解析CAF失效機理及分析方法

1 前言

　　在電子設備領(lǐng)域，以汽車(chē)電子或某些軍工裝備為例，其對耐高溫高濕環(huán)境的要求較高。隨著(zhù)此類(lèi)產(chǎn)品向著(zhù)高密度化發(fā)展，孔間距越來(lái)越小，這使得印制板對孔的可靠性要求也相應提高，所以印制電路板產(chǎn)生的導電陽(yáng)極燈絲就成為影響產(chǎn)品可靠性的重要因素。

　　導電陽(yáng)極絲（英文簡(jiǎn)稱(chēng)：CAF；全稱(chēng)：ConductiveAnodic Filament）是指PCB內部銅離子從陽(yáng)極（高電壓）沿著(zhù)玻纖絲間的微裂通道，向陰極（低電壓）遷移過(guò)程中發(fā)生的銅與銅鹽的漏電行為。當PCB/PCBA在高溫高濕的環(huán)境下帶電工作時(shí)，兩絕緣導體間可能會(huì )產(chǎn)生嚴重的沿著(zhù)樹(shù)脂或玻纖界面生長(cháng)的CAF，此現象將最終導致絕緣不良，甚至短路失效。

　　CAF導致的短路如圖1所示。

　　2 CAF失效機理

　　2.1 CAF失效機理

　　CAF的產(chǎn)生過(guò)程可以分兩步來(lái)研究，即離子遷移通道的形成和陽(yáng)極絲的增長(cháng)過(guò)程。

　?。?）化學(xué)鍵水解。

　　在高溫高濕的條件下，樹(shù)脂和玻纖之間的附著(zhù)力出現劣化，并促成玻纖表面的硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)生水解，從而導致了電化學(xué)遷移路徑（即銅離子遷移的通道）的產(chǎn)生。

　?。?）導電陽(yáng)極絲增長(cháng)。

　　離子遷移通道產(chǎn)生后，如果此時(shí)在兩個(gè)絕緣孔之間存在電勢差，則在電勢較高的陽(yáng)極上的銅會(huì )被氧化為銅離子，銅離子在電場(chǎng)作用下向電勢較低的陰極遷移，在遷移的過(guò)程中，與板材中的雜質(zhì)離子或OH-結合，生成不溶于水的導電鹽，并沉積下來(lái)，使兩絕緣孔之間的電氣間距急劇下降，甚至直接導通形成短路。在陽(yáng)極。陰極的電化學(xué)反應如圖2所示。

　　2.2 CAF形成的影響因素

　　對于成品PCB，CAF的形成主要影響因素有：

　　PCB設計，板材配本，PCB加工過(guò)程。以下就這些影響因素進(jìn)行分析。

　　2.2.1 PCB設計的影響

　　在PCB的結構中孔的排列方式對CAF性能影響較大，孔的排列方式不同，其CAF效應不同，一般存在三種排列方式（如圖3所示）。三種排列方式中耐CAF性能由強到弱的次序為：錯位排列》緯向排列》經(jīng)向排列。原因如下。