CAF，全稱為導電性陽極絲(CAF：Conductive Anodic Filamentation)，指的是PCB內部銅離子從陽極（高電壓）沿著玻纖絲間的微裂通道，向陰極（低電壓）遷移過程中發生的銅與銅鹽的漏電行為。當PCB/PCBA在高溫高濕的環境下帶電工作時，兩絕緣導體間可能會產生嚴重的沿著樹脂或玻纖界面生長的CAF，此現象將最終導致絕緣不良，甚至短路失效。

它通常發生在過孔與過孔之間、過孔與內外層導線之間、外層或外層導線與導線之間，從而造成兩個相鄰的導體之間絕緣性能下降甚至造成短路，上述表現方式如下圖1所示。

CAF產生一般分為兩個階段：

階段1：高溫高濕的環境下，使得環氧樹脂與玻纖之間的附著力出現劣化，并促成玻纖表面硅烷偶聯劑的化學水解，從而在環氧樹脂與玻纖的界面上形成沿著玻纖增強材料形成CAF泄露的通路；

階段2：離子遷移通道產生后，如果此時在兩個絕緣孔之間存在電勢差，則在電勢較高的陽極上的銅會被氧化為銅離子，銅離子在電場作用下向電勢較低的陰極遷移，在遷移的過程中，與板材中的雜質離子或OH-結合，生成不溶于水的導電鹽，并沉積下來，使兩絕緣孔之間的電氣間距急劇下降，甚至直接導通形成短路。化學反應如下：

(1)Cu→Cu2+ +2e-（銅在陽極發生溶解）

H2O→H+ + OH- （水分子在陰極發生還原形成OH- ）

2H+ + 2e-→H2

(2)Cu2+ + 2OH- → Cu(OH)2 （ Cu2+、 OH-分別從兩極遷移，發生中和反應形成）

Cu(OH)2 → CuO + H2O

(3)CuO + H2O→Cu(OH)2 → Cu2+ + 2OH-（銅在陰極沉積）

Cu2+ +2e-→Cu

CAF形成的條件

(1)線路間有電勢差，提供了離子運動的動力；

(2)有材料間隙的存在，提供了離子運動的通道；

(3)有水分的存在，提供了離子化的環境媒介；

(4)有金屬離子物質的存在。

影響CAF形成的因素

(1).基材的選擇

現在業界經常使用的G-10(一種非阻燃的環氧玻璃布材料)、聚酰亞胺材料(PI)、β-三氮樹脂(BT)、氰酸酯(CE)、環氧玻璃纖維布(FR-4)、CEM3(一種非阻燃的短切氈玻璃材料)、MC-2(一種混合的聚酯和環氧玻璃板)、Epoxy/Kevlar。

各種材料形成CAF的敏感性程度如下：

MC-2? Epoxy/Kevlar? FR-4 ≈PI? G-10? CEM3 ?CE?BT

(2).導體的結構

對于過孔與過孔之間、過孔與內外層導線之間、外層導線與外層導線之間的四種典型導體結構。其中過孔之間的導體結構最容易形成CAF。

(3).電壓梯度的影響

電壓梯度是CAF形成敏感性的另一個關鍵因素。同等條件下，電壓越大CAF形成的越快。

(4).助焊劑的影響

焊接過程中，聚乙二醇會擴散進環氧基板。聚乙二醇的吸收，增加了基板的吸濕性從而使得性能下降。

(5).潮氣

PCBA使用過程中潮氣的吸收給電化學腐蝕提供反應媒介

通過深入了解和積極預防PCB板CAF故障，我們能夠確保電子設備的長期穩定運行。通過選擇合適的基材、優化導體結構、控制電壓梯度、注意助焊劑的使用以及減少潮氣的影響，我們能夠有效降低CAF問題的風險。這不僅有助于延長電子設備的使用壽命，還能夠降低維護成本，提高整體性能。因此，在PCB的設計、制造和使用過程中，對于工作環境和條件的認真考慮，以及科學的預防措施，都將是確保電子產品質量和可靠性的重要步驟。

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