Отказ CAF в PCB: причины, механизм и профилактика

Отказ проводящей анодной нити (CAF) является одной из самых сложных проблем надежности печатных плат, поскольку он латентный, прогрессирующий и часто невидимый во время стандартного осмотра.

В отличие от немедленных электрических дефектов, CAF развивается медленно при определенных условиях окружающей среды и электрических параметрах, что делает его критически важным для высоконадежных приложений.

В этой статье рассказывается:

• Что такое CAF
• Как образуется
• Почему трудно обнаружить
• Как производители печатных плат снижают риск CAF

Что такое CAF (проводящая анодная нить)?

CAF - это рост металлический проводящий путь между соседними медными элементами внутри печатной платы.

Как правило, она образуется:

• Вдоль интерфейсов стекловолокна
• Между близко расположенными проводниками
• Под воздействием электрического напряжения и влаги

После формирования CAF может создавать короткие замыкания или пути утечки.

Почему CAF представляет собой серьезный риск для надежности

Неудачи CAF опасны тем, что они:

• Появляется спустя долгое время после изготовления
• Вызывают периодические или внезапные замыкания в электросети
• Их трудно воспроизвести в лабораторных условиях

Многие сбои в работе были связаны с тем, что CAF прошел все первоначальные электрические испытания.

Похожие обзоры:
Общие неисправности печатных плат объяснены

Условия, необходимые для создания CAF

CAF не возникает случайно. Необходимо одновременное наличие нескольких условий.

Наличие влаги

Влага обеспечивает ионный транспорт внутри печатной платы.

Источники включают:

• Среда с высокой влажностью
• Недостаточная сушка материала
• Плохие условия хранения печатных плат

Электрическая погрешность

Для роста CAF необходим потенциал напряжения между проводниками.

Сценарии повышенного риска:

• Высоковольтные конструкции
• Постоянное смещение постоянного тока
• Узкое расстояние между проводниками

Структура восприимчивого материала

CAF часто распространяется:

• Вдоль интерфейсов стекловолокно-смола
• Через регионы, испытывающие дефицит смолы
• Рядом с просверленными отверстиями или проходами

Механизм роста CAF

Процесс формирования CAF обычно проходит следующие этапы:

1. Впитывание влаги в диэлектрик
2. Растворение ионов металла на аноде
3. Миграция ионов по волокнистым путям
4. Рост нити к катоду
5. Короткое замыкание или утечка электричества

Этот процесс ускоряется под воздействием температуры и влажности.

Факторы проектирования, повышающие риск CAF

Конструкторские решения сильно влияют на восприимчивость к CAF.

Приемы проектирования с высокой степенью риска

• Минимальное расстояние между проводниками
• Плотные сквозные структуры
• Воздействие стекловолокна при бурении
• Проходы с высоким аспектным отношением

Ссылка на надежность конструкции:
Руководство по проектированию качества и надежности печатных плат

Производственные факторы, способствующие возникновению CAF

H3: Повреждение при бурении

Механическое сверление может обнажить стекловолокна, создавая предпочтительные пути для CAF.

Сравнение процессов:
Сверление печатных плат в сравнении с лазерным сверлением

Недостаточное заполнение смолой

Плохое распределение смолы оставляет пустоты, в которых скапливается влага.

Выбор материалов

Не все ламинаты обладают одинаковой стойкостью к CAF.

Материалы с высокой стойкостью к CAF обычно имеют:

• Улучшенный химический состав смолы
• Лучшая адгезия волокна со смолой
• Уменьшение ионного загрязнения

Как обнаруживается CAF

CAF трудно обнаружить при стандартном осмотре.

Методы обнаружения включают

• Ускоренное стресс-тестирование (HAST)
• Испытание на сопротивление изоляции (IR)
• Анализ поперечного сечения после разрушения

Обзор тестирования:
Тестирование надежности печатных плат: объяснение

Предотвращение CAF при производстве печатных плат

Квалификация материалов

• Выбор ламината, устойчивого к воздействию CAF
• Проверка поставщиков материалов

Оптимизация правил проектирования

• Увеличенное расстояние между высоковольтными сетями
• Контролируется с помощью размещения

Улучшение управления процессом

• Оптимизированные параметры бурения
• Улучшенное обесцвечивание и поток смолы
• Чистая производственная среда

Такие производители, как TOPFAST, включают оценку риска CAF как при выборе материала, так и при планировании процесса.

Взаимосвязь между CAF и другими видами отказов

CAF часто сосуществует с:

• Расслаивание
• Через взлом
• Пробой изоляции

Похожие темы:
Причины и профилактика расслоения печатных плат

Iii. Выводы и рекомендации

Отказ CAF - это проблема надежности, зависящая от времени обусловлены условиями окружающей среды, электрическим смещением и структурой материала.

Хотя риск CAF трудно устранить, его можно значительно снизить:

• Правильное расстояние между конструкциями
• Материалы, устойчивые к воздействию CAF
• Контролируемые производственные процессы

Понимание CAF необходимо для разработки и производства надежных печатных плат для сложных приложений.

Отказ CAF в печатных платах FAQ