Électronique à haute température - fonctionnement 30 min - 2 heures, jusqu'à 500 ° F - possible?

L'électronique survivrait-elle si la température ambiante de l'environnement se situait entre 120 ° C (250 ° F) et 260 ° C (500 ° F) et que le temps de fonctionnement était compris entre 30 minutes et 2 heures? Après ce temps, l'électronique se refroidirait à température ambiante.

Comme d'autres l'ont mentionné, les articles passant par la refusion atteindraient ces températures, mais seulement pour une courte période de temps.

Bien sûr, cela serait basé sur des composants «normaux», et non sur des éléments de «qualité spatiale».

Une sorte de revêtement serait-elle utile? Quelque chose comme le composé d'encapsulation et d'enrobage époxy haute température 832HT Fiche technique .

C'est bien au-delà des notes de la plupart des pièces. Vous pouvez vous attendre à des pannes directes, à des écarts majeurs par rapport aux spécifications garanties, à un fonctionnement irrégulier (par exemple partiel), à d'énormes fuites, etc. À moins que vous n'achetiez des pièces qualifiées, vous êtes seul, vous envisagez donc des coûts importants et il peut ne pas être possible de tester minutieusement certaines pièces sans informations privilégiées.

L'instrumentation de fond de puits peut à des températures très élevées, mais les pièces qui sont qualifiées pour cette opération sont très chères (par exemple Honeywell) et ont des performances plutôt décevantes au démarrage.

Il est possible de concevoir un boîtier électronique qui survivra à une température externe de 260 ° C pendant une période de temps substantielle, en gardant la température interne à quelque chose de raisonnable comme <125 ° C, mais c'est plus un problème d'ingénierie mécanique qu'un problème électronique . Par exemple, en utilisant une bonne isolation et un matériau à changement de phase.

Nous devons monter des composants électroniques à l'intérieur des réacteurs (les zones les plus froides) et nous utilisons de l'air de refroidissement alimenté par un tuyau. Il n'y a pas d'option pour nous - si nous voulons des fonctionnalités pendant plus de quelques secondes, nous devons refroidir l'électronique.

Nous utilisons des composants à température normale. La refusion crée des températures élevées, mais n'oubliez pas que les pièces ne sont pas alimentées lorsque cela se produit.

"L'électronique survivrait-elle?" Oui, si la fiche technique le dit ...

Pourquoi diable les fabricants vous feraient-ils cela? Pourquoi noteraient-ils cette exigence si terrible? Parce que, lorsque la température augmente, les circuits intégrés tombent en panne.

Pourquoi échouent-ils? Depuis le wiki :

Surtension électrique

La plupart des défaillances de semi-conducteurs liées aux contraintes sont de nature électrothermique microscopique; localement, l'augmentation des températures peut entraîner une défaillance immédiate en faisant fondre ou en vaporisant des couches de métallisation, en faisant fondre le semi-conducteur ou en modifiant les structures. La diffusion et l'électromigration ont tendance à être accélérées par des températures élevées, ce qui raccourcit la durée de vie de l'appareil; des dommages aux jonctions ne conduisant pas à une défaillance immédiate peuvent se manifester par des caractéristiques courant-tension modifiées des jonctions. Les pannes de surcharge électrique peuvent être classées comme des pannes d'origine thermique, liées à l'électromigration et liées au champ électrique

Une autre raison est l'humidité, prenez un peu d'eau dans un petit espace puis augmentez la température, vous venez de faire du pop-corn! L'eau pénètre dans tout. (à moins que vous ne preniez réellement une mesure de prévention, ils ne collent pas les capteurs d'humidité dans l'emballage IC sans raison).

J'ai parlé avec d'autres ingénieurs avec des pannes intermittentes. La conversation est la même, ils ont oublié de faire quelques choses clés comme:
1) la prévention des décharges électrostatiques
2) le contrôle de l'humidité
3) le contrôle du profil thermique

Après avoir contrôlé ces choses, les problèmes intermittents disparaissent, si vous voulez aller dans l'autre sens, vous vous créerez des problèmes. Serait-il acceptable d'avoir un taux d'échec de 1%? Qu'en est-il de 0,1% ou même 0,001%?

Vous êtes plus que bienvenus pour l'essayer avec les composants que vous avez, et vous êtes plus que bienvenus pour jouer à la roulette russe. Mais soyez prêt à faire face aux conséquences.

Les fabricants savent pourquoi leurs puces échouent, ils ont des équipes de personnes et d'équipement pour déchirer les couches d'époxy et regarder leurs ic et déterminer pourquoi ils échouent. Ensuite, ils écrivent les exigences, les maximums absolus et le profil de température pour l'emballage IC sont une bible pour s'assurer que vos composants ne tombent pas en panne.

Bien sûr, vous avez des options, prix vs température. Ils fabriquent des composants qui peuvent subir des abus et disposent de matériaux et de méthodes de fabrication appropriés pour résister à de tels abus.

Une veste d'eau ne chauffera jamais à plus de 100 ° C - au moins, jusqu'à ce qu'elle soit à court d'eau.

Vous devez déterminer la quantité de chaleur qui s'écoulera dans la veste de l'extérieur pendant la période de fonctionnement (l'isolation thermique aidera à la réduire) et assurez-vous d'avoir suffisamment d'eau pour absorber cette quantité de chaleur.

Vous aurez également besoin d'un moyen d'évacuer la vapeur.

Après avoir fait des tests thermiques pour les GPU, 2 heures est la durée que je considérerais comme la température en régime permanent. Je ne pense donc pas que votre candidature soit considérée à court terme. Si vous devez construire de l'électronique, voici ce que je suggérerais:

1) Achetez des composants avec des cotes de température militaires. Leurs plages de températures sont plus larges, mais malheureusement, leur avantage s'applique principalement au côté le plus froid des choses.

2) Minimisez le plastique utilisé dans les connecteurs. C'est ce qui échoue généralement lors de la refusion à des températures sans plomb (260 ° C).

3) Essayez d'utiliser des écrans thermiques pour augmenter le temps de réchauffement.

4) Essayez de faire «l'opposé» d'une bonne disposition de circuit imprimé thermique. N'incluez pas de rayons lorsque vous soudez une jambe à la carte. Essayez de faire des coussinets aussi grands que possible. Je suis frustré lorsque j'essaie de souder à la main un composant dont une extrémité se connecte directement au plan de masse. La chaleur du fer à souder est transportée loin du joint de soudure si facilement que j'endommage pratiquement le composant en appliquant le fer pendant 30 secondes. Si vous essayez cette approche, votre composant atteindra peut-être 260oC, mais le cuivre PCB élimine la chaleur.

Edit: je me souviens juste que les microcontrôleurs sont endommagés à environ 115 ° C. Peut-être que des puces plus anciennes dont la taille du transistor n'est pas <65 nm pourraient mieux résister à la chaleur. Vous voudrez peut-être avoir vos capteurs à l'intérieur de la turbine mais vos circuits numériques à distance.