前言

隨著全球技術發展，AI、5G時代來臨，半導體產業已成為推動現代社會進步的核心引擎。從智慧型手機中的奈米晶片，到電動車（EV）內處理數百伏特電壓的功率模組，設備的小型迷你化與高效高壓化已經成為萬眾矚目的焦點。

 從「合格判定」進化到「精準數值管理」

過往在測量上會認為絕緣就是「越高越好」，甚至在產線測量時往往看到「PASS」就算良品並出貨。由於現在最終成品的高電壓化、微型化、以及新材料的運用，使得成品不僅僅需要合格，還需要確認數值是否有在合格範圍內。

1.汽車系統的高壓化

隨著 EV 系統由 400V 邁向 800V 高壓架構，車用SiC功率模組必須承受更高電壓。若系統內的絕緣材料或MLCC出現微小不良，在高壓環境下就會引起「部分放電*1」，最終導致零件過熱甚至引發火災。因此，量測必須追求「精確數值」，以監控材料在不同電壓下的穩定性。
*1:部分放電的資訊可參考其他應用案例:部分放電是甚麼？

2.半導體封裝的靜電防護

在半導體封裝中，由於內部包覆的晶片極其脆弱。若絕緣材料的絕緣值過高，電荷會累積在表面形成靜電，一旦瞬間放電很容易擊穿裡面的電路。因此，研發端需要精確掌握材料電阻值，將其控制在合格範圍內。

為何絕緣材料的絕緣電阻值難以測量？

由於絕緣電阻值是透過測量洩漏電流，再以歐姆定律計算出數值，但一般洩漏電流的數值很小，很容易會因為以下干擾導致數值不穩定。

1. 測量數值微小：洩漏電流常落在pA(10-12) 或 fA(10-15)，由於是非常微小電流若解析度不足就會導致無法確認正確電阻值。
2. 環境雜訊干擾：在產線測量時常常會因為周遭設備或線纜導致雜訊干擾，導致測量的再現性很低。
3. 環境濕度：濕度會改變材料的表面特性，甚至在治具表面產生漏電路徑，導致誤判。
4. 操作繁瑣：量測時間長，或在測量不同材質間須切換不同電壓，儀器設定上費時費力。

 

絕緣電阻測量有哪些儀器?

絕緣材料的絕緣電阻的測量有許多不同的儀器可選擇，而各項儀器的專長與應用場景皆有不同，

 1. 一般高阻計

特性： 專為工業維修設計，體積小、操作直覺。
優點： 價格低廉，適合一般日常維護。
缺點： 解析度通常僅 nA 級，且抗雜訊能力不足。在量測半導體級的高阻抗（GΩ甚至 TΩ 以上）時，可能難以提供穩定的參考數據。

2. 靜電計

特性： 量測儀器界的「全能王」，具有極高的輸入阻抗。
優點： 量測上限最高，能精準捕捉任何微弱的物理現象，且能測量庫倫量（C）。
缺點：設備價格昂貴、維護難度高，較適合精密實驗室。

3. HIOKI  SM7110 / SM7120 系列：專為產線設計的「高絕緣電阻計」

整合了上述儀器的優點，並針對「產線自動化」與「抗雜訊」進行了特化設計：
一體化設計： 內建高穩定度直流電源（SM7120 最高可達 2,000V）與高感度皮安表，一台抵兩台。
300 倍抗雜訊力： 半導體產線環境充滿變頻器與馬達雜訊，SM7110 採用全新懸浮式電路與三軸連接器，在充滿雜訊的環境下，仍能提供穩定的讀數。
 高速量測： 具備 6.4ms 的高速測量能力，並整合了接觸檢查功能（Contact Check），避免錯誤測量。
多種電極治具：配有多種治具，可依照被測物選擇適當治具。

 

相關應用場景和測試目的

應用領域	具體測試對象	測試目的
電子元件	MLCC、繼電器、連接器	確保在高溫高壓下無漏電隱患。
電動車	SiC/GaN 模組、高壓線纜、馬達	安全性需求，防止漏電事故。
材料研發	封裝樹脂、絕緣薄膜、液晶材料	測量體積/表面電阻率，新材料研發。
液體/化工	絕緣油、液晶材料	測量液體電阻率，防止因雜質過多導致電阻下降。
防靜電管理	抗靜電包裝、無塵服	確保電阻值在一定範圍，不會導致靜電累計。

 

結語

在半導體產業持續推動數位轉型與電動化的今天，絕緣材料的性能已成為決定產品成敗的關鍵因子。面對更微小的晶片、更高的電壓需求，僅靠「合格/不合格」的初階測量已經不足。更需選擇具備高抗雜訊能力、高速度與高解析度的專業設備，確保材料在穩定的絕緣數值內，使成品更加穩定且安全。