Home >
Blog >
Nieuws > CAF-defect bij PCB: oorzaken, mechanisme en preventie
Falen van geleidende anodische gloeidraden (CAF) is een van de meest uitdagende PCB-betrouwbaarheidsproblemen omdat het latent, progressief en vaak onzichtbaar tijdens de standaardinspectie.
In tegenstelling tot directe elektrische defecten ontwikkelt CAF zich langzaam onder specifieke omgevings- en elektrische omstandigheden, waardoor het een kritisch punt van zorg is voor toepassingen met een hoge betrouwbaarheid.
Dit artikel legt het uit:
- Wat CAF is
- Hoe het zich vormt
- Waarom is het moeilijk om
- Hoe PCB-fabrikanten het risico op CAF verminderen
Wat is CAF (Conductive Anodic Filament)?
CAF is de groei van een metalen geleidend pad tussen aangrenzende koperen elementen in een printplaat.
Het vormt zich meestal:
- Langs glasvezelinterfaces
- Tussen dicht bij elkaar geplaatste geleiders
- Onder elektrische belasting en blootstelling aan vocht
Eenmaal gevormd kan CAF kortsluiting of lekkage veroorzaken.
Waarom CAF een ernstig betrouwbaarheidsrisico is
CAF-fouten zijn gevaarlijk omdat ze:
- Verschijnt lang na productie
- Veroorzaakt intermitterende of plotselinge elektrische kortsluiting
- Zijn moeilijk te reproduceren in laboratoriumomstandigheden
Veel defecten in het veld zijn terug te voeren op het feit dat CAF alle eerste elektrische tests heeft doorstaan.
Gerelateerd overzicht:
Veelvoorkomende PCB-fouten uitgelegd
Voorwaarden voor CAF-vorming
CAF ontstaat niet willekeurig. Verschillende condities moeten gelijktijdig aanwezig zijn.
Aanwezigheid van vocht
Vocht maakt ionentransport binnenin de PCB mogelijk.
Bronnen zijn onder andere:
- Omgevingen met een hoge luchtvochtigheid
- Onvoldoende materiaaldroging
- Slechte opslagomstandigheden voor PCB's
Elektrische bias
CAF-groei vereist een spanningspotentiaal tussen geleiders.
Scenario's met een hoger risico:
- Hoogspanningsontwerpen
- Constante DC-bias
- Smalle geleiderafstand
Gevoelige materiaalstructuur
CAF plant zich vaak voort:
- Langs glasvezel-hars interfaces
- Door harsarme regio's
- Nabij geboorde gaten of vias
CAF-groeimechanisme
Het CAF-vormingsproces verloopt meestal als volgt:
- Vochtabsorptie in het diëlektricum
- Oplossen van metaalionen aan de anode
- Ionische migratie langs vezelpaden
- Groei van de gloeidraad naar de kathode
- Elektrische kortsluiting of lekkage
Dit proces versnelt onder temperatuur- en vochtigheidsstress.
Ontwerpfactoren die het risico op CAF verhogen
Ontwerpbeslissingen hebben een grote invloed op de gevoeligheid voor CAF.
Ontwerppraktijken met een hoog risico
- Minimale afstand tussen geleiders
- Dichte via-structuren
- Blootstelling aan glasvezel bij boren
- Vias met hoge hoogte-breedteverhouding
Koppeling ontwerpbetrouwbaarheid:
PCB ontwerprichtlijnen voor kwaliteit en betrouwbaarheid
Productiefactoren die bijdragen aan CAF
H3: Boorschade
Mechanisch boren kan glasvezels blootleggen, waardoor preferentiële CAF-paden ontstaan.
Procesvergelijking:
PCB-boren vs. laserboren
Onvoldoende harsvulling
Een slechte harsverdeling laat holtes achter die vocht vasthouden.
Materiaalkeuze
Niet alle laminaatsystemen hebben dezelfde CAF-weerstand.
Hoog CAF-bestendige materialen hebben meestal:
- Verbeterde harschemie
- Betere vezel-hars hechting
- Verminderde ionische vervuiling
Hoe CAF wordt opgespoord
CAF is moeilijk op te sporen met standaardinspectie.
Detectiemethoden omvatten
- Zeer versnelde stresstests (HAST)
- Isolatieweerstand (IR) testen
- Doorsnede-analyse na falen
Overzicht testen:
PCB-betrouwbaarheidstesten uitgelegd
CAF voorkomen bij PCB-productie
Materiële kwalificatie
- CAF-bestendig laminaat
- Validatie van materiaalleveranciers
Ontwerpregeloptimalisatie
- Grotere tussenruimte voor hoogspanningsnetten
- Aansturing via plaatsing
Verbeteringen in procesbeheersing
- Geoptimaliseerde boorparameters
- Verbeterde ontsmetting en harsstroom
- Schone productieomgeving
Fabrikanten zoals TOPFAST nemen de CAF-risicobeoordeling mee tijdens zowel de materiaalselectie als de procesplanning.
Relatie tussen CAF en andere faalwijzen
CAF bestaat vaak samen met:
- Delaminatie
- Via kraken
- Isolatiebreuk
Gerelateerd onderwerp:
PCB Delaminatie Oorzaken en Preventie
Conclusie
CAF falen is een kwestie van tijdsafhankelijke betrouwbaarheid aangedreven door omgevingscondities, elektrische bias en materiaalstructuur.
Hoewel het moeilijk te elimineren is, kan het CAF-risico aanzienlijk worden verminderd door:
- Juiste ontwerpafstand
- CAF-bestendige materialen
- Gecontroleerde productieprocessen
Inzicht in CAF is essentieel voor het ontwerpen en produceren van betrouwbare printplaten voor veeleisende toepassingen.
CAF storing in PCB FAQ
Q: Kan CAF worden gedetecteerd tijdens standaard elektrische testen? A: Meestal niet. CAF ontwikkelt zich na verloop van tijd.
Q: Komt CAF vaker voor in hoogspanningsprintplaten? Antwoord: Ja, elektrische bias versnelt de groei van CAF.
Q: Voorkomt conformal coating CAF? A: Het helpt, maar neemt het risico niet volledig weg.
Q: Zijn alle laminaatmaterialen even goed bestand tegen CAF? A: Nee, de weerstand van CAF varieert aanzienlijk per materiaalsysteem.
Q: Is het falen van CAF omkeerbaar? A: Nee. Eenmaal gevormd kan CAF niet meer hersteld worden.