O tempo de surgimento de oxidação em placas de circuitos – testes empíricos – Placa Fax modem
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Após me deparar com muitos casos de celulares e demais equipamentos danificados pela presença de oxidação nas placas de circuitos e, diante da dúvida do tempo necessário para iniciar a oxidação, decidi iniciar uma pesquisa empírica para provar o tempo médio em condições consideradamente normais.
Problemática
É de conhecimento geral que a oxidação em circuitos impressos pode causar danos irreversíveis em componentes eletrônicos, levando o equipamento a perdimento total. Outro fato importante é que a oxidação é considerada um grande balizador na garantia daquele dispositivo, isto é, se um equipamento em garantia se danifica e a assistência técnica identifica oxidação interna, logo presume a presença de umidade no interior deste e condena o equipamento removendo-lhe a garantia.
Muitos equipamentos chegaram às minhas mãos, em perícias judiciais, com oxidação avançada, mesmo tendo o cliente recebido o dispositivo a pouco tempo, como 15 dias por exemplo. Então o intuito deste teste é provar se é possível ou não o aparecimento de oxidação em um período tão curto.
Objetivos
- Demonstrar o tempo do surgimento de oxidação em placas de circuitos eletrônicos em dias;
- Demonstrar o tempo de esverdeamento da oxidação do cobre na placas de circuitos;
- Demonstrar, em comparação aos metais das placas de circuitos eletrônicos (principalmente cobre e estanho), o tempo de oxidação do ferro (palha de aço);
Ferramentas
- 04 potes de plástico com tampa para manter as placas de circuitos em seu interior devidamente umedecidas durante todo processo;
- 02 placas de circuitos em bom estado de conservação, derivadas de uma placa de Faz Modem e outra de um ATA VoIP Linksys PAP2;
- Pinça para movimentação das placas para evitar contato humano e contaminação cruzada;
- Água de torneira;
- Sal de cozinha;
- Palha de aço.
Definições
Maiores informações conceituais estão presentes nos links a seguir:
Métodos
Não se confundindo com metodologia, a ciência que estuda os métodos, o conceito de método está ligado ao processo utilizado para atingir a verdade sobre um fato analisado. É imprescindível que o método adotado utilize procedimentos técnico-científicos, formais, lógicos, sistematizados e reconhecidos.
O método científico é entendido como o conjunto de processos orientados por uma habilidade crítica e criadora voltada para a descoberta da verdade e para a construção da ciência hoje. A pesquisa constitui seu principal instrumento ou meio de acesso.
(KHALMEYER-MERTENS, 2007, p 15 apud Cervo e Bervian, 2004)
Para a análise do objeto da perícia o intuito foi a aplicação dos métodos científicos indutivo e laboratorial, submetendo as placas a vários testes para identificação do tempo de oxidação. O método laboratorial consiste em analisar o objeto em ambiente controlado, com ferramentas específicas, testando inúmeras variáveis para constatação de fatos que não se tenha observado em pesquisa de campo. O método indutivo consiste em realizar várias análises particulares e, após uma quantidade suficiente, considerar as demais por equivalência. Portanto foram testadas duas placas de circuito impresso, uma porção de palha de aço e dois condutores de cobre, sendo um rígido e outro multifilamento.
Em linhas gerais, o método indutivo é aquele pelo qual uma lei geral é estabelecida a partir da observação e da repetição, isto é, por meio de observações particulares até chegar-se à afirmação de um princípio geral.
(FELIX, 2018)
A pesquisa laboratorial procede a uma investigação mais precisa, no entanto, obtém resultados mais exatos. Para o seu procedimento, é necessário descreve e averiguar o que sucederá em situação controlada. Requer instrumental necessário, específico e ambientes propícios.
(FELIX, 2018, p. 9 apud LAKATOS, MARCONI, 2003)
A pesquisa laboratorial é feita em ambientes preparados e controlados, onde o pesquisador tem o controle das variáveis para encontrar respostas ou testar hipóteses.
(FELIX, 2018, p. 9 apud LAKATOS, MARKONI, 2009)
Fontes:
FELIX, John Hebert da Silva. COMO ESCREVER BEM: PROJETO DE PESQUISA E ARTIGO CIENTÍFICO. 1ª ed. Curitiba: Appris, 2018. 187 p.
KHALMEYER-MERTENS, Roberto S. et al. COMO ELABORAR PROJETOS DE PESQUISAS – Linguagem e método. 1ª ed. Rio de Janeiro: FGV. 2007. 140 p.
Sobre a Placa de Circuitos Eletrônicos ou Impresso
Uma placa de circuitos eletrônicos é uma placa (tábua fina) de madeira, coberta com linhas de cobre, reforçadas ou não com estanho, devidamente perfurada em locais específicos para fixação dos componentes eletrônicos, como resistores, transistores, capacitores, etc. Sua função principal é fixar os componentes que, sem sua existência ficariam soltos em um emaranhado de fios e componentes.
Placa de circuito matriz
Trata-se de uma placa teste, geralmente feita de cobre e perfurada por completo, muito utilizada para desenvolvimento de projetos intermediários, isto é, não é uma placa definitiva, geralmente protótipo. Os engenheiros utilizam essa placa para testar o funcionamento antes de transformá-la em uma placa de circuito impresso.
A Figura 19.3 mostra a construção em placa matriz. Essa técnica de baixo custo evita a necessidade de um circuito impresso, mas, em geral, só é adequada para protótipos únicos. Uma placa matriz consiste em uma placa isolada na qual é perfurada uma matriz de furos com trilhas de cobre dispostas em tiras no lado oposto dessa placa. Os fios dos componentes são inseridos através dos furos e soldados em suas posições.
TOOLEY, Mike (2007)
Placa de circuito impresso
Trata-se de uma placa de circuitos feita geralmente de forma automatizada, por robôs, que são programados para construir o mesmo projeto inúmeras vezes por dia, semana, mês. Geralmente são fabricadas sob demanda, em grande escala e somente depois de aprovada pela engenharia, isto é, que o projeto esteja definitivamente pronto.
A técnica de construção em placa de circuito impresso (Figura 19.4) é ideal para a produção em volume de circuitos eletrônicos em que a velocidade e a capacidade de repetição são importantes.
TOOLEY, Mike (2007)
Como a placa de circuitos é composta de metais vís, isto é, oxidáveis, sempre existe a possibilidade da resultante da oxidação comprometa a comunicação elétrica, eletrônica e de dados. Por este motivo é expressamente importante primeiramente ler o manual do seu equipamento, para identificar se o mesmo é a prova d’água e, do contrário, em qualquer sinal de umidade, encaminhar para assistência técnica imediatamente para limpeza e desoxidação. Em muitos casos, quando uma placa é submetida a líquidos, existe grande chance de evitar a oxidação.
Fonte:
TOOLEY, Mike. CIRCUITOS ELETRÔNICOS: Fundamentos e aplicações. Trad. Luiz Cláudio de Queiroz Faria. Rio de Janeiro: Elsevier. 2007. 480 p.
PRIMEIRO TESTE: umidade pontual com água de torneira
O primeiro teste consiste em analisar se uma única e simples porção d’água (2ml), em uma placa de circuitos, em condições normais de aeração (ventilação natural), pode desencadear oxidação visível. Para tal foi disponibilizada uma placa de Fax Modem antiga, porém em boas condições visuais, que consiste em uma placa de circuitos impressos devidamente protegida com verniz, tendo os componentes eletrônicos em boas condições visuais e, terminais de conexão tipo ISA galvanizados (banhados) a ouro.
No dia 12/12/2020 às 13:38 fotografou a placa de Fax Modem antes de molhar, gerando as seguintes fotografias a seguir. Como pode observar em boas condições visuais e limpeza significativa.
Nesse mesmo dia 12/12/2020 às 13:41 adicionou aproximadamente 2ml de água de torneira, cidade de Uberlândia/MG, sobre os componentes da placa, mais precisamente sobre o segundo maior circuito integrado presente, deixando-a secar sobre a mesa de vidro em sala composta por uma porta e duas janelas.
Nesse mesmo dia 12/12/2020 às 16:31, aproximadamente 3 horas depois de molhar, é possível perceber que a placa ainda encontra-se bastante molhada, isto é, mesmo em ambiente aberto e naturalmente arejado, os 2ml não evaporaram por completo. Até o momento nenhum sinal de oxidação visível.
Nesse mesmo dia 12/12/2020 às 20:58, aproximadamente 7 horas após molhar, é possível perceber que a umidade já não está mais presente, tendo secado por completo. Porém é possível observar os resíduos deixados por decantamento da água, que se fixaram na placa no entorno do que antes era uma ilha d’água. Até o momento não foi possível observar presença de oxidação visível.
No dia 18/12/2020 às 14:30, aproximadamente 5 dias após molhar a amostra, é perceptível inexistir qualquer indício de umidade e oxidação. Foi observado que a mancha branca na placa, resultante da decantação das impurezas da água, diminuiu sua intensidade tornando-se menos visível. É possível afirmar que 5 dias não são o bastante para iniciar uma oxidação de uma amostra umedecida uma única vez, nessas condições.
Conclusão:
Após aplicados 2mls d’água de torneira na placa, demorou aproximadamente 7 horas para secar. Houve decantação de impurezas da água na placa, mas não foi necessário para iniciar o processo de oxidação e corrosão, pelo meno de forma visível. Após 5 dias a placa apresentou diminuição da intensidade da mancha branca, o que indica um possível retorno ao estado pré-umidade.
Assim podemos afirmar que são grandes as chances de recuperação de um dispositivo submetido à umidade uma única vez, ao ser exposto diretamente a um ambiente naturalmente arejado. Lembre-se: se for um celular o mesmo deve ser aberto e ter sua placa mãe exposto ao ambiente, estando totalmente desenergizado (desligado).
SEGUNDO TESTE: umidade geral com água salinizada
O segundo teste consiste em analisar se uma porção d’água (150ml), saturada a 50% (uma colher de sopa) com cloreto de sódio (sal de cozinha), simulando presença de suor humano, em uma placa de circuitos, em condições completamente hermética, pode desencadear oxidação visível. Para tal foi disponibilizada uma placa de Fax Modem antiga, porém em boas condições visuais, que consiste em uma placa de circuitos impressos devidamente protegida com verniz, tendo os componentes eletrônicos em boas condições visuais e, terminais de conexão tipo ISA galvanizados (banhados) a ouro.
A porção d’água foi colocada em uma vasilha de 01 litro, onde encontrava-se a placa de FAX Modem já posicionada, umidificando todo o circuito, finalizando com a completa e hermética vedação. Perceber que não houve imersão completa, pois somente parte da placa ficou submersa, para analisar também o efeito maresia, gerado pela atmosfera gasosa criada na evaporação.
Início das observações 18/12/2020 às 14:39.
No dia 18/12/2020 às 17:25, aproximadamente 03 horas após imersão.
Nessas 03 horas, placa extremamente umedecida, nenhum surgimento de oxidação visível.
No dia 18/12/2020 às 18:26, aproximadamente 04 horas após imersão.
Nessas 04 horas, placa extremamente umedecida, continua sem indícios de oxidação.
No dia 19/12/2020 às 11:49, aproximadamente 21 horas após imersão.
Nessas 21 horas, placa extremamente umedecida, foi possível identificar pontos iniciais de oxidação, principalmente em partes não protegidas como em parafusos, na carcaça (placa de metal) próximo às portas e nos polos dos capacitores azuis. A coloração da oxidação puxa para o vermelho ferroso, demonstrando ser oxidação do ferro e não do cobre. A coloração da água começa a apresentar alteração do transparente para o laranja, sinal da decantação da corrosão ferrosa.
No dia 20/12/2020 às 15:18, aproximadamente 49 horas após imersão.
Após 49 horas é possível identificar aumento do teor da coloração laranja do composto químico (água salina), demonstrando evolução da oxidação. Já é possível perceber início do escurecimento das trilhas douraras, indicando oxidação do cobre abaixo do ouro. É visível o efeito holográfico na composição química presente sobre os componentes, demonstrando a diluição dos cristais do cloreto de sódio na água. Também é possível perceber início de pontos oxidados em vários componentes, como nos diodos pretos, capacitores azuis, no cristal prateado e nos bornes do circuito integrado principal (maior).
No dia 21/12/2020 às 10:35, aproximadamente 68 horas após imersão.
Perceptível o avanço da oxidação em todos o pontos já identificados, principalmente nos pontos desprotegidos como parafusos, placa metálica das portas e polos dos capacitores azuis.
No dia 22/12/2020 às 11:38, aproximadamente 93 horas após imersão.
Mais pontos de oxidação surgiram como parte evolutiva do processo, como no pontos CP1, CP2, DP3, C4, C6, C8 por exemplo. As trilhas douradas continuam com escurecimento inicial, mantendo-se mais resistentes ao ataque da oxidação.
No dia 23/12/2020 às 16:36, aproximadamente 122 horas após imersão.
Novos pontos oxidados surgiram como C19, que antes apareciam somente umedecidos, mostrando que determinados pontos da placa mantém-se mais resistentes aos ataques.
No dia 25/12/2020 às 14:38, aproximadamente 168 horas após imersão.
Nessa data é possível perceber boa evolução de todos os pontos oxidados, trazendo destaque às trilhas douradas, que começaram a perder a resistência à oxidação avançando sua corrosão.
No dia 28/12/2020 às 11:38, aproximadamente 168 horas após imersão.
No dia 02/01/2021 às 16:09, aproximadamente 364 horas após imersão.
A evolução da corrosão continua, caracterizado pelo aumento das áreas corroídas dos pontos oxidados já apresentados. Um detalhe muito importante é que esse dia foi marcado como o último dia de umidade presente. Neste dia foi removido todo composto químico presente na vasilha, deixando somente a placa umedecida. O intuito é perceber se existe evolução após o sessamento da fonte oxidante (água salina).
No dia 10/01/2021 às 15:36, aproximadamente 553 horas após imersão.
Nesse dia ainda existem pontos umedecidos e perceptível evolução da oxidação e corrosão. As trilhas douradas ainda resistem e insistem em existir.
No dia 18/01/2021 às 10:22, aproximadamente 740 horas após imersão.
Nessa data ocorreu uma elevação da umidade superficial, caracterizada pelo aumento da temperatura ambiente, forçando a umidade decantada a evaporar com maior intensidade, umedecendo ponto antes completamente ressecados, como o ponto azul nas trilhas douradas.
No dia 21/01/2021 às 18:33, aproximadamente 820 horas após imersão.
No dia 08/02/2021 às 17:12
Nessa data existem poucos pontos de umidade, representado pelo resíduo decomposto e decantado na placa, formando uma imensa mancha branca. É perceptível que o processo de oxidação do cobre iniciou resultando na coloração azulada.
