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noticias > Fallo del CAF en el PCB: causas, mecanismo y prevención
El fallo del filamento anódico conductor (CAF) es uno de los problemas de fiabilidad de las placas de circuito impreso más complejos, ya que es latente, progresiva y a menudo invisible durante la inspección estándar.
A diferencia de los defectos eléctricos inmediatos, el CAF se desarrolla lentamente en condiciones ambientales y eléctricas específicas, lo que lo convierte en un problema crítico para las aplicaciones de alta fiabilidad.
Este artículo lo explica:
- Qué es el CAF
- Cómo se forma
- ¿Por qué es difícil detectar
- Cómo reducen los fabricantes de PCB el riesgo de CAF
¿Qué es el CAF (filamento anódico conductor)?
CAF es el crecimiento de un trayectoria conductora metálica entre elementos de cobre adyacentes dentro de una placa de circuito impreso.
Normalmente se forma:
- A lo largo de interfaces de fibra de vidrio
- Entre conductores muy próximos
- Bajo tensión eléctrica y exposición a la humedad
Una vez formado, el CAF puede crear cortocircuitos o vías de fuga.
Por qué el CAF es un grave riesgo para la fiabilidad
Los fallos del CAF son peligrosos porque:
- Aparece mucho después de la fabricación
- Provocar cortocircuitos eléctricos intermitentes o repentinos.
- Son difíciles de reproducir en condiciones de laboratorio
Muchos fallos de campo se debieron a que el CAF superó todas las pruebas eléctricas iniciales.
Resumen relacionado:
Explicación de los fallos más comunes de las placas de circuito impreso
Condiciones necesarias para la formación de CAF
La CAF no se produce al azar. Deben darse varias condiciones simultáneamente.
Presencia de humedad
La humedad permite el transporte iónico en el interior del PCB.
Entre las fuentes figuran:
- Entornos de alta humedad
- Secado inadecuado del material
- Malas condiciones de almacenamiento de los PCB
Sesgo eléctrico
El crecimiento de la CAF requiere un potencial de tensión entre los conductores.
Escenarios de mayor riesgo:
- Diseños de alta tensión
- Polarización CC constante
- Separación estrecha entre conductores
Estructura del material susceptible
La CAF suele propagarse:
- A lo largo de las interfaces fibra de vidrio-resina
- A través de regiones con escasez de resina
- Cerca de orificios perforados o vías
Mecanismo de crecimiento del CAF
El proceso de formación de un CAF suele seguir los siguientes pasos:
- Absorción de humedad en el dieléctrico
- Disolución de iones metálicos en el ánodo
- Migración iónica a lo largo de las fibras
- Crecimiento del filamento hacia el cátodo
- Cortocircuito eléctrico o formación de fugas
Este proceso se acelera bajo estrés por temperatura y humedad.
Factores de diseño que aumentan el riesgo de CAF
Las decisiones de diseño influyen mucho en la susceptibilidad a la CAF.
Prácticas de diseño de alto riesgo
- Distancia mínima entre conductores
- Estructuras de vías densas
- Exposición a la fibra de vidrio en la perforación
- Vías de alta relación de aspecto
Enlace de fiabilidad del diseño:
Directrices de diseño de calidad y fiabilidad de PCB
Factores de fabricación que contribuyen a la CAF
H3: Daños por perforación
La perforación mecánica puede exponer las fibras de vidrio, creando trayectorias CAF preferenciales.
Comparación de procesos:
Taladrado de placas de circuito impreso vs. Taladrado láser
Relleno de resina inadecuado
Una mala distribución de la resina deja huecos que atrapan la humedad.
Selección de materiales
No todos los sistemas laminados tienen la misma resistencia al CAF.
Los materiales de alta resistencia al CAF suelen presentar:
- Química de resina mejorada
- Mejor adherencia fibra-resina
- Reducción de la contaminación iónica
Cómo se detecta la CAF
El CAF es difícil de detectar con una inspección estándar.
Los métodos de detección incluyen
- Pruebas de estrés altamente aceleradas (HAST)
- Pruebas de resistencia de aislamiento (IR)
- Análisis de la sección transversal tras el fallo
Resumen de las pruebas:
Explicación de las pruebas de fiabilidad de PCB
Prevención de CAF en la fabricación de PCB
Cualificación del material
- Selección de laminados resistentes al CAF
- Validación de proveedores de materiales
Optimización de las reglas de diseño
- Mayor separación entre redes de alta tensión
- Controlado mediante colocación
Mejoras en el control de procesos
- Parámetros de perforación optimizados
- Mejora del desprendimiento y del flujo de resina
- Entorno de fabricación limpio
Fabricantes como TOPFAST incorporan la evaluación de riesgos CAF tanto en la selección de materiales como en la planificación de procesos.
Relación entre el CAF y otros modos de fallo
La CAF suele coexistir con:
- Delaminación
- Vía grietas
- Avería de aislamiento
Tema relacionado:
Causas y prevención de la delaminación de PCB
Conclusión
El fallo del CAF es un problema de fiabilidad en función del tiempo en función de las condiciones ambientales, el sesgo eléctrico y la estructura del material.
Aunque es difícil de eliminar, el riesgo de CAF puede reducirse significativamente mediante:
- Espaciado de diseño adecuado
- Materiales resistentes al CAF
- Procesos de fabricación controlados
Comprender el CAF es esencial para diseñar y fabricar placas de circuito impreso fiables para aplicaciones exigentes.
Fallo de CAF en PCB FAQ
Q: ¿Puede detectarse la CAF durante las pruebas eléctricas estándar? R: Normalmente no. La CAF se desarrolla con el tiempo.
Q: ¿Es el CAF más común en los PCB de alta tensión? R: Sí, el sesgo eléctrico acelera el crecimiento de CAF.
Q: ¿El revestimiento de conformación evita la CAF? R: Ayuda, pero no elimina totalmente el riesgo.
Q: ¿Son todos los materiales laminados igualmente resistentes al CAF? R: No, la resistencia CAF varía significativamente según el sistema de materiales.
Q: ¿Es reversible el fallo del CAF? R: No. Una vez formada, la CAF no puede repararse.