CAF效應：PCBA漏電的真相原來在這里！

導電陽極絲（CAF）的發生主要是由于玻纖與樹脂間存在縫隙，在后期的正常使用過程中由于孔間電勢差作用，在濕熱的條件下，銅發生水解反應并沿著玻纖縫隙的通道遷移并沉積所形成。CAF往往發生在相鄰導體之間，如通孔與通孔之間、通孔與表面線路之間、相鄰線路或相鄰層間，見下圖所示。

其中，通孔之間最容易發生CAF失效。CAF的存在顯然會造成相鄰導體之間的絕緣性能下降，甚至出現短路燒毀等重大事故。

接下來，我們將借助實操案例分析，深度解析CAF成因與機理，全面認識CAF效應，并學習有效預防措施，以強化電子產品可靠性與穩定性。

測試分析

1 失效復現

某PCBA 服役運行三個月以上出現功能異常，初步排查后鎖定在芯片引腳兩相鄰近通孔，孔間阻抗降低。

為了排除外部電路對漏電通孔的影響，將漏電通孔相連電路割線斷開后，對漏電通孔間電阻進行測量。4pcs漏電通孔間電阻值如圖1中所示，正常情況下兩通孔之間為開路狀態，故此4pcs所測通孔之間都存在漏電異常。

圖1. 失效復現4pcs相鄰通孔間電阻測量照片

2 外觀檢查

對漏電通孔表面進行光學檢查，漏電通孔正、反表面銅箔及綠油完好，未見明顯異?，F象，如圖2所示。

圖2. NG2漏電通孔正、反表面外觀典型照片

3 無損檢測

對通孔之間及周圍結構進行透視觀察，結果如圖3所示，漏電通孔之間及周圍結構未見明顯異常陰影。

圖3. NG2漏電通孔及周圍結構透視典型觀察照片

4 熱點定位

為了精確鎖定漏電位置，選取漏電電阻較小的2pcs（NG-2#、NG-3#）進行熱點定位，結果如圖4所示。

2pcs漏電通孔之間都發現異常熱點現象，即漏電位置。

圖4. 熱點定位典型照片

5 剖面分析

如圖5所示，NG-2#切片后結果顯示：

①漏電通孔之間發現CAF（導電陽極絲）現象；

②兩通孔存在明顯芯吸現象，芯吸尺寸為38.1μm，滿足標準IPC A-600J-2016 印制板的驗收條件要求；

③孔壁之間距離為238μm，滿足標準IPC-2221B-2012印制板通用設計標準要求。

如圖6所示，NG-3#切片后，漏電通孔之間同樣發現CAF現象。

以上結果可知，通孔之間漏電主要因PCB內層產生CAF現象。CAF的產生主要與PCB板材質量及鉆孔工藝有關。

圖5. NG-2#漏電通孔之間切片后截面SEM形貌及EDS分析結果

圖6. NG-3#漏電通孔之間切片后截面SEM形貌及EDS分析結果

6 分析

CAF生長具備的條件

1.存在電勢差；

2.樹脂和玻纖存在間隙；

3.濕氣；

4.存在金屬離子。

影響CAF生長的因素

①PCB基材：各種材料由于吸水性或疏密性差異導致其耐CAF生長能力不同；

②PCB制程特別是制孔工藝，不良的制孔工藝形成的質量缺陷如玻纖縫隙、嚴重芯吸等均會加劇CAF的形成；

③PCB設計：層間絕緣層厚度、孔間距等多個設計因素決定了離子遷移距離，均對CAF失效具有直接的影響；

④電勢梯度：電勢梯度越高，CAF形成和生長越快；

⑤環境：濕熱環境為電化學腐蝕提供反應媒介。

結論

總結：

PCBA通孔間漏電的原因為孔間發生了CAF現象。CAF的產生主要與PCB板材耐CAF能力較差及PCB鉆孔工藝不良有關。

建議：

1.對PCB來料進行耐CAF試驗評估；

2.定期更換PCB鉆孔刀頭，合理調節鉆孔參數，提高鉆孔質量。

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