CAF阳极离子迁移..doc

CAF阳极离子迁移 原理： 由于PCB基材的绝缘层是由树脂与玻璃布所构成，当在高电压状态下，通孔与通孔、线路与线路、线路与通孔间形成一个电场，而PCB湿制程很多，水分中或板面清洁不良残留的电解质可能经由钻孔产生的微裂缝顺着玻璃纤的方向迁移产生短路，造成绝缘失效，这种现象称为CAF阳极性玻纤丝的漏电现象。CAF测试通过监控测试单元的电阻，当CAF发生时，绝缘层的绝缘性能下降，电阻也随之下降，由此可判断CAF的失效。 测试标准： IPC-TM-650 2.6.25 模块要求： 1. IPC-9253和IPC-9254 A1-A4测试结构 10层板，尺寸大约125*175mm。测试板需要为CAF测试钻不同孔壁间距的孔。这些距离可以低到0.15mm，为了有很高的阻抗阳极离子迁移和最小的镀通孔灯芯；距离最大可以达到0.89mm，用来测试压合的程序。钻孔的大小在图表中有规定来保持一致的间距。测试板的玻纤方向应该与同网络的A1-A4的测试孔垂直。测试板的设计需要有足够的外层空间保证不会出现表面绝缘的失效。 A1-A4每组有5排导通的通孔。每组中有42个通孔，有的连接到阳极，有的连接到阴极。通过在不同组或环状通孔间，使用不同的刀径钻同样的1mm，来保持每个结构中的孔边间距不同。除了钻孔用的刀大小不一致和一些盘的小改动之外，4个结构是一样的。这4个结构A1-A4通过玻璃纤维连接在一起。因为A1-A4容易在一个方向上发生阳极离子迁移，所以测试板的玻纤方向应该与同网络的测试孔垂直。 A和B测试结构中，内层和外层的盘是一样的，在给定的测试结构中，盘的大小通常是一样的，虽然在每个结构中都会变化。所有第2层中电导通的通孔在第9层中重复出现，所以单层的蚀刻不会造成影响。孔与电极的连接在内层而不是在外层，来降低外层绝缘失效的可能性。 图1　两种CAF测试版的设计 表1　A1-A4结构设计规则 2. IPC-9253和IPC-9254 B1-B4测试结构 4个B测试结构中，有7组交互的通孔。每组中有26个或27个连接到阳极或阴极的通孔。在给定的测试结构中，10层中内层和外层的盘是一样的。虽然在给定的测试结构中，每个盘的大小是一样的，但是在不同的结构中盘的大小也随之变化。层1中出现的孔和电极导通，同样在第10层出现，单层的蚀刻不会造成影响。 表2　B1-B4测试结构的设计规则 图2　CAF测试板通孔-通孔间距设计 3. 其他结构 C结构用来测量镀通孔到平面层的距离。如果测试中包含这块，则按照IPC-A-47或者IPC-2221中的图形设计。IPC-9253中的D方案是用来测量压配合销连接器装置的CAF阻抗。 4. CAF测试板设计 这个需要测量电路板内部导体之间的绝缘阻抗的10层测试板，需要有以下这些用来测试孔-孔CAF阻抗值的关键特征。（如图2） 线状排列的孔：两组42个信号-1的通孔和三组42个信号-2的通孔网状分布；每段间距总共168个可能失效的镀通孔-镀通孔。 孔错列（最近的镀通孔-镀通孔的斜间距）：三组26个信号-1的通孔和四组27个信号-2的通孔网状分布；每段间距总共312个可能失效的镀通孔-镀通孔。 例图：1428个I/O的BGA图案上，有500个power/ground针脚。两个临近针脚间的空间大概有1000个线-线，孔-孔的实效点。具有三个这样图形的BGA板上，还有1200个无源或其他与相近的power/ground针脚组成的空间。这样线-线，孔-孔间CAF失效可能点就有4200个。 仪器材料： 1. 干净的测试仓，保持65±2℃或者85±2℃和87+3/-2%的相对湿度，带有易于连接到测试样品的线缆； 2. 高等电阻表，最高能够测量1012欧姆并在100±2V的直流电压下，1010欧姆阻值时，保持±5%的精度。或者能够读取10-10A的电表，并在100±2V的直流电压下能够保持±5%的精度； 3. 电源，10-100V直流电压，公差±2V，电流至少1A； 4. 电阻器，用106欧姆的电阻串联，保证通过线路的电流不会过大而损坏电路板，但测量设备和线路的总电阻不得超过200欧姆； 5. 连接线，PTFE或PFE的隔热材料包铜线，把线直接焊接在电路板上需要测量的点上； 6. 固定装置。 试样准备： 保持测试样品无污染，做好标记，用无污染手套移动样品。做好预先准备，防止短路和开路。清洁后连接导线，连接后再清洁。烘干，在105±2oC下烘烤6小时。进行预处理，在中立环境下，保持23±2oC和50±5%的相对湿度至少24h。 测试方法： 1. 在该测试方法中相对湿度的严格控制是关键性的。5%的相对湿度偏差会造成电阻量测结果有0.5到1.0decade的偏差。在有偏置电压加载的情况下，一旦水凝结在测试