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Actualités > Défaillance du CAF dans les PCB : causes, mécanismes et prévention
La défaillance du filament anodique conducteur (CAF) est l'un des problèmes de fiabilité des circuits imprimés les plus difficiles à résoudre, car il est latentes, progressives et souvent invisibles lors de l'inspection standard.
Contrairement aux défauts électriques immédiats, le CAF se développe lentement dans des conditions environnementales et électriques spécifiques, ce qui en fait un problème critique pour les applications à haute fiabilité.
Cet article explique :
- Ce qu'est le CAF
- Comment il se forme
- Pourquoi est-il difficile de détecter
- Comment les fabricants de circuits imprimés réduisent-ils le risque de CAF ?
Qu'est-ce que le CAF (filament anodique conducteur) ?
La CAF est la croissance d'un chemin conducteur métallique entre des éléments de cuivre adjacents à l'intérieur d'un circuit imprimé.
Il se forme généralement :
- Le long des interfaces de fibres de verre
- Entre des conducteurs étroitement espacés
- Sous tension électrique et exposition à l'humidité
Une fois formé, le CAF peut créer des courts-circuits ou des fuites.
Pourquoi le CAF représente-t-il un risque sérieux pour la fiabilité ?
Les échecs de la CAF sont dangereux parce qu'ils
- Apparaît longtemps après la fabrication
- Provoquer des courts-circuits électriques intermittents ou soudains
- sont difficiles à reproduire en laboratoire
De nombreuses défaillances sur le terrain sont dues au fait que le CAF a passé tous les tests électriques initiaux.
Aperçu connexe :
Explication des défaillances courantes des circuits imprimés
Conditions requises pour la constitution d'une CAF
La CAF ne survient pas au hasard. Plusieurs conditions doivent être réunies simultanément.
Présence d'humidité
L'humidité permet le transport ionique à l'intérieur du circuit imprimé.
Les sources sont les suivantes
- Environnements à forte humidité
- Séchage inadéquat des matériaux
- Mauvaises conditions de stockage des PCB
Biais électrique
La croissance du CAF nécessite un potentiel de tension entre les conducteurs.
Scénarios à haut risque :
- Conceptions haute tension
- Biais constant en courant continu
- Espacement étroit des conducteurs
Structure des matériaux sensibles
La CAF se propage souvent :
- Le long des interfaces fibre de verre/résine
- À travers les régions privées de résine
- Près des trous percés ou des vias
Mécanisme de croissance de la CAF
Le processus de formation des CAF suit généralement les étapes suivantes :
- Absorption d'humidité dans le diélectrique
- Dissolution des ions métalliques à l'anode
- Migration ionique le long des fibres
- Croissance du filament vers la cathode
- Formation d'un court-circuit ou d'une fuite électrique
Ce processus s'accélère sous l'effet de la température et de l'humidité.
Facteurs de conception qui augmentent le risque de CAF
Les décisions en matière de conception influencent fortement la susceptibilité à la CAF.
Pratiques de conception à haut risque
- Espacement minimal des conducteurs
- Structures viaires denses
- Exposition à la fibre de verre dans les forages
- Vias à haut rapport d'aspect
Lien sur la fiabilité de la conception :
Lignes directrices pour la conception de la qualité et de la fiabilité des circuits imprimés
Facteurs manufacturiers contribuant à la CAF
H3 : Dommages causés par le forage
Le forage mécanique peut exposer les fibres de verre, créant ainsi des chemins préférentiels pour la CAF.
Comparaison des processus :
Perçage de circuits imprimés et perçage au laser
Remplissage inadéquat de la résine
Une mauvaise répartition de la résine laisse des vides qui emprisonnent l'humidité.
Sélection des matériaux
Tous les systèmes stratifiés n'ont pas la même résistance au CAF.
Les matériaux très résistants à la CAF présentent généralement les caractéristiques suivantes
- Chimie des résines améliorée
- Meilleure adhérence fibre-résine
- Réduction de la contamination ionique
Comment la CAF est-elle détectée ?
La CAF est difficile à détecter lors d'une inspection standard.
Les méthodes de détection comprennent
- Tests de résistance accélérés (Highly Accelerated Stress Testing - HAST)
- Essais de résistance d'isolation (IR)
- Analyse de la coupe transversale après rupture
Vue d'ensemble des tests :
Explication des tests de fiabilité des circuits imprimés
Prévention de la CAF dans la fabrication des PCB
Qualification des matériaux
- Sélection de stratifiés résistants à la CAF
- Validation des fournisseurs de matériaux
Optimisation des règles de conception
- Augmentation de l'espacement des filets à haute tension
- Contrôlé par le placement
Amélioration du contrôle des processus
- Paramètres de forage optimisés
- Amélioration du desmear et de l'écoulement de la résine
- Environnement de fabrication propre
Les fabricants comme TOPFAST intègrent l'évaluation du risque CAF lors de la sélection des matériaux et de la planification des processus.
Relation entre le CAF et les autres modes de défaillance
La CAF coexiste souvent avec :
- Décollement
- Via le craquage
- Panne d'isolation
Sujet connexe :
Décollement des PCB : causes et prévention
Conclusion
La défaillance du CAF est une la question de la fiabilité en fonction du temps en fonction des conditions environnementales, de la polarisation électrique et de la structure du matériau.
Bien qu'il soit difficile de l'éliminer, le risque de CAF peut être réduit de manière significative :
- Un espacement approprié
- Matériaux résistants à la CAF
- Procédés de fabrication contrôlés
Il est essentiel de comprendre le CAF pour concevoir et fabriquer des circuits imprimés fiables pour des applications exigeantes.
Défaillance du CAF dans les PCB FAQ
Q : Le CAF peut-il être détecté lors d'un test électrique standard ? R : En général, non. La CAF se développe avec le temps.
Q : La CAF est-elle plus fréquente dans les PCB à haute tension ? R : Oui, la polarisation électrique accélère la croissance des CAF.
Q : Le revêtement conforme prévient-il la CAF ? R : Cela aide mais n'élimine pas complètement le risque.
Q : Tous les matériaux stratifiés ont-ils la même résistance à la CAF ? R : Non, la résistance au CAF varie considérablement d'un système de matériaux à l'autre.
Q : La défaillance du CAF est-elle réversible ? R : Non. Une fois constituée, la CAF ne peut être réparée.