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干貨分享 | PCB為何“時好時壞”？探秘CAF引發的間歇性短路之謎
原創
2025-11-25 17:00:00
技術文章
作者： SGS_SEMI
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在PCB（印刷電路板）可靠性測試中，導電陽極絲（CAF）測試是評估其在高溫高濕環境下長期穩定性的重要手段。然而，在實際測試過程中，工程師常會發現一個令人困惑的現象：被測PCB樣品的絕緣電阻值并非持續穩定地下降，而是在某個時間點出現“突然下降”，隨后又可能在短時間內“回升”至較高水平（如下圖紅框所示）。
在不考慮外部因素的影響（如設備，電磁干擾等）的情況下，這一“先降后升”的現象，背后隱藏著怎樣的物理機制？
現象本質：CAF通路的動態循環
CAF測試中觀察到的阻值“先降后升”現象，其本質并非真正的“自愈”，而是一個動態的、可逆的物理過程，即 CAF導電通路的“形成-斷裂-再形成”循環。
流程說明
1. 導電通路建立：隨著銅離子在陰極不斷沉積，金屬銅或銅鹽構成的導電細絲逐漸延伸，最終跨越絕緣間隙，建立完整的導電通路。
2. 焦耳熱效應：當電流通過高阻值的CAF通路時，根據焦耳定律產生顯著熱量：P = I² × R由于CAF通路細小，熱量無法及時散發，導致局部溫度急劇升高。
3. 通路燒斷：CAF絲最薄弱處發生熔斷，導電通路被物理切斷，絕緣電阻迅速回升。
我們可以將這一過程想象為在PCB內部的一條河流上：
- 初始狀態：河流無橋，兩岸無法通行（絕緣）
- 搭建浮橋：工人（銅離子）沿浮木（基材缺陷）搭建通路
- 橋梁連接：浮橋連通，兩岸通行（阻值下降）
- 壓力過大：重物（電流）通過，浮橋坍塌（阻值回升）
- 循環往復：條件具備時，重新搭建
CAF測試中阻值的“先降后升”現象，本質上是一個動態的、不穩定的“微短路”過程。它不是一次性的、永久性的短路，而是一種間歇性的、脆弱的電氣連接。
現象影響：對可靠性評估的挑戰
CAF測試中阻值的間歇性波動，對PCB的可靠性評估構成嚴峻挑戰：
- 傳統失效判定標準可能失效
- 單次采樣可能錯過阻值下降峰值
- 間歇性微短路導致難以復現的故障
- 增加售后維修難度和成本
間歇性失效特征：在實際應用中表現為“時好時壞”的故障現象，對高可靠性應用構成致命威脅。
風險提示：汽車電子控制單元（ECU）中的間歇性CAF短路可能導致發動機控制信號錯誤，引發動力中斷或失控。
本文著作權歸SGS所有，商業轉載請聯系獲得正式授權，非商業請注明出處
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