用粗纱玻纤布覆铜板生产小埋孔HDI板引起CAF的探讨

张俊杰 罗海春

（江西红板科技股份有限公司，江西 吉安 343100）

随着PCB 向“轻、薄、短、小”和多功能化发展，线宽/线距和孔壁间距也越来越小，不同网络绝缘间距也随之越来越小，在制作难度提升的同时，需要PCB制造商制定严密的过程管控措施和出货检测方案应对随之而来的一系列潜在风险。对于在高温高湿环境下使用的产品，客户会特别关注阳极导电丝（CAF，Conductive Anodic Filament）问题，以确保终端产品的可靠性满足使用要求。

我公司一款6层埋孔HDI（高密度互联）板，在出货前做测试过程中发现CAF问题，分析确认为埋孔间距过小和芯板使用粗玻纤布叠加因素所致，据此而制定相应的预防措施，保证了后续产品不再出现类似CAF问题。

1 CAF测试条件

我公司CAF测试按IPC—TM—650 2.6.25要求执行，共有测试图形和成品板二类测试。

1.1 专用CAF测试图形

设计CAF测试图形，用于物料（如覆铜板，钻刀等）认可。

1.1.1 测试方法

（1）将试验板放置于温度为（85±2）℃，湿度为（88.5±3.5）%RH（相对湿度）的测试箱内,不接偏压静置96 h（4天），然后测试绝缘电阻值R1；

（2）给各测试点接上电压为（50±10）V的直流电做偏压，测试电压（100±2）VDC，静置240 h（10天），在线测试电阻值R2。

1.1.2 测试图形

孔位平行及交错设计二种，如图1和图2所示。

图1 平行设计测试图

图2 交错设计测试图

1.1.3 测试判据

（1）在线测试R2低于≤108 Ω关断阈值；

（2）在线测试R2出现低于阈值1.05×108Ω三次或连续10 min以上。

1.1.4 测试设备

高温高湿箱和在线阻值监控系统，如图3所示。

图3 测试设备图

1.2 按厂内或客户要求，对成品PCB做CAF测试

分别依据工程资料、对孔壁间距、线间距、连接盘间距、层间距最小的网络，按上述测试方法和测试要求做测试。

2 CAF测试失效分析过程

我司一款六层埋孔HDI模块板，四线电测试合格后，出货前做CAF测试，在线阻值监控系统发现个别单元板阻值≤108 MΩ，分析确认为埋孔间出现CAF问题。

此板每SET有16 PCS（如图4所示），任取20 SET四线测试合格板作CAF测试，发现随着测试时间的延长，先后有4 SET中有7 PCS出现阻值降低，在线阻值监控系统提示“测试失效”，失效点随机分布。

图4 HDI模块板图

此板叠层结构为1+4+1，结构参数如表1所示，生产流程如图5所示。

图5 6层HDI板结构图

对失效点作追线分析，确认为L2/L5埋孔层不同网络的2个邻近孔出现微短。

PCB的生产流程会很大程度上影响到小孔间微短，故首先做垂直切片分析孔粗和灯芯，如图6和图7所示。

图6 生产流程图

图7 切片分析孔粗和灯芯图

（1）金相显微镜明场检查孔粗，孔粗符合要求（孔粗≤25.4 μm为合格）；

（2）金相显微镜暗场检查灯芯，灯芯符合要求（灯芯≤50.8 μm为合格）。

排查钻孔生产情况，符合要求，具体情况见表1所示。对微短埋孔作水平切片分析，观察到埋孔层芯板两埋孔间有连线渗铜[见图8（a）所示]。对发现有渗铜的样品作垂直切片[见图8（b）所示]，在金相显微镜下可观察到渗铜沿着7628玻纤布从孔壁的一段延伸到相邻孔壁的一段。据此确认为埋孔间CAF而导致的微短。

图8 有微短埋孔切片图

表1 钻孔生产情况表

3 DOE试验和原因分析

3.1 DOE试验方案

以此板的叠层结构和图形，用不同板料，不同钻刀，调整后的埋孔孔壁间距，按表2设计方案制作试板，并在四线测试后，各取样20SET作DOE试验。备注：板材1：高Tg无卤，0.51 mm 18/18 μm 由2×7628+2116 PP压制；板材2：高Tg无卤，0.51 mm 18/18 μm由5×2116 PP压制；孔壁1：最小相邻埋孔间距0.274 mm；孔壁2：最小相邻埋孔间距0.300 mm；孔壁3：最小相邻埋孔间距0.325 mm。

表2 试验方案和结果表

3.2 实验结果

按上述的测试方法和测试条件，对DOE试验板作CAF测试（测试过程同上），试验1、2、3、4都有个别单元板发现CAF不良，试验5、6、7、8未侦测到CAF问题。

3.3 实验结论

此次CAF问题，是由使用7628粗纱的芯板和埋孔过近的综合因素所导致。因为7628半固化片玻布较粗，浸胶效果差，且埋孔孔壁过近，在钻孔的机械加工冲击下，埋孔间的7628半固化片出现微裂纹，进而在CAF测试时，出现微短。

4 结论

对于带埋孔的HDI板，预防CAF问题，除需注意生产过程管控（如孔粗、灯芯、离子污染）和生产环境监控（如温湿度）外，还要根据工厂自身的加工能力，识别出不同芯板厚度和埋孔孔壁的具体关系，完善公司制程能力表。总体来说，芯板越薄，可加工的孔壁间距越小，其次需要规范芯板玻纤布的使用。综合成本考虑的情况下，玻纤布越细越好，尽可能使用2116及以下的PP，埋孔孔壁间距接近加工能力时，建议不使用7628玻纤布和由7628玻纤布压制的芯板。