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干柴遇烈火,两个过孔间距过近引发的严重后果

发布时间:2023-11-28 14:09

高速先生成员--王辉东

大炳的徒弟小兵比较懵,接连两天收到工程确认,一个是通孔板,一个是盲埋孔板,都在提示不同网络过孔间距过近,有CAF的风险。

CAF是什么,要去问问大炳师傅了。

如下所示,第一天收到的10层通孔板的工程确认。

不同网络孔到孔间距9.73mil,需优化12mil以上正常制作,优化10mil需接受CAF风险。

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第二天收到的16层二阶盲埋孔的工程确认。

依据IPC-2221A 9.2.7及IPC-4101C 3.12.1.5,PCB板内孔间距≤0.45mm时存在CAF风险。按照此板的GERBER文件,部分位置8mil的埋孔不同网络之间的孔间距仅0.305mm,根据我司内部评估结果,生产钻孔间距≤0.45mm时存在CAF风险,将有可能产生电化学迁移,对PCB绝缘性有影响。

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大炳说关于CAF有很多东西,我们要了解几个概念。

1.什么是防火墙

PCB的材料是由玻璃纤维布和环氧树脂组成,当钻机在钻孔时,玻纤布环氧树脂与钻嘴,在高速旋转剧烈磨擦的过程中,局部温度上升至200 ℃以上,超过树脂的Tg值(150 ℃左右)。致使树脂被软化熔化成为胶糊状而涂满孔壁;冷却后便成了胶渣(Smear).

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对多层而言,内外层的导通是靠过孔孔铜连接,胶渣的存在会阻止这种连接,从而出现可靠性的异常。

在化学除胶渣的过程中,药水只除胶渣不除玻布,在电镀时会有药水渗入孔的两边,形成芯吸(wicking)效应,也有工厂叫灯芯效应。

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IPC里面关于灯芯的等级划分,如下一二三级标准

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如果按照IPC三级标准来计算,两个孔钻之间左边80um,右边80um的芯吸。两个钻孔之间最大已经有160um被药水渗入,有效的安全间距可以按下面的公式去计算。

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防火墙与有效防火墙

防火墙=D

有效防火墙 D2=D-2*D1

如果两个孔钻孔之间的间距为10mil,防火墙的间距为10mil,除去灯芯最大6mil,有效防火墙差不多只有4mil,在高温潮湿的环境下,很容易形成离子迁移。

2.CAF的名字解释

CAF, Conductive Anodic Filament离子迁移 是指电路板上的金属如铜、银、锡等在一定温湿度条件下发生离子化并在电场作用下通过绝缘层向另一极迁移而导致绝缘性能下降 , 甚至短路失效.

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3.过孔的间距设计多少合适

《GJB 4057A-2021 军用电子设备印制电路板设计要求》里面有明确的规定,如下:

印制板通电后由于电位差的存在,会产生 CAF 现象。在满足要求的情况下,应保持不同网络的钻孔孔壁间距不小于 0.5mm。

孔壁间距<0.5mm,需要特别关注CAF问题。

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假设条件:0.3/1.0mm pitch,无晕圈情况下失效时间为1000h.

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我们常规的PCB的过孔最少在0.35mm及以上。

但是随着电子元器件的密集程度提高。器件尺寸的降低,过孔间距越来越近,对设计的要求越来越严格,0.5mm的孔间距很难满足日趋紧密的元器件需求,这个时候就需要从材料选择和加工工艺方面去管控,从而降低CAF带来的风险。

小兵说师傅赶紧说一说,怎么从其它方面去防控CAF。

大炳说下期见。

— end —


本期提问

关于PCB不同网络的过孔间距,大家平时设计的间距尺寸是多少,工厂是否有提示过CAF风险,大家一起畅所欲言。

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