Мікрофотографія звичайного поперечного перерізу друкованої плати не показує шлях CAF і не підтверджує відмову CAF.

Оцінюйте ризик утворення провідної анодної нитки (CAF), якщо друкована плата має близько розташовані внутрішні провідники, які зазнаватимуть одночасного впливу вологи й електричного зміщення. Оцінювання має відображати фактичну геометрію провідників, систему матеріалів та історію виробництва, а не лише посилатися на позначення ламінату як стійкого до CAF.

Не існує універсального зазору чи профілю випробування, який підтверджував би безпеку для кожного проєкту. Корисна програма визначає, які шляхи під напругою є правдоподібними, як конструкція може змінитися під час виробництва й монтажу та які докази допоможуть відрізнити внутрішню відмову від проблеми на поверхні.

Що таке CAF, а що ним не є

CAF — це механізм внутрішньої електрохімічної відмови. Типовий шлях розвивається вздовж межі скло/епоксидна смола за наявності поглинутої вологи та електричного зміщення. Утворений провідний шлях може знизити опір ізоляції між провідниками й зрештою спричинити коротке замикання.

Мікрофотографія поперечного перерізу друкованої плати, отримана сканувальним електронним мікроскопом

Низький показник опору сам по собі не доводить наявності CAF. Коротке замикання можуть спричинити й інші внутрішні дефекти, а поверхнева електрохімічна міграція має інший механізм, пов’язаний із поверхнею або монтажем. Тому для діагностики потрібні історія електричних впливів, відомості про конструкцію та фізичне дослідження, а не лише одне вимірювання опору.

Вибір матеріалу важливий, але це лише частина рішення. Наприклад, у технічному описі Isola матеріал 370HR названо стійким до CAF. Це твердження не підтверджує характеристики чи строк служби конкретного виготовленого стека шарів.

Довідкову інформацію про вибір матеріалів і документацію дивіться у статтях властивості матеріалів FR-4, що таке мідно-ламінований матеріал та посібник із документації стека шарів.

Визначте, які шляхи провідників оцінювати

Почніть із провідників, між якими в передбаченому середовищі може зберігатися різниця потенціалів. Потім визначте найменшу правдоподібну відстань у виготовленому виробі з урахуванням відповідних допусків, а не покладайтеся лише на номінальну відстань на кресленні.

Геометрія під напругою	Фізичне запитання	Які докази запросити або перевірити
Отвір — отвір	Чи можуть сусідні металізовані отвори під час виробництва опинитися ближче, ніж передбачає номінальний крок?	Розташування отворів і допуски, стек шарів, відповідна історія свердління та виготовлення, репрезентативний тестовий шаблон
Отвір — площина	Наскільки близько металізований отвір може бути до внутрішньої площини за фактичного зазору після виготовлення?	Зазор до площини та його допуск, положення шару, відомості про отвір, полярність і репрезентативна тестова геометрія
Інші пари внутрішніх провідників	Чи існує правдоподібний шлях під напругою крізь діелектрик між провідниками?	Конструкція шарів, відстань, система матеріалів, фактичне зміщення та обґрунтування того, чому вибраний шаблон представляє виріб
Поверхневі провідники	Чи можуть волога або умови монтажу сприяти поверхневому, а не внутрішньому шляху?	Стан поверхні, історія монтажу, електричні спостереження та, за потреби, окреме оцінювання поверхневої міграції

Найменший номінальний зазор не обов’язково є єдиною важливою геометрією. Враховуйте застосовну напругу й полярність, вплив середовища, частину виробу, представлену шаблоном, і можливий вплив виробничих відхилень на відстань.

Гіпотетичний приклад: отвір — отвір і отвір — площина

У проєкті є сусідні металізовані отвори в різних мережах, а також металізований отвір поблизу внутрішньої площини живлення. На кресленні відстань між отворами здається меншою, тому команда спочатку планує випробувати лише цей шаблон.

Під час перевірки команда з’ясовує, що для зазору між отвором і площиною діє інший виробничий допуск і що в передбаченому робочому стані цей шлях залишається під напругою. Відповідальний інженер і лабораторія вирішують, чи потрібно представити обидва шаблони, враховуючи правдоподібні відстані у виготовленому виробі та фактичну полярність, а не лише номінальний крок.

Цей приклад не встановлює пріоритету між двома геометріями. Рішення полягає в документуванні причин включення або виключення кожного шляху.

Що команда може змінити до випуску виробу?

Почніть зі шляхів під напругою, які мають найменший правдоподібний виробничий запас. Зміна корисна лише тоді, коли зрозумілі її наслідки для повного проєкту та виробництва.

Рішення	Дія, яку можна розглянути	Що перевірити перед прийняттям
Геометрія	Перемістити отвір під напругою або змінити зазор до площини, щоб збільшити відповідну відстань крізь діелектрик.	Повторно перевірити трасування, шляхи зворотного струму, інші зазори й допуски, а також фактичні відстані отвір — площина та отвір — отвір.
Матеріал	Порівняти визначену конструкцію ламінату й препрегу з кандидатом, для якого задокументовано результати випробувань CAF.	Порівняти тестовий зразок, геометрію, історію виробництва й умови, на яких ґрунтуються результати. Перевірити також електричні, теплові та постачальницькі вимоги: сама назва матеріалу не кваліфікує плату.
Виробництво	Разом із виробником плати перевірити свердління, підготовку стінок отворів і контроль ламінування. Пошкодження чи розшарування на межі скло/смола може створити потенційний шлях міграції.	Запитати, які записи чи результати огляду доступні для запропонованого виробництва та як повідомляють про зміни процесу або матеріалу. Не припускати, що певний заводський процес чи випробування включені.
Середовище виробу	Перевірити, як умови корпусу й режими роботи впливають на вплив вологи, а також тривалість і полярність зміщення.	Врахувати нормальне використання та ймовірні відхилення. Захист поверхні може зменшити певний вплив, але сам по собі не доводить стійкості до внутрішнього шляху.

Вибрана дія може змінити план випробувань купона чи кваліфікації. Узгодьте з інженером виробу та виробником, яку конструкцію випробовуватимуть і як оцінюватимуть подальші заміни. Тепловий вплив під час монтажу також може бути важливим для стану межі розділу; теплове розширення друкованих плат надає контекст, але значення КТР ламінату не слід перетворювати на прогноз CAF.

Виберіть метод для підозрюваного механізму

IPC-TM-650 2.6.25C від лютого 2021 року охоплює внутрішню міграцію. У розділі 1 зазначено, що метод не призначено для використання за напруги понад 100 В постійного струму. Перевірте чинну редакцію та обговоріть із лабораторією й відповідальним інженером виробу будь-яке заплановане використання поза межами методу.

IPC-TM-650 2.6.14.1 від вересня 2000 року стосується саме поверхневої міграції. Цей метод не є взаємозамінним із методом для внутрішньої міграції. Поверхнева проблема на змонтованій платі може потребувати іншого дослідження, ніж внутрішній шлях крізь ламінат.

Посилання на метод — це відправна точка, а не заміна домовленості для конкретного проєкту щодо впливу, зміщення, спостережень і критеріїв приймання. Дані про виробництво чи монтаж самі по собі також не кваліфікують усю систему для умов експлуатації.

Підготуйте практичний запит на випробування

Команда виробу має визначити, які з наведених нижче пунктів є договірними вимогами, а які — запитаннями для узгодження з лабораторією. Не залишайте невизначений профіль випробування чи критерій приймання для виведення з технічного опису матеріалу.

Зазначте в запиті або договорі:

Обсяг і мета: який виріб або конструкцію представлено, яке рішення потрібно прийняти та чи оцінюють купон, плату або інший узгоджений зразок.
Конструкція й історія: визначені матеріали ламінату й препрегу, стек шарів і відповідна історія виробництва, а також історія монтажу чи оплавлення, якщо доречно.
Геометрія: пари провідників і положення шарів, найгірші правдоподібні відстані, виробничі допуски та обґрунтування вибраних шаблонів.
Вплив і електричні умови: визначений проєктом вплив вологи, прикладене зміщення та полярність, зокрема те, як вони відображають фактичне використання.
Контролі й спостереження: узгоджені контрольні зразки, інтервали спостереження за опором і спосіб фіксації переривання чи відмови.
План вибірки й приймання: розмір вибірки, критерій проходження та те, як результат підтвердить заявлене рішення. Узгодьте це до випробувань, а не приймайте нібито універсальний критерій.
Результати звіту: ідентифікація зразків, умови й історія, первинні дані опору в часі, відмови та час їх виникнення, результати мікрошліфів або інших досліджень.
Перегляд змін: зміни матеріалу, стека шарів, геометрії, виробництва, монтажу чи впливу, що потребують повторного оцінювання.

Запитайте лабораторію та відповідального інженера виробу:

Чи представляє запропонований шаблон правдоподібні шляхи отвір — отвір і отвір — площина з урахуванням допусків?
Чи достатньо контрольних зразків, щоб інтерпретувати вплив зміщення та середовища?
Чи застосовний вибраний метод до передбаченого зміщення та які обмеження слід зазначити?
Яке дослідження можливе після падіння опору та які висновки з нього можна або не можна зробити?
Чи достатній план вибірки для рішення, а не просто зручний у виконанні?

Спеціальний шаблон може полегшити інтерпретацію оцінювання, але його відповідність потрібно обґрунтувати з огляду на конструкцію виробу. Див. тестові купони для друкованих плат, щоб дізнатися, як представити проєкт у тестовому зразку.

Розгляньте шлях із низьким опором

Збережіть докази. Запишіть відповідні мережі, виміряний опір, зміщення й полярність, вплив середовища, час спостереження та ідентифікатор зразка. Збережіть запис залежності опору від часу, а не лише кінцеве значення.
Перевірте вимірювання та історію. Перш ніж визначати причину, перевірте з’єднання, контролі, переривання випробування, записи виробництва й історію монтажу або оплавлення.
Визначте ймовірний шлях. З’ясуйте, чи вказують докази на внутрішню пару провідників, поверхневий шлях або інший дефект. Порівняйте місце з передбаченою тестовою геометрією та правдоподібними виробничими відхиленнями.
Заплануйте фізичне дослідження. Узгодьте з лабораторією розрізи та інші дослідження так, щоб вони охоплювали підозрюваний шлях і відповідні шари. Зафіксуйте як позитивні спостереження, так і обмеження дослідження.
Повідомте висновок із зазначенням невизначеності. У IPC-TM-650 2.6.25C зазначено, що виявити CAF під час криміналістичного дослідження мікрошліфа може бути складно. Тому відсутність видимої нитки не доводить, що CAF не виник; так само саме лише падіння опору не доводить його наявності.
Перегляньте проєкт і оцінювання. Якщо шлях або історія відрізняються від прийнятого найгіршого випадку, повторно розгляньте геометрію, контролі, записи про матеріали й процеси та потребу в додаткових випробуваннях для конкретного проєкту.

Найкорисніший результат — простежуване рішення: яку конструкцію оцінювали, який механізм відмови підтверджують докази та які невизначеності залишаються до наступного рішення команди виробу щодо кваліфікації.

Для запиту цінової пропозиції або обговорення проєкту з APTPCB надайте стек шарів, відповідну геометрію шарів та отворів, робоче зміщення й середовище, а також вимоги до випробувань чи документації. Узгодьте обсяг будь-якої запропонованої підтримки щодо матеріалів, виробництва або випробувань для конкретного проєкту.