CAF效應(yīng)：PCBA漏電的真相原來在這里！

導(dǎo)電陽極絲（CAF）的發(fā)生主要是由于玻纖與樹脂間存在縫隙，在后期的正常使用過程中由于孔間電勢差作用，在濕熱的條件下，銅發(fā)生水解反應(yīng)并沿著玻纖縫隙的通道遷移并沉積所形成。CAF往往發(fā)生在相鄰導(dǎo)體之間，如通孔與通孔之間、通孔與表面線路之間、相鄰線路或相鄰層間，見下圖所示。

其中，通孔之間最容易發(fā)生CAF失效。CAF的存在顯然會(huì)造成相鄰導(dǎo)體之間的絕緣性能下降，甚至出現(xiàn)短路燒毀等重大事故。

接下來，我們將借助實(shí)操案例分析，深度解析CAF成因與機(jī)理，全面認(rèn)識(shí)CAF效應(yīng)，并學(xué)習(xí)有效預(yù)防措施，以強(qiáng)化電子產(chǎn)品可靠性與穩(wěn)定性。

測試分析

1 失效復(fù)現(xiàn)

某PCBA 服役運(yùn)行三個(gè)月以上出現(xiàn)功能異常，初步排查后鎖定在芯片引腳兩相鄰近通孔，孔間阻抗降低。

為了排除外部電路對漏電通孔的影響，將漏電通孔相連電路割線斷開后，對漏電通孔間電阻進(jìn)行測量。4pcs漏電通孔間電阻值如圖1中所示，正常情況下兩通孔之間為開路狀態(tài)，故此4pcs所測通孔之間都存在漏電異常。

圖1. 失效復(fù)現(xiàn)4pcs相鄰?fù)组g電阻測量照片

2 外觀檢查

對漏電通孔表面進(jìn)行光學(xué)檢查，漏電通孔正、反表面銅箔及綠油完好，未見明顯異常現(xiàn)象，如圖2所示。

圖2. NG2漏電通孔正、反表面外觀典型照片

3 無損檢測

對通孔之間及周圍結(jié)構(gòu)進(jìn)行透視觀察，結(jié)果如圖3所示，漏電通孔之間及周圍結(jié)構(gòu)未見明顯異常陰影。

圖3. NG2漏電通孔及周圍結(jié)構(gòu)透視典型觀察照片

4 熱點(diǎn)定位

為了精確鎖定漏電位置，選取漏電電阻較小的2pcs（NG-2#、NG-3#）進(jìn)行熱點(diǎn)定位，結(jié)果如圖4所示。

2pcs漏電通孔之間都發(fā)現(xiàn)異常熱點(diǎn)現(xiàn)象，即漏電位置。

圖4. 熱點(diǎn)定位典型照片

5 剖面分析

如圖5所示，NG-2#切片后結(jié)果顯示：

①漏電通孔之間發(fā)現(xiàn)CAF（導(dǎo)電陽極絲）現(xiàn)象；

②兩通孔存在明顯芯吸現(xiàn)象，芯吸尺寸為38.1μm，滿足標(biāo)準(zhǔn)IPC A-600J-2016 印制板的驗(yàn)收條件要求；

③孔壁之間距離為238μm，滿足標(biāo)準(zhǔn)IPC-2221B-2012印制板通用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求。

如圖6所示，NG-3#切片后，漏電通孔之間同樣發(fā)現(xiàn)CAF現(xiàn)象。

以上結(jié)果可知，通孔之間漏電主要因PCB內(nèi)層產(chǎn)生CAF現(xiàn)象。CAF的產(chǎn)生主要與PCB板材質(zhì)量及鉆孔工藝有關(guān)。

圖5. NG-2#漏電通孔之間切片后截面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

圖6. NG-3#漏電通孔之間切片后截面SEM形貌及EDS分析結(jié)果

6 分析

CAF生長具備的條件

1.存在電勢差；

2.樹脂和玻纖存在間隙；

3.濕氣；

4.存在金屬離子。

影響CAF生長的因素

①PCB基材：各種材料由于吸水性或疏密性差異導(dǎo)致其耐CAF生長能力不同；

②PCB制程特別是制孔工藝，不良的制孔工藝形成的質(zhì)量缺陷如玻纖縫隙、嚴(yán)重芯吸等均會(huì)加劇CAF的形成；

③PCB設(shè)計(jì)：層間絕緣層厚度、孔間距等多個(gè)設(shè)計(jì)因素決定了離子遷移距離，均對CAF失效具有直接的影響；

④電勢梯度：電勢梯度越高，CAF形成和生長越快；

⑤環(huán)境：濕熱環(huán)境為電化學(xué)腐蝕提供反應(yīng)媒介。

結(jié)論

總結(jié)：

PCBA通孔間漏電的原因?yàn)榭组g發(fā)生了CAF現(xiàn)象。CAF的產(chǎn)生主要與PCB板材耐CAF能力較差及PCB鉆孔工藝不良有關(guān)。

建議：

1.對PCB來料進(jìn)行耐CAF試驗(yàn)評估；

2.定期更換PCB鉆孔刀頭，合理調(diào)節(jié)鉆孔參數(shù)，提高鉆孔質(zhì)量。

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