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干货分享 | PCB为何“时好时坏”?探秘CAF引发的间歇性短路之谜

干货分享 | PCB为何“时好时坏”?探秘CAF引发的间歇性短路之谜

原创
2025-11-25 17:00:00
技术文章
作者: SGS_SEMI
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在PCB(印刷电路板)可靠性测试中,导电阳极丝(CAF)测试是评估其在高温高湿环境下长期稳定性的重要手段。然而,在实际测试过程中,工程师常会发现一个令人困惑的现象:被测PCB样品的绝缘电阻值并非持续稳定地下降,而是在某个时间点出现“突然下降”,随后又可能在短时间内“回升”至较高水平(如下图红框所示)。

图一


在不考虑外部因素的影响(如设备,电磁干扰等)的情况下,这一“先降后升”的现象,背后隐藏着怎样的物理机制?


现象本质:CAF通路的动态循环
CAF测试中观察到的阻值“先降后升”现象,其本质并非真正的“自愈”,而是一个动态的、可逆的物理过程,即 CAF导电通路的“形成-断裂-再形成”循环。

图二
流程说明

1. 导电通路建立:随着铜离子在阴极不断沉积,金属铜或铜盐构成的导电细丝逐渐延伸,最终跨越绝缘间隙,建立完整的导电通路。

2. 焦耳热效应:当电流通过高阻值的CAF通路时,根据焦耳定律产生显著热量:P = I² × R由于CAF通路细小,热量无法及时散发,导致局部温度急剧升高。

3. 通路烧断:CAF丝最薄弱处发生熔断,导电通路被物理切断,绝缘电阻迅速回升。


我们可以将这一过程想象为在PCB内部的一条河流上:

  • 初始状态:河流无桥,两岸无法通行(绝缘)
  • 搭建浮桥:工人(铜离子)沿浮木(基材缺陷)搭建通路
  • 桥梁连接:浮桥连通,两岸通行(阻值下降)
  • 压力过大:重物(电流)通过,浮桥坍塌(阻值回升)
  • 循环往复:条件具备时,重新搭建


图三

CAF测试中阻值的“先降后升”现象,本质上是一个动态的、不稳定的“微短路”过程。它不是一次性的、永久性的短路,而是一种间歇性的、脆弱的电气连接。

现象影响:对可靠性评估的挑战
CAF测试中阻值的间歇性波动,对PCB的可靠性评估构成严峻挑战:

  • 传统失效判定标准可能失效
  • 单次采样可能错过阻值下降峰值
  • 间歇性微短路导致难以复现的故障
  • 增加售后维修难度和成本


间歇性失效特征
:在实际应用中表现为“时好时坏”的故障现象,对高可靠性应用构成致命威胁。

风险提示:汽车电子控制单元(ECU)中的间歇性CAF短路可能导致发动机控制信号错误,引发动力中断或失控。

本文著作权归SGS所有,商业转载请联系获得正式授权,非商业请注明出处

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