Types, nettoyage et prévention pour éviter la corrosion PCB

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 causer un certain nombre de problèmes avec l'électronique, tels que les courts-circuits, la réduction actuel capacité et augmentation de la résistance électrique. Ceci est le plus souvent produit par oxydation (rouille), bien qu'il existe d'autres formes de corrosion générées par des interactions chimiques avec composants électriques ou d'autres matériaux.

PCB corrosif

PCB corrosif

Pourquoi la corrosion se produit-elle dans un PCB ?

Les PCB sont sujets à la corrosion car ils sont composés d'une variété de composants, y compris capuchons de cuivre, qui interagit 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

Migration électrochimique

Poussière

La poussière peut provoquer de la corrosion en agissant comme un isolant entre le cuivre et le placage, ce qui entraînera une perte de conductivité. Cela peut entraîner une accumulation d'électricité statique sur votre PCB, ce qui est mauvais pour toutes sortes de raisons.

Humidité

L'humidité s'infiltre dans métal d'un circuit imprimé, créant une condition propice à la corrosion. Si l'humidité n'est pas contrôlée et si elle pénètre dans d'autres parties de la carte de circuit imprimé, elle peut causer de graves dommages.

Humidité

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

Humidité

Résidu de flux

Ceci est un sous-produit de la processus de soudure et reste sur le circuit imprimé pendant qu'il sèche. celui-ci est généralement composé de produits chimiques tels que le borax, le chlorure d'ammonium et l'acétate de plomb. Ces produits chimiques érodent les traces de cuivre sur une carte de circuit imprimé, les faisant se corroder avec le temps.

Résidu de flux

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

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 constituées de deux métaux différents comme le cuivre et l'acier, ou le cuivre et 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 la circulation d'un courant électrique du cuivre vers l'acier ou l'aluminium, entraînant la formation d'oxyde de cuivre à la surface de la carte de circuit imprimé en cuivre.

Corrosion de contact

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

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

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

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

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

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

Corrosion de crevasse

Filiforme

Un type de corrosion se produit dans les cartes de circuits imprimés qui est causée par l'humidité qui s'infiltre dans la carte, où elle forme une fine couche de rouille sur les traces de cuivre et vias. La rouille se propage à partir de là, provoquant un motif "filiforme".

Corrosion 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. Vous devrez être capable de souffler de l'air à travers les trous de votre circuit imprimé, il convient donc mieux au nettoyage à petite échelle.

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

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

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 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

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

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 cartes de circuits imprimés consiste à utiliser une procédure de stratification contrôlée. Dans cette procédure, tous les couches de la planche sont laminés ensemble à la fois, ce qui crée un joint hermétique entre les couches. Le joint hermétique empêche l'eau de pénétrer dans le panneau et de provoquer la corrosion.

La procédure de stratification contrôlée peut être utilisée pour simple face or recto-verso planches. Avec les panneaux à simple face, un côté aura un adhésif des deux côtés afin qu'il puisse être stratifié avec une autre couche de matériau. Les panneaux double face sont adhésifs sur une seule face, de sorte qu'ils peuvent être stratifiés avec une autre couche de matériau ou 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.

A masque de soudure est une couche protectrice qui recouvre les traces de cuivre d'un PCB et les protège de la corrosion causée par l'environnement. Il est généralement fabriqué à l'aide d'un matériau époxy ou d'une peinture à base de laque.

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

Sacs ESD

Micro-encapsulation

Lorsqu'une carte de circuit imprimé (PCB) est fabriquée, elle est recouverte d'une couche de vernis qui protège le circuit de l'oxydation et d'autres formes de corrosion. Cette couche de protection est appelée « revêtement » et peut être constituée de différents matériaux tels que résine époxy et 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

C'est un procédé qui utilise la chaleur et la pression pour créer une fine couche flexible revêtement sur la surface de vos cartes de circuits imprimés. Ce processus consiste à appliquer un matériau thermoplastique à la surface d'un PCB. Le plastique est ensuite chauffé et moulé autour du PCB.

Revêtement enrobant

Type de revêtement utilisé pour protéger qualité et l'intégrité des cartes de circuits imprimés. Le revêtement conforme est une mince film qui recouvre la surface d'un objet pour le protéger de l'humidité, de la corrosion et d'autres facteurs susceptibles de dégrader sa 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.

Patisserie

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

Traitement de surface est une partie importante du processus de fabrication lorsqu'il s'agit de cartes de circuits imprimés. Il est nécessaire de s'assurer que la surface de vos PCB est exempte de toute contamination susceptible de provoquer de la corrosion. Ce processus peut également vous aider à obtenir de meilleures performances dans vos circuits en les rendant plus résistants à la chaleur, à l'humidité et à d'autres facteurs environnementaux.

Ce sont des types de finition de surface couramment utilisés pour éviter la corrosion des PCB :

Finition de surface

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.

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