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CAF效应:PCBA漏电的真相原来在这里!

2024-10-16  浏览量:51

 

CAF效应:PCBA漏电的真相原来在这里!

 

导电阳极丝(CAF)的发生主要是由于玻纤与树脂间存在缝隙,在后期的正常使用过程中由于孔间电势差作用,在湿热的条件下,铜发生水解反应并沿着玻纤缝隙的通道迁移并沉积所形成。CAF往往发生在相邻导体之间,如通孔与通孔之间、通孔与表面线路之间、相邻线路或相邻层间,见下图所示。

 

 

其中,通孔之间最容易发生CAF失效。CAF的存在显然会造成相邻导体之间的绝缘性能下降,甚至出现短路烧毁等重大事故。

 

接下来,我们将借助实操案例分析,深度解析CAF成因与机理,全面认识CAF效应,并学习有效预防措施,以强化电子产品可靠性与稳定性。

 

测试分析

 

1 失效复现

 

某PCBA 服役运行三个月以上出现功能异常,初步排查后锁定在芯片引脚两相邻近通孔,孔间阻抗降低。

为了排除外部电路对漏电通孔的影响,将漏电通孔相连电路割线断开后,对漏电通孔间电阻进行测量。4pcs漏电通孔间电阻值如图1中所示,正常情况下两通孔之间为开路状态,故此4pcs所测通孔之间都存在漏电异常。

 

失效复现4pcs相邻通孔间电阻测量照片

图1. 失效复现4pcs相邻通孔间电阻测量照片

 

2 外观检查

 

对漏电通孔表面进行光学检查,漏电通孔正、反表面铜箔及绿油完好,未见明显异常现象,如图2所示。

 

NG2漏电通孔正、反表面外观典型照片

图2. NG2漏电通孔正、反表面外观典型照片

 

3 无损检测

 

对通孔之间及周围结构进行透视观察,结果如图3所示,漏电通孔之间及周围结构未见明显异常阴影。

 

NG2漏电通孔及周围结构透视典型观察照片

图3. NG2漏电通孔及周围结构透视典型观察照片

 

4 热点定位

 

为了精确锁定漏电位置,选取漏电电阻较小的2pcs(NG-2#、NG-3#)进行热点定位,结果如图4所示。

2pcs漏电通孔之间都发现异常热点现象,即漏电位置。

 

热点定位典型照片

图4. 热点定位典型照片

 

5 剖面分析

 

如图5所示,NG-2#切片后结果显示:

①漏电通孔之间发现CAF(导电阳极丝)现象;

②两通孔存在明显芯吸现象,芯吸尺寸为38.1μm,满足标准IPC A-600J-2016 印制板的验收条件要求;

③孔壁之间距离为238μm,满足标准IPC-2221B-2012印制板通用设计标准要求。

如图6所示,NG-3#切片后,漏电通孔之间同样发现CAF现象。

以上结果可知,通孔之间漏电主要因PCB内层产生CAF现象。CAF的产生主要与PCB板材质量及钻孔工艺有关。

 

NG-2#漏电通孔之间切片后截面SEM形貌及EDS分析结果

图5. NG-2#漏电通孔之间切片后截面SEM形貌及EDS分析结果

 

NG-3#漏电通孔之间切片后截面SEM形貌及EDS分析结果

图6. NG-3#漏电通孔之间切片后截面SEM形貌及EDS分析结果

 

6 分析

 

CAF生长具备的条件

1.存在电势差;

2.树脂和玻纤存在间隙;

3.湿气;

4.存在金属离子。

 

影响CAF生长的因素

①PCB基材:各种材料由于吸水性或疏密性差异导致其耐CAF生长能力不同;

②PCB制程特别是制孔工艺,不良的制孔工艺形成的质量缺陷如玻纤缝隙、严重芯吸等均会加剧CAF的形成;

③PCB设计:层间绝缘层厚度、孔间距等多个设计因素决定了离子迁移距离,均对CAF失效具有直接的影响;

④电势梯度:电势梯度越高,CAF形成和生长越快;

⑤环境:湿热环境为电化学腐蚀提供反应媒介。

 

结论

 

总结:

PCBA通孔间漏电的原因为孔间发生了CAF现象。CAF的产生主要与PCB板材耐CAF能力较差及PCB钻孔工艺不良有关。

 

建议:

1.对PCB来料进行耐CAF试验评估;

2.定期更换PCB钻孔刀头,合理调节钻孔参数,提高钻孔质量。

 

*** 以上内容均为原创,如需转载,请注明出处 ***

 

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