Zink-Whisker - Verunreinigung durch Partikel im Rechenzentrum

Zink-Whisker entstehen oft auf galvanisch verzinkten Oberflächen, wie sie bei Kabeltrassen aus Stahlblech verwendet werden. Diese Stahlbleche sind zum Schutz vor Korrosion mit einer Zinkschicht überzogen. Mit der Zeit wachsen die feinen Whisker durch Schutzlacke hindurch, brechen in großer Zahl ab und gelangen in die Raumluft, wo sie sich unbemerkt verteilen.

Zink Whisker entstehen oft auf der Oberfläche von galvanisch verzinkten Stahlblechen, wie sie bei Kabeltrassen verwendet werden. Diese Bleche sind zum Korrosionsschutz mit Zink beschichtet. Mit der Zeit wachsen die Whisker durch die Beschichtung hindurch, brechen ab und verteilen sich in der Raumluft. Diese Zink Whisker verursachen aufgrund ihrer elektrischen Leitfähigkeit Überbrückungen in der Elektrotechnik, Informationstechnik und Kommunikationstechnik (ITK). Da sie so klein sind, verpuffen sie beim Kurzschluss sofort zu Staub, daher ist die Ursache eines Kurzschlusses so schwer zu finden.

 

Zink-Whisker sind ein großes Risiko im Rechenzentrum, DataCenter und Serverraum.

In einem Rechenzentrum, DataCenter oder Serverraum ist die Kontrolle über Schadstoffkonzentrationen äußerst wichtig. Der Einfluss von Kontaminationen auf empfindliche elektronische Hardware & Geräte der Informationstechnik (IT) wie Server, Storages, Switches (Verteiler) und Kommunikationstechnik (TK) wie Kommunikationsserver oder Telefonanlage ist bekannt, aber schädliche Verunreinigungen durch Whiskerbildung können übersehen werden, weil sie so klein sind. Die meisten Partikel mit Mikrometern Durchmesser sind mit dem bloßen Auge kaum sichtbar herausgewachsen. Es sind aber genau diese kleinen Partikel wie Feinstaub und Zink Whisker, die in Bereiche wie Leiterplatten wandern, in denen sie Schaden anrichten und Betriebssicherheit gefährden.

Whisker sind sehr feine, haarartige Kristalle, die sich aus Metallen wie Zinn oder Zinc vermehren. Sie können auf Oberflächen von Elektronikbauteilen entstehen und Störungen hervorrufen, indem sie elektrische Verbindungen kurzschließen oder die Funktion beeinträchtigen. Änderungen an Temperaturen verhindern das Wachstum des Whiskers nicht.

 

Whiskerbildung - Zink Auswüchse auf den Oberflächen der Elektronik

Zink-Whisker sind mikroskopisch kleine Zink Auswüchse, die sich auf der Oberfläche von verzinkten oder galvanisierten Flächen (Kabelpritschen) bilden. Sie können sich lösen und in der Luft schweben und mit der Luftzirkulation wie normaler Staub auf Platinen und sonstigen elektronischen Komponenten, Werkzeuge und Zubehör legen. Zink-Whisker können im Rechenzentrum, DataCenter und IT-Raum in Hülle und Fülle herauswachsen und Masseschluss und Fehlströme zwischen elektrischen Bauteilen und Komponenten verursachen. So kommt es mit Whiskerbildung zu Unterbrechungen und Ausfällen der EDV & IT Elektronik.

In der Elektronik kann es zur Whiskerbildung auf der Leiterplatte kommen. Whisker sind dünne, haarähnliche Strukturen, die auf bestimmten Materialien aufblühen. Das Whiskerwachstum hängt von der Größe und den Eigenschaften der Materialien ab. Whisker, auch als "Hair" bezeichnet, können zu Kurzschlüssen führen. Die Kontrolle des Whiskerwachstums ist daher wichtig, um die Zuverlässigkeit elektronischer Bauteile zu gewährleisten.

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Zink Whisker sind hervorragende Stromleiter.

Zinn-Whisker sind feine Kristalle, die auf Geräten und Elektronik Baugruppen gedeihen können (Whiskerbildung). Dieses Whiskerwachstum tritt unter bestimmten Bedingungen wie hoher Luftfeuchtigkeit auf und kann durch verschiedene Schichten und die Art der Beschichtung beeinflusst werden.

Im Rechenzentrum, DataCenter oder EDV-Raum bedeuten Zink Whisker eine große Gefahr. Sie treten bei verzinkten Oberflächen auf. Zink-Whysker können den Abstand zu benachbarten Bauteilen verringern, den Isolationswiderstand reduzieren und bei hohen Strömen und Spannungen Lichtbögen erzeugen.

Zink ist ein hervorragender Stromleiter und verursacht Kriechströme und Stromkreisschäden, welche zur Fehlfunktion oder zum Ausfall der aktiven Geräte im Serverschrank / Rack führen. Dazu zählen aktive Geräte, IT Systeme, EDV Anlagen und RZ Komponenten wie Elektronik, Servertechnik, Storages, Telefonanlage, Kommunikationsserver und Switches, Verteiler.

Die IT Sicherheit und Ausfallsicherheit ist nicht mehr gewährleistet. Zink reagiert mit der Luftfeuchtigkeit und wird zu einem "weißen Rost", der als Whiskerbildung auf verzinkten Blechen deutlich zu erkennen sein kann.

Ursachen für Whiskerbildung und Whiskerwachstum.

Metalle wie Eisen und Stahl werden gegen Korrosion durch eine Oberflächenlegierung geschützt, die sog. Verzinkung. Eine Zink- oder Zinnschicht ist hierfür besonders geeignet und beliebt, da es ziemlich korrosionsbeständig ist, gut aussieht und kostengünstig ist. Beim Beschichtungsprozess dieser Legierung durch Galvanisierung, Verzinnung oder Feuerverzinkung erlebt das Material innere Spannungen. Diese Spannungen versucht das Material auszugleichen.

Zink Whisker vergrößern sich aus diesem Grunde hauchfein aus dem Material heraus, wie kleine Härchen. Sie werden im Laufe der Jahre sogar einige Millimeter lang. Sie brechen bei der kleinsten Erschütterung ganz einfach zu hunderten ab und verteilen sich so durch die Luft im ganzen Raum.

Die Whiskerbildung ist abhängig von vielen Einflussgrößen wie Grundwerkstoff, Schichtdicke, Druck- und Wärmebehandlung. Feuchtigkeit oder Temperatur scheinen das Whiskerwachstum nicht zu beeinflussen. Zink-Whisker können sich an Metallstrukturen, wie Muttern und Schrauben, Stahlleitungen, Bleche, Metallgelände, Kabeltpritschen, Kabeltrassen, Gitterroste und bestimmten Bodenplatten bilden.

Symptome und Folgen der Zink-Whysker.

Die Symptome von Zink Whisker bedingten Systemausfällen reichen von unerklärlichen Phänomenen oder Datenveränderungen zu katastrophalen Hardware-Ausfällen. Ein Indiz sind Stromversorgungsausfälle. Sie können auch Probleme mit Ihrer Datensicherung auf Bändern und Laufwerken erzeugen. Häufig wird beobachtet, dass Schwierigkeiten nach der Migration auf neue Geräte verstärkt auftreten. Weil sich die Zink Whisker Partikel beim Kurzschluss auflösen, können diese Probleme schwer diagnostizierbar sein.

Kristallographie ist die Wissenschaft, die sich mit der Struktur und den Eigenschaften von Kristallen beschäftigt. Sie untersucht, wie sich Kristalle bilden, ihre Geometrie und wie sie Licht und andere Strahlen beeinflussen.

Wie können Zink-Whisker erkannt werden?

Zink-Whisker sind mikroskopisch kleine Zink-Auswüchse, die sich über die Monate und Jahre auf der Oberfläche von verzinkten oder galvanisierten Flächen bilden. In der Anfangsphase des Wachstums ist das Erkennen von Zink-Whisker sehr schwierig. An verdächtigen verzinkten Flächen oder an verschiedenen Stellen im Doppelboden können Proben genommen und ins Labor geschickt werden. Ab einer bestimmten Phase des Wachstums sind diese aber auch mit dem bloßen Auge erkennbar, deutlich sichtbar ist dabei der weiße Belag auf verzinkten Strukturen. 

Was lässt sich bei Whisker tun? Rechenzentrum (RZ) Reinigung.

Whiskervermeidung ist ein komplexes Problem. In einigen Bereichen ist es möglicherweise ratsam, gar nichts zu tun. Ungestört verbleiben die Zink-Whisker in der Regel dort, wo sie sich ausdehenen. Im Rechenzentrum, DataCenter oder Serverraum bedeuten Whisker dagegen eine enorme Gefahr. Doppelboden Bodenplatten dürften nicht bewegt werden, der Luftstrom zur Kühlung dürfte nicht zu stark sein, damit die Zink-Whisker sich nicht verteilen. Auf lange Sicht bleibt nur der Austausch der entsprechenden Bauteile wie Bodenplatten, Kabeltrassen oder Gitterroste. Ein Austausch ist aber nicht einfach durchzuführen und kostenintensiv. Eine spezielle Reinigung ist deutlich günstiger, sollte aber regelmäßig erfolgen, da die Zink-Whisker kontinuierlich anwachsen.

Sie sind so klein, dass die normalen Staubfilter im Rechenzentrum oder Datenraum in der Regel unwirksam sind. Wenn Sie Zink-Whisker beseitigen wollen,  benötigen Sie spezielle HEPA Filter. Sie sind im gesamten Raum verteilt, also auch im Doppelboden, Kabelpritschen, an den Wänden und Decken, in den Kabelschächten, Serversystem Schränken, auf den Lampen.

Gewährleistung, Garantie und Wartung: BSI und OEM Hardware Hersteller von Servern und IT-Systemen.

Grenzwerte für Staubpartikel und Gase : Im Raum dürfen keine elektrisch leitendenden Verunreinigungen wie Zink-Whisker vorhanden sein. Rechenzentren müssen frei von Zink Whiskern sein. Informationen: Artikel Wikipedia "Sicherheit in einem Rechenzentrum". BSI, IT-Grundschutz G 0.4 Verschmutzung, Staub, Korrosion.

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