Влияние температуры и влажности на надежность электронных компонентов

Введение
Электронные компоненты являются основой современной техники, и многие области зависят от их надежности и эффективности. Электронные компоненты чувствительны к температура и влажность, два условия окружающей среды, которые могут сократить срок их службы и ухудшить их производительность.

В этой статье мы рассмотрим, как изменения температуры и влажности могут повлиять на производительность, долговечность и функционирование электрических компонентов. Производительность и долговечность электронных систем могут быть гарантированы, если производители будут лучше понимать связь между температурой и влажностью и надежностью электронных компонентов.

Влияние температуры на надежность электронных компонентов
Электронные компоненты чувствительны к изменениям температуры, что может снизить их долговечность и эффективность. Рассмотрим подробнее, как температура влияет на работу различных электрических деталей:

Тепловое расширение и сжатие. Колебания температуры, возникающие во время работы, подвергают электронные компоненты опасности теплового расширения и сжатия. Циклическое напряжение может вызвать механическую усталость, которая затем может привести к разрушению этих соединений, разрыву проволочных соединений и расслаиванию. Когда эти процессы ускоряются под воздействием тепла, возрастает вероятность выхода из строя отдельных компонентов.

Электрические характеристики. Температура может вызывать изменения широкого спектра электрических свойств электронных компонентов, включая сопротивление, емкость и индуктивность, и это лишь некоторые из них. Когда компоненты подвергаются воздействию температур, которые выше или ниже их нормального рабочего диапазона, возможно, что некоторые их электрические характеристики могут измениться. Из-за этого сигнал может искажаться, а проблемный компонент может полностью выйти из строя.

Деградация материала: Электронные компоненты восприимчивы к процессам разрушения материалов, ускоренным температурой. Изоляция, диэлектрические характеристики и электрическая проводимость могут пострадать в результате высоких температур из-за диффузии примесей, химических реакций и физических изменений в материалах. Снижение производительности, повышенное энергопотребление и преждевременный отказ — все это возможные последствия.

Управление температурным режимом: надежность электронных компонентов может серьезно пострадать из-за неправильного управления температурным режимом. Локальные горячие точки, тепловой стресс и большие перепады температур могут быть результатом системного накопления избыточного тепла. Интегральные схемы (ИС) и силовая электроника — два примера устройств, на которые это может негативно повлиять. Поддержание надежности компонентов требует использования радиаторов, материалов теплового интерфейса и достаточного воздушного потока в рамках комплексной стратегии управления температурным режимом.

Роль влажности в надежности электронных компонентов
Как и в случае с температурой, влажность является основным элементом окружающей среды, который может поставить под угрозу функциональность и долговечность электронных компонентов. Воздействие влаги на электрические компоненты — это то, что мы должны исследовать:

Поглощение влаги: проникновение влаги может вызвать коррозию, утечку тока и повреждение материалов многих электронных компонентов. Повреждения, короткие замыкания и снижение изоляционных свойств могут быть вызваны проникновением влаги в упаковочные материалы, печатные платы (PCB) и другие поверхности компонентов. Устройства для поверхностного монтажа (SMD) и корпуса с шариковой решеткой (BGA) — два примера чувствительной к влаге электроники, которые значительно выигрывают от этого.

Электрическая утечка и электропроводность: Загрязнения на поверхности электронных компонентов могут улучшить их электропроводность при высоком уровне влажности. Это может вызвать помехи сигнала, короткие замыкания и токи утечки. приложения со значительным напряжением или места со значительным количеством переносимых по воздуху загрязнителей особенно уязвимы для проблем с проводимостью, вызванной влажностью. LISUN имеет большое разнообразие камер влажности.

Совместимость материалов и разрушение. Присутствие влаги в воздухе может создать проблемы для эффективной работы электрических компонентов, поскольку это препятствует эффективному соединению материалов друг с другом. Когда чувствительные к влаге клеи или покрытия подвергаются воздействию высокой влажности, например, может происходить расслоение или снижение адгезионной прочности. Рост плесени является лишь одним из многих процессов деградации материала, которые могут быть ускорены чрезмерной влажностью. Другие процессы включают коррозию металлических соединений и разрушение полимеров. Как прямое следствие этих проблем, надежность и производительность компонента могут быть поставлены под угрозу.

Циклическое изменение температуры и влажности. Было показано, что циклическое воздействие различных температур и уровней влажности оказывает дополнительное влияние на надежность электронных компонентов. Сочетание циклического изменения температуры (вызывающего расширение и сжатие) и циклического изменения влажности (вызывающего поглощение и потерю влаги) может ускорить процессы износа. Из-за этого компоненты могут со временем разрушаться в результате теплового стресса, усталости материала и образования микроскопических трещин или пустот.

Стратегии смягчения последствий и тестирование
Чтобы гарантировать надежность электронных компонентов, несмотря на изменения в температура и влажность, производители подвергают свою продукцию комплексным испытаниям, в которых используется широкий спектр подходов. Давайте рассмотрим некоторые из наиболее распространенных подходов:

Выбор компонентов: Крайне важно выбирать электрические компоненты с особой тщательностью в соответствии с их требованиями к температуре и влажности. При выборе компонентов важно учитывать предполагаемые диапазоны температуры и влажности. Компоненты с более высокими уровнями допуска и повышенной влагостойкостью могут быть желательны для приложений, работающих в более суровых условиях. Это связано с тем, что эти характеристики позволяют компоненту выдерживать больший износ.

Инкапсуляция и упаковка. Чтобы предотвратить попадание влаги внутрь, электронные компоненты герметизируются и упаковываются с использованием проверенных процедур. Это предотвратит попадание влаги на компоненты. Отказы, вызванные влагой, можно предотвратить с помощью влагостойких материалов и процедур, таких как герметизация, защитное покрытие и герметизация. Эти методы входят в число прочих. Эти меры безопасности гарантируют, что компоненты будут продолжать работать правильно и надежно как можно дольше.

Экологические испытания: чтобы определить, насколько хорошо и надежно электронный компонент будет работать в широком диапазоне температур и уровней влажности, он должен пройти обширные экологические испытания. Эти тесты оценивают устойчивость компонента к температура и влажность колебания, моделируя реальные условия эксплуатации. Производители могут улучшать конструкции и устранять риски, используя результаты ускоренных стресс-тестов, которые помогают выявить возможные недостатки.

Управление температурным режимом: для поддержания температуры под контролем и снижения тепловой нагрузки на электронные компоненты необходимы методы управления температурным режимом. Необходимы высокая теплопроводность материалов теплового интерфейса и эффективные системы охлаждения. Управление температурным режимом повышает надежность и долговечность компонентов, поддерживая их в безопасных рабочих температурах.

Контроль влажности и предотвращение влаги: можно уменьшить возникновение проблем, вызванных влажностью во время производства, сборки и хранения компонентов, используя методы контроля влажности, такие как датчики влажности, пакеты с влагопоглотителем или настройки хранения с контролируемой влажностью. Поддержание надежности компонентов и предотвращение ухудшения характеристик из-за поглощения влаги может быть достигнуто с помощью мер по предотвращению попадания влаги.

Анализ отказов и тестирование надежности. Когда компонент выходит из строя, эксперты применяют методы анализа отказа, чтобы выяснить причину. Микроскопическое исследование дефектных деталей, характеристика материалов и устранение факторов окружающей среды (таких как чрезмерное тепло или влажность) являются частью этого процесса. Потенциальные механизмы отказа могут быть идентифицированы, а производительность компонентов с течением времени может быть оценена с использованием испытаний на надежность, таких как испытания на ускоренное старение.

Заключение
Электронные компоненты очень уязвимы к изменениям температуры и влажности. Производители не могут гарантировать надежность, функциональность и срок службы электронных систем без предварительного понимания влияния этих условий окружающей среды.

Производители могут проектировать и создавать электронные компоненты, способные противостоять трудностям, возникающим при изменении условий окружающей среды. температура и влажность ограничения, используя подходящие меры по смягчению последствий и проводя тщательное тестирование.

Опасности, связанные с температурой и влажностью, можно уменьшить за счет тщательного выбора компонентов, герметизации, управления температурным режимом и контроля влажности. Для производителей крайне важно уделять приоритетное внимание оценке надежности электронных компонентов при колебаниях температуры и влажности, чтобы в конечном итоге поставлять продукты, отвечающие ожиданиям как отраслей, так и потребителей, поскольку технологии продолжают развиваться и требуется все более и более надежная электроника.

Lisun Компания Instruments Limited была найдена LISUN GROUP в 2003 году. LISUN система качества была строго сертифицирована ISO9001: 2015. Как член CIE, LISUN продукты разработаны на основе CIE, IEC и других международных или национальных стандартов. Все продукты прошли сертификат CE и прошли проверку подлинности в сторонней лаборатории.

Наша основная продукция гониофотометра, Интегрирующая сфера, Spectroradiometer, Генератор всплесков, Пистолеты-симуляторы ESD, Приемник EMI, Испытательное оборудование EMC, Тестер электробезопасности, Экологическая палата, Температура камеры, Климатическая камера, Тепловая камера, Тест соленых брызг, Камера для испытаний на пыль, Водонепроницаемый тест, Тест RoHS (EDXRF), Испытание светящейся проволоки и Испытание иглы на пламя.

Пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, если вам нужна поддержка.
Технический отдел: Service@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8615317907381
Отдел продаж: Sales@Lisungroup.com, Cell / WhatsApp: +8618117273997

Метки:GDJS-015B