Electrónica a alta temperatura - funcionamiento 30 minutos - 2 horas, hasta 500 ° F - ¿posible?

¿Sobreviviría la electrónica si la temperatura ambiente del entorno estuviera entre 120 ° C (250 ° F) y 260 ° C (500 ° F) y el tiempo de funcionamiento fuera entre 30 minutos y 2 horas? Después de este tiempo, la electrónica volvería a enfriarse a temperatura ambiente.

Como otros han mencionado, los artículos que pasan por reflujo alcanzarían estas temperaturas, pero solo por un corto período de tiempo.

Por supuesto, esto se basaría en componentes "normales", no en elementos de "grado espacial".

¿Ayudaría algún tipo de recubrimiento? Algo así como la Hoja de datos técnicos del compuesto de encapsulación y encapsulado epoxi de alta temperatura 832HT .

Esto está más allá de las calificaciones de la mayoría de las partes. Puede esperar fallas directas, desviaciones importantes de las especificaciones garantizadas, operación escamosa (por ejemplo, parcial), fugas enormes, etc. A menos que compre piezas calificadas, estará solo, por lo que está buscando costos importantes, y puede que no sea posible probar a fondo algunas piezas sin información privilegiada.

La instrumentación de fondo de pozo puede a temperaturas muy altas, pero las piezas que están calificadas para esa operación son muy caras (por ejemplo, Honeywell) y tienen un rendimiento bastante decepcionante para arrancar.

Es posible diseñar un paquete electrónico que sobreviva a una temperatura externa de 260 ° C durante un período sustancial de tiempo, manteniendo la temperatura interna en algo razonable como <125 ° C, pero eso es más un problema de ingeniería mecánica que uno electrónico . Por ejemplo, mediante el uso de un buen aislamiento y un material de cambio de fase.

Tenemos que montar componentes electrónicos en el interior de los motores a reacción (las áreas más frías) y utilizamos aire de refrigeración alimentado a través de una tubería. No hay una opción para nosotros: si queremos funcionalidad por más de unos segundos, tenemos que enfriar la electrónica.

Utilizamos componentes de temperatura normal. El reflujo crea altas temperaturas, pero recuerde que las piezas no están alimentadas cuando esto ocurre.

"¿Sobreviviría la electrónica?" Sí, si la hoja de datos lo dice ...

¿Por qué demonios te harían esto los fabricantes? ¿Por qué iban a anotar un requisito tan horrible? Porque, cuando la temperatura aumenta, los circuitos integrados fallan.

¿Por qué fallan? De la wiki :

Sobrecarga eléctrica

La mayoría de las fallas de semiconductores relacionadas con el estrés son de naturaleza electrotérmica al microscopio; temperaturas localmente incrementadas pueden conducir a fallas inmediatas al fundir o vaporizar las capas de metalización, al fundir el semiconductor o al cambiar las estructuras. La difusión y la electromigración tienden a acelerarse por las altas temperaturas, acortando la vida útil del dispositivo; El daño a las uniones que no conduzca a una falla inmediata puede manifestarse como características alteradas de corriente-voltaje de las uniones. Las fallas por sobrecarga eléctrica se pueden clasificar como fallas inducidas térmicamente, relacionadas con la electromigración y relacionadas con el campo eléctrico.

Otra razón es la humedad, toma un poco de agua en un espacio pequeño y luego sube la temperatura, ¡acabas de hacer palomitas de maíz! El agua se mete en todo. (a menos que tome alguna prevención, no pegan los sensores de humedad en el embalaje del CI sin ninguna razón).

He hablado con otros ingenieros con fallas intermitentes. La conversación es la misma, se olvidaron de hacer algunas cosas clave como:
1) Prevención de ESD
2) Control de humedad
3) Control de perfil térmico

Después de que controlan estas cosas, los problemas intermitentes desaparecen, si quieres ir en la otra dirección, estarás creando problemas para ti mismo. ¿Sería aceptable tener una tasa de falla del 1%? ¿Qué pasa con 0.1% o incluso 0.001%?

Eres más que bienvenido a probarlo con los componentes que tienes, y eres más que bienvenido a jugar a la ruleta rusa. Pero prepárate para lidiar con las consecuencias.

Los fabricantes saben por qué fallan sus chips, tienen equipos de personas y equipos para rasgar las capas de epoxi y mirar sus ic y determinar por qué fallan. Luego escriben los requisitos, los máximos absolutos y el perfil de temperatura para el empaque IC son una biblia para garantizar que sus componentes no fallen.

Por supuesto que tiene opciones, precio vs temperatura. Fabrican componentes que pueden soportar el abuso y tienen materiales y métodos de fabricación adecuados para soportar dicho abuso.

Una chaqueta de agua nunca se calentará a más de 100 ° C, al menos, hasta que se quede sin agua.

Debería calcular cuánto calor fluirá hacia el interior de la chaqueta desde el exterior durante el período de funcionamiento (el aislamiento térmico ayudará a reducirlo) y asegurarse de tener suficiente agua para absorber esa cantidad de calor.

También necesitarás una forma de ventilar el vapor.

Después de haber realizado pruebas térmicas para GPU, 2 horas es el tiempo que consideraría la temperatura en estado estacionario. Por lo tanto, no creo que su solicitud se considere a corto plazo. Si tiene que construir productos electrónicos, esto es lo que sugeriría:

1) Compre componentes con clasificaciones militares de temperatura. Sus rangos de temperatura son más amplios, pero desafortunadamente su ventaja se aplica principalmente al lado más frío de las cosas.

2) Minimice el plástico usado en los conectores. Son lo que generalmente falla cuando se refluye a temperaturas sin plomo (260oC).

3) Intente usar protectores térmicos para aumentar el tiempo que toma calentar.

4) Intente hacer lo "opuesto" a un buen diseño de PCB térmica. No incluya radios cuando suelde una pata a la placa. Intenta hacer las almohadillas lo más grandes posible. Me siento frustrado cuando intento soldar a mano un componente cuyo extremo se conecta directamente al plano de tierra. El calor del soldador se transporta lejos de la unión de la soldadura tan fácilmente que prácticamente dañé el componente al aplicar el hierro durante 30 segundos. Si intenta este enfoque, tal vez su componente llegaría a 260oC, pero el cobre de la PCB está alejando el calor.

Editar: acabo de recordar que los microcontroladores se dañan a unos 115 ° C. Tal vez los chips más antiguos cuyo tamaño de transistor no sea <65 nm podrían soportar mejor el calor. Es posible que desee tener sus sensores dentro de la turbina pero sus circuitos digitales ubicados de forma remota.