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CAF中文名為導(dǎo)電陽極絲，是Conductive Anodic Filament首字母的縮寫。它的存在，輕微者可導(dǎo)致產(chǎn)品導(dǎo)體間漏電而無法開機(jī)，嚴(yán)重者可導(dǎo)致長期漏電發(fā)熱而引起基材碳化，最終引起火災(zāi)。CAF的生長主要是由于玻纖與樹脂間存在空隙或者玻纖內(nèi)部存在空心，在后期的正常使用過程中受導(dǎo)體間電勢差作用，在濕熱的條件下，銅發(fā)生水解反應(yīng)并沿著通道遷移并沉積所形成。涉及的電化學(xué)反應(yīng)方程式如下：

1）Cu ® Cu2+ +2e- (銅在陽極發(fā)生溶解)

H2O ® H++OH-

2H+2e- ® H2

2）Cu2++2OH-®Cu (OH)2 (銅從陽極向陰極方向發(fā)生遷移)

Cu (OH)2 ®CuO+H2O

3）CuO+H2O®Cu (OH)2®Cu2++2OH- (銅在陰極沉積)

Cu2++2e-®Cu

根據(jù)PCB布線情況，歸納起來有幾種位置存在CAF生長的風(fēng)險：孔到孔，孔到線，線到線，層到層，示意圖見圖1。而PCB制作過程中鉆孔會使得基材承受較大的機(jī)械應(yīng)力作用，從而導(dǎo)致玻纖與樹脂結(jié)合界面間出現(xiàn)縫隙，因此孔到孔、孔到線發(fā)生CAF生長更為普遍。

圖1. CAF生長位置示意圖

不難看出，要發(fā)生CFA生長，需滿足以下幾個條件：

（1）基材內(nèi)存在間隙，提供離子運(yùn)動的通道；

（2）有水分存在，提供離子化的環(huán)境媒介；

（3）有金屬離子物質(zhì)存在，提供導(dǎo)電介質(zhì)；

（4）導(dǎo)體間存在電勢差，提供離子運(yùn)動的動力；

CAF生長的載體是PCB，在工作過程中勢必帶電，電勢差這一條件很容易滿足?？足~、導(dǎo)線均是銅材，屬金屬物質(zhì)，導(dǎo)電介質(zhì)也很容易滿足。使用環(huán)境中均會有一定的濕度，基材也會有一定的吸水性質(zhì)，因此環(huán)境媒介也很容易滿足。而樹脂與玻纖結(jié)合是通過化學(xué)鍵結(jié)合，產(chǎn)生裂縫相對較難實(shí)現(xiàn)，因此離子運(yùn)動的通道成為CAF生長的關(guān)鍵。

2. CAF失效分析典型案例

3. CAF失效的預(yù)防

身患癌癥的人無藥可救，但醫(yī)生會去研究病因，給健康的人加以忠告，防止癌癥染身。同理發(fā)現(xiàn)CAF失效，分析其機(jī)理，同樣也可以給產(chǎn)品的生產(chǎn)提供預(yù)防措施。綜合前輩們研究結(jié)果，小編整理了幾個方面的預(yù)防措施。

（1） PCB制作工藝優(yōu)化

PCB的過孔很大一部分是采用機(jī)械鉆孔的方式實(shí)現(xiàn)，而機(jī)械鉆孔是采用高速旋轉(zhuǎn)的鉆刀對基材進(jìn)行加工。鉆刀的旋轉(zhuǎn)對基材形成拉扯的應(yīng)力作用，加上鉆孔過程鉆刀與基材摩擦產(chǎn)生的熱量，玻纖與樹脂的結(jié)合很容易失去作用而產(chǎn)生縫隙，給CAF生長提供通道，因此生產(chǎn)上應(yīng)合理規(guī)范鉆孔的參數(shù)，包括進(jìn)刀速、退刀速、鉆速、孔限等，將拉扯的應(yīng)力作用降低至最小。

此外PCB基材種類繁多，應(yīng)根據(jù)不同的基材類型設(shè)置不同的鉆孔參數(shù)。舉個例子，無鹵材料因添加含P或含N官能團(tuán)的物質(zhì)作為阻燃劑，分子鍵剛性增加，且為保證基材的剛性還會添加一些無機(jī)填料，這就造成鉆孔過程對鉆刀磨損更嚴(yán)重，因此在設(shè)定鉆孔參數(shù)時應(yīng)區(qū)別于含鹵基材。

（2）設(shè)計優(yōu)化

在長期水汽作用下，玻纖與樹脂結(jié)合界面劣化是大多數(shù)基材無法避免的，這就要求從設(shè)計上尋求降低CAF風(fēng)險的方法了。眾所周知，玻纖束是橫縱交錯的，合理避開玻纖束直接連接兩個相鄰過孔也是預(yù)防CAF的一種有效方式。例如圖5中a方式的鉆孔位置，玻纖束直接連接兩個過孔，孔間距較小時，長時間工作勢必引發(fā)CAF生長，但是將鉆孔方式錯開一些，轉(zhuǎn)換成b方式，避開了玻纖束直接連接過孔，CAF生長通道受阻，達(dá)到預(yù)防CAF生長的目的。

圖5. 鉆孔方式示意圖

（3） PCB基材優(yōu)選

產(chǎn)品設(shè)計階段應(yīng)將CAF風(fēng)險考慮在內(nèi)，在選材上做足功課。在納入合格基材供應(yīng)商之前，應(yīng)對其生產(chǎn)的基材進(jìn)行耐CAF測試。例如要求嚴(yán)格控制鉆孔參數(shù)條件下，設(shè)計不同的孔徑、不同的孔間距、不同的孔到線距離測試模塊，在高溫高濕條件下加載偏壓，并在線監(jiān)測絕緣阻值變化，對基材耐CAF能力進(jìn)行摸底，根據(jù)測試結(jié)果優(yōu)選基材，優(yōu)化PCB布線過程的孔間距、孔到線間距，從而達(dá)到預(yù)防CAF發(fā)生的目的。具體測試方法可參考IPC-TM-650 2.6.25 2003。

圖6. 絕緣電阻在線檢測設(shè)備