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公司的產(chǎn)品最近一直被這個(gè)【電路板內(nèi)層微短路】不良現(xiàn)象所困擾，因?yàn)橐恢闭也坏阶C據(jù)，最近終于有了突破性的進(jìn)展，原因是我們終于找到了電路板內(nèi)微短路現(xiàn)象一直存在的不良板，經(jīng)過(guò)與PCB板廠共同分析現(xiàn)象后，不良原因目前指向【CAF(Conductive Anodic Filament，導(dǎo)電性陽(yáng)極細(xì)絲物，陽(yáng)極性玻璃纖維絲漏電現(xiàn)象)】也俗稱【玻璃沙漏電】，總算有了點(diǎn)眉目，否則客戶已經(jīng)開(kāi)始跳腳為什么一直找不到問(wèn)題。

其實(shí)要找到這類CAF的不良現(xiàn)象還真不容易，首先得找出電路板出現(xiàn)短路現(xiàn)象的地方，然后把能割的線路都割斷，逐漸把可能發(fā)生短路現(xiàn)象的范圍縮小，最好要縮小到是那個(gè)通孔(via)對(duì)通孔，或是哪條線路(trace)對(duì)線路，甚至要量測(cè)出來(lái)是那一層銅箔短路，這樣切片(cross section)下去才有比較大的機(jī)會(huì)可以找到微短路的證據(jù)。

 

?　如果你對(duì)PCB及玻璃纖維(Glass Fiber)的結(jié)構(gòu)還不是很了解的請(qǐng)參考【PCB板材的結(jié)構(gòu)與功用介紹】一文。

?　如果你還不是很清楚什么是CAF，請(qǐng)先參考這篇文章【CAF(電路板微短路)形成的可能原因與改善對(duì)策】。

做切片也是一大學(xué)問(wèn)，切不好或是沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的，不是把證據(jù)切不見(jiàn)了，要不就是在研磨的時(shí)候把不是短路的地方磨成像短路而造成誤判。

我們這次其實(shí)分別找了【X特】及【XX院】?jī)杉覍?shí)驗(yàn)室來(lái)作切片，結(jié)果【X特】說(shuō)完全沒(méi)有問(wèn)題，而【XX院】認(rèn)為玻璃纖維布有間隙可能造成CAF的現(xiàn)象。不過(guò)因?yàn)楫?dāng)初送樣的不良電路板不同而且也不是一直存在微短路的問(wèn)題，所以也很難說(shuō)兩家實(shí)驗(yàn)室的切片結(jié)果誰(shuí)對(duì)或誰(shuí)錯(cuò)。

后來(lái)我們拿到確確實(shí)實(shí)微短路的板子后，派工程師拿著板子直接殺到PCB板廠，要求當(dāng)場(chǎng)作切片分析，這次才真的證實(shí)有CAF的現(xiàn)象。不過(guò)板廠認(rèn)為CAF發(fā)生的原因是我們板子的通孔(PTH via)及盲孔(Blind Via)設(shè)計(jì)太靠近了，現(xiàn)在板廠開(kāi)始推翻原本說(shuō)好的0.4mm建議距離，而改成至少要有0.5mm以上了?，F(xiàn)在的孔邊緣到孔邊緣（drill to drill）都已經(jīng)小到0.1mm了，卻回過(guò)頭來(lái)要求要有0.5mm的距離，簡(jiǎn)直要命與不負(fù)責(zé)任。

不過(guò)我們也很理直氣壯的告訴對(duì)方，當(dāng)初板廠review PCB的時(shí)候并沒(méi)有提出孔對(duì)孔的距離有問(wèn)題，而且這個(gè)項(xiàng)目板廠應(yīng)該要比我們系統(tǒng)廠更有經(jīng)驗(yàn)才對(duì)，就算設(shè)計(jì)會(huì)有風(fēng)險(xiǎn)，但是板廠還是得負(fù)比較大的責(zé)任，不過(guò)我們并沒(méi)有要求板廠賠償，而是要求板廠提出改善對(duì)策，并要求預(yù)防對(duì)策。
 

下面是板廠針對(duì)CAF提出的改善對(duì)策項(xiàng)目：

1、PP的填充材變更設(shè)計(jì)：PP填充材L由S1000變更為S1000H，板廠說(shuō)S1000H對(duì)CAF的抵抗性比較好。

2、PP迭構(gòu)及配比變更設(shè)計(jì)：把Core的PP從原本5張7628的板材，變更為4張7628，而且更改為高RC的填充物。因?yàn)镃ore的PP厚度變薄了，所以在Core的上、下PP層各增加一層3313來(lái)維持原來(lái)基材的厚度。 

	樹(shù)脂配方	填料	Z-CTE	鉆孔/Desmear/PTH性能	CAF性能	T260 min	T280 min	Td °C	288°C/10s浸錫次數(shù)
S1000	臭化環(huán)氧和含N改姓	復(fù)合填料，總比例20%左右	0.034	兩者相當(dāng)		60	10	335	15
S1000H	臭化環(huán)氧和酚醛改性環(huán)氧	復(fù)合填料，總比例30%左右	0.028	兩者相當(dāng)	更具優(yōu)勢(shì)	60	20	348	20

3、降低鉆床進(jìn)刀速度：從80降到50。

雖然這些分析有很多是自己親自參與分析的，但經(jīng)過(guò)這次的機(jī)會(huì)教育與開(kāi)會(huì)討論后，個(gè)人也對(duì)PCB的結(jié)構(gòu)及材料有了更進(jìn)一步的了解，另外，對(duì)于分析CAF的方法也學(xué)到許多經(jīng)驗(yàn)。

懷疑PCB有CAF發(fā)生的時(shí)候，可以先用電測(cè)與割線路的方式逐步縮小CAF的范圍，作切片之前可以先用超音波檢查PCB是否有分層剝離(delamination)的現(xiàn)象，使用超音波的時(shí)候必須先把零件移除，這樣才不會(huì)影響到超音波的讀取，然后依據(jù)超音波的判斷作切片并選擇水平方向或是垂直方向研磨?，F(xiàn)在有新的【3D X-Ray CT】解決方案出現(xiàn)，或許以后可以用這種非破壞性的設(shè)備來(lái)檢測(cè)這類的不良現(xiàn)象。

CAF發(fā)生的原因是PCB內(nèi)相鄰的兩點(diǎn)（線路或通孔或分層）由于電位差(Bias)加上濕氣(Moisture)的環(huán)境助長(zhǎng)，讓導(dǎo)電性物質(zhì)(Cu2+)沿著玻璃纖維布(PP)的間隙從陽(yáng)極向陰極方向生長(zhǎng)所產(chǎn)生的電化遷移(ECM, Electro-Chemical Migration)現(xiàn)象。
 

不過(guò)我們這次用EDX打到的是Au而不是Cu，看來(lái)在化金處理的過(guò)程中就已經(jīng)有問(wèn)題產(chǎn)生了。我們公司用的板子是ENIG。

▼下面的圖片是實(shí)驗(yàn)室切片出來(lái)的報(bào)告，可以發(fā)現(xiàn)玻璃纖維布有裂縫產(chǎn)生，而且有些導(dǎo)電物質(zhì)沿著玻璃纖維束的間隙滲透成長(zhǎng)，但還不到發(fā)生短路的階段。 

▼懷疑PCB有CAF發(fā)生時(shí)，可以先用電測(cè)與割線路的方式逐步縮小CAF的范圍，可能還得移除板子上面的電子零件，先除去可能的干擾因素。

▼慢慢確認(rèn)CAF發(fā)生的位置，可以配合Gerber查看PCB的結(jié)構(gòu)是否有通孔太近或是線路太近的問(wèn)題。 

▼下面圖片是確認(rèn)短路持續(xù)發(fā)生的板子切片后所呈現(xiàn)出來(lái)的樣子，在還沒(méi)有使用藥水處理前，可以看到一長(zhǎng)條「銅」的現(xiàn)象橫跨在通孔與盲孔之間，不過(guò)這也有可能只是切片研磨的時(shí)候把通孔孔壁的銅給帶過(guò)去的而已。

▼下面圖片使用藥水處理過(guò)，清潔切片研磨時(shí)可能的沾污，用EDX打出來(lái)結(jié)果發(fā)現(xiàn)Au(金)的元素介于通孔與盲孔的中間。（后來(lái)詢問(wèn)廠商說(shuō)Au是他們涂上去的～～）

▼用EDX打出來(lái)Au(金)的元素介于通孔與盲孔之間第一個(gè)位置。 

▼用EDX打出來(lái)Au(金)的元素介于通孔與盲孔之間第二個(gè)位置。