絶縁抵抗試験

絶縁抵抗試験はマイグレーション試験と密接な関係があり、高温・高湿の環境下で電圧をかけた場合に、抵抗値がどのように変化するかを調べるために行う試験です。この記事では、絶縁抵抗試験の概要や方法について解説します。

絶縁抵抗試験とは？

絶縁抵抗試験とは、本来電流が流れてはいけない部分の絶縁がどれだけ電気を通さない状態を保てるかといった絶縁性能の確認を目的として行われる試験です。電子機器、基板、ケーブル、コネクタなど、さまざまなものの評価で用いられています。

特にマイグレーションが起こりやすい条件下では、金属イオンが移動し、基板の表面に電気を通しやすい部分ができることも珍しくありません。その結果、絶縁抵抗の値が低くなることがあります。

絶縁抵抗試験の方法

必要な装置や道具

絶縁抵抗試験は、目的によって必要な設備や進め方が異なります。ここでは、はんだ付後の特性試験として、フラックスの信頼性を調べるための絶縁抵抗試験について紹介します。

必要な装置・道具は以下の通りです。

• 乾燥器：温度60±3℃、100±3℃および50±3℃で設定可能なもの
• はんだ槽：噴流式または静止式で試験温度±5℃に設定・保持できるもの
• ホットプレート：温度260±3℃を維持できるもの
• 恒温恒湿槽：温度40±2℃、相対湿度90～95%および温度85±2℃、相対湿度に設定・保持できるもの
• 絶縁抵抗計：直流100Vで高抵抗測定が可能なもの
• その他：同軸ケーブル、メタルマスク、スキージ、軟毛ブラシ、トングなど

試験時間が長いため、恒温恒湿槽には高温・高湿の状態を一定に保てる性能が求められます。

事前準備

準備工程は次の通りです。

1. 精製水中で軟毛ブラシを使用し、試験基板を約30秒磨きます。
2. 精製水ですすぎます。
3. 2-プロパノールを用いて再度30秒磨きます。
4. 2-プロパノールでよくすすぎます。
5. 温度60±3℃の乾燥器で約3時間乾燥します。
6. 基板の絶縁抵抗を測定し、10^13Ω以上あることを確認します。

前処理が不十分な状態で試験を始めてしまうと、抵抗値が大きく変動して正確な評価ができなくなるため、準備は丁寧に行う必要があります。

試験の流れと評価

試験は次の流れで進みます。

1. 前処理を終えた3枚の基板にフラックスを均一に塗布します。
2. フラックスの種類に応じた温度で乾燥します。
3. 指定温度に調整したはんだ槽またはホットプレートを使い、基板を一定時間はんだ付します。
4. 短絡がないかを確認し、問題があれば新しい基板で試験片を作り直します。
5. 電極部分に同軸ケーブルをはんだ付します。
6. 恒温恒湿槽に入れる前に直流100Vで絶縁抵抗値を測定し、値に異常がないか確認します。
7. 水滴がパターン面に落ちないよう配置に注意して試験片を恒温恒湿槽に投入します。
8. 24時間、96時間、168時間後に槽内状態のまま絶縁抵抗を測定します。
9. 試験終了後、3つの試験片から得られた値の相乗平均を算出し、試験条件ごとに評価します。

試験中に測定値が異常に低くなることがあります。その場合は、水滴やほこりが付着している可能性があるため、その測定値は評価の対象外とします。

絶縁抵抗試験以外の方法も確認しよう

絶縁抵抗試験は、絶縁性の変化を数値で把握できる基本的な評価方法ですが、単独で用いるよりもその他の試験と合わせて確認するのが理想です。

複数の試験を組み合わせることで、マイグレーションを含む評価の精度が高まりやすくなります。