公司的產品最近一直被這個【電路板內層微短路】不良現(xiàn)象所困擾，因為一直找不到證據(jù)，最近終于有了突破性的進展，原因是我們終于找到了電路板內微短路現(xiàn)象一直存在的不良板，經(jīng)過與PCB板廠共同分析現(xiàn)象后，不良原因目前指向【CAF(Conductive Anodic Filament，導電性陽極細絲物，陽極性玻璃纖維絲漏電現(xiàn)象)】也俗稱【玻璃沙漏電】，總算有了點眉目，否則客戶已經(jīng)開始跳腳為什么一直找不到問題。

其實要找到這類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通孔(via)對通孔，或是哪條線路(trace)對線路，甚至要量測出來是那一層銅箔短路，這樣切片(cross section)下去才有比較大的機會可以找到微短路的證據(jù)。

 

?　如果你對PCB及玻璃纖維(Glass Fiber)的結構還不是很了解的請參考【PCB板材的結構與功用介紹】一文。

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

做切片也是一大學問，切不好或是沒有經(jīng)驗的，不是把證據(jù)切不見了，要不就是在研磨的時候把不是短路的地方磨成像短路而造成誤判。

我們這次其實分別找了【X特】及【XX院】兩家實驗室來作切片，結果【X特】說完全沒有問題，而【XX院】認為玻璃纖維布有間隙可能造成CAF的現(xiàn)象。不過因為當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題，所以也很難說兩家實驗室的切片結果誰對或誰錯。

后來我們拿到確確實實微短路的板子后，派工程師拿著板子直接殺到PCB板廠，要求當場作切片分析，這次才真的證實有CAF的現(xiàn)象。不過板廠認為CAF發(fā)生的原因是我們板子的通孔(PTH via)及盲孔(Blind Via)設計太靠近了，現(xiàn)在板廠開始推翻原本說好的0.4mm建議距離，而改成至少要有0.5mm以上了。現(xiàn)在的孔邊緣到孔邊緣（drill to drill）都已經(jīng)小到0.1mm了，卻回過頭來要求要有0.5mm的距離，簡直要命與不負責任。

不過我們也很理直氣壯的告訴對方，當初板廠review PCB的時候并沒有提出孔對孔的距離有問題，而且這個項目板廠應該要比我們系統(tǒng)廠更有經(jīng)驗才對，就算設計會有風險，但是板廠還是得負比較大的責任，不過我們并沒有要求板廠賠償，而是要求板廠提出改善對策，并要求預防對策。
 

下面是板廠針對CAF提出的改善對策項目：

1、PP的填充材變更設計：PP填充材L由S1000變更為S1000H，板廠說S1000H對CAF的抵抗性比較好。

2、PP迭構及配比變更設計：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。因為Core的PP厚度變薄了，所以在Core的上、下PP層各增加一層3313來維持原來基材的厚度。 

	樹脂配方	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	復合填料，總比例20%左右	0.034	兩者相當		60	10	335	15
S1000H	臭化環(huán)氧和酚醛改性環(huán)氧	復合填料，總比例30%左右	0.028	兩者相當	更具優(yōu)勢	60	20	348	20

3、降低鉆床進刀速度：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)過這次的機會教育與開會討論后，個人也對PCB的結構及材料有了更進一步的了解，另外，對于分析CAF的方法也學到許多經(jīng)驗。

懷疑PCB有CAF發(fā)生的時候，可以先用電測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，使用超音波的時候必須先把零件移除，這樣才不會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備來檢測這類的不良現(xiàn)象。

CAF發(fā)生的原因是PCB內相鄰的兩點（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，讓導電性物質(Cu2+)沿著玻璃纖維布(PP)的間隙從陽極向陰極方向生長所產生的電化遷移(ECM, Electro-Chemical Migration)現(xiàn)象。
 

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

▼下面的圖片是實驗室切片出來的報告，可以發(fā)現(xiàn)玻璃纖維布有裂縫產生，而且有些導電物質沿著玻璃纖維束的間隙滲透成長，但還不到發(fā)生短路的階段。 

▼懷疑PCB有CAF發(fā)生時，可以先用電測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CAF發(fā)生的位置，可以配合Gerber查看PCB的結構是否有通孔太近或是線路太近的問題。 

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

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

▼用EDX打出來Au(金)的元素介于通孔與盲孔之間第一個位置。 

▼用EDX打出來Au(金)的元素介于通孔與盲孔之間第二個位置。