Грязная ПП – печатная плата, накопившая пыль и вступившая в контакт с жидкостями в результате попадания брызг или непосредственного намокания. Воздействие этих элементов постепенно вызывает коррозию паяных соединений, что может привести к повреждению схемы.
Большое количество загрязнений также может изолировать крошечные компоненты на плате, вызывая потерю тепла и последующий перегрев.
Статья расскажет о том, как загрязнение ПП может повлиять на ее работу. Надеемся, что она будет вам полезна.
Что Означает Грязная ПП?
Грязная печатная плата – это плата, подвергшаяся воздействию вредных факторов окружающей среды, таких как влага и пыль, и, следовательно, испортившаяся. Термин “грязная ПП” иногда также используется на рынке для обозначения б/у или отремонтированных плат, которые приобретаются как более дешевые альтернативы новых. ПП, бывшая в использовании, восстанавливается компанией по очистке ПП для дальнейшего применения в производстве.
Несмотря на определение, подобные платы рыночного уровня довольно чистые с виду. Однако, несмотря на неплохое состояние, грязные ПП не могут гарантировать продолжительности использования, в отличии от новых.
Поэтому грязные ПП обычно используются для прототипов.
Фото 1: Вид Печатной Платы после установки всех компонентов.
ПП также может считаться “грязной”, если на ней есть следы флюса, оставшегося после пайки. В настоящее время примерно 70 процентов от всех ПП изготавливаются с добавлением пасты для пайки, которая, по сути, представляет собой флюс, не требующий удаления.
Однако, после пайки флюс часто отставляет следы на паяных соединениях и вокруг них. Количество остатка зависит от содержания флюса — твердые смолы, гелеобразователи и активаторы. Даже флюс с небольшим количеством твердых частиц может оставлять небольшой остаток на плате.
Как Загрязнение ПП Может Повлиять на Её Работу
Такие виды загрязнения ПП как пыль, влага и остатки флюса могут отрицательно повлиять на работу вашей схемы.
2.1 Пыль и Влага
Пыль – это сложное вещество, состоящее из органических и неорганических материалов, а также значительного количества воды и растворенных солей.
Влияние пыли на работоспособность ПП постоянно растет, из-за технологии миниатюризации и их использования в условиях повышенной запыленности, к примеру в информационной и телекоммуникационной индустрии.
Фото 2: Запыленная ПП
Пыль может вызывать перебои в работе ПП. Из-за своей гидрофильной природы, она может образовывать проводящую пленку электролита, ухудшающую сопротивление изоляционной поверхности между проводниками.
Даже без воды частицы могут увеличивать трение на контактных поверхностях, вызывая износ и ржавчину. Кроме того, поскольку они действуют как диэлектрики, они также могут вызывать помехи сигнала в разъемах.
Если все вышеперечисленное не убедило проверить ваши электрические приборы, то спешим сообщить, что пыль, оставшаяся на активных компонентах и разъемах питания, может вызвать необратимые повреждения при их перегреве.
2.2 Остатки Флюса
Несмотря на то, что пыль и влага не принесут ПП ничего хорошего, флюс может вызвать еще более разрушительный эффект. Для это были созданы материалы, которые не требовали очистки от флюса при повторной пайке.
Однако, несмотря на очевидные преимущества таких материалов, сборщики плат все равно выявили определенные недостатки.
Остатки флюса, отделяющиеся от платы во время пайки, имеют свойство накапливаться на контактах припаянных компонентов. Что в свою очередь вызывет проблемы с проводимостью (особенно часто это случается со схемами, имеющими тактовую частоту более одного гигагерца).
На таких высоких частотах электроны в основном проходят по внешней поверхности проводника. А остатки флюса могут проводить ток, тем самым вызывая помехи сигнала.
Фото 3: Остатки флюса на ПП
Как и пыль, остатки флюса обладают гидрофильными свойствами. Поэтому, когда вы распределяете материал для заполнения при сборке flip chip и оплавляете его с помощью тепла, может образоваться небольшой карман, пар или газ. В конечном итоге они отделяют заполнение от платы, создавая путь для проникновения загрязняющих веществ.
Что Может Вызвать Загрязнение ПП
Теперь вы, пожалуй, понимаете, что может вызывать загрязнение ПП. Ниже приведены три самые распространенные причины как это происходит:
3.1 Остатки При Производстве
Исторически сложилось, что раньше для производства ПП использовали флюс на основе активированной канифоли. Однако, поскольку эти флюсы состоят из соединений хрома или брома, то любой их остаток может вызвать коррозию при работе устройства.
Следовательно, было разработано множество способов избавления от галогенидов. Хорошо очищенное устройство содержит лишь минимальное их количество на поверхности.
На сегодняшний день большинство производителей ПП используют флюс, не требующий очистки. Теоретически они обычно состоят из органических кислот, таких как адипиновая и лимонная. И следовательно, легко разлагаются при нагревании во время пайки, не оставляя следов коррозии.
Однако на практике применение расплавленного припоя для нагрева флюса обычно не приносит результата. После сборки неразложившийся флюс остается на плате вокруг паяных соединений в виде остатков.
Остатки флюса следует удалять, чтобы обеспечить нормальную и продолжительную работу схемы. В отличии от плат из активированной канифоли для очистки остальных печатных плат требуется омылитель, а не просто вода.
3.2 Влияние Рабочего Пространства
Загрязнения флюсом обычно происходят из-за небрежной или ненадлежащей очистки по окончании работы. Однако, даже если вы очистили собранную плату от остатков, вам все еще стоит учитывать внешние источники.
К примеру, если вы паяете в пыльном, грязно месте либо на улице, вероятность попадания частичек пыли и грязи крайне высока. ПП в электронных устройствах, которые используются во влажных или пыльных условиях также изнашиваются гораздо быстрее.
Даже если вы уверены в степени защиты корпуса вашего устройства, рекомендуется время от времени проверять печатные платы на предмет воздействия пыли, грязи или влаги.
3.3 Нарушение Эксплуатации
ПП – это деликатное устройство и требует бережного использования. Поэтому, если у вас нет возможности полностью контролировать среду, окружающую устройство, хотя бы не пренебрегайте основными мерами предосторожности.
Например, плату с активными компонентами стоит поместить в вентилируемый корпус, что будет способствовать отводу тепла. Тем не менее, рекомендуется изолировать воздуховоды, чтобы защитить схему от попадания пыли.
ПП, расположенные в открытых корпусах с вентиляцией, ещё быстрее накапливают пиль и влагу.
Фото 4: Правильно вентилируемый корпус ПП
Неисправные и сгоревшие в результате неправильного использования устройства элементы также могут быть причиной загрязнения ПП. Утечка электролита из конденсатора может вызвать коррозию платы или что ещё хуже, короткое замыкание.
Как Очистить ПП
Методы очистки ПП варьируются в зависимости от типа платы и загрязнителя, а также от опыта и использующихся для работы инструментов.
Очистка ПП – это не прогулка по парку. Мельчайшая ошибка может безвозвратно повредить плату или её элементы. Прежде чем начать, подумайте, оправдан ли риск; это особенно важно в тех случаях, когда плата нормально функционирует и почти не загрязнена.
Если вы уверенны на все 100%, что справитесь или, если ваша плата действительно не работает, советуем прочесть о том, как справиться с загрязнениями. Это может быть скопившаяся пыль, грязь, сажа и остатки флюса, а также сильная электролитная коррозия.
4.1. Удаление Пыли и Грязи
Верите или нет, но лучшее приспособление для удаления сухого и легкого мусора, такого как пыль или грязь – это старая добрая зубная щётка. Она маленькая и легкая, а ее тонкая щетина способна убрать даже самые мелкие частицы.
Вы также можете использовать источник сжатого воздуха, чтобы продуть плату, но не пытайтесь делать это пылесосом. Статическое электрическое возникающее при этом может повредить вашей ПП.
4.2. Удаление Глубоко Въевшейся Грязи
Грязь образуется, когда на ПП накапливается пыль, поглощающая все, начиная от воды и соды, и заканчивая маслом, прилипая к плате. Удаление въевшейся грязи требует большего, нежели зубной щётки и сжатого воздуха.
Начните с отсоединения съемных компонентов для их дальнейшей чистки. Их удаление не только предотвратит повреждение, но также обнажит их гнезда, что позволит произвести очищение более тщательно.
Естественно, вам стоит запомнить порядок расположения компонентов, прежде чем снять их, чтобы с легкостью припаять их обратно, когда вы закончите.
Бытовые нефосфатные моющие средства отлично подойдут для очищения от въевшейся грязи. Подождите около десяти секунд, чтобы грязь успела раствориться, а затем сотрите её старой зубной щёткой. Промойте и промокните плату чистой тканью, не содержащей волокон.
Фото 5: ПП, пропитанная моющим средством
Крайне важно просушить ПП перед заменой компонентов. Предварительно прогрейте духовку до 80 градусов Цельсия, а после, ВЫКЛЮЧИТЕ её и поместите плату внутрь.
Оставьте плату сушиться на два часа и убедитесь, что никто в это время не воспользуется духовкой.
После процесса сушки, достаньте плату и проверьте на предмет повреждений. Если её состояние удовлетворительное, присоедините компоненты.
4.3. Удаление Остатков Флюса
Как уже говорилось ранее, флюс можно убрать только с помощью омыления. В домашних условиях для этого лучше всего пойдет бытовой спирт.
Смочите зубную щетку спиртом и начните осторожно тереть пораженные участки платы. Этиловый спирт, используемый для очистки электроники, считается лучше бытового спирта, поскольку действует быстрее.
Если у вас имеются лишние средства, вы можете поискать специальные вещества для удаления флюса. Профессиональный очиститель, вроде Envi-Ro-Tech 1676 (компании Tech Sprays), дает потрясающий результат, но стоит гораздо дороже спирта.
4.4. Удаление Ржавчины
Если ваша ПП загрязнена аккумуляторной кислотой, солёной водой (потом) или коррозией электролита конденсатора, вы должны постараться, как можно быстрее счистить вещество.
Смешайте пищевую соду с водой и нанесите на поврежденный кислотой участок.
Кислоты также могут растекаться по плате и поражать не находящиеся рядом с батареей участки. В таком случае вы можете нанести смесь из соды на всю поверхность платы, чтобы убедиться, что следов не останется.
После этого тщательно промойте плату и следуйте инструкциям, описанным в секции “Удаление Глубоко Въевшейся Грязи”.
Фото 6: Коррозия батареи ПП
Некоторые аккумуляторы не содержат кислот, как например литиево-кадмиевые и в таких случаях сода не сможет их нейтрализовать. Вместо неё попробуйте использовать винный уксус.
Процесс удаления въевшейся грязи вполне подходит в случаях, когда нужно справиться с коррозией, вызванной соленой водой.
Однако, если в результате воздействия соленой воды на металлических поверхностях платы образовались оксиды, которые невозможно удалить бережным способом, возможно, придется обратиться к особенным методам. Это может струйная очистка (очистка стекла или пластиковых шариков) и переворачивания сред (используются раскислители на основе латуни).
Улучшения Окружающей Плату Среды
В идеале ПП должна находиться в среде, недоступной для пыли, грязи, влаги, кислот, флюса и прочих загрязнителей. Однако, практически невозможно полностью защитить плату от воздействия окружающей среды. В конце концов каждая ПП со временем требует очистки.
К счастью, вы можете предпринять определенные меры, чтобы сохранить вашу плату в чистоте на долгое время. ПП, купленные у компетентных производителей вроде WellPCB, обычно поставляются в вакуумных упаковках с силикагелем и пузырчатой пленкой для уменьшения воздействия воздуха и влажности.
Поэтому, если вы купили плату, то не доставайте ее из упаковки, пока не будет готов окончательный дизайн для производства.
Плата, пролежавшая на полке, может вобрать в себя влагу и пыль, что усложнит процесс пайки и способно повлиять на работу схемы в целом.
Фото 7: ПП в вакуумной упаковке
Среда, в которой вы используете ПП должна быть загрязнена как можно меньше. Сохраняйте свое рабочее пространство в чистоте и по возможности используйте перчатки, чтобы предотвратить попадания пота или отпечатков пальцев на вашу плату.
Кроме того, убедитесь, что пространство вокруг готового устройства прохладное и сухое, а также остерегайтесь ползающих насекомых и пауков.
Как защитить от Коррозии и Загрязнения
Если вы мало что можете сделать для улучшения среды вокруг вашей ПП, лучше сфокусируйтесь на защите её самой. Наиболее естественным и популярным способом будет размещение платы внутри корпуса.
Правильно подобранный корпус защитит печатную плату от внешнего воздействия.
Для ещё лучшей защиты можете рассмотреть вариант нанесения защитного покрытия. Это покрытие предотвращает попадание пыли, влаги, соли, грибков и кислот на поверхность платы. Правильный продукт является также воздухопроницаемым и позволяет скопившейся влаге выходить наружу. Единственным минусом является то, что, если вам потребуется переделывать плату, необходимо будет удалить, а затем повторно нанести защиту.
Фото 8: Нанесение защитного покрытия
Если ваше устройство предназначено для среды с повышенной влажностью, вы можете добавить к защитному покрытию вентилятор. Это поможет высасывать воздух из корпуса и уменьшать влажность.
Силикагель пусть и не самое очевидное решение, но также поможет минимизировать наличие влаги внутри корпуса.
И наконец, найдите время, чтобы удалить остатки флюса и припоя после завершения пайки. Кроме того, не забывайте следить за состоянием платы, чтобы предотвратить коррозию.
Как WellPCB может помочь?
Очистка ПП, особенно в больших количествах – это нечто большее, чем спирт и зубная щётка. Если у вас есть несколько плат, нуждающихся в чистке или дополнительной защите, доверьтесь WellPCB и сбросьте груз с плеч.
7.1. Как WellPCB проводит очистку ПП
В первую очередь в компании исследуют плату, для определения источников повреждения, используя тщательный визуальный анализ, электронный микроскоп и рентгеновское сканирование. Эта проверка позволяет техникам WellPCB подобрать стратегию очистки под конкретную ПП.
После определения правильного подхода плата подвергается очистке с использованием лучших в отрасли моющих средств, нефтяных дистиллятов, модифицированных растворителей, механических мешалок и струйных аппаратов.
WellPCB уделяет особое внимание миниатюрным схемам, чей размер означает, что используемые вещества должны иметь низкое поверхностное натяжение, чтобы протекать под полостями и элементами.
Очищенная ПП затем промывается добавками, которые быстро впитывают растворители, и наконец, сушатся при контролируемой температуре. Естественно, WellPCB сообщат вам, если кроме загрязнения плата подверглась и другим повреждениям, чтобы как можно быстрее вернуть ее в первоначальное состояние.
7.2. Как WellPCB защищают ПП
WellPCB серьезно подходит к процессу защиты ПП. Таким образом, вы можете рассчитывать, что платы будут изготовлены из первоклассных материалов с низким содержанием остатков флюса. Компания также предлагает на выбор высококачественные защитные покрытия для предотвращения попадания пыли и влаги, а также окисления.
Более того, поскольку процесс изготовления платы очень тщательный, вам не нужно беспокоиться о таких мелких ошибках, как слабые соединения, следы неправильных размеров.
Заключение
Чистая плата – надежная и долговечная плата. Если вы хотите, чтобы ваша ПП прослужила больше пары лет, чистите её время от времени и следите, чтобы ничего не попадало внутрь. Старая зубная щётка и бытовой спирт могут хорошо помочь, но, если вам потребуется дополнительная помощь, WellPCB всегда рады помочь.
