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技術動態

淺談PCB中CAF的成因與應對方法

隨著電路板技術不斷朝著高密度方向發展,且不斷使用各種各樣的新材料來滿足技術需求,制造商需要了解并處理好由此而衍生的兩個問題:導電陽極絲(conductive anodefilament,簡稱CAF)的形成和芯吸效應。

01
CAF與芯吸效應

CAF通常和使用的樹脂及玻纖材料有關,而芯吸效應更多是和工藝流程有關。

CAF通常會出現在PCB內相鄰的導通孔(如鍍覆孔)之間,因為銅會沿著玻纖/樹脂截面從陽極移向陰極。CAF失效會以漏電、間歇式電氣短路,甚至是PCB內導體之間發生電介質擊穿的形式顯現,所以很難檢測到CAF,尤其是出現間歇問題的情況下。

可以采取一些措施來隔絕失效位置,從而確認CAF失效的根本原因。如果問題間歇出現,可以將相關樣品置于溫度-濕度-偏壓(THB)綜合條件下來重現失效現象。此外,也可使用剖切法確定失效位置。

層壓板材料內玻璃纖維和介質樹脂相互分離會導致出現CAF。有時可以看成是中空玻纖(圖1)充當了導管的作用,使化學物質和水分可以沿著中空部分傳輸。水分和離子殘留物進入空洞,導電銅絲沿著玻纖空洞生長,最終導致短路。

形成CAF的要素有三:

①一條通道,例如中空的玻纖或樹脂與玻纖分離;

②偏壓(施加電場);

③水分和其他離子。

玻纖caf4.jpg

圖1:中空的玻璃纖維

如圖1所示,有了通道,水分、化學工藝(例如化學鍍銅)中的各類離子,在偏壓條件作用下,會導致銅沿著這條通道移動,這種條件下會產生一種電化學電池,腐蝕產物從陽極移動到陰極,部分原因就是由這種中空纖維形成的通道所導致。

一般情況下,引起這種現象出現的根本原因與層壓制造工藝有關。用于提高樹脂與玻纖布粘結度的玻纖浸潤劑可能是有缺陷的,而且樹脂的吸濕性和玻璃纖維整體樹脂灌封效果欠佳也是導致這種現象出現的常見原因。從裸板制造角度來看,鉆孔時出現玻纖束斷裂的現象也會導致纖維端點暴露,為離子的移動提供通道。圖2所示是形成CAF橋接的一個實例。

caf8.jpg

圖2:相鄰兩個導通孔之間形成CAF橋接

02
如何避免CAF的形成

①在PCB制造過程中更嚴格地控制漂洗過程中的離子雜質(離子雜質含量較高會更容易導致CAF出現);

②增強玻纖和樹脂之間的粘結強度;

③選擇低吸濕性的樹脂(<0.3%);

④改善孔形成方法,鉆孔時更加小心。使用無鉛工藝之后,有必要選擇耐熱性更穩定的材料,例如酚類固化樹脂,但酚類固化樹脂更脆,容易在鉆孔操作時出現開裂,所以在選擇鉆頭和鉆速時要格外謹慎。


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