摘 要：陽極導電絲（CAF）是PCB業內近十年來較為熱門的可靠性問題之一，當PCBA工作在高溫高濕的環境下時，有可能產生沿玻璃纖維生長的陽極導電絲CAF。本文主要以某種典型板材為例，從某板材在不同孔壁間距、不同外加偏壓下的CAF性能考察入手，研究CAF產生的機理，并通過模型推算板材在不同外加偏壓下的平均失效壽命（MTF），為后續其他板材耐CAF性能的考察提供了理論依據和試驗基礎。
關鍵詞：陽極導電絲CAF；電化學遷移；水解；平均失效時間；Bell Labs模型；可靠性；
1 前言
隨著集成電路和微電子技術的飛速發展，電子產品的體積越來越小，PCB也向更輕、薄、短、小發展。層間介質層厚度更薄，布線更密，孔壁間距更小，并且在進一步微細化中。在這樣的層間、布線、孔密度下，PCB的絕緣性能受到越來越多的關注。如何在這樣微細的產品上，保持其在整個壽命周期內的絕緣性能，是業內所有PCB制造商所面臨的問題之一。
陽極導電絲（CAF）是近十年來十分熱門的絕緣劣化失效，當PCBA在高溫高濕的環境下帶電工作時，在兩絕緣導體間有可能會產生沿著樹脂和玻纖的界面生長的CAF，最終導致絕緣不良，甚至短路失效。常見的CAF失效有三種，即分別發生在孔到孔、孔到線、線到線之間的失效情況，如圖1所示：
圖1 常見的CAF失效模式
其中孔到孔是最容易發生的失效，理所當然得到了更多的關注。那么在客戶的耐CAF要求下，所使用的材料、制程，其耐CAF性能能否達到客戶的要求，成為需要進行評估的重點內容。
2 CAF的產生機理
在高溫高濕的條件下，PCB內部的樹脂和玻纖會分離并形成可供銅離子遷移的通道，此時若在兩個絕緣孔之間存在電勢差，那么在電勢較高的陽極上的銅會被氧化成為銅離子，銅離子在電場的作用下向電勢較低的陰極遷移，在遷移的過程中，與板材中的雜質離子或OH－結合，生成了不溶于水的導電鹽，并沉積下來，使兩絕緣孔之間的電氣間距急劇下降，甚至直接導通形成短路。在陽極、陰極的電化學反應如圖2所示：
圖2 CAF產生時的電化學反應
從產生機理上來看，可以將CAF產生的過程分為兩個過程進行研究分析，即樹脂與玻纖分離的過程和電化學遷移的過程。一切CAF產生的前提，必須要使陽極產生的銅離子獲得向陰極移動的路徑，即樹脂與玻纖產生分離。在高溫高濕的影響下，樹脂和玻纖之間的附著力出現劣化，并促成玻纖表面的硅烷偶聯劑產生水解，從而導致了電化學遷移路徑的產生。筆者針對CAF產生的兩個過程：水解和電化學遷移，做了一系列試驗進行驗證。
3 試驗設計
4 CAF失效數據
4．1 試驗板孔粗＋燈芯的測量
對試驗板取切片測得所有模塊的孔粗＋燈芯在30μm左右，那么CAF產生所需克服的電氣間距應為設計孔壁間距減去0．06mm。
4．2 CAF失效觀察
圖4為產生CAF失效的孔壁間距為0．2mm的模塊的切片截面圖，可以看到，在兩個絕緣孔之間產生了明顯的CAF現象：
圖4 產生CAF失效的切片截面圖（與玻纖平行）