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La risposta breve alla domanda se l'acqua danneggi un circuito stampato PCB è sì. Ma la risposta lunga è molto più complessa. Dipende dal tipo di acqua, dallo stato di alimentazione della scheda e dalla rapidità con cui si interviene. Quasi tutti hanno vissuto quel momento di panico. Si versa una bevanda sul laptop o si fa cadere il telefono nel lavandino. Ci si preoccupa per i componenti elettronici all'interno. Il cuore di questi dispositivi è il circuito stampato, o PCB. Questa scheda collega tutte le piccole parti che fanno funzionare il dispositivo. L'acqua e l'elettricità non vanno d'accordo. Quando si incontrano su un circuito stampato, di solito succedono cose spiacevoli.
Comprendere le basi di un PCB
Per comprendere il danno, è necessario innanzitutto sapere cos'è un PCB. Un PCB è una scheda piatta che tiene insieme i componenti elettronici. È realizzato in materiale non conduttivo, solitamente fibra di vetro. Questo materiale non lascia passare l'elettricità. Sopra questo materiale, ci sono linee in rame. Queste linee funzionano come cavi. Trasportano l'elettricità da una parte all'altra. Alla scheda sono inoltre collegati molti piccoli componenti. Questi sono i componenti di un PCB. Includono elementi quali resistori, condensatori e chip. Tutti questi componenti elettronici della scheda a circuiti stampati hanno una funzione specifica. Alcuni immagazzinano energia. Altri bloccano il flusso di energia. Altri ancora elaborano le informazioni.
Quando guardi una scheda, vedi un colore verde o blu. Si tratta di un rivestimento chiamato maschera di saldatura. Protegge le linee di rame. Ma non copre tutto. I punti metallici in cui si collegano le parti del circuito stampato sono spesso esposti. Questi punti sono quelli in cui inizia il pericolo quando entra in gioco l'acqua. Se l'acqua tocca questi punti metallici esposti, può causare grossi problemi. I componenti del circuito stampato sono molto sensibili. Sono progettati per gestire l'elettricità in modo molto specifico. L'acqua cambia questo modo.
La scienza dei danni causati dall'acqua
L'acqua in sé non è in realtà il nemico. L'acqua pura non conduce molto bene l'elettricità. Ma l'acqua raramente è pura. L'acqua del rubinetto, di una pozzanghera o dell'oceano è ricca di minerali e sporcizia. Queste sostanze sono chiamate ioni. Quando questi ioni si dissolvono nell'acqua, consentono all'elettricità di fluire attraverso il liquido. È qui che iniziano i problemi per i componenti dei circuiti stampati.
Quando si dispone di un circuito stampato personalizzato all'interno di un dispositivo acceso, l'elettricità scorre attraverso percorsi specifici. Se si aggiunge acqua sporca, si creano nuovi percorsi. L'elettricità prende la strada più facile. Potrebbe saltare da un punto all'altro attraverso l'acqua. Questo fenomeno è chiamato cortocircuito. È come un ponte che non dovrebbe esserci. Quando ciò accade, troppa elettricità può fluire nell'IC sbagliato. componenti del consiglio. Questo può bruciarli all'istante. È come inviare un'enorme scarica di energia in una minuscola lampadina. Semplicemente esplode.
Ma oltre ai cortocircuiti esiste un altro problema: la corrosione. La corrosione è una reazione chimica che si verifica quando l'ossigeno e l'acqua entrano in contatto con il metallo. La ruggine è la forma più comune di corrosione. Nell'elenco dei componenti di una scheda PCB sono presenti molti metalli come rame, stagno, piombo e oro. L'acqua corrode questi metalli. Se le linee di rame vengono corrose, l'elettricità non può più fluire e il dispositivo smette di funzionare. Questo processo può avvenire lentamente nel tempo. Potreste asciugare il vostro dispositivo e farlo funzionare per una settimana. Poi smette di funzionare. Questo di solito è dovuto al fatto che la corrosione si è sviluppata silenziosamente sui componenti del circuito stampato.
La prospettiva della produzione
Le aziende che producono questi circuiti stampati conoscono bene l'acqua. La produzione di PCB è un settore industriale di grandi dimensioni. I produttori di PCB utilizzano l'acqua durante il processo di produzione dei circuiti stampati. Usano l'acqua per risciacquare le sostanze chimiche. Pertanto, i circuiti stampati possono bagnarsi durante la produzione. La differenza è che li asciugano con molta attenzione e rapidamente. Usano grandi forni per asciugare l'umidità. E usano acqua molto pura.
Nella produzione industriale di circuiti stampati, l'obiettivo è quello di realizzare schede che durino a lungo. Sanno che nell'aria è presente umidità. A volte applicano uno speciale rivestimento trasparente sulla scheda finita. Questo rivestimento è chiamato rivestimento conforme. Agisce come un impermeabile per i componenti della scheda a circuiti stampati. Li sigilla nella plastica. Se una scheda ha questo rivestimento, è molto più protetta dall'acqua. Ma non tutte le schede lo hanno. Costa di più. Quindi, un giocattolo economico potrebbe non averlo, ma un produttore di schede PCB che produce parti per un'auto lo userà.
Quando guardi produzione industriale di circuiti stampati, si vedono regole severe. Devono assicurarsi che le parti di un PCB non intrappolino l'acqua al loro interno. Alcuni chip sono molto piatti e si trovano vicini alla scheda. Se l'acqua penetra al loro interno, è difficile eliminarla. Rimane lì e corrode il metallo. La fabbricazione dei PCB comporta molte fasi di stratificazione di rame e plastica. Se gli strati non sono ben sigillati, l'acqua può penetrare all'interno della scheda stessa. Questo fenomeno è chiamato delaminazione. Rovina completamente la scheda.
Identificazione delle parti e dei danni
Se hai una tavola bagnata, ti consigliamo di controllare che non sia danneggiata. Per farlo, devi Identificazione dei componenti dei circuiti stampati. È necessario sapere cosa si sta guardando. Non è necessario essere un ingegnere, ma è importante prestare attenzione ai cambiamenti di colore. Il circuito stampato delle parti deve apparire pulito e lucido. I punti di saldatura devono essere argentati. Se si nota della polvere bianca, verde o blu intorno alle parti, si tratta di corrosione. Assomiglia a della muffa sfocata sul metallo.
Dovresti guardare attentamente i componenti della scheda IC. Sono i quadrati neri con molte gambe. Guarda tra i piedini. L'acqua ama nascondersi lì. Se vedi dei segni neri sulla scheda verde, si tratta di segni di bruciatura. Ciò significa che si è verificato un cortocircuito. L'elettricità ha fatto un salto e ha bruciato il materiale. I componenti elettronici dei circuiti stampati sono solitamente etichettati con piccole lettere bianche. Potresti vedere “R1” per un resistore o “C1” per un condensatore. Controlla intorno a questi piccoli elementi. Sono fragili.
A volte il danno non è visibile ad occhio nudo. Un assemblaggio di schede PCB crea connessioni molto complesse. Alcune connessioni si trovano all'interno degli strati della scheda. Non è possibile vederle. Se l'acqua è penetrata all'interno, la scheda potrebbe sembrare integra ma essere comunque danneggiata. Questo rende molto difficile riparare le parti dei circuiti stampati se non si conosce il punto in cui si trova il danno.
I tipi di acqua sono importanti
Non tutta l'acqua è uguale. Ne abbiamo già parlato, ma è un aspetto molto importante. Se un dispositivo cade in mare, le conseguenze sono molto gravi. L'acqua salata è un ottimo conduttore di elettricità. È anche molto aggressiva nei confronti dei metalli. Attacca i componenti dei circuiti stampati quasi istantaneamente. Il sale rimane anche dopo che l'acqua si è asciugata. Questo sale attira l'umidità dall'aria. Quindi, la corrosione non si ferma mai veramente.
L'acqua del rubinetto contiene cloro e minerali. È dannosa, ma non quanto l'acqua salata. Le bevande zuccherate come le bibite gassate o il caffè potrebbero essere le peggiori. Lo zucchero rende il liquido appiccicoso. Si deposita sulle parti del circuito stampato. Quando si asciuga, lascia una patina appiccicosa che può condurre elettricità. È anche acido. L'acido corrode il metallo. Se si versa una bibita gassata su un circuito stampato personalizzato, è necessario pulirlo. Non puoi semplicemente lasciarlo asciugare. I residui corrodono le tracce nel tempo.
L'acqua distillata è la più sicura. Se dovessi far cadere il tuo telefono in un liquido, l'acqua distillata è la scelta migliore. Non contiene ioni. Non conduce bene l'elettricità. I produttori di circuiti stampati utilizzano questo tipo di acqua per lavare le schede. Tuttavia, anche l'acqua distillata può sporcarsi una volta a contatto con la polvere presente sulla scheda. Quindi, il rischio rimane.
Come l'assemblaggio influisce sulla resistenza all'acqua
Il modo in cui una tavola è assemblata cambia il modo in cui gestisce l'acqua. Questo processo è chiamato assemblaggio di schede PCB o assemblaggio di schede PC. Le macchine posizionano i minuscoli componenti sulla scheda. Quindi, la scheda passa attraverso un forno caldo per fondere la saldatura. Questo collega i componenti.
Esistono due modi principali per fissare i componenti. Uno consiste nell'inserire i piedini nei fori della scheda. Si tratta di una tecnologia più datata. L'altro consiste nell'incollare i componenti alla superficie. È quello che fanno la maggior parte delle aziende moderne che producono circuiti stampati. I componenti superficiali sono molto piccoli e molto vicini tra loro. Ciò significa che una minuscola goccia d'acqua può facilmente colmare lo spazio tra loro. Pertanto, le schede moderne sono in realtà più sensibili ai cortocircuiti causati dall'acqua rispetto alle schede più vecchie e ingombranti.
Inoltre, durante l'assemblaggio delle schede PCB, viene utilizzato il flussante. Il flussante è una sostanza chimica che aiuta la saldatura ad aderire. Se il flussante non viene rimosso, può assorbire l'acqua presente nell'aria. La produzione industriale di PCB ha standard elevati per la pulizia del flussante. Tuttavia, una produzione più economica potrebbe lasciarne tracce. Ciò rende la scheda più soggetta a guasti in condizioni di umidità.
Cosa succede nei primi secondi
Esaminiamo la sequenza temporale di uno spruzzo. Si versa dell'acqua. L'acqua colpisce il dispositivo. Si infiltra attraverso le fessure. Finisce sui componenti del circuito stampato.
Se il dispositivo è dotato di batteria, l'alimentazione è in movimento. L'acqua collega una linea a 5 volt a una linea che dovrebbe avere 0 volt. Il chip che riceve i 5 volt non è progettato per questo. Si surriscalda. Potrebbe fondersi all'interno. Questo comporta la morte istantanea di quel componente della scheda IC.
Se il dispositivo è spento, sei fortunato. L'acqua rimane lì. Inizia ad attaccare il metallo, ma non c'è sovratensione. Le parti del circuito stampato sono bagnate, ma non sono ancora bruciate. Questa è la tua occasione per salvarlo. La chiave è rimuovere immediatamente la fonte di alimentazione. Se puoi togliere la batteria, fallo. Questo interrompe l'elettricità. Previene il cortocircuito. A quel punto dovrai preoccuparti solo della ruggine.
È possibile riparare una tavola danneggiata dall'acqua?
Molti pensano che mettere un telefono bagnato nel riso lo ripari. Si tratta per lo più di una leggenda metropolitana. Il riso assorbe parte dell'umidità, ma non pulisce la scheda. Non rimuove i minerali o lo zucchero. Per salvare davvero una scheda PCB, è necessario pulirla.
Il miglior detergente è l'alcol isopropilico. È preferibile utilizzare quello con una concentrazione pari o superiore a 90%. Questo alcol attira l'acqua, si mescola con essa ed evapora molto rapidamente, asciugandosi completamente. Viene utilizzato dai centri di riparazione professionali, che smontano il dispositivo ed espongono i marchi di identificazione dei componenti del circuito stampato, quindi utilizzano una spazzola morbida e alcol per pulire l'intera scheda.
Puliranno accuratamente i componenti sulla scheda a circuiti stampati per rimuovere la corrosione e lavare via i depositi minerali. Questo è l'unico modo per prevenire danni. Se si lascia semplicemente asciugare all'aria, i depositi minerali rimarranno e causeranno problemi in seguito.
Quindi, se avete un pcb personalizzato o un dispositivo costoso, non limitatevi ad asciugarlo. Pulitelo. Dovete essere delicati. Se strofinate troppo forte, i componenti del pcb potrebbero staccarsi. Ma dovete rimuovere lo sporco.
Protezione industriale e tecnologia del futuro
I produttori di circuiti stampati sono sempre alla ricerca di modi per rendere impermeabili le schede. Nella produzione industriale di PCB, utilizzano il potting. Il potting consiste nel riempire l'intera scatola contenente la scheda con una sostanza appiccicosa specifica. Questa sostanza si indurisce formando un blocco solido. La scheda rimane intrappolata all'interno. L'acqua non può più entrarvi in contatto. Questo metodo viene utilizzato per i dispositivi elettronici sulle imbarcazioni o nelle attrezzature subacquee.
Per l'elettronica di consumo vengono utilizzati rivestimenti nanometrici. Si tratta di strati invisibili che respingono l'acqua. Potresti vedere telefoni che sono “resistenti all'acqua”. Ciò significa che la fabbricazione del pcb ha incluso una fase di rivestimento della scheda. Questo aiuta l'acqua a formare gocce e a scivolare via. Impedisce all'acqua di attaccarsi alle parti della scheda pcb.
Tuttavia, nessuna protezione è perfetta. Le guarnizioni si consumano. I rivestimenti possono graffiarsi. Un produttore di schede PCB vi dirà che la resistenza all'acqua non è permanente. Con il passare del tempo, il vostro dispositivo diventa più vulnerabile.
Il ruolo dei componenti specializzati
Alcuni componenti elettronici dei circuiti stampati sono sigillati. Ad esempio, alcuni interruttori e connettori sono impermeabili. Al loro interno sono dotati di minuscole guarnizioni in gomma. Quando si progetta una scheda, è possibile scegliere questi componenti. Un produttore di circuiti stampati può ordinare questi componenti speciali per conto vostro.
Ma la maggior parte dei componenti standard sono aperti. Una porta USB standard, ad esempio, è un grande foro che conduce direttamente ai componenti della scheda IC. Il jack delle cuffie è un altro punto di accesso. L'acqua entra in questi fori e arriva direttamente alla scheda madre.
Nell'assemblaggio delle schede PC, il posizionamento è importante. Gli ingegneri cercano di tenere le parti sensibili lontane dai bordi della scheda. Cercano di tenerle lontane dai fori nella custodia. Questo fa sì che l'acqua abbia un percorso più lungo da percorrere prima di raggiungere le parti critiche.
Perché “Dipende” è la risposta giusta
Quindi, l'acqua danneggerà la scheda? Dipende dalla fortuna. Dipende da dove cade la goccia. Se la goccia cade su una parte vuota della scheda dove non c'è rame, non succede nulla. Se cade sul processore principale, il dispositivo smette di funzionare.
Dipende dall'identificazione dei componenti del circuito stampato. Se l'acqua colpisce un semplice resistore, potrebbe non causare danni. Un resistore è solo un pezzo di materiale che resiste al flusso. È resistente. Ma se l'acqua colpisce un chip di memoria complesso, quel chip è sensibile. Si rompe facilmente.
Dipende dalla qualità della produzione del PCB. Una scheda di alta qualità ha una maschera di saldatura spessa. Può coprire bene il rame. Una scheda economica ha una maschera sottile. Potrebbe avere dei fori. Questi fori lasciano entrare l'acqua.
E dipende dagli standard industriali di produzione dei circuiti stampati. Le schede realizzate per uso militare vengono testate in condizioni di pioggia e umidità. Quelle realizzate per giocattoli economici no.
Il ciclo di vita della corrosione
Vediamo cosa succede se non si pulisce la scheda. Il primo giorno l'acqua si asciuga. Il dispositivo funziona. Il settimo giorno i minerali iniziano a reagire con l'umidità presente nell'aria. Sui componenti della scheda a circuiti stampati inizia a formarsi una peluria verde. Questa peluria è conduttiva. Inizia a inviare piccole quantità di elettricità nei punti sbagliati.
Il dispositivo inizia a comportarsi in modo strano. Forse lo schermo lampeggia. Forse i pulsanti a volte non funzionano. Questo è il “fantasma” nella macchina. È la corrosione che collega cose che non dovrebbero essere collegate.
Nel primo mese, la corrosione ha corroso una sottile traccia di rame. Il filo è tagliato. Il dispositivo smette di accendersi. Ora avete un dispositivo rotto. Ecco perché la pulizia è così importante. È necessario rimuovere i minerali dal parti del circuito stampato prima che abbiano il tempo di mangiare il metallo.
Scegliere il produttore giusto
Se state sviluppando un prodotto, scegliere il giusto produttore di PCB è fondamentale. Ad esempio, su PCBINQ.COM, potete informare i loro esperti sull'ambiente in cui verrà utilizzato il circuito stampato. Se il circuito verrà utilizzato all'aperto, è necessario specificarlo in anticipo. Verranno consigliati materiali diversi in base alle vostre esigenze.
Possono raccomandare substrati diversi. La fibra di vetro standard assorbe una piccola quantità di umidità, mentre altri materiali come la ceramica o il teflon non assorbono quasi acqua. Questi materiali sono comunemente utilizzati nella produzione di PCB industriali ad alta frequenza.
Possono anche modificare il processo di produzione dei PCB. Ad esempio, possono aumentare lo spessore dei fili di rame. I fili di rame più spessi sono più resistenti alla corrosione. Possono anche utilizzare la placcatura in oro invece di quella in stagno. L'oro non arrugginisce. Sebbene più costoso, protegge efficacemente i punti di connessione dei componenti dei PCB.
Riparazione fai da te o professionale
Se si versa dell'acqua su un PCB personalizzato Se l'hai costruito tu, sai dove si trovano i componenti. Puoi pulirlo facilmente. Ma con un telefono o un laptop, l'assemblaggio della scheda PCB è molto compatto. Le schede sono impilate una sopra l'altra.
L'apertura di questi dispositivi può danneggiare le guarnizioni. Ciò può invalidare la garanzia. Tuttavia, se il dispositivo è bagnato, la garanzia è solitamente invalida. La maggior parte dei dispositivi presenta adesivi interni che cambiano colore quando si bagnano. Il produttore ne è a conoscenza.
Quindi, avete una scelta. Potete provare ad aprirlo e pulire i componenti del circuito stampato con alcool. Oppure potete portarlo da un professionista. Un professionista dispone di un pulitore a ultrasuoni. Si tratta di un bagno di detergente chimico che vibra. Scuote lo sporco dai componenti del circuito stampato anche nei punti più difficili da raggiungere. È molto meglio di uno spazzolino da denti.
Sintesi dei rischi principali
Per riassumere i pericoli, ecco cosa è necessario ricordare. La batteria rappresenta il rischio maggiore. Energia più acqua equivale a ustioni. Il tipo di acqua è importante. Il sale e lo zucchero sono i peggiori. Il tempo è importante. Più a lungo rimane lì, più corrode.
Il parti di un circuito stampato sono fragili. Sono realizzati in metallo e silicio. L'acqua attacca fisicamente il metallo attraverso la corrosione. Attacca elettricamente il silicio attraverso i cortocircuiti.
I componenti elettronici dei circuiti stampati diventano ogni anno più piccoli. Ciò significa che i fili sono più vicini tra loro. Questo li rende più soggetti a cortocircuiti. Quindi, i dispositivi moderni sono in realtà più a rischio rispetto a quelli vecchi, anche se disponiamo di rivestimenti migliori.
Considerazioni finali sull'acqua e l'elettronica
L'acqua è una forza potente. Dà la vita, ma distrugge i dispositivi elettronici. Un PCB è una meraviglia dell'ingegneria. La produzione di PCB ha fatto passi da gigante. È possibile realizzare schede in grado di resistere nello spazio e sul fondo dell'oceano. Tuttavia, la scheda media che avete in tasca non è invincibile.
Se capisci quali parti contiene un circuito stampato, capisci perché sono vulnerabili. Vedi il metallo esposto. Vedi i minuscoli spazi vuoti. Capisci perché una sola goccia può causare un disastro.
Che tu sia un hobbista che realizza un PCB personalizzato o semplicemente una persona con uno smartphone, le regole sono le stesse. Tenetelo all'asciutto. Se si bagna, spegnete l'alimentazione. Pulitelo con alcol. Asciugatelo accuratamente.
Non fidarti del riso. Fidati della chimica. Rimuovi gli ioni. Ferma la corrosione. Questo è l'unico modo per salvare i componenti del PCB.
Comprendere i processi di fabbricazione dei circuiti stampati ci aiuta a capire perché alcune schede sopravvivono e altre no. Tutto dipende dagli strati, dai rivestimenti e dalla qualità dei materiali. La produzione industriale di circuiti stampati spinge i limiti della protezione, ma per ora l'acqua rimane una minaccia importante.
La prossima volta che guarderete una scheda, provate a identificare alcuni dei suoi componenti. Osservate le tracce. Immaginate l'acqua che scorre su di esse. Vi renderete conto di quanto sia facile che qualcosa vada storto. Ma vi renderete anche conto di quanto sia incredibile che queste cose funzionino.
Quindi, tenete le vostre bevande lontane dalla scrivania. È una regola semplice, ma evita che gran parte del lavoro di assemblaggio delle schede PCB finisca nella spazzatura. L'acqua danneggia i PCB, ma con prontezza di spirito e le giuste conoscenze, non è detto che il dispositivo sia da buttare. È possibile combattere la corrosione. È possibile salvare i componenti delle schede a circuiti stampati. Basta solo un po' di impegno e capire come funzionano queste incredibili schede.
