PCB-Korrosion verstehen: Ursachen, Arten und Prävention

Inhaltsverzeichnis:

• Was ist PCB-Korrosion?
• Welche distincten Korrosionstypen können auftreten?
• Korrosion von einer Leiterplatine entfernen
• Backpulver zur PCB-Reinigung verwenden
• Korrosion auf PCBs verhindern

Korrosion ist einer der Hauptfeinde von Leiterplatten. Eine ausreichend korrodierte Platine funktioniert nicht mehr, und das stetige Fortschreiten der Korrosion ist unvermeidlich. Aber warum korrodieren Leiterplatten, und was sind die häufigsten Ursachen für PCB-Korrosion?

Was ist PCB-Korrosion?

Korrosion ist der Oxidationsprozess, der eintritt, wenn Sauerstoff mit Metall bindet, Rost erzeugt und das Metall abblättern lässt, wodurch es seine wertvollen chemischen Eigenschaften verliert. Da Leiterplatten weitgehend aus Metall bestehen und Sauerstoff ausgesetzt sind, müssen sie irgendwann korrodieren.

Nicht alle Metalle sind jedoch gleich, wenn es um Korrosion geht. Einige korrodieren fast sofort, andere scheinen nie zu korrodieren. Hoch korrosionsbeständige Metalle sind:

• Graphit
• Gold
• Silber
• Kupfer-Nickel-Legierung

Metalle, die sehr anfällig für Korrosion sind:

• Verzinnte Oberflächen (Plated Tin)
• Blei
• Kupfer
• Vernickelte Oberflächen (Plated Nickel)

Metalle, die extrem beständig gegen Säure und Korrosion sind – wie Gold und Silber – nennt man Edelmetalle (Noble Metals), während korrosionsanfällige Metalle wie Kupfer und Zinn als unedle Metalle (Base Metals) bezeichnet werden.

Kostenloses Angebot anfordern

Welche distincten Korrosionstypen können auftreten?

Es gibt mehrere Ursachen, warum das Metall in Ihren Leiterplatten korrodiert. Einige davon:

• Atmosphärische Korrosion: Der Standardtyp. Metall wird Feuchtigkeit ausgesetzt, die Sauerstoff enthält, was eine Reaktion auslöst, bei der Metallionen mit Sauerstoffatomen binden und ein Oxid bilden. Kupfer erfährt atmosphärische Korrosion sehr leicht – für Kupferrohre kein Problem, da korrodiertes Kupfer seine mechanischen Eigenschaften behält. Es behält jedoch nicht seine elektrische Leitfähigkeit – ein großes Problem für Leiterplatten.
• Galvanische Korrosion: Tritt auf, wenn verschiedene Metalltypen in Gegenwart eines Elektrolyten sind. In diesen Umständen korrodiert das widerstandsfähigere Metall tatsächlich schneller als das basischere Metall, mit dem es in Kontakt steht – z. B. korrodiert Gold bei Kontakt mit Zinn viel schneller als gewöhnlich.
• Elektrolytische Korrosion: Bei dieser Metallverschlechterung erfahren benachbarte Leiterbahnen Dendritenwachstum, wenn ionisch verunreinigte Feuchtigkeit die elektrische Spannung zwischen ihnen infiziert, wodurch Metallsplitter entstehen, die einen Kurzschluss verursachen.
• Fretting-Korrosion (Tribokorrosion): Durch das Schließen von verzinnten Schaltern entsteht eine Wischbewegung, die die Oberflächenoxidschicht entfernt, sodass die darunterliegende Schicht oxidiert. Schließlich baut sich übermäßiger Rost auf und verhindert die Schalterbetätigung.

Korrosion von einer Leiterplatine entfernen

Wenn Ihre PCB durch Wasserschaden oder eine andere Quelle korrodiert ist, kann Reinigung sie reparieren. Die Reinigung einer Leiterplatte erfordert alltägliche Haushaltsgegenstände, die auch kleine Unternehmen sich leisten können. Allerdings sollte nur jemand mit grundlegendem Elektronikwissen versuchen, eine PCB zu reinigen. Der Prozess beinhaltet Demontage der Platine und Vermeidung von Komponentenschäden. Beim Trennen der PCB von einem Gerät: Wasser fernhalten und Gerät stromlos machen.

Sie können verschiedene Werkzeuge zur PCB-Reinigung nutzen, aber bestimmte Gegenstände eignen sich am besten zur Korrosionsbeseitigung. Die Reinigung einer korrodierten Leiterplatte erfordert folgende Materialien:

• Backpulver (Baking Soda / Natron): Die Alkalinität und abrasiven Eigenschaften machen es zum perfekten Reiniger für korrodierte PCBs. Es beseitigt und neutralisiert korrodierte Bereiche ohne Schaden.
• Deionisiertes Wasser: Wenn Sie Wasser zur Platinenreinigung nutzen, muss es frei von Verunreinigungen sein. Ionen in normalem Wasser haben leitende Eigenschaften, die Elektronik degradieren. Deionisiertes Wasser hat keine Kontaminanten oder schädlichen Ionen.
• Haushaltsreiniger: Ein phosphatfreier Haushaltsreiniger hilft, Schmutz und Korrosion effektiv zu entfernen. Phosphate schützen PCBs vor Korrosion, sind aber eine Hauptquelle der Wasserverschmutzung.
• Dünne, weiche Bürste: Falls kein spezielles PCB-Reinigungswerkzeug vorhanden, funktionieren Zahnbürste oder Pinsel. Eine Bürste mit weichen Borsten zerkratzt die empfindlichen Komponenten nicht.
• Fusselfreies Tuch: Mikrofaser- und andere fusselfreie Stoffe beschleunigen das Trocknen, ohne Partikel zu hinterlassen.
• Backofen: Ein einfacher Haushaltsofen trocknet eine PCB gründlich mit indirekter Hitze. Niemals eine Platine in den Ofen legen, ohne sicherzustellen, dass er ausgeschaltet ist.

Backpulver zur PCB-Reinigung verwenden

Die oben genannten Materialien können korrodierte Bereiche auf einer PCB wiederherstellen. Folgen Sie diesen Schritten zur Reinigung einer korrodierten Leiterplatte:

1. Layout und Konfiguration der PCB dokumentieren. Jedes Detail mit Notizen oder Foto festhalten, um die Platine nach der Reinigung wieder zusammenbauen zu können.
2. Kabel und Chips der PCB demontieren. Dieser Schritt ermöglicht Zugriff auf jeden korrodierten Teil der Platine.
3. Mit Backpulver und destilliertem Wasser reinigen. Ein Teil Backpulver mit zwei bis vier Teilen Wasser zu einer dicken Paste mischen. Dann mit der Bürste die Lösung in alle korrodierten Bereiche einreiben. 20 bis 30 Minuten trocknen lassen, dann mit weiterem destilliertem Wasser abspülen.
4. Mit Haushaltsreiniger einen zweiten Durchgang machen. Alle korrodierten Teile einsprühen, dann mit sauberer Bürste erneut schrubben. Platine mit fusselfreiem Tuch trocken tupfen.
5. PCB im Ofen trocknen. Ofen auf 170 °C vorheizen, dann vollständig ausschalten. Die Platine in den Ofen legen, damit die Restwärme restliche Feuchtigkeit trocknet.
6. Platine wieder zusammenbauen und testen. Alle Komponenten zurückbauen und prüfen, ob die PCB wieder funktioniert. Bei anhaltenden Problemen mit Radiergummi letzte Korrosionsreste entfernen.

Korrosion auf PCBs verhindern

Wie können Sie Leiterplattenkorrosion verhindern? Sie können Korrosion nicht für immer vermeiden, aber es ist möglich, sie über die erwartete Lebensdauer der Leiterplatte hinaus zu verzögern. Welche Schritte dazu nötig sind?

Ihr primäres Ziel bei der Verhinderung von PCB-Korrosion sollte sein, ionische Kontamination zu vermeiden. Die Exposition von Leiterplattenkomponenten gegenüber Feuchtigkeit mit ionischer Kontamination ist die Hauptursache für PCB-Korrosion. Ihre erste Priorität sollte immer sein, Ihre Leiterplatten und ihre Komponenten sauber und trocken zu halten.

Dies ist bei der Fertigung Ihrer Leiterplatten sehr wichtig. Fertiger sollten Fingerabdrücke oder Flüssigkeiten auf PCBs vermeiden und die Platinen in einer sauberen, trockenen Umgebung herstellen. Designer sollten darauf achten, dass sich keine Feuchtigkeit auf freiliegenden Leitern sammelt.

Wenn Sie Leiterplatten für Anwendungen designen, wo sie wahrscheinlich Flüssigkeitskontaminanten ausgesetzt sind – wie Automobilindustrie, Landwirtschaft oder viele Industrieumgebungen – sollten Sie Maßnahmen ergreifen, um Ihre Platinen vor den zu erwartenden Umweltrisiken zu schützen.

PCBs sauber und trocken genug zu halten, um Korrosion abzuwehren, ist mit etwas Sorgfalt und Aufmerksamkeit nicht schwierig. Diese präventiven Schritte garantieren nicht, dass nie eine Ihrer Leiterplatten korrodiert, aber sie machen es signifikant unwahrscheinlicher. Maßnahmen zur Reduzierung der Korrosionswahrscheinlichkeit sind immer den Aufwand wert.

Mehr über Korrosionsverhinderung in Leiterplatten erfahren

Für Informationen darüber, wie Millennium Circuits Limited daran arbeitet, dass die von uns vertriebenen Leiterplatten so korrosionsbeständig wie möglich sind, oder um mehr über unsere vielen anderen strengen Qualitätsicherungsmethoden zu erfahren, kontaktieren Sie MCL heute.

Kostenloses Angebot anfordern