导电阳极丝（CAF）热成像辅助定位失效分析方法（征求意见稿）

ICS31.180

L30

团体标准

T/CSTMxxxx-202x

导电阳极丝（CAF）热成像辅助定位失效分

析方法

Thermalimaging-assistedpositioningfailureanalysismethodforConductive

AnodicFilament(CAF)

（征求意见稿，20220825）

202X-XX-XX发布

202X-XX-XX实施

中关村材料试验技术联盟发布

T/CSTMXXX-2022

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》，GB/T20001.4—2015

《标准编写规则第4部分：试验方法标准》给出的规则起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国材料与试验团体标准委员会电子材料领域委员会（CSTM/FC51）提出。

本文件由中国材料与试验团体标准委员会电子材料领域委员会（CSTM/FC51）归口。

本文件为首次发布。

II

T/CSTMXXX-2022

导电阳极丝（CAF）热成像辅助定位失效分析方法

1范围

本文件规定了使用热成像显微镜对CAF试验失效样品的分析原理、仪器与设备、样品制备、分析

步骤、分析结果和试验报告等内容。

本文件适用于CAF试验后绝缘阻值低于108Ω的印制板裸板样品。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2036印制电路术语

GB/T4677印制板测试方法试验15b：显微剖切

3术语和定义

GB/T2036界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

导电阳极丝conductiveanodicfilament，简称CAF

金属离子在电场的作用下，沿玻纤/树脂间隙移动，析出金属和化合物，形成漏电通道的现象，漏

电通道可能出现在孔到孔、孔到铜及铜到铜之间，如下图所示。

孔到孔孔到铜铜到铜

图1导电阳极丝示意图

1

T/CSTMXXX-2022

3.2

红外热点分析图infraredhotspotanalysisdiagram

将红外热点图叠加到样品表面的外观图像，可从图像上观测到发热点位于样品表面的具体位置。

4原理

CAF失效造成的短路，通电时会因为发热产生微弱红外能量发射，高灵敏度的红外探测器能够捕

捉热源产生的位置，精确定位故障。红外系统结合锁相技术硬件和软件特殊算法，通过给样品连接脉冲

电源，提供周期性的热激励源，若样品存在缺陷，热波会被缺陷反射回表面，样品表面温度分布将发生

周期性变化，结合算法可以检测到短路缺陷。

5试验条件

除另有规定外，试验应在以下条件下进行：

环境温度：（15-25）℃；

相对湿度：≤65%；

大气压力：标准大气压101KPa。

6仪器设备

6.1热成像显微镜，具体要求如下：

a)包含两个探针座的探针台，加热台温度可达50℃；

b）直流电源，可独立调整电流和电压，测试电压最小值为0.1v，限流最小值为1μA；

c）探测器，灵敏度至少达到25mK@25℃；

d)分析软件具有锁相热成像（Lock-in）功能。

6.2烙铁，可加热至450℃。

6.3能谱仪(EnergyDispersiveSpectrometer,EDS)。

7试剂和材料

a)牌号为Sn63/Pb37的焊锡丝；

b)带有绝缘层的铜导线；

c)导热双面胶。

8样品

2

T/CSTMXXX-2022

CAF试验后绝缘阻值低于108Ω的失效样品，满足焊接条件的样品在测试点处焊接导线。

9试验步骤

9.1检查失效网络：

根据绝缘阻值确定具体的失效网络，并对失效网络表面进行检查，查看是否有枝晶、离子迁移或异

物等异常现象。

9.2热成像分析（无损定位失效点）

9.2.1连接电源

使用导热双面胶将失效样品固定在设备样品台上，用探针或引线的方式，将失效样品与电源正负极

相连。

9.2.2选择镜头

根据样品尺寸大小选择合适视野范围的红外镜头，一般先观测失效链路全貌，找到热点后，更换镜

头对失效点局部放大拍照。

9.2.3调节镜头

通过升降镜头的高度聚焦使样品表面图像清晰，如因样品表面光滑等因素导致无法聚焦到清晰图像，

可使用加热台对样品进行适当升温，例如升温至28℃~50℃，以增加样品表面发射率从而得到清晰图像。

9.2.4设置测试电压和限流

测试电压和限流初始值应设置较低数值，防止导电阳极丝被高电流破坏，建议初始测试电压设置为

0.1V、初始限流设置为1μA。

9.2.5调节测试参数

打开电源输出开关，观察电流、功率及阻值，实际电流等于限流时，需适当增大限流的设置值，当

功率大于100μw且阻值稳定时可以使用该参数进行测试，功率和阻值未达到测试要求时逐渐增大测试

电压直至满足测试要求，测试电压≤5v建议步进1v，测试电压≥5v建议步进5v。一般情况，电阻越大，

设置的测试电压越大，设置电压建议不超过CAF试验的测试电压。

9.2.6设置电源方波周期

依据样品厚度及预计失效位置深度设置电源方波周期，样品越薄或失效位置离样品表面越浅，周期

设置值越小，例如厚度＜1.6mm的样品可将周期设置为1Hz或2s，对于厚样品和失效位置较深，则需

增大方波周期设置值。

9.2.7开始测试

开始测试后电源周期性输出方波型电压加载至样品，待红外传感器收集到样品表面热发射数据图像

后，观察样品表面发热变化，当热量存在聚集和扩散过程的区域即失效位置，如图2所示，2a到2b呈

现的是电源打开时热量聚集的过程，2c到2e呈现的是电源关闭时热量扩散的过程。发热点分散或无发

3

T/CSTMXXX-2022

热点时，需重新设置电压、限流和方波周期等参数设置，当测试电压达到CAF试验施加的电压时，约

30S未出现发热点的差异，判定样品在此条件下无CAF失效点：

abcde

图2热量聚集和扩散过程

9.2.8输出红外热点分析图

输出红外热点分析图，如图3所示。

图3热点叠加样品外观图

9.3切片分析

使用热成像显微镜找到失效点后，进行切片研磨，研磨方向如图4所示，必要时可使用EDS对

CAF细丝的横截面进行元素分析，辅助判断失效原因。

水平研磨方向

L1

CAF

+-

L

垂直研磨方

向

图4研磨方向示意图

9.3.1水平研磨分析

通过热成像显微镜确认失效点后，参考GB/T4677印制板测试方法试验15b：显微剖切进行显微切

片的制备，以找到具体的CAF并判定失效原因。首先进行水平逐层研磨，结合板件的叠层结构判定适合

4

T/CSTMXXX-2022

的观察点，并逐层观察。

9.3.2垂直研磨分析

水平研磨分析找到CAF的层次位置后，可以开始垂直的研磨分析，垂直研磨方向有两种，如图5

所示，具体按照如下a)~c)进行：

a)平行CAF细丝方向研磨：一般情况下，建议先平行于CAF细丝生长方向研磨，如图5所示；

方向

研磨

研磨位

C

AF

图5平行CAF细丝方向研磨示意图和结果图

b)垂直CAF细丝方向研磨：平行CAF细丝方向研磨后，可沿着垂直CAF细丝的方向研磨，如图6

所示；

图6垂直CAF细丝方向研磨示意图和结果图

c)当CAF呈细小的丝状时，平行细丝方向研磨时容易损坏细丝，可跳过a）步骤，直接进行垂直CAF

细丝方向研磨，得到CAF丝的横截面。

10试验报告

试验报告一般应当包括但不限于下列a)~c)项内容：

a）样品信息；

b）分析结果：包含但不限于红外热点分析图和切片分析图；

c）试验人员和试验日期。

5

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6

T/CSTMXXX-2022

附录A

起草单位和主要起草人

本文件起草单位：深南电路股份有限公司、工业和信息化部电子第五研究所、无锡深南有限公司、

南通深南有限公司、深圳市美信检测技术股份有限公司、广合科技(广州)有限公司。

本文件主要起草人：戴炯、陈利、张凯、何骁、叶晓菁、陈宗喜、朱李峰、王硕、孙朝宁、沈江华、

张伟、黎钦源。

6

T/CSTMXXX-2022

目次

前言............................................................................II

1范围...........................................................................1

2规范性引用文件.................................................................1

3术语和定义.....................................................................1

4原理...........................................................................2

5试验条件.......................................................................2

6仪器设备.......................................................................2

7试剂和材料.....................................................................2

8样品...........................................................................2

9试验步骤.......................................................................3

9.1检查失效网络：...........................................................3

9.2热成像分析（无损定位失效点）.............................................3

9.3切片分析.................................................................4

10试验报告......................................................................5

I

T/CSTMXXX-2022

导电阳极丝（CAF）热成像辅助定位失效分析方法

1范围

本文件规定了使用热成像显微镜对CAF试验失效样品的分析原理、仪器与设备、样品制备、分析

步骤、分析结果和试验报告等内容。

本文件适用于CAF试验后绝缘阻值低于108Ω的印制板裸板样品。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2036印制电路术语

GB/T4677印制板测试方法试验15b：显微剖切

3术语和定义

GB/T2036界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

3.1

导电阳极丝conductiveanodicfilament，简称CAF

金属离子在电场的作用下，沿玻纤/树脂间隙移动，析出金属和化合物，形成漏电通道的现象，漏

电通道可能出现在孔到孔、孔到铜及铜到铜之间，如下图所示。

孔到孔孔到铜铜到铜

图