Corrosión de las trazas en las PCB: ¿por qué ocurre y cómo prevenirlo?

Corrosión de las trazas de PCB en un terminal de batería

Corrosión de las trazas de PCB en un terminal de batería

Cuando un teléfono móvil se cae al agua, la mayoría de la gente se apresura a secarlo por fuera, quitar la batería y meterlo en una bolsa de arroz. La creencia es que el arroz extrae el agua del interior del teléfono, salvando así los valiosos circuitos electrónicos del teléfono, el dinero de la cartera y la salud mental.

De lo que la gente no se da cuenta es que limitarse a secar el teléfono no es una solución. La entrada de agua puede ocasionar cortocircuitos en el dispositivo que acaban inmediatamente con el teléfono. Pero si el dispositivo no se rompe, la corrosión se irá acumulando con el paso del tiempo. Los dispositivos electrónicos comienzan a oxidarse en cuanto se mojan, y seguirán oxidándose mientras están en funcionamiento. Esto es lo que suele ocasionar el fallo de los dispositivos.

Si te acuerdas de las clases de química en el colegio, es posible que recuerdes que distintos materiales y baños metálicos se oxidan a distinta velocidad cuando quedan expuestos a su entorno. La humedad del aire o el contacto directo con agua o una solución de electrolitos, como puede ser el Gatorade, puede iniciar la corrosión de las trazas eléctricas de las PCB. Existen varios mecanismos de corrosión que degradan el funcionamiento del dispositivo o hacen que deje de funcionar directamente.

Fallo por corrosión electroquímica

Hay dos principales mecanismos de corrosión electroquímica: galvánica y electrolítica. La corrosión galvánica se produce cuando dos metales distintos están en contacto eléctrico ante la presencia de un líquido iónico o una solución electrolítica. Existe una diferencia natural de voltaje entre los dos metales (conocida como «potencial de electrodo»). Como resultado, la corriente circula hacia el metal más resistente, y ese metal más resistente se oxida más rápidamente.

Este tipo de corrosión suele producirse en las conexiones eléctricas entre componentes y trazas. La corrosión comienza en cuanto la humedad o cualquier otro líquido entra en contacto con una conexión eléctrica. Las PCB en entornos industriales, ambientes húmedos u otros lugares con condiciones extremas son sumamente susceptibles a esta forma de corrosión.

Cómo prevenir la corrosión en las pistas de circuitos impresos

Cómo prevenir la corrosión en las pistas de circuitos impresos

La corrosión electrolítica se produce cuando trazas colindantes se contaminan con un líquido iónico o solución electrolítica. Pequeñas láminas comienzan a surgir entre las dos trazas. Si el contaminante es agua, óxidos e hidróxidos metálicos comenzarán a crecer en el metal expuesto.

Si dos trazas colindantes en una placa de circuito están situadas en proximidad, existe la posibilidad de que las láminas unan las dos trazas ocasionando un cortocircuito. Este cortocircuito puede desactivar un bloque funcional concreto de tu PCB. Si la corrosión se produce entre líneas eléctrica y de tierra, podría desactivar todo el dispositivo.

Aparte de las trazas colindantes, el cobre situado junto a un plano de tierra de superficie puede oxidarse cuando se expone a contaminación iónica o ambiental. En presencia de halógenos, el cobre se convierte en compuestos de halogenuro de cobre debido a la interacción de los gases halógenos con la superficie de cobre expuesta, ocasionando la acumulación de diminutas picaduras con el paso del tiempo. Tras la soldadura, todo el cobre que quede expuesto debe limpiarse y recubrirse para evitar la corrosión si la placa va a estar en un entorno donde puede quedar expuesta a halógenos.

Corrosión por residuo de fundente

Los residuos de fundentes que quedan tras la soldadura han sido una causa principal de corrosión desde la primera vez que se usaron. El fundente es sumamente importante durante la soldadura, ya que combate la oxidación durante este proceso. El fundente de hecho reduce cualquier óxido metálico que se forme en el contacto eléctrico soldado debido al calentamiento. El fundente también mejora la humectación de un cordón de soldadura a una almohadilla de soldadura.

Los materiales fundentes antiguos contienen sustancias químicas corrosivas como el cloro, y sus residuos deben eliminarse después de la soldadura. Los fundentes más nuevos usan ácidos orgánicos que se descomponen a altas temperaturas. Esto no suele ser un problema cuando los componentes son soldados con soldadura por refusión, y los residuos restantes no deberían ocasionar ningún problema. Pero con la soldadura por ola, es menos probable que el fundente de soldadura alcance la temperatura necesaria para descomponer los ácidos. Todo los restos de fundentes son ácidos y sumamente corrosivos.

Soldering iron and other equipment for soldering electronic boards

Cómo prevenir la corrosión de las trazas de PCB

Cómo prevenir la corrosión en tus PCB

El cobre y otros metales básicos se oxidan con bastante facilidad, mientras que los metales nobles y algunas aleaciones son muy resistentes a la corrosión. Algunos fabricantes pueden utilizar trazas de PCB de oro o aleación de oro y níquel. Obviamente el coste de usar un metal precioso como el oro aumenta el coste de las PCB, y muchas de las reglas de diseño que se utilizan para las trazas de cobre ya no tienen validez en este caso. El oro sigue siendo útil, ya que es un buen conductor y se ha venido utilizando en muchos dispositivos de baja tensión.

Evitar la corrosión puede ser algo tan sencillo como poner un revestimiento sobre las áreas de cobre expuesto. Revestimientos de epoxi, revestimientos de aerosol y máscaras de soldadura son barreras eficaces frente a la corrosión y la oxidación. Si se usa algún revestimiento, este debe ser capaz de soportar las exigencias térmicas de las placas que funcionan a altas temperaturas. Saber identificar dónde se deben aplican los revestimientos exige experiencia. A veces no se sabe qué componentes en una placa tienen posibilidades de oxidarse hasta que se oxidan.

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