PCB板防CAF知識介紹課件

1、PCB板防CAF 知識介紹 2 第一部分：CAF概述 n 概述： CAF ，全稱為導(dǎo)電性陽極絲 (CAF：Conductive Anodic Filamentation)，指的是 PCB 內(nèi)部銅離子從陽極（高電壓）沿著玻纖絲間的微裂通道，向陰極（低電壓）遷移過程中 發(fā)生的銅與銅鹽的漏電行為。當(dāng) PCB/PCBA 在高溫高濕的環(huán)境下帶電工作時(shí)，兩絕緣導(dǎo) 體間可能會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的沿著樹脂或玻纖界面生長的CAF，此現(xiàn)象將最終導(dǎo)致絕緣不良， 甚至短路失效。 它通常發(fā)生在過孔與過孔之間、過孔與內(nèi)外層導(dǎo)線之間、外層或外層 導(dǎo)線與導(dǎo)線之間，從而造成兩個(gè)相鄰的導(dǎo)體之間絕緣性能下降甚至造成短路，上述表現(xiàn) 方式如下圖

2、 1所示。 3 第二部分：第二部分：CAFCAF產(chǎn)生機(jī)理和過程產(chǎn)生機(jī)理和過程 n CAF產(chǎn)生的機(jī)理和過程： CAF 產(chǎn)生一般分為兩個(gè)階段： 階段1：高溫高濕的環(huán)境下，使得環(huán)氧樹脂與玻纖之間的附著力出現(xiàn)劣化，并促成 玻纖表面硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)水解，從而在環(huán)氧樹脂與玻纖的界面上形成沿著玻纖增強(qiáng)材 料形成CAF泄露的通路； 階段2：離子遷移通道產(chǎn)生后，如果此時(shí)在兩個(gè)絕緣孔之間存在電勢差，則在電勢 較高的陽極上的銅會(huì)被氧化為銅離子，銅離子在電場作用下向電勢較低的陰極遷移，在 遷移的過程中，與板材中的雜質(zhì)離子或OH-結(jié)合，生成不溶于水的導(dǎo)電鹽，并沉積下來， 使兩絕緣孔之間的電氣間距急劇下降，甚至直接導(dǎo)通形

3、成短路。在陽極、陰極的電化學(xué) 反應(yīng)如圖2所示。 (1)CuCu 2+ +2e-（銅在陽極發(fā)生溶解） H2OH+ + OH - （水分子在陰極發(fā)生還原形成OH- ） 2H+ + 2e-H2 (2)Cu 2+ + 2OH- Cu(OH) 2 （ Cu 2+、 OH-分別從兩極遷移，發(fā)生 中和反應(yīng)形成） Cu(OH) 2 CuO + H2O (3)CuO + H 2OCu(OH)2 Cu 2+ + 2OH-（銅在陰極沉積） Cu 2+ +2e-Cu 4 第二部分：CAF產(chǎn)生機(jī)理和過程 n CAF形成的條件 (1)線路間有電勢差，提供了離子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力； (2)有材料間隙的存在，提供了離子運(yùn)動(dòng)的通道；

4、(3)有水分的存在，提供了離子化的環(huán)境媒介； (4)有金屬離子物質(zhì)的存在。 5 第三部分：影響CAF形成的因素 n 四因素 (1).基材的選擇 現(xiàn)在業(yè)界經(jīng)常使用的 G-10(一種非阻燃的環(huán)氧玻璃布材料 )、聚酰亞胺材料 (PI)、-三氮 樹脂(BT)、氰酸酯(CE)、環(huán)氧玻璃纖維布 (FR-4) 、CEM3( 一種非阻燃的短切氈玻璃材 料)、MC-2( 一種混合的聚酯和環(huán)氧玻璃板 )、Epoxy/Kevlar 。各種材料形成 CAF的敏感 性程度如下： MC-2? Epoxy/Kevlar? FR-4 PI? G-10? CEM3 ?CE?BT (2).導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 對于過孔與過孔之間、過孔與內(nèi)

5、外層導(dǎo)線之間、外層導(dǎo)線與外層導(dǎo)線之間的四種典型導(dǎo) 體結(jié)構(gòu)。其中過孔之間的導(dǎo)體結(jié)構(gòu)最容易形成CAF。 (3).電壓梯度的影響 電壓梯度是 CAF形成敏感性的另一個(gè)關(guān)鍵因素。同等條件下，電壓越大CAF形成的越 快。 (4).助焊劑的影響 焊接過程中，聚乙二醇會(huì)擴(kuò)散進(jìn)環(huán)氧基板。聚乙二醇的吸收，增加了基板的吸濕性從而 使得性能下降。 (5).潮氣 PCBA 使用過程中潮氣的吸收給電化學(xué)腐蝕提供反應(yīng)媒介 6 第四部分：CAF對產(chǎn)品的影響 n 案例一 (1).案例描述 2008年10月位于福建泉州惠安青山灣的泉州大唐明珠度假村（酒店）購買了80臺 LC26ES60 ，并開始試營業(yè)， 2009年5月正式開業(yè)

6、，反饋有很多機(jī)器出現(xiàn)了聲音、遙控、 存儲(chǔ)等不良現(xiàn)象。 (2)問題分析 對出現(xiàn)問題的故障主板，其中兩塊聲音雜亂的故障板，經(jīng)查均為聲音濾波支路 （1.5V）電容引腳對 3.3V電源過孔漏電，漏電電阻測量為 11K，電壓差只有 1.5V，過孔 間孔壁距離 0.8mm 。另外有一塊板發(fā)生插座引腳對地過孔漏電導(dǎo)致SDA電壓下降到 1.5V （應(yīng)為3.3V），兩者孔壁距離達(dá)到 1.3mm 。具體位置見下面的示意圖： 根據(jù)現(xiàn)場情況分析和 5所檢測結(jié)果，出現(xiàn)問題的機(jī)器的酒店處于處在臨海的位置，具 有高溫高濕的地理環(huán)境，且水蒸氣中鹽份含量較高的地理位置，判斷此次酒店機(jī)主要問 題為PCB板的CAF引起絕緣不良失效

7、。 7 第四部分：CAF對產(chǎn)品的影響 n 案例二 (1).案例描述 某一款手機(jī)產(chǎn)品在出廠和使用初期使用正常，但34月份(此為南方一年中最潮濕月份 ) 在南方維修中心收到大量客戶投訴，反應(yīng)手機(jī)按鍵6、7、8同時(shí)出現(xiàn)自動(dòng)撥號現(xiàn)象。 (2)問題分析 電測發(fā)現(xiàn)6、7、8鍵的信號輸出端和輸入端均不存在短路，且電路分析還發(fā)現(xiàn)這3個(gè)鍵的 公共節(jié)點(diǎn)與信號控制芯片的外部電路上某電阻R之間的 絕緣值明顯低于正常品，三鍵的 埋孔及與電阻的埋孔相距很近，這兩埋孔的電路輸出波形圖較正常品異常，故斷定該兩 孔之間可能存在短路。對兩埋孔做金相切片，發(fā)現(xiàn)兩孔之間嚴(yán)重的銅遷移現(xiàn)象，并使兩 鍍孔處于短路狀態(tài)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)有芯吸、玻纖之間有較大余隙 通過上面分析，南方 34月份潮濕天氣為 CAF生長提供了一個(gè)潮濕環(huán)境，基板中的玻纖余隙 為CAF生長提供了通道，芯吸效應(yīng)又為 CAF生長提供了易水解的金屬物質(zhì)，上述因素綜合促 使了CAF的生長，最終導(dǎo)致兩鍍覆孔之間的絕緣失效。 8 第四部分：第四部分：CAFCAF對產(chǎn)品的影響對產(chǎn)品的影響 n CAF對燈條產(chǎn)品的影響 綜述較易形成 CAF四因素，在液晶模組中燈條 PCB一般是單層板或假雙層板