Возникновение анодной проводимости волокна (CAF)

Возникновение анодной проводимости волокна (CAF)
(перевод статьи из журнала «The PCB Magazine», апрель 2020, автор статьи — Michael Carano, вице-президент по технологии и развитию бизнеса компании «RBP Chemical Technology»)

CAF

Введение

Есть две сопутствующие истории, которые производственники должны понять и согласовать, поскольку схемная технология развивается в направлении высокой плотности, инаряду с появлением новых материалов, удовлетворяющих технологическому спросу: на возникновение анодной проводимости волокна и растекание.

CAF относительно растекания

Поскольку обе могут привести к электрическому повреждению печатных плат (ПП), некоторые специфичные различия заслуживают упоминания. Кроме этого, CAF обычно связано со стеклоэпоксидным материалом тогда, как растекание — относится к процессу. Более подробно по растеканию будет в следующей колонке.

CAF в основном присутствует в прилегающих областях (например, между металлизированными сквозными отверстиями), внутри ПП, из-за миграции меди вдоль поверхности стекловолокна от анода к катоду. CAF повреждение может свидетельствовать об утечке тока, внутреннем коротком замыкании и, даже, о пробое диэлектика между проводниками ПП. Это очень затрудняет обнаружение CAF, особенно, когда это случается внутри.

Есть несколько вещей, которые можно сделать для изоляции бракованной области и подтвердить CAF, ведущий к отбраковке. Если проблема внутренняя, то нужно взять интересующий образец и поместить его в климатическую камеру для создания условий повреждения. Кроме этого, может использоваться технология микрошлифования для обнаружения повреждения.

CAF возникает из-за отслаивания стекловолокна от смолы диалектрика в материале подложки. Это, иногда, смотрится как голое стекловолокно (Рисунок 1), которое выступает как трубопровод, позволяющий химикатам процесса и влаге перемещаться вдоль расслоения. Влага и ионные загрязнения могут попадать в пустоты, способствуя нитевидному росту проводящей меди вдоль стекловолокна, приводя к коротким замыканиям.

CAF Проводимость волокна основы

Рис. 1 Оголённое стекловолокно

Под конец есть три момента, вызывающих CAF:

1. Проход, как обнажённое стекловолокно или отслоение смолы от стекла.

2. Смещение (приложенное электрическое поле).

3. Влага и ионы.

С проходом, изображённом на Рисунке 1, наряду с влагой и ионными частицами из различных химических процессов таких, как химическое меднение — под смещением здесь будет миграция меди вдоль прохода. Существенно, что в этих условиях формируется электрохимическая ячейка. Продукты коррозии перемещаются от анода к катоду частично благодаря проходу, созданному оголённым волокном.

Есть несколько известных причин, связанных с отслоением волокон от смолы. Обычно, первопричина кроется в процессе производства подложки. Размер стекловолокна для увеличения прочности сцепления может быть неверным. Кроме этого, часто виновны адсорбция влаги смолой и, в целом, меньшее количество смолы, необходимое для пропитки стеклоткани. С точки зрения производства плат трещины стеклянных волокон во время сверления оголяют концы и открывают путь для проникновения ионов вдоль волокон. На рисунке 2 показан пример замыкания CAF.

В последние годы улучшилась осведомлённость о CAF, а недавно вышел стандарт IPC-4101B, вызванный опасениями некоторых производителей электроники. Однако, частные компании продолжают использовать свои собственные условия испытаний и обоорудование. Ряд организаций, включая группу пользователей продуктов высокой плотности, опубликовала различные исследования по этому вопросу. Есть понимание, что не все смолы или поставщики диэлектриков одинаковы, когда сталкиваются с CAF.

Эти исследования поддержали теорию, что сборка без свинца и жёсткие условия эксплуатации имеют вклад в CAF.

Рис. 2 Формирование мостика CAF от одной стороны отверстия к примыкающему отверстию.

Как предотвратить формирование CAF?
Ниже сделаны несколько предположений для рассмотрения формирования CAF:
• Улучшение контроля ионных загрязнений в процессе промывки в производстве ПП (высокие уровни ионных загрязнений провоцируют CAF).
• Улучшение прочности сцепления стекла со смолой.
• Низкая влажность (менее 0.3%) повышает свойства смолы.
• Улучшение методов формирования отверстий и внимание к сверлению.
• С появлением обработки без свинца, необходимо выбирать теплостойкие материалы такие, как смолы фенольного отверждения. Однако, они более хрупкие, ведущие к трещинам при сверлении, поэтому, необходимо правильно выбрать сверло и скорость сверления.

С увеличением плотности схемы платы и жёсткости использования в окружающей среде, а также при сборке без свинца, производители и конструктора плат должны взаимодействовать, чтобы тщательно выбрать материалы стойкие к CAF.


*************************
Во взаимовыгодной работе обеспечена информационная поддержка, консультирование, сопровождение технологического процесса, правильная расстановка оборудования, его поставка, наладка, сервис и обеспечение базовыми и расходными материалами.
По возможному сотрудничеству в технологиях сборочно-монтажного производства и изготовления печатных плат просьба использовать следующий контакт:
Санкт-Петербург, Таллиннское шоссе, 206
Электронная почта: office@bmptek.ru
Тел. +7 (921) 895−1422, (812) 994−9502
Управляющий проекта — Алексей Леонов

Подпишитесь на рассылку