PCB的陽(yáng)極性玻璃纖維漏電為什么會(huì)產(chǎn)生

著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，電子設(shè)備更是朝著輕、薄、小的方向發(fā)展，使得印制電路板 CAF 問(wèn)題成為影響產(chǎn)品可靠性的重要因素。通過(guò)介紹 CAF 發(fā)生原理，為廠商提供 CAF 效應(yīng)分析和改善的依據(jù)。

一、CAF 定義

CAF：英文 ConductiveAnodic Filament 的簡(jiǎn)寫(xiě)，即陽(yáng)極性玻璃纖維漏電。

當(dāng)板面兩股線路或板內(nèi)兩個(gè)金屬通孔相距太近，一旦板材吸收水氣較多時(shí)，相鄰銅線或孔壁其高低電壓的電極間會(huì)順著板材的玻璃纖維的表面，而出現(xiàn)電化性遷移之絕緣劣化情形。此乃因玻璃布為求能良好的含浸有機(jī)樹(shù)脂，均在玻璃布表做過(guò)耦合性“矽烷處理“之皮膜，一旦水氣較多又恰好線底壓觸到玻璃布時(shí)，將因此種皮膜具有較大的極性并出現(xiàn)縫隙導(dǎo)致吸水，逐漸呈現(xiàn)輕微之漏電現(xiàn)象，特稱為 CAF。

常見(jiàn) CAF 有孔壁與孔壁之間，孔壁到線路之間，線路到線路之間各種漏電情形，如下圖 1 所示：

自從無(wú)鉛化與無(wú)鹵板材的盛行后，樹(shù)脂中加入多量的 SiO2 或 Al（OH）3，且玻璃紗束中也不易含浸黏度增大數(shù)量變小的樹(shù)脂入內(nèi)，甚至紗束與樹(shù)脂的界面也出現(xiàn)空隙。同時(shí)孔距日益拉近絕緣厚度不斷減薄，在后續(xù)使用中導(dǎo)致不斷出現(xiàn)的 CAF，已成為非常痛苦的問(wèn)題。其最令人寢食難安的是 PCB 與 PCBA 過(guò)程中根本發(fā)現(xiàn)不了，直到最后出了大問(wèn)題時(shí)已經(jīng)太晚了。

二、CAF 的形成原理：

上圖為日立化成所發(fā)布 CAF 的成因說(shuō)明：當(dāng)板材出現(xiàn)細(xì)微通道又存在水氯與電解質(zhì)或 dicy 固化之極性較大樹(shù)脂，再加上紗束兩端銅基導(dǎo)體之電壓不等時(shí)，將有可能在陽(yáng)極處（較高電位）發(fā)生銅金屬的氧化而出現(xiàn) Cu＋或 Cu＋2，進(jìn)而會(huì)沿著玻璃纖維的空隙，往陰極產(chǎn)生電化性遷移（Electro－Chemical Migration，ECM）。同時(shí)陰極端的電子也會(huì)往陽(yáng)極移動(dòng)，于是兩者相逢后即出現(xiàn)銅金屬還原，并在兩端沿著紗束逐漸搭成了短路的漏電。

由此可知：造成 CAF 失效的條件主要有：1．水氯、2．電解質(zhì)、3．露銅、4．偏壓、5．通道。當(dāng)五種條件皆失效時(shí)則居高電位陽(yáng)極的銅金屬會(huì)先氧化成為 Cu＋或 Cu＋2 并沿著已形成的不良通道的玻璃紗束向陰極慢慢遷移，而陰極的電子也會(huì)往陽(yáng)極移動(dòng)，路途中的銅離子遇到電子時(shí)即會(huì)還原出銅金屬，并逐漸從陽(yáng)極往陰極長(zhǎng)出銅膜，故又稱為“銅遷移”。

如下圖三、PCB 板 CAF 形成原因

CAF 的出現(xiàn)直接會(huì)導(dǎo)致 PCB 產(chǎn)品的報(bào)廢，從而引起巨大的損失。以下為不同情況下的 CAF 情況：

1．兩通孔間的防火墻太薄或板材含浸不良?xì)埩敉ǖ阑蜚@孔粗糙引發(fā)通道時(shí)，在濕氣中可能出現(xiàn) CAF 而失效，烘干又可能回復(fù)正常。

2．孔密集區(qū)域鉆孔傷到板材加上 Desmearing 過(guò)度，則兩導(dǎo)體間的受傷危材經(jīng)多道濕制程后就有 ECM 式銅遷移之 CAF 與 Dendrite 的危險(xiǎn)。

下圖為垂直鏈接圖可放大移動(dòng)細(xì)看各受傷危材的情勢(shì)

3．鉆孔粗糙加上過(guò)度除膠渣（Desmearing）將導(dǎo)致玻璃纖維中超量滲銅（Wicking），對(duì)于較薄的防火墻處出現(xiàn) CAF 的幾率增大。

4．玻璃布難免會(huì)存在斷絲的紗束，此種通道也將成為 CAF 的隱患5．當(dāng) PCB 板越厚又加上厚銅，則回流焊強(qiáng)熱后很容易發(fā)生板外所見(jiàn)不到的各種內(nèi)部微裂，這些都將成為 CAF 的病灶。無(wú)鹵板材脆性較大，下圖為 TG150 的 HF 板材通過(guò) 400 次溫度循環(huán)試驗(yàn)所呈現(xiàn)的微裂情況

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