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Introduction
Lorsque vous pensez à la corrosion, l'une des premières choses qui vous vient probablement à l'esprit est la rouille - et vous auriez raison. Cependant, la corrosion peut également entraîner d'autres problèmes, ce qui rend encore plus important d'être conscient de certains des différents types d'effets de corrosion.
Brève description de la corrosion PCB
La corrosion est le processus par lequel un matériau perd ses propriétés d'origine en raison d'une réaction chimique avec son environnement. La corrosion sur une carte de circuit imprimé indique que le cuivre a commencé à s'éroder et est remplacé par d'autres matériaux tels que le carbone ou l'oxygène.
Le processus de corrosion peut engendrer divers problèmes en électronique, tels que des courts-circuits, une réduction de la capacité de courant et une augmentation de la résistance électrique. Ce phénomène est le plus souvent dû à l'oxydation (rouille), bien qu'il existe d'autres formes de corrosion résultant d'interactions chimiques avec les composants ou d'autres matériaux.
PCB corrosif
Pourquoi la corrosion se produit-elle dans un PCB ?
Les circuits imprimés sont sujets à la corrosion car ils sont composés de divers composants, notamment du cuivre , qui réagit facilement avec l'eau.
D'autres éléments pouvant induire de la corrosion dans vos cartes de circuits imprimés incluent :
Migration électrochimique
Lorsqu'un courant est appliqué à un conducteur, il crée un champ électrique. Ce champ électrique peut faire circuler des électrons d'une borne du circuit à une autre. Ces électrons laissent derrière eux des ions ou des particules chargées. Les ions sont attirés par la surface du conducteur et s'y collent, provoquant de la corrosion.
Ce processus est appelé migration électrochimique, et il se produit chaque fois qu'il y a un électrolyte présent (qui est juste un liquide qui conduit l'électricité). L'électrolyte le plus courant est l'eau, mais d'autres liquides comme l'eau salée peuvent également être des électrolytes.
Migration électrochimique
Poussière
La poussière peut provoquer de la corrosion en faisant office d'isolant entre le cuivre et le placage , ce qui entraîne une perte de conductivité. Cela peut engendrer une accumulation d'électricité statique sur votre circuit imprimé, ce qui est néfaste pour de nombreuses raisons.
Humidité
L'humidité s'infiltre dans le métal d'une carte de circuit imprimé , créant un environnement propice à la corrosion. Si cette humidité n'est pas maîtrisée et qu'elle atteint d'autres parties de la carte, elle peut causer des dommages importants.
Humidité
Humidité
L'humidité de l'air peut provoquer l'oxydation des matériaux utilisés dans une carte de circuit imprimé. Cette oxydation peut être causée par de petites quantités d'humidité présentes dans l'air, ainsi que par des gouttelettes d'eau qui se sont déposées sur la surface de la planche.
Humidité
Résidu de flux
Il s'agit d'un sous-produit du processus de soudure qui reste sur le circuit imprimé pendant le séchage. Ce sous-produit est généralement composé de produits chimiques tels que le borax, le chlorure d'ammonium et l'acétate de plomb. Ces produits chimiques érodent les pistes de cuivre du circuit imprimé, provoquant leur corrosion au fil du temps.
Résidu de flux
Types de PCB corrosifs
La corrosion est une préoccupation majeure dans l'industrie électronique, en particulier lorsqu'il s'agit de cartes de circuits imprimés. Il est important de comprendre les différents types de corrosion qui peuvent se produire sur vos circuits imprimés et les mesures que vous pouvez prendre pour les prévenir.
Atmosphérique
Au niveau le plus élémentaire, la corrosion est une réaction chimique entre deux substances. Lorsqu'un matériau se combine avec l'oxygène de l'air, la corrosion atmosphérique se développe. Cela peut être un problème pour les cartes de circuits imprimés car elles sont fabriquées à partir de cuivre, qui est un excellent conducteur d'électricité et également sujet à l'oxydation.
S'il y a de l'humidité présente, elle peut également réagir avec le cuivre et provoquer de la corrosion. Le résultat de ces réactions est la formation d'une substance verdâtre appelée rouille verte qui ronge lentement le circuit imprimé.
Corrosion atmosphérique
Frettage
Forme de corrosion électrochimique qui se produit lorsque deux surfaces métalliques sont en contact l'une avec l'autre et que l'un des métaux est soumis à un environnement corrosif.
Les surfaces en contact sont souvent composées de deux métaux différents, comme le cuivre et l'acier, ou le cuivre et l'aluminium . Dans ce cas, la surface en acier ou en aluminium agit comme une anode et se corrode plus rapidement que la surface en cuivre. Cela provoque un courant électrique du cuivre vers l'acier ou l'aluminium, entraînant la formation d'oxyde de cuivre à la surface du circuit imprimé.
Corrosion de contact
Galvanique
Cela peut se produire à cause d'un fil ou d'un câble, dont une extrémité est connectée à la borne positive et l'autre extrémité est connectée à la borne négative. Le courant circulera d'une extrémité à l'autre, permettant à une extrémité du fil ou du câble d'être recouverte de corrosion anodique et de l'autre côté d'être recouverte de corrosion cathodique.
Corrosion galvanique
Électrolytique
La corrosion électrolytique se produit lorsqu'une substance ionisée (électrolyte) est mise en contact avec deux électrodes - une chargée positivement et une chargée négativement - et qu'un courant électrique les traverse. La présence d'un électrolyte augmente la vitesse à laquelle les réactions électrochimiques se produisent ; cela signifie que le processus de corrosion se produit plus rapidement qu'il ne le ferait autrement.
Corrosion électrolytique
Localisée
Lorsqu'il y a une source localisée de corrosion, cela peut entraîner des problèmes avec le circuit. Cela se produit généralement avec des composants qui ont été exposés à l'humidité.
Le premier signe de corrosion localisée est que le composant commence à se ternir et à développer un revêtement vert, brun ou rouge. Cela peut le faire paraître vieux, mais plus important encore, cela peut entraîner une défaillance du circuit.
Corrosion localisée
Intergranulaire
La corrosion intergranulaire se produit lorsque le métal est exposé à un électrolyte qui peut attaquer le métal à ses joints de grains. Ce type de corrosion est courant dans les métaux qui ont des points de fusion bas et une conductivité thermique élevée.
Le problème avec la corrosion intergranulaire est qu'elle ressemble à d'autres types de corrosion, il peut donc être difficile de dire si vous en avez. Il se présente généralement sous la forme de minuscules fosses de moins de 1 mm de profondeur. Ces fosses sont également souvent recouvertes d'une substance poudreuse blanche ou vert grisâtre. Cette substance poudreuse est en fait un oxyde, une couche de matériau qui se forme lorsque le métal rouille.
Corrosion intergranulaire
Dendrite électrolytique
Cela se produit lorsque deux métaux différents ou plus sont à proximité l'un de l'autre et qu'un électrolyte (généralement de l'eau) est présent. L'électrolyte peut provoquer la corrosion des métaux à des vitesses différentes, entraînant une série de minuscules structures arborescentes appelées «dendrites».
Corrosion électrolytique des dendrites
Crevasse
Type de corrosion qui se produit lorsqu'une petite quantité de liquide est emprisonnée dans un espace entre deux surfaces métalliques. Le liquide peut être de l'eau ou tout autre type de liquide, mais il doit être présent et présent en quantité suffisante pour provoquer une corrosion.
La corrosion caverneuse se produit le plus souvent lorsqu'il y a un petit espace entre deux éléments d'une carte de circuit imprimé, tels que les conducteurs d'un circuit intégré (IC) ou d'autres composants, sans barrière pour empêcher l'entrée d'humidité.
Corrosion de crevasse
Filiforme
Un type de corrosion se produit sur les cartes de circuits imprimés lorsqu'une humidité s'infiltre dans la carte, formant une fine couche de rouille sur les pistes et les vias en cuivre . La rouille se propage ensuite, créant un motif filiforme.
Corrosion filiforme
Méthodes de nettoyage des PCB corrosifs
La corrosion est l'un des problèmes les plus courants pouvant affecter les cartes de circuits imprimés. Elle est causée par une réaction entre le cuivre et l'oxygène de l'air, qui se traduit par la formation d'une fine couche de corrosion à la surface de la carte.
Cette couche peut être supprimée à l'aide de l'une des méthodes suivantes, notamment :
Par air comprimé
L'utilisation d'air comprimé pour nettoyer les circuits imprimés corrodés est une bonne option si vous avez accès à un compresseur ou si vous pouvez en louer un. Il vous faudra souffler de l'air à travers les trous du circuit imprimé ; cette méthode est donc surtout adaptée au nettoyage de petites surfaces.
Vous voudrez également vous assurer que vous utilisez de l'air comprimé filtré, car toute particule de poussière peut obstruer votre planche et rendre le nettoyage plus difficile.
Par air comprimé
Au pinceau
Le brossage est un moyen facile d'éliminer la corrosion des cartes de circuits imprimés sans endommager aucun des composants de la carte. C'est aussi peu coûteux puisque tout ce dont vous avez besoin est une brosse à dents et un peu d'eau.
Si vous avez beaucoup de PCB qui ont besoin d'être nettoyés, il peut être intéressant d'investir dans une brosse dédiée à cet usage uniquement (et peut-être même envisager d'acheter des têtes de rechange). Mais si vous n'avez que quelques planches à nettoyer, n'importe quelle vieille brosse à dents devrait faire l'affaire.
Au pinceau
Par Solution de nettoyage domestique
Assurez-vous que vous utilisez une solution sans danger pour le matériau de votre carte de circuit imprimé. Par exemple, s'il est en plastique, vous ne devez utiliser qu'une solution sans danger pour le plastique. Vous voulez également vous assurer que la solution n'est pas trop forte ou concentrée - vous en voulez juste assez pour qu'elle puisse dissoudre efficacement la corrosion sans endommager votre carte.
Pour nettoyer la corrosion de votre carte de circuit imprimé, trempez-la simplement dans la solution de nettoyage choisie pendant environ 15 minutes. Ensuite, retirez-le et essuyez toute corrosion restante avec un chiffon ou une serviette en papier.
Par de l'eau déminéralisée
Ce type d'eau est une eau qui a été débarrassée de tous les ions, y compris le sodium et le chlorure. Cela signifie qu'il n'y a plus de sel dans l'eau. Ce type d'eau est parfait pour nettoyer la corrosion des cartes de circuits imprimés car il ne laisse aucun résidu ni ne reste coincé dans les fissures, ce qui pourrait causer d'autres dommages.
Cette eau a un pH de 7 et ne contient pas d'ions minéraux, elle ne provoquera donc pas de corrosion supplémentaire lorsqu'elle sera appliquée sur votre planche. Vous pouvez pulvériser cette eau sur la planche avec un compresseur d'air ou un autre pulvérisateur.
Par de l'eau déminéralisée
Par le bicarbonate de soude
Si vous voulez nettoyer la corrosion d'une carte de circuit imprimé, essayez le bicarbonate de soude. Il s'agit d'un alcalin qui peut aider à éliminer la corrosion de la surface du PCB. De plus, cela aidera à neutraliser tout acide présent dans la solution corrosive.
Par Serviette
Nous vous recommandons d'essayer d'utiliser une serviette pour essuyer la corrosion. Vous pouvez utiliser un chiffon en microfibre ou même simplement un vieux torchon ordinaire pour éliminer délicatement la saleté ou la crasse de la zone où la corrosion s'est produite. Assurez-vous de ne pas frotter trop fort, vous ne voulez pas rayer votre planche !
Par Serviette
Au four
Une autre option consiste à utiliser un nettoyant pour four sur votre planche. Cette méthode fonctionne bien s'il n'y a qu'une légère corrosion sur vos planches et qu'elles ne sont pas trop endommagées par des dégâts d'eau ou d'autres problèmes comme des courts-circuits électriques. L'inconvénient de cette méthode est qu'elle peut prendre plus de temps que les autres options car elle nécessite plus de temps de séchage avant de pouvoir l'utiliser à nouveau.
Au four
Façons d'empêcher la corrosion PCB
Mieux vaut prévenir que guérir. Voici quelques moyens de prévenir la corrosion de vos cartes de circuits imprimés :
Procédure de stratification contrôlée
L'un des meilleurs moyens de prévenir la corrosion des circuits imprimés est d'utiliser un procédé de stratification contrôlée. Ce procédé consiste à stratifier simultanément toutes les couches du circuit , créant ainsi une étanchéité parfaite entre elles. Cette étanchéité empêche l'eau de pénétrer dans le circuit et de provoquer de la corrosion.
Le procédé de stratification contrôlée peut être utilisé pour les panneaux simple face ou double face . Les panneaux simple face sont encollés sur les deux faces, ce qui permet de les stratifier avec une autre couche de matériau. Les panneaux double face sont encollés sur une seule face et peuvent donc être stratifiés soit avec une autre couche de matériau, soit avec eux-mêmes.
Masque de soudure approprié
Pour éviter la corrosion des cartes de circuits imprimés, il est important d'utiliser un masque de soudure approprié.
Un vernis épargne est une couche protectrice qui recouvre les pistes de cuivre d'un circuit imprimé et les protège de la corrosion. Il est généralement composé d'un matériau époxy ou d'une peinture laquée.
Plans de cuivre maillés
Un plan de cuivre maillé est une couche de cuivre qui traverse le milieu d'une carte de circuit imprimé. Cette couche aide à prévenir l'oxydation à la surface de la carte et agit également comme un dissipateur thermique pour dissiper la chaleur des composants.
Sacs ESD pour le stockage
Un sac ESD est un conteneur de stockage spécialement conçu qui empêche l'accumulation de charge électrostatique sur vos circuits imprimés. Si une carte de circuit imprimé a une charge électrique, elle attirera d'autres électrons, ce qui peut provoquer de la corrosion. Un sac ESD peut empêcher cela en bloquant le flux d'électrons, afin qu'ils ne puissent pas s'accumuler sur vos circuits imprimés.
Sacs ESD
Micro-encapsulation
Lors de la fabrication d'une carte de circuit imprimé (PCB), celle-ci est recouverte d'une couche de vernis qui la protège de l'oxydation et d'autres formes de corrosion. Cette couche protectrice, appelée « revêtement », peut être constituée de différents matériaux tels que la résine époxy et le caoutchouc de silicone.
Cependant, ce revêtement ne dure qu'environ 10 ans avant de commencer à s'user et de devenir inefficace pour protéger le PCB contre les dommages. La micro-encapsulation offre une forme de protection améliorée en appliquant plusieurs couches de revêtement protecteur les unes sur les autres au lieu d'une seule couche comme les revêtements traditionnels.
Surmoulage thermique
Il s'agit d'un procédé qui utilise la chaleur et la pression pour créer un revêtement fin et flexible sur la surface des circuits imprimés. Ce procédé consiste à appliquer un matériau thermoplastique sur la surface du circuit imprimé. Le plastique est ensuite chauffé et moulé autour du circuit imprimé.
Revêtement enrobant
Le vernis de protection est un type de revêtement utilisé pour protéger la qualité et l'intégrité des circuits imprimés. Il s'agit d'un film mince appliqué sur la surface d'un objet afin de le protéger de l'humidité, de la corrosion et d'autres facteurs susceptibles d'en altérer la qualité.
Les revêtements conformes sont particulièrement importants pour les cartes de circuits imprimés car ils leur permettent de conserver leur fonction dans une large gamme d'environnements. Ils peuvent être appliqués sur les zones exposées et non exposées et protègent contre les dommages causés par l'eau, l'humidité, la pollution de l'air, les changements de température ou d'autres facteurs.
Boulangerie
Il s'agit d'une méthode de séchage de la carte PCB après sa fabrication. Cela se fait en chauffant la planche et en la laissant reposer à cette température pendant un certain temps. Ce processus élimine toute humidité pouvant être présente sur la carte et aide à prévenir la corrosion ultérieure.
Finition de surface
La finition de surface est une étape cruciale du processus de fabrication des circuits imprimés. Il est essentiel de garantir que la surface des circuits imprimés soit exempte de toute contamination susceptible de provoquer de la corrosion. Ce procédé permet également d'améliorer les performances des circuits en les rendant plus résistants à la chaleur, à l'humidité et aux autres facteurs environnementaux.
Ce sont des types de finition de surface couramment utilisés pour éviter la corrosion des PCB :
Finition de surface
Conclusion
Il peut être décevant et gênant de trouver de la corrosion sur votre PCB qui non seulement diminue l'esthétique de votre travail, mais affecte également sa fonctionnalité. La corrosion se produit généralement après un certain temps, selon la façon dont vous stockez vos circuits imprimés ou si vous les donnez correctement. Par exemple, si un PCB est laissé à l'extérieur pendant la pluie et n'est pas protégé, il est possible qu'il subisse de la corrosion.
