Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ ẩm đến độ tin cậy của linh kiện điện tử

Giới thiệu
Linh kiện điện tử là xương sống của công nghệ đương đại và nhiều lĩnh vực khác nhau phụ thuộc vào độ tin cậy và hiệu quả của chúng. Linh kiện điện tử nhạy cảm với Nhiệt độ và độ ẩm, hai điều kiện môi trường có thể rút ngắn tuổi thọ và ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ xem xét những thay đổi về nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất, tuổi thọ và hoạt động của các bộ phận điện. Hiệu suất và tuổi thọ của các hệ thống điện tử có thể được đảm bảo nếu các nhà sản xuất hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa nhiệt độ và độ ẩm cũng như độ tin cậy của các linh kiện điện tử.

Tác động của nhiệt độ đến độ tin cậy của linh kiện điện tử
Các linh kiện điện tử rất nhạy cảm với sự thay đổi nhiệt độ, điều này có thể làm giảm tuổi thọ và hiệu quả của chúng. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn cách nhiệt độ ảnh hưởng đến hoạt động của các bộ phận điện khác nhau:

Giãn nở và co lại do nhiệt: Biến động nhiệt độ xảy ra trong quá trình hoạt động khiến các linh kiện điện tử có nguy cơ bị giãn nở và co lại do nhiệt. Ứng suất theo chu kỳ có thể gây ra hiện tượng mỏi cơ học, sau đó có thể dẫn đến mất mối nối, đứt liên kết dây và tách lớp. Khi các quá trình này được tăng tốc bởi nhiệt, nhiều khả năng các bộ phận riêng lẻ có thể bị hỏng.

Hiệu suất điện: Nhiệt độ có thể gây ra sự thay đổi trong nhiều loại thuộc tính điện của các thành phần điện tử, bao gồm điện trở, điện dung và độ tự cảm, đó chỉ là một số ít. Khi các bộ phận tiếp xúc với nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn phạm vi hoạt động bình thường của chúng, có thể một số đặc tính điện của chúng có thể thay đổi. Do đó, tín hiệu có thể bị biến dạng và thành phần gặp sự cố có thể bị hỏng hoàn toàn.

Suy thoái vật liệu: Các linh kiện điện tử dễ bị ảnh hưởng bởi quá trình phân hủy vật liệu do nhiệt độ tăng nhanh. Tính cách điện, đặc tính điện môi và tính dẫn điện đều có thể bị ảnh hưởng do nhiệt độ cao do sự khuếch tán tạp chất, phản ứng hóa học và thay đổi vật lý trong vật liệu. Giảm hiệu suất, tiêu thụ điện năng cao hơn và hỏng hóc sớm là những kết quả có thể xảy ra.

Quản lý nhiệt: Độ tin cậy của các linh kiện điện tử có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng do quản lý nhiệt không đúng cách. Các điểm nóng cục bộ, ứng suất nhiệt và chênh lệch nhiệt độ lớn hơn đều có thể là kết quả của sự tích tụ nhiệt dư thừa trong hệ thống. Mạch tích hợp (IC) và điện tử công suất là hai ví dụ về các thiết bị có thể bị ảnh hưởng tiêu cực bởi điều này. Việc duy trì độ tin cậy của thành phần bắt buộc phải sử dụng các bộ tản nhiệt, vật liệu giao diện nhiệt và đủ luồng không khí như một phần của chiến lược quản lý nhiệt toàn diện.

Vai trò của độ ẩm đối với độ tin cậy của linh kiện điện tử
Cũng như nhiệt độ, độ ẩm là một yếu tố môi trường chính có thể ảnh hưởng đến chức năng và độ bền của các bộ phận điện tử. Tác động của độ ẩm đối với các bộ phận điện là điều chúng ta nên điều tra:

Hấp thụ độ ẩm: Sự xâm nhập của độ ẩm có thể gây ra sự ăn mòn, rò rỉ điện và hư hỏng vật liệu trong nhiều thành phần điện tử. Hư hỏng, đoản mạch và giảm chất lượng cách điện có thể do hơi ẩm xâm nhập vào vật liệu đóng gói, bảng mạch in (PCB) và các bề mặt khác của linh kiện. Các gói thiết bị gắn trên bề mặt (SMD) và mảng lưới bóng (BGA) là hai ví dụ về thiết bị điện tử nhạy cảm với độ ẩm được hưởng lợi rất nhiều từ điều này.

Rò rỉ điện và tính dẫn điện: Các chất gây ô nhiễm trên bề mặt của các linh kiện điện tử có thể cải thiện tính dẫn điện của chúng nếu độ ẩm cao. Điều này có thể gây nhiễu tín hiệu, đoản mạch và dòng rò. các ứng dụng có điện áp đáng kể hoặc những nơi có lượng chất ô nhiễm trong không khí đáng kể đặc biệt dễ bị ảnh hưởng bởi các vấn đề về độ dẫn do độ ẩm gây ra. LISUN có nhiều buồng độ ẩm.

Khả năng tương thích và xuống cấp của vật liệu: Sự hiện diện của độ ẩm trong không khí có thể gây ra các vấn đề cho hoạt động hiệu quả của các bộ phận điện vì nó ngăn cản các vật liệu kết nối hiệu quả với nhau. Ví dụ, khi chất kết dính hoặc lớp phủ nhạy cảm với độ ẩm phải chịu độ ẩm cao, thì có thể xảy ra hiện tượng tách lớp hoặc giảm độ bền bám dính. Sự phát triển của nấm mốc chỉ là một trong nhiều quá trình phân hủy vật liệu có thể tăng nhanh do độ ẩm quá cao. Các quá trình khác bao gồm ăn mòn các kết nối kim loại và phân hủy polyme. Do hậu quả trực tiếp của những sự cố này, độ tin cậy và hiệu suất của thành phần có thể bị ảnh hưởng.

Đạp xe ở nhiệt độ và độ ẩm: Đạp xe ở các mức nhiệt độ và độ ẩm khác nhau đã được chứng minh là có tác động bổ sung đến độ tin cậy của các linh kiện điện tử. Sự kết hợp của chu kỳ nhiệt độ (gây ra sự giãn nở và co lại) và chu kỳ độ ẩm (gây ra sự hấp thụ và mất độ ẩm) có thể đẩy nhanh quá trình hư hỏng. Do đó, các bộ phận có thể xuống cấp theo thời gian do ứng suất nhiệt, độ mỏi của vật liệu và sự hình thành các vết nứt hoặc lỗ rỗng siêu nhỏ.

Chiến lược giảm thiểu và thử nghiệm
Để đảm bảo độ tin cậy của các linh kiện điện tử bất chấp sự thay đổi trong Nhiệt độ và độ ẩm, các nhà sản xuất đưa sản phẩm của họ qua một loạt thử nghiệm toàn diện sử dụng nhiều phương pháp khác nhau. Chúng ta hãy xem xét một số cách tiếp cận phổ biến nhất:

Lựa chọn linh kiện: Điều quan trọng nhất là chọn các linh kiện điện hết sức cẩn thận phù hợp với yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm của chúng. Khi chọn các thành phần, điều quan trọng là phải xem xét phạm vi nhiệt độ và độ ẩm dự kiến. Các thành phần có mức dung sai cao hơn và khả năng chống ẩm nâng cao có thể là mong muốn đối với các ứng dụng chạy trong môi trường khắc nghiệt hơn. Điều này là do những đặc điểm này cho phép thành phần chịu được lượng hao mòn lớn hơn.

Đóng gói và đóng gói: Để ngăn hơi ẩm xâm nhập vào bên trong, các linh kiện điện tử được đóng gói và đóng gói bằng các quy trình đáng tin cậy. Điều này giữ độ ẩm ra khỏi các thành phần. Có thể ngăn ngừa các hư hỏng do độ ẩm gây ra bằng cách sử dụng các vật liệu và quy trình chống ẩm, chẳng hạn như niêm phong kín, lớp phủ phù hợp và đóng gói. Những phương pháp này nằm trong số những phương pháp khác. Các biện pháp an toàn này đảm bảo rằng các bộ phận sẽ tiếp tục hoạt động chính xác và đáng tin cậy trong thời gian lâu nhất có thể.

Thử nghiệm môi trường: Để xác định một thành phần điện tử sẽ hoạt động tốt và đáng tin cậy như thế nào trong nhiều mức nhiệt độ và độ ẩm khác nhau, nó phải trải qua thử nghiệm môi trường rộng rãi. Các thử nghiệm này đánh giá khả năng phục hồi của một thành phần đối với Nhiệt độ và độ ẩm dao động bằng cách mô phỏng các điều kiện hoạt động trong thế giới thực. Các nhà sản xuất có thể cải thiện thiết kế và khắc phục rủi ro bằng cách sử dụng kết quả của thử nghiệm căng thẳng tăng tốc, giúp phát hiện những thiếu sót có thể xảy ra.

Quản lý nhiệt: Để kiểm soát nhiệt độ và giảm ứng suất nhiệt trên các linh kiện điện tử, các phương pháp quản lý nhiệt là cần thiết. Độ dẫn nhiệt cao trong vật liệu giao diện nhiệt và hệ thống làm mát hiệu quả là rất cần thiết. Quản lý nhiệt cải thiện độ tin cậy và tuổi thọ của linh kiện bằng cách giữ chúng ở nhiệt độ vận hành an toàn.

Kiểm soát độ ẩm và ngăn ngừa độ ẩm: Có thể giảm sự xuất hiện của các sự cố do độ ẩm gây ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và bảo quản các bộ phận bằng cách sử dụng các kỹ thuật kiểm soát độ ẩm, chẳng hạn như cảm biến độ ẩm, gói hút ẩm hoặc cài đặt bảo quản được kiểm soát độ ẩm. Có thể duy trì độ tin cậy của thành phần và tránh suy giảm hiệu suất do hút ẩm bằng cách sử dụng các biện pháp tránh ẩm.

Phân tích lỗi và kiểm tra độ tin cậy: Khi một thành phần bị lỗi, các chuyên gia sẽ áp dụng các phương pháp phân tích lỗi để tìm ra nguyên nhân. Việc kiểm tra các bộ phận bị lỗi bằng kính hiển vi, đặc tính vật liệu và loại bỏ các yếu tố môi trường (như nhiệt độ quá cao hoặc ẩm ướt) đều là một phần của quá trình này. Các cơ chế lỗi tiềm ẩn có thể được xác định và hiệu suất của thành phần theo thời gian có thể được đánh giá bằng cách sử dụng thử nghiệm độ tin cậy, chẳng hạn như thử nghiệm lão hóa tăng tốc.

Kết luận
Các linh kiện điện tử rất dễ bị tổn thương trước sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm. Các nhà sản xuất không thể đảm bảo độ bền, chức năng và tuổi thọ của hệ thống điện tử mà không hiểu trước tác động của các điều kiện môi trường này.

Các nhà sản xuất có thể thiết kế và tạo ra các linh kiện điện tử có thể chống lại những khó khăn do thay đổi điều kiện môi trường bằng cách sử dụng Nhiệt độ và độ ẩm hạn chế, sử dụng các biện pháp giảm thiểu phù hợp và tiến hành thử nghiệm kỹ lưỡng.

Có thể giảm bớt những mối nguy hiểm liên quan đến nhiệt độ và độ ẩm bằng cách lựa chọn thành phần cẩn thận, đóng gói, quản lý nhiệt và kiểm soát độ ẩm. Điều quan trọng đối với các nhà sản xuất là ưu tiên đánh giá độ tin cậy của linh kiện điện tử dưới sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm để cuối cùng cung cấp các sản phẩm đáp ứng mong đợi của các ngành công nghiệp cũng như người tiêu dùng khi công nghệ tiếp tục phát triển và ngày càng cần nhiều thiết bị điện tử đáng tin cậy hơn.

Lisun Instruments Limited được tìm thấy bởi LISUN GROUP 2003. LISUN hệ thống chất lượng đã được chứng nhận nghiêm ngặt bởi ISO9001:2015. Với tư cách là thành viên CIE, LISUN các sản phẩm được thiết kế dựa trên CIE, IEC và các tiêu chuẩn quốc tế hoặc quốc gia khác. Tất cả các sản phẩm đều đạt chứng chỉ CE và được xác thực bởi phòng thí nghiệm của bên thứ ba.

Sản phẩm chính của chúng tôi là Máy đo huyết áp, Tích hợp hình cầu, Máy quang phổ, Surge Generator, Súng giả lập ESD, Bộ thu EMI, Thiết bị kiểm tra EMC, Kiểm tra an toàn điện, Phòng môi trường, Buồng nhiệt độ, Đài Khí tượng Thủy văn, Phòng nhiệt, Thử nghiệm phun muối, Phòng kiểm tra bụi, Kiểm tra không thấm nước, Kiểm tra RoHS (EDXRF), Kiểm tra dây phát sáng và Kiểm tra ngọn lửa kim.

Xin vui lòng liên hệ với chúng tôi nếu bạn cần bất kỳ hỗ trợ.
Khoa công nghệ: Service@Lisungroup.com, Di động / WhatsApp: +8615317907381
Phòng kinh doanh Sales@Lisungroup.com, Di động / WhatsApp: +8618117273997

Tags:GDJS-015B