In der Welt der Elektronik sind Leiterplatten (PCBs) von grundlegender Bedeutung. Sie sind jedoch einer stillen Bedrohung ausgesetzt: Korrosion. Korrosion kann die Leistung einer Leiterplatte beeinträchtigen und zu Geräteausfällen führen. Dieser Artikel befasst sich mit den Ursachen, Arten und der Vorbeugung von PCB-Korrosion. Für Unternehmen, die auf elektronische Geräte angewiesen sind, ist es von entscheidender Bedeutung, die PCB-Korrosion zu verstehen und zu bekämpfen. Begleiten Sie uns, wenn wir uns eingehend mit diesem Thema befassen und Erkenntnisse liefern, um die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit Ihrer elektronischen Komponenten sicherzustellen.
Was ist PCB-Korrosion?
Unter Korrosion versteht man die allmähliche Zerstörung von Materialien durch chemische Reaktionen mit ihrer Umgebung. Im Zusammenhang mit Leiterplatten tritt Korrosion auf, wenn sich die Materialien der Leiterplatte aufgrund unerwünschter Reaktionen mit Substanzen in der Umgebung zu zersetzen beginnen. Dadurch kann es zur Bildung unerwünschter Stoffe auf der Platine kommen, die deren Funktion beeinträchtigen können.
Korrosionsanfälligkeit verschiedener in Leiterplatten verwendeter Metalle
Leiterplatten bestehen aus verschiedenen Metallen, von denen jedes einen einzigartigen Zweck erfüllt. Diese Metalle sind zwar für die Funktionalität der Platine unerlässlich, weisen jedoch einen unterschiedlichen Grad der Korrosionsbeständigkeit auf.
| Metal | Verwendung in Leiterplatten | Korrosionsanfälligkeit |
|---|
| Kupfer | Primärmetall aufgrund hervorragender elektrischer Leitfähigkeit. | Anfällig für Oxidation, was zur Bildung einer grünlichen Schicht namens Kupferoxid führt, die den Stromfluss stört. |
| Gold | Wird in hochwertigen Leiterplatten für hervorragende Leitfähigkeit verwendet. | Für sich genommen beständig gegen Korrosion, kann jedoch in Kombination mit anderen Metallen zu „galvanischer Korrosion“ führen. |
| Silber | Aufgrund seiner hervorragenden Leitfähigkeit wird es manchmal für Leiterplattenleiterbahnen verwendet. | Kann anlaufen, wenn es schwefelhaltigen Umgebungen ausgesetzt wird. |
| Zinn | Wird oft als Schutzschicht für Kupfer verwendet. | Bietet Schutz, kann jedoch „Zinn-Whisker“ bilden, die zu Kurzschlüssen führen können. |
| Nickel | Wirkt als Barriereschicht zwischen Kupfer und anderen Metallen. | Kann unter bestimmten Bedingungen korrodieren und eine grünliche, kupferähnliche Schicht bilden. |
Ursachen für PCB-Korrosion
Korrosion auf Leiterplatten (PCBs) ist für viele Branchen ein Problem, da sie die Leistung und Lebensdauer elektronischer Geräte erheblich beeinträchtigen kann.
Eine Hauptursache dieser Korrosion ist Feuchtigkeit. Wenn Leiterplatten feuchten Umgebungen oder direktem Wasserkontakt ausgesetzt werden, kann dies den Korrosionsprozess auslösen.
Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Vorhandensein von Verunreinigungen. Chemikalien, Salze und andere Schadstoffe in der Luft können sich auf der PCB-Oberfläche ablagern und zu korrosiven Reaktionen führen.
Darüber hinaus kann die Qualität der in der Leiterplatte verwendeten Materialien ihre Anfälligkeit beeinflussen. Minderwertige Metalle oder Schutzbeschichtungen bieten möglicherweise keinen ausreichenden Widerstand gegen Umwelteinflüsse.
Schließlich können auch Temperaturschwankungen eine Rolle spielen, da sie zu Kondensation oder Belastung der Platine führen können. Das Verständnis dieser Ursachen ist der erste Schritt zur Vermeidung möglicher Schäden.
Arten von Korrosion in Leiterplatten
Korrosion in Leiterplatten kann sich in verschiedenen Formen manifestieren, jede mit ihren einzigartigen Eigenschaften und Auswirkungen. Das Erkennen dieser Arten ist für Unternehmen von entscheidender Bedeutung, um wirksame Präventionsstrategien umzusetzen und die Langlebigkeit ihrer elektronischen Produkte sicherzustellen.
Galvanische Korrosion
Dies geschieht, wenn zwei verschiedene Metalle in Gegenwart eines Elektrolyten in Kontakt kommen, wodurch ein Metall schneller korrodiert als das andere. Befinden sich beispielsweise Gold und Kupfer auf einer Leiterplatte in unmittelbarer Nähe, kann es zu galvanischer Korrosion kommen, die die Funktionalität der Leiterplatte beeinträchtigt.
Elektrochemische Migration (ECM)
Diese Art von Korrosion tritt auf, wenn zwischen zwei Punkten auf einer Leiterplatte ein Spannungsunterschied besteht und Feuchtigkeit vorhanden ist. Die Spannung treibt Metallionen von einem Punkt zum anderen und bildet dabei leitende Pfade oder „Dendriten“. Diese Dendriten können Kurzschlüsse verursachen, die zu Geräteausfällen führen können.
Lochfraß
Diese lokalisierte Form der Korrosion erzeugt kleine Grübchen oder Löcher auf der Metalloberfläche. Dies ist besonders gefährlich, da es unbemerkt bleiben kann, bis ein erheblicher Schaden entstanden ist. Lochfraß kann die Dicke der Leiterbahnen auf einer Leiterplatte verringern und deren Leistung beeinträchtigen.
Spaltkorrosion
Dieser Korrosionstyp tritt in engen Räumen auf, in denen der Sauerstoff begrenzt ist, und kann in Bereichen wie der Überlappung zweier Oberflächen auftreten. Dies kann zu einer Schwächung der Leiterplattenstruktur und möglichen Fehlfunktionen des Geräts führen.
Umweltkorrosion
Faktoren wie Feuchtigkeit, Temperatur und Luftschadstoffe können zu dieser Art von Korrosion führen. Beispielsweise kann es bei PCBs, die in Küstenregionen salzhaltiger Luft ausgesetzt sind, zu beschleunigten Korrosionsraten kommen. Da ist ein Studie Darin werden Ergebnisse zum Korrosionsverhalten von PCB-HASL in Meeresumgebungen vorgestellt, insbesondere in solchen mit industrieller Verschmutzung.
Passungsrost
Dies entsteht durch wiederholten Verschleiß und kleine Vibrationen. Durch die kontinuierliche Bewegung werden schützende Oxidschichten entfernt, wodurch das darunter liegende Metall anfällig für Korrosion wird.
Auswirkungen von Korrosion auf die PCB-Leistung
Korrosion auf Leiterplatten ist nicht nur ein oberflächliches Problem. Dies kann tiefgreifende Auswirkungen auf die Leistung und Langlebigkeit elektronischer Geräte haben. So kann Korrosion die PCB-Funktionalität beeinträchtigen:
Reduzierte Leitfähigkeit: Korrosion kann die Leiterbahnen auf der Leiterplatte beeinträchtigen. Dies behindert den reibungslosen Fluss elektrischer Ströme und führt zu einer verringerten Geräteeffizienz.
Defekt eines Bauteils: Wenn sich die Korrosion ausbreitet, kann sie wichtige Komponenten auf der Platine beschädigen. Dies kann zu teilweisen oder vollständigen Fehlfunktionen des Geräts und damit zu unerwarteten Ausfallzeiten führen.
Kurzschlüsse: Korrosive Elemente können zu unbeabsichtigten Verbindungen zwischen Stromkreisen führen. Dies kann zu Kurzschlüssen führen, die ein potenzielles Sicherheitsrisiko darstellen und das Gerät beschädigen können.
Verkürzte Lebensdauer: Korrosion beschleunigt den Verschleiß. Geräte mit korrodierten Leiterplatten haben tendenziell eine kürzere Betriebslebensdauer, was zu höheren Wartungs- und Austauschkosten führt.
Beeinträchtigte Signalintegrität: Korrosion kann die über die Platine übertragenen Signale stören und zu Datenverlust oder Fehlkommunikation zwischen Komponenten führen.
So entfernen Sie Korrosion von einer Leiterplatte
Korrosion auf einer Leiterplatte kann deren Leistung beeinträchtigen und ihre Lebensdauer verkürzen. Um die Funktionsfähigkeit des Boards aufrechtzuerhalten, ist es von entscheidender Bedeutung, dieses Problem umgehend zu beheben. Hier untersuchen wir verschiedene Methoden und Materialien zur Reinigung korrodierter Leiterplatten.
Reinigung mit Isopropylalkohol (IPA).
IPA ist ein weit verbreitetes Reinigungslösungsmittel für Leiterplatten. Es löst kleinere Korrosionen und hinterlässt keine Rückstände.
Vorteile: Sicher für die meisten PCB-Komponenten und wirksam gegen leichte Korrosion. Nachteile: Möglicherweise nicht stark genug für starke Korrosion.
Nachteile: Ist möglicherweise nicht stark genug für schwere Korrosion.
Reinigung mit weißem Essig
Weißer Essig, eine milde Säure, kann alkalischer Korrosion entgegenwirken. Seine einfache Verfügbarkeit macht es für viele zu einer beliebten Wahl.
Vorteile: Zugänglich und kostengünstig.
Nachteile: Möglicherweise nicht stark genug für starke Korrosion. Es ist wichtig, gründlich auszuspülen, um Rückstände zu vermeiden.
Backpulverlösung
Backpulver ist alkalisch und wirkt gegen Säurekorrosion. Aufgrund seiner Verfügbarkeit im Haushalt ist es eine praktische Option.
Vorteile: Wirksam gegen säurebedingte Korrosion und leicht verfügbar.
Nachteile: Kann leicht abrasiv sein, daher wird eine sanfte Anwendung empfohlen. Bei unsachgemäßem Abspülen können Rückstände zurückbleiben.
Kommerzielle PCB-Reiniger
Dabei handelt es sich um speziell für Leiterplatten entwickelte Reinigungslösungen.
Vorteile: Sie wurden speziell für Leiterplatten entwickelt und können verschiedene Arten von Korrosion bekämpfen.
Nachteile: Sie sind tendenziell teurer als Haushaltslösungen. Einige enthalten möglicherweise Chemikalien, die eine sorgfältige Handhabung erfordern.
Ultraschallreinigung
Bei dieser Technik werden Ultraschallwellen in einer Reinigungslösung eingesetzt, um Korrosion zu entfernen.
Vorteile: Hochwirksam, insbesondere bei komplexen Leiterplatten mit schwer zugänglichen Stellen.
Nachteile: Erfordert spezielle Ausrüstung und ist möglicherweise nicht für alle Leiterplatten geeignet, da einige Komponenten empfindlich auf Ultraschallwellen reagieren können.
Um die Langlebigkeit und optimale Leistung einer Leiterplatte zu gewährleisten, sind regelmäßige Wartung und rechtzeitige Korrosionsreinigung erforderlich. Obwohl mehrere Reinigungsmethoden zur Verfügung stehen, ist es wichtig, eine zu wählen, die der Art und dem Schweregrad der Korrosion entspricht. Stellen Sie immer sicher, dass die Leiterplatte nach der Reinigung gründlich getrocknet ist, um weitere Probleme zu vermeiden. Die richtige Pflege kann die Lebensdauer einer Leiterplatte erheblich verlängern und ihre Effizienz erhalten.
Wie verhindert man Korrosion auf Leiterplatten?
Korrosion auf Leiterplatten kann deren Leistung beeinträchtigen und manchmal sogar ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigen. Sowohl für Unternehmen als auch für Privatpersonen ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie sie diese Verschlechterung verhindern und die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ihrer elektronischen Geräte sicherstellen können.
Einer der Hauptfaktoren, die zur PCB-Korrosion führen, ist die Umwelt. Es ist von größter Bedeutung, die Leiterplatte in einer trockenen Umgebung mit geringer Luftfeuchtigkeit aufzubewahren. Übermäßige Feuchtigkeit kann als Katalysator wirken und den Korrosionsprozess beschleunigen. Wenn Sie PCBs über einen längeren Zeitraum lagern, sollten Sie die Verwendung versiegelter Behälter mit Trockenmitteln oder sogar den Einsatz von Luftentfeuchtern in den Lagerbereichen in Betracht ziehen.
Eine weitere wirksame vorbeugende Maßnahme ist das Aufbringen von Schutzanstrichen. Schutzbeschichtungen können beispielsweise einen Schutz vor äußeren Einflüssen bieten, die Korrosion verursachen könnten. Beim Auftragen dieser Beschichtungen ist es wichtig, sicherzustellen, dass sie die gesamte Platine und alle ihre Komponenten bedecken, um maximalen Schutz zu gewährleisten.
Auch die Qualität der bei der Herstellung der Leiterplatte verwendeten Materialien spielt eine wichtige Rolle für die Korrosionsanfälligkeit. Die Entscheidung für korrosionsbeständige Metalle und hochwertige Isoliermaterialien während des Design- und Herstellungsprozesses kann die Widerstandsfähigkeit der Platine deutlich verbessern.
Regelmäßige Wartung und Inspektionen sollten nicht vernachlässigt werden. Durch die regelmäßige Überprüfung und Reinigung der Leiterplatte können frühe Anzeichen von Korrosion erkannt werden, was ein rechtzeitiges Eingreifen ermöglicht. Bei der Reinigung ist es ratsam, weiche Bürsten und geeignete Reinigungslösungen zu verwenden, um Schäden zu vermeiden.
Schließlich ist es wichtig, sich möglicher Schadstoffe bewusst zu sein. Bestimmte Chemikalien können den Korrosionsprozess beschleunigen. Es kann von Vorteil sein, sicherzustellen, dass die Leiterplatte diesen schädlichen Substanzen auch während der Handhabung nicht ausgesetzt wird. Das Tragen von Handschuhen beim Umgang mit Leiterplatten und deren Lagerung in sauberen Umgebungen kann in dieser Hinsicht hilfreich sein.
Schlussfolgerung
Korrosion auf Leiterplatten kann die Leistung elektronischer Geräte beeinträchtigen und die Lebensdauer verkürzen. Für die Aufrechterhaltung der Qualität und Effizienz Ihrer Elektronik ist es von entscheidender Bedeutung, die Ursachen und Präventionsmethoden zu kennen. Als vertrauenswürdiger Fachmann PCB-LieferantWir legen großen Wert auf die Lieferung korrosionsbeständiger Platten, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten sind.
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