導電陽極絲（CAF）熱成像輔助定位失效分析方法（征求意見稿）

ICS31.180

L30

團體標準

T/CSTMxxxx-202x

導電陽極絲（CAF）熱成像輔助定位失效分

析方法

Thermalimaging-assistedpositioningfailureanalysismethodforConductive

AnodicFilament(CAF)

（征求意見稿，20220825）

202X-XX-XX發(fā)布

202X-XX-XX實施

中關村材料試驗技術聯(lián)盟發(fā)布

T/CSTMXXX-2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》，GB/T20001.4—2015

《標準編寫規(guī)則第4部分：試驗方法標準》給出的規(guī)則起草。

請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。

本文件由中國材料與試驗團體標準委員會電子材料領域委員會（CSTM/FC51）提出。

本文件由中國材料與試驗團體標準委員會電子材料領域委員會（CSTM/FC51）歸口。

本文件為首次發(fā)布。

II

T/CSTMXXX-2022

導電陽極絲（CAF）熱成像輔助定位失效分析方法

1范圍

本文件規(guī)定了使用熱成像顯微鏡對CAF試驗失效樣品的分析原理、儀器與設備、樣品制備、分析

步驟、分析結果和試驗報告等內容。

本文件適用于CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的印制板裸板樣品。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2036印制電路術語

GB/T4677印制板測試方法試驗15b：顯微剖切

3術語和定義

GB/T2036界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

導電陽極絲conductiveanodicfilament，簡稱CAF

金屬離子在電場的作用下，沿玻纖/樹脂間隙移動，析出金屬和化合物，形成漏電通道的現(xiàn)象，漏

電通道可能出現(xiàn)在孔到孔、孔到銅及銅到銅之間，如下圖所示。

孔到孔孔到銅銅到銅

圖1導電陽極絲示意圖

1

T/CSTMXXX-2022

3.2

紅外熱點分析圖infraredhotspotanalysisdiagram

將紅外熱點圖疊加到樣品表面的外觀圖像，可從圖像上觀測到發(fā)熱點位于樣品表面的具體位置。

4原理

CAF失效造成的短路，通電時會因為發(fā)熱產生微弱紅外能量發(fā)射，高靈敏度的紅外探測器能夠捕

捉熱源產生的位置，精確定位故障。紅外系統(tǒng)結合鎖相技術硬件和軟件特殊算法，通過給樣品連接脈沖

電源，提供周期性的熱激勵源，若樣品存在缺陷，熱波會被缺陷反射回表面，樣品表面溫度分布將發(fā)生

周期性變化，結合算法可以檢測到短路缺陷。

5試驗條件

除另有規(guī)定外，試驗應在以下條件下進行：

環(huán)境溫度：（15-25）℃；

相對濕度：≤65%；

大氣壓力：標準大氣壓101KPa。

6儀器設備

6.1熱成像顯微鏡，具體要求如下：

a)包含兩個探針座的探針臺，加熱臺溫度可達50℃；

b）直流電源，可獨立調整電流和電壓，測試電壓最小值為0.1v，限流最小值為1μA；

c）探測器，靈敏度至少達到25mK@25℃；

d)分析軟件具有鎖相熱成像（Lock-in）功能。

6.2烙鐵，可加熱至450℃。

6.3能譜儀(EnergyDispersiveSpectrometer,EDS)。

7試劑和材料

a)牌號為Sn63/Pb37的焊錫絲；

b)帶有絕緣層的銅導線；

c)導熱雙面膠。

8樣品

2

T/CSTMXXX-2022

CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的失效樣品，滿足焊接條件的樣品在測試點處焊接導線。

9試驗步驟

9.1檢查失效網(wǎng)絡：

根據(jù)絕緣阻值確定具體的失效網(wǎng)絡，并對失效網(wǎng)絡表面進行檢查，查看是否有枝晶、離子遷移或異

物等異?，F(xiàn)象。

9.2熱成像分析（無損定位失效點）

9.2.1連接電源

使用導熱雙面膠將失效樣品固定在設備樣品臺上，用探針或引線的方式，將失效樣品與電源正負極

相連。

9.2.2選擇鏡頭

根據(jù)樣品尺寸大小選擇合適視野范圍的紅外鏡頭，一般先觀測失效鏈路全貌，找到熱點后，更換鏡

頭對失效點局部放大拍照。

9.2.3調節(jié)鏡頭

通過升降鏡頭的高度聚焦使樣品表面圖像清晰，如因樣品表面光滑等因素導致無法聚焦到清晰圖像，

可使用加熱臺對樣品進行適當升溫，例如升溫至28℃~50℃，以增加樣品表面發(fā)射率從而得到清晰圖像。

9.2.4設置測試電壓和限流

測試電壓和限流初始值應設置較低數(shù)值，防止導電陽極絲被高電流破壞，建議初始測試電壓設置為

0.1V、初始限流設置為1μA。

9.2.5調節(jié)測試參數(shù)

打開電源輸出開關，觀察電流、功率及阻值，實際電流等于限流時，需適當增大限流的設置值，當

功率大于100μw且阻值穩(wěn)定時可以使用該參數(shù)進行測試，功率和阻值未達到測試要求時逐漸增大測試

電壓直至滿足測試要求，測試電壓≤5v建議步進1v，測試電壓≥5v建議步進5v。一般情況，電阻越大，

設置的測試電壓越大，設置電壓建議不超過CAF試驗的測試電壓。

9.2.6設置電源方波周期

依據(jù)樣品厚度及預計失效位置深度設置電源方波周期，樣品越薄或失效位置離樣品表面越淺，周期

設置值越小，例如厚度＜1.6mm的樣品可將周期設置為1Hz或2s，對于厚樣品和失效位置較深，則需

增大方波周期設置值。

9.2.7開始測試

開始測試后電源周期性輸出方波型電壓加載至樣品，待紅外傳感器收集到樣品表面熱發(fā)射數(shù)據(jù)圖像

后，觀察樣品表面發(fā)熱變化，當熱量存在聚集和擴散過程的區(qū)域即失效位置，如圖2所示，2a到2b呈

現(xiàn)的是電源打開時熱量聚集的過程，2c到2e呈現(xiàn)的是電源關閉時熱量擴散的過程。發(fā)熱點分散或無發(fā)

3

T/CSTMXXX-2022

熱點時，需重新設置電壓、限流和方波周期等參數(shù)設置，當測試電壓達到CAF試驗施加的電壓時，約

30S未出現(xiàn)發(fā)熱點的差異，判定樣品在此條件下無CAF失效點：

abcde

圖2熱量聚集和擴散過程

9.2.8輸出紅外熱點分析圖

輸出紅外熱點分析圖，如圖3所示。

圖3熱點疊加樣品外觀圖

9.3切片分析

使用熱成像顯微鏡找到失效點后，進行切片研磨，研磨方向如圖4所示，必要時可使用EDS對

CAF細絲的橫截面進行元素分析，輔助判斷失效原因。

水平研磨方向

L1

CAF

+-

L

垂直研磨方

向

圖4研磨方向示意圖

9.3.1水平研磨分析

通過熱成像顯微鏡確認失效點后，參考GB/T4677印制板測試方法試驗15b：顯微剖切進行顯微切

片的制備，以找到具體的CAF并判定失效原因。首先進行水平逐層研磨，結合板件的疊層結構判定適合

4

T/CSTMXXX-2022

的觀察點，并逐層觀察。

9.3.2垂直研磨分析

水平研磨分析找到CAF的層次位置后，可以開始垂直的研磨分析，垂直研磨方向有兩種，如圖5

所示，具體按照如下a)~c)進行：

a)平行CAF細絲方向研磨：一般情況下，建議先平行于CAF細絲生長方向研磨，如圖5所示；

方向

研磨

研磨位

C

AF

圖5平行CAF細絲方向研磨示意圖和結果圖

b)垂直CAF細絲方向研磨：平行CAF細絲方向研磨后，可沿著垂直CAF細絲的方向研磨，如圖6

所示；

圖6垂直CAF細絲方向研磨示意圖和結果圖

c)當CAF呈細小的絲狀時，平行細絲方向研磨時容易損壞細絲，可跳過a）步驟，直接進行垂直CAF

細絲方向研磨，得到CAF絲的橫截面。

10試驗報告

試驗報告一般應當包括但不限于下列a)~c)項內容：

a）樣品信息；

b）分析結果：包含但不限于紅外熱點分析圖和切片分析圖；

c）試驗人員和試驗日期。

5

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6

T/CSTMXXX-2022

附錄A

起草單位和主要起草人

本文件起草單位：深南電路股份有限公司、工業(yè)和信息化部電子第五研究所、無錫深南有限公司、

南通深南有限公司、深圳市美信檢測技術股份有限公司、廣合科技(廣州)有限公司。

本文件主要起草人：戴炯、陳利、張凱、何驍、葉曉菁、陳宗喜、朱李峰、王碩、孫朝寧、沈江華、

張偉、黎欽源。

6

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目次

前言............................................................................II

1范圍...........................................................................1

2規(guī)范性引用文件.................................................................1

3術語和定義.....................................................................1

4原理...........................................................................2

5試驗條件.......................................................................2

6儀器設備.......................................................................2

7試劑和材料.....................................................................2

8樣品...........................................................................2

9試驗步驟.......................................................................3

9.1檢查失效網(wǎng)絡：...........................................................3

9.2熱成像分析（無損定位失效點）.............................................3

9.3切片分析.................................................................4

10試驗報告......................................................................5

I

T/CSTMXXX-2022

導電陽極絲（CAF）熱成像輔助定位失效分析方法

1范圍

本文件規(guī)定了使用熱成像顯微鏡對CAF試驗失效樣品的分析原理、儀器與設備、樣品制備、分析

步驟、分析結果和試驗報告等內容。

本文件適用于CAF試驗后絕緣阻值低于108Ω的印制板裸板樣品。

2規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T2036印制電路術語

GB/T4677印制板測試方法試驗15b：顯微剖切

3術語和定義

GB/T2036界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1

導電陽極絲conductiveanodicfilament，簡稱CAF

金屬離子在電場的作用下，沿玻纖/樹脂間隙移動，析出金屬和化合物，形成漏電通道的現(xiàn)象，漏

電通道可能出現(xiàn)在孔到孔、孔到銅及銅到銅之間，如下圖所示。

孔到孔孔到銅銅到銅

圖