PCB Korozyonunun Nedenleri ve Nasıl Önlenir?

Elektronik cihazların arızalanması, olası bir durumdur. Arızaların en önemli nedenlerinden biri korozyondur. Korozyon, bir devre kartının yüzeyindeki bakır yolların direncini arttırır. Bu ise elektronik kartlarda istenmeyen bir durumdur. Progresif korozyon, kartın etkisiz çalışmasına neden olabilir, hatta tamamen çalışmayı durdurabilir.

Korozyon Nedir?

Korozyon, metallerin oksidasyonunun ortak adıdır ve oksijen bir metalle bağlandığında ortaya çıkar. Bakır izli baskılı devre kartları durumunda, korozyon, elektrik iletkeni olmayan bir bakır oksit oluşumuna neden olur. Bakır oksit pul pul döküldükçe, bakır izi hacmini kaybeder ve direnci artar ve bu da performans sorunlarına neden olabilir.

Hepsi PCB yüzeyinde bulunan ince kalay, nikel, bakır ve kurşun katmanları korozyona duyarlı olabilir. Öte yandan, bazı bakır, gümüş, altın ve grafit alaşımları korozyona süresiz olarak dayanabilir. Bu nedenle, PCB üreticileri korozyonu önlemek için PCB üzerindeki bakır gibi baz metalleri sıklıkla altın gibi asil metallerle kaplarlar. Devre kartları, her katmanda yüksek miktarda bakır içerdikleri için korozyona karşı oldukça hassastır. Farklı korozyon türleri vardır ve doğalarını anlamak teşhis ve önlemede yardımcı olur.

Genel Korozyon

PCB üzerindeki bakır ile atmosferde bulunan nem ve oksijen arasındaki kimyasal reaksiyon bu tür korozyona neden olur. Reaksiyon nedeniyle, bakır düşük elektrik iletkenliğine sahip bakır oksit haline gelir. Dirençteki artış, elektrik akımının serbest akışını önlediği için devre kartlarında sorunlara neden olabilir. Bakır izlerinin mekanik özellikleri bozulmadan kalsa da, renkte bir değişiklik vardır. Bu, teşhis etmeyi ve önlemeyi kolaylaştırır.

Atmosferde bulunan kükürt de nem varlığında korozyona neden olabilir. Yeşilimsi aşındırıcı toz halinde bir madde olan bakır sülfat oluşturmak için tahtadaki bakırla reaksiyona girer. Bakır sülfat iletken değildir ve işlem, bakır izde bir süreksizlik olana kadar bakırı kademeli olarak aşındırır.

Atmosferde, özellikle denizlere yakın bölgelerde bulunan tuz ve nem, palette bakır ve bileşenlerin uçlarında demir / kalay bulunan bir bileşik oluşturarak korozyona neden olabilir. Korozyon metali aşındırır ve elektriksel süreksizliğe neden olur.

Lokalize Korozyon

Adından da anlaşılacağı gibi, bu tip korozyon kendisini tahta üzerindeki küçük bir alanla sınırlar. Bununla birlikte, lokalize korozyon üç tipte olabilir:

Çukurlaşma Korozyonu– Bakır yüzeyde delikler veya boşluklar olarak görülebilen lokalize galvanik korozyon, iletken yüzeyin bozulmasına yol açar. Çukur çapı ve derinliği arttıkça, süreç nihayetinde süreksizlik gibi başarısızlığa yol açar. Çukurlaşma korozyonunu üreten bileşikler genellikle hasarı gizler ve tespit edilmesini zorlaştırır.

Yarık Korozyonu: Bileşenlerin veya diğer donanımların altındaki çatlaklar, akı gibi kalan maddeleri veya temizleme çözeltisi gibi diğer kirleticileri toplayabilir. Yakındaki bakır bu malzemelerle reaksiyona girer ve korozyon servikslerde başlar.

Filliform Korozyon – Bir yüzey kaplaması genellikle bakır pedleri korusa da, nem bu yüzey kaplamasının altına girebilir. Bakırla reaksiyona giren nem, korozyon işlemini başlatır ve bu da iz boyunca levhanın diğer kısımlarına yayılma potansiyeline sahiptir.

Galvanik Korozyon

Bimetalik korozyon olarak da bilinen galvanik korozyon, iki farklı metalin varlığından kaynaklanır. Galvanik korozyon sıklıkla levha yüzeyindeki bakır ile aşındırıcı bir elektrolit varlığında bir bileşenin metali, bir altın veya kalay kaplama arasında meydana gelir. Doğada çukur korozyonuna benzer olmasına rağmen, fark, elektrik temasında elektrokimyasal olarak farklı metaller arasında, her iki metalin de elektrolitle temas halinde olduğu galvanik korozyonun meydana gelmesidir.

Dendrit Oluşumu

Bir PCB ve nem yüzeyinde iyonik kontaminasyon varlığında, bakır izleri dendritleri büyütebilir. Komşu izlerde, bu dendrit büyümeleri kısa devreye neden olabilir ve PCB işleyişinde bir hataya yol açabilir.

Granüller Arası Korozyon

Bakır izlerinin tane sınırındaki kimyasal mevcudiyet, taneler arası korozyona neden olabilir. Bunun nedeni, tahıl sınırlarının genellikle yüksek safsızlıklara sahip olması ve bu nedenle bu tür korozyona duyarlı olmasıdır.

PCB Korozyonunun Önlenmesi

Yukarıdaki değindiğimiz korozyon türleri öncelikle baskılı bir devre kartının yüzeyinde bulunan nem ve elektrolitik kirleticilerin varlığında meydana geldiğini açıkça ortaya koymaktadır. Özellikle deniz ve havacılık gibi aşırı atmosferik koşullardaki devre kartları daha çok etkilenir. Bu tür ortamlarda, PCB’ler farklı korozyon türlerine karşı oldukça hassas hale gelir.

Korozyonun önlenmesini sağlamak için birkaç adım atmak:

Üreticiler, tüketiciler ve OEM’ler PCB tertibatlarını yeterince temizlemeliler.

• PCB tertibatlarının yeterince kuru kalmasını sağlanmalıdır.
• PCB tertibatında elektrolit bulunmadığından emin olunuz.
• Nem veya elektrolit girişini dışlamak için PCB tertibatı üzerinde konformal kaplama kullanılmalı.

PCB korozyonunu önlemek için nemin ve diğer sıvıların devre kartının yüzeyine temas etmesini önlemek gerekir. En iyi yöntemlerden biri, PCB tertibatını uygun bir IP derecesine sahip bir muhafazaya yerleştirmektir.

Ancak, bu her zaman mümkün olmayabilir. Bu nedenle, devre kartını nem veya diğer sıvılarla temas etmekten korumanın başka yöntemi, koruyucu kaplama yapmaktır. PCB kartları için geliştirilen termal ve diğer izole epoksiler kullanılmalıdır.

Korozyona uğramış levhaların onarımı

Korozyona uğrayan levhaların başarılı bir şekilde onarılması, büyük ölçüde, yapılan hasarın derecesine bağlıdır. Hasar, oksit veya sülfat oluşumunu temizledikten sonra görünür hale gelir. Nüksetmeyi önlemek için bu kimyasalların iyice çıkarılması gerekir. Tahta yüzeyini temizlemek için izopropil alkole batırılmış tüy bırakmayan bez kullanılması tavsiye edilir. İzopropil alkol yokluğunda, sirke veya kabartma tozu ve su kullanmak da mümkündür.