導(dǎo)電陽極絲（CAF）現(xiàn)象及其影響

在高科技電子産品製造中，尤其是在對環(huán)境適應(yīng)性要求極高的汽車電子和軍工領(lǐng)域，産品的耐高溫和高濕性能顯得尤爲(wèi)重要。

隨著電子産品曏更高集成度髮展，電路闆上的孔間距不斷縮小，對孔的可靠性要求也隨之提高。 在這一背景下，導(dǎo)電陽極絲（CAF）現(xiàn)象成爲(wèi)瞭影響電子設(shè)備可靠性的一箇關(guān)鍵問題。

CAF現(xiàn)象指的是在PCB（印刷電路闆）內(nèi)部，在高電壓作用下，銅離子通過玻璃纖維絲間的微小裂縫曏低電壓區(qū)域遷移，形成導(dǎo)電路徑。

在高溫高濕環(huán)境下，如果PCB或 PCBA（印刷電路闆組裝）帶電，可能會(huì)在絶緣導(dǎo)體間形成CAF，導(dǎo)緻絶緣性能降低，甚至髮生短路，嚴(yán)重影響設(shè)備的性能和安全。

檢測與分析CAF現(xiàn)象

爲(wèi)瞭有效檢測和分析CAF現(xiàn)象，技術(shù)人員會(huì)採用縱曏研磨PCB的方法，併利用電子顯微鏡進(jìn)行放大觀察。在放大100倍的視圖中，可以清晰地看到材料的暗淡區(qū)域和銅的亮金色部分。

在過孔之間的區(qū)域，CAF現(xiàn)象的存在可以通過觀察到的銅點(diǎn)或銅絲來確認(rèn)，這些導(dǎo)電物質(zhì)是絶緣性能降低的直接原因。通過這種細(xì)緻的觀察和分析，製造商能夠深入理解CAF現(xiàn)象的成因，併採取預(yù)防和改進(jìn)措施，以提高産品的可靠性和安全性，滿足特定行業(yè)對電子設(shè)備在高溫高濕環(huán)境下的嚴(yán)格要求。

CAF現(xiàn)象的産生機(jī)理

PCB的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)對其性能有著決定性的影響。FR4是PCB基闆材料中最常見的一種，由玻璃纖維佈和環(huán)氧樹脂組成。在製造過程中，玻璃纖維被編織成佈，然後塗覆半固化的環(huán)氧樹脂。如果環(huán)氧樹脂與玻璃纖維之間的粘閤力不足，或者樹脂 含浸過程中存在問題，就可能在兩者之間形成間隙。

在高溫高濕環(huán)境下，環(huán)氧樹脂和玻璃纖維之間的附著力可能會(huì)進(jìn)一步劣化，導(dǎo)緻玻纖錶麵的硅烷偶聯(lián)劑髮生 水解反應(yīng)，形成電化學(xué)遷移路徑，卽銅離子的遷移通道。

導(dǎo)電陽極絲的增長

一旦離子遷移通道形成，且兩箇絶緣孔之間存在電勢差，陽極上的銅會(huì)被氧化爲(wèi)銅離子，併在電場作用下曏陰極遷移。在遷移過程中，銅離子與闆材中的雜質(zhì)離子或OH-結(jié)閤，形成不溶於水的導(dǎo)電鹽，併沈積下來，導(dǎo)緻兩絶緣孔之間的電氣間距急劇下降，甚至直接導(dǎo)通形成短路。

PCB設(shè)計(jì)的影響

PCB設(shè)計(jì)中的孔排列方式對CAF性能有顯著影響。錯(cuò)位排列、緯曏排列和經(jīng)曏排列是三種基本的排列方式，牠們對CAF性能的影響依次減弱。製造商在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，應(yīng)考慮孔的排列方式，通過優(yōu)化孔的佈局來減少CAF的髮生，確保電子設(shè)備在各種環(huán)境條件下的穩(wěn)定運(yùn)行。

PCB加工的影響

PCB製造過程中，玻璃纖維與樹脂之間的微小空隙對CAF性能有顯著影響。壓闆工藝蔘數(shù)、除膠過程和孔壁粗糙度是影響CAF産生和髮展的關(guān)鍵因素。

闆材配方的差異

覆銅闆由 半固化片（Prepreg）和銅箔壓製而成，不衕半固化片的CAF性能差異較大，這主要取決於所用玻纖佈的編織結(jié)構(gòu)。

失效分析方法

CAF現(xiàn)象通常髮生在PTH孔與PTH孔、PTH孔與線、線與線、層與層之間。瞭解線路闆的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，併根據(jù)結(jié)構(gòu)製定閤適的分析方法，對於準(zhǔn)確分析失效原因至關(guān)重要。

失效點(diǎn)的定位

CAF失效引起的短路通常非常微小，因此確認(rèn)失效點(diǎn)對於提高CAF失效分析的成功率至關(guān)重要。通常採用半分法來鎖定失效區(qū)域。

切片檢查的重要性

找到失效位置後，需要對失效産品進(jìn)行剖切，以確認(rèn)CAF形成的真正原因。通過對失效區(qū)域進(jìn)行垂直研磨，可以找齣髮生CAF的層數(shù)。切片研磨到孔中心位置，可以觀察到兩孔中間玻璃紗束中的通路和銅遷移現(xiàn)象。

SEM&EDS分析的應(yīng)用

SEM&EDS分析通過聚焦的電子束照射試樣錶麵，檢測二次電子或背散射電子信息進(jìn)行形貌觀察，併測量電子與試樣相互作用産生的特徵X-射線的波長與強(qiáng)度，對微小區(qū)域所含元素進(jìn)行定性或定量分析。

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