CAF陽(yáng)極離子遷移

1、a)IPC-9253b)IPC-9254a)IPC-9253b)IPC-9254CAF陽(yáng)極離子遷移原理：由于PCB基材的絕緣層是由樹脂與玻璃布所構(gòu)成，當(dāng)在高電壓狀態(tài)下，通孔與通孔、線路與線路、線路與通孔間形成一個(gè)電場(chǎng)，而PCB濕制程很多，水分中或板面清潔不良?xì)埩舻碾娊赓|(zhì)可能經(jīng)由鉆孔產(chǎn)生的微裂縫順著玻璃纖的方向遷移產(chǎn)生短路，造成絕緣失效，這種現(xiàn)象稱為CAF陽(yáng)極性玻纖絲的漏電現(xiàn)象。CAF測(cè)試通過監(jiān)控測(cè)試單元的電阻，當(dāng)CAF發(fā)生時(shí)，絕緣層的絕緣性能下降，電阻也隨之下降，由此可判斷CAF的失效。測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：IPC-TM-6502.6.25模塊要求：1.IPC-9253和IPC-9254A1-A4測(cè)試結(jié)構(gòu)

2、10層板，尺寸大約125*175mm。測(cè)試板需要為CAF測(cè)試鉆不同孔壁間距的孔。這些距離可以低到0.15mm,為了有很高的阻抗陽(yáng)極離子遷移和最小的鍍通孔燈芯；距離最大可以達(dá)到0.89mm，用來(lái)測(cè)試壓合的程序。鉆孔的大小在圖表中有規(guī)定來(lái)保持一致的間距。測(cè)試板的玻纖方向應(yīng)該與同網(wǎng)絡(luò)的A1-A4的測(cè)試孔垂直。測(cè)試板的設(shè)計(jì)需要有足夠的外層空間保證不會(huì)出現(xiàn)表面絕緣的失效。A1-A4每組有5排導(dǎo)通的通孔。每組中有42個(gè)通孔，有的連接到陽(yáng)極，有的連接到陰極。通過在不同組或環(huán)狀通孔間，使用不同的刀徑鉆同樣的1mm，來(lái)保持每個(gè)結(jié)構(gòu)中的孔邊間距不同。除了鉆孔用的刀大小不一致和一些盤的小改動(dòng)之外，4個(gè)結(jié)構(gòu)是一樣的。

3、這4個(gè)結(jié)構(gòu)A1-A4通過玻璃纖維連接在一起。因?yàn)锳1-A4容易在一個(gè)方向上發(fā)生陽(yáng)極離子遷移，所以測(cè)試板的玻纖方向應(yīng)該與同網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試孔垂直。A和B測(cè)試結(jié)構(gòu)中，內(nèi)層和外層的盤是一樣的，在給定的測(cè)試結(jié)構(gòu)中，盤的大小通常是一樣的，雖然在每個(gè)結(jié)構(gòu)中都會(huì)變化。所有第2層中電導(dǎo)通的通孔在第9層中重復(fù)出現(xiàn)，所以單層的蝕刻不會(huì)造成影響?？着c電極的連接在內(nèi)層而不是在外層，來(lái)降低外層絕緣失效的可能性。a)IPC-9253b)IPC-9254a)IPC-9253b)IPC-9254a)IPC-9253b)IPC-9254a)IPC-9253b)IPC-9254AreaofPTHsforTestWireAttachme

4、A1A2A3A4Outerlayerpadsize0.B6mm0.0339in0.B1mm10.0319in0.75mm0.0295in0.B9mm0.0272inInnerlayerpadsize0.E6mm0.0339inO.filmm|0.0319in0.75mm0.0295in0.69mm0.0272inDrilledholesize0.74mm0.0291in0.63mm|0.024Bin0.51mm0.0201in0.37mm00146inViaedgetoviaedge(shortestdistance)027mm0.0106in0.3Bmm0.0150in0.51mm0.020

5、1in|0.65mm0.0256inViaedgetoviaedge(ManhattanDistance027mm0.0106in0.30mm|0.0150in0.51mm0.0201in|0.65mm0.0256inOn1PC-9254only,biasappliedbetween：表1-11A1-A4結(jié)構(gòu)J設(shè)計(jì)規(guī)則J5J3,J5J4,J52.IPC-9253和IPC-9254B1-B4測(cè)試結(jié)構(gòu)4個(gè)B測(cè)試結(jié)構(gòu)中，有7組交互的通孔。每組中有26個(gè)或27個(gè)連接到陽(yáng)極或陰極的通孔。在給定的測(cè)試結(jié)構(gòu)中，10層中內(nèi)層和外層的盤是一樣的。雖然在給定的測(cè)試結(jié)構(gòu)中，每個(gè)盤的大小是一樣的，但是在不同的結(jié)構(gòu)中盤

6、的大小也隨之變化。層1中出現(xiàn)的孔和電極導(dǎo)通，同樣在第10層出現(xiàn)，單層的蝕刻不會(huì)造成影響。B1B2B3B4Outerlaerpadsize0.34mm0.0370in0.B9mm|0.0350in0.84mm0.0330in0.75mm0.0300inInnerlayerpadsize0.94mm0.0370in0.B9mm0.0350in0.84mm0.0331in0.75mm0.0295inDrilledholesize0.B1mm0.0313in110.0280in0.57mm0.0224ina.4&mm0.01BlinViaedgeItoviaedge(shortestdistance)

7、0.26mm0.0102in0.37mm|0.0145in0.51mm0.0201in|0.62mm0.0244inViaedgetoviaedge(ManhattanDistance)0.37mm0.0146in0.5?mm|0.0205in0.72mm0.02B3in0.88mm0.0346inOnIPC9254onlybiasappliedbetween：表2-Bi-B4測(cè)試結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)則J9.J11J10,J11圖2CAF測(cè)試板通孔-通孔間距設(shè)計(jì)3.其他結(jié)構(gòu)C結(jié)構(gòu)用來(lái)測(cè)量鍍通孔到平面層的距離。如果測(cè)試中包含這塊，則按照IPC-A-47或者IPC-2221中的圖形設(shè)計(jì)IPC-9253中的

8、D方案是用來(lái)測(cè)量壓配合銷連接器裝置的CAF阻抗。4.CAF測(cè)試板設(shè)計(jì)這個(gè)需要測(cè)量電路板內(nèi)部導(dǎo)體之間的絕緣阻抗的10層測(cè)試板，需要有以下這些用來(lái)測(cè)試孔-孔CAF阻抗值的關(guān)鍵特征。（如圖2）線狀排列的孔：兩組42個(gè)信號(hào)-1的通孔和三組42個(gè)信號(hào)-2的通孔網(wǎng)狀分布；每段間距總共168個(gè)可能失效的鍍通孔-鍍通孔?？族e(cuò)列（最近的鍍通孔-鍍通孔的斜間距）：三組26個(gè)信號(hào)-1的通孔和四組27個(gè)信號(hào)-2的通孔網(wǎng)狀分布；每段間距總共312個(gè)可能失效的鍍通孔-鍍通孔。例圖：1428個(gè)I/O的BGA圖案上，有500個(gè)power/ground針腳。兩個(gè)臨近針腳間的空間大概有1000個(gè)線-線，孔-孔的實(shí)效點(diǎn)。具有三個(gè)這

9、樣圖形的BGA板上，還有1200個(gè)無(wú)源或其他與相近的power/ground針腳組成的空間。這樣線-線，孔-孔間CAF失效可能點(diǎn)就有4200個(gè)。-/#;/7575#;戶:/;v氣S3*.、*.盧f*-k.mK.、*.詐、%、%*4、*.化金*久-:*冬%鶯*、s氣氣、;sr、尸#纟ZJ;uC:w/;#*:;h*h/片I-J;#;#/:yy/;/+/一/;z;z/;尸；z戶/X/厠E:-到M-;-!阻牢：E;1盯+SSS聶%rJ%*.%:;；:/v齊宀孑壬*MXA仝-:殳久乃“器2fz/vVXK.%廣/V#v;:/:v:vy:2/:v州f尸ffKJ*f*THrac-ry/c/岸/Vz/vZZZZ

10、-zzz必/v/z7$z:v/夕Vz/w/:，:-有*.*-帶1口苗5發(fā)贖7崗的1爲(wèi).雞2V訕山O+-.列一阿5.坯.2V銃晞童/V;JJ&”/2O+65持保量測(cè)夠匕匕厶冃高最儀器材料：1.干凈的測(cè)試倉(cāng)樣品的線纜；2.高等電阻表，保持5%的精度電源，10-100V直流電壓，公差2V,電流至少1A；電阻器，用106歐姆的電阻串聯(lián)，保證通過線路的電流不會(huì)過大而損壞電路板，但測(cè)量.設(shè)備和線路的總電阻不得超過200歐姆；連接線，PTFE或PFE的隔熱材料包銅線，把線直接焊接在電路板上需要測(cè)量的點(diǎn)上；固定裝置。試樣準(zhǔn)備：保持測(cè)試樣品無(wú)污染，做好標(biāo)記，用無(wú)污染手套移動(dòng)樣品。做好預(yù)先準(zhǔn)備，防止短路和開路。清

11、潔后連接導(dǎo)線，連接后再清潔。烘干，在1052oC下烘烤6小時(shí)。進(jìn)行預(yù)處理，在中立環(huán)境下，保持232oC和505%的相對(duì)濕度至少24h。測(cè)試方法：在該測(cè)試方法中相對(duì)濕度的嚴(yán)格控制是關(guān)鍵性的。5%的相對(duì)濕度偏差會(huì)造成電阻量測(cè)結(jié)果有0.5到1.0decade的偏差。在有偏置電壓加載的情況下，一旦水凝結(jié)在測(cè)試樣品表面，有可能會(huì)造成表面樹枝狀晶體的失效。當(dāng)某些烤箱的空氣循環(huán)是從后到前的時(shí)候，也可能發(fā)現(xiàn)水分。凝結(jié)在冷凝器窗口上的水有可能形成非常細(xì)小的水滴最終掉落在樣品表面上。這樣可能造成樹枝狀晶體的生長(zhǎng)。這樣的情況必須被排除，確保能夠得到有意義的測(cè)試結(jié)果。雖然環(huán)境試驗(yàn)箱被要求能夠提供并記錄溫度為652C或

12、852C、相對(duì)濕度為87+3/-2%RH的環(huán)境，其相對(duì)濕度的波動(dòng)時(shí)間越短越好，不允許超過5分鐘。測(cè)量電阻。采用50V的直流偏置電壓，用100V的測(cè)試電壓測(cè)試每塊板的菊花鏈網(wǎng)絡(luò)的絕緣電阻前至少充電60S的時(shí)間。偏置電壓的極性和測(cè)試電壓的極性必須隨時(shí)保持一致。在初始的絕緣電阻測(cè)量后關(guān)閉測(cè)試系統(tǒng)，使樣品在652C或852C、相對(duì)濕度為87+3/-2%RH、無(wú)偏壓的環(huán)境下靜置96個(gè)小時(shí)（30分鐘）。96個(gè)小時(shí)（30分鐘）的靜置期后，在每個(gè)菊花鏈網(wǎng)絡(luò)和地之間測(cè)試絕緣電阻。確認(rèn)所有的測(cè)試樣品的連接是有效的，每個(gè)測(cè)試電路對(duì)應(yīng)適當(dāng)?shù)南蘖麟娮琛Ｈ缓髮y(cè)試板與電源相連開始進(jìn)行T/H/B部分的CAF測(cè)試。確認(rèn)適當(dāng)?shù)?/p>

13、偏置電壓已經(jīng)被加載在樣品上進(jìn)行周期性測(cè)試。為了比較不同內(nèi)層材料和制程的耐CAF性能，使用100V直流偏壓的標(biāo)準(zhǔn)CAF測(cè)試條件。為了確認(rèn)測(cè)試結(jié)果與實(shí)際壽命之間的關(guān)系，第二個(gè)偏置電壓條件需要選擇給定的最高工作電壓的兩倍。當(dāng)一個(gè)較小的偏置電壓不能有效地區(qū)別更多不同的耐CAF材料和制程時(shí)，更高的偏置電壓由于會(huì)線性地影響失效時(shí)間，應(yīng)該被避免采用。這是因?yàn)檫^高的偏置電壓會(huì)抵消掉相對(duì)濕度的影響，而相對(duì)濕度由于局部加熱的原因是非常重要的失效機(jī)制部分。在96個(gè)小時(shí)的靜置時(shí)間后，測(cè)試電壓和偏置電壓的極性必須是始終一致的。在整個(gè)測(cè)試過程中，建議每24到100個(gè)小時(shí)需要換用另外的電阻檢測(cè)器，確保測(cè)試電壓和偏置電壓的極性始終一致。在電阻測(cè)量過程中，為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，如果觀察到周期性的電阻突降，也應(yīng)該被算作一次失效。因?yàn)殛?yáng)極導(dǎo)電絲是很細(xì)的，很容易被破壞掉。當(dāng)50%的部分已經(jīng)失效了，測(cè)試即可停止。當(dāng)CAF發(fā)生時(shí)，電阻偏小，施加到CAF失效兩端的電壓會(huì)下降。當(dāng)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的阻值接近限流電阻的阻值時(shí)，顯得尤為明顯。所以在整個(gè)測(cè)試過程中，并不需要調(diào)整電壓。500個(gè)小時(shí)的偏置電壓后（一共596個(gè)小時(shí)），像之前一樣重新進(jìn)行絕緣電阻的測(cè)量。在500小時(shí)的偏壓加載后，可以進(jìn)行額外的T/H/B條件。然而，最少要進(jìn)行500小時(shí)加載偏置電壓的測(cè)試，