PCB科技 - PCB微短路形成的可能原因

PCB公司 products have a [micro-short circuit phenomenon in the inner layer of the circuit board]. 調查後, it was found to be CAF (Conductive Anodic Filament), 這在中文中被稱為“導電陽極絲”或“陽極玻璃纖維絲洩漏現象”. 但是在直譯中, 很少有人知道這是什麼東西, 正當? CAF實際上是電路板內層或阻焊綠色塗料層中的微短路現象.

由於這個問題一直縈繞在深圳宏力街的心頭，隨著時間的推移，新增了一些關於PCB製造的課程，在與更多PCB製造商討論後，他們總結了一些關於CAF的資訊。 我把我的經驗放在這裡供你參攷。

CAF的形成原理

請參閱上圖以說明CAF的形成過程。 CAF是指施加在印刷電路板上並放置在高濕度環境中的直流電壓。 線），孔對孔或孔對線，高電位陽極中的銅金屬將首先氧化為銅離子或銅離子，然後沿著現有不良通道的玻璃纖維絲，束慢慢向陰極遷移和生長，並且來自陰極的電子也向陽極移動。 在這個過程中，銅離子遇到電子，會被還原成銅金屬，並逐漸從陽極擴散到陰極，形成銅膜，囙此也稱為“銅遷移”。

許多人第一次遇到CAF，總是會被它的重複行為所困擾，因為一旦CAF完成了傳導路徑，它會不時被高電阻焦耳熱燃燒，所以在量測CAF時，用電錶分開，你會發現起伏的現象，測量值總是會漂移。 在特定條件消失之前，CAF場景將在同一位置重複出現。

綜上所述，要形成CAF缺陷，必須同時滿足以下五個故障條件。 也就是說，必須有一個絕對正確的時間和地點來生產CAF。 囙此，事故不是偶然的，而是由一系列錯誤形成的。 其中：

1、水蒸氣（在大氣環境中不可避免）

2、電解液（似乎難以去除）

3、銅的暴露（電路板中使用銅箔作為基板，囙此無法避免）

4、偏置電壓（電路設計不可避免，無法避免）

5、通道（這個參數似乎只能改進）

金屬離子在電場的作用下在非金屬介質中發生電化學遷移（ECM，電化學遷移）反應，從而在電路的陽極和陰極之間形成導電通道，並導致電路短路

陽極：銅-Cu2++2e（銅溶解在陽極上）

H2O-H++OH-

陰極：2H++2e–H2

Cu2++2OH--Cu（OH）2

Cu（OH）2-CuO+H2O

CuO+H2O-Cu（OH）2-Cu2++2OH--

Cu2++2e--Cu（陰極沉積銅）

一般認為，離子遷移分為兩個階段：第一階段，樹脂和增强資料在水分作用下被增强資料的矽烷偶聯劑化學水解，即在環氧樹脂/增强資料上沿增强資料形成CAF的洩漏路徑，在此階段為可逆反應； 在第二階段，在電壓或偏壓的作用下，銅鹽發生電化學反應，在電路圖案之間沉積導電通道，導致電路之間短路。 這一階段是不可逆反應。

我們如何預防或解决CAF的發生？

要解决或預防CAF的發生，其實可以從以上五個必要條件入手。 只要消除其中任何一種情况，就可以防止這種情況的發生。

1、提高電路板資料抗CAF能力

電路板資料的選擇實際上對防止CAF的發生非常重要，但通常你會得到你所付出的。 通常，具有高CAF保護能力的基板需要特殊訂購。 底部是使用電路板基板來防止CAF。 建議：

减少資料中不純離子的含量。

玻璃纖維布完全浸有樹脂，粘合良好。

當 PCB基板 是由, 將多束玻璃纖維束編織成一塊布, 然後將其引入樹脂罐中進行浸泡, 然後逐漸拉起或拉出浸有樹脂的玻璃纖維布, 目的是讓樹脂填充間隙中的玻璃纖維束, 如果此階段的參數設置不好, 玻璃纖維束中容易形成間隙, 囙此，CAF可以利用差距.

使用低吸濕性樹脂。 相關閱讀文章：介紹PCB板的結構和功能

2.PCB佈局設計避免了偏置電壓和孔間距

電路板的通孔、電路尺寸和位置以及堆疊結構設計也將對CAF產生絕對影響，因為幾乎所有的要求都來自設計。 隨著產品越來越小，電路板的密度越來越高，但PCB加工能力有其局限性。 當具有直流偏置電壓（偏置電壓）的相鄰線路之間的距離較小時，發生CAF的概率也越來越高，基本上偏置電壓越高或距離越小，發生CAF的概率越高。

根據當前電路板製造商提供的資訊，以下是大多數電路板製造商為CAF保護推薦的PCB尺寸設計值：

孔到孔邊緣的距離（最小）：0.4mm

孔到線距離（最小）（鑽到金屬）：12mil（0.3mm）

孔徑建議：0.3mm

此外，根據實際經驗，發現CAF的間隙幾乎都是沿著同一個玻璃纖維束，囙此，如果可以將通孔或焊盤佈置成45度角，將有助於减少CAF。 發病率。

CAF改進措施設計。 根據實際經驗，發現CAF的間隙幾乎都是沿著同一個玻璃纖維束，囙此如果通孔或焊盤的佈置可以呈45度角，將有助於降低CAF的發生率。

3.PCB製造過程中的芯吸控制

PCB在機械鑽孔或雷射燃燒過程中會產生高溫，當其超過樹脂的Tg點時會熔化並形成熔渣。 這些熔渣將粘附在內部銅邊緣和孔壁區域。 在隨後的鍍銅中，接觸不良。 囙此，必須在鍍銅之前進行去塗抹操作。 各種膠水殘留物膨脹和鬆弛，以促進隨後的順利滲透和Mn+7的咬合侵蝕。 然而，去除汙跡操作也會對通孔造成一定的咬蝕，並可能產生芯吸（芯吸）。 一些電路板製造商會提高起毛槽的溫度，以加快起毛操作，導致起毛劑介面過度鬆弛，導致後續銅遷移。

IPC-A-600規定芯吸的驗收標準如下：

1級，銅滲透不得超過125µm（4.291密耳）

2級，銅滲透不得超過100µm（3.937密耳）

3級，銅滲透不得超過80µm（3.15 mil）

PCB製造過程中的芯吸控制

只是隨著科技的進步，0.1mm（100µm）的銅滲透似乎不能滿足實際需要。 從0.4mm孔到孔邊緣，扣除銅滲透的大小，距離僅為0.4-0.1-0.1 0.2mm。 根據電路板製造商當前的工藝能力，應該可以將銅滲透控制在50µm（2mil）以下。 相比之下，系統工廠中佈局電路板的孔到孔的距離也减少到了100µm（4mil），這對於預防和控制CAF來說確實是一個很大的考驗。

此外，在PCB的機械鑽孔過程中，如果進給速度過快，或銑刀超過使用壽命，則由於銑刀的外力，很容易撕裂玻璃纖維並產生間隙。

4. 防水和防潮 PCB加工

在PCB組裝操作中，錫膏印刷、零件連接、高溫回流焊等可能會在電路板上留下一些污染物。 這些污染物可能包括焊料、膠水、灰塵和冷凝液。 易電解的此類物質可能會導致電化學遷移。 密封劑可用於密封可能產生空隙和形成CAF的接合處，以防止水分滲透。