CAF的形成原理

CAF其實(shí)就是電路板內層或防焊綠漆層內的微短路現象。CAF是指對印刷電路板施加了直流電壓并放置于高濕度環(huán)境中，在層到層間(Layer to Layer)、線(xiàn)路到線(xiàn)路間(Line to Line)、孔到孔間(Hold to Hole)或孔到線(xiàn)路(Hole to Line)，居高電位陽(yáng)極的銅金屬會(huì )先氧化成Cu+或Cu++離子， 并沿著(zhù)已存在的不良信道之玻璃纖維紗束向陰極慢慢遷移生長(cháng)，而陰極的電子也會(huì )往陽(yáng)極移動(dòng)，路途中銅離子遇到電子即會(huì )還原成銅金屬，并逐漸從陽(yáng)極往陰極蔓延成生銅膜，故又稱(chēng)之為「銅遷移」。

要如何才能防止或解決CAF的發(fā)生呢？

想要解決或防止CAF發(fā)生，其實(shí)可以從上述的五個(gè)必要條件來(lái)著(zhù)手，只要消滅其中任何一個(gè)條件就可以防止其發(fā)生。

1. 提高電路板材料在A(yíng)nti-CAF方面的能力

電路板板材的選用其實(shí)對防護CAF的發(fā)生非常的重要，但是通常一分錢(qián)一分貨，一般要有高CAF防護能力的基材都需要特別要求訂作，底下是選用電路板基材防CAF的建議：

減少材料中的不純離子含量。

玻纖布被樹(shù)脂充分浸漬結合良好。

電路板的基板制作時(shí)會(huì )先將多捆的玻璃纖維束編織成布，然后引入樹(shù)脂槽當中浸漬，再逐漸拉起或拉出沾有樹(shù)脂的玻璃纖維布，目的是要讓樹(shù)脂可以充填到玻璃纖

束的縫隙當中，如果這個(gè)階段的參數設定不好就容易在玻璃纖維束形成空隙，讓CAF有隙可乘。

使用低吸濕性樹(shù)脂。 相關(guān)閱讀文章：PCB板材的結構與功用介紹

2. PCB layout Design 在偏壓和孔間距的規避

電路板的通孔、線(xiàn)路尺寸位置與堆棧結構設計對CAF也會(huì )產(chǎn)生絕對性的影響，因為所有的要求幾乎都來(lái)自設計。 隨著(zhù)產(chǎn)品越做越小，電路板的密度也越來(lái)越高，但是PCB制程能力有其極限，當有直流偏壓(bias voltage)的相鄰線(xiàn)路距離越小時(shí)，其發(fā)生CAF的機率也就越來(lái)越高，基本上偏壓越高或距離越小，CAF的機率就會(huì )越高。

依照目前電路板廠(chǎng)商所提供的信息顯示，下面是大部分電路板廠(chǎng)商針對CAF防護所建議的PCB尺寸設計值：

孔到孔邊距離(最小)：0.4mm

孔到線(xiàn)距離(最小)(Drill to Metal)：12mil (0.3mm)

孔徑建議：0.3mm

另外，根據實(shí)際經(jīng)驗發(fā)現，CAF的信道(gap)幾乎都是沿著(zhù)同一玻璃纖維束發(fā)生，所以如果可以將通孔或焊墊的排列方式做45度角的交叉布線(xiàn)將有助將低CAF的發(fā)生率。CAF改善措施-設計。 根據實(shí)際經(jīng)驗發(fā)現，CAF的信道(gap)幾乎都是沿著(zhù)同一玻璃纖維束發(fā)生，所以如果可以將通孔或焊墊的排列方式做45度角的交叉布線(xiàn)將有助將低CAF的發(fā)生率。

3. PCB制程中Wicking的管控

在PCB的機械鉆孔或雷射燒孔時(shí)會(huì )產(chǎn)生高溫，超過(guò)樹(shù)脂(resin)的Tg點(diǎn)，會(huì )融溶并形成膠渣，此膠渣會(huì )附著(zhù)于內層銅邊緣及孔璧區，最造成后續鍍銅時(shí)接觸不良，所以在鍍銅前必須先進(jìn)行除膠渣(De-smear)作業(yè)，而除膠渣的首站就必須使用蓬松劑(sweller)經(jīng)1~10分鐘之浸泡處理，讓各種膠渣發(fā)生腫脹松弛，以利后續Mn+ 7的順利攻入與咬蝕。 但是除膠渣作業(yè)也會(huì )對通孔造成一定的咬蝕并出現可能的滲銅(wicking，芯吸)現象，有些電路板業(yè)者為了加速蓬松作業(yè)會(huì )把蓬松槽的溫度調高，以致造成蓬松劑過(guò)度拉松接口，引發(fā)后續的銅遷移現象。

IPC-A-600有規定滲銅(Wicking)的允收標準如下：

1、滲銅不可超過(guò)125μm (4.291 mil)
2、滲銅不可超過(guò)100μm (3.937 mil)
3、滲銅不可超過(guò)80μm (3.15 mil)

PCB制程中Wicking的管控

只是雖著(zhù)科技的進(jìn)步，0.1mm (100μm)的滲銅似乎已不符合實(shí)際需求，以0.4mm孔到孔邊距離來(lái)看，扣掉滲銅的尺寸，距離就只剩下0.4-0.1-0.1=0.2mm了，以現在電路板業(yè)者的制程能力來(lái)說(shuō)，應該都可以控制滲銅在50μm (2mil)以下才對。

另外，在PCB的機械鉆孔作業(yè)時(shí)，如果進(jìn)刀速度太快，或是銑刀超過(guò)使用壽命，也容易因為銑刀的外力而撕開(kāi)玻璃纖維產(chǎn)生縫隙。

4. PCB 加工過(guò)程中防水濕氣的管控

在電路板組裝(PCB Assembly)作業(yè)中的錫膏印刷、零件貼附、高溫回焊等都可能會(huì )在電路板上留下一些污染物，這些污染物可能有焊料、膠類(lèi)、灰塵、結露等容易發(fā)生電解的物質(zhì)，都有可能造成電化遷移的現象，可以使用密封膠來(lái)封閉可能產(chǎn)生空隙形成CAF的交界處，以防止水氣的滲入。