当耐 CAF 多层样板生产交付之后如何开展样板验收与可靠性验证是摆在硬件研发工程师面前最后一道关卡。很多项目采购耐 CAF 板材之后仅做基础通断、阻抗测试便直接放行进入批量生产。但是基础电气通断测试无法检测内层潜在 CAF 风险。想要真正把控长期可靠性需要建立一套从来料板材验收、样板工艺检查、可靠性加速测试再到量产批次管控的完整验证体系。本篇文章给出一套落地性强的耐 CAF 多层 PCB 验收与可靠性验证方案帮助工程师规避批量售后漏电故障。一、来料板材验收核对耐 CAF 基材物料证明文件耐 CAF 多层板验收工作其实从 PCB 板材原料阶段就可以启动。如果是大批量量产项目可以要求 PCB 供应商提供基材对应的物料证明文件。第一板材出厂 COC 材质证明。核对基材型号、生产批次确认本次生产使用的板材就是图纸要求的耐 CAF 型号避免出现物料混用普通 FR‑4 板材替代耐 CAF 板材投产。部分板材外观无法区分普通板和耐 CAF 板仅凭肉眼无法辨别物料材质证明文件就是最基础的凭证。第二基材原厂 CAF 测试报告。向板材厂商索取该批次基材的电化学迁移测试数据。查看测试报告当中的试验电压、湿度环境、测试时长、绝缘电阻判定标准。确认基材的耐 CAF 等级可以匹配本项目产品工况。例如你的产品长期工作 24V 直流电压就要确认基材 CAF 测试电压大于等于 24V保证测试条件覆盖产品实际使用工况。需要注意基材原厂测试报告只是板材材料等级证明不能代表加工完成之后整块 PCB 成品就一定具备对应的耐 CAF 性能。板材经过钻孔、电镀、层压一系列加工之后工艺缺陷依旧有可能降低抗 CAF 能力。物料验收属于第一道关卡后续成品验证依旧不能省略。二、样板外观与切片分析检查内层工艺品质样板收货之后除了常规外观检查开路短路、线路缺口、阻焊缺陷之外针对耐 CAF 多层板优先建议抽取样板做金相切片分析。切片是直观查看电路板内层加工品质最有效的手段。切片检查重点观察几项内容。首先查看通孔孔壁钻孔周边基材有没有微裂纹、玻纤撕裂现象。如果切片观察发现钻孔边缘基材开裂就算板材本身耐 CAF 性能再好裂纹通道也会让水汽渗入内层CAF 风险大幅上升。其次检查层压界面查看芯板和半固化片压合之后有没有分层、气泡树脂是否充分浸润玻纤。气泡和分层缝隙都是水汽容易滞留的位置。然后检查内层铜环与基材结合状态查看去钻污之后孔壁有没有过度蚀刻玻纤束是否裸露。如果切片发现内层工艺缺陷应当及时反馈 PCB 厂家优化制程缺陷整改完成之后再重新打样不要带着工艺隐患直接量产。切片属于破坏性检测研发样板数量少可以选取一块样板专门用于切片分析牺牲一块样板换取长期项目可靠性性价比很高。三、电气绝缘测试排查样板隐性漏电问题虽然普通短时间通电老化无法复现 CAF 失效但是样板阶段依旧可以开展绝缘电阻测试排查样板是否已经出现早期漏电缺陷。针对内层高压电源‑地、高电位差相邻过孔网络使用高阻表在两个网络之间施加对应工作电压测量网络之间的绝缘电阻数值。正常合格电路板绝缘电阻应当达到 GΩ 级别。如果检测出来绝缘电阻偏低兆欧级别甚至更低说明该位置已经存在漏电通道样板存在严重异常不能投入使用。绝缘电阻测试可以检出已经形成漏电通道的不良样板但是无法预判未来几年会不会慢慢生长出 CAF 导电丝。该测试属于成品不良筛查手段不属于长期可靠性验证。四、CAF 加速湿热‑偏压试验开展长期可靠性评估想要评估电路板长期抗 CAF 能力最科学的方式就是开展加速 CAF 试验也就是湿热偏压测试。试验原理就是把电路板放置在高温高湿环境箱当中在存在电位差的内层过孔之间持续施加直流电压加速水汽渗透和铜离子电化学迁移过程用较短的试验时间模拟数年长期湿热工况。加速测试一般选取电路板上面 CAF 风险最高的几组网络24V 电源‑地过孔、BGA 下方密集相邻过孔作为测试点位。试验结束之后取出样板再次测量点位之间绝缘电阻如果绝缘电阻没有出现明显下降说明样品经过严苛加速条件考验抗 CAF 可靠性良好如果绝缘电阻大幅衰减就说明该样板结构存在 CAF 失效风险需要回头优化内层布局或者生产工艺。但是 CAF 加速测试有两个现实限制。第一加速试验周期较长完整试验往往需要数百小时第二需要专用湿热试验箱很多中小企业内部实验室不具备试验条件。这种情况下可以委托第三方可靠性检测机构开展加速测试新项目首次量产之前送出样板做一次 CAF 加速验证验证通过之后再放开批量订单。五、量产阶段批次管控守住长期品质一致性当样板验证全部通过项目进入大批量生产之后也不能放松耐 CAF 多层板的品质管控。量产最核心的风险就是批次之间制程波动。首先锁定板材物料量产全程使用同一型号耐 CAF 基材不经过可靠性验证不能随意更换板材品牌、型号。更换基材等于可靠性验证归零需要重新开展全套样板验证。其次建立量产切片抽检制度。每生产一定数量批次随机抽取一块成品板做金相切片复查钻孔品质、内层压合状态监控工厂制程有没有出现漂移。防止样板阶段工艺参数调试合格量产阶段为了提升效率修改钻孔、水洗工艺造成成品耐 CAF 可靠性下降。最后做好批次生产记录归档。每一批耐 CAF 电路板留存板材批次号、生产制程参数、检测报告。未来多年之后如果现场出现个别漏电故障可以调取生产记录开展失效分析快速定位问题根源。 耐CAF多层板验收-如何降低批量项目售后风险
当耐 CAF 多层样板生产交付之后如何开展样板验收与可靠性验证是摆在硬件研发工程师面前最后一道关卡。很多项目采购耐 CAF 板材之后仅做基础通断、阻抗测试便直接放行进入批量生产。但是基础电气通断测试无法检测内层潜在 CAF 风险。想要真正把控长期可靠性需要建立一套从来料板材验收、样板工艺检查、可靠性加速测试再到量产批次管控的完整验证体系。本篇文章给出一套落地性强的耐 CAF 多层 PCB 验收与可靠性验证方案帮助工程师规避批量售后漏电故障。一、来料板材验收核对耐 CAF 基材物料证明文件耐 CAF 多层板验收工作其实从 PCB 板材原料阶段就可以启动。如果是大批量量产项目可以要求 PCB 供应商提供基材对应的物料证明文件。第一板材出厂 COC 材质证明。核对基材型号、生产批次确认本次生产使用的板材就是图纸要求的耐 CAF 型号避免出现物料混用普通 FR‑4 板材替代耐 CAF 板材投产。部分板材外观无法区分普通板和耐 CAF 板仅凭肉眼无法辨别物料材质证明文件就是最基础的凭证。第二基材原厂 CAF 测试报告。向板材厂商索取该批次基材的电化学迁移测试数据。查看测试报告当中的试验电压、湿度环境、测试时长、绝缘电阻判定标准。确认基材的耐 CAF 等级可以匹配本项目产品工况。例如你的产品长期工作 24V 直流电压就要确认基材 CAF 测试电压大于等于 24V保证测试条件覆盖产品实际使用工况。需要注意基材原厂测试报告只是板材材料等级证明不能代表加工完成之后整块 PCB 成品就一定具备对应的耐 CAF 性能。板材经过钻孔、电镀、层压一系列加工之后工艺缺陷依旧有可能降低抗 CAF 能力。物料验收属于第一道关卡后续成品验证依旧不能省略。二、样板外观与切片分析检查内层工艺品质样板收货之后除了常规外观检查开路短路、线路缺口、阻焊缺陷之外针对耐 CAF 多层板优先建议抽取样板做金相切片分析。切片是直观查看电路板内层加工品质最有效的手段。切片检查重点观察几项内容。首先查看通孔孔壁钻孔周边基材有没有微裂纹、玻纤撕裂现象。如果切片观察发现钻孔边缘基材开裂就算板材本身耐 CAF 性能再好裂纹通道也会让水汽渗入内层CAF 风险大幅上升。其次检查层压界面查看芯板和半固化片压合之后有没有分层、气泡树脂是否充分浸润玻纤。气泡和分层缝隙都是水汽容易滞留的位置。然后检查内层铜环与基材结合状态查看去钻污之后孔壁有没有过度蚀刻玻纤束是否裸露。如果切片发现内层工艺缺陷应当及时反馈 PCB 厂家优化制程缺陷整改完成之后再重新打样不要带着工艺隐患直接量产。切片属于破坏性检测研发样板数量少可以选取一块样板专门用于切片分析牺牲一块样板换取长期项目可靠性性价比很高。三、电气绝缘测试排查样板隐性漏电问题虽然普通短时间通电老化无法复现 CAF 失效但是样板阶段依旧可以开展绝缘电阻测试排查样板是否已经出现早期漏电缺陷。针对内层高压电源‑地、高电位差相邻过孔网络使用高阻表在两个网络之间施加对应工作电压测量网络之间的绝缘电阻数值。正常合格电路板绝缘电阻应当达到 GΩ 级别。如果检测出来绝缘电阻偏低兆欧级别甚至更低说明该位置已经存在漏电通道样板存在严重异常不能投入使用。绝缘电阻测试可以检出已经形成漏电通道的不良样板但是无法预判未来几年会不会慢慢生长出 CAF 导电丝。该测试属于成品不良筛查手段不属于长期可靠性验证。四、CAF 加速湿热‑偏压试验开展长期可靠性评估想要评估电路板长期抗 CAF 能力最科学的方式就是开展加速 CAF 试验也就是湿热偏压测试。试验原理就是把电路板放置在高温高湿环境箱当中在存在电位差的内层过孔之间持续施加直流电压加速水汽渗透和铜离子电化学迁移过程用较短的试验时间模拟数年长期湿热工况。加速测试一般选取电路板上面 CAF 风险最高的几组网络24V 电源‑地过孔、BGA 下方密集相邻过孔作为测试点位。试验结束之后取出样板再次测量点位之间绝缘电阻如果绝缘电阻没有出现明显下降说明样品经过严苛加速条件考验抗 CAF 可靠性良好如果绝缘电阻大幅衰减就说明该样板结构存在 CAF 失效风险需要回头优化内层布局或者生产工艺。但是 CAF 加速测试有两个现实限制。第一加速试验周期较长完整试验往往需要数百小时第二需要专用湿热试验箱很多中小企业内部实验室不具备试验条件。这种情况下可以委托第三方可靠性检测机构开展加速测试新项目首次量产之前送出样板做一次 CAF 加速验证验证通过之后再放开批量订单。五、量产阶段批次管控守住长期品质一致性当样板验证全部通过项目进入大批量生产之后也不能放松耐 CAF 多层板的品质管控。量产最核心的风险就是批次之间制程波动。首先锁定板材物料量产全程使用同一型号耐 CAF 基材不经过可靠性验证不能随意更换板材品牌、型号。更换基材等于可靠性验证归零需要重新开展全套样板验证。其次建立量产切片抽检制度。每生产一定数量批次随机抽取一块成品板做金相切片复查钻孔品质、内层压合状态监控工厂制程有没有出现漂移。防止样板阶段工艺参数调试合格量产阶段为了提升效率修改钻孔、水洗工艺造成成品耐 CAF 可靠性下降。最后做好批次生产记录归档。每一批耐 CAF 电路板留存板材批次号、生产制程参数、检测报告。未来多年之后如果现场出现个别漏电故障可以调取生产记录开展失效分析快速定位问题根源。