イオンマイグレーション試験とは

イオンマイグレーション試験装置
（J-RAS株式会社様提供）

イオンマイグレーション試験は、高温高湿バイアス試験の一つであり、高温高湿状態で試料に電圧を印加し、絶縁性を評価します。

イオンマイグレーションとは、電圧印加と水分が存在すれば金属のイオン化がおこり金属イオンの移動が発生し、金属イオンの移動により金属または化合物が析出していく現象のことをいいます。
湿度の状態によってマイグレーションの発生状況は異なっており、高湿条件下で発生しやすくなります。溶解・析出が進行すると絶縁劣化を起こし最終的には短絡します。

イオンマイグレーション試験は、このイオンマイグレーションの起こりやすさを試験します。主にプリント配線基板や半導体パッケージ内の配線に、高湿条件下で電圧を印加して、イオンマイグレーションを評価するために用いられます。

イオンマイグレーションの発生条件

電圧負荷: 電圧強度が増大すると、金属の溶解速度は大きくなります。高電圧回路や高密度回路は、電圧強度を増大させているといわれています。
湿度: 高湿になるほど、材料への吸収が早まり、高温高湿条件ほどイオンマイグレーションは加速します。
温度: 銅の溶解速度は温度に依存するといわれています。

イオンマイグレーションの発生に影響する要因

材料金属のイオン化のしやすさ: イオンマイグレーションの起こりやすさは、Ag>Cu>Pb>Sn>Zn>黄銅です。
絶縁材料の種類: 絶縁材料によって、溶解速度は変化します。
イオン残差の存在: プリント配線板の製造環境で検出される塩素イオンや部品実装時に活性剤で使用されるハロゲン元素（塩素や臭素）といったイオン残差がイオンマイグレーションに影響するといわれています。
pH: 銅は、pHが低い（酸性）であるほど、溶解度は高まるといわれています。

イオンマイグレーションの評価方法

簡易試験方法: 電極金属や絶縁材料、イオンマイグレーション性を評価する方法で、溶液侵漬法、脱イオン水滴下法、ろ紙吸水法があります。
環境試験法: 環境試験器中で電極間に直流電流を負荷して、短絡または絶縁劣化までの時間を比較する方法で、高温高湿試験、温湿度組合せ試験、温湿度サイクル試験、結露サイクル試験などがあります。
測定方法: 製品の誤動作を確認する、電極間の絶縁抵抗値の測定、光学顕微鏡による外観観察、走査型電子顕微鏡（SEM）によるマイグレーション発生状況の観察などがあります。

イオンマイグレーション試験に対応可能な企業

イオンマイグレーション試験に用いる装置

イオンマイグレーションテスター

絶縁抵抗測定器で、安定したデータを高精度に測定可能であり、イオンマイグレーションを評価するために用いられる。
絶縁抵抗計

絶縁抵抗値を測定する装置で、測定された絶縁抵抗値を針で示すアナログ表示式と数値で表示するディジタル表示式がある。直流（DC）出力である。
走査型電子顕微鏡（SEM）

光学顕微鏡では観察不可能な微小な表面構造を鮮明に観察する装置。肉眼で物を見るのと同じような感覚で、三次元的な画像が観察できる。
恒温恒湿槽

任意の温度と湿度を設定でき、恒温恒湿試験、低温試験、温湿度サイクル試験など各種信頼性試験で使用される装置。

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イオンマイグレーション試験に対応可能な企業

イオンマイグレーション試験に用いる装置

関連規格