电脑无法开机吗？它可能是“元凶” -PCB中的CAF现象分析

Original 质链网质链网 2020-01-17

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作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。下面笔者就PCB失效模式之离子迁移（CAF）案例与大家进行分享。

一、案例分析与问题描述:

A客户主板出货6个月后，出现无法开机现象。经电测发现某BGA下面两个VIA孔及其相连电路出现电压异常（5V减小为3V），有漏电流现象，不良率在5%~10%。

PCB表面覆盖蓝色阻焊油墨，两VIA孔用蓝色油墨塞孔。（如下图）

二、可能原因分析

三、实验验证：

1. 表面线路观察

3D OM观察显示，问题VIA孔附近未发现明显污染物残留，背面相连电路表面未发现阻焊膜破损及残铜等异常现象。

2．失效区域阻抗测试

首先对失效电路进行绝缘阻抗测试（室温环境），阻抗为2.25E+7Ω，

阻抗偏低（通常绝缘体阻值>1.0E+08Ω）。

3.CAF测试

参照IPC-TM-650 方法2.6.25Conductive Anodic Filament对失效样品进行CAF测试。测试条件：85℃，85%RH；施加直流电压100V。

测试结果

確認漏電流位置

用锯片将VIA孔背面相连的电路分开，并单独对背面电路进行绝缘阻抗测试。

在85℃，85%RH；施加直流电压100V条件下，对背面电路进行绝缘阻抗测试。

4.切片测试

5.SM+EDS分析

两VIA孔之间基材进行SEM&EDS测试，结果显示VIA孔之间的玻纤内有少量铜元素存在。综上，镀孔铜时药水在毛吸现象的作用下，会沿着疏松的玻纤向内形成“芯吸”。由于不良板纤维疏松，芯吸严重，当日常通电工作时，铜元素在潮湿环境下极易迁移。

四.结论：

综合上述实验结果，VIA孔之间芯吸、孔粗严重，组织疏松、空洞较大，个别VIA孔塞孔不良，在此多种不良因作用下，当遇到水气、电解质、偏压条件，就可能发生CAF迁移现象，产生漏电流
根据相关文献，CAF通常发生在PCB密线区或密孔区的铜材间。一旦该区域出现水气、电解质、偏压，与已存在的破坏绝缘之通道（指玻纤纱束或纱束与树脂之细缝），则会发生两导体间金属铜的迁移

上述CAF产生条件中，水气、电解质、偏压难以避免，“迁移的通道”则为管控重点。可通过玻纤布良好的胶体填充以及合理的钻孔参数得以避免

五.改善建议：