印制线路板CAF失效研究

2019-03-28 09:52

1 前言

随着集成电路和微电子技术的飞速发展，电子产品的体积越来越小，PCB也向更轻、薄、短、小发展。层间介质层厚度更薄，布线更密，孔壁间距更小，并且在进一步微细化中。在这样的层间、布线、孔密度下，PCB的绝缘性能受到越来越多的关注。如何在这样微细的产品上，保持其在整个寿命周期内的绝缘性能，是业内所有PCB制造商所面临的问题之一。

阳极导电丝（CAF）是近十年来十分热门的绝缘劣化失效，当PCBA在高温高湿的环境下带电工作时，在两绝缘导体间有可能会产生沿着树脂和玻纤的界面生长的CAF，最终导致绝缘不良，甚至短路失效。常见的CAF失效有三种，即分别发生在孔到孔、孔到线、线到线之间的失效情况，如图1所示：

印制线路板CAF失效研究

图1 常见的CAF失效模式

其中孔到孔是最容易发生的失效，理所当然得到了更多的关注。那么在客户的耐CAF要求下，所使用的材料、制程，其耐CAF性能能否达到客户的要求，成为需要进行评估的重点内容。

2 CAF的产生机理

在高温高湿的条件下，PCB内部的树脂和玻纤会分离并形成可供铜离子迁移的通道，此时若在两个绝缘孔之间存在电势差，那么在电势较高的阳极上的铜会被氧化成为铜离子，铜离子在电场的作用下向电势较低的阴极迁移，在迁移的过程中，与板材中的杂质离子或OH-结合，生成了不溶于水的导电盐，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：

印制线路板CAF失效研究

图2 CAF产生时的电化学反应

从产生机理上来看，可以将CAF产生的过程分为两个过程进行研究分析，即树脂与玻纤分离的过程和电化学迁移的过程。一切CAF产生的前提，必须要使阳极产生的铜离子获得向阴极移动的路径，即树脂与玻纤产生分离。在高温高湿的影响下，树脂和玻纤之间的附着力出现劣化，并促成玻纤表面的硅烷偶联剂产生水解，从而导致了电化学迁移路径的产生。笔者针对CAF产生的两个过程：水解和电化学迁移，做了一系列试验进行验证。

3 试验设计

印制线路板CAF失效研究