1、第一部分： PCB板的 CAF概述第二部分：第二部分： CAF产生机理和过程产生机理和过程第三部分：第三部分： CAF形成的因素形成的因素目 录第 四 部分： CAF对产品的影响2第一部分： CAF概述n 概述概述 ：CAF，全称为导电性阳极丝 (CAF： Conductive Anodic Filamentation)，指的是 PCB内部铜离子从阳极（高电压）沿着玻纤丝间的微裂通道，向阴极（低电压）迁移过程中发生的铜与铜盐的漏电行为。当 PCB/PCBA在高温高湿的环境下带电工作时，两绝缘导体间可能会产生严重的沿着树脂或玻纤界面生长的 CAF，此现象将最终导致绝缘不良，甚至短路失效。 它通常
2、发生在过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层或外层导线与导线之间，从而造成两个相邻的导体之间绝缘性能下降甚至造成短路，上述表现方式如下图 1所示。3第 二 部分： CAF产生机理和过程n CAF产生的机理和过程产生的机理和过程 ：CAF产生一般分为两个阶段：阶段 1：高温高湿的环境下，使得环氧树脂与玻纤之间的附著力出现劣化，并促成玻纤表面硅烷偶联剂的化学水解，从而在环氧树脂与玻纤的界面上形成沿着玻纤增强材料形成 CAF泄露的通路；阶段 2：离子迁移通道产生后，如果此时在两个绝缘孔之间存在电势差，则在电势较高的阳极上的铜会被氧化为铜离子，铜离子在电场作用下向电势较低的阴极迁移，在迁移的过程中
3、，与板材中的杂质离子或 OH-结合，生成不溶于水的导电盐，并沉积下来，使两绝缘孔之间的电气间距急剧下降，甚至直接导通形成短路。在阳极、阴极的电化学反应如图 2所示。(1)Cu Cu2+ +2e-（铜在阳极发生溶解）H2O H+ + OH- （水分子在阴极发生还原形成 OH- ）2H+ + 2e- H2(2)Cu2+ + 2OH- Cu(OH)2 （ Cu2+、 OH-分别从两极迁移，发生中和反应形成）Cu(OH)2 CuO + H2O(3)CuO + H2O Cu(OH)2 Cu2+ + 2OH-（铜在阴极沉积）Cu2+ +2e- Cu4第 二 部分： CAF产生机理和过程n CAF形成的条件
4、形成的条件(1)线路间有电势差，提供了离子运动的动力；(2)有材料间隙的存在，提供了离子运动的通道；(3)有水分的存在，提供了离子化的环境媒介；(4)有金属离子物质的存在。5第 三 部分： 影响 CAF形成的因素n 四因素四因素(1).基材的选择现在业界经常使用的 G-10(一种非阻燃的环氧玻璃布材料 )、聚酰亚胺材料 (PI)、 -三 氮树脂 (BT)、氰酸酯 (CE)、环氧玻璃纤维布 (FR-4)、 CEM3(一种非阻燃的短切毡玻璃材料 )、 MC-2(一种混合的聚酯和环氧玻璃板 )、 Epoxy/Kevlar。各种材料形成 CAF的敏感性程度如下：MC-2 Epoxy/Kevlar FR
5、-4 PI G-10 CEM3 CEBT(2).导体的结构对于过孔与过孔之间、过孔与内外层导线之间、外层导线与外层导线之间的四种典型导体结构。其中过孔之间的导体结构最容易形成 CAF。(3).电压梯度的影响电压梯度是 CAF形成敏感性的另一个关键因素。同等条件下，电压越大 CAF形成的越快。(4).助焊剂的影响焊接过程中，聚乙二醇会扩散进环氧基板。聚乙二醇的吸收，增加了基板的吸湿性从而使得性能下降。(5).潮气PCBA使用过程中潮气的吸收给电化学腐蚀提供反应媒介6第 四 部分： CAF对产品的影响n 案例一案例一(1).案例描述2008年 10月位于福建泉州惠安青山湾的泉州大唐明珠度假村（酒店
6、）购买了 80台LC26ES60，并开始试营业， 2009年 5月正式开业，反馈有很多机器出现了声音、遥控、存储等不良现象。(2)问题分析对出现问题的故障主板，其中两块声音杂乱的故障板，经查均为声音滤波支路（1.5V）电容引脚对 3.3V电源过孔漏电，漏电电阻测量为 11K，电压差只有 1.5V，过孔间孔壁距离 0.8mm。另外有一块板发生插座引脚对地过孔漏电导致 SDA电压下降到 1.5V（应为 3.3V），两者孔壁距离达到 1.3mm。具体位置见下面的示意图：根据现场情况分析和 5所检测结果，出现问题的机器的酒店处于处在临海的位置，具有高温高湿的地理环境，且水蒸气中盐份含量较高的地理位置，
7、判断此次酒店机主要问题为 PCB板的 CAF引起绝缘不良失效。7第 四 部分： CAF对产品的影响n 案例二案例二(1).案例描述某一款手机产品在出厂和使用初期使用正常，但 3 4月份 (此为南方一年中最潮湿月份 )在南方维修中心收到大量客户投诉，反应手机按键 6、 7、 8同时出现自动拨号现象。(2)问题分析电测发现 6、 7、 8键的信号输出端和输入端均不存在短路，且电路分析还发现这 3个键的公共节点与信号控制芯片的外部电路上某电阻 R之间的 绝缘值明显低于正常品，三键的埋孔及与电阻的埋孔相距很近，这两埋孔的电路输出波形图较正常品异常，故断定该两孔之间可能存在短路。对两埋孔做金相切片，发现
8、两孔之间严重的铜迁移现象，并使两镀孔处于短路状态。同时还发现有芯吸、玻纤之间有较大余隙通过上面分析，南方 3 4月份潮湿天气为 CAF生长提供了一个潮湿环境，基板中的玻纤余隙为 CAF生长提供了通道，芯吸效应又为 CAF生长提供了易水解的金属物质，上述因素综合促使了 CAF的生长，最终导致两镀覆孔之间的绝缘失效。8第 四 部分： CAF对产品的影响n CAF对灯条产品的影响对灯条产品的影响综述较易形成 CAF四因素，在液晶模组中灯条 PCB一般是单层板或假双层板 (涉及到过孔结构相对较少 )，电路设计相对较简单 (或并联或串联 LED,无其他元器件 )，因此灯条产生 CAF主要来源于后期生产中 FR4板材防焊白油的脱落、发黄变色等而引起铜线路的暴露，当到一定的环境中可能造成了 CAF形成的条件。
