Elettronica ad alta temperatura - funzionamento 30 minuti - 2 ore, fino a 500 ° F - possibile?

L'elettronica sopravviverebbe se la temperatura ambiente dell'ambiente fosse compresa tra 120 ° C (250 ° F) e 260 ° C (500 ° F) e il tempo di funzionamento fosse tra 30 minuti e 2 ore? Trascorso questo tempo l'elettronica si raffredderà a temperatura ambiente.

Come altri hanno già detto, gli articoli che attraversano il riflusso potrebbero raggiungere queste temperature, ma solo per un breve periodo di tempo.

Naturalmente questo si baserebbe su componenti "normali", non su elementi "di grado spaziale".

Qualche tipo di rivestimento sarebbe d'aiuto? Qualcosa come il composto per incapsulamento epossidico ad alta temperatura e composto 832HT .

Questo va ben oltre le classificazioni della maggior parte delle parti. Puoi aspettarti guasti immediati, grandi deviazioni dalle specifiche garantite, funzionamento instabile (ad es. Parziale), perdite enormi e così via. A meno che non si acquistino parti qualificate, si è soli, quindi si stanno osservando i costi maggiori e potrebbe non essere possibile testare alcune parti senza informazioni privilegiate.

La strumentazione di fondo pozzo può raggiungere temperature molto elevate, ma i componenti qualificati per tale operazione sono molto costosi (ad es. Honeywell) e hanno prestazioni piuttosto deludenti da avviare.

È possibile progettare un pacchetto elettronico che sopravviverà a una temperatura esterna di 260 ° C per un periodo di tempo sostanziale, mantenendo la temperatura interna a qualcosa di ragionevole come <125 ° C, ma questo è più un problema di ingegneria meccanica che uno elettronico . Ad esempio, utilizzando un buon isolamento e un materiale a cambiamento di fase.

Dobbiamo montare l'elettronica all'interno dei motori a reazione (le aree più fredde) e utilizziamo l'aria di raffreddamento alimentata tramite un tubo. Non esiste un'opzione per noi: se vogliamo funzionalità per più di qualche secondo, dobbiamo raffreddare l'elettronica.

Utilizziamo normali componenti classificati in base alla temperatura. Il riflusso crea temperature elevate ma ricorda che le parti non sono alimentate quando ciò si verifica.

"L'elettronica sopravviverebbe?" Sì, se il foglio dati lo dice ...

Perché mai i produttori ti farebbero questo? Perché dovrebbero annotare tale e terribile requisito? Perché, quando la temperatura aumenta, i circuiti integrati falliscono.

Perché falliscono? Dal wiki :

Sovraccarico elettrico

La maggior parte dei guasti ai semiconduttori legati allo stress sono elettrotermici in natura microscopicamente; le temperature localmente aumentate possono portare a guasti immediati fondendo o vaporizzando strati di metallizzazione, fondendo il semiconduttore o cambiando le strutture. La diffusione e l'elettromigrazione tendono ad essere accelerate dalle alte temperature, riducendo la durata del dispositivo; danni alle giunzioni che non portano a guasti immediati possono manifestarsi come alterate caratteristiche di corrente-tensione delle giunzioni. I guasti di sovratensione elettrica possono essere classificati come guasti indotti termicamente, correlati all'elettromigrazione e al campo elettrico

Un altro motivo è l'umidità, prendi un po 'd'acqua in un piccolo spazio e poi aumenta la temperatura, hai appena fatto popcorn! L'acqua entra in tutto. (a meno che non si prenda effettivamente un po 'di prevenzione, non attaccano i sensori di umidità nella confezione IC per nessun motivo).

Ho parlato con altri ingegneri con guasti intermittenti. La conversazione è la stessa, hanno dimenticato di fare alcune cose chiave come:
1) Prevenzione ESD
2) Controllo dell'umidità
3) Controllo del profilo termico

Dopo che controllano queste cose, i problemi intermittenti scompaiono, se vuoi andare nella direzione opposta, creerai problemi per te stesso. Sarebbe accettabile avere un tasso di fallimento dell'1%? Che dire dello 0,1% o addirittura dello 0,001%?

Sei più che benvenuto a provarlo con i componenti che hai e sei più che benvenuto a giocare alla roulette russa. Ma preparati a far fronte alle conseguenze.

I produttori sanno perché i loro chip falliscono, hanno squadre di persone e attrezzature per strappare gli strati epossidici e guardare i loro ic e determinare perché non riescono. Quindi scrivono i requisiti, i massimi assoluti e il profilo di temperatura per l'imballaggio IC sono una bibbia per garantire che i componenti non si guastino.

Naturalmente hai opzioni, prezzo vs temperatura. Producono componenti che possono subire abusi e hanno materiali e metodi di produzione adeguati per sopportare tali abusi.

Una camicia d'acqua non sarà mai più calda di 100 ° C, almeno fino a quando non si esaurisce l'acqua.

Dovresti capire quanta calore fluirà nella giacca dall'esterno durante il periodo di funzionamento (l'isolamento termico contribuirà a ridurla) e assicurarti di avere abbastanza acqua per assorbire quella quantità di calore.

Avrai anche bisogno di un modo per sfogare il vapore.

Dopo aver effettuato i test termici per le GPU, 2 ore sono il periodo di tempo in cui prenderei in considerazione la temperatura allo stato stazionario. Quindi non penso che la tua candidatura sia considerata a breve termine. Se si dispone di all'elettronica di build, ecco quello che vorrei suggerire:

1) Acquistare componenti con valori nominali di temperatura militari. Le loro gamme di temperatura sono più ampie, ma sfortunatamente il loro vantaggio si applica principalmente al lato più freddo delle cose.

2) Ridurre al minimo la plastica utilizzata nei connettori. Sono ciò che di solito falliscono quando si rifluisce a temperature senza piombo (260 ° C).

3) Prova a utilizzare gli scudi termici per aumentare il tempo necessario per riscaldarti.

4) Prova a fare il "contrario" del buon layout del pcb termico. Non includere i raggi durante la saldatura di una gamba alla scacchiera. Cerca di rendere i pad più grandi possibili. Mi sento frustrato quando provo a saldare a mano un componente la cui estremità si collega direttamente al piano di massa. Il calore del ferro di saldatura viene trasportato così facilmente dall'articolazione della saldatura, praticamente danneggo il componente dall'applicazione del ferro per 30 secondi. Se provi questo approccio, forse il tuo componente arriverebbe a 260 ° C, ma il rame PCB sta soffiando via il calore.

Modifica: appena ricordato che i microcontrollori vengono danneggiati a circa 115 ° C. Forse i chip più vecchi la cui dimensione del transistor non è <65nm potrebbero resistere meglio al calore. Potresti voler avere i tuoi sensori all'interno della turbina ma i tuoi circuiti digitali sono posizionati a distanza.