Необычная химическая реакция на печатной плате (цепь SMPS)

26

У меня есть печатная плата с цепью smps от 220 В до 5 В (используя Viper22a). Вот схема:

Schematics

А вот макет платы:

печатная плата

В области желтого круга я вижу какое-то белое осаждение на нескольких печатных платах (нижний слой). Пожалуйста, смотрите изображения ниже:

1

2

Однажды соскобленный, он забирает маску припоя с этим. Осаждение начинается на обоих вспомогательных выводах обмотки и продолжается до диода (нижний слой). Оставшаяся область, кажется, не затронута. В чем может быть причина этого и как мне избежать такой вещи?

Я думаю, что какая-то химическая реакция происходит, вероятно, из-за дешевых материалов, используемых во время изготовления, или, возможно, из-за неправильной очистки потока припоя после пайки. Но опять же, первичная обмотка должна иметь более высокое напряжение и, следовательно, лучшее место для таких химических реакций.

Я не вижу повышения температуры в этой области. На ощупь холодно.

Обновления: у меня было ощущение, что это какая-то химическая реакция. Я немедленно проверил место, где я разместил печатные платы, и обнаружил:

c1

c2

Я положил голую плату на мрамор, думая, что она изолирует. Похоже, следы кислоты от инициированного флюсом ионного распада сначала в мраморе, а затем постоянный ток еще больше подтолкнул реакцию. Белый осадок отложил кальций, кажется. Как видно из мраморного изображения, оно кажется корродированным. На ощупь он кажется грубым, как будто кто-то уронил на него каплю кислоты.

Whiskeyjack
источник
@Nedd - D6 является частью схемы зажима УЗО. Эта часть в порядке. Остаточное образование белого цвета находится между выводами A1, A2 и диодом D4. А1 и А2 - вспомогательные выводы обмотки трансформатора. Там нет ничего вроде короткого замыкания или испарения.
Вискиджек
Похоже, след был снесен прямо с доски тоже. Таким образом, белый остаток может быть материалом ПХБ, который испаряется из-за дуги высокого напряжения. На схеме D6, похоже, защитный диод обратного хода, но резистор, включенный последовательно с ним, выглядит как 100 кОм, это правильно? Если так, то это кажется слишком высоким. Так что, если это значение резистора, которое может быть причиной высокого напряжения искрения.
Недд
Но какова фактическая стоимость R33? Если на поверхности печатной платы (или внутри) имеется некоторая форма непрерывного искрения, это может привести к образованию белого остатка и в конечном итоге привести к катастрофическому короткому замыканию. (Части "УЗО" могут быть в порядке, но работают ли они правильно? Если присутствует высокое напряжение, оно просто хочет вернуться к своему местному заземлению.)
Недд
R33 = 100К. Похоже, что эта проблема была из-за мрамора, на котором был сохранен модуль. Вероятно, следы кислоты от флюса инициировали какую-то реакцию в мраморе, и эти ионы осаждались из-за постоянного тока на этих выводах. Размещение изображений.
Вискиджек
Я не думаю, что кислотный поток будет использоваться с современной сборкой печатных плат (хотя вы не сказали, кто делал сборку). Если на досках или мраморной поверхности было много влаги, это может привести к тому, что вы видите. Другой проблемой может быть то, что появилось раньше, дуга на доске или потенциальное загрязнение мраморной поверхности. Что касается резистора 100 кОм: вы собирали эти платы или они были предварительно собраны? Я думаю, что резистор R33 будет больше к значению 100 Ом. Но если вас устраивает идея мраморной поверхности, тогда удачи.
Недд

Ответы:

33

Это имеет довольно прямолинейное решение: не устанавливайте 300 В на 60 кГц непосредственно на мраморе. В самом деле, вы должны предположить , что в значительной степени все это НЕ безопасно поставить 300В переключился на 60kHz на.

Мрамор - это метаморфическая порода, структурированная в виде различных зерен из разных пород, с небольшими трещинами, которые наполнятся влагой, в которую проникают ионы (кальций - безопасная ставка) из окружающих минералов. Это может показаться сухим, но если вы недавно не испекли всю плиту в духовке в течение пары дней или дольше, вероятно, из-за влажности окружающей среды просачивается много влаги.

Прежде чем все начнут измерять свои столешницы с помощью омметра, удельное сопротивление здесь не главное. Проводящие трещины между самородками различных минералов. Минералы с диэлектрическими коэффициентами. Звучит как-нибудь знакомо?

Конденсатор, возможно? Две токопроводящие пластины разделены диэлектриком ... кальциевая электролитическая влага в трещинах разделена диэлектриком.

Интересным свойством многих минералов является то, что если они подвергаются изменению электрического поля, их диэлектрические постоянные довольно резко возрастают с частотой. Вам не нужен гальванический путь с низким сопротивлением для проведения переменного тока Он может проходить через диэлектрик через поляризацию и деполяризацию электрических диполей в материале. Проще говоря, конденсаторы пропускают переменный ток, и чем больше емкость, тем больше они проходят. Более высокие диэлектрические постоянные означают большую емкость.

Вот почему мрамор является проводником высокочастотного переменного тока или любой изменяющейся формы волны переключения. Точно так же, как тот, который будет виден на двух выводах, которые имеют «осаждение».

В большинстве случаев это не имеет значения. И это может быть очень полезно для измерения деформации и других эффектов мрамора, хотя этот эффект присутствует и в других типах камней. Существует целая область под названием « Диэлектрическая спектроскопия», которая пытается сделать различные выводы о кусочке материала, глядя на то, как его переменный импеданс изменяется с частотой. Мрамор идет только одним путем: вниз (с возрастающей частотой).

Тем не менее, 300 В от выпрямленной линии 220 В, коммутируемой на частоте 60 кГц, вряд ли тривиальны. Многие минералы и керамика (другой пример - феррит MnZn) становятся более проводящими с нагревом, часто экспоненциально. Я отправил несколько усилителей через ферритовый сердечник с напряжением менее 30 В, вам просто достаточно его нагреть. Ну, прежде чем он разрушился / полуразвалился. В сочетании с в целом ужасной теплопроводностью, держу пари, у вас было довольно серьезное локальное нагревание мраморного стола этими двумя штифтами.

Что касается осаждения, учитывая ионы и щелочную природу отложений в мраморе, вероятно, происходит какое-то небольшое электрохимическое действие. Вы пропускаете ток через странные вещи и делаете это горячим, потенциально могут происходить все виды махинаций. Но это определенно актуально, нет проблем с остатками флюса или чем-то, что может быть причиной. Это тот случай, когда вы ставите 300 В SMPS на то, чего не должны делать, вот и все.

Хорошая новость в том, что она специфична для тестируемой вами платы, я не буду беспокоиться о каких-либо производственных проблемах. Это был очень специфический случай «Увы!».

metacollin
источник
3
Рад, что мой мыслительный процесс был правильным. Это был кошмар, если это была проблема производства или, что более важно, схемотехники (это было маловероятно, но да - закон Мерфи). Большое спасибо metacollin за этот замечательный ответ. Я оставил цепь включенной на мраморе в течение 3 дней подряд. Это был какой-то стресс-тест.
Вискиджек
Потрясающий ответ, и я бы проголосовал за вопрос, просто чтобы этот ответ был ближе к вершине. К сожалению, я уже проголосовал за этот вопрос с другой целью. Бьюсь об заклад, большинство инженеров-электриков понятия не имеют об этих вещах, по крайней мере, не имеют практического опыта, так что это отличная информация.
труба
Ну, это потрясающий результат. Я бы никогда не догадался!
Очаг