Wat is de invloed van galvanische corrosie op PCB's?

Als je je ooit hebt afgevraagd wat de impact is van galvanische corrosie op een PCB, dan ben je niet de enige. Dit type corrosie zorgt ervoor dat naburige sporen vervuild raken door een oplossing of ionische vloeistof en dat er kleine splinters tussen de sporen groeien. Deze splinters kunnen kortsluiting veroorzaken of zelfs een functioneel blok op de PCB onbruikbaar maken. Als de corrosie de stroomkabels op de printplaat aantast, kan het hele apparaat defect raken.

Voorbeelden van galvanische corrosie op een PCB

Galvanische corrosie is een elektrochemisch proces waarbij het oppervlak van een metaal reageert met het oppervlak van een ander metaal. Deze reactie vindt plaats in de aanwezigheid van een elektrolyt en gebeurt meestal tussen ongelijke metalen. In primaire cellen wordt dit proces benut om bruikbare spanning te creëren.

Het corrosieproces begint wanneer vocht, of een ionische vloeistof, in contact komt met een blootgesteld metalen onderdeel. Bij contact beginnen er metaaloxides te groeien, waardoor het oppervlak gaat corroderen. Dit proces kan ook aangrenzende printplaten aantasten, kortsluiting veroorzaken en de hele printplaat aantasten.

Eén manier om galvanische corrosie te minimaliseren is het gebruik van corrosieremmers. Deze zijn effectief in het verminderen van galvanische potentiaal, maar vereisen constante controle. Ze verhogen ook de geleidbaarheid van water. Het is dus belangrijk om de printplaat goed te onderhouden als je ermee werkt.

Een andere methode om galvanische corrosie te voorkomen is het gebruik van antioxidantpasta tussen elektrische verbindingen van koper en aluminium. Deze pasta bestaat uit metaal met een lager elektropotentiaal dan koper. Dit zorgt ervoor dat de metalen niet met elkaar in contact komen en minimaliseert de kans op galvanische corrosie.

Galvanische corrosie is vaak het gevolg van ongelijke metalen die worden gebruikt in soldeerverbindingen. Daarom is het cruciaal om het juiste materiaal te kiezen voor het verbinden van connectoren. Materialen met dezelfde ionische potentiaal zijn eerder bestand tegen corrosie dan materialen met ongelijke metalen.

Proces voor het verminderen van galvanische corrosie op een PCB

De mate van galvanische corrosie op een printplaat kan op verschillende manieren verminderd worden. De eerste techniek bestaat uit het analyseren van het netwerk en het vinden van de oorzaken van galvanische corrosie, en de tweede techniek bestaat uit het vergroten van de oppervlakte van de organische coating proces (OSP) schijf in het netwerk.

De koperen pads op een PCB worden beschermd door een oppervlakte-afwerking, maar vocht kan onder de afwerking binnendringen. Eenmaal binnen reageert vocht met het koper en start een corrosieproces. Dit proces kan zich vervolgens langs de printbaan verspreiden. In veel gevallen treedt galvanische corrosie op door contact tussen twee ongelijke metalen, zoals koper op een PCB en het metaal van een component. De aanwezigheid van een corrosieve elektrolyt verhoogt ook de kans op galvanische corrosie.

Galvanische corrosie is een veel voorkomend probleem in elektronica, vooral bij toepassingen met hoge snelheden. Het gebeurt wanneer twee ongelijksoortige metalen in contact komen met een elektrolyt. Wanneer twee ongelijksoortige metalen in elektrisch contact komen, verliezen de meer reactieve metaalatomen elektronen en veroorzaken oxidatie. Dit leidt tot kortsluiting.

PCB's schoon houden is essentieel voor hun levensduur en om de levensduur van de apparaten te garanderen. Het voorkomen van corrosie begint met het droog en vloeistofvrij houden van de printplaten. Daarom moeten PCB-fabrikanten en -ontwerpers hun printplaten zorgvuldig beschermen tegen vocht op blootliggende geleiders.

Typische soorten corrosiefouten in elektronica

Typische galvanische corrosiefouten in elektronische apparaten ontstaan door verschillende soorten processen. Eén daarvan is de vorming van een waterfilm op de PCBA, wat kan leiden tot lekstromen en een verkeerd uitgangssignaal van het elektronische apparaat. Een ander type corrosiefout wordt veroorzaakt door een defect in het fabricageproces. Dit type corrosie leidt vaak tot kortsluiting in de schakelaar.

De corrosiesnelheid hangt af van verschillende factoren, waaronder de temperatuur en de omgeving. De aanwezigheid van vocht, dauw of condensatie zal het proces versnellen. De aanwezigheid van stofdeeltjes verhoogt ook de corrosiesnelheid omdat ze vocht vasthouden. Stofdeeltjes zijn afkomstig van verschillende bronnen, waaronder aarde/zand, rook, roetdeeltjes en zouten.

Roestvast staal en zink zijn voorbeelden van edele en actieve materialen. Hoe groter het relatieve verschil tussen de twee metalen, hoe groter de kracht die zal worden uitgeoefend tijdens galvanische corrosie. Een kathode met een groot oppervlak zal door de hoge stroom sneller corroderen.

Galvanische corrosie is een belangrijk probleem bij industrieel ontwerp. Magnesium is een zeer actief structureel metaal. Het wordt gebruikt in de luchtvaart- en auto-industrie. De oppervlakteverhouding van de kathode en de anode beïnvloedt ook de hoeveelheid stroom die door galvanische corrosie wordt geproduceerd. Isolatieafstandhouders tussen twee metalen kunnen ook het risico op galvanische corrosie verminderen door de afstand tussen beide te veranderen.