耐CAF知识简介.ppt

耐耐CAF樣品評估及制作建議樣品評估及制作建議主要主要內內容容 背景背景背景背景 CAFCAF的概念的概念的概念的概念 CAFCAF發生的原理發生的原理發生的原理發生的原理 耐耐耐耐CAFCAF評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議 評估評估評估評估CAFCAF的方法的方法的方法的方法 FailFail樣品的分析樣品的分析樣品的分析樣品的分析背景背景 目前電路板的發展日趨高密度化，無論是多層板的層數和目前電路板的發展日趨高密度化，無論是多層板的層數和通孔的孔徑，還是布線寬度和線距都趨向于細微化，通孔的孔徑，還是布線寬度和線距都趨向于細微化，绝缘绝缘距离距离缩缩短，短，还还有有电电子子设备设备便携化容易受吸湿影响，更容易便携化容易受吸湿影响，更容易发发生离子生离子迁移。而且迁移。而且发发生离子迁移后很短生离子迁移后很短时间时间内就会内就会产产生故障，因此生故障，因此针针对这对这个个现现象的象的评评价及深入研究就价及深入研究就变变得极其重要了。得极其重要了。u CAF的概念的概念CAF(Conductive Anodic Filament)是指對印刷電路板電極間由于吸濕是指對印刷電路板電極間由于吸濕作用吸附水分后加入電場時，金屬離子沿玻纖紗從一金屬電極向另一金屬作用吸附水分后加入電場時，金屬離子沿玻纖紗從一金屬電極向另一金屬電極移動，析出金屬和化合物的現象電極移動，析出金屬和化合物的現象,此現象會導致此現象會導致絕絕緣層劣化。緣層劣化。+-CAF 離子遷移現象是由溶液和電位等相關電化學現象引起的，特別是在高密度電子離子遷移現象是由溶液和電位等相關電化學現象引起的，特別是在高密度電子產產品品中，材料與周圍環境相互影響，導致離子遷移現象發生。中，材料與周圍環境相互影響，導致離子遷移現象發生。陽極反應陽極反應(金屬溶解）：金屬溶解）：Cu Cu2+2e-(銅在陽極電离銅在陽極電离)H2O H+OH-陰極反應（金屬或金屬氧化物析出）：陰極反應（金屬或金屬氧化物析出）：2H+2e-H2Cu2+2OH-Cu(OH)2Cu(OH)2CuO+H2OCuO+H2O Cu(OH)2 Cu2+2OH-Cu2+2e-Cu(銅在陰極析出銅在陰極析出)u CAF CAF發生的原理發生的原理發生的原理發生的原理1.水的吸附擴散水的吸附擴散影響因素：水蒸氣量，溫度，材質影響因素：水蒸氣量，溫度，材質2.水的分解水的分解影響因素：電壓，水蒸氣量，溫度影響因素：電壓，水蒸氣量，溫度3.銅的析出銅的析出影響因素：電壓，水蒸汽量，材質，影響因素：電壓，水蒸汽量，材質，PH，氧氣溶存量氧氣溶存量4.電子交換電子交換影響因素：電壓，材質影響因素：電壓，材質CAFCAF發生的過程發生的過程發生的過程發生的過程+-+-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+水蒸汽水蒸汽+-+-H+H+H+H+H+OH-OH-OH-OH-OH-e-CuCuOCAFCuCuO CAF CAF發生的主要影響因素發生的主要影響因素發生的主要影響因素發生的主要影響因素 形成形成CAF通路的第一階段基本條件是在有金屬鹽類存在，另外需要有潮通路的第一階段基本條件是在有金屬鹽類存在，另外需要有潮濕濕/蒸汽壓存在，這兩個條件都必須具備，當施加電壓或偏壓時，便會蒸汽壓存在，這兩個條件都必須具備，當施加電壓或偏壓時，便會產產生生第二階段的第二階段的CAF增長。增長。測試的溫濕度越高，吸附的水分越多，生長的就越快。電壓越高，加快測試的溫濕度越高，吸附的水分越多，生長的就越快。電壓越高，加快電極反應，電極反應，CAF生長的越快，生長的越快，PH值值越低，越易發生越低，越易發生CAF，基材的吸水率越，基材的吸水率越高，越易發生高，越易發生CAF。因因CAF的的產產生是在有金屬鹽類和潮濕并存條件下由于電場驅動而沿著玻生是在有金屬鹽類和潮濕并存條件下由于電場驅動而沿著玻璃纖維與樹脂界面遷移而發生的，因此，最根本的措施是使玻璃纖維與樹璃纖維與樹脂界面遷移而發生的，因此，最根本的措施是使玻璃纖維與樹脂界面之間致密而牢固的結合在一起，不存在任何隙縫，同時，降低樹脂脂界面之間致密而牢固的結合在一起，不存在任何隙縫，同時，降低樹脂的吸水率也會提高材料的耐的吸水率也會提高材料的耐CAF能力。能力。u耐耐耐耐CAFCAF評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議評估樣品制作影響因素建議1、基板原材、基板原材 樹脂：樹脂：a.中混入雜質或雜質離子會影響樹脂與玻纖布的浸潤結合，雜質還會導致中混入雜質或雜質離子會影響樹脂與玻纖布的浸潤結合，雜質還會導致絕絕緣性能下降，所以緣性能下降，所以 需使用高純度環氧樹脂需使用高純度環氧樹脂,以減少材料中不純離子的含量。以減少材料中不純離子的含量。b.樹脂的耐熱性較差會使板材受到熱沖擊后爆板，很有可能給樹脂的耐熱性較差會使板材受到熱沖擊后爆板，很有可能給CAF提供路徑，建議開發耐熱性提供路徑，建議開發耐熱性 能良好之樹脂配方能良好之樹脂配方。C.樹脂的吸水率太高，當吸水后膨脹，樹脂易與玻纖布分離，易發生樹脂的吸水率太高，當吸水后膨脹，樹脂易與玻纖布分離，易發生CAF，所以需降低樹脂的，所以需降低樹脂的 吸水性。吸水性。玻纖布：玻纖布：玻纖布的開纖程度對玻纖布的開纖程度對CAF的影響很大，因為開纖度較差的玻纖布因紗束結實緊密，紗與紗的影響很大，因為開纖度較差的玻纖布因紗束結實緊密，紗與紗之間垂直交叉形成隆起的節點，樹脂不易浸入到絲與絲之間浸潤，樹脂停留于玻纖紗表面或在之間垂直交叉形成隆起的節點，樹脂不易浸入到絲與絲之間浸潤，樹脂停留于玻纖紗表面或在 紗與紗之間進行填充，在后續紗與紗之間進行填充，在后續PCB鑽孔及濕處理過程中，鑽孔易于撕裂絲與絲的結合而分離，鑽孔及濕處理過程中，鑽孔易于撕裂絲與絲的結合而分離，易于被金屬鹽類溶液浸入。易于被金屬鹽類溶液浸入。因此建議使用開纖程度較好的玻纖布，可以改變為樹脂浸入到玻纖絲因此建議使用開纖程度較好的玻纖布，可以改變為樹脂浸入到玻纖絲與絲之間為主的結合取代了原來樹脂浸入到玻纖紗與紗之間的結合，因而與絲之間為主的結合取代了原來樹脂浸入到玻纖紗與紗之間的結合，因而樹脂更均勻的分布于玻纖絲為主的絲布上，大大增加了樹脂與玻纖布緊密樹脂更均勻的分布于玻纖絲為主的絲布上，大大增加了樹脂與玻纖布緊密而牢固的結合，從而提高耐而牢固的結合，從而提高耐CAF能力。能力。銅箔銅箔 銅箔的銅牙太長或不均勻會增加銅牙銅箔的銅牙太長或不均勻會增加銅牙touch到同一玻纖紗的機會，即到同一玻纖紗的機會，即增加發生增加發生CAF的機會。因此建議使用銅牙均勻的銅箔。的機會。因此建議使用銅牙均勻的銅箔。2.CCL制程制程 含浸：含浸：PP中殘留氣泡較多，會增加中殘留氣泡較多，會增加CAF的機會，含浸需調整最優化制作參數，的機會，含浸需調整最優化制作參數，確保確保PP的浸潤性，同時可增加預含浸，通過采用密的浸潤性，同時可增加預含浸，通過采用密較低的膠液對玻纖較低的膠液對玻纖紗束進紗束進預含浸，可以趕跑大部分氣泡，同時可以預含浸，可以趕跑大部分氣泡，同時可以低玻纖布的表面張低玻纖布的表面張。壓合壓合:壓合流膠過大或板邊白化會影響材料的耐壓合流膠過大或板邊白化會影響材料的耐CAF性能。因此需選擇合適性能。因此需選擇合適的的 壓合程式，確保壓合后板材的品質。壓合程式，確保壓合后板材的品質。3.PCB制程制程 除了板材會引起除了板材會引起CAF失效外，失效外，PCB制程進行加工也是引起制程進行加工也是引起CAF現象的現象的重要原因。重要原因。鑽孔鑽孔：鑽孔參數不當或鑽針研磨次數太多會導致孔壁粗糙，孔壁粗糙度大鑽孔參數不當或鑽針研磨次數太多會導致孔壁粗糙，孔壁粗糙度大 意味著孔壁表面凹凸起伏大，這種凹凸不平的孔壁表面在化學濕加工過程意味著孔壁表面凹凸起伏大，這種凹凸不平的孔壁表面在化學濕加工過程 中，凹陷之處易于聚集或包覆著金屬鹽類溶液，一有機會便會緩慢滲入到中，凹陷之處易于聚集或包覆著金屬鹽類溶液，一有機會便會緩慢滲入到 薄弱的結合部的細微裂縫中去，從而會形成或潛在形成薄弱的結合部的細微裂縫中去，從而會形成或潛在形成CAF的可靠性問題。的可靠性問題。因此需選擇較優化的鑽孔參數和較新的鑽針，以確保鑽孔的品質。因此需選擇較優化的鑽孔參數和較新的鑽針，以確保鑽孔的品質。Desmear：除膠渣若參數選擇不當，除膠不淨會影響電鍍的品質，后續制程中受到除膠渣若參數選擇不當，除膠不淨會影響電鍍的品質，后續制程中受到熱沖擊會熱沖擊會產產生生Pull away 現象，若重量損失過大，使玻纖紗變得松散，易出現現象，若重量損失過大，使玻纖紗變得松散，易出現Wicking的現象，增加的現象，增加CAF失效的機會。失效的機會。因此根據不同類型材料需選擇合適的除膠參數。因此根據不同類型材料需選擇合適的除膠參數。壓合：壓合：壓合過程中如果出現固化不均勻，或流膠過大或板邊白化，都會增壓合過程中如果出現固化不均勻，或流膠過大或板邊白化，都會增加發生加發生CAF的機會。的機會。因此壓合需要選擇合適的壓合程式，尤其是多層板要注意層壓參數因此壓合需要選擇合適的壓合程式，尤其是多層板要注意層壓參數的匹配性，確保壓合的品質。的匹配性，確保壓合的品質。雜質：雜質：PCB制程中如果出現雜質或殘銅，銅粉或藥水中存在雜質離子，制程中如果出現雜質或殘銅，銅粉，或藥水中存在雜質離子，清潔處理不妥，或清潔后又受清潔處理不妥，或清潔后又受污污染，把金屬鹽類殘留在板面上，一旦染，把金屬鹽類殘留在板面上，一旦吸潮或分層吸濕便會形成吸潮或分層吸濕便會形成CAF問題。問題。因此需調整參數避免殘銅，同時改進清洗方法并進行充分清潔處理。因此需調整參數避免殘銅，同時改進清洗方法并進行充分清潔處理。u評估評估CAF的方法的方法 离子迁移离子迁移评评价通常使用梳型价通常使用梳型电电路板路板为试为试料，高温高湿料，高温高湿环环境下在梳型境下在梳型电电极之极之间间施加施加电压电压信号信号进进行行试验试验。1.Off-line測試測試 电电极极间绝缘电间绝缘电阻的阻的测试测试是在每一个是在每一个规规定定时间时间内从高温高湿環境中取出内从高温高湿環境中取出试试料在室料在室温温环环境下境下进进行。行。采用采用这这种种评评价方法在价方法在实际测实际测定定时时，從一定溫，濕度環境中取出來時离子迁移，從一定溫，濕度環境中取出來時离子迁移现现象已象已经经消失并恢复到高消失并恢复到高绝缘绝缘状状态态。因此尽管。因此尽管发发生异常，也会存在生异常，也会存在误认为误认为没有常。没有常。2.On-line測試測試 在高温高湿在高温高湿环环境下一境下一边边在在电电极极间间施加施加电压应电压应力，一力，一边连续边连续的自的自动测试动测试因离子迁因离子迁移而在瞬移而在瞬间发间发生生绝缘绝缘劣化和劣化和绝缘绝缘阻阻值变值变化。化。這種測試可以准确這種測試可以准确获获得因离子迁移得因离子迁移导导致的致的绝缘绝缘劣化特性和劣化特性和发发生故障的生故障的时间时间。而。而且且还还可以从可以从电电阻阻值值的的变变化上知道化上知道试验试验开始初期开始初期阶阶段以来的段以来的试试料料间间所所产产生的差异、生的差异、以及到以及到发发生故障生故障时电时电阻阻值发值发生了紊乱等信息。生了紊乱等信息。0.3mm0.4mm0.7mm1.6mm 将成将成对对的的电电极交极交错连错连接成梳形接成梳形图图案，在高温高湿的条件下案，在高温高湿的条件下给给予一固定予一固定之直流之直流电压电压,经过长时间经过长时间之之测试测试,并并观观察察线线路是否有瞬路是否有瞬间间短路之短路之现现象象.以下為我司廠以下為我司廠內內一雙面板耐一雙面板耐CAF評估樣品圖例：評估樣品圖例：On-line測試曲線圖范例測試曲線圖范例u Fail樣品的分析樣品的分析 對于測試對于測試Fail的樣品要進行分析，找出測試失敗的原因，以便后續有的樣品要進行分析，找出測試失敗的原因，以便后續有針對的改善。針對的改善。一般采用的方法是逐步縮小范圍的方法：一般采用的方法是逐步縮小范圍的方法：1.失敗樣品先測試電阻，顯微鏡觀察，找出大概失效的位置失敗樣品先測試電阻，顯微鏡觀察，找出大概失效的位置;2.退掉表面的綠油，再觀察具體的位置退掉表面的綠油，再觀察具體的位置;3.磨切片觀察失效發生的原因。磨切片觀察失效發生的原因。以下為詳細圖例以下為詳細圖例說說明：明：u 結語結語結語結語 隨著隨著PCB高密度化發展，由高密度化發展，由CAF引起的失效越來越突出，提高耐引起的失效越來越突出，提高耐CAF能力，首先是提高板材的耐能力，首先是提高板材的耐CAF能力，其次是在能力，其次是在PCB制程中針對制程中針對產產品制定有效的措施，才能提高耐品制定有效的措施，才能提高耐CAF的能力。的能力。由于由于產產生生 CAF的復雜性和的復雜性和PCB結構的多樣化，目前仍未規定出統結構的多樣化，目前仍未規定出統一測試條件和方法，以上僅做簡要的一測試條件和方法，以上僅做簡要的說說明和講解，后續工作中根據實際明和講解，后續工作中根據實際狀況大家共同探討學習。狀況大家共同探討學習。Thank you!