PCB中的CAF深度剖析与对策研究
一、CAF 的说明
1.1 CAF 的定义
CAF 是英文 “Conductive Anodic Filament” 的缩写，中文译为 “导电阳极丝”，也有 “导电阳离子迁移”“阳极性玻纤丝漏电” 等译法。它本质上是一种阳极漏电现象，当 PCB 的两个绝缘网络由于吸湿作用吸附水分子后，在电场的作用下，阳极的金属铜会电离成铜离子。这些铜离子从阳极出发，沿着玻纤微裂通道，也就是玻纤与树脂的界面，向阴极移动，并在此界面上逐渐形成一导电丝。随着时间的推移，该导电丝不断增长，堆积并析出金属铜 ，一旦到达阴极，就会导致绝缘电阻迅速下降，进而引发漏电行为。这种现象会严重影响 PCB 的绝缘性能，是导致电子产品出现故障的重要隐患之一。
1.2 CAF 现象的表现形式
在 PCB 板中，CAF 现象通常需要通过专业的切片分析才能清晰地观察到。从竖磨切片（侧视图）来看，如图所示，可以看到在两个绝缘导体之间，沿着玻纤与树脂的界面，有丝状的物质生长，这就是 CAF。这些丝状物质从阳极向阴极延伸，其粗细和长度会因具体情况而异。在一些严重的案例中，CAF 可能会贯穿整个绝缘层，直接导致两个导体之间的电气连接，引发短路故障。
从平面切片观察，如图所示，CAF 呈现出不规则的线条状，分布在玻纤与树脂的结合区域。在切片的表面，可以看到这些线条从一个导体位置出发，向另一个导体方向延伸，它们的分布并不均匀，有的区域可能较为密集，有的则较为稀疏。通过对平面切片的分析，可以了解 CAF 在平面方向上的扩展范围和分布特点，为进一步研究其形成机制和影响因素提供依据。
1.3 CAF 与电化学迁移（ECM）的关系
CAF 与电化学迁移（ECM，Electrochemical Migration）密切相关，它们都属于电子迁移的范畴。从狭义的角度理解，二者存在明显的区别：CAF 发生在 PCB 内部，是金属离子沿着玻纤丝间的微裂通道在 PCB 内部进行迁移，最终形成导电阳极丝；而 ECM 主要发生在 PCB 表面，是在电场作用下，金属离子在 PCB 表面的绝缘介质中迁移，并在板面上出现树枝盐类生长的痕迹，其形状呈树枝状 。
从广义上来说，CAF 其实是一种典型的 ECM 行为。它们的本质都是在电场、水汽、电解质等条件共同作用下，金属离子发生迁移的过程。在这个过程中，金属离子从阳极向阴极移动，最终导致绝缘性能下降，甚至引发短路。无论是 CAF 还是 ECM，其发生都需要满足一定的条件，如存在电位差、有可供离子迁移的通道、有水分和电解质等。而且，它们对电子产品的危害也具有相似性，都会降低 PCB 的可靠性，影响电子产品的正常运行 。
二、CAF 形成机理
2.1 CAF 形成的基本条件
CAF 的形成需要多个条件共同作用，这些条件相互关联，缺一不可。下面将详细阐述 CAF 形成的基本条件。
2.1.1 铜
铜是 CAF 形成过程中不可或缺的离子来源。在 PCB 中，铜通常作为导电线路和过孔的主要材料。当 PCB 处于特定的工作环境时，在电场的作用下，阳极的铜会发生电离反应。具体来说，铜原子（Cu）失去两个电子，变成铜离子（Cu²⁺），即 Cu - 2e⁻→ Cu²⁺。这些产生的铜离子是 CAF 形成的物质基础，它们会在后续的过程中沿着特定的通道进行迁移 。如果没有铜离子的产生，CAF 就无法形成，因为后续的导电丝生长依赖于铜离子的迁移和沉积。
2.1.2 水汽
水汽在 CAF 形成过程中扮演着关键的媒介角色。当 PCB 暴露在一定湿度的环境中时，水分子会通过扩散等方式进入到 PCB 内部，尤其是在玻纤与树脂的界面等区域聚集。水分子能够使铜离子发生水合作用，形成水合铜离子（[Cu (H₂O)ₙ]²⁺） ，这使得铜离子能够在电场作用下更容易移动。而且，水汽的存在还为后续的一系列化学反应提供了必要的溶剂环境，使得离子迁移过程得以顺利进行。在干燥的环境中，由于缺乏水汽作为媒介，铜离子的迁移会受到极大的阻碍，CAF 也就难以形成。因此，水汽是 CAF 形成的必要条件之一，它为离子迁移提供了不可或缺的环境。
2.1.3 电解质
电解质在 CAF 形成过程中起着促进离子迁移的重要作用。在实际的 PCB 中，可能存在各种杂质离子，如氯离子（Cl⁻）、钠离子（Na⁺）等，这些杂质离子构成了电解质的一部分。当有水汽存在时，这些杂质离子会溶解在水中，形成电解质溶液。在电场作用下，电解质溶液中的离子会发生定向移动，其中铜离子在迁移过程中会与电解质溶液中的其他离子发生反应。以氯离子为例，铜离子（Cu²⁺）会与氯离子（Cl⁻）结合，形成氯化铜（CuCl₂）等化合物 ，这些化合物在电场的驱动下，会随着离子迁移过程一起移动，进一步促进了 CAF 的形成。如果没有电解质的存在，铜离子的迁移过程会变得相对单一，缺乏其他离子的参与和影响，CAF 的形成速度和程度都会受到限制。
2.1.4 偏压（Bias）
偏压（Bias）是 CAF 形成过程中离子运动的动力来源。当 PCB 上的两个导体之间存在电位差（即偏压）时，就会在导体之间形成电场。在电场力的作用下，带正电的铜离子（Cu²⁺）会从阳极（高电位）向阴极（低电位）移动。电场力（F）与电位差（U）和离子所带电荷量（q）成正比，与离子移动距离（d）成反比，即 F = qU/d。电位差越大，电场力就越强，铜离子的迁移速度也就越快，从而加速 CAF 的形成。如果没有偏压，铜离子就不会受到电场力的驱动，无法进行定向迁移，CAF 也就无法形成。偏压是 CAF 形成过程中不可或缺的条件，它为离子的迁移提供了动力，决定了 CAF 的形成方向和速度。
2.1.5 可供离子迁移的通道
可供离子迁移的通道是 CAF 形成的关键条件之一。在 PCB 中，玻纤裂纹、玻纤与树脂之间的缝隙等为离子迁移提供了通道。这些通道的形成与 PCB 的制造工艺、材料特性等因素密切相关。在钻孔过程中，如果工艺参数不当，就可能导致玻纤与树脂之间出现分离，形成微小的裂纹和缝隙。在长期的使用过程中，由于温度变化、机械应力等因素的作用，这些裂纹和缝隙可能会进一步扩展。当存在水汽、电解质和偏压时，铜离子就会沿着这些通道从阳极向阴极迁移。如果没有这些可供离子迁移的通道，即使存在其他条件，铜离子也无法实现迁移，CAF 也就无法形成。这些通道的存在和特性对 CAF 的形成和发展有着至关重要的影响 。
2.2 CAF 形成的详细过程
当上述 CAF 形成的基本条件都满足时，CAF 就会按照以下详细过程逐步形成。在电场的作用下，阳极处的铜发生氧化反应，铜原子失去电子变成铜离子（Cu²⁺）进入到周围的环境中。此时，由于存在水汽，铜离子会发生水合作用，形成水合铜离子（[Cu (H₂O)ₙ]²⁺） ，这些水合铜离子在电场力的驱动下开始向阴极移动。
在迁移过程中，水合铜离子会与电解质溶液中的其他离子发生反应。若电解质溶液中存在氢氧根离子（OH⁻），铜离子会与氢氧根离子结合，形成氢氧化铜（Cu (OH)₂）沉淀 。随着反应的进行，氢氧化铜会不断积累，并逐渐沿着玻纤与树脂之间的缝隙等通道向阴极方向生长。在这个过程中，氢氧化铜会进一步发生分解和还原反应，最终形成金属铜。随着时间的推移，这些金属铜不断沉积，逐渐形成导电丝。
当导电丝不断生长并最终连接到阴极时，就会导致两个导体之间的绝缘电阻急剧下降，从而引发漏电现象，此时 CAF 就完全形成了。从微观角度来看，这个过程是一个动态的、持续的过程，铜离子的迁移、化学反应的发生以及导电丝的生长都是在分子和原子层面上进行的。而且，CAF 的形成速度和程度会受到多种因素的影响，如偏压的大小、水汽的含量、电解质的浓度以及通道的特性等 。
三、CAF 的危害
3.1 对电子产品性能的影响
3.1.1 绝缘性能下降
CAF 的形成会直接导致 PCB 的绝缘性能大幅下降。在正常情况下，PCB 中的绝缘材料能够有效地阻止电流在不同导体之间的泄漏，确保电路的正常工作。然而，当 CAF 发生时，金属离子在电场作用下沿着玻纤与树脂的界面迁移，逐渐形成导电丝。这些导电丝就像在绝缘层中搭建了一条条 “隐形的桥梁”，使得原本绝缘的区域出现了导电通路 。随着 CAF 的发展，导电丝不断增长和堆积，绝缘电阻会急剧降低。当绝缘电阻降低到一定程度时，就会出现漏电现象，电流会在不应该导通的区域流动，这不仅会消耗电能，还可能导致电路中的信号受到干扰，出现误动作，严重影响电子产品的性能和稳定性 。
3.1.2 信号传输异常
CAF 还会引发信号传输异常的问题。在高速电子产品中，信号的快速传输对 PCB 的电气性能要求极高。由于 CAF 导致绝缘性能下降，相邻线路或过孔之间的信号会通过这些导电丝发生串扰。例如，在一个高速数据传输线路旁边，如果存在 CAF 形成的导电丝，那么该线路上传输的信号就可能会受到相邻线路信号的干扰，导致信号失真、误码率增加等问题 。而且，CAF 的存在还可能会改变信号传输的路径和延迟时间。正常情况下，信号会按照设计的线路进行传输，但由于导电丝的出现，信号可能会出现额外的传输路径，这会导致信号到达接收端的时间不一致，产生信号延迟。对于一些对时间精度要求极高的电路，如时钟电路、同步电路等，信号延迟可能会导致整个系统的同步性被破坏，从而引发系统故障 。
3.2 对电子产品可靠性和寿命的影响
CAF 的出现会导致电子产品故障频发，极大地缩短其使用寿命。当 CAF 引发绝缘性能下降和信号传输异常时，电子产品在运行过程中就容易出现各种故障。在一些对可靠性要求极高的汽车电子系统中，如果 PCB 发生 CAF 问题，可能会导致汽车的电子控制系统出现错误指令，影响汽车的正常行驶，甚至引发安全事故 。而且，CAF 的形成是一个渐进的过程，在初期可能不会立即导致明显的故障，但随着时间的推移，CAF 会不断发展和恶化。在高温高湿等恶劣环境下，CAF 的生长速度会加快，这会加速电子产品的性能衰退。即使在正常使用环境下，由于电子产品在工作过程中会产生热量，也会为 CAF 的发展提供一定的条件。长期积累下来，CAF 最终会导致电子产品无法正常工作，不得不提前报废，这不仅增加了用户的使用成本，也对资源造成了浪费 。
四、CAF 的设计预防
4.1 板材选择
4.1.1 耐 CAF 板材特性
在选择 PCB 板材时，耐 CAF 性能是一个重要的考量因素。具有良好耐 CAF 性能的板材通常具备一些特殊的特性。开纤布压制的板材在耐 CAF 方面表现出色。普通的玻纤布中，玻璃纤维束呈圆形，经纬纱交叉处容易出现缝隙死角，水气容易进入并积聚其中。而开纤布通过将圆形的玻璃纤维束搓开或压扁，使得单股纱变平且变宽 。这一变化带来了诸多好处，一方面，经纬纱之间的空隙变窄，透气性降低，减少了水汽进入的通道；另一方面，经纬纱交迭处变得较为平顺，包风气穴死角得到改善，大大降低了藏水的可能 。由于 CAF 的形成需要水汽作为媒介，开纤布压制的板材能够有效减少水汽的侵入，从而降低 CAF 发生的风险。
从微观角度来看，开纤布使得树脂能够更均匀地分布于玻纤丝为主的丝布上，增加了树脂与玻纤布之间紧密而牢固的结合。在 PCB 钻孔及湿处理过程中，这种紧密结合的结构能够更好地抵抗外力的作用，减少玻纤与树脂之间出现分离的情况，进而减少可供离子迁移的通道，从根本上抑制 CAF 的形成 。
4.1.2 避免使用吸水性强的材料
吸水性强的材料容易引发 CAF 问题，在板材选择时应尽量避免使用。以 7628 材料为例，它是一种常用的玻纤布材料，但由于其结构特点，吸水性较强。7628 玻纤布的经纬纱较粗，束纱之间的缝隙较大，在与树脂结合时，难以完全填充这些缝隙，容易形成气穴和死角。当 PCB 处于潮湿环境中时，水分会迅速被吸入这些缝隙和气穴中 。
一旦吸水，在电场作用下，水分会加速铜离子的迁移过程。因为水可以作为电解质的溶剂，使得铜离子更容易在其中溶解和移动。而且，吸水后的材料会发生膨胀，导致玻纤与树脂之间的结合力下降，进一步扩大了离子迁移的通道，为 CAF 的形成创造了更有利的条件 。相比之下，一些编号较小的玻纤布，如 1080 以下等较薄的玻纤布，单位面积所包含的经纬线更多，厚度更薄，结构更为紧密，吸水性相对较弱，在一定程度上能够降低 CAF 发生的概率，因此在对 CAF 风险较为敏感的设计中，更适合选用这类材料 。
4.2 钻孔工艺控制
4.2.1 合理控制钻孔参数
钻孔参数对玻纤与树脂间裂缝的产生有着重要影响，合理控制钻孔参数是预防 CAF 的关键环节之一。钻刀速度是一个关键参数，如果钻刀速度过快，在钻孔过程中会产生较大的切向拉力和纵向冲击力。这些力作用在玻纤与树脂的结合面上，容易导致玻纤束被拉松或分离，从而在玻纤与树脂之间形成微小的裂缝 。这些裂缝为 CAF 的形成提供了可供离子迁移的通道，一旦满足其他 CAF 形成条件，就会引发 CAF 问题。相反，如果钻刀速度过慢，虽然可以减少裂缝的产生，但会降低生产效率，增加生产成本。因此，需要根据板材的类型、厚度以及钻孔的直径等因素，综合确定合适的钻刀速度 。
钻刀的打磨次数也不容忽视。随着钻刀打磨次数的增加，钻刀的刃口会逐渐变钝，在钻孔时需要施加更大的压力才能切入板材。这会使得钻孔过程中的机械应力增大，更容易对玻纤与树脂的结合处造成破坏，产生更多的裂缝 。为了保证钻孔质量，减少裂缝的产生，应严格控制钻刀的打磨次数，当钻刀达到一定的打磨次数后，及时进行更换，确保钻刀始终保持良好的切削性能 。
4.2.2 钻孔后处理
钻孔后处理步骤对于预防 CAF 起着重要的作用。去钻污是钻孔后处理的关键步骤之一。在钻孔过程中，会产生一些钻屑和树脂残渣，这些物质会附着在孔壁上，如果不及时清除，会影响孔壁的质量。这些残留物质可能会包含一些杂质离子，在后续的使用过程中，当 PCB 处于湿热环境且存在电场时，这些杂质离子会与铜离子发生反应，加速 CAF 的形成 。而且，残留的钻屑和树脂残渣还会影响孔壁与后续镀层之间的结合力，容易导致镀层脱落，进一步破坏孔壁的完整性，为 CAF 的形成创造条件。通过有效的去钻污处理，可以去除孔壁上的这些杂质，提高孔壁的清洁度和光滑度，减少 CAF 发生的风险 。
在去钻污处理后，还需要对孔壁进行适当的处理，以增强玻纤与树脂之间的结合力。可以采用化学处理的方法，使孔壁表面的树脂发生交联反应，增加树脂与玻纤之间的化学键合，从而提高结合力 。这样在面对湿热环境和电场作用时，玻纤与树脂之间就不容易出现分离，减少了可供离子迁移的通道，有效预防 CAF 的发生 。
4.3 PCB 叠板结构优化
优化 PCB 叠板结构可以有效减少 CAF 发生的风险。在叠板结构中，不同层之间的材料组合和排列方式会影响到 PCB 的整体性能，尤其是对 CAF 的抵抗能力。合理选择各层的材料，减少吸水性强的材料的使用比例。如果在叠板结构中过多地使用像 7628 这类吸水性强的材料，会增加整个 PCB 的吸水风险，从而提高 CAF 发生的概率 。通过调整材料组合，增加耐 CAF 性能好的材料的使用，可以降低 PCB 的整体吸水性能，减少 CAF 形成的条件。
叠板结构中的层间压力分布也会对 CAF 产生影响。在压合过程中，如果层间压力不均匀，会导致部分区域的树脂与玻纤之间结合不紧密，出现缝隙和空洞。这些缝隙和空洞为离子迁移提供了通道，容易引发 CAF 问题。通过优化压合工艺，确保层间压力均匀分布，可以使树脂充分填充玻纤之间的空隙，增强树脂与玻纤之间的结合力，减少可供离子迁移的通道，从而降低 CAF 发生的风险 。
合理设计叠板结构中的绝缘层厚度也很重要。适当增加绝缘层的厚度，可以增大离子迁移的距离，降低 CAF 形成的概率。因为离子在迁移过程中，需要克服一定的阻力，绝缘层厚度的增加会使离子迁移的路径变长，阻力增大，从而减缓离子迁移的速度，减少 CAF 发生的可能性 。
五、CAF 的设计注意事项
5.1 孔设计优化
5.1.1 增大孔距
孔距与 CAF 风险之间存在着密切的关系。当孔距较小时，在高温高湿且带电的工作环境下，阳极与阴极之间的距离缩短，铜离子迁移的路径相应变短 。这使得铜离子更容易在电场作用下从阳极迁移到阴极，从而增加了 CAF 形成的概率。一旦 CAF 形成，就会导致绝缘性能下降，甚至引发短路故障，严重影响 PCB 的可靠性。为了降低 CAF 风险，建议在设计时确保安全孔距。一般来说，对于普通的 PCB 设计，孔距应尽量大于 0.35mm（14mil） 。在一些对可靠性要求极高的应用场景，如航空航天、汽车电子等领域，孔距的要求可能会更加严格，应根据具体的产品需求和可靠性标准来确定合适的孔距。增大孔距可以有效延长铜离子迁移的路径，增加其迁移的难度，从而降低 CAF 发生的可能性 。
5.1.2 错位排列
采用错位排列的孔设计方式能够有效降低 CAF 风险。CAF 的发生主要是沿着玻璃纱束的方向进行，当孔采用直线排列时，CAF 可以较为顺畅地沿着玻璃纱束的方向生长，容易在较短时间内连接阳极和阴极，导致绝缘失效 。而错位排列可以对 CAF 的产生形成迂回作用，增加 CAF 生长的路径长度。如图所示，在错位排列的孔布局中，CAF 在生长过程中需要不断改变方向，绕过其他孔和线路，这使得其生长受到阻碍，生长速度减缓 。即使在湿热环境和电场作用下，铜离子开始迁移并形成 CAF，由于生长路径的复杂性增加，CAF 也更难在短时间内发展到足以导致短路的程度。因此，在设计 PCB 时，对于一些对 CAF 风险较为敏感的区域，如关键信号线路附近的过孔等，可以采用错位排列的方式，以提高 PCB 的耐 CAF 性能 。
5.2 考虑玻璃纱方向
在 PCB 设计中，玻璃纱方向对 CAF 性能有着显著的影响。玻纤布是 PCB 板材的重要组成部分，它由经向和纬向的玻璃纱编织而成。纬向玻璃纱相比经向扁平疏松，这一结构特点使得树脂的浸润性更好 。在树脂与玻璃纱结合的过程中，能够更充分地填充到纬向玻璃纱之间的空隙中，形成更为紧密的结合。在钻孔过程中，纬向玻璃纱的钻孔裂伤也会比经向的轻微。这是因为纬向玻璃纱的结构相对较为疏松，在受到钻孔力的作用时，能够更好地分散应力，减少玻璃纱与树脂之间的分离和裂缝的产生 。由于 CAF 的形成与玻纤与树脂之间的缝隙密切相关，缝隙越小，离子迁移的通道就越难以形成，CAF 发生的概率也就越低。所以，纬向玻璃纱的耐 CAF 性能优于经向玻璃纱 。在设计时，应尽量使孔沿着纬向玻璃纱的方向排列，以提高 PCB 的耐 CAF 性能。如果无法完全按照纬向排列，也应避免在经向玻璃纱方向上集中布置过孔，以降低 CAF 发生的风险 。
5.3 控制层间绝缘层厚度
层间绝缘层厚度对 CAF 发生概率有着重要的影响。当层间绝缘层厚度较薄时，在电场作用下，铜离子迁移的距离较短，更容易从阳极穿越绝缘层到达阴极，从而增加了 CAF 形成的可能性 。而且，较薄的绝缘层在面对湿热环境和机械应力时，其抵抗能力相对较弱，更容易出现裂缝和损伤，为 CAF 的形成提供了可供离子迁移的通道 。相反，适当增加层间绝缘层厚度，可以增大离子迁移的距离，提高铜离子迁移的难度。铜离子在迁移过程中需要克服更大的阻力，这会减缓其迁移速度，降低 CAF 形成的概率 。在设计 PCB 时，应合理控制层间绝缘层厚度。一般来说，最小层间厚度不应低于 50um（以一张 1080 厚度计算） 。在实际设计中，还需要根据 PCB 的具体应用场景、电气性能要求以及成本等因素，综合确定合适的层间绝缘层厚度，以在保证 PCB 性能的前提下，有效降低 CAF 风险 。
六、其他相关方面
6.1 CAF 测试标准与方法
在电子产品的研发、生产和质量控制过程中，准确评估 PCB 的耐 CAF 性能至关重要。这就需要依据统一且科学的测试标准和方法来进行 CAF 测试，以确保测试结果的准确性、可靠性和可比性。目前，行业内广泛采用的 CAF 测试标准为 IPC - TM - 650 - 2.6.25，该标准对测试的各个环节都做出了详细且严格的规定 。
6.1.1 IPC - TM - 650 - 2.6.25 标准
IPC - TM - 650 - 2.6.25 标准是国际电子工业连接协会（IPC）制定的用于评估 PCB 耐 CAF 性能的重要标准。该标准对测试样品的要求十分严格，测试板通常需要为 10 层板，尺寸大约为 125×175mm 。在测试板上需要钻不同孔壁间距的孔，这些距离最小可以低至 0.15mm，用于研究在极小间距下的 CAF 现象；最大可以达到 0.89mm，主要用于测试压合程序对 CAF 的影响 。钻孔的大小也有明确规定，以保证每个测试结构中的孔边间距一致，从而确保测试结果的准确性和可比性 。
测试板的玻纤方向要求与同网络的 A1 - A4 测试孔垂直。这是因为 CAF 容易在一个方向上发生阳极离子迁移，通过这种设计，可以更有效地模拟实际使用中可能出现的情况，准确评估 CAF 在不同玻纤方向上的生长情况 。测试板的设计还需要有足够的外层空间，以保证不会出现表面绝缘的失效，从而将测试重点聚焦在 CAF 现象本身 。
在测试参数方面，该标准也给出了明确的指导。测试通常在高温高湿的环境下进行，常见的测试条件为 85℃、85% RH，并施加一定的偏压 。通过模拟这样的恶劣环境，可以加速 CAF 的形成，在较短的时间内评估 PCB 的耐 CAF 性能 。偏压的大小、测试时间等参数也需要根据具体的测试需求和产品特性进行合理选择 。
6.1.2 测试步骤详解
CAF 测试通常包括前处理、湿热老化、加电压测试等多个步骤。在前处理阶段，首先要用明确、永久、无污染的标识标记样板，以便在后续测试过程中能够准确识别 。然后目检测试样板是否存在明显的缺陷，如线路短路、断路、板材破损等，如果有任何不符合要求的情况，测试样将被代替，并对代替品进行记录 。在试样的各连接点焊接单股不受外层影响的绝缘线，这样可以减少从线路上的助焊剂污染机会，并且确保测试环境不会影响到测试样板的每一连接点 。这些线在绝缘电阻测试时，用于连接试样的测试点到电源上 。用异丙醇和软毛刷清洁测试线终端最少 30 秒，在清洁样板过程中只能握住样板边缘，以避免对样板表面造成污染和损伤 。接着用新鲜异丙醇喷洗整个板，成 30° 角拿住板，从顶部洗到底部，再用新鲜去离子水或蒸馏水喷洗整个板，同样成 30° 角拿住板，从顶部洗到底部 。最后在 50±5℃的烘箱中烤测试板最少 3 小时，以去除样板表面的水分和杂质 。
湿热老化阶段，将经过前处理的样品放入恒温恒湿柜，在 85±2℃、87+3/-2% RH 的环境下保留 96 小时 。在这个过程中，密切关注样品的阻值变化，若阻值下降 1 个数量级（10 倍），则判定为 fail 。湿热老化的目的是模拟 PCB 在实际使用中可能遇到的高温高湿环境，加速样品的老化过程，从而检测出样品在这种环境下的性能变化 。
加电压测试阶段，施加 100V 电压，在 85±2℃、87+3/-2% RH 的环境下每 24 小时进行一次测试 。当阻值下降 1 个数量级（10 倍）时判定为 fail 。当超过 50% 的样品 fail 时，测试停止 。通过施加电压，模拟 PCB 在实际工作中的电场环境，进一步检测 CAF 的形成对样品绝缘性能的影响 。整个测试过程可以在 500 小时后（共 596 小时）完成，但根据实际情况，测试时间可以增加到 1000 小时，以更全面地评估样品的耐 CAF 性能 。
6.2 CAF 测试的关键注意事项
CAF 测试是一项复杂且精细的工作，为了确保测试结果的准确性和可靠性，在测试前、测试过程中和测试后都需要注意诸多关键事项。这些事项涵盖了样品选择、参数设定、环境控制、安全操作、数据记录与分析等多个方面，每一个环节都对测试结果有着重要的影响 。
6.2.1 测试前准备
在测试前，样品选择至关重要。应选取具有代表性的样品进行测试，确保样品尺寸、形状、材料成分等符合测试标准 。如果样品不具有代表性，那么测试结果可能无法准确反映实际产品的性能，从而失去测试的意义 。在测试前，应对样品进行清洁处理，去除表面的污渍、油脂等杂质 。这些杂质可能会干扰测试结果，例如，表面的污渍可能会影响电场的分布，油脂可能会降低样品的绝缘性能，从而导致测试结果出现偏差 。
根据测试标准和样品特性，合理设定测试参数也是测试前准备的重要环节。测试参数包括直流电压、测试时间、测试温度等 。过高的电压可能会导致样品过早失效，无法准确评估其在正常工作电压下的耐 CAF 性能；过长的测试时间可能会增加测试成本和时间周期，而过低的电压或过短的时间则可能无法充分暴露样品的绝缘问题 。例如，对于一些耐 CAF 性能较好的样品，如果测试电压过低，可能在测试时间内无法观察到 CAF 的形成，从而误判样品的性能 。
测试环境对 CAF 测试结果具有显著影响，应保持测试环境的温度、湿度稳定，并避免强烈的电磁干扰 。温度和湿度的波动可能会影响 CAF 的形成速度和程度，例如，温度升高可能会加速铜离子的迁移，湿度增加可能会提供更多的水汽，从而促进 CAF 的形成 。强烈的电磁干扰可能会影响测试设备的正常运行，导致测试数据不准确 。在测试前，应确保测试设备处于良好的工作状态，对设备进行校准和检查，确保测试数据的准确性 。
6.2.2 测试过程监控
CAF 测试涉及高电压，安全操作至关重要。在测试过程中，必须严格遵守安全操作规程，佩戴必要的个人防护装备，如绝缘手套、护目镜等 。高电压可能会对人体造成电击伤害，因此在操作过程中要特别小心，避免直接接触高电压线路和设备 。随时注意电压表和电流表的读数，确保测试在安全范围内进行 。如果发现电压或电流异常，应立即停止测试，检查设备和样品，排除故障后再继续测试 。
在测试过程中，应详细记录电阻值、电流值等关键参数的变化情况，以及短路发生的时间、位置等信息 。这些数据对于评估样品的绝缘性能和 CAF 敏感性非常重要 。通过分析电阻值的变化，可以了解 CAF 的形成和发展过程，电阻值下降越快，说明 CAF 的形成速度越快，样品的绝缘性能下降越明显 。记录短路发生的时间和位置，可以帮助确定 CAF 在样品中的具体生长位置和发展速度，为后续的分析和改进提供依据 。
在测试过程中和测试结束后，应对样品进行仔细观察和检查，寻找可能的绝缘劣化迹象，如裂纹、烧焦、变色等 。这些迹象有助于进一步了解样品的绝缘性能及其失效机制 。裂纹可能是由于样品在测试过程中受到热应力或机械应力的作用而产生的，烧焦和变色可能是由于 CAF 形成导致电流过大，产生热量而引起的 。通过观察这些迹象，可以更直观地了解样品的失效情况，为改进样品的设计和制造工艺提供参考 。
6.2.3 测试后处理
将测试结果与预期标准或历史数据进行比对，以验证测试的准确性和可靠性 。如果测试结果与预期标准相差较大，或者与历史数据不一致，应重新检查测试参数、测试环境及样品处理过程，确保测试的有效性 。可能是测试过程中某个环节出现了问题，例如测试参数设定错误、测试环境不稳定、样品处理不当等，需要找出问题并进行修正，然后重新进行测试 。
撰写详细的测试报告也是测试后处理的重要环节。测试报告应包括测试目的、测试方法、测试参数、测试结果及数据分析等内容 。报告应清晰、准确、完整，以便后续的产品设计和质量控制参考 。测试目的应明确说明进行 CAF 测试的原因和预期目标；测试方法应详细描述测试的步骤和操作流程；测试参数应列出实际使用的直流电压、测试时间、测试温度等参数；测试结果应准确记录电阻值、电流值等关键数据以及短路发生的情况；数据分析应基于测试结果，对样品的绝缘性能和 CAF 敏感性进行评估，并提出相应的建议 。
对测试过程中的经验和教训进行总结，提炼出有效的测试方法和优化建议，这些经验和建议可为今后的 CAF 测试提供宝贵的参考和指导 。例如，在测试过程中发现某种样品处理方法可以有效减少杂质对测试结果的干扰，或者某种测试参数的调整可以更准确地评估样品的性能，都可以将这些经验记录下来，应用到今后的测试中 。通过不断总结经验，优化测试方法和流程，可以提高 CAF 测试的效率和准确性，为电子产品的质量控制提供更有力的支持 。
七、结论
CAF 对电子产品性能和可靠性危害极大，会导致绝缘性能下降、信号传输异常，进而引发电子产品故障频发，严重缩短其使用寿命，在实际应用中可能造成巨大的经济损失和安全隐患。
为预防 CAF 的产生，在设计方面，应合理选择板材，如选用开纤布压制的耐 CAF 板材，避免使用吸水性强的材料；严格控制钻孔工艺参数，做好钻孔后处理工作；优化 PCB 叠板结构，减少吸水性强材料的使用比例，确保层间压力均匀分布，合理设计绝缘层厚度。在设计注意事项上，增大孔距、采用错位排列的孔设计方式、考虑玻璃纱方向以及控制层间绝缘层厚度等措施都能有效降低 CAF 风险。此外，行业内采用 IPC - TM - 650 - 2.6.25 标准进行 CAF 测试，测试过程包括前处理、湿热老化、加电压测试等步骤，且在测试前、测试过程中和测试后都有一系列关键注意事项，以确保测试结果的准确性和可靠性 。