
前段时间做了一个项目,离板子很近。项目经理突然说板要出孟加拉了,眼泪瞬间就流了下来,因为要满足CAF对这些高温高湿地的要求。在版图设计中,要避免CAF问题,主要需要控制不同网络中的孔和线的间距。所以我总结了一下关于CAF的知识。
1、什么是CAF:
CAF(导电阳极丝)称为导电阳极丝,是指当印刷电路板的电极之间因吸湿而加电场时,金属离子沿玻璃纤维纱或绿油与基板之间从一个金属电极向另一个金属电极移动,金属析出形成丝状金属,将两个电极连接起来。说白了就是电路板微短路。
2、 CAF CAF是如何形成的?
阳极:CuCu22e-(铜在阳极溶解)
H2O OH-(水分子在阴极还原形成OH-)
2H 2e-H2
阴极:Cu2OHCu(OH)2(Cu2和OH-分别从两极迁移,通过中和反应形成)。
氢氧化铜氧化铜
氧化铜H2O 氢氧化铜氧化亚铜
cu2e铜(铜沉积在阴极)
(1)吸水性;条件:空气湿度,温度,PCB板。
(2)水分解;条件:电压、空气湿度、温度。
(3)形成铜;条件:电压、空气湿度、PCB板、氧气。
(4)电子交换;条件:电压,PCB板
CAF的发生过程的特点是不稳定,其丝状金属是由一个个离子组成的。其实它是很脆弱的,只有在持续的电场支持下才能形成。如果没有连续的电场,就会断开。一般认为离子迁移分为两个阶段:
第一阶段,在水分的作用下,增强材料的硅烷偶联剂发生化学水解,即沿着增强材料在环氧树脂/增强材料上形成CAF的泄漏通道,这是一个可逆反应;
第二阶段,在电压或偏压的作用下,铜盐发生电化学反应,电路图形之间沉积形成导电通道,使电路之间发生短路。这个阶段是不可逆的反应。
3、CAF的形成条件是什么?
CAF是如何形成的如上所述可以大致知道需要哪些条件:
水(蒸汽)、电压(电压差)、温度(高温)、金属(Cu)、空间(PCB的缝隙通道)、电解液(PCB的填充物)。
4、如何预防和解决CAF的机制和条件?
只要消除上述条件中的一个,就可以解决CAF问题。
(1)选择合适的板材。
合理选择耐CAF基材:G-10(一种非阻燃环氧玻璃布材料) >玻璃纤维布聚酰亚胺(PI) >BT树脂基材>环氧玻璃布(FR-4)>纸基环氧树脂(CEM-3)>纸基酚醛树脂(CEM-1)。
PN固化优于Dicy固化(耐热性)
选择纯度高、耐热性好、耐CAF性较好的树脂。
吸水率越低越好。
选择树脂含量和浸润性高的玻璃纤维布1080 > 2116 >7628,即1080PP片材最不容易造成CAF失效。
(2)控制层压质量
PP的选择:尽量选择树脂含量高的薄PP进行生产,既满足充胶量充足的要求,又能通过钻孔使玻璃布轻微开裂。
铜箔的选择:如果内层和外层铜箔厚度2oz,应优先考虑制作粗化铜箔,并加强蚀刻,防止残铜的产生。
应采用真空层压,以尽可能赶走基板中的气泡,从而避开板的内腔,为CAF的生长提供条件。
确保PCB板完全固化。
(3)控制钻孔质量
PCB钻嘴反磨的次数影响钻嘴的锋利度和钻嘴的进给速度,会影响孔内壁的粗糙度、掉孔等不良现象。基板中的玻璃纤维疏松,有效孔壁间距缩短,导电金属离子容易沿疏松的玻璃纤维迁移形成CAF。
(4)PCB设计控制偏置和孔间距的避免。
电路板的通孔、电路尺寸和位置、堆叠结构设计也会对CAF产生绝对的影响,因为几乎所有的需求都来自于设计。随着产品越来越小,电路板的密度越来越高,但是PCB的加工能力是有极限的。当具有DC偏压的相邻线之间的距离越小时,CAF的概率越来越高。基本上,偏置电压越高或距离越小,CAF的概率就会越高。
其中,孔的排列方式对CAF的性能影响较大,其中孔的排列方式为经纱>纬纱>位错。
CAF主要沿玻璃纱束方向发生,错位排列可以避免两孔间玻璃纱的连接。
纬向玻璃丝与经向相比,扁平疏松,树脂浸润性更好,孔裂伤比经向轻,耐CAF性比经向好。
交错孔壁的水平和垂直间距大于使用该板的最大玻璃纤维束的距离。









