印制线路板CAF失效分析

PCBA CAF失效机理分析和材料预防

1. 3 CAF失效模式
通过切片可以从中观察到常见的CAF失效模式。一般来说CAF失效现象有两种存在形式。
一种是沿着玻璃纤维方向生长，类似芯吸现象。'‘芯吸效应”是超细纤维特有的性能，是指超细纤维中孔细，接近真空时，近水端纤
维管口与水分子接触形成纤维中真空孔隙，此时大气压值超过纤维内部的真空，水就自然压积进入纤维孔隙中，纤维孔隙越细，芯吸效应愈明显，这种芯吸透湿效应愈强。当铜箔或其他焊面发生电迁移后，形成的絮状或树状生长物同样也会发生芯吸现象，且该现象还会继续导致电化学迁移，加剧生长物生成的速度。 PCB CAF现象多发生在芯吸最严重位置，在玻璃纤维边缘存在空隙；另一种是层压板内层与材料分层，CAF沿着分层处生长。
性细丝物。 CAF,通常发生在孔与之间、通孔与内
(外)层导线之间、导线与导线之间，从而造成两个相邻体绝缘材料的绝缘性能下降甚至造成短路。
1. 2 CAF生长过程
CAF失效的生长过程，一般分为2个阶段阶段1：高温湿环境下，使得玻纤与氧树脂之间的附着力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在玻纤与环氧树脂的界面上，形成沿着玻纤增强材料促成CAF 生长的通路；阶段2： Cu腐蚀的水解反应，并形成Cu 盐的沉积物，并在外界偏压的驱动下，逐渐形成 CAFo
5电子技术与软件工程的发展趋势
5. 1向着开方性发展
现阶段电子技术与软甲工程技术的发展状况分析而言，其不打断向着开放计算方向靠拢。该类型形式的计算主要内容分别是开放性软件和开放性构架等方面。同时将开放性的标准进行相应的统一管理，使得电子技术与软件
工程技术中融入到互联网技术，从而实现集成化的应用模式，使得用户能够在有关电子技术或是软件工程技术领域方面的投资，能偶获取安全性保障。

PCB的CAF测试失效分析案例

PCB的CAF测试失效分析案例PCB的CAF（Conductive Anodic Filament）测试是一种用于评估电子产品印刷电路板的可靠性的测试方法，它能够检测到可能导致电子设备损坏或故障的潜在问题。

然而，有时候CAF测试可能会失效，即不能准确地检测到问题，导致缺陷产品被误判为合格产品。

本文将通过一个实际案例来分析PCB的CAF测试失效原因。

在家电子制造公司的生产线上，制造商对所有PCB进行CAF测试以确保其可靠性。

CAF测试是通过将电流注入PCB中，将其浸泡在盐溶液中，并检查是否存在电流泄漏的现象来进行的。

在测试过程中，如果有电流泄漏，说明可能存在导电的异物，导致电路损坏。

然而，在一批PCB中，CAF测试出现了失效现象。

虽然这些PCB在CAF测试之前都经过了完整的制造流程，并通过了其他各项测试，但在CAF测试阶段仍然出现了电流泄漏。

制造商决定对此进行详细调查，以找出问题所在。

首先，制造商对可能的失效原因进行了分析。

他们注意到，电流泄漏现象主要发生在焊盘附近，并且与焊盘和PCB表面涂覆的保护层之间有一层薄膜。

制造商怀疑这可能是导致CAF测试失效的主要原因之一为了验证这一猜测，并找到具体的原因，制造商进行了实验。

他们选择了几个有电流泄漏的PCB，并将它们切割成小块进行进一步分析。

通过显微镜观察，制造商发现在焊盘和薄膜之间存在一些微小的裂纹。

这些裂纹可能形成了导电通道，并导致了电流泄漏现象。

为了进一步验证，制造商还进行了材料分析。

通过对薄膜的成分进行分析，制造商发现薄膜中掺有一种对电导率较敏感的材料。

这些材料可能在制造过程中被不慎混入，导致了薄膜在CAF测试中失效。

综合以上分析结果，制造商得出结论，PCB的CAF测试失效是由于焊盘附近的薄膜存在裂纹，并含有导电材料引起的。

制造商进一步调整了制造过程，增强了焊盘附近薄膜的耐压性，并加强了对材料的筛选和控制，以确保不会再次出现类似问题。

通过这个案例，我们可以看到CAF测试失效的原因可能是多方面的，可能与制造过程中的材料问题、设计问题或操作问题有关。

抗CAF PCB特性分析及性能对比测试报告

抗CAF PCB特性分析及性能对比测试报告前言随着电子设备在提高功能和性能的同时也向小型化、轻量化迅速发展，使得印制线路板的线路也越来越细，间距越来越小，绝缘层越来越薄，钻孔尺寸也向更小更密的方向发展，并且由于信息传输速度的提升及为减少发热起见，使得印制板所承受的工作温度在不断地上升，这一切都增加了C A F形成的可能性。

伴随讯号传输的速度不断加快，工作电压也不断降低(由30年前的12V，到20年前的5V，到今日的1.5V，甚至数年后的1V以下)，使得微小瑕疵都将导致传输故障，因此人们对产品的可靠性提出了更高的要求，而CAF的生长并导致产品失效需要一个过程，使其具有较强的隐性，也使得其成为电子基础设施、汽车电子和长期数据存储等用途产品重点关注的隐性风险。

1、CAF生长的机理导电性阳极丝(CAF：Conductive Anodic Filamentation)是可以导致电气短路的电化学腐蚀过程的副产物。

通常表现为从电路中的阳极发散出来，沿着玻纤与环氧树脂之间界面表面朝着阴极方向迁移，形成导电性细丝物。

它通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从而造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路，上述表现方式如下图1所示。

CAF失效的产生一般分为两个阶段：阶段1：高温高湿的环境下，使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成CAF泄露的通路；阶段2：铜腐蚀的水解反应，形成铜盐的沉积物，并在偏压的驱动之下，形成CAF生长。

其化学反应式为：(1)Cu →Cu2+ +2e-（铜在阳极发生溶解）H2O →H+ + OH-2H+ + 2e-→H2(2)Cu2+ + 2OH-→ Cu(OH)2（铜从阳极向阴极方向发生迁移）Cu(OH)2→ CuO + H2O(3) CuO + H2O →Cu(OH)2→Cu2+ + 2OH-（铜在阴极沉积）Cu2+ +2e-→Cu2、影响CAF形成的因素（1）基材的选择对现在业界经常使用的G-10（一种非阻燃的环氧玻璃布材料）、聚酰亚胺材料（PI）、β-三氯树脂（BT）、氰酸酯（CE）、环氧玻璃纤维布（FR- 4）、CEM -3（一种非阻燃的短切毡玻璃材料）、MC-2（一种混合的聚酯和环氧玻璃板，芯部为短切毡玻璃材料）、Epoxy j/Kevlar，各种材料中形成CAF的敏感性程度如下：MC-2≥Epoxy/Kevlar≥FR-4≈PI>G-10>CEM-3>CE>BT（2）导体结构对于过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层导线与外层导线之间的四种典型导体结构。

PCB失效分析介绍

PCB失效分析介绍PCB（Printed Circuit Board），中文译为印刷电路板，是电子设备中常见的一种重要组件。

它由基板、导线、组件及连接器等构成，用于支持和连接电子元器件，实现电路的功能。

然而，在使用过程中，由于各种原因，PCB可能会出现失效的情况。

这篇文章将介绍PCB失效分析的一般流程，包括常见的失效类型、失效分析方法以及案例分析。

PCB的失效类型可以大致分为电气失效和机械失效两类。

电气失效包括导通故障、断路故障和短路故障等，机械失效则包括开焊、虚焊、冷焊、板与插件之间接触不良等。

在进行PCB失效分析时，一般可以采取以下几个步骤。

首先，进行外观检查。

通过目视观察PCB表面和内部，检查是否存在明显的损坏或错误。

例如，观察是否存在明显的腐蚀、热伤或机械划痕等。

其次，进行电学测试。

使用测试仪器进行电路导通测试，检测是否存在导通失效、断路失效或短路失效等。

常见的测试仪器包括万用表、示波器等。

接着，进行组件测试。

使用适当的测量工具和测试设备，对PCB上的组件进行测试。

例如，使用数字万用表、热像仪等设备，对元器件的电压、电流、温度等性能进行测量。

然后，进行故障点定位。

根据前述的测试结果，确定故障点的大致位置。

可以利用烙铁、红外热像仪、X射线检测仪等工具对故障点进行进一步的定位。

除了常规的失效分析方法，还可以结合一些辅助技术来进行更深入的分析。

例如，利用逆向工程技术对PCB进行解剖和分析，了解其内部结构和材料组成。

同时，还可以利用红外热像仪、X射线检测仪等高级测试设备，对PCB进行非破坏性测试，以获取更全面的信息。

下面以一个实际案例进行PCB失效分析。

电子设备中的一个PCB上的一些电路失效，导致整个设备无法正常运行。

通过外观检查发现，该PCB表面没有明显的损坏，但观察到一些插件的焊点存在异常。

接着，进行电学测试。

使用示波器进行导通测试，发现在该焊点附近存在断路失效。

然后，进行组件测试，发现焊点附近的元器件没有明显的故障。

PCB板防CAF知识的介绍

PCB板防CAF知识的介绍PCB（Printed Circuit Board）板防CAF（Conductive Anodic Filamentation）是指在高湿度和电场下，导电物质在电介质中以一定速率形成导电通道的现象。

CAF问题在高密度和高频率电子产品中尤为突出，可能导致设备故障和性能下降。

为了解决这个问题，工程师们发展了多种措施和技术来预防和减轻CAF。

首先，了解CAF的产生原因至关重要。

CAF主要是由于PCB板上的导电性污染物质（例如金属离子、金属颗粒、微观裂纹等）在潮湿环境下逐渐溶解，并通过电场转移到不同的位置，形成导电通道。

这些导电通道会导致短路、电阻下降、信号损失等问题。

因此，防止导电污染物质进入PCB板和控制湿度是CAF防治的核心。

首先，选择高品质的PCB材料可以有效地降低CAF的风险。

高品质的基板材料具有更低的水分吸收率和更好的绝缘性能，能够减少湿度对PCB的影响，降低CAF的发生概率。

选择具有低损耗因子和低介电常数的材料也可以帮助减少信号衰减和串扰。

其次，合理的设计和制造过程也是预防CAF的关键。

设计人员应该避免使用大量的高场强和高电流密度，因为这会增加湿度和电场对PCB的影响。

合理布局和强化电磁兼容设计也可以减少电场干扰，降低CAF的风险。

在制造过程中，必须确保良好的清洁和防尘措施，避免导电性颗粒和污染物质进入PCB板。

同时，控制湿度是防止CAF的重要步骤之一、湿度控制可以通过控制环境湿度、改善工作条件、使用封装材料和加强封装工艺等多种方式来实现。

在制造和使用过程中，可以使用干燥剂、密封箱和湿度传感器等设备来确保适当的湿度水平。

重要的是，湿度应该在规定的范围内保持稳定，以防止冷凝水和PCB板上的湿度变化。

此外，PCB板的可靠性测试也是防止CAF的重要手段之一、目前市场上有多种方法和设备可用于检测PCB板上的CAF问题，包括剥离测试、电化学迁移测试和高温高湿测试等。

这些测试方法可以帮助工程师及早发现存在CAF问题的PCB板，并进行相应的修复和改进。

CAF失效的介绍

1 前言在电子设备领域，以汽车电子或某些军工装备为例，其对耐高温高湿环境的要求较高。

随着此类产品向着高密度化发展，孔间距越来越小，这使得印制板对孔的可靠性要求也相应提高，所以印制电路板产生的导电阳极灯丝就成为影响产品可靠性的重要因素。

导电阳极丝（英文简称：CAF；全称：ConductiveAnodic Filament）是指PCB内部铜离子从阳极（高电压）沿着玻纤丝间的微裂通道，向阴极（低电压）迁移过程中发生的铜与铜盐的漏电行为。

当PCB/PCBA 在高温高湿的环境下带电工作时，两绝缘导体间可能会产生严重的沿着树脂或玻纤界面生长的CAF，此现象将最终导致绝缘不良，甚至短路失效。

CAF导致的短路如图1所示。

2 CAF失效机理2.1 CAF失效机理CAF的产生过程可以分两步来研究，即离子迁移通道的形成和阳极丝的增长过程。

（1）化学键水解。

在高温高湿的条件下，树脂和玻纤之间的附着力出现劣化，并促成玻纤表面的硅烷偶联剂产生水解，从而导致了电化学迁移路径（即铜离子迁移的通道）的产生。

（2）导电阳极丝增长。

离子迁移通道产生后，如果此时在两个绝缘孔之间存在电势差，则在电势较高的阳极上的铜会被氧化为铜离子，铜离子在电场作用下向电势较低的阴极迁移，在迁移的过程中，与板材中的杂质离子或OH-结合，生成不溶于水的导电盐，并沉积下来，使两绝缘孔之间的电气间距急剧下降，甚至直接导通形成短路。

在阳极。

阴极的电化学反应如图2所示。

2.2 CAF形成的影响因素对于成品PCB，CAF的形成主要影响因素有：PCB设计，板材配本，PCB加工过程。

以下就这些影响因素进行分析。

2.2.1 PCB设计的影响在PCB的结构中孔的排列方式对CAF性能影响较大，孔的排列方式不同，其CAF效应不同，一般存在三种排列方式（如图3所示）。

三种排列方式中耐CAF性能由强到弱的次序为：错位排列》纬向排列》经向排列。

原因如下。

（1）CAF的发生主要是沿着玻璃纱束的方向进行，错位排列可以对CAF的产生形成迂回作用，从而不容易发生CAF失效。

印制电路板镀盲孔的失效分析

印制电路板镀盲孔的失效分析摘要：运用多种宏微观测试技术和表征方法，对某新型手机用PCB出现的断路故障进行了系统研究。

通过观察盲孔的开裂形貌、分析裂纹的化学成分，确认了镀液配比不当、硫等杂质元素偏析是引起开裂缺陷的关键起因，并首次提出了开裂的失效机制。

同时，辅以有限元方法（FEM）模拟了热循环作用后盲孔的热应力分布情况，并评估了微裂纹扩展趋势。

最后提出相应的建议和意见，这对保障PCB制造和使用过程中的安全可靠性和盲孔的结构完整性有重要参考价值。

关键词：盲孔；开裂；硫脆化；PCB；失效分析Failure Analysis on Blind Vias of PCB for Novel Mobile PhonesJI Li-Na, YANG Zhen-Guo *(Department of Materials Science, Fudan University, Shanghai 200433, China) Abstract: Through macroscopic and microscopic testing methods and characterization techniques, the failure analysis of the vias on PCB for novel mobile phones has been systematically carried out. The investigation on the cracking morphology of the blind vias and chemical analysis on the grain boundary of copper-plating layers have definitely identified that inappropriate compositions of electroplating solution and sulfur segregation are the critical causes of the crack defect. Failure mechanism of the cracking in the blind via was put forward for the first time. Complementarily, microcrack propagation probability was estimated based on the finite element method (FEM) results of stress distribution after thermal cycling. Finally, improvement countermeasures and suggestions are addressed and are of significant value for reference to the safe reliability and structural integrity of PCB products during manufacturing and services.Keywords: blind via; cracking; sulfur embrittlement; PCB; failure analysis1.引言在二级封装用载板—印制电路板（printed circuit board, PCB）的电镀工艺中，镀铜层主要分为两种。

CAF现象

前言随着电子设备在提高功能和性能的同时也向小型化、轻量化迅速发展，使得印制线路板的线路也越来越细，间距越来越小，绝缘层越来越薄，钻孔尺寸也向更小更密的方向发展，并且由于信息传输速度的提升及为减少发热起见，使得印制板所承受的工作温度在不断地上升，这一切都增加了ＣＡＦ形成的可能性。

伴随讯号传输的速度不断加快，工作电压也不断降低（由30年前的12V，到20年前的5V，到今日的1.5V，甚至数年后的1V以下），使得微小瑕疵都将导致传输故障，因此人们对产品的可靠性提出的更高的要求，而CAF的生长并导致产品失效需要一个过程，使其具有较强的隐性，也使得其成为电子基础设施、汽车电子和长期数据存储等用途产品重点关注的隐性风险。

本文将就笔者发现的实际案例出发，探讨CAF生长对电子产品可靠性产生的潜在风险及控制措施。

1 CAF生长的机理导电性阳极丝（CAF：Conductive Anodic Filamentation）是可以导致电气短路或开路的电化学腐蚀过程的副产物。

通常表现为从电路中的阳极发散出来，沿着玻纤与环氧之间的界面表面朝着阴极方向迁移，形成导电性细丝物，从而导致导体间绝缘电阻发生突然的难以预料的下降。

该项失效模式，在1976年，由Bell实验室的科学家首先得以发现和确认。

阳极导电丝的形成首先是玻璃/环氧的物理破坏，然后吸潮导致了玻璃/环氧分离界面出现水介质，提供了电化学通道，促进了腐蚀产物的运输，腐蚀产物在电场作用下从阳极向阴极定向移动，最终形成从阳极到阴极的导电丝。

阳极导电丝的形成和基材、导体结构、助焊剂和电场强度等因素相关。

阳极导电丝通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从面造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路，上述表现方式如下图1所示。

图1 CAF模式阳极导电丝的产生一般分为两阶段：阶段1：高温高湿的环境下，使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成CAF泄露的通路；阶段2：铜腐蚀的水解反应，并形成铜盐的沉积物，并在偏压的驱动之下，形成CAF 生长。

CAF现象

前言随着电子设备在提高功能和性能的同时也向小型化、轻量化迅速发展，使得印制线路板的线路也越来越细，间距越来越小，绝缘层越来越薄，钻孔尺寸也向更小更密的方向发展，并且由于信息传输速度的提升及为减少发热起见，使得印制板所承受的工作温度在不断地上升，这一切都增加了ＣＡＦ形成的可能性。

伴随讯号传输的速度不断加快，工作电压也不断降低（由30年前的12V，到20年前的5V，到今日的1.5V，甚至数年后的1V以下），使得微小瑕疵都将导致传输故障，因此人们对产品的可靠性提出的更高的要求，而CAF的生长并导致产品失效需要一个过程，使其具有较强的隐性，也使得其成为电子基础设施、汽车电子和长期数据存储等用途产品重点关注的隐性风险。

本文将就笔者发现的实际案例出发，探讨CAF生长对电子产品可靠性产生的潜在风险及控制措施。

1 CAF生长的机理导电性阳极丝（CAF：Conductive Anodic Filamentation）是可以导致电气短路或开路的电化学腐蚀过程的副产物。

通常表现为从电路中的阳极发散出来，沿着玻纤与环氧之间的界面表面朝着阴极方向迁移，形成导电性细丝物，从而导致导体间绝缘电阻发生突然的难以预料的下降。

该项失效模式，在1976年，由Bell实验室的科学家首先得以发现和确认。

阳极导电丝的形成首先是玻璃/环氧的物理破坏，然后吸潮导致了玻璃/环氧分离界面出现水介质，提供了电化学通道，促进了腐蚀产物的运输，腐蚀产物在电场作用下从阳极向阴极定向移动，最终形成从阳极到阴极的导电丝。

阳极导电丝的形成和基材、导体结构、助焊剂和电场强度等因素相关。

阳极导电丝通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从面造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路，上述表现方式如下图1所示。

图1 CAF模式阳极导电丝的产生一般分为两阶段：阶段1：高温高湿的环境下，使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成CAF泄露的通路；阶段2：铜腐蚀的水解反应，并形成铜盐的沉积物，并在偏压的驱动之下，形成CAF 生长。

抗CAF PCB特性分析及性能对比测试报告

抗CAF PCB特性分析及性能对比测试报告前言随着电子设备在提高功能和性能的同时也向小型化、轻量化迅速发展，使得印制线路板的线路也越来越细，间距越来越小，绝缘层越来越薄，钻孔尺寸也向更小更密的方向发展，并且由于信息传输速度的提升及为减少发热起见，使得印制板所承受的工作温度在不断地上升，这一切都增加了C A F形成的可能性。

伴随讯号传输的速度不断加快，工作电压也不断降低(由30年前的12V，到20年前的5V，到今日的1.5V，甚至数年后的1V以下)，使得微小瑕疵都将导致传输故障，因此人们对产品的可靠性提出了更高的要求，而CAF的生长并导致产品失效需要一个过程，使其具有较强的隐性，也使得其成为电子基础设施、汽车电子和长期数据存储等用途产品重点关注的隐性风险。

1、CAF生长的机理导电性阳极丝(CAF：Conductive Anodic Filamentation)是可以导致电气短路的电化学腐蚀过程的副产物。

通常表现为从电路中的阳极发散出来，沿着玻纤与环氧树脂之间界面表面朝着阴极方向迁移，形成导电性细丝物。

它通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从而造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路，上述表现方式如下图1所示。

CAF失效的产生一般分为两个阶段：阶段1：高温高湿的环境下，使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成CAF泄露的通路；阶段2：铜腐蚀的水解反应，形成铜盐的沉积物，并在偏压的驱动之下，形成CAF生长。

其化学反应式为：(1)Cu →Cu2+ +2e-（铜在阳极发生溶解）H2O →H+ + OH-2H+ + 2e- →H2(2)Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2（铜从阳极向阴极方向发生迁移）Cu(OH)2→ CuO + H2O(3) CuO + H2O →Cu(OH)2→Cu2+ + 2OH-（铜在阴极沉积）Cu2+ +2e-→Cu2、影响CAF形成的因素（1）基材的选择对现在业界经常使用的G- 10（一种非阻燃的环氧玻璃布材料）、聚酰亚胺材料（PI）、β-三氯树脂（BT）、氰酸酯（CE）、环氧玻璃纤维布（FR- 4）、CEM -3（一种非阻燃的短切毡玻璃材料）、MC-2（一种混合的聚酯和环氧玻璃板，芯部为短切毡玻璃材料）、Epoxy j/Kevlar，各种材料中形成CAF的敏感性程度如下：MC-2≥Epoxy/Kevlar≥FR-4≈PI>G-10>CEM-3>CE>BT（2）导体结构对于过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层导线与外层导线之间的四种典型导体结构。

PCB的CAF测试失效分析案例

项目测试参数漶试结果（ｗｏ）测试参数测试结果（ｃｏ）
１＃
１９８
１９８
备注正常板
２＃３＃４＃
２０Ｍ０
１９９１９８１９８
１ＯＯＭ０
１９９（接近ｏ。）
ＣＡＦ测试后
１９８１９８
ＣＡＦ测试后
对比ｘ－８、９、１Ｏ、１１、１２模块
ＣＨＥＮＺｈｉ—ｖｉｎ
１背景
ＣＡＦｊ制Ｉｌ舨（ＰＣＢ）Ｉ』、Ｊ【Ｕ场ｆ１川ＪＪ，ｊ越
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Ｉ化、辽侈ｌ迎常发ｆＩ！ＰＣＢＪ。＂ｌ，股确维刮忻Ｉ［ＪＩ，从『导敛ｌ＊Ｊｆ个邻的休之Ｉ绝缘一能
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１０００ｈ，洲， ’ｉ… ’门帧。
切片分析枪灯结果见表３。
表３切片分析灯芯结果
硬目孔径（咖）孔壁距离（嗍）灯芯 ≤ ４ｍｉＩ
结果
Ｘ一８Ｏ．３５０．４０２．９５ｐａＳＳ
．６Ｒ一
印制电路信息２０１６Ｎｏ．１１
标准化Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ
图３Ｘ一１０模块ＣＡＦ异常分析结果
２．４取Ｘ一９、ｘ一１Ｏ模块与正常板做飞针测试比对

CAF测试表象与失效现象分析

1.测试背景随着C A F测试的日趋成熟，越来越多的汽车板供应商以及通信板供应商把目光放在了C A F测试上面，但是任何的测试仅仅只是一个检测的手段，只能用于筛选产品的好坏，想要真正意义上提高我们中国国产商品的品质，最主要的还是要提升印制线路板的质量以及后期的加工工艺。

那么如何提升品质以及如何改善工艺成为了目前各大线路板厂以及材料厂关注的重中之重。

目前市场上对线路板的C A F测试具有失效分析能力的实验室有很多，很多板厂本身也都具备分析能力，但是具体C A F测试过程中失效时的表象与最终线路板内部产生的失效现象是否有一定的关联性，成为了当下巨大部分线路板厂，材料厂以及终端所关心的问题。

2.分析目的就C A F测试而言，由于印制线路板材料本身以及加工工艺等等一系列问题，所以在我国甚至于全世界都没有哪家工厂可以完全百分之一百的确定自己所生产的印制线路板不会出现C A F现象。

所以目前一般终端都会要求线路板厂在出货前进行C A F测试，而线路板厂以及材料厂在大批量生产之前也会先生产一批考试板进行C A F测试，以确保自身品质能满足终端客户的要求。

但是C A F测试本身的成本不低，并且出现了C A F 现象之后后续的失效分析成本更加不低，失效分析的最终目的是找到原因便于改善，如果能从C A F测试的曲线一眼就能看出其失效的类型，那么在后续的失效分析上相对就可以不需要投入太多的人力以及物力，也就避免了企业盲目的为了追求通过率而不停的一次又一次的进行测试，耗费大量的资金和时间。

3.结果分类3.1C A F测试的失效分析类型针对C A F测试的失效分析可以根据类型分为大致的三类：（1）印制线路板内部产生的迁移（简称导电阳极丝C A F）；（2）印制线路板表面产生的迁移（简称电化学迁移E C M）；C A F测试表象与失效现象分析麦可罗泰克（常州）产品服务有限公司戈昕摘要：本文主要内容为印制线路板在C A F测试过程中根据不同的测试图形所产生的不同失效类型在整个测试阶段出现的曲线类型汇总，为印制线路板在失效之后查找问题点产生的原因最大的可能性提供一些建议，从本文中可以了解到失效出现在不同位置时，前期在测试过程中大致会是什么样的一个表现。

印制线路板CAF失效研究

ＨＵＭｅｎｇ－ｈａｉＣＨＥＮＢｅｉ
ＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｎｏｄｉｃｆｉｌａｍｅｎｔ（ＣＡＦ）ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｏｐｕｌ￣ＰＣＢｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓｔｈｅｓｅｙｅａｒｓ．ＷｈｉｌｅＰＣＢＡｉｓｗｏｒｋｉｎｇｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｕｍｉｄｉｔｙ，ＣＡＦｍａｙｇｒｏｗｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｆｉｂｅｒ．ＴｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｇａｉｎｅｄｔｈｅＭＴＦｏｆＰＣＢｓｗｈｉｃｈｕｓｅａｔｙｐｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｗｉｔｈｄｉｆｅｒｅｎｔｈｏｌｅｓｐａｃｅａｎｄｂｉａｓｖｏｌｔａｇｅ．
其中孔到孔是最容易发生的失效，理所当然得到了更多的关注。那么在客户的耐ＣＡＦ要求下，所使用的材料、制程，其耐ＣＡＦ性能能否达到客户的要求，成为需要进行评估的重点内容。
．．７９．．
产品检测与可靠性ＩｎｓｐｅｃｔｉｏｎａｎｄＲｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
关键词阳极导电丝ＣＡＦ；电化学迁移：水解；平均失效时间；ＢｅｌｌＬａｂｓ模型；可靠性中图分类号：ＴＮ４１文献标识码：Ａ文章编号：１００９—００９６（２０１２）０４—００７９—０５
ＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅａｎｏｔＩ１ｌｉｃｆｉｌａｍｅｎｔｆａｉｌｕＵｒｅ ‘ ｉｎｖｅｓｔｉ￣ｇａｔｉｏｎｏｔ一ＩＦＣＢ
印制电路信息２０１２Ｎｏ４．
图１常见的ＣＡＦ失效模式

PCB绝缘性能失效分析

PCB绝缘性能失效分析1.引言：随着微电子技术的高速发展，特别是近年封装基板及其元件的飞速发展，电子产品的体积越来越小，PCB也向更轻、薄、短、小发展。

在整个集成电路模块向高密度、微小化发展趋势下，PCB相邻导体和元器件之间的绝缘性能受到越来越多的关注。

如何在如此微细的产品上，保证其在整个寿命周期内的绝缘性能，是业内所有PCB制造商所面临的问题之一[1]。

印制线路板的定义是按照预先设计的电路，采用印刷法，在绝缘基板的表面或其内部形成的用于元器件之间连接的导电图形技术。

即印制线路板的功能主要是实现组装目标元器件的电气互联导通和绝缘。

要实现PCB 组件固定的功能，其上的线路和元器件间的互相绝缘性能尤为重要。

线路间的绝缘性能可靠性不佳，会直接导致组装的器件不能正常运转，严重的甚至出现安全事故。

因此本文将主要针对PCB及其组件的绝缘性能方面失效的几种模式结合具体案例进行分析，以供同行参考、借鉴。

2.绝缘电阻绝缘电阻是PCB绝缘性能的一个重要且容易表征的指标。

通过绝缘电阻的表征，可以检查元件设备的绝缘状态是否良好[2]。

绝缘电阻是施加于电气绝缘材料上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的泄露电流（稳态）之比，即：式（1）中：R表示绝缘电阻（Ω）；U表示直流电压（V）；I表示泄漏电流（A）。

绝缘电阻又由体积电阻和表面电阻两部分并联组成。

如下式：式（2）中：R V表示体积电阻，即施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的内部泄漏电流之比；R S表示表面电阻，即施加于绝缘体上两导体之间的直流电压与流过绝缘体的表面泄漏电流之比。

对于印制线路板及其组件在绝缘性能方面出现失效，往往是由于种种原因导致了其中的绝缘电阻下降造成的。

影响绝缘电阻的因素有温度、湿度、电场强度以及样品处理等，最后导致绝缘电阻下降，产品失效往往是以上几个因素共同作用的结果[3]。

具体来讲，分为以下几个方面：温度的升高增加了微观粒子的活化能，提高了其在绝缘体内部和表面的迁移速率，降低了体电阻率和面电阻率；湿度的增加提供了不良副反应（如铜离子水解等）发生的有利环境；电场强度提供了微观粒子运动的驱动力。

航电电源板层间CAF_短路失效机理及退化时间分析

装备环境工程第20卷第11期·38·EQUIPMENT ENVIRONMENTAL ENGINEERING2023年11月航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析邓林1,2，连可3*，黄付刚1,2，李墨1，阳昆3（1.中国电子科技集团公司第二十九研究所，成都 610036；2.四川省高效电源变换技术工程研究中心，成都 610036；3.敏捷智能计算四川省重点实验室，成都 610036）摘要：目的掌握CAF失效机理MTTF分析方法，以便于在实际案例中实施工程优化决策，从而降低故障危害风险和寿命周期总费用。

方法以某航电电源母板CAF失效为例，基于CAF失效机理的物理化学变化时间特性模型算法，建立电压、介质间距和MTTF变化关系，以辅助工程优化决策。

结果基于仿真计算数据，形成对特定范围产品的改进和处置决策，从而限制失效危害风险的进一步扩散，降低了产品生命周期维护费用，并提升了客户满意度。

结论掌握装备常见失效机理和采取适宜的应对措施，是持续改进装备可用性、可靠性和环境适应性的必要条件。

关键词：阳极导电丝生长（CAF）；失效模式；根本原因分析（RCA）；退化时间中图分类号：TN956 文献标识码：A 文章编号：1672-9242(2023)11-0038-07DOI：10.7643/ issn.1672-9242.2023.11.006Analysis on the Failure Mechanism and Degradation Time of CAF betweenLayers in the PWBs of Avionics Power Supply ModuleDENG Lin1,2, LIAN Ke3, HUANG Fu-gang1,2, LI Mo1, YANG Kun3(1. The 29th Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Chengdu 610036, China; 2. Sichuan ProvincialEngineering Research Center of High Efficiency Power Converter Technology, Chengdu 610036, China;3. Agile Intelligent Computing Sichuan Key Laboratory, Chengdu 610036, China)ABSTRACT: The work aims to acquire the MTTF analysis method for the failure mechanism of Conductive Anodic Filament Formation (CAF), so as to facilitate the implementation of engineering optimization decisions in practical cases, thus reducing the risk of failure hazards and the total cost of life cycle. With the failure of CAF in a certain avionics power supply PWB as an example, the relationship among voltage, dielectric spacing and MTTF change was established based on the time characteristic model algorithm of physical and chemical changes of CAF failure mechanism. Based on the simulation calculation data, the im-provement and disposal decisions for a specific range of products were formed, thus limiting the further spread of the risk of failure hazards, reducing the maintenance cost of product during life cycle and improving customer satisfaction. It is necessary收稿日期：2023-08-09；修订日期：2023-08-31Received：2023-08-09；Revised：2023-08-31基金项目：企业预研项目（Y225889）Fund：Enterprise Pre Research Project (Y225889)引文格式：邓林, 连可, 黄付刚, 等. 航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析[J]. 装备环境工程, 2023, 20(11): 38-44.DENG Lin, LIAN Ke, HUANG Fu-gang, et al. Analysis on the Failure Mechanism and Degradation Time of CAF between Layers in the PWBs of Avionics Power Supply Module[J]. Equipment Environmental Engineering, 2023, 20(11): 38-44.第20卷第11期邓林，等：航电电源板层间CAF短路失效机理及退化时间分析·39·to master the common failure mechanism of equipment and take appropriate countermeasures to continuously improve the avail-ability, reliability and environmental adaptability of equipment.KEY WORDS: Conductive Anodic Filament Formation (CAF); failure mode; root cause analysis (RCA); degradation time航空装备随装载平台运行在多种不同环境条件及参数的地域范围中，如高原、热带湿热、近海沿海等。

警惕！CAF效应导致PCB漏电

警惕！CAF效应导致PCB漏电最近碰到一个PCB漏电的问题，起因是一款低功耗产品，本来整机uA级别的电流，常温老化使用了一段时间后发现其功耗上升，个别样机功耗甚至达到了mA级别。

仔细排除了元器件问题，最终发现了一个5V电压点，在产品休眠的状态下本该为0V，然而其竟然有1.8V 左右的压降！耐心地切割PCB线路，惊讶地发现PCB上的两个毫无电气连接的过孔竟然可以测试到相互间几百欧姆的阻值。

查看该设计原稿，两层板，过孔间距焊盘间距>6mil，孔壁间距>18mil，这样的设计在PCB行业中实属普通的钻孔工艺。

洗去油墨，排除油墨或孔表层的杂质导电问题，实测过孔间阻值依然存在！百思不得其解一段时间后，才发现原来是“CAF效应”导致的漏电问题！什么是CAF效应：CAF，全称为导电性阳极丝(CAF：Conductive Anodic Filamentation)，指的是PCB内部铜离子从阳极（高电压）沿着玻纤丝间的微裂通道，向阴极（低电压）迁移过程中发生的铜与铜盐的漏电行为。

如下图片，对两个相邻的两个过孔进行纵向研磨，置于电子显微镜下放大100倍，板材呈黯淡颜色，亮金色部分则为铜，可以看到在两个过孔间，有铜点、铜丝存在。

CAF产生的机理：1. 常规的FR4 PCB板材是由玻璃丝编织成玻璃布，然后涂环氧树脂半固化后制成。

树脂与玻纤之间的附着力不足或含浸时胶性不良，两者之间容易出现间隙，加之在钻孔等机械加工过程中，由于切向拉力及纵向冲击力的作用对树脂粘合力的进一步破坏，可能造成玻纤束被拉松或分离而出现间隙。

在高温高湿的环境下，环氧树脂与玻纤之间的附着力更加出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂化学水解，沿着玻纤增强材料形成可供电子迁移的通路；2. 基于上面的条件，此时距离较近的两个过孔若存在电势差，那么电势较高的阳极上的铜会被氧化成为铜离子，铜离子在电场的作用下向电势较低的阴极迁移，在迁移过程中，与板材的杂质离子或OH-结合，生成了不溶于水的导电盐，并沉积下来，由此两个绝缘孔之间的电气间距急剧下降，严重的甚至可以直接导通形成短路。