干柴遇烈火，PCB兩個過孔間距過近引發的嚴重后果
發布時間：2023-11-28 14:09
高速先生成員--王輝東
大炳的徒弟小兵比較懵，接連兩天收到工程確認，一個是通孔板，一個是盲埋孔板，都在提示不同網絡過孔間距過近，有CAF的風險。
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。
不同網絡孔到孔間距9.73mil，需優化12mil以上正常制作，優化10mil需接受CAF風險。
第二天收到的16層二階盲埋孔的工程確認。
依據IPC-2221A 9.2.7及IPC-4101C 3.12.1.5，PCB板內孔間距≤0.45mm時存在CAF風險。按照此板的GERBER文件,部分位置8mil的埋孔不同網絡之間的孔間距僅0.305mm，根據我司內部評估結果，生產鉆孔間距≤0.45mm時存在CAF風險，將有可能產生電化學遷移，對PCB絕緣性有影響。
大炳說關于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氧樹脂組成，當鉆機在鉆孔時，玻纖布環氧樹脂與鉆嘴，在高速旋轉劇烈磨擦的過程中，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，內外層的導通是靠過孔孔銅連接，膠渣的存在會阻止這種連接，從而出現可靠性的異常。
在化學除膠渣的過程中，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，也有工廠叫燈芯效應。
IPC里面關于燈芯的等級劃分，如下一二三級標準
如果按照IPC三級標準來計算，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生離子化并在電場作用下通過絕緣層向另一極遷移而導致絕緣性能下降 , 甚至短路失效.
3.過孔的間距設計多少合適
《GJB 4057A-2021 軍用電子設備印制電路板設計要求》里面有明確的規定，如下：
印制板通電后由于電位差的存在，會產生 CAF 現象。在滿足要求的情況下，應保持不同網絡的鉆孔孔壁間距不小于 0.5mm。
孔壁間距<0.5mm，需要特別關注CAF問題。
假設條件：0.3/1.0mm pitch，無暈圈情況下失效時間為1000h.
我們常規的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，對設計的要求越來越嚴格，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
關于PCB不同網絡的過孔間距，大家平時設計的間距尺寸是多少，工廠是否有提示過CAF風險，大家一起暢所欲言。
