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絶縁抵抗試験

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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。

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。

マイグレーション試験機は印加電圧で選ぶ|
おすすめ2選と選定の考え方

イオンマイグレーションによるトラブルを防ぐには、「発生リスクの把握」にあわせて、適切な評価試験の実施も不可欠です。

マイグレーション試験では、試験対象によって求められる印加電圧の条件が大きく異なります。たとえば、狭ピッチのプリント基板や微小電子部品などでは数V~数十Vの繊細な電圧制御が求められる一方で、EV部品などのパワーデバイスでは数千Vの高電圧に対応した耐圧評価が求められます。

このような背景から、当サイトでは試験機の選定において「印加電圧の大きさ」を判断軸としてマイグレーション試験と試験槽をご紹介しています。具体的には、低電圧試験に強みを持つ、IMVの試験機と平山製作所の試験槽(HAST装置)の組み合わせ、また高電圧に強みを持つESPECの試験機と試験槽(HAST装置)を比較し、それぞれの特長や活用シーンを整理しています。

マイグレーション試験機の導入を検討中の方は、ぜひ当サイトのトップページ(下記リンク)をご覧ください。各社は受託試験も行っているため、導入前に受託試験サービスを試してから検討することも可能です。

最適なマイグレーション試験機・試験槽を見つけるヒントに!

印加電圧の大きさ別
マイグレーション試験機2選

対象物から選ぶ
マイグレーション試験を受託依頼できる
おすすめメーカー2選

印加電圧の違いによって求められる試験環境は大きく異なります。ここでは、対象物に合った試験を強みとする受託試験会社を、2社ピックアップしてご紹介します。

狭ピッチのプリント基板
絶縁フィルム・コーティング材
はんだ
めっき・フラックスの残渣
微細パターンのガラス
など
IMV
絶縁劣化評価試験器(IMV)

引用元:IMV公式サイト
https://www.landingpage-synergy.com/k4yeiagc/

絶縁劣化評価試験システム
IMV
引用元:IMV公式サイト
https://www.landingpage-synergy.com/k4yeiagc/
                           
印加電圧設定 1.0V~250V
試験所数 日本国内7・海外3拠点
誤差の影響が大きい低電圧でも、
正確な試験が可能
リアルタイムで測定物の電圧を検知・自動補正し、意図した通りの負荷を実現。そのため信頼性の高い試験結果を提供可能。
湿度環境を試験室外で生成し供給する方式を採用。外部環境の影響を受けにくく、設定湿度で安定した試験が可能。
EV/HV車向けパワーデバイス(IGBT)
車載用ECU
高電圧センサ基板
ワイヤハーネス
端子
など
ESPEC
ESPEC

引用元:ESPEC公式サイト
https://www.espec.co.jp/products/measure-semicon/25kv/

高電圧絶縁抵抗評価システム
ESPEC
引用元:ESPEC公式サイト
https://www.espec.co.jp/products/measure-semicon/25kv/
                           
印加電圧設定 2.5kV
試験所数 国内6拠点
高電圧のオーバーシュートを抑え、
安全に試験可能
高電圧試験での絶縁破壊や誤判定を防ぐ「ストレス電圧制御機能」により、オーバーシュートを抑え、滑らかな電圧立ち上げで信頼性の高い結果を実現。
扉の締め忘れや異常時の電圧印加を自動で中断するなど、安全機能を搭載。同一メーカー製だからこそ、試験機と連動した安全設計の相談も可能。
対象物から選ぶ!マイグレーション試験を
受託依頼できる
おすすめメーカー2選
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マイグレーション試験を受託依頼できる
おすすめメーカー2選