一、介绍
ECM/CAF测试是电子产品可靠性领域中一项重要的评估手段，专门用于评价材料和结构抵抗特定电化学失效模式的能力。
ECM，即电化学迁移 (Electrochemical Migration)，通常指在潮湿环境和偏压（直流电压）作用下，金属离子（如铜、银、锡）在绝缘材料表面或内部发生迁移，并可能形成树枝状导电路径（枝晶），最终导致短路或漏电流增大的现象。
CAF，即导电阳极丝 (Conductive Anodic Filament)，则是一种主要发生在印制电路板（PCB）内部的失效模式。它特指在偏压、高温和高湿条件下，沿着玻璃纤维束与树脂基材的界面，从阳极（正极）向阴极（负极）生长出导电性丝状物（通常是铜的化合物），最终导致层间或孔间绝缘电阻下降甚至短路。
虽然机理细节不同，ECM和CAF都属于由电压、湿度和污染物共同驱动的电化学失效，严重威胁电子组件的长期可靠性。
二、目的与意义
如果电子组件的抗ECM/CAF能力不足，在高湿度或存在污染的环境下工作时，可能出现间歇性甚至永久性的短路，导致信号错误、功能失效，甚至引发设备烧毁等严重后果。尤其对于要求高可靠性的应用，这类潜在的绝缘失效是绝对不能接受的。
因此，评估材料和设计的抗ECM/CAF性能，是衡量电子组件长期可靠性，特别是在湿热环境下工作稳定性的关键指标。
执行ECM/CAF测试，是验证PCB基材、阻焊层、敷形涂层等材料性能，评估设计规则（如布线间距、孔结构），控制制造过程清洁度，并确保产品满足预期可靠性目标的必备环节和重要手段。
三、应用领域
ECM/CAF测试对于那些在潮湿、高温、高密度布线或高电压环境下工作的电子产品尤为重要。
主要应用包括：评估印制电路板（PCB） 基材（如FR-4、高Tg材料、无卤材料）本身的抗CAF性能；评价PCB表面处理（如OSP、沉金）、阻焊层、敷形涂层（三防漆） 对ECM的抑制能力；验证电子组件（PCBA） 的整体抗迁移能力，特别关注清洗工艺后的残留物影响；以及评估连接器、半导体封装等部件的绝缘可靠性。汽车电子、通信设备、工业控制、医疗电子、航空航天等对可靠性要求高的领域是其重点应用场景。
四、关键影响因素
多种因素会影响材料或结构的抗ECM/CAF性能。
环境因素如高湿度、高温和施加的直流偏压是驱动失效发生的外部条件。
材料因素包括基材的类型（树脂体系、玻璃布类型及处理）、导体材料（铜、银等）、阻焊层或涂层的性质。
设计因素如导体间距、层间距、孔与孔/孔与线间距、过孔结构（如钻孔质量）等也至关重要。
工艺因素特别是制造过程中的污染物残留（如助焊剂离子残留、电镀液残留）会显著加速ECM/CAF的发生。
五、测试原理与方法
ECM/CAF测试的基本原理是在加速条件下（通常是高温、高湿、直流偏压）模拟实际工作环境，观察和测量样品绝缘性能随时间的变化。
典型的测试样品会包含特定的测试图形，如梳状电极（用于评估表面ECM）、孔-孔或孔-线图形（用于评估内部CAF）。
将样品放置在环境试验箱中，施加设定的恒定直流电压，同时控制温度和湿度（如85°C/85%RH是常用条件）。
测试过程中，会实时或定期监测测试图形两极之间的绝缘电阻 (Insulation Resistance, IR)。当绝缘电阻下降到某个预设的失效阈值（例如下降一个数量级或低于10^8 Ω），或者在规定测试时间结束时，通过测量其电阻值来判断样品是否失效或评估其性能。
测试结束后，有时还会对样品进行解理或切片分析，以观察是否存在枝晶生长或CAF丝的形成，进一步确认失效模式。表面绝缘电阻（SIR）测试也常作为评估表面ECM风险的一种相关方法。
六、通用测试步骤
样品准备与清洁 → 测试图形制作/选用 → 环境舱温湿度偏压设定 → 实时监测绝缘电阻 → 结果分析与判定。
七、评价标准
评价ECM/CAF测试结果通常依据以下几点：
- 失效时间 (Time to Failure, TTF): 绝缘电阻下降到规定阈值以下所需要的时间。时间越长，表示抗ECM/CAF性能越好。
- 绝缘电阻变化: 在整个测试期间，绝缘电阻维持在较高水平（如始终高于10^8 Ω 或 10^9 Ω）。
- 物理观察: 测试后通过显微镜检查，无可见的枝晶生长或CAF路径。
具体的通过/失效判据通常由相关的测试标准或客户规格书来定义。
八、参考标准
进行ECM/CAF测试时，常参考以下一些标准：
- IPC-TM-650 Method 2.6.25: 印制板抗导电阳极丝(CAF)性能测试方法
- IPC-TM-650 Method 2.6.3系列: 表面绝缘电阻(SIR)测试方法 (常用于评估表面ECM风险)
- IPC-9202: 材料和工艺特性/鉴定用的导电阳极丝(CAF)测试(用户指南)
- IEC 61189-5系列: 电气互连结构和材料试验方法 (包含SIR, 迁移等测试)
- JESD22-A110: 高加速应力试验(HAST) (常用于提供测试环境条件)
选择合适的测试标准对于确保测试条件的规范性和结果的可比性非常重要。
设备信息
| 设备名称 | 绝缘电阻测试系统 |
| 分组模式 | 4组独立 |
| 设备型号 | IPC-650S-1K5 |
| 测试电压 | 100~1500V |
| 测试通道 | 256CH |
| 阻值范围 | 10-6~10-14 |
项目优势
测试电压100-1500V;
开放式测试夹具；
测试通道256CH；
具有断电保护，防止数据丢失。
试验原理图
试验分析图
试验配置图
