Elektronik dalam suhu tinggi - beroperasi 30 menit - 2 jam, hingga 500 ° F - mungkin?

Akankah elektronik bertahan hidup jika suhu lingkungan sekitar antara 120 ° C (250 ° F) dan 260 ° C (500 ° F) dan waktu operasi antara 30 menit dan 2 jam? Setelah waktu ini, elektronik akan kembali dingin ke suhu kamar.

Seperti yang telah disebutkan orang lain, barang-barang yang melalui reflow akan mencapai suhu ini, tetapi hanya untuk waktu yang singkat.

Tentu saja ini akan didasarkan pada komponen "normal", bukan item "kelas ruang".

Apakah semacam pelapis akan membantu? Sesuatu seperti High Temperature Epoxy Encapsulating & Pot Compound 832HT, Lembar Data Teknis .

Ini jauh melampaui peringkat sebagian besar. Anda dapat mengharapkan kegagalan total, penyimpangan besar dari spesifikasi yang dijamin, operasi serpihan (mis. Parsial), kebocoran besar, dan sebagainya. Kecuali Anda membeli suku cadang yang berkualitas, Anda sendirian, jadi Anda mencari biaya besar, dan mungkin tidak mungkin untuk menguji beberapa bagian secara menyeluruh tanpa informasi orang dalam.

Instrumentasi downhole dapat pada suhu yang sangat tinggi, tetapi bagian yang memenuhi syarat untuk operasi itu sangat mahal (mis. Honeywell) dan memiliki kinerja yang agak mengecewakan untuk boot.

Dimungkinkan untuk merancang paket elektronik yang akan bertahan pada suhu eksternal 260 ° C untuk jangka waktu yang cukup lama, dengan menjaga suhu internal hingga sesuatu yang masuk akal seperti <125 ° C, tapi itu lebih merupakan masalah teknik mesin daripada yang elektronik . Misalnya, dengan menggunakan insulasi yang baik dan bahan perubah fase.

Kami harus memasang elektronik di bagian dalam mesin jet (area pendingin) dan kami menggunakan udara pendingin yang disalurkan melalui pipa. Tidak ada pilihan bagi kami - jika kami ingin fungsionalitas lebih dari beberapa detik, kami harus mendinginkan elektronik.

Kami menggunakan komponen pengenal suhu normal. Reflow memang membuat suhu tinggi tetapi ingat bagian-bagiannya tidak bertenaga ketika ini terjadi.

"Apakah elektronik akan bertahan?" Ya, jika datasheet mengatakannya ...

Mengapa para pabrikan melakukan ini pada Anda? Mengapa mereka menuliskan persyaratan yang begitu buruk? Karena, ketika suhu naik, sirkuit terintegrasi gagal.

Kenapa mereka gagal? Dari wiki :

Tekanan listrik berlebih

Sebagian besar kegagalan semikonduktor yang terkait dengan stres bersifat electrothermal secara mikroskopis; peningkatan suhu secara lokal dapat menyebabkan kegagalan langsung dengan melelehkan atau menguapkan lapisan metalisasi, melebur semikonduktor atau dengan mengubah struktur. Difusi dan elektromigrasi cenderung dipercepat oleh suhu tinggi, memperpendek masa pakai perangkat; kerusakan pada persimpangan yang tidak mengarah pada kegagalan langsung dapat bermanifestasi sebagai karakteristik voltase arus yang diubah pada persimpangan. Kegagalan overstress listrik dapat diklasifikasikan sebagai kegagalan yang disebabkan oleh termal, terkait elektromigrasi, dan terkait medan listrik

Alasan lain adalah kelembaban, ambil sedikit air di ruang kecil dan kemudian naikkan suhu, Anda baru saja membuat popcorn! Air masuk ke dalam segalanya. (kecuali Anda benar-benar mengambil beberapa pencegahan, mereka tidak menempel sensor kelembaban dalam kemasan IC tanpa alasan).

Saya sudah bicara dengan insinyur lain dengan kegagalan yang terputus-putus. Percakapannya sama, mereka lupa melakukan beberapa hal penting seperti:
1) Pencegahan ESD
2) Kontrol kelembaban
3) Kontrol profil termal

Setelah mereka mengendalikan hal-hal ini, masalah yang terputus-putus hilang, jika Anda ingin pergi ke arah lain, Anda akan menciptakan masalah untuk diri Anda sendiri. Apakah dapat diterima untuk memiliki tingkat kegagalan 1%? Bagaimana dengan 0,1% atau bahkan 0,001%?

Anda dipersilakan untuk mencobanya dengan komponen yang Anda miliki, dan Anda dipersilakan untuk bermain rolet Rusia. Tetapi bersiaplah untuk menghadapi konsekuensinya.

Produsen tahu mengapa chip mereka gagal, mereka memiliki tim orang dan peralatan untuk merobek lapisan epoksi dan melihat ic mereka dan menentukan mengapa mereka gagal. Kemudian mereka menulis persyaratan, maksimum absolut dan profil suhu untuk kemasan IC adalah sebuah Alkitab untuk memastikan komponen Anda tidak gagal.

Tentu saja Anda memiliki opsi, harga vs suhu. Mereka membuat komponen yang dapat mengambil penyalahgunaan dan memiliki bahan yang sesuai dan metode pembuatan untuk mengambil penyalahgunaan tersebut.

Jaket air tidak akan pernah menjadi lebih panas dari 100 ° C - setidaknya, sampai kehabisan air.

Anda harus mengetahui berapa banyak panas yang akan mengalir ke jaket dari luar selama periode operasi (isolasi termal akan membantu menguranginya) dan pastikan Anda memiliki cukup air untuk menyerap jumlah panas itu.

Anda juga perlu cara untuk melampiaskan uap.

Setelah melakukan tes termal untuk GPU, 2-jam adalah lamanya waktu saya akan mempertimbangkan suhu tunak. Jadi saya tidak akan berpikir aplikasi Anda dianggap jangka pendek. Jika Anda harus membangun elektronik, inilah yang akan saya sarankan:

1) Beli komponen dengan peringkat suhu militer. Kisaran temp mereka lebih luas, tetapi sayangnya keunggulan mereka terutama berlaku untuk sisi yang lebih dingin.

2) Minimalkan plastik yang digunakan pada konektor. Mereka adalah apa yang biasanya gagal ketika reflow pada suhu bebas timbal (260oC).

3) Coba gunakan pelindung panas untuk menambah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan pemanasan.

4) Coba lakukan 'kebalikan' dari tata letak pcb termal yang baik. Jangan memasukkan jari-jari saat menyolder kaki ke papan tulis. Cobalah membuat pembalut sebesar mungkin. Saya menjadi frustrasi ketika mencoba menyolder komponen yang ujungnya terhubung langsung ke bidang tanah. Panas besi solder dapat diangkut jauh dari sambungan solder dengan mudah, saya praktis merusak komponen dari penerapan setrika selama 30 detik. Jika Anda mencoba pendekatan ini, mungkin komponen Anda akan mencapai 260oC, tetapi tembaga PCB mengikis panasnya.

Sunting: baru ingat bahwa mikrokontroler rusak sekitar 115 ° C. Mungkin chip yang lebih tua yang ukuran transistornya tidak <65nm mungkin menahan panas lebih baik. Anda mungkin ingin memiliki sensor Anda di dalam turbin tetapi sirkuit digital Anda berada dari jarak jauh.