Elektronik bei hohen Temperaturen - Betrieb 30 Minuten - 2 Stunden, bis zu 500 ° F - möglich?

Würde die Elektronik überleben, wenn die Umgebungstemperatur zwischen 120 ° C und 260 ° C und die Betriebszeit zwischen 30 Minuten und 2 Stunden liegen würde? Nach dieser Zeit würde die Elektronik wieder auf Raumtemperatur abkühlen.

Wie andere bereits erwähnt haben, würden Gegenstände, die einen Reflow durchlaufen, diese Temperaturen erreichen, jedoch nur für einen kurzen Zeitraum.

Dies würde natürlich auf "normalen" Komponenten basieren, nicht auf "Space Grade" -Elementen.

Würde irgendeine Art von Beschichtung helfen? So etwas wie Hochtemperatur-Epoxid-Einkapselungs- und Vergussmasse 832HT Technisches Datenblatt .

Dies liegt weit über den Bewertungen der meisten Teile. Sie können mit völligen Ausfällen, größeren Abweichungen von den garantierten Spezifikationen, schuppigem (z. B. teilweisem) Betrieb, großen Leckagen usw. rechnen. Wenn Sie keine qualifizierten Teile kaufen, sind Sie auf sich allein gestellt, sodass Sie sich mit erheblichen Kosten befassen und es möglicherweise nicht möglich ist, einige Teile ohne Insider-Informationen gründlich zu testen.

Bohrlochinstrumente können bei sehr hohen Temperaturen eingesetzt werden, aber Teile, die für diesen Vorgang qualifiziert sind, sind sehr teuer (z. B. Honeywell) und weisen eine eher enttäuschende Leistung auf.

Es ist möglich , ein Elektronik - Paket zu entwerfen , die eine wird überleben Außentemperatur von 260 ° C über einen längeren Zeitraum, indem die Innentemperatur auf etwas Vernünftiges wie bei <125 ° C, aber das ist eher ein Maschinenbau Problem als ein elektronisches . Zum Beispiel durch Verwendung einer guten Isolierung und eines Phasenwechselmaterials.

Wir müssen die Elektronik an der Innenseite der Düsentriebwerke (der kühleren Bereiche) montieren und verwenden Kühlluft, die über ein Rohr zugeführt wird. Für uns gibt es keine Option - wenn wir länger als ein paar Sekunden Funktionalität wünschen, müssen wir die Elektronik kühlen.

Wir verwenden Komponenten mit normaler Temperaturbewertung. Reflow erzeugt zwar hohe Temperaturen, aber denken Sie daran, dass die Teile in diesem Fall nicht mit Strom versorgt werden.

"Würde die Elektronik überleben?" Ja, wenn das Datenblatt dies sagt ...

Warum um alles in der Welt würden die Hersteller Ihnen das antun? Warum sollten sie solche und schreckliche Anforderungen aufschreiben? Denn wenn die Temperatur steigt, fallen die integrierten Schaltkreise aus.

Warum scheitern sie? Aus dem Wiki :

Elektrische Überlastung

Die meisten spannungsbedingten Halbleiterausfälle sind mikroskopisch elektrothermischer Natur; lokal erhöhte Temperaturen können zum sofortigen Versagen führen, indem Metallisierungsschichten geschmolzen oder verdampft werden, der Halbleiter geschmolzen wird oder Strukturen geändert werden. Diffusion und Elektromigration werden tendenziell durch hohe Temperaturen beschleunigt, was die Lebensdauer der Vorrichtung verkürzt. Schäden an Verbindungsstellen, die nicht zu einem sofortigen Ausfall führen, können sich in veränderten Strom-Spannungs-Eigenschaften der Verbindungsstellen äußern. Elektrische Überlastungsfehler können als thermisch induzierte, elektromigrationsbedingte und elektrische Feldfehler klassifiziert werden

Ein weiterer Grund ist die Luftfeuchtigkeit. Holen Sie sich ein wenig Wasser auf kleinem Raum und erhöhen Sie dann die Temperatur. Sie haben gerade Popcorn hergestellt! Wasser gelangt in alles. (Sofern Sie nicht tatsächlich vorbeugen, kleben sie die Feuchtigkeitssensoren nicht ohne Grund in die IC-Verpackung).

Ich habe mit anderen Ingenieuren mit zeitweiligen Fehlern gesprochen. Das Gespräch ist das gleiche, sie haben vergessen, einige wichtige Dinge zu tun wie:
1) ESD-Prävention
2) Feuchtigkeitskontrolle
3) Thermische Profilkontrolle

Nachdem sie diese Dinge kontrolliert haben, verschwinden die zeitweiligen Probleme. Wenn Sie in die andere Richtung gehen möchten, werden Sie Probleme für sich selbst schaffen. Wäre eine Ausfallrate von 1% akzeptabel? Was ist mit 0,1% oder sogar 0,001%?

Sie können es gerne mit den Komponenten ausprobieren, die Sie haben, und Sie können gerne russisches Roulette spielen. Aber seien Sie bereit, mit den Konsequenzen umzugehen.

Hersteller wissen, warum ihre Chips versagen, sie haben Teams von Leuten und Geräten, die die Epoxidschichten abreißen und ihre ICs untersuchen und feststellen, warum sie versagen. Dann schreiben sie Anforderungen, die absoluten Höchstwerte und das Temperaturprofil für die IC-Verpackung sind eine Bibel, um sicherzustellen, dass Ihre Komponenten nicht ausfallen.

Natürlich haben Sie Optionen, Preis gegen Temperatur. Sie stellen Komponenten her, die Missbrauch ertragen können, und verfügen über geeignete Materialien und Herstellungsmethoden, um solchen Missbrauch zu ertragen.

Ein Wassermantel wird niemals heißer als 100 ° C - zumindest bis ihm das Wasser ausgeht.

Sie müssten herausfinden, wie viel Wärme während der Betriebszeit von außen in den Mantel fließt (Wärmeisolierung hilft, diese zu reduzieren) und sicherstellen, dass Sie genug Wasser haben, um diese Wärmemenge aufzunehmen.

Sie brauchen auch eine Möglichkeit, den Dampf abzulassen.

Nachdem ich thermische Tests für GPUs durchgeführt habe, ist 2 Stunden die Zeitspanne, die ich als stationäre Temperatur betrachten würde. Ich würde also nicht denken, dass Ihre Bewerbung als kurzfristig angesehen wird. Wenn Sie haben zu bauen Elektronik, hier ist das, was würde ich vorschlagen:

1) Kaufen Sie Komponenten mit militärischen Temperaturwerten. Ihre Temperaturbereiche sind breiter, aber leider gilt ihr Vorteil hauptsächlich für die kältere Seite der Dinge.

2) Minimieren Sie den in Steckverbindern verwendeten Kunststoff. Sie versagen normalerweise, wenn sie bei bleifreien Temperaturen (260 ° C) nachlaufen.

3) Verwenden Sie Hitzeschilde, um die Aufwärmzeit zu verlängern.

4) Versuchen Sie das Gegenteil eines guten thermischen Leiterplattenlayouts. Fügen Sie keine Speichen hinzu, wenn Sie ein Bein an die Platine löten. Versuchen Sie, die Pads so groß wie möglich zu machen. Ich bin frustriert, wenn ich versuche, eine Komponente von Hand zu löten, deren ein Ende direkt mit der Masseebene verbunden ist. Die Lötkolbenwärme wird so leicht von der Lötstelle wegtransportiert, dass ich das Bauteil durch 30-sekündiges Auftragen des Bügeleisens praktisch beschädige. Wenn Sie diesen Ansatz ausprobieren, erreicht Ihre Komponente möglicherweise 260 ° C, aber das PCB-Kupfer leitet die Wärme ab.

Bearbeiten: Ich habe gerade daran gedacht, dass Mikrocontroller bei etwa 115 ° C beschädigt werden. Möglicherweise halten ältere Chips, deren Transistorgröße nicht <65 nm ist, der Hitze besser stand. Möglicherweise möchten Sie Ihre Sensoren in der Turbine haben, aber Ihre digitalen Schaltkreise befinden sich entfernt.