解析CAF失效機理及分析方法

1 前言

　　在電子設備領域，以汽車電子或某些軍工裝備為例，其對耐高溫高濕環境的要求較高。隨著此類產品向著高密度化發展，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，所以印制電路板產生的導電陽極燈絲就成為影響產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）遷移過程中發生的銅與銅鹽的漏電行為。當PCB/PCBA在高溫高濕的環境下帶電工作時，兩絕緣導體間可能會產生嚴重的沿著樹脂或玻纖界面生長的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劣化，并促成玻纖表面的硅烷偶聯劑產生水解，從而導致了電化學遷移路徑（即銅離子遷移的通道）的產生。

　　（2）導電陽極絲增長。

　　離子遷移通道產生后，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，與板材中的雜質離子或OH-結合，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》經向排列。原因如下。