℃/ 60±5%R.H. |
5V |
25min |
25cycle |
|
| PCB板結露試驗-2[使用JIS-2梳形電路]
2 |
25±2℃/ 90±5%R.H. |
5V |
15min |
25cycle |
|
| 多層板層間測試 |
109℃/ 100%R.H. |
5V/50V |
168h |
|
5*10^7Ω 以上 |
| 數位相機鏡頭 |
60℃/ 90%R.H. |
6V |
1000h |
|
>10^13Ω |
| IPC-TM-650-2.6.14.-1 |
85℃/ 90%R.H. |
10V |
500h |
[Resistance to Electrochmical] |
最小電流1mA(10kΩ) |
| IPC-TM-650-2.6.14.-2 |
85℃/ 85%R.H. |
10V |
168h |
[migration,polymer solder mask] |
最小電流1mA(10kΩ) |
| 銀遷移試驗(無鉛製程) |
85℃/ 85%R.H. |
12V |
1000h |
|
>10^13Ω |
| 筆記型PCB試驗規範 |
85℃/ 85%R.H. |
12V |
650h |
|
|
| IPC-TM-650-2.6.3 |
25-65℃/90%R.H. |
100V |
20cycle |
|
PGM下載 |
| IPC-SP-818 Flux |
50℃/ 90-95%R.H. |
45V～50V |
168h |
|
|
| IPC-SF-G18 |
50℃/ 96 % or86℃/ 85%～0%R.H |
45V～50V |
1000 ~ 1500h |
|
|
| IPC-SF-G18 |
50℃，96%或86℃，85%～90%R.H. |
45V ~ 50V |
96h |
|
|
| IPC-SP-818 Flux |
85℃/ 85-90%R.H. |
45V～50V |
168h |
|
|
| ISO / PWI 9455-17-1 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
168h |
|
|
| ISO / PWI 9455-17-2 |
40℃/ 93%R.H. |
50V |
21天 |
|
|
| MIL-F-14256D |
85℃/ 95%R.H. |
50V |
1000～1500 h |
|
|
| PCB層間絕緣可靠度 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
|
10^8Ω以上 |
| 增層多層板背膠銅箔 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
1000h |
用途：手機，筆記型電腦，PDA |
10^8Ω以上 |
| ISO / PWI 9455-17 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
168h |
|
|
| 陶瓷基板[結露試驗] |
5-40℃/ 95%R.H. |
50V |
每段20min、總共500 h或750cycle |
|
1*10^8Ω 以上 |
| 陶瓷基板[結露試驗] |
5-40℃/ 95%R.H. |
50V |
總共500 h或750cycle |
|
1*10^8Ω 以上 |
| MIL-F-14256 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
96h/168h |
|
|
| QQ-S-571 |
85℃/ 85%R.H. |
50V |
96h/168h |
|
|
| 無接著劑銅張基層板 |
85℃/ 85%R.H. |
60V |
>1500h |
|
10^10Ω |
| Flux好壞判定 |
85℃/ 85%R.H. |
100V |
250h |
|
1*10^9Ω 以上 |
| STANDARD |
Temp. / Hum. |
Test volt. |
Test Duration |
Test Coupon |
Endorse |
SIR規範 ( 雙電壓)
| STANDARD |
IR |
Mig. |
Temp. / Hum. |
Test volt. |
Bias |
Test Duration |
Test Coupon |
Endorse |
| 日商遷移試驗 |
|
|
85℃/ 85%R.H. |
偏壓10V/100V |
|
504h |
IPC-650-2.6.14.1&IPC-4553&J-STD-004 |
>1/10 |
| Bellcore GR78-CORE |
|
|
85℃/ 85 % R.H. |
40~50V |
10V |
20days or 500h |
|
測試電路：IPC-B-24， 初值>1.1*10^11Ω，試驗完畢值>1.7*10^11Ω，或試驗完畢值>初期值/10) |
| IPC-TM-650-2.6.3.3 |
|
|
85℃/ 85%RH |
100V |
50V/DC(reversed nolarity) |
7days |
calss3 |
[Surface Insuration Resistance, Fluxes]，>1*10^10Ω(不清洗) ，IPC B-24板，線寬0.4mm，線距0.5mm |
| SIR結露試驗條件-2 |
|
H級 |
25℃/ 85% ~ 93%R.H. |
50Vdc/100Vdc |
50V |
6days |
|
熱迴圈20次,1分鐘一筆資料 |
| JIS Z 3284-1 |
|
|
85℃/ 85%～90%R.H. |
100V |
45～50V |
1000h |
JIS Z 3284 |
|
| ANSI / J-STD004 |
|
|
85℃/ 85% R.H. |
100 V |
50V |
168h |
ANSI /J-STD004 |
|
| Bellcore GR78-CORE |
|
|
85℃/ 85% R.H. |
100V |
10V |
500h |
|
表面絕緣電阻量測 |
| JIS Z 3197 |
|
|
85℃/ 85%～90%R.H. |
100V |
45~50V |
96h/1000h |
|
|
常見問與答（FAQ）
表面絕緣電阻測試是評估 PCB/FPC 在高溫高濕與偏壓下的絕緣性能，能揭露 CAF 擴展與材料劣化問題。
CAF 試驗模擬多層板間的水氣導電性，檢驗是否會發生導電性細絲擴展，造成絕緣失效與短路。
結露試驗透過溫度循環（如 5–40℃/95%RH，20min/step），模擬冷凝水在 PCB 表面形成的影響，檢驗絕緣可靠度。
銀遷移測試檢驗在高溫高濕環境下，鍍銀層是否產生遷移、樹枝狀結晶或短路，對相機模組與通訊產品特別重要。
主要涵蓋 IEC 61189、IPC-TM-650、Bellcore GR-78 以及 JIS Z 系列規範，確保測試方法國際一致並利於比較。
