Vliv teploty a vlhkosti na spolehlivost elektronických součástí

Úvod
Elektronické součástky jsou páteří současné technologie a na jejich spolehlivosti a účinnosti závisí mnoho různých oborů. Elektronické součástky jsou citlivé na teplota a vlhkost, dvě podmínky prostředí, které mohou zkrátit jejich životnost a ohrozit jejich výkon.

V tomto článku prozkoumáme, jak mohou změny teploty a vlhkosti ovlivnit výkon, životnost a fungování elektrických součástí. Výkon a životnost elektronických systémů mohou být zaručeny, pokud výrobci lépe rozumí souvislostem mezi teplotou a vlhkostí a spolehlivostí elektronických součástek.

Vliv teploty na spolehlivost elektronických součástí
Elektronické součástky jsou citlivé na změny teploty, což může snížit jejich životnost a účinnost. Podívejme se blíže na to, jak teplota ovlivňuje provoz různých elektrických částí:

Tepelná roztažnost a smršťování: Kolísání teplot, ke kterým dochází během provozu, vystavuje elektronické součástky nebezpečí tepelné roztažnosti a smršťování. Je možné, že cyklické namáhání způsobí mechanickou únavu, která pak může vést k utržení těchto spojů, přerušení drátěných vazeb a delaminaci. Když jsou tyto procesy urychleny teplem, existuje větší pravděpodobnost, že jednotlivé komponenty mohou selhat.

Elektrický výkon: Teplota může způsobit změny v široké škále elektrických vlastností elektronických součástek, včetně odporu, kapacity a indukčnosti, abychom jmenovali alespoň některé. Když jsou součásti vystaveny teplotám, které jsou buď nad nebo pod jejich normálním funkčním rozsahem, je možné, že se některé jejich elektrické charakteristiky mohou lišit. Z tohoto důvodu může dojít ke zkreslení signálu a dotyčná součást se může potenciálně úplně rozpadnout.

Degradace materiálu: Elektronické součástky jsou citlivé na procesy rozkladu materiálu urychlené teplotou. Izolace, dielektrické vlastnosti a elektrická vodivost mohou utrpět v důsledku vysokých teplot v důsledku difúze nečistot, chemických reakcí a fyzikálních změn v materiálech. Snížený výkon, vyšší spotřeba energie a brzké selhání jsou všechny možné výsledky.

Tepelný management: Spolehlivost elektronických součástek může být vážně ovlivněna nesprávným tepelným managementem. Lokalizovaná horká místa, tepelné napětí a větší teplotní rozdíly mohou být výsledkem systémové akumulace přebytečného tepla. Integrované obvody (IC) a výkonová elektronika jsou dva příklady zařízení, která by tím mohla být negativně ovlivněna. Zachování spolehlivosti komponent vyžaduje použití chladičů, materiálů tepelného rozhraní a dostatečného proudění vzduchu jako součást komplexní strategie řízení teploty.

Role vlhkosti ve spolehlivosti elektronických součástí
Stejně jako teplota je vlhkost hlavním prvkem prostředí, který může ohrozit funkčnost a životnost elektronických součástí. Vliv vlhkosti na elektrické komponenty je něco, co bychom měli prozkoumat:

Absorpce vlhkosti: Infiltrace vlhkosti může způsobit korozi, elektrické svody a poškození materiálu mnoha elektronických součástek. Poškození, zkraty a snížené izolační vlastnosti mohou být způsobeny vlhkostí pronikajícími obalovými materiály, deskami plošných spojů (PCB) a dalšími povrchy součástí. Zařízení pro povrchovou montáž (SMD) a balíčky s kulovou mřížkou (BGA) jsou dva příklady elektroniky citlivé na vlhkost, která z toho velmi těží.

Elektrický únik a vodivost: Nečistoty na povrchu elektronických součástek mohou zlepšit jejich elektrickou vodivost, pokud je úroveň vlhkosti vysoká. To může způsobit rušení signálu, zkraty a svodové proudy. aplikace s vysokým napětím nebo místa s významným množstvím znečišťujících látek ve vzduchu jsou zvláště náchylná k problémům s vodivostí způsobenou vlhkostí. LISUN má širokou škálu vlhkostních komor.

Kompatibilita materiálů a degradace: Přítomnost vlhkosti ve vzduchu může způsobit problémy s efektivním provozem elektrických součástí, protože brání materiálům ve vzájemném účinném spojení. Když jsou lepidla nebo povlaky citlivé na vlhkost vystaveny vysokým úrovním vlhkosti, může dojít například k delaminaci nebo snížení adhezní síly. Růst plísní je pouze jedním z mnoha procesů degradace materiálu, které může nadměrná vlhkost urychlit. Mezi další procesy patří koroze kovových spojů a rozpad polymerů. Jako přímý důsledek těchto problémů může být ohrožena spolehlivost a výkon komponenty.

Cyklování teploty a vlhkosti: Bylo prokázáno, že cyklování při různých teplotách a úrovních vlhkosti má aditivní dopady na spolehlivost elektronických součástek. Kombinace teplotních cyklů (které způsobují expanzi a kontrakci) a cyklů vlhkosti (které způsobují absorpci a ztrátu vlhkosti) mohou urychlit procesy zhoršování. Z tohoto důvodu se součásti mohou časem zhoršit v důsledku tepelného namáhání, únavy materiálu a tvorby mikroskopických lomů nebo dutin.

Strategie zmírňování a testování
Aby byla zaručena spolehlivost elektronických součástek navzdory posunům teplota a vlhkost, výrobci podrobují své produkty komplexní baterii testů, které využívají širokou škálu přístupů. Pojďme se podívat na některé z nejběžnějších přístupů:

Výběr komponentů: Je nanejvýš důležité vybírat elektrické komponenty s extrémní opatrností v souladu s jejich požadavky na teplotu a vlhkost. Při výběru komponentů je důležité vzít v úvahu předpokládané rozsahy teplot a vlhkosti. Komponenty s vyššími tolerancemi a zvýšenou odolností proti vlhkosti mohou být žádoucí pro aplikace, které běží v drsnějších podmínkách. Je to proto, že tyto vlastnosti umožňují součásti odolávat většímu opotřebení.

Zapouzdření a balení: Aby se zabránilo pronikání vlhkosti dovnitř, jsou elektronické součásti zapouzdřeny a zabaleny pomocí důvěryhodných postupů. To udržuje vlhkost mimo komponenty. Poruchám způsobeným vlhkostí lze předejít použitím materiálů a postupů odolných vůči vlhkosti, jako je hermetické těsnění, konformní povlak a zapouzdření. Tyto metody jsou mimo jiné. Tato bezpečnostní opatření zaručují, že komponenty budou nadále správně a spolehlivě fungovat co nejdéle.

Environmentální testování: Aby bylo možné určit, jak dobře a spolehlivě bude elektronická součást fungovat v širokém rozsahu teplot a úrovní vlhkosti, musí projít rozsáhlým environmentálním testováním. Tyto testy hodnotí odolnost součásti vůči teplota a vlhkost výkyvy simulací reálných provozních podmínek. Výrobci mohou zlepšit návrhy a opravit rizika pomocí výsledků zrychleného zátěžového testování, které pomůže odhalit možné nedostatky.

Tepelný management: Pro udržení teplot pod kontrolou a snížení tepelného namáhání elektronických součástek jsou nezbytné metody tepelného managementu. Vysoká tepelná vodivost v materiálech tepelného rozhraní a účinné chladicí systémy jsou zásadní. Tepelný management zlepšuje spolehlivost a životnost komponent tím, že je udržuje v bezpečných provozních teplotách.

Kontrola vlhkosti a prevence vlhkosti: Je možné snížit výskyt problémů způsobených vlhkostí během výroby, montáže a skladování komponent pomocí technik kontroly vlhkosti, jako jsou senzory vlhkosti, vysoušecí balíčky nebo nastavení skladování s řízenou vlhkostí. Zachování spolehlivosti součástí a zabránění zhoršení výkonu v důsledku absorpce vlhkosti lze dosáhnout použitím opatření k zamezení vlhkosti.

Analýza poruch a testování spolehlivosti: Když součást selže, odborníci použijí metody analýzy poruch, aby zjistili proč. Součástí tohoto procesu je mikroskopické zkoumání vadných dílů, charakterizace materiálu a eliminace proměnných okolního prostředí (jako je nadměrné teplo nebo vlhkost). Pomocí testování spolehlivosti, jako jsou testy zrychleného stárnutí, lze identifikovat potenciální mechanismy selhání a hodnotit výkonnost součástí v průběhu času.

Proč investovat do čističky vzduchu?
Elektronické součástky jsou velmi citlivé na změny teploty a vlhkosti. Výrobci nemohou zaručit robustnost, funkčnost a životnost elektronických systémů, aniž by nejprve pochopili dopad těchto podmínek prostředí.

Výrobci mohou navrhovat a vytvářet elektronické součástky, které mohou odolávat obtížím, které přináší měnící se podmínky prostředí teplota a vlhkost zohlednit omezení, využít vhodná opatření ke zmírnění a provést důkladné testování.

Nebezpečí spojená s teplotou a vlhkostí lze snížit pečlivým výběrem komponent, zapouzdřením, tepelným managementem a kontrolou vlhkosti. Pro výrobce je klíčové, aby upřednostnili hodnocení spolehlivosti elektronických součástek při změnách teploty a vlhkosti, aby nakonec dodali produkty, které splňují očekávání průmyslových odvětví i spotřebitelů, protože technologie se neustále vyvíjí a je vyžadována stále spolehlivější elektronika.

Lisun Instruments Limited byl nalezen LISUN GROUP v 2003. LISUN systém jakosti je přísně certifikován podle ISO9001:2015. Jako členství v CIE LISUN produkty jsou navrženy na základě CIE, IEC a dalších mezinárodních nebo národních norem. Všechny produkty prošly certifikátem CE a byly ověřeny laboratoří třetí strany.

Naše hlavní produkty jsou Goniofotometr, Integrace koule, Spektroradiometr, Generátor přepětí, Simulátorové zbraně ESD, Přijímač EMI, Testovací zařízení EMC, Elektrický bezpečnostní tester, Environmentální komora, teplotní komora, Klimatická komora, Tepelná komora, Test na solný postřik, Zkušební komora na prach, Vodotěsný test, Test RoHS (EDXRF), Test žárového drátu  a  Test s plamenem jehly.

Pokud potřebujete podporu, neváhejte nás kontaktovat.
Technické oddělení: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Obchodní oddělení: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Tagy:GDJS-015B