Verschmutzte Leiterplatte – Der ultimative Leitfaden, um Ihre Leiterplatte sauber und haltbar zu machen

Verschmutzte Leiterplatten Leiterplatten verstauben und kommen gelegentlich durch Spritzen oder Einweichen mit Flüssigkeiten in Kontakt. Der Kontakt mit diesen Elementen korrodiert allmählich die Lötstellen, was die Schaltung beschädigen kann.

Viele Verunreinigungen können auch winzige Komponenten auf der Platine isolieren, Wärmeverluste verhindern und sie schließlich überhitzen.

Dieser Artikel beschreibt, wie sich eine verschmutzte Leiterplatte auf Ihr Projekt auswirkt und wie Sie die Leiterplatte reinigen. Es muss für Sie hilfreich sein.

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Was bedeutet verschmutzte Leiterplatte?

Ein verschmutztes PCB “ wird gelegentlich auch auf dem Markt verwendet, um sich auf gebrauchte oder generalüberholte Platinen zu beziehen, die als billigere Alternative zu brandneuen PCBs gekauft wurden.

Eine PCB, die in einem früheren Gerät verwendet wurde, wird von einem PCB-Reinigungsunternehmen so weit aufbereitet, dass sie für die Herstellung eines neuen Gadgets verwendet werden kann.

Trotz des Namens sind verschmutzte Leiterplatten in Marktqualität normalerweise zum Nennwert ziemlich sauber. Obwohl eine verschmutzte Leiterplatte von guter Qualität über einen beträchtlichen Zeitraum funktionsfähig bleiben kann, kann sie jedoch nicht die Langlebigkeit einer neuen Leiterplatte garantieren.

Verschmutzte Leiterplatten von der Stange sind daher idealerweise für Prototypen reserviert.

Abbildung 1:Custome Black Soldermask PCBA

Als „schmutzig“ gilt eine Leiterplatte auch dann, wenn nach dem Löten erhebliche Flussmittelrückstände vorhanden sind. Heutzutage werden etwa 70 % aller Leiterplatten mit No-Clean-Lötpaste bestückt, was bedeutet, dass das Flussmittel nicht entfernt werden darf.

Nach dem Löten hinterlässt das Flussmittel jedoch normalerweise einige Rückstände auf und um die Lötstellen herum. Die Menge an Rückständen hängt von den Inhaltsstoffen des Wechselmittels ab – Festharze, Geliermittel und Aktivatoren – und Flussmittel mit wenig Feststoffen hinterlassen nur geringe Rückstände auf der Platte.

Wie eine verschmutzte Leiterplatte die Arbeit beeinträchtigen kann

PCB-Verunreinigungen wie Staub, Feuchtigkeit und Flussmittelrückstände können Ihre Schaltkreise beeinträchtigen.

2.1 Staub und Feuchtigkeit

Staub ist eine komplexe Substanz, die aus verschiedenen anorganischen und organischen Materialien und einer erheblichen Menge Wasser und gelösten Salzen besteht.

Der Einfluss von Staub auf die Zuverlässigkeit von Leiterplatten nimmt dank der Miniaturisierungstechnologie und der zunehmenden Verwendung von Leiterplatten unter Bedingungen mit stärkerer Staubbelastung, wie z. B. in der Telekommunikations- und Informationsindustrie, ständig zu.

Abbildung 2:Eine staubige Leiterplatte

Staub kann auf einer Leiterplatte verschiedene Probleme verursachen. Aufgrund seiner hydrophilen Natur kann sich ein leitfähiger Elektrolytfilm bilden, der den Oberflächenisolationswiderstand zwischen Leitern beeinträchtigen kann.

Auch ohne Wasser können die Partikel die Reibung an Kontaktflächen erhöhen und so Verschleiß und Korrosion fördern. Da sie außerdem als Dielektrikum wirken, können sie auch Signalstörungen in den Steckern und Leitungen hervorrufen.

Wem das noch nicht genug Motivation ist, endlich mal die Elektronik zu inspizieren:Staubansammlungen auf aktiven Komponenten und Stromanschlüssen können bei Überhitzung irreversible Schäden anrichten.

2.2 Flussmittelrückstände

Obwohl Staub und Feuchtigkeit nichts Gutes für Leiterplatten bedeuten, können Flussmittelrückstände noch schlimmere Auswirkungen auf Ihr Projekt haben. No-Clean-Flussmittel wurden eingeführt, um die Notwendigkeit zu beseitigen, Leiterplatten vor dem erneuten Löten zu reinigen.

Obwohl die Vorteile von No-Clean-Boards offensichtlich waren, erkannten die Monteure schnell das Rückstandsproblem.

Flussmittelreste, die sich beim Löten von der Platine lösen, sammeln sich nach und nach an den Pins der gelöteten Bauteile an und verursachen Leitfähigkeitsprobleme, insbesondere in Schaltungen mit Taktraten von über einem Gigahertz.

Bei solch hohen Frequenzen werden Elektronen hauptsächlich an der Außenfläche des Leiters geleitet, was bedeutet, dass Flussmittelreste an den Anschlüssen Strom zeigen und Signalstörungen verursachen können.

Abbildung 3:Flussmittelrückstände auf der Leiterplatte

Wie Staub haben auch Flussmittelrückstände hydrophile Eigenschaften. Wenn Sie also ein Underfill-Material in eine Flip-Chip-Baugruppe dosieren und es mit Hitze aushärten, kann sich eine kleine Tasche oder Dampf oder Gas bilden und schließlich die Unterfüllung von der Platine trennen, wodurch ein Weg für Schadstoffe geschaffen wird, um in die Baugruppe einzudringen.

Faktoren, die eine verschmutzte Leiterplatte verursachen können

Inzwischen haben Sie wahrscheinlich eine ungefähre Vorstellung von den Mitteln, die Leiterplatten verschmutzen, und können daher erraten, wie sie auf eine Leiterplatte gelangen. Im Folgenden sind drei häufige Ursachen für verschmutzte Leiterplatten aufgeführt.

3.1 Rückstände während der Produktion

Früher wurden Flussmittel auf Basis von aktiviertem Kolophonium bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet. Da diese Flussmittel jedoch aus Chlor- oder Bromverbindungen bestehen, würden alle nach dem Löten verbleibenden Rückstände während des Betriebs des Produkts zu Korrosion führen.

Folglich wurden zahlreiche Reinigungsverfahren entwickelt, um die Halogenide loszuwerden. Ein gut gereinigtes Produkt hätte nur minimale Mengen an Halogenverbindungen auf der Oberfläche.

Heute sind die meisten PCB-Hersteller No-Clean-Flussmittel verwenden. Theoretisch zersetzen sich diese Flussmittel, die normalerweise aus organischen Säuren wie Adipin- und Zitronensäure bestehen, leicht, wenn sie während des Lötens erhitzt werden, verbinden sich mit dem Lot und hinterlassen keine korrosiven Rückstände.

In der Praxis ist es jedoch nicht ungewöhnlich, dass das geschmolzene Lot aufgetragen wird, um einen Teil des darunter liegenden Flussmittels zu isolieren, wodurch ihm die für die Zersetzung erforderliche Wärme entzogen wird. Nach der Produktion verbleibt das unzersetzte Wechselgeld als Rückstand auf der Platine um die Lötstellen herum.

Flussmittelreste müssen entfernt werden, um den ordnungsgemäßen Betrieb der Schaltung auf lange Sicht zu gewährleisten. Im Gegensatz zu aktivierten Kolophoniumplatten benötigen No-Clean-Leiterplatten einen Verseifer für eine effektive Reinigung und nicht nur Wasser.

3.2 Einfluss der Arbeitsumgebung

Die Verunreinigung durch Flussmittelrückstände ist in der Regel auf Nachlässigkeit oder unzureichende Reinigung nach der Montage zurückzuführen. Aber selbst wenn Sie die Rückstände von Ihrem neu hergestellten Schaltkreis entfernen, müssen Sie immer noch Umweltschadstoffe berücksichtigen.

Wenn Sie beispielsweise an einem staubigen, unsauberen Ort oder im Freien löten, besteht eine gute Chance, dass einige Staubpartikel oder Schmutz im Lötmittel eingeschlossen werden und später Probleme verursachen. Leiterplatten in elektronischen Geräten, die unter extrem feuchten oder staubigen Bedingungen eingesetzt werden, neigen ebenfalls dazu, sich viel schneller zu verschlechtern als solche in weniger extremen Umgebungen.

Auch wenn Sie sich auf die IP-Schutzklasse Ihres Gerätegehäuses verlassen können, ist es ratsam, die Leiterplatten von Zeit zu Zeit zu überprüfen, um Staub, Schmutz oder Feuchtigkeitsansammlungen vorzubeugen.

3.3 Unsachgemäße Verwendung/Bedienung

Leiterplatten sind empfindliche Komponenten, die sich im Gebrauch schonen. Auch wenn Sie die Umgebung Ihres Geräts möglicherweise nicht vollständig kontrollieren, kann das Ignorieren grundlegender Herstellungs- und Verwendungsvorkehrungen Ihre Leiterplatte ebenfalls einem Kontaminationsrisiko aussetzen.

Beispielsweise muss eine Platine mit aktiven Komponenten in einer belüfteten Verpackung eingeschlossen werden, um die Wärmeableitung zu fördern. Es empfiehlt sich jedoch, diese Luftwege mit Flossen auszustatten, um dem Staub den direkten Weg zu Ihrer Rennstrecke zu verwehren.

Eine in einem offen belüfteten Gehäuse untergebrachte Leiterplatte sammelt viel schneller Staub und Feuchtigkeit an als eine gerippte Verpackung.

Abbildung 4:Ein ausreichend belüftetes PCB-Gehäuse

Fehlfunktionen und verbrannte Komponenten, die aus der unsachgemäßen Verwendung eines Geräts resultieren, können ebenfalls eine PCB-Kontamination verursachen. Elektrolyt, der beispielsweise aus einem Kondensator austritt, kann die Platine erodieren oder, noch schlimmer, Leiter kurzschließen.

So reinigen Sie eine verschmutzte Leiterplatte

Die Reinigungsmethoden für Leiterplatten variieren je nach Art der Leiterplatte und der Verunreinigung sowie der Erfahrung und den Werkzeugen, die Sie für die Aufgabe haben.

Das Reinigen einer Leiterplatte ist kein Kinderspiel. Der kleinste Fehler kann Ihre Leiterplatte oder die darauf befindlichen Komponenten irreversibel beschädigen. Bevor Sie sich also die Hände schmutzig machen, sollten Sie sich unbedingt fragen, ob sich das Risiko lohnt, insbesondere wenn das Board funktioniert und nur unordentlich wirkt.

Wenn Sie die obige Frage mutig mit „Ja“ beantwortet haben oder wenn Ihre Platine nicht funktioniert und Sie beabsichtigen, sie zu reinigen, bevor Sie Reparaturversuche unternehmen, lesen Sie weiter, um herauszufinden, wie Sie mit PCB-Kontaminationsfällen wie angesammeltem Staub, Schmutz, Schmutz und Flussmittelrückstände sowie starke Elektrolytkorrosion.

4.1. Staub und Schmutz entfernen

Ob Sie es glauben oder nicht, das beste Werkzeug zum Entfernen von trockenen, leichten Ablagerungen wie Staub oder Schmutz von einer Leiterplatte ist eine alte, trockene Zahnbürste. Es ist klein und leicht genug für eine bequeme Handhabung und seine feinen Borsten können selbst die kleinsten Partikel wegwischen.

Sie können auch eine sanfte Druckluftquelle verwenden, um das Brett sauber zu blasen, aber kommen Sie nicht in Versuchung, einen Staubsauger zu verwenden. Die am Kopf des Schlauchs erzeugte statische Elektrizität kann einige der Komponenten auf Ihrer Leiterplatte beschädigen.

4.2.Verschmutzte Leiterplatte —Entfernen von Schmutz

Schmutz entsteht, wenn sich Staub auf einer Leiterplatte ansammelt, der alles von Wasser und Öl bis hin zu Soda und Wachs einfängt und schließlich auf der Platine haften bleibt. Das Entfernen von Schmutz erfordert daher mehr als eine Zahnbürste und Druckluft zum Reinigen.

Beginnen Sie damit, die gesockelten Komponenten von der Platine zu entfernen und sie für eine separate Reinigung beiseite zu legen. Das Entfernen verhindert nicht nur Schäden, sondern legt auch ihre Sockel frei und ermöglicht Ihnen eine viel gründlichere Arbeit.

Natürlich müssen Sie sich genau merken, wo die Komponenten hinkommen, bevor Sie sie entfernen, damit Sie sie nach der Reinigung der Platine problemlos wieder anlöten können.

Haushaltsreiniger ohne Phosphate sind wirksame Schmutzentferner. Spülen Sie das Brett ab und tupfen Sie es mit einem sauberen, faserfreien Tuch ab. Lassen Sie es etwa zehn Sekunden lang einwirken, um den Schmutz zu lösen, und schrubben Sie ihn dann mit Ihrer alten Zahnbürste ab.

Abbildung 5:Eine in Reinigungsmittel eingeweichte Leiterplatte

Die Leiterplatte muss vollständig trocknen, bevor die Komponenten ausgetauscht werden. Heizen Sie Ihren Ofen auf etwa 80 Grad Celsius vor, und sobald er die Temperatur erreicht hat, schalten Sie ihn AUS und legen Sie Ihr Brett hinein.

Würden Sie es bitte zwei Stunden trocknen lassen und sicherstellen, dass alle anderen mit Zugang zu Ihrer Küche darauf achten, den Ofen nicht zu berühren?

Holen Sie nach dem Trocknungszyklus Ihr Board heraus und untersuchen Sie es auf Schäden. Wenn der Zustand zufriedenstellend ist, bringen Sie die Komponenten wieder an.

4.3.Flussmittelrückstände entfernen

Wie bereits erwähnt, können Flussmittelreste nur mit einem Verseifungsmittel entfernt werden. Der ideale Reiniger für Heimwerker ist Reinigungsalkohol für den Haushalt.

Befeuchten Sie Ihre Zahnbürste mit dem Alkohol und fangen Sie an, die betroffenen Bereiche des Bretts sanft zu schrubben. Wasserfreier Alkohol, der üblicherweise zum Reinigen von Elektronik verwendet wird, wirkt viel schneller als Haushaltsalkohol und ist daher ein besseres Verseifungsmittel für schwere Verschmutzungen durch Rückstände.

Wenn Sie etwas Geld übrig haben, können Sie sich auch nach handelsüblichen Reinigungsmitteln umsehen, die speziell für die Entfernung von Flussmitteln geeignet sind. Ein professioneller Reiniger wie Envi-Ro-Tech 1676 von Tech Sprays kann hervorragende Ergebnisse liefern, ist aber viel teurer in der Anschaffung als Alkohol.

4.4.Verschmutzte Leiterplatte —Reinigungskorrosion

Wenn Ihre Leiterplatte mit Batteriesäure, Salzwasser (Schweiß) oder Kondensatorelektrolytkorrosion kontaminiert ist, müssen Sie versuchen, die Substanz so schnell wie möglich zu neutralisieren und zu entfernen.

Natron mit Wasser mischen und die entstandene dünne Paste auf die Stelle mit dem Säureschaden auftragen.

Säuren können auch entlang der Spuren des Boards in andere Bereiche gelangen, die weit von der Batterie entfernt sind. Daher sollten Sie ein neutralisierendes „Einweichen“ mit der Backpulvermischung durchführen, um sicherzustellen, dass Sie die gesamte Säure neutralisiert haben.

Nachdem Sie das Brett eingeweicht haben, spülen Sie es gründlich ab und befolgen Sie das oben beschriebene Verfahren zum Entfernen von Schmutz.

Abbildung 6:PCB-Batteriekorrosion

Einige Batterien, insbesondere NiCad-Zellen, enthalten Basen anstelle von Säuren, was bedeutet, dass eine Backpulverlösung nicht als Neutralisierungsmittel funktioniert. Probiere stattdessen eine milde, leicht verfügbare Säure wie weißen Essig.

Das Schmutzentfernungsverfahren ist normalerweise alles, was erforderlich ist, um Salzwasserkorrosion zu bewältigen.

Nehmen wir jedoch an, dass durch die Einwirkung von Salzwasser Oxide auf den Metalloberflächen der Platte entstanden sind, die einem sanften Schrubben nicht standhalten. In diesem Fall müssen Sie möglicherweise auf spezielle Techniken wie Medienstrahlen (Glas- oder Kunststoffperlenstrahlen) und Medientrommeln (unter Verwendung von Desoxidationsmitteln auf Messingbasis) zurückgreifen.

Verbesserung der Board-Umgebung

Die ideale Umgebung für eine Leiterplatte ist frei von Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, Säuren, Flussmittelrückständen und anderen Schadstoffen. Es ist jedoch praktisch unmöglich, Ihr Board vollständig umweltfrei zu halten. Irgendwann wird jede Leiterplatte so schmutzig, dass sie gereinigt werden muss.

Zum Glück können Sie mehrere Maßnahmen ergreifen, um eine Leiterplatte lange sauber zu halten. Leiterplatten, die von kompetenten Herstellern wie WellPCB gekauft werden, werden normalerweise in einer Vakuumverpackung mit Silikagel und Luftpolsterfolie geliefert, um die Exposition gegenüber Luft und Feuchtigkeit zu reduzieren.

Wenn Sie also ein Board kaufen, nehmen Sie es nicht aus der Verpackung, bis Ihr Design fertig ist und Sie zur Fertigung bereit sind.

Eine Platine, die eine Weile offen in Ihrem Regal gestanden hat, kann genug Feuchtigkeit und Staub ansammeln, um den Lötprozess und die Gesamtfunktionalität Ihrer Schaltung zu beeinträchtigen.

Abbildung 7:Vakuumverpackte Leiterplatten

Die Umgebung, in der Sie Ihre Leiterplatte verwenden, sollte ebenfalls geringe Mengen an Verunreinigungen aufweisen. Halten Sie Ihren Fertigungsbereich sauber und verwenden Sie bei der Fertigung nach Möglichkeit Löthandschuhe, um zu verhindern, dass Schweiß und Fingerabdrücke auf die Platine gelangen.

Stellen Sie außerdem sicher, dass der Raum um Ihr fertiges Gerät kühl und trocken ist, und achten Sie auf kriechende Insekten und Spinnen.

Leiterplatten vor Korrosion und Verschmutzung schützen

Wenn Sie wenig tun können, um die Umgebung Ihrer Leiterplatte zu verbessern, konzentrieren Sie sich mehr auf den Schutz der Leiterplatte selbst. Die natürlichste und gebräuchlichste Lösung zur sicheren Aufbewahrung von Leiterplatten besteht darin, sie in Gehäusen unterzubringen.

Korrekte Gehäuse schützen Leiterplatten vor direkter äußerer Kontamination.

Für noch mehr Schutz können Sie die Anwendung der konformen Beschichtung in Erwägung ziehen. Diese Beschichtung verhindert, dass zahlreiche schädliche Mittel wie Staub, Feuchtigkeit, Salznebel, Pilze und Säuren auf die Platte eindringen. Gute konforme Produkte sind außerdem atmungsaktiv, sodass darunter eingeschlossenes Wasser entweichen kann. Der einzige Nachteil ist, dass Sie bei der Überarbeitung der Leiterplatte die Beschichtung abziehen und später erneut auftragen müssen.

Abbildung 8:Auftragen der konformen Beschichtung

Wenn Ihr Gerät für Umgebungen gedacht ist, in denen Feuchtigkeit ein Problem sein kann, können Sie die konforme Beschichtung mit einem Lüfter ergänzen, um die Luft aus dem Gehäuse zu saugen und die Feuchtigkeit zu reduzieren.

Eine Packung Kieselgel ist zwar nicht die eleganteste Lösung, kann aber auch dazu beitragen, den Feuchtigkeitsgehalt des Gehäuses zu minimieren.

Nehmen Sie sich schließlich die Zeit, Ihre Platine nach dem Löten zu reinigen, um Flussmittelrückstände und Lötkugeln zu entfernen, und vergessen Sie nicht, sie regelmäßig im Auge zu behalten, um fortschreitender Korrosion zuvorzukommen.

Verschmutzte Leiterplatte – Wie kann WellPCB helfen?

Die Leiterplattenreinigung, gerade im großen Maßstab, verlangt mehr als nur Alkohol und eine Zahnbürste. Wenn Sie eine Handvoll Platinen haben, die gereinigt oder geschützt werden müssen, können Sie sich darauf verlassen, dass WellPCB Ihnen das Gewicht von den Schultern nimmt.

7.1. Wie WellPCB die PCB-Reinigung durchführt

Der erste Schritt im Reinigungsprozess des Unternehmens besteht darin, die Platte zu untersuchen und die für den Schaden verantwortlichen Agenten zu identifizieren, indem eine sorgfältige visuelle Analyse, Elektronenmikroskope und Röntgenscans durchgeführt werden. Diese anfängliche Prüfung ermöglicht es, Informationen über die Online-Bestellung von benutzerdefinierten Leiterplatten zu erhalten. FÜR die von Ihnen benötigte Leiterplatte können Sie sich an uns bei den WellPCB-Technikern wenden, um die Reinigungsstrategie zu entwickeln, die für die Leiterplatte am besten geeignet ist.

Sobald der richtige Ansatz bestimmt ist, wird die verschmutzte Platte dem Reinigungsprozess unterzogen, wobei die besten Reinigungsmittel, Erdöldestillate, modifizierten Lösungsmittel, mechanischen Rührwerke und Medienstrahler der Branche verwendet werden.

PCB-Fertigungstechnologie und -erfahrung, die vielen Kunden bei der Lösung von Problemen helfen. WellPCB kümmert sich besonders um miniaturisierte Schaltkreise, deren geringe Größe bedeutet, dass die Reinigungsmittel eine niedrige Oberflächenspannung haben müssen, um unter Hohlräume und Komponenten zu fließen. Bei Interesse können Sie unsere Homepage besuchen.

Saubere Leiterplatten werden dann mit Zusätzen gespült, die die Reinigungslösungsmittel schnell absorbieren, und unter kontrollierten Temperaturen getrocknet. Natürlich wird sich WellPCB schnell um alle anderen Probleme kümmern, die Ihre Leiterplatte außer der Verschmutzung haben wird, um sie wieder in einen perfekten Zustand zu versetzen.

7.2.Wie WellPCB PCB schützt

PCB-Dienstleistungen? Wenn ja, suchen Sie nicht weiter, denn WellPCB nimmt den PCB-Schutz sehr ernst. Sie können daher davon ausgehen, dass die von Ihnen gekauften Platten mit einem hochwertigen, rückstandsarmen Flussmittel hergestellt werden. Das Unternehmen bietet auch hochwertige konforme Beschichtungslösungen an, um Staub und Feuchtigkeit fernzuhalten und Oxidation zu verhindern.

Da ihre Leiterplatten mit höchster Sorgfalt hergestellt werden, müssen Sie sich außerdem keine Gedanken über kleine, unangenehme Fehler wie unregelmäßig aufgetragene Ätzmittel, falsch dimensionierte Leiterbahnen oder schwache Verbindungen machen.

Dirty PCB – Fazit

Ein sauberes Brett ist ein zuverlässiges, langlebiges Brett. Wenn Sie beabsichtigen, Ihre Leiterplatte länger als ein paar Jahre zu verwenden, reinigen Sie sie von Zeit zu Zeit und schützen Sie sie gut vor Verunreinigungen. Ihre alte Zahnbürste und etwas Haushaltsalkohol können einen langen Weg zurücklegen, aber wenn Sie Hilfe benötigen, PCB-Services? Wenn ja, suchen Sie nicht weiter, denn WellPCB bietet Ihnen gerne die beste Lösung.