Limpeza de PCBs: Guia Especializado para Estender Vida Útil e Confiabilidade

PCB Sujo Placas de circuito impresso acumulam poeira, e ocasionalmente entram em contato com líquidos por respingos ou imersão. A exposição a estes elementos corrói gradualmente as juntas de solda, o que pode danificar o circuito.

Muitos contaminantes também podem isolar minúsculos componentes na placa, impedindo a dissipação de calor e eventualmente superaquecendo-os.

Este artigo descreve como PCB sujo afeta seu projeto e como limpar o PCB. Deve ser útil para você.

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O que Significa PCB Sujo?

Um "PCB sujo" é ocasionalmente também usado no mercado para se referir a placas de segunda mão ou recondicionadas compradas como alternativas mais baratas a PCBs novos.

Um PCB usado em um dispositivo anterior é recondicionado o suficiente por uma empresa de limpeza de PCB para passar como utilizável na fabricação de um novo gadget.

Apesar do nome, PCBs de mercado sujos geralmente são bem limpos à primeira vista. No entanto, embora um PCB sujo de boa qualidade possa permanecer funcional por um período considerável, não pode garantir a longevidade de uma placa nova.

PCBs sujos prontos são portanto idealmente reservados para protótipos.

Figura 1: PCBA com Máscara de Solda Preta Personalizada

Um PCB também pode ser considerado "sujo" se tiver resíduo de fluxo considerável deixado após a soldagem. Hoje, cerca de 70 por cento de todas as placas impressas são montadas com pasta de solda no-clean, o que significa que o fluxo não é destinado a ser removido.

Após a soldagem, no entanto, o fluxo geralmente deixa algum resíduo nas juntas de solda e ao redor. A quantidade de resíduo depende do conteúdo da mudança – resinas sólidas, agentes gelificantes e ativadores – e fluxo com poucos sólidos deixa baixo resíduo na placa.

Como um PCB Sujo Pode Afetar o Funcionamento

Contaminantes de PCB como poeira, umidade e resíduo de fluxo podem impactar adversamente seus circuitos.

2.1 Poeira e Umidade

Poeira é uma substância complexa que consiste em materiais inorgânicos e orgânicos variados e uma quantidade significativa de água e sais dissolvidos.

O impacto da poeira na confiabilidade de PCB está sempre crescendo, graças à tecnologia de miniaturização e ao uso crescente de placas de circuito em condições com mais exposição à poeira, como nas indústrias de telecomunicações e informação.

Figura 2: Um PCB empoeirado

A poeira pode causar vários problemas a uma placa de circuito. Por causa de sua natureza hidrofílica, pode formar um filme eletrolítico condutivo que pode comprometer a resistência de isolamento superficial entre condutores.

Mesmo sem água, as partículas podem aumentar o atrito em superfícies de contato, promovendo desgaste e corrosão. Além disso, como atuam como dielétricos, também podem induzir interferência de sinal nos conectores e linhas.

Se tudo isso não for suficiente para motivá-lo a finalmente inspecionar seus eletrônicos, poeira deixada para acumular em componentes ativos e conectores de energia pode causar danos irreversíveis quando os componentes superaquecem.

2.2 Resíduo de Fluxo

Embora poeira e umidade não signifiquem nada bom para PCBs, resíduo de fluxo pode ter efeitos ainda piores no seu projeto. Materiais de fluxo no-clean foram introduzidos para eliminar a necessidade de limpar placas de circuito antes de ressoldar.

No entanto, embora os benefícios de placas no-clean fossem evidentes, montadores rapidamente perceberam o problema do resíduo.

Resíduo de fluxo que se desprende da placa durante a soldagem tende a se acumular gradualmente nos pinos dos componentes soldados causando problemas de condutividade, especialmente em circuitos com velocidades de clock acima de um gigahertz.

Em tais altas frequências, elétrons são conduzidos principalmente na superfície externa do condutor, o que significa que resíduo de fluxo nos terminais pode mostrar corrente, causando interferência de sinal.

Figura 3: Resíduo de fluxo em PCB

Como a poeira, o resíduo de fluxo também tem propriedades hidrofílicas. Então, quando você dispensa um material de subenchimento em uma montagem flip-chip e cura com calor, um pequeno bolsão de vapor ou gás pode formar e eventualmente separar o subenchimento da placa, criando um caminho para poluentes penetrarem a montagem.

Fatores que Podem Causar um PCB Sujo

Agora você provavelmente tem uma ideia decente dos agentes que tornam PCBs sujos e pode, portanto, adivinhar como eles chegam a um PCB. Abaixo estão três causas comuns de PCB sujo.

3.1 Resíduos Durante a Produção

Historicamente, fluxos à base de colofônia ativada eram usados na fabricação de PCBs. No entanto, como estes fluxos são compostos de compostos de cloro ou bromo, qualquer resíduo deixado após a soldagem causaria corrosão durante a operação do produto.

Consequentemente, numerosos métodos de limpeza foram desenvolvidos para se livrar dos haletos. Um produto bem limpo teria apenas quantidades mínimas de compostos de haleto na superfície.

Hoje, a maioria dos fabricantes de PCB usa fluxos no-clean. Teoricamente, estes fluxos, geralmente compostos de ácidos orgânicos como adípico e cítrico, decompõem-se prontamente quando aquecidos durante a soldagem, ligando-se à solda e não deixando resíduo corrosivo para trás.

Na prática, porém, não é incomum que a solda fundida seja aplicada para isolar parte do fluxo por baixo, negando-lhe o calor necessário para decomposição. Após a produção, o fluxo não decomposto fica na placa ao redor dos pontos soldados como resíduo.

Resíduo de fluxo precisa ser limpo para garantir a operação adequada do circuito a longo prazo. Diferente de placas de colofônia ativada, PCBs no-clean requerem um saponificante para limpeza eficaz em vez de apenas água.

3.2 Influência do Ambiente de Trabalho

Contaminação por resíduo de fluxo tipicamente decorre de negligência ou limpeza inadequada após montagem. No entanto, mesmo se você remover o resíduo do seu circuito recém-fabricado, ainda precisa considerar poluentes ambientais.

Por exemplo, se você está soldando em um local empoeirado, sujo ou ao ar livre, há uma boa chance que algumas partículas de poeira ou sujeira possam ficar presas dentro da solda e causar problemas no futuro. PCBs em gadgets eletrônicos que encontram uso em condições severamente úmidas ou empoeiradas também tendem a deteriorar muito mais rápido que aqueles em ambientes menos extremos.

Mesmo se você confia na classificação IP do invólucro do seu dispositivo, é aconselhável verificar suas placas de circuito de vez em quando para se adiantar a qualquer acúmulo de poeira, sujeira ou umidade.

3.3 Uso/Operação Imprópria

PCBs são componentes delicados que exigem cuidado quando em uso. Então, enquanto você pode não controlar totalmente o ambiente ao redor do seu dispositivo, ignorar precauções básicas de fabricação e uso também pode colocar seu PCB em risco de contaminação.

Por exemplo, uma placa com componentes ativos precisa ser encerrada em um pacote ventilado para promover dissipação de calor. No entanto, é boa prática ter aletas revestindo estas vias aéreas para negar à poeira uma rota expressa para seu circuito.

Um PCB alojado em um invólucro abertamente ventilado acumula poeira e umidade muito mais rápido que um pacote do tipo com aletas.

Figura 4: Um invólucro de PCB adequadamente ventilado

Componentes com mau funcionamento e queimados resultantes do uso impróprio de um dispositivo também podem causar contaminação de PCB. Eletrolito vazando de um capacitor, por exemplo, pode corroer a placa, ou pior, curto-circuitar condutores.

Como Limpar um PCB Sujo

Métodos de limpeza de PCB variam dependendo do tipo de placa e do contaminante, e da experiência e ferramentas que você tem para o trabalho.

Limpar uma placa de circuito não é passeio no parque. O menor erro pode danificar irreversivelmente seu PCB ou os componentes nele. Portanto, antes de sujar as mãos, é essencial perguntar a si mesmo se o risco vale a pena, especialmente se a placa está funcionando e apenas parece suja.

Se você respondeu corajosamente "sim" à pergunta acima, ou se sua placa não está funcionando e você pretende limpá-la antes de tentar reparos, continue lendo para descobrir como lidar com casos de contaminação de PCB como poeira acumulada, sujeira, grime e resíduo de fluxo, bem como corrosão severa de eletrolito.

4.1 Limpeza de Poeira e Sujeira

Acredite ou não, a melhor ferramenta para remover detritos secos e leves como poeira ou sujeira de um PCB é uma escova de dentes velha e seca. É pequena e leve o suficiente para manuseio confortável, e suas cerdas finas podem varrer até as menores partículas.

Você também pode usar uma fonte de ar comprimido suave para soprar a placa limpa mas não se tente a usar um aspirador. A eletricidade estática gerada na cabeça da mangueira pode danificar alguns dos componentes no seu PCB.

4.2 PCB Sujo – Removendo Grime

Grime forma quando poeira se acumula em um PCB prendendo qualquer coisa desde água e óleo até refrigerante e cera e eventualmente grudando na placa. Remover grime, portanto, requer mais que uma escova de dentes e ar comprimido para limpar.

Comece removendo os componentes soquetados da placa e colocando-os de lado para limpeza separada. Removê-los não só previne danos mas também expõe seus soquetes e permite que você faça um trabalho muito mais completo.

Claro, você precisa anotar exatamente onde os componentes vão antes de removê-los para que possa facilmente soldá-los de volta quando terminar de limpar a placa.

Detergentes domésticos não-fosfatados são removedores de grime eficazes. Enxágue a placa e seque com um pano limpo, livre de fibras. Deixe descansar por cerca de dez segundos para soltar a sujeira, e então esfregue com sua velha escova de dentes.

Figura 5: Um PCB de molho em detergente

O PCB deve secar completamente antes de recolocar os componentes. Pré-aqueça seu forno a cerca de 80 graus Celsius, e uma vez que estiver na temperatura, desligue-o e coloque sua placa dentro.

Por favor, deixe secar por duas horas e certifique-se que qualquer outra pessoa com acesso à sua cozinha saiba para não tocar no forno.

Após o ciclo de secagem, recupere sua placa e inspecione por danos. Se sua condição for satisfatória, re-fixe os componentes.

4.3 Limpeza de Resíduo de Fluxo

Como mencionado anteriormente, resíduo de fluxo só pode ser removido usando um saponificante. O saponificante de limpeza preferido para entusiastas DIY é álcool isopropílico doméstico.

Molhe sua escova de dentes com o álcool e comece a esfregar suavemente as áreas afetadas da placa. Álcool anidro, comumente usado para limpeza de eletrônicos, funciona muito mais rápido que álcool doméstico e é, portanto, um melhor saponificante para contaminação severa de resíduo.

Se você tem algum dinheiro para gastar, também pode procurar agentes de limpeza comerciais específicos para remoção de fluxo. Um limpador de grau profissional como Envi-Ro-Tech 1676 da Tech Sprays pode dar excelentes resultados, mas será muito mais caro de obter que álcool.

4.4 PCB Sujo – Limpeza de Corrosão

Se seu PCB está contaminado com ácido de bateria, água salgada (suor), ou corrosão de eletrolito de capacitor, você deve tentar neutralizar e limpar a substância o mais rápido possível.

Misture bicarbonato de sódio com água e aplique a pasta fina resultante na área com dano por ácido.

Ácidos também podem viajar pelas trilhas da placa para outras áreas longe da bateria, então você pode querer realizar um "molho" neutralizante com a mistura de bicarbonato para garantir que neutralizou todo o ácido.

Após molhar a placa, enxágue completamente e siga o procedimento de "remoção de grime" acima.

Figura 6: Corrosão de bateria em PCB

Algumas baterias, notavelmente células NiCad, contêm bases em vez de ácidos, o que significa que uma solução de bicarbonato não funcionará como agente neutralizante. Em vez disso, tente um ácido suave e prontamente disponível como vinagre branco.

O procedimento de remoção de grime geralmente é tudo que é necessário para lidar com corrosão por água salgada.

No entanto, suponha que a exposição à água salgada formou óxidos nas superfícies metálicas da placa, que não parecem ceder à esfregação suave. Nesse caso, você pode ter que recorrer a técnicas especiais como jateamento de mídia (vidro ou esferas de plástico) e tumbling de mídia (usando desoxidantes à base de latão).

Melhoria do Ambiente da Placa

O ambiente ideal para uma placa de circuito impresso é livre de poeira, sujeira, umidade, ácidos, resíduo de fluxo e outros poluentes. No entanto, é virtualmente impossível manter sua placa completamente livre de ambiente. Eventualmente, todo PCB fica sujo o suficiente para requerer limpeza.

Felizmente, você pode tomar várias medidas para manter uma placa de circuito limpa por muito tempo. PCBs comprados de fabricantes competentes como WellPCB tipicamente vêm em embalagem a vácuo com gel de sílica e plástico bolha para reduzir exposição ao ar e umidade.

Então, se você comprar uma placa, não a remova da embalagem até seu design estar pronto e você estiver pronto para fabricar.

Uma placa que ficou abertamente na sua prateleira por um tempo pode acumular umidade e poeira suficientes para minar o processo de soldagem e a funcionalidade geral do seu circuito.

Figura 7: PCBs embalados a vácuo

O ambiente em que você usa seu PCB também deve ter níveis menores de contaminantes. Mantenha seu espaço de fabricação limpo, e se possível, use luvas de soldagem quando estiver fabricando para evitar suor e impressões digitais na placa.

Também garanta que o espaço ao redor do seu dispositivo acabado seja fresco e seco, e fique atento a insetos rastejantes e aranhas.

Como Proteger PCB contra Corrosão e Poluição

Se há pouco que você pode fazer para melhorar o ambiente ao redor do seu PCB, foque mais em proteger a placa em si. A solução mais natural e comum para manter PCBs seguros é colocá-los em invólucros.

Gabinetes adequados protegem placas de circuito de contaminação externa direta.

Para ainda mais proteção, você pode considerar aplicar revestimento conformal. Esta camada previne numerosos agentes danosos, incluindo poeira, umidade, spray de sal, fungos e ácidos, de invadir a placa. Bons produtos conformais também são respiráveis, permitindo que água presa por baixo escape. A única desvantagem é que retrabalhar o PCB exigirá que você remova e reaplique o revestimento posteriormente.

Figura 8: Aplicando Revestimento Conformal

Se seu gadget é destinado a ambientes onde umidade pode ser um problema, você pode complementar revestimento conformal com um ventilador para sugar o ar do invólucro e reduzir umidade.

Um pacote de gel de sílica, embora não a solução mais elegante, também pode ajudar a minimizar o conteúdo de umidade do invólucro.

Por fim, reserve tempo para limpar sua placa após a soldagem para remover resíduo de fluxo e bolas de solda, e não esqueça de ficar de olho nela regularmente para se adiantar a qualquer corrosão progressiva.

PCB Sujo – Como a WellPCB Pode Ajudar?

Limpeza de PCB, especialmente em larga escala, exige mais que apenas álcool e escova de dentes. Se você tem um punhado de placas que precisam de limpeza ou proteção, pode confiar na WellPCB para tirar o peso dos seus ombros.

7.1 Como a WellPCB Faz Limpeza de PCB

O primeiro passo no processo de limpeza da empresa é investigar a placa e identificar os agentes responsáveis pelo dano, usando análise visual cuidadosa, microscópios eletrônicos e escaneamento por raio-X. Esta verificação inicial permite que os técnicos da WellPCB criem a estratégia de limpeza mais apropriada para o PCB.

Uma vez determinada a abordagem correta, a placa suja é submetida ao processo de limpeza, usando os melhores detergentes da indústria, destilados de petróleo, solventes modificados, agitadores mecânicos e jateadores de mídia.

Tecnologia de fabricação de PCB e experiência, ajudando muitos clientes a resolver problemas. A WellPCB toma cuidado particular com circuitos miniaturizados, cujo tamanho pequeno significa que os agentes de limpeza devem ter baixa tensão superficial para fluir sob cavidades e componentes. Se você está interessado, pode visitar nossa página inicial.

PCBs limpos são então enxaguados usando aditivos que absorvem rapidamente os solventes de limpeza e são secos sob temperaturas controladas. Claro, a WellPCB será rápida em abordar quaisquer outros problemas que seu PCB tiver, além da contaminação, para colocá-lo de volta em condição perfeita.

7.2 Como a WellPCB Faz Proteção de PCB

Serviços de PCB? Se sim, não procure mais que a WellPCB leva a proteção de PCB muito a sério. Você pode, portanto, esperar que as placas que compra sejam fabricadas usando fluxo de baixo resíduo de alta qualidade. A empresa também oferece soluções de revestimento conformal de alto nível para manter poeira e umidade fora e prevenir oxidação.

Além disso, como suas placas de circuito são feitas com o mais alto grau de cuidado, você não precisará se preocupar com pequenos erros desagradáveis como etchants dispostos irregularmente, trilhas mal dimensionadas ou juntas fracas.

PCB Sujo – Conclusão

Uma placa limpa é uma placa confiável e duradoura. Se você pretende usar seu PCB por mais de alguns anos, limpe-o de vez em quando e mantenha-o bem protegido de contaminantes. Sua velha escova de dentes e algum álcool doméstico podem ajudar muito, mas se precisar de ajuda, Serviços de PCB? Se sim, não procure mais que a WellPCB terá prazer em oferecer a melhor solução.