三、导电阳极细丝（CAF）现象

导电阳极细丝是另一种由于电化学反应导致的失效类型。它是在20世纪70年代由贝尔等实验室的研究人员发现的。这种失效模式是PCB内部的一种含Cu的丝状物从阳极向阴极方向生长而形成的阳极导电性细丝物，简称CAF。扫描电镜的能谱分析（SEM/EDS）显示CAF中含有Cu和Cl等元素，如图7所示。

图7 CAF扫描电镜的能谱分析（SEM/EDS）

1、CAF的生长机理及危害贝尔实验室的研究人员详细描述了CAF的形成和生长机制。即首先是玻璃-环氧接合的物理破坏。然后，吸潮导致玻璃-环氧的分离界面中出现水介质，从而提供了电化学通道，促进了腐蚀产物的输送。图8所示是带有CAF的PCB横截面，其中白色区域表示含铜导电丝，它正沿着环氧树脂/玻璃纤维界面生长。

图8 CAF沿着环氧树脂/玻璃纤维界面生长的截面图

特别是在无铅焊接中的高温，可能损坏玻璃纤维和环氧树脂本体之间的接合，导致玻璃纤维增强的树脂中键合的物理性能下降和分层。湿气和离子污染物就可以沿着玻璃纤维和环氧树脂的间隙迁移和渗透，成为一条化学通路。当施加电压后，将会有电化学反应发生。导电阳极细丝的生长最终将阴极、阳极连接起来而导致两极短路，引发灾难性失效，如图9所示。

图9由CAF造成电源和地之间短路而导致的失效

2、对CAF生成因素的控制由于CAF是由铜丝沿着玻璃纤维或树脂接口部迁移形成的，它会在相邻的导体间产生内部的电气短路，这对高密度PCB组装来说是一个严重问题，更高的再流焊接温度会导致该问题更易发生。因此，加强对影响CAF因素的控制，是抑制CAF危害的有效手段。（1）随着电子产品体积减小及PCB安装密度的提高，导体之间间距的缩小，从而增大了导电阳极细丝导致失效的可能性。为了减小导电阳极细丝导致的失效概率，吸潮、离子污染、玻璃纤维和环氧树脂之间的黏结等都是需要控制的关键因素。（2）基材种类对CAF生成的影响最大。因此，正确选择好基材的类型特别重要。根据有关资料，对不同的PCB基材形成CAF的敏感性程度排序如下：MC-1＞Epoxy/Kevar＞FR-4＞≈PI＞G-10＞CEM＞CE＞BTPCB Interface Science（Goleta，CA）通过引入硅烷开发了一种很有前途的减缓技术，可使密度和玻璃纤维的硅烷外壳一致性达到最大。更好的一致性可以使玻璃纤维和树脂接合得更加紧密，从而减小CAF发生的可能性。（3）导体结构也是构成CAF形成敏感性的重要因素，如图10所示。孔到孔的结构最易形成CAF，这是因为电镀通孔孔壁与各层玻璃纤维都直接接触。焊盘到焊盘的结构最不易形成CAF。其他结构形成CAF的难易程度是介于上述二者之间的。

图10 导体结构对CAF的影响

（4）电压梯度的影响。电压梯度是CAF形成敏感性的另一个重要因素，通过电压和间距对CAF形成的敏感性影响的研究，可确定平均失效寿命MTTF。（5）PCB存储和使用及环境湿度的影响。J.A.Augis等人的研究表明，CAF的形成存在一个临界湿度值，湿度低于临界值时，就不会出现。相对湿度的临界值与工作电压和温度有关。PCBA吸潮可能发生在用户服役寿命的任何时刻。因此，运输或储藏的过程十分关键，因为这时组件可能经历很严苛的环境条件。根据樊融融编著的现代电子装联工艺可靠性改编