Ausgasen auf einer Leiterplatte

Ausgasungen, auch Ausgasungen genannt, führen zu Mängeln bei Produktion und Gebrauch. Obwohl es bei bestimmten Anwendungen unvermeidbar ist, muss das Ausgasen verhindert oder gemildert werden, um ein funktionelles Endprodukt sicherzustellen. Erfahren Sie mehr über Ausgasungen und was Hersteller tun können, um sie zu verhindern oder zu reduzieren.

Was gasen PCB und Lötstoppmasken aus?

Wenn ein Ausgasen auftritt, wird in einer PCB eingeschlossenes Gas innerhalb der Platine freigesetzt. Dies geschieht am häufigsten in zwei Situationen:

• Wellen- oder Handlöten während der Produktion: Während des Wellen- oder Handlötens verwandelt sich jegliche Feuchtigkeit in der Nähe eines Durchgangslochs aufgrund von Hitze in Dampf. Wenn dieses Gas entweicht, entstehen Hohlräume in der Lötstoppmaske.
• Verwendung in Ultrahochvakuumumgebungen: In Anwendungen mit Ultrahochvakuumumgebungen wie Weltraum, Labors oder medizinischen Einrichtungen kann das Vakuum dazu führen, dass Dämpfe aus der Leiterplatte entweichen und Kondensation auf dem Rest der Ausrüstung erzeugen.

Durch Ausgasung verursachte Probleme

Da die beiden gängigen Arten des Ausgasens in unterschiedlichen Phasen des Lebenszyklus der Leiterplatte auftreten, stellen sie jeweils ihre eigenen Herausforderungen für die Hersteller dar. Diese Probleme können zu einer defekten Leiterplatte oder einem Produkt führen, das nicht richtig funktioniert.

Wenn es beim Löten zu Ausgasungen kommt, verursachen die im Lötstopplack entstehenden Lunker erhebliche Probleme. Diese Hohlräume treten in der stromlosen Kupferplattierung auf, die die Durchgangslöcher in einer Leiterplatte leitfähig macht. Während des Abscheidungsprozesses bohrt ein Hersteller Löcher zwischen die Schichten der Leiterplatte und beschichtet sie mit Kupfer. Diese Beschichtung erzeugt einen leitenden Pfad durch die Schichten der Leiterplatte, wodurch die Leiterplatte überhaupt funktioniert. Ein Hohlraum in dieser Kupferplattierung verhindert, dass ein elektrischer Strom durch die Plattierung fließt, was zu einer defekten PCB führt. Eine Leiterplatte muss eine gleichmäßige Schicht aus stromlosem Kupfer haben, um ihren Zweck zu erfüllen, und Hohlräume verhindern, dass dies geschieht.

Die mit dem Ausgasen in einer Hochvakuumumgebung verbundenen Probleme hängen von der Anwendung der Ausrüstung ab. In weltraumbezogenen Anwendungen kann das durch Ausgasen entstehende Kondenswasser Materialien wie Kameraobjektive oder Messgeräte stören. Der Dampf beschlägt die Linsen und beeinträchtigt die Messergebnisse. Sowohl medizinische Einrichtungen als auch wissenschaftliche Labors müssen über eine sterile Umgebung verfügen, um ihre Geräte ordnungsgemäß zu verwenden. Ausgasungen können Geräte und die Umgebung kontaminieren, eine Gefahr für einen Patienten darstellen oder zu ungenauen Testergebnissen führen.

Häufige Gründe und Lösungen

Die Situationen, in denen Ausgasungen auftreten, können unterschiedlich sein, aber ihre Ursachen sind sehr ähnlich, egal wo sie auftreten. Gründe für das Ausgasen sind:

• Falsche Materialien: Bei der Auswahl der Materialien, aus denen eine Leiterplatte besteht, muss der Hersteller jeden Schritt des Lebenszyklus der Leiterplatte berücksichtigen, einschließlich Produktion und Anwendung. Aus Gold, Silber oder Zinn hergestellte Plattierungen können Salze oder organische Stoffe enthalten, die Gas erzeugen, wenn sie während der Abscheidung erhitzt werden. Wenn eine in Hochvakuumumgebungen verwendete Leiterplatte keine Materialien mit geringerer Ausgasungswahrscheinlichkeit enthält, steigt das Ausgasungsrisiko.
• Fehlerhafte Herstellung: Der Produktionsprozess bestimmt die Qualität einer Leiterplatte ebenso wie ihre Materialien. Ausgasungen beim Löten treten häufig auf, wenn die stromlose Verkupferung zu dünn ist oder der Vorwärmprozess falsch durchgeführt wird. Wird die Entfernung von Feuchtigkeit während des Produktionsprozesses vernachlässigt, können die Dämpfe entstehen, die mit dem Ausgasen in Hochvakuumsystemen verbunden sind.

Reduktion der PCB-Ausgasung in Ultrahochvakuumsystemen

Selbst wenn eine Leiterplatte die richtigen Materialien und die richtige Produktion hat, kann es in einer Hochvakuumanwendung immer noch zu Ausgasungen kommen. Sowohl Hersteller als auch Kunde müssen Vorkehrungen treffen, um das Risiko des Ausgasens so weit wie möglich zu reduzieren. Das Backen von Leiterplatten für Hochvakuumsysteme während der Produktion wirkt effektiv, um das Ausgasen zu verringern, insbesondere wenn es im Vakuum erfolgt. Der Backvorgang entzieht vor der Verwendung Restfeuchtigkeit.

Bei der Implementierung ihrer Leiterplatten können Kunden Geräte entwickeln, die Dampf von wichtigen Komponenten fernhalten. Das Entwickeln eines Weges für das Entweichen von Gas durch eine Entlüftung verhindert, dass es eingeschlossen wird. Oder die Platine kann von empfindlichen Teilen weggerichtet werden, sodass Dämpfe mit Teilen in Kontakt kommen, die nicht davon betroffen sind. Heizelemente können Eisschichten und Kondensationsfilme abbrennen. Raumfahrzeuge mit Leiterplatten können die Seite einschließlich der Platine der Sonne zuwenden, damit ihre natürliche Wärme die Feuchtigkeit reduzieren kann.

Verringern Sie Ihr Ausgasungsrisiko, indem Sie den richtigen Lieferanten auswählen

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