Reacción química inusual en PCB (circuito SMPS)

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Tengo una placa de circuito impreso con circuito smps de 220V a 5V (usando Viper22a). Aquí está el esquema:

Esquemas

Y aquí está el diseño del tablero:

tarjeta de circuito impreso

En la región del círculo amarillo, veo algún tipo de deposición blanca en algunos PCB (capa inferior). Por favor, vea las imágenes a continuación:

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Una vez raspado, le quita la máscara de soldadura. La deposición comienza en ambos pines de bobinado auxiliares y se extiende hasta el diodo (capa inferior). El área restante parece no verse afectada. ¿Cuál podría ser la razón detrás de esto y cómo evito tal cosa?

Creo que se está produciendo algún tipo de reacción química probablemente debido a materiales baratos utilizados durante la fabricación o tal vez debido a una limpieza inadecuada del flujo de soldadura después de la soldadura. Pero, de nuevo, el devanado primario debería tener un voltaje más alto y, por lo tanto, un mejor lugar para tales reacciones químicas.

No veo un aumento de temperatura en esa área. Se siente frío al tacto.

Actualizaciones: tuve la sensación de que esta es una especie de reacción química. Inmediatamente revisé el lugar donde había colocado los PCB y encontré estos:

c1

c2

Coloqué el PCB desnudo sobre mármol pensando que era aislante. Parece que las trazas de ácido del flujo iniciaron la desintegración iónica en el mármol primero y luego la corriente continua empujó la reacción aún más. Parece que el depósito blanco es calcio depositado. Como se ve desde la imagen de mármol, parece corroída. Al tocarlo, se siente áspero como si alguien dejara caer una gota de ácido.

Whiskyjack
fuente
@Nedd - D6 es parte del circuito de abrazadera del RCD. Esa parte está bien. La formación residual blanca está entre el pin A1, A2 y el diodo D4. A1 y A2 son los pasadores de bobinado auxiliares del transformador. No hay nada de cortocircuito o evaporación.
Whiskeyjack
Parece que también se ha eliminado un rastro del tablero. Por lo tanto, el residuo blanco puede ser material de PCB que se está vaporizando debido al arco de alto voltaje. En el esquema, D6 parece ser el diodo de protección de retorno, pero la resistencia en serie parece ser 100k, ¿es correcto? Si es así, eso parece demasiado alto. Entonces, si ese es el valor de la resistencia que podría estar causando una condición de chispas de alto voltaje.
Nedd
Pero, ¿cuál es el valor real de R33? Si hay alguna forma de arco continuo en la superficie de la PCB (o internamente), esto podría crear un residuo blanco y eventualmente conducir a un corto catastrófico. (Las partes "RCD" pueden estar bien, pero ¿están funcionando correctamente? Si hay un alto voltaje presente, solo quiere volver a su tierra local.)
Nedd
R33 = 100K. Parece que este problema se debió al mármol en el que se mantuvo el módulo. Probablemente, los rastros de ácido del flujo iniciaron algún tipo de reacción en el mármol y esos iones se depositaban debido a la corriente continua en esos pines. Publicando las imágenes.
Whiskeyjack
No creo que se use un fundente ácido con el ensamblaje de PCB moderno (aunque no dijiste quién hizo el ensamblaje). Si hubo exceso de humedad en las tablas, o en la superficie de mármol, entonces eso puede tener la posibilidad de causar lo que ves. Otro problema puede ser lo que vino primero, el arco en el tablero o la posible contaminación con la superficie de mármol. Con respecto a la resistencia de 100k: ¿ensambló estas placas o fueron premontadas? Pensaría que la resistencia R33 sería más hacia un valor de 100 ohmios. Pero si está satisfecho con la idea de la superficie de mármol, la mejor de las suertes.
Nedd

Respuestas:

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Esto tiene una solución bastante sencilla: no configure 300V que se conmuten a 60KHz directamente en mármol. De hecho, se debe asumir que casi cualquier cosa es no seguro para poner 300V cambió a 60KHz sucesivamente.

El mármol es una roca metamórfica, estructurada como diferentes granos de diferentes rocas, con pequeñas grietas que se llenarán de humedad a la que los iones conductores (el calcio es una apuesta segura) se trasladan de los minerales circundantes. Puede parecer seco, pero a menos que recientemente haya horneado toda la losa en un horno durante un par de días o más, probablemente haya una buena cantidad de humedad que se haya filtrado solo por la humedad ambiental.

Antes de que todos comiencen a medir sus encimeras con un ohmímetro, la resistividad no es lo que está en juego aquí. Fisuras conductoras entre pepitas de varios minerales. Minerales con coeficientes dieléctricos. ¿Suena como algo familiar?

¿Un condensador, tal vez? Dos placas conductoras separadas por un dieléctrico ... humedad electrolítica de calcio en grietas separadas por un dieléctrico.

Una propiedad interesante de muchos minerales es que si se somete a un campo eléctrico cambiante, sus constantes dieléctricas aumentan dramáticamente con la frecuencia. No necesita una ruta galvánica de baja resistencia para conducir CA. Puede pasar a través del dieléctrico a través de la polarización y despolarización de los dipolos eléctricos en el material. En pocas palabras, los condensadores pasan CA, y cuanto más capacitancia, más pasan. Las constantes dieléctricas más altas significan más capacitancia.

Esta es la razón por la cual el mármol es conductor de CA de alta frecuencia o cualquier forma de onda de conmutación cambiante. Exactamente como el que se vería en los dos pines que tienen la 'deposición'.

La mayoría de las veces, esto realmente no importa. Y puede ser muy útil para medir la tensión y otros efectos del mármol, aunque este efecto también está presente en otros tipos de rocas. Hay un campo completo llamado Espectroscopía dieléctrica que intenta inferir varias cosas sobre un trozo de material al observar cómo su impedancia de CA varía con la frecuencia. El mármol solo va en una dirección: hacia abajo (con frecuencia creciente).

Sin embargo, 300V de la línea recitificada de 220V conmutada a 60KHz no es una trivialidad. Muchos minerales y cerámicas (la ferrita MnZn es otro ejemplo) comienzan a volverse más conductoras con el calentamiento, a menudo exponencialmente. He enviado varios amperios a través de un núcleo de ferrita con menos de 30V, solo tienes que calentarlo lo suficiente. Bueno, antes de que se hiciera añicos. Junto con la conductividad térmica generalmente terrible, apuesto a que tenías un calentamiento localizado bastante serio de la mesa de mármol por esos dos alfileres.

En cuanto a la deposición, dada la iones y la naturaleza alcalina de los depósitos en el mármol, es probable que haya algo electroquímico pequeño u otro. Estás pasando corriente por cosas raras y haciéndolo caliente, todo tipo de travesuras podrían estar sucediendo. Pero definitivamente es impulsado por la corriente, no hay problemas con residuos de flujo o cualquier cosa que cause esto. Este es un caso de poner su SMPS de 300V en cosas que no debería, eso es todo.

La buena noticia es que es específico para el tablero que probó, no me preocuparía por ningún problema de fabricación. Esta fue una instancia muy específica de 'OOPS!'.

metacollin
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Me alegra saber que mi proceso de pensamiento fue correcto. Hubiera sido una pesadilla si se tratara de un problema de fabricación o, lo que es más importante, de diseño de circuitos (era muy poco probable, pero sí, la ley de Murphy). Muchas gracias metacollin por esta maravillosa respuesta. Había dejado el circuito encendido en mármol durante 3 días seguidos. Fue una especie de prueba de estrés.
Whiskeyjack
Impresionante respuesta, y habría votado a favor de la pregunta solo para obtener esta respuesta más cerca de la parte superior. Lamentablemente, ya había votado por la pregunta con otro propósito. Apuesto a que la mayoría de los ingenieros eléctricos no tienen idea de estas cosas, al menos no tienen experiencia práctica, por lo que esta es una gran información.
tubería
Bueno, ese es un resultado fascinante. ¡Nunca lo hubiera adivinado!
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