Início >
Blogue >
Notícias > Falha do CAF no PCB: Causas, Mecanismo e Prevenção
A falha do Filamento Anódico Condutivo (CAF) é um dos problemas de fiabilidade de PCB mais difíceis de resolver porque é latente, progressivo e muitas vezes invisível durante a inspeção normal.
Ao contrário dos defeitos eléctricos imediatos, o CAF desenvolve-se lentamente sob condições ambientais e eléctricas específicas, o que o torna uma preocupação crítica para aplicações de elevada fiabilidade.
Este artigo explica-o:
- O que é a CAF
- Como se forma
- Porque é que é difícil detetar
- Como os fabricantes de PCB reduzem o risco de CAF
O que é o CAF (Filamento Anódico Condutor)?
A CAF é o crescimento de um caminho metálico condutor entre elementos de cobre adjacentes no interior de uma placa de circuito impresso.
Normalmente, forma-se:
- Ao longo das interfaces de fibra de vidro
- Entre condutores estreitamente espaçados
- Sob tensão eléctrica e exposição à humidade
Uma vez formada, a CAF pode criar curtos-circuitos ou caminhos de fuga.
Porque é que a CAF é um risco grave para a fiabilidade
Os fracassos da CAF são perigosos porque:
- Aparece muito depois do fabrico
- Causa curtos-circuitos eléctricos intermitentes ou súbitos
- São difíceis de reproduzir em condições laboratoriais
Muitas das falhas no terreno foram atribuídas ao facto de a CAF ter passado todos os testes eléctricos iniciais.
Resumo relacionado:
Explicação das falhas comuns de PCB
Condições necessárias para a formação da CAF
A FAC não ocorre de forma aleatória. É necessário que várias condições estejam presentes em simultâneo.
Presença de humidade
A humidade permite o transporte iónico no interior do PCB.
As fontes incluem:
- Ambientes com elevada humidade
- Secagem inadequada do material
- Más condições de armazenamento de PCB
Polarização eléctrica
O crescimento da CAF requer um potencial de tensão entre os condutores.
Cenários de risco mais elevado:
- Desenhos de alta tensão
- Polarização CC constante
- Espaçamento estreito entre condutores
Estrutura do material suscetível
A CAF propaga-se frequentemente:
- Ao longo das interfaces fibra de vidro-resina
- Através de regiões com falta de resina
- Perto de furos ou vias
Mecanismo de crescimento da CAF
O processo de formação da CAF segue normalmente as seguintes etapas:
- Absorção de humidade no dielétrico
- Dissolução de iões metálicos no ânodo
- Migração iónica ao longo dos percursos das fibras
- Crescimento do filamento em direção ao cátodo
- Curto-circuito elétrico ou formação de fugas
Este processo acelera sob stress de temperatura e humidade.
Factores de conceção que aumentam o risco de FAC
As decisões de conceção influenciam fortemente a suscetibilidade ao CAF.
Práticas de conceção de alto risco
- Espaçamento mínimo entre condutores
- Estruturas de via densas
- Exposição à fibra de vidro na perfuração
- Vias de elevado rácio de aspeto
Ligação da fiabilidade da conceção:
Diretrizes para o design de qualidade e fiabilidade de PCB
Factores de produção que contribuem para a CAF
H3: Danos causados por perfurações
A perfuração mecânica pode expor as fibras de vidro, criando caminhos preferenciais para a CAF.
Comparação de processos:
Perfuração de PCB vs Perfuração a laser
Enchimento de resina inadequado
A má distribuição da resina deixa espaços vazios que retêm a humidade.
Seleção de materiais
Nem todos os sistemas laminados têm a mesma resistência ao CAF.
Os materiais com elevada resistência ao CAF apresentam normalmente:
- Química de resina melhorada
- Melhor aderência fibra-resina
- Redução da contaminação iónica
Como é detectada a CAF
A CAF é difícil de detetar com uma inspeção normal.
Os métodos de deteção incluem
- Testes de esforço altamente acelerados (HAST)
- Teste de resistência de isolamento (IR)
- Análise da secção transversal após a falha
Resumo dos testes:
Explicação dos testes de fiabilidade de PCB
Prevenção da CAF no fabrico de PCB
Qualificação do material
- Seleção de laminados resistentes à CAF
- Validação do fornecedor de materiais
Otimização da regra de conceção
- Maior espaçamento para redes de alta tensão
- Controlado através da colocação
Melhorias no controlo de processos
- Parâmetros de perfuração optimizados
- Melhor descoloração e fluxo de resina
- Ambiente de fabrico limpo
Fabricantes como a TOPFAST incorporam a avaliação de risco CAF durante a seleção do material e o planeamento do processo.
Relação entre CAF e outros modos de falha
A CAF coexiste frequentemente com:
- Delaminação
- Através da fissuração
- Avaria no isolamento
Tópico relacionado:
Causas e prevenção da delaminação de PCB
Conclusão
A falha da CAF é uma problema de fiabilidade dependente do tempo impulsionado pelas condições ambientais, pela polarização eléctrica e pela estrutura do material.
Embora seja difícil de eliminar, o risco de CAF pode ser significativamente reduzido através de
- Espaçamento de conceção adequado
- Materiais resistentes à CAF
- Processos de fabrico controlados
Compreender a CAF é essencial para conceber e fabricar PCB fiáveis para aplicações exigentes.
Falha de CAF em PCB FAQ
Q: A CAF pode ser detectada durante os testes eléctricos normais? R: Normalmente não. A CAF desenvolve-se com o tempo.
Q: O CAF é mais comum em PCBs de alta tensão? R: Sim, a polarização eléctrica acelera o crescimento do CAF.
Q: O revestimento isolante previne a CAF? R: Ajuda, mas não elimina totalmente o risco.
Q: Todos os materiais laminados são igualmente resistentes ao CAF? R: Não, a resistência CAF varia significativamente consoante o sistema de material.
Q: A falha do CAF é reversível? R: Não. Uma vez formado, o CAF não pode ser reparado.