解析CAF失效機理及分析方法

1 前言

　　在電子設(shè)備領(lǐng)域，以汽車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。隨著此類產(chǎn)品向著高密度化發(fā)展，孔間距越來越小，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)生的導電陽極燈絲就成為影響產(chǎn)品可靠性的重要因素。

　　導電陽極絲（英文簡稱：CAF；全稱：ConductiveAnodic Filament）是指PCB內(nèi)部銅離子從陽極（高電壓）沿著玻纖絲間的微裂通道，向陰極（低電壓）遷移過程中發(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，兩絕緣導體間可能會產(chǎn)生嚴重的沿著樹脂或玻纖界面生長的CAF，此現(xiàn)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)生過程可以分兩步來研究，即離子遷移通道的形成和陽極絲的增長過程。

　　（1）化學鍵水解。

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

　　（2）導電陽極絲增長。

　　離子遷移通道產(chǎn)生后，如果此時在兩個絕緣孔之間存在電勢差，則在電勢較高的陽極上的銅會被氧化為銅離子，銅離子在電場作用下向電勢較低的陰極遷移，在遷移的過程中，與板材中的雜質(zhì)離子或OH-結(jié)合，生成不溶于水的導電鹽，并沉積下來，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。在陽極。陰極的電化學反應如圖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(shè)計，板材配本，PCB加工過程。以下就這些影響因素進行分析。

　　2.2.1 PCB設(shè)計的影響

　　在PCB的結(jié)構(gòu)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。