干柴遇烈火，兩個過孔間距過近引發(fā)的嚴(yán)重后果

大炳的徒弟小兵比較懵，接連兩天收到工程確認(rèn)，一個是通孔板，一個是盲埋孔板，都在提示不同網(wǎng)絡(luò)過孔間距過近，有CAF的風(fēng)險。

CAF是什么，要去問問大炳師傅了。

如下所示，第一天收到的10層通孔板的工程確認(rèn)。

不同網(wǎng)絡(luò)孔到孔間距9.73mil，需優(yōu)化12mil以上正常制作，優(yōu)化10mil需接受CAF風(fēng)險。

第二天收到的16層二階盲埋孔的工程確認(rèn)。

依據(jù)IPC-2221A 9.2.7及IPC-4101C 3.12.1.5，PCB板內(nèi)孔間距≤0.45mm時存在CAF風(fēng)險。按照此板的GERBER文件,部分位置8mil的埋孔不同網(wǎng)絡(luò)之間的孔間距僅0.305mm，根據(jù)我司內(nèi)部評估結(jié)果，生產(chǎn)鉆孔間距≤0.45mm時存在CAF風(fēng)險，將有可能產(chǎn)生電化學(xué)遷移，對PCB絕緣性有影響。

大炳說關(guān)于CAF有很多東西，我們要了解幾個概念。

1.什么是防火墻

PCB的材料是由玻璃纖維布和環(huán)氧樹脂組成，當(dāng)鉆機(jī)在鉆孔時，玻纖布環(huán)氧樹脂與鉆嘴，在高速旋轉(zhuǎn)劇烈磨擦的過程中，局部溫度上升至200 ℃以上，超過樹脂的Tg值（150 ℃左右）。致使樹脂被軟化熔化成為膠糊狀而涂滿孔壁；冷卻后便成了膠渣（Smear).

對多層而言，內(nèi)外層的導(dǎo)通是靠過孔孔銅連接，膠渣的存在會阻止這種連接，從而出現(xiàn)可靠性的異常。

在化學(xué)除膠渣的過程中，藥水只除膠渣不除玻布，在電鍍時會有藥水滲入孔的兩邊，形成芯吸（wicking）效應(yīng)，也有工廠叫燈芯效應(yīng)。

IPC里面關(guān)于燈芯的等級劃分，如下一二三級標(biāo)準(zhǔn)

如果按照IPC三級標(biāo)準(zhǔn)來計算，兩個孔鉆之間左邊80um,右邊80um的芯吸。兩個鉆孔之間最大已經(jīng)有160um被藥水滲入，有效的安全間距可以按下面的公式去計算。

防火墻與有效防火墻

防火墻=D

有效防火墻 D2=D-2*D1

如果兩個孔鉆孔之間的間距為10mil，防火墻的間距為10mil,除去燈芯最大6mil,有效防火墻差不多只有4mil，在高溫潮濕的環(huán)境下，很容易形成離子遷移。

2.CAF的名字解釋

CAF, Conductive Anodic Filament離子遷移 是指電路板上的金屬如銅、銀、錫等在一定溫濕度條件下發(fā)生離子化并在電場作用下通過絕緣層向另一極遷移而導(dǎo)致絕緣性能下降 , 甚至短路失效.

3.過孔的間距設(shè)計多少合適

《GJB 4057A-2021 軍用電子設(shè)備印制電路板設(shè)計要求》里面有明確的規(guī)定，如下：

印制板通電后由于電位差的存在，會產(chǎn)生 CAF 現(xiàn)象。在滿足要求的情況下，應(yīng)保持不同網(wǎng)絡(luò)的鉆孔孔壁間距不小于 0.5mm。

孔壁間距<0.5mm，需要特別關(guān)注CAF問題。

假設(shè)條件：0.3/1.0mm pitch，無暈圈情況下失效時間為1000h.

我們常規(guī)的PCB的過孔最少在0.35mm及以上。

但是隨著電子元器件的密集程度提高。器件尺寸的降低，過孔間距越來越近，對設(shè)計的要求越來越嚴(yán)格，0.5mm的孔間距很難滿足日趨緊密的元器件需求，這個時候就需要從材料選擇和加工工藝方面去管控，從而降低CAF帶來的風(fēng)險。

小兵說師傅趕緊說一說，怎么從其它方面去防控CAF。

大炳說下期見。

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本期提問

關(guān)于PCB不同網(wǎng)絡(luò)的過孔間距，大家平時設(shè)計的間距尺寸是多少，工廠是否有提示過CAF風(fēng)險，大家一起暢所欲言。

審核編輯 黃宇