Предполагаемое время чтения: 15 минут
Краткий ответ на вопрос, повредит ли вода печатную плату, – да. Но подробный ответ гораздо сложнее. Все зависит от типа воды, состояния питания платы и того, как быстро вы реагируете. Почти каждый испытывал этот момент паники. Вы пролили напиток на ноутбук или уронили телефон в раковину. Вы беспокоитесь о внутренней электронике. Сердцем этих устройств является печатная плата, или PCB. Эта плата соединяет все мелкие детали, которые обеспечивают работу устройства. Вода и электричество плохо сочетаются. Когда они встречаются на печатной плате, обычно происходят неприятные вещи.
Понимание основ печатных плат
Чтобы понять, в чем заключается повреждение, сначала нужно узнать, что такое печатная плата. Печатная плата — это плоская пластина, на которой закреплены электронные компоненты. Она изготовлена из непроводящего материала, обычно стекловолокна. Этот материал не пропускает электричество. На поверхности этого материала находятся медные линии. Эти линии действуют как провода. Они передают электричество от одной части к другой. К плате также прикреплено много мелких деталей. Это детали печатной платы. К ним относятся такие элементы, как резисторы, конденсаторы и микросхемы. Все эти электронные компоненты печатной платы выполняют определенные функции. Некоторые хранят энергию. Некоторые останавливают поток энергии. Другие обрабатывают информацию.
Когда вы смотрите на доску, вы видите зеленый или синий цвет. Это покрытие называется паяльной маской. Оно защищает медные линии. Но оно не покрывает все. Металлические точки, где соединяются детали печатной платы, часто остаются открытыми. Именно в этих точках возникает опасность при попадании воды. Если вода попадает на эти открытые металлические точки, это может вызвать серьезные проблемы. Компоненты печатной платы очень чувствительны. Они рассчитаны на работу с электричеством определенным образом. Вода меняет этот способ работы.
Наука о повреждениях, вызванных водой
Вода сама по себе не является врагом. Чистая вода не очень хорошо проводит электричество. Но вода редко бывает чистой. Вода из крана, лужи или океана полна минералов и грязи. Эти вещества называются ионами. Когда эти ионы растворяются в воде, они позволяют электричеству проходить через жидкость. Именно здесь начинаются проблемы для деталей печатных плат.
Когда в включенном устройстве находится специальная печатная плата, электричество протекает по определенным путям. Если добавить грязную воду, то появятся новые пути. Электричество выбирает самый легкий путь. Оно может перескакивать с одного места на другое через воду. Это называется коротким замыканием. Это похоже на мост, которого не должно быть. Когда это происходит, слишком много электричества может поступать в неправильный микросхему. компоненты платы. Это может мгновенно выжечь их. Это как подать огромный импульс энергии на крошечную лампочку. Она просто взрывается.
Но помимо коротких замыканий есть еще одна проблема. Эта проблема — коррозия. Коррозия — это химическая реакция. Она происходит, когда кислород и вода смешиваются с металлом. Ржавчина — самая распространенная форма коррозии. В списке компонентов печатной платы вы увидите много металлов, таких как медь, олово, свинец и золото. Вода разъедает эти металлы. Если медные провода разъедаются, электричество больше не может протекать. Устройство перестает работать. Это может происходить постепенно, с течением времени. Вы можете высушить устройство, и оно будет работать в течение недели. Затем оно перестанет работать. Обычно это происходит из-за того, что коррозия незаметно развивается на компонентах печатной платы.
Перспектива производства
Компании, производящие эти печатные платы, хорошо разбираются в воде. Производство печатных плат — это огромная отрасль. Производители печатных плат действительно используют воду в процессе производства плат. Они используют воду для смывания химикатов. Поэтому печатные платы могут намокать во время производства. Разница заключается в том, что они сушат их очень тщательно и быстро. Для сушки влаги они используют большие печи. И они используют очень чистую воду.
В промышленном производстве печатных плат цель состоит в том, чтобы изготовить плату, которая прослужит долго. Они знают, что в воздухе содержится влага. Иногда на готовую плату наносят специальное прозрачное покрытие. Оно называется конформным покрытием. Оно действует как дождевик для компонентов печатной платы. Оно герметично закрывает их пластиком. Если плата имеет такое покрытие, она гораздо более защищена от воды. Но не все платы имеют такое покрытие. Оно стоит дороже. Поэтому дешевая игрушка может не иметь его, но производитель печатных плат, изготавливающий детали для автомобилей, будет его использовать.
Когда вы смотрите на промышленное производство печатных плат, вы видите строгие правила. Они должны убедиться, что детали печатной платы не задерживают воду под собой. Некоторые чипы очень плоские и расположены близко к плате. Если вода попадает под них, ее трудно удалить. Она остается там и разъедает металл. Изготовление печатных плат включает в себя много этапов нанесения слоев меди и пластика. Если слои не загерметизированы должным образом, вода может попасть внутрь самой платы. Это называется расслоением. Оно полностью разрушает плату.
Определение деталей и повреждений
Если доска намокла, следует проверить ее на наличие повреждений. Для этого необходимо идентификация компонентов печатной платы. Вы должны понимать, на что смотрите. Необязательно быть инженером, но следует обращать внимание на изменения цвета. Детали печатной платы должны выглядеть чистыми и блестящими. Места пайки должны быть серебристыми. Если вы видите белый, зеленый или синий порошок вокруг деталей, это коррозия. Она выглядит как нечеткая плесень на металле.
Вы должны внимательно посмотреть на компоненты печатной платы. Это черные квадраты с множеством выводов. Посмотрите между выводами. Вода любит там скапливаться. Если вы видите черные пятна на зеленой плате, это следы ожога. Это означает, что произошло короткое замыкание. Электричество перескочило и сжегло материал. Электронные компоненты печатной платы обычно маркируются маленькими белыми буквами. Вы можете увидеть “R1” для резистора или “C1” для конденсатора. Проверьте эти маленькие детали. Они хрупкие.
Иногда повреждения не видны невооруженным глазом. Печатная плата состоит из очень сложных соединений. Некоторые соединения находятся внутри слоев платы. Их нельзя увидеть. Если туда попала вода, плата может выглядеть исправной, но все равно быть неисправной. Это делает ремонт печатных плат очень сложным, если вы не знаете, где находится повреждение.
Типы водных веществ
Не вся вода одинакова. Мы уже упоминали об этом, но это очень важно. Если вы уроните устройство в океан, это очень плохо. Соленая вода отлично проводит электричество. Она также очень агрессивно воздействует на металл. Она почти мгновенно разрушает компоненты печатной платы. Соль остается даже после того, как вода высохнет. Эта соль притягивает влагу из воздуха. Таким образом, коррозия никогда не прекращается.
В водопроводной воде содержатся хлор и минералы. Это плохо, но не так быстро, как соленая вода. Хуже всего, пожалуй, сладкие напитки, такие как газировка или кофе. Сахар делает жидкость липкой. Он забивает детали печатной платы. Когда он высыхает, остается липкая грязь, которая может проводить электричество. Кроме того, он является кислотой. Кислота разъедает металл. Если вы пролили газировку на нестандартную печатную плату, ее необходимо очистить. Нельзя просто дать ей высохнуть. Со временем остатки разъедят дорожки.
Дистиллированная вода является наиболее безопасной. Если вам пришлось уронить телефон в жидкость, дистиллированная вода — лучший выбор. Она не содержит ионов. Она плохо проводит электричество. Производители печатных плат используют этот тип воды для промывки плат. Но даже дистиллированная вода может загрязниться, если она соприкоснется с пылью на вашей плате. Поэтому риск все же остается.
Как сборка влияет на водонепроницаемость
Способ сборки доски влияет на ее поведение на воде. Этот процесс называется сборка печатных плат или сборка печатной платы. Машины размещают крошечные детали на плате. Затем плата проходит через горячую печь, чтобы расплавить припой. Это соединяет детали.
Существует два основных способа крепления деталей. Один из них заключается в продевании ножек через отверстия в плате. Это более старая технология. Другой способ заключается в приклеивании деталей к поверхности. Именно так поступают большинство современных компаний-производителей печатных плат. Поверхностные детали очень маленькие. Они расположены очень близко друг к другу. Это означает, что крошечная капля воды может легко преодолеть расстояние между ними. Таким образом, современные платы на самом деле более чувствительны к короткому замыканию от воды, чем старые, громоздкие платы.
Кроме того, при сборке печатных плат используется флюс. Флюс — это химическое вещество, которое помогает припою прилипать. Если флюс не удалить, он может впитывать влагу из воздуха. Промышленное производство печатных плат предъявляет высокие требования к очистке флюса. Но при более дешевом производстве часть флюса может остаться. Это повышает вероятность выхода платы из строя в условиях повышенной влажности.
Что происходит в первые несколько секунд
Давайте рассмотрим хронологию попадания брызг. Вы пролили воду. Она попала на устройство. Она проникла через щели. Она попала на компоненты печатной платы.
Если устройство имеет батарею, то питание подается. Вода соединяет линию с напряжением 5 вольт с линией, которая должна иметь напряжение 0 вольт. Чип, получающий 5 вольт, не рассчитан на это. Он нагревается. Он может расплавиться внутри. Это мгновенная гибель для этого компонента печатной платы.
Если устройство выключено, вам повезло. Вода остается на месте. Она начинает разъедать металл, но скачка напряжения не происходит. Детали печатной платы намокли, но еще не сгорели. Это ваш шанс спасти устройство. Главное — немедленно отключить источник питания. Если можно вынуть батарею, сделайте это. Это остановит поступление электричества. Это предотвратит короткое замыкание. Тогда вам останется только позаботиться о ржавчине.
Можно ли починить доску, поврежденную водой?
Многие люди думают, что если положить мокрый телефон в рис, он починится. В основном это миф. Рис поглощает часть влаги, но не очищает плату. Он не удаляет минералы и сахар. Чтобы действительно спасти печатную плату, ее нужно очистить.
Лучшим чистящим средством является изопропиловый спирт. Вам нужен спирт с концентрацией 90% или выше. Этот спирт притягивает воду. Он смешивается с водой, а затем очень быстро испаряется. Он полностью высыхает. Профессиональные ремонтные мастерские используют именно его. Они разбирают устройство. И обнажают идентификационные маркировки компонентов печатной платы. Затем они используют мягкую щетку и спирт, чтобы почистить всю плату.
Они тщательно очистят компоненты на печатной плате, чтобы удалить коррозию и смыть минеральные отложения. Это единственный способ предотвратить повреждения. Если просто дать им высохнуть на воздухе, минеральные отложения останутся и впоследствии вызовут проблемы.
Итак, если у вас есть индивидуальная печатная плата или дорогостоящее устройство, не просто высушите его. Очистите его. Действуйте осторожно. Если слишком сильно тереть, компоненты печатной платы могут отскочить. Но грязь нужно удалить.
Промышленная защита и технологии будущего
Производители печатных плат постоянно ищут способы сделать платы водонепроницаемыми. В промышленном производстве печатных плат они используют заливку. Заливка заключается в том, что они заполняют всю коробку, содержащую плату, специальной жидкой смесью. Эта смесь затвердевает, превращаясь в твердый блок. Плата оказывается запертой внутри. Вода не может к ней прикоснуться. Это используется для электроники на лодках или в подводном оборудовании.
В бытовой электронике используются нанопокрытия. Это невидимые слои, которые отталкивают воду. Вы можете встретить телефоны, которые называются “водонепроницаемыми”. Это означает, что при изготовлении печатной платы был добавлен этап нанесения покрытия на плату. Оно помогает воде скатываться с поверхности. Это предотвращает прилипание воды к деталям печатной платы.
Однако ни одна защита не является идеальной. Уплотнения изнашиваются. Покрытия могут поцарапаться. Производитель печатных плат скажет вам, что водонепроницаемость не является постоянной. Со временем ваше устройство становится более уязвимым.
Роль специализированных компонентов
Некоторые электронные компоненты печатных плат герметичны. Например, некоторые переключатели и разъемы являются водонепроницаемыми. Внутри них имеются крошечные резиновые прокладки. При проектировании платы вы можете выбрать эти детали. Производитель печатных плат может заказать для вас эти специальные детали.
Но большинство стандартных деталей открыты. Например, стандартный USB-порт представляет собой большое отверстие, которое ведет прямо к компонентам печатной платы. Разъем для наушников — еще одна точка входа. Вода попадает в эти отверстия и попадает прямо на главную плату.
При сборке печатных плат важное значение имеет расположение компонентов. Инженеры стараются размещать чувствительные детали подальше от краев платы. Они стараются держать их подальше от отверстий в корпусе. Это дает воде более длинный путь, прежде чем она достигнет критически важных компонентов.
Почему “Это зависит” — настоящий ответ
Итак, повредит ли вода плату? Это зависит от удачи. Все зависит от того, куда попадет капля. Если капля попадет на пустую часть платы, где нет меди, ничего не произойдет. Если она попадет на главный процессор, устройство выйдет из строя.
Это зависит от компонентов печатной платы. Если вода попадет на простой резистор, то, возможно, ничего страшного не произойдет. Резистор — это просто кусок материала, который препятствует потоку. Он прочный. Но если вода попадет на сложный микросхему памяти, то она может повредиться. Она легко ломается.
Это зависит от качества изготовления печатной платы. Высококачественная плата имеет толстую паяльную маску. Она хорошо покрывает медь. Дешевая плата имеет тонкую маску. На ней могут быть мелкие отверстия. Через эти отверстия проникает вода.
И это зависит от промышленных стандартов производства печатных плат. Платы, изготовленные для военных целей, проходят испытания в условиях дождя и влажности. Платы, изготовленные для дешевых игрушек, не проходят таких испытаний.
Жизненный цикл коррозии
Давайте посмотрим, что произойдет, если не очистить плату. Первый день: вода высыхает. Устройство работает. Седьмой день: минералы начинают вступать в реакцию с влагой в воздухе. На компонентах печатной платы начинает расти зеленый налет. Этот налет является проводящим. Он начинает направлять небольшие количества электричества в неправильные места.
Устройство начинает вести себя странно. Возможно, экран мерцает. Возможно, кнопки иногда не работают. Это “призрак” в машине. Это коррозия, соединяющая вещи, которые не должны быть соединены.
В течение первого месяца коррозия разъела тонкий медный провод. Провод оборвался. Устройство перестало включаться. Теперь у вас сломанное устройство. Вот почему чистка так важна. Необходимо удалить минералы с детали печатной платы прежде чем они успеют съесть металл.
Выбор подходящего производителя
Если вы разрабатываете продукт, выбор правильного производителя печатных плат имеет решающее значение. Например, на PCBINQ.COM, вы можете проинформировать их экспертов об условиях, в которых будет использоваться печатная плата. Если плата будет использоваться на открытом воздухе, это необходимо указать заранее. В зависимости от ваших потребностей будут рекомендованы различные материалы.
Они могут порекомендовать различные подложки. Стандартное стекловолокно поглощает небольшое количество влаги, в то время как другие материалы, такие как керамика или тефлон, практически не поглощают воду. Эти материалы обычно используются в производстве высокочастотных промышленных печатных плат.
Они также могут скорректировать процесс производства печатных плат. Например, они могут увеличить толщину медных проводов. Более толстые медные провода более устойчивы к коррозии. Они также могут использовать позолоту вместо оловянного покрытия. Золото не ржавеет. Хотя оно и дороже, но эффективно защищает точки соединения компонентов печатных плат.
Самостоятельный ремонт или профессиональный ремонт
Если вы пролили воду на индивидуальная печатная плата Вы сами его сделали, вы знаете, где находятся детали. Вы можете легко его почистить. Но в телефоне или ноутбуке печатная плата собрана очень плотно. Платы уложены друг на друга.
Вскрытие этих устройств может привести к повреждению уплотнений. Это может привести к аннулированию гарантии. Но если устройство намокло, гарантия, как правило, все равно аннулируется. Внутри большинства устройств есть наклейки, которые меняют цвет при намокании. Производитель об этом знает.
Итак, у вас есть выбор. Вы можете попробовать открыть его и очистить компоненты печатной платы спиртом. Или вы можете отнести его к профессионалу. У профессионала есть ультразвуковой очиститель. Это ванна с химическим очистителем, которая вибрирует. Она встряхивает грязь с деталей печатной платы даже в самых труднодоступных местах. Это гораздо лучше, чем зубная щетка.
Краткое изложение основных рисков
Чтобы подытожить опасности, вот что нужно помнить. Аккумулятор представляет наибольший риск. Электричество плюс вода равняется ожогу. Тип воды имеет значение. Соль и сахар — самые опасные. Время имеет значение. Чем дольше он находится в аккумуляторе, тем больше он разъедается.
The части печатной платы являются хрупкими. Они изготовлены из металла и кремния. Вода физически воздействует на металл, вызывая коррозию. Она воздействует на кремний электрически, вызывая короткие замыкания.
Электронные компоненты печатных плат с каждым годом становятся все меньше. Это означает, что провода расположены ближе друг к другу. Из-за этого они легче замыкаются. Таким образом, современные устройства на самом деле подвержены большему риску, чем старые, несмотря на то, что у нас есть более качественные покрытия.
Заключительные мысли о воде и электронике
Вода — это мощная сила. Она дает жизнь, но убивает электронику. Печатная плата — это чудо инженерного искусства. Производство печатных плат прошло долгий путь. Можно изготовить платы, которые выдерживают условия космоса и дна океана. Но обычная плата, которая находится у вас в кармане, не является неуязвимой.
Если вы понимаете, из каких частей состоит печатная плата, вы понимаете, почему они уязвимы. Вы видите открытый металл. Вы видите крошечные зазоры. Вы понимаете, почему одна капля может привести к катастрофе.
Независимо от того, являетесь ли вы любителем, создающим индивидуальная печатная плата или просто человек со смартфоном, правила остаются теми же. Держите его в сухом месте. Если он намок, отключите питание. Протрите его спиртом. Тщательно высушите.
Не доверяйте рису. Доверяйте химии. Удалите ионы. Остановите коррозию. Это единственный способ спасти компоненты печатной платы.
Понимание процессов производства печатных плат помогает нам понять, почему одни платы выживают, а другие выходят из строя. Все дело в слоях, покрытиях и качестве материалов. Промышленное производство печатных плат расширяет границы защиты, но на данный момент вода по-прежнему остается серьезной угрозой.
Когда вы в следующий раз посмотрите на плату, попробуйте определить некоторые компоненты печатной платы. Посмотрите на дорожки. Представьте, как по ним течет вода. Вы увидите, как легко все может пойти не так. Но вы также увидите, как удивительно, что все это вообще работает.
Поэтому держите напитки подальше от рабочего стола. Это простое правило, но оно спасает от выброса в мусор много работы по сборке печатных плат. Вода повреждает печатную плату, но при быстрой реакции и правильных знаниях это не обязательно означает конец устройства. Вы можете бороться с коррозией. Вы можете спасти компоненты печатной платы. Для этого нужно лишь приложить некоторые усилия и немного понять, как работают эти удивительные маленькие платы.
