Scegli lingua
Introduzione
Quando pensi alla corrosione, una delle prime cose che probabilmente ti vengono in mente è la ruggine, e avresti ragione. La corrosione può anche portare ad altri problemi, il che rende ancora più importante essere consapevoli di alcuni dei diversi tipi di effetti della corrosione.
Breve descrizione della corrosione PCB
La corrosione è il processo mediante il quale un materiale perde le sue proprietà originali a causa di una reazione chimica con il suo ambiente. La corrosione su un circuito stampato indica che il rame ha iniziato a erodersi e viene sostituito da altri materiali come carbonio o ossigeno.
Il processo di corrosione può causare una serie di problemi ai componenti elettronici, come cortocircuiti, riduzione della capacità di corrente e aumento della resistenza elettrica. Questo fenomeno è tipicamente causato dall'ossidazione (ruggine), sebbene esistano altre forme di corrosione generate da interazioni chimiche con i componenti o altri materiali.
PCB di corrosione
Perché si verifica la corrosione in un PCB?
I PCB sono soggetti a corrosione perché sono composti da una varietà di componenti, tra cui il rame , che reagisce facilmente con l'acqua.
Altri elementi che possono indurre corrosione nei circuiti stampati includono:
Migrazione elettrochimica
Quando una corrente viene applicata a un conduttore, crea un campo elettrico. Questo campo elettrico può far fluire gli elettroni da un terminale all'altro del circuito. Questi elettroni lasciano ioni o particelle cariche. Gli ioni sono attratti dalla superficie del conduttore e vi si attaccano, provocando corrosione.
Questo processo è chiamato migrazione elettrochimica e si verifica ogni volta che è presente un elettrolita (che è solo un liquido che conduce elettricità). L'elettrolita più comune è l'acqua, ma anche altri liquidi come l'acqua salata possono essere elettroliti.
Migrazione elettrochimica
Polvere
La polvere può causare corrosione agendo da isolante tra il rame e la placcatura , provocando una perdita di conduttività. Ciò può portare ad un accumulo di elettricità statica sul PCB, dannoso per svariati motivi.
Umidità
L'umidità si infiltra nel metallo di un circuito stampato , creando condizioni favorevoli alla corrosione. Se l'umidità non viene controllata e le si permette di raggiungere altre parti del circuito stampato, può causare gravi danni.
Umidità
Umidità
L'umidità dell'aria può causare l'ossidazione dei materiali utilizzati in un circuito stampato. Questa ossidazione può essere causata da piccole quantità di umidità presenti nell'aria, nonché da goccioline d'acqua che si sono depositate sulla superficie della tavola.
Umidità
Residuo di flusso
Si tratta di un sottoprodotto del processo di saldatura che rimane sul circuito stampato durante l'asciugatura. È generalmente composto da sostanze chimiche come borace, cloruro di ammonio e acetato di piombo. Queste sostanze corrodono le piste di rame sul circuito stampato, causandone la corrosione nel tempo.
Residuo di flusso
Tipi di corrosione PCB
La corrosione è una delle principali preoccupazioni nel settore dell'elettronica, soprattutto quando si ha a che fare con circuiti stampati. È importante comprendere i diversi tipi di corrosione che possono verificarsi sui circuiti stampati e quali misure è possibile adottare per prevenirli.
atmosferico
Al livello più elementare, la corrosione è una reazione chimica tra due sostanze. Quando un materiale si combina con l'ossigeno dell'aria, si sviluppa la corrosione atmosferica. Questo può essere un problema per i circuiti stampati poiché sono realizzati in rame, che è un ottimo conduttore di elettricità e anche soggetto a ossidazione.
Se è presente umidità, può anche reagire con il rame e causare corrosione. Il risultato di queste reazioni è la formazione di una sostanza verdastra chiamata Green Rust che erode lentamente il circuito stampato.
Corrosione atmosferica
fretting
Una forma di corrosione elettrochimica che si verifica quando due superfici metalliche sono in contatto tra loro e uno dei metalli è soggetto a un ambiente corrosivo.
Le superfici a contatto sono spesso costituite da due metalli diversi, come rame e acciaio, oppure rame e alluminio . In questo caso, la superficie in acciaio o alluminio funge da anodo e si corrode più rapidamente rispetto alla superficie in rame. Ciò provoca il passaggio di una corrente elettrica dal rame all'acciaio o all'alluminio, con conseguente formazione di ossido di rame sulla superficie del circuito stampato in rame.
Corrosione
Galvanico
Ciò può accadere a causa di un filo o cavo, in cui un'estremità è collegata al terminale positivo e l'altra estremità è collegata al terminale negativo. La corrente fluirà da un'estremità all'altra, consentendo di rivestire un'estremità del filo o del cavo con corrosione anodica e l'altra estremità con corrosione catodica.
Corrosione galvanica
Elettrolitico
La corrosione elettrolitica si verifica quando una sostanza ionizzata (elettrolita) viene posta a contatto con due elettrodi, uno caricato positivamente e uno caricato negativamente, e una corrente elettrica li attraversa. La presenza di un elettrolita aumenta la velocità con cui si verificano le reazioni elettrochimiche; ciò significa che il processo di corrosione avviene più velocemente di quanto sarebbe altrimenti.
Corrosione elettrolitica
Localizzata
Quando c'è una fonte localizzata di corrosione, può portare a problemi con il circuito. Questo di solito accade con componenti che sono stati esposti all'umidità.
Il primo segno di corrosione localizzata è che il componente inizia a ossidarsi e sviluppare un rivestimento verde, marrone o rosso. Ciò può far sembrare vecchio, ma, cosa più importante, può causare il guasto del circuito.
Corrosione localizzata
Intergranulare
La corrosione intergranulare si verifica quando il metallo è esposto a un elettrolita che può attaccare il metallo ai suoi bordi di grano. Questo tipo di corrosione è comune nei metalli che hanno punti di fusione bassi e alta conducibilità termica.
Il problema con la corrosione intergranulare è che assomiglia ad altri tipi di corrosione, quindi può essere difficile dire se ce l'hai. Di solito si presenta come piccoli pozzi profondi meno di 1 mm. Queste fosse sono anche spesso ricoperte da una sostanza polverosa bianca o grigio-verde. Questa sostanza polverosa è in realtà un ossido, uno strato di materiale che si forma quando il metallo si arrugginisce.
Corrosione intergranulare
Dendrite elettrolitica
Ciò accade quando due o più metalli diversi sono molto vicini tra loro ed è presente un elettrolita (solitamente acqua). L'elettrolita può causare la corrosione dei metalli a velocità diverse, dando origine a una serie di minuscole strutture simili ad alberi chiamate "dendriti".
Corrosione elettrolitica dei dendriti
fessura
Un tipo di corrosione che si verifica quando una piccola quantità di liquido viene intrappolata in uno spazio tra due superfici metalliche. Il liquido può essere acqua o qualsiasi altro tipo di liquido, ma deve essere presente e presente in quantità sufficiente a causare corrosione.
La corrosione interstiziale si verifica più spesso quando c'è un piccolo spazio tra due elementi in un circuito stampato come i conduttori di un circuito integrato (IC) o altri componenti, senza alcuna barriera per impedire l'ingresso di umidità.
Corrosione nelle fessure
Filiforme
Un tipo di corrosione che si verifica nei circuiti stampati è causato dall'infiltrazione di umidità, che forma un sottile strato di ruggine sulle piste e sui fori di rame . La ruggine si diffonde da lì, creando un disegno "filiforme".
Corrosione filiforme
Metodi per la pulizia della corrosione PCB
La corrosione è uno dei problemi più comuni che possono interessare i circuiti stampati. È causato da una reazione tra il rame e l'ossigeno nell'aria, che provoca la formazione di un sottile strato di corrosione sulla superficie del pannello.
Questo livello può essere rimosso utilizzando uno qualsiasi dei diversi metodi, tra cui:
Ad Aria Compressa
Pulire i circuiti stampati con corrosione utilizzando aria compressa è una buona opzione se si ha accesso a un compressore o se è possibile noleggiarne uno. È necessario poter soffiare aria attraverso i fori del circuito stampato, quindi questo metodo è più adatto per pulizie su piccola scala.
Ti consigliamo inoltre di assicurarti di utilizzare aria compressa filtrata, poiché eventuali particelle di polvere al suo interno possono intasare la tavola e rendere più difficile la pulizia.
Ad Aria Compressa
A pennello
La spazzolatura è un modo semplice per rimuovere la corrosione dai circuiti stampati senza danneggiare nessuno dei componenti sulla scheda. È anche economico poiché tutto ciò di cui hai bisogno è uno spazzolino da denti e un po' d'acqua.
Se hai molti PCB che necessitano di pulizia, potrebbe valere la pena investire in un pennello dedicato solo per questo scopo (e forse anche prendere in considerazione l'acquisto di alcune testine di ricambio). Ma se hai solo poche assi che devono essere pulite, qualsiasi vecchio spazzolino dovrebbe andare bene.
A pennello
Con soluzione per la pulizia della casa
Assicurati di utilizzare una soluzione sicura per il materiale del tuo circuito stampato. Ad esempio, se è fatto di plastica, dovresti usare solo una soluzione sicura per la plastica. Vuoi anche assicurarti che la soluzione non sia troppo forte o concentrata, ne vuoi quanto basta in modo che possa dissolvere efficacemente la corrosione senza danneggiare la tua tavola.
Per rimuovere la corrosione dal circuito stampato, immergilo semplicemente nella soluzione detergente scelta per circa 15 minuti. Quindi estrarlo e rimuovere la corrosione residua con uno straccio o un tovagliolo di carta.
Con acqua deionizzata
Questo tipo di acqua è l'acqua che è stata privata di tutti gli ioni, inclusi sodio e cloruro. Ciò significa che non c'è più sale nell'acqua. Questo tipo di acqua è perfetto per rimuovere la corrosione dai circuiti stampati perché non lascia residui né si incastra in eventuali crepe, che potrebbero causare ulteriori danni.
Quest'acqua ha un pH di 7 e non contiene ioni minerali, quindi non causerà ulteriore corrosione se applicata alla tavola. Puoi spruzzare quest'acqua sulla tavola con un compressore d'aria o un altro spruzzatore.
Con acqua deionizzata
Con bicarbonato di sodio
Se vuoi pulire la corrosione da un circuito stampato, prova il bicarbonato di sodio. Questo è alcalino che può aiutare nella rimozione della corrosione dalla superficie del PCB. Inoltre, aiuterà a neutralizzare qualsiasi acido presente nella soluzione corrosiva.
Per asciugamano
Si consiglia di provare a utilizzare un asciugamano per rimuovere la corrosione. È possibile utilizzare un panno in microfibra o anche solo un vecchio canovaccio normale per rimuovere delicatamente lo sporco o la sporcizia dall'area in cui si è verificata la corrosione. Assicurati di non strofinare troppo forte: non vuoi graffiare la tua tavola!
Per asciugamano
Per Forno
Un'altra opzione è usare un detergente per forno sulla tavola. Questo metodo funziona bene se c'è solo una leggera corrosione sulle tue schede e non sono troppo danneggiate da danni causati dall'acqua o altri problemi come cortocircuiti elettrici. Lo svantaggio di questo metodo è che potrebbe richiedere più tempo rispetto ad altre opzioni perché richiede più tempo per l'asciugatura prima di poterlo riutilizzare.
Per Forno
Modi per prevenire la corrosione PCB
Prevenire è meglio che curare. Ecco alcuni modi per prevenire la corrosione nei circuiti stampati:
Procedura di laminazione controllata
Uno dei metodi migliori per prevenire la corrosione nei circuiti stampati è utilizzare una procedura di laminazione controllata. In questa procedura, tutti gli strati del circuito stampato vengono laminati insieme contemporaneamente, creando una tenuta ermetica tra gli strati. Questa tenuta ermetica impedisce all'acqua di penetrare nel circuito e causare corrosione.
La procedura di laminazione controllata può essere utilizzata per pannelli monofacciali o bifacciali . Nel caso di pannelli monofacciali, un lato presenta un adesivo su entrambi i lati, consentendo la laminazione con un ulteriore strato di materiale. I pannelli bifacciali, invece, hanno l'adesivo solo su un lato, quindi possono essere laminati sia con un altro strato di materiale che con se stessi.
Soldermask appropriato
Per prevenire la corrosione nei circuiti stampati, è importante utilizzare una maschera per saldatura appropriata.
La maschera di saldatura è uno strato protettivo che ricopre le piste di rame di un circuito stampato e le protegge dalla corrosione causata dall'ambiente. Solitamente è realizzata con un materiale epossidico o una vernice a base di lacca.
Piani in rame a maglie
Un piano di rame a maglie è uno strato di rame che attraversa il centro di un circuito stampato. Questo strato aiuta a prevenire l'ossidazione sulla superficie della scheda e funge anche da dissipatore di calore per dissipare il calore dai componenti.
Borse ESD per lo stoccaggio
Una borsa ESD è un contenitore di stoccaggio appositamente progettato che impedisce l'accumulo di carica elettrostatica sui circuiti stampati. Se un circuito ha una carica elettrica, attirerà altri elettroni, che possono causare corrosione. Una borsa ESD può impedirlo bloccando il flusso di elettroni, in modo che non possano accumularsi sui circuiti stampati.
Borse ESD
Micro-incapsulamento
Durante la produzione di un circuito stampato (PCB), questo viene rivestito con uno strato di vernice che protegge il circuito dall'ossidazione e da altre forme di corrosione. Questo strato protettivo è chiamato "rivestimento" e può essere realizzato con diversi materiali, come la resina epossidica e la gomma siliconica.
Tuttavia, questo rivestimento dura solo per circa 10 anni prima che inizi a consumarsi e diventi inefficace nel proteggere il PCB dai danni. La microincapsulazione fornisce una migliore forma di protezione applicando diversi strati di rivestimento protettivo uno sopra l'altro invece di un solo strato singolo come i rivestimenti tradizionali.
Sovrastampaggio termico
Si tratta di un processo che utilizza calore e pressione per creare un rivestimento sottile e flessibile sulla superficie dei circuiti stampati. Questo processo prevede l'applicazione di un materiale termoplastico sulla superficie del PCB. La plastica viene quindi riscaldata e modellata attorno al PCB.
Rivestimento conforme
Un tipo di rivestimento utilizzato per proteggere la qualità e l'integrità dei circuiti stampati. Il rivestimento conforme è una pellicola sottile che viene applicata sulla superficie di un oggetto per sigillarlo da umidità, corrosione e altri fattori che possono comprometterne la qualità.
I rivestimenti conformi sono particolarmente importanti per i circuiti stampati perché consentono loro di mantenere la loro funzione in un'ampia gamma di ambienti. Possono essere applicati su aree sia esposte che non esposte e proteggono dai danni causati da acqua, umidità, inquinamento atmosferico, sbalzi di temperatura o altri fattori.
Cottura
Questo è un metodo per asciugare la scheda PCB dopo che è stata prodotta. Si fa riscaldando la tavola e lasciandola riposare a quella temperatura per un certo periodo di tempo. Questo processo rimuove l'eventuale umidità presente sulla scheda e aiuta a prevenire la corrosione in seguito.
Finitura Superficiale
La finitura superficiale è una parte importante del processo di produzione dei circuiti stampati. È fondamentale garantire che la superficie dei PCB sia priva di contaminazioni che potrebbero causare corrosione. Questo processo contribuisce inoltre a migliorare le prestazioni dei circuiti, rendendoli più resistenti al calore, all'umidità e ad altri fattori ambientali.
Questi sono i tipi di finitura superficiale comuni utilizzati per evitare la corrosione del PCB:
Finitura Superficiale
Conclusione
Può essere deludente e fastidioso trovare segni di corrosione sul PCB che non solo diminuiscono l'estetica del tuo lavoro, ma ne influenzano anche la funzionalità. La corrosione di solito avviene dopo un po' di tempo, a seconda di come si conservano i circuiti stampati o se li si fornisce correttamente. Ad esempio, se un PCB viene lasciato all'aperto durante la pioggia e non è protetto, esiste la possibilità che subisca corrosione.
