Humidité élevée, variations de température ou même une combinaison des deux : les cartes de circuits imprimés sont souvent exposées à des conditions environnementales défavorables qui ont un impact négatif sur la fiabilité des modules électroniques. Une méthode appropriée pour pouvoir évaluer la résistance des composants dans de telles conditions défavorables est le test SIR selon IPC. Ce test permet d'évaluer la résistance de surface (Surface Insulation Resistance) dans le climat d'humidité et de chaleur permet de tirer des conclusions sur la propreté technique et l'état structurel de la surface du circuit imprimé.
L'humidité peut justement entraîner la formation plus rapide de voies de migration sur les circuits imprimés. Conséquence : un court-circuit. Cela se reconnaît par exemple à la formation de ce que l'on appelle des dendrites (voir figure 1). Les responsables sont d'une part les processus de corrosion et d'autre part la migration d'impuretés conductrices sur la surface. C'est là qu'intervient le test SIR, car il est parfaitement adapté pour contrôler les processus de placement et les résidus de flux et pour évaluer les effets à long terme des impuretés de surface.
Réalisation d'un test SIR
Le site Test SIR selon la CIB compte, avec le test CAF, parmi les tests de durée de vie accélérée. Cela signifie que les processus de défaillance sont forcés afin d'obtenir des informations précoces sur la qualification des modules électroniques dans des conditions climatiques exigeantes. Ainsi, le test SIR est effectué à des températures élevées et à des taux d'humidité élevés avec des tensions de polarisation sur des circuits de test de cartes de circuits imprimés spécialement conçus pour provoquer une migration électrochimique jusqu'à la défaillance. Cette étape est suivie d'une évaluation détaillée des données et d'une analyse des pièces défectueuses.
Si une défaillance est détectée, une évaluation visuelle est effectuée. Dans un premier temps, il s'agit de corréler les données avec la structure de contrôle existante afin de localiser la défaillance sur le circuit imprimé de test. La deuxième étape consiste en un examen visuel au moyen d'une microscopie optique ou d'une analyse MEB/EDX afin d'identifier les dendrites ou les impuretés.
Le test SIR le plus courant est un test de 21 jours (504 h) avec une limite inférieure de résistance de 500 MOhms comme critère de défaillance. Les pièces à tester possèdent une disposition de test typiquement avec des structures en peigne et des distances définies. Étant donné que les lignes conductrices opposées sont à des potentiels opposés, il se crée un champ électrique défini dans lequel se produit une migration dirigée des ions chargés positivement ou négativement. Cette diffusion conduit à son tour à la formation d'un chemin conducteur et finalement à un court-circuit.
Conditions typiques d'un test SIR :
- température : 40 °C
- Humidité relative 92 %
- Tension de polarisation : 10-100V
- Durée du test : 96-504 h
Contrôler les circuits imprimés non équipés
Les circuits imprimés non équipés ont une fonction de support et de câblage. Le niveau de propreté d'un circuit imprimé non équipé est donc déterminant pour la propreté du module.
Les tests de fiabilité sur un circuit imprimé non équipé permettent de déterminer expérimentalement des paramètres de taux de défaillance statistiquement validés et de les intégrer dans des modèles de calcul de la fiabilité des modules. En outre, les tests SIR permettent d'évaluer le niveau de propreté en fonction de la fabrication et de séparer les causes de contamination provenant de la fabrication du circuit imprimé de celles provenant du traitement ultérieur.
Éviter les courts-circuits
Les causes des courts-circuits dans le test SIR selon la CIB peuvent être multiples. Pour obtenir une bonne résistance aux défaillances dues aux effets de surface, il convient de contrôler précisément les principaux facteurs d'influence suivants :
- Résidus de processus sous forme d'impuretés conductrices
- Décalage de l'implantation entraînant un raccourcissement des distances d'isolation
- Résidus de processus sous forme de particules qui réduisent les distances
- Manipulation (transpiration des doigts)
- Qualité de l'eau lors du nettoyage final
- Cavernes sur la surface (par ex. zones de dégagement) dans lesquelles des résidus peuvent s'accumuler
Texte : Mme Dr. Swantje Frühauf ; KSG GmbH
