抗CAF PCB特性分析及性能对比测试报告.docx

抗CAFPCB特性分析及性能对比测试报告前言随着电子设备在提高功能和性能的同时也向小型化、轻量化迅速发展,使得印制线路板的线路也越来越细,间距越来越小,绝缘层越来越薄,钻孔尺寸也向更小更密的方向发展,并且由于信息传输速度的提升及为减少发热起见,使得印制板所承受的工作温度在不断地上升,这一切都增加了CAF形成的可能性。伴随讯号传输的速度不断加快,工作电压也不断降低(由30年前的12V,到20年前的5V,,甚至数年后的1V以下),使得微小瑕疵都将导致传输故障,因此人们对产品的可靠性提出了更高的要求,而CAF的生长并导致产品失效需要一个过程,使其具有较强的隐性,也使得其成为电子基础设施、汽车电子和长期数据存储等用途产品重点关注的隐性风险。CAF生长的机理导电性阳极丝(CAF:ConductiveAnodicFilamentation)是可以导致电气短路的电化学腐蚀过程的副产物。通常表现为从电路中的阳极发散出来,沿着玻纤与环氧树脂之间界面表面朝着阴极方向迁移,形成导电性细丝物。它通常发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间,从而造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路,上述表现方式如下图1所示。CAF失效的产生一般分为两个阶段:阶段1:高温高湿的环境下,使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化,并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解,从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成CAF泄露的通路;阶段2:铜腐蚀的水解反应,形成铜盐的沉积物,并在偏压的驱动之下,形成CAF生长。其化学反应式为:(1)Cu→Cu2++2e-(铜在阳极发生溶解)H2O→H++OH-2H++2e-→H2(2)Cu2++2OH-→Cu(OH)2(铜从阳极向阴极方向发生迁移)Cu(OH)2→CuO+H2O(3)CuO+H2O→Cu(OH)2→Cu2++2OH-(铜在阴极沉积)Cu2++2e-→Cu2、影响CAF形成的因素(1)基材的选择对现在业界经常使用的G-10(一种非阻燃的环氧玻璃布材料)、聚酰亚胺材料(PI)、β-三氯树脂(BT)、氰酸酯(CE)、环氧玻璃纤维布(FR-4)、CEM-3(一种非阻燃的短切毡玻璃材料)、MC-2(一种混合的聚酯和环氧玻璃板,芯部为短切毡玻璃材料)、Epoxyj/Kevlar,各种材料中形成CAF的敏感性程度如下:MC-2≥Epoxy/Kevlar≥FR-4≈PI>G-10>CEM-3>CE>BT(2)导体结构对于过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层导线与外层导线之间的四种典型导体结构。其中过孔之间的导体结构最容易形成CAF。(3)电压梯度的影响电压梯度是CAF形成敏感性的另一个关键因素。同等条件下,电压越大CAF形成的越快。(4)助焊剂的影响焊接过程中,聚乙二醇会扩散进环氧基板。聚乙二醇的吸收,增加了基板的吸湿性从而使得性能下降。(5)潮气PCBA使用过程中潮气的吸收给电化学腐蚀提供反应媒介。CAF试验典型CAF试验板结构这里,我们的试验板选的是A方案,PCB和实物如下所示:(2)试验方案根据我们公司线路板设计规范,选择10/18、12/24、20/32、28/42、36/50五种常用的过孔,每种过孔边缘之间的距离由小到大分别为:、、、,一种选用防