PCB腐食の理解：原因、タイプ、予防策

目次：

• PCB腐食とは？
• 発生しうる異なるタイプの腐食
• 回路基板から腐食を洗浄する方法
• 重曹を使用したPCB洗浄
• PCBの腐食を防ぐ方法

腐食はプリント基板の主要な敵の一つです。十分に腐食した回路基板は機能せず、腐食の着実な進行は避けられません。しかし、なぜプリント基板は腐食するのか、PCB腐食の最も一般的な原因には何があるのか。

PCB腐食とは

腐食は、酸素が金属と結合して錆を生成し、金属が剥がれ落ちて貴重な化学的特性を失う酸化プロセスです。プリント基板は主に金属でできており酸素にさらされているため、最終的には腐食しなければなりません。

しかし、腐食に関してすべての金属が等しく作られているわけではありません。一部の金属はほぼ即座に腐食し、一部は決して腐食しないように見えます。腐食に強い金属には：

• グラファイト
• 金
• 銀
• 銅ニッケル合金

腐食しやすい金属には：

• メッキスズ
• 鉛
• 銅
• メッキニッケル

酸と腐食に極めて強い金属（金、銀など）を貴金属と呼び、腐食しやすい金属（銅、スズなど）を卑金属と呼びます。

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発生しうる異なるタイプの腐食

回路基板の金属が腐食する原因はいくつかあります。いくつかは以下の通りです：

• 大気腐食： これは最も標準的なタイプの腐食です。金属が湿気（酸素を含む）にさらされ、金属イオンが酸素原子と結合して酸化物を生成する反応が起こります。銅は大気腐食を非常に容易に経験します。これは銅配管では問題ではありません。腐食した銅は機械的特性を保持するからです。しかし、電気伝導性は保持しないため、回路基板にとっては大きな問題です。
• ガルバニック腐食： ガルバニック腐食は、異なるタイプの金属が電解質の存在下にあるときに発生します。これらの状況では、より耐食性の高い金属が、接触している卑金属よりも実際に速く腐食します。例えば、金がスズと接触している場合、金は通常よりもはるかに速く腐食します。
• 電解腐食： このタイプの金属劣化では、イオン汚染された湿気がそれらの間の電気電圧に感染すると、隣接トレースがデンドライト成長を経験し、ショートを引き起こす金属スリバーが生成されます。
• フレッティング腐食： フレッティング腐食では、はんだメッキスイッチを閉じる動作が拭き取り作用を生み、表面酸化層を除去し、その下の層を酸化させます。最終的に過剰な錆が蓄積し、スイッチの作動を妨げます。

回路基板から腐食を洗浄する方法

PCBが水害や他の原因で腐食した場合、洗浄すれば修復できる可能性があります。回路基板の洗浄には、小さな企業でも購入できる日常的な家庭用品が必要です。しかし、電子機器の基礎知識を持つ人だけがPCB洗浄を試みるべきです。プロセスには基板の分解とコンポーネントの損傷回避が含まれます。PCBを電子機器から分離する際、水を避け、デバイスを切断してください。

PCB洗浄にはさまざまなツールを使用できますが、特定のアイテムが腐食除去に最適です。腐食した回路基板の洗浄には以下の材料が必要です：

• 重曹： 重曹のアルカリ性と研磨性は、腐食したPCBに最適なクリーナーです。損傷なく腐食部分を除去し中和します。
• 脱イオン水： 回路基板の洗浄に水を使用する場合、汚染物質がないことを確認する必要があります。通常の水のイオンには電子機器を劣化させる導電性があります。一方、脱イオン水には損傷を引き起こす汚染物質やイオンがありません。
• 家庭用洗剤： リン酸塩フリーの家庭用洗剤は、汚れと腐食を効果的に除去するのに役立ちます。リン酸塩はPCBを腐食から守りますが、主要な水質汚染源でもあります。
• 薄く柔らかい毛のブラシ： 専用PCB洗浄ツールがない場合、歯ブラシや絵筆も機能します。柔らかい毛のブラシは基板のデリケートなコンポーネントを傷つけません。
• 繊維くずの出ないタオル： マイクロファイバーなどの繊維くずの出ない生地で作られた布は、粒子を残さずに乾燥プロセスを高速化します。
• オーブン： 一般的な家庭用オーブンは、間接熱を使用してPCBを徹底的に乾燥させます。ただし、オーブンがオフになっていることを確認せずに、決して回路基板をオーブンに入れないでください。

重曹を使用したPCB洗浄

上記の材料は、PCBの腐食部分を修復できます。以下の手順に従って、回路基板の腐食を洗浄してください：

1. PCBのレイアウトと構成を記録します。メモや写真であらゆる詳細を取得し、洗浄後に基板を再組み立てできるようにしてください。
2. PCBのケーブルとチップを分解します。このステップで基板のあらゆる腐食部分にアクセスできるようになります。
3. 重曹と蒸留水で洗浄します。重曹1に対して水2〜4の割合で混ぜ、濃いペースト状にします。次に、ブラシを使ってその溶液をすべての腐食部分に擦り込みます。20〜30分乾燥させ、さらに蒸留水で洗い流します。
4. 家庭用洗剤で再度パスします。すべての腐食部分に洗剤をスプレーし、きれいなブラシで再度擦ります。繊維くずの出ないタオルで基板を拭き取ります。
5. オーブンでPCBを乾燥させます。オーブンを170度に設定し、予熱が完了したら完全にオフにします。回路基板をオーブンに入れ、残りの熱で残留水分を乾燥させます。
6. 再組み立てしてテストします。すべてのコンポーネントを元に戻し、PCBが再び機能するか確認します。基板がまだ動作しない場合は、消しゴムで残りの腐食を取り除きます。

PCBの腐食を防ぐ方法

では、プリント基板の腐食をどのように防止できますか？腐食を永遠に避けることはできませんが、回路基板の予想寿命を超えて遅らせることは可能です。そのためのステップには何があるでしょうか？

PCB腐食を防止しようとするときの主な目標は、イオン汚染を避けることです。イオン汚染を含む湿気への回路基板コンポーネントの暴露は、プリント基板腐食の主な原因です。第一優先は常に、プリント基板とそのコンポーネントを清潔で乾燥した状態に保つことです。

プリント基板を製造する際、この優先事項を念頭に置くことは非常に重要です。製造業者は、指紋や液体がプリント基板に付かないようにし、清潔で乾燥した環境で基板を製造することを確認する必要があります。設計者は、露出した導体に湿気が溜まらないように注意する必要があります。

自動車産業、農業、多くの産業環境など、液体汚染物質にさらされる可能性が高いアプリケーション向けにプリント基板を設計している場合、基板が直面する可能性のある環境ハザードから基板を保護する措置を講じるべきです。

少しの注意と気遣いで、PCBを十分に清潔で乾燥した状態に保って腐食を防ぐことは難しくありません。これらの予防措置を講じても、あなたのプリント基板が決して腐食しないことを保証するものではありませんが、その可能性を大幅に減らすことができます。可能な限り腐食の可能性を減らす措置を講じることは、常に努力する価値があります。

プリント基板の腐食防止についてさらに知る

Millennium Circuits Limitedが、私たちが配布するプリント基板を可能な限り腐食に強いものにするためにどのように取り組んでいるか、またはその他の多くの厳格な品質保証方法についての情報は、今日MCLにご連絡ください。

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