Eletrônica em alta temperatura - operando 30 minutos - 2 horas, até 500 ° F - possível?

Os eletrônicos sobreviveriam se a temperatura ambiente do ambiente estivesse entre 120 ° C (250 ° F) e 260 ° C (500 ° F) e o tempo de operação fosse entre 30 minutos e 2 horas? Após esse período, os eletrônicos voltariam à temperatura ambiente.

Como outros já mencionaram, os itens que passam pelo refluxo atingem essas temperaturas, mas apenas por um curto período de tempo.

Obviamente, isso seria baseado em componentes "normais", não em itens de "classe espacial".

Algum tipo de revestimento ajudaria? Algo como Folha de dados técnicos de composto de encapsulamento e envasamento epóxi de alta temperatura 832HT .

Isso está muito além das classificações da maioria das partes. Você pode esperar falhas definitivas, grandes desvios das especificações garantidas, operação inadequada (por exemplo, parcial), vazamentos enormes e assim por diante. A menos que você compre peças qualificadas, você está por conta própria e, portanto, está considerando os principais custos, e talvez não seja possível testar completamente algumas peças sem informações privilegiadas.

A instrumentação de fundo de poço pode a temperaturas muito altas, mas as peças qualificadas para essa operação são muito caras (por exemplo, Honeywell) e apresentam um desempenho decepcionante.

É possível projetar um pacote eletrônico que sobreviverá a uma temperatura externa de 260 ° C por um período substancial de tempo, mantendo a temperatura interna em algo razoável como <125 ° C, mas isso é mais um problema de engenharia mecânica do que eletrônico. . Por exemplo, usando um bom isolamento e um material de mudança de fase.

Temos que montar eletrônicos no interior dos motores a jato (nas áreas mais frias) e usamos o ar de refrigeração alimentado por um tubo. Não há uma opção para nós - se queremos funcionalidade por mais de alguns segundos, precisamos resfriar os componentes eletrônicos.

Usamos componentes com classificação normal de temperatura. O Reflow cria altas temperaturas, mas lembre-se de que as peças não são energizadas quando isso ocorre.

"A eletrônica sobreviveria?" Sim, se a folha de dados diz isso ...

Por que diabos os fabricantes fazem isso com você? Por que eles anotariam tais e terríveis requisitos? Porque, quando a temperatura aumenta, os circuitos integrados falham.

Por que eles falham? Do wiki :

Sobrecarga elétrica

A maioria das falhas de semicondutores relacionadas ao estresse são de natureza eletrotérmica microscopicamente; temperaturas localmente aumentadas podem levar a falhas imediatas ao derreter ou vaporizar camadas de metalização, derreter o semicondutor ou alterar estruturas. Difusão e eletromigração tendem a ser aceleradas por altas temperaturas, diminuindo a vida útil do dispositivo; danos às junções que não levem à falha imediata podem se manifestar como características de tensão-corrente alteradas das junções. As falhas de sobrecarga elétrica podem ser classificadas como falhas induzidas termicamente, relacionadas à eletromigração e relacionadas ao campo elétrico

Outra razão é a umidade, pegue um pouco de água em um espaço pequeno e depois aumente a temperatura, você acabou de fazer pipoca! A água entra em tudo. (a menos que você faça alguma prevenção, eles não colam os sensores de umidade na embalagem do IC sem motivo).

Conversei com outros engenheiros com falhas intermitentes. A conversa é a mesma, eles esqueceram de fazer algumas coisas importantes, como:
1) prevenção de ESD
2) controle de umidade
3) controle de perfil térmico

Depois que eles controlam essas coisas, os problemas intermitentes desaparecem; se você quiser ir na outra direção, estará criando problemas para si mesmo. Seria aceitável ter uma taxa de falha de 1%? E quanto a 0,1% ou mesmo 0,001%?

Você é mais que bem-vindo ao experimentá-lo com os componentes que possui e é mais que bem-vindo ao jogar roleta russa. Mas esteja preparado para lidar com as consequências.

Os fabricantes sabem por que seus chips falham, eles têm equipes de pessoas e equipamentos para extrair as camadas de epóxi, examinar seus ics e determinar por que eles falham. Em seguida, eles escrevem requisitos, os máximos absolutos e o perfil de temperatura para a embalagem do IC são uma bíblia para garantir que seus componentes não falhem.

Claro que você tem opções, preço versus temperatura. Eles fabricam componentes que podem sofrer abusos e possuem materiais e métodos de fabricação apropriados para aceitá-los.

Uma jaqueta de água nunca fica mais quente que 100 ° C - pelo menos, até ficar sem água.

Você precisaria descobrir quanto calor fluirá para a jaqueta do lado de fora durante o período operacional (o isolamento térmico ajudará a reduzi-lo) e verifique se você tem água suficiente para absorver essa quantidade de calor.

Você precisará de uma maneira de desabafar o vapor também.

Depois de fazer testes térmicos para GPUs, duas horas é o período que eu consideraria a temperatura em estado estacionário. Portanto, não acho que sua inscrição seja considerada de curto prazo. Se você tem que construir eletrônicos, aqui está o que eu sugeriria:

1) Compre componentes com classificações militares de temperatura. Seus intervalos de temperatura são maiores, mas infelizmente sua vantagem se aplica principalmente ao lado mais frio das coisas.

2) Minimize o plástico usado nos conectores. É o que geralmente falha ao refletir a temperaturas sem chumbo (260oC).

3) Tente usar protetores térmicos para aumentar o tempo necessário para aquecer.

4) Tente fazer o "oposto" de um bom layout de placas térmicas. Não inclua raios ao soldar uma perna no quadro. Tente fazer as almofadas o maior possível. Fico frustrado ao tentar soldar manualmente um componente cuja extremidade se conecta diretamente ao plano de terra. O calor do ferro de solda é transportado para longe da junta de solda tão facilmente que praticamente danifico o componente ao aplicar o ferro por 30 segundos. Se você tentar essa abordagem, talvez seu componente chegue a 260oC, mas o cobre PCB está dissipando o calor.

Edit: lembramos que os microcontroladores são danificados a cerca de 115 ° C. Talvez chips mais antigos, cujo tamanho do transistor não seja <65nm, possam suportar melhor o calor. Você pode querer ter seus sensores dentro da turbina, mas seus circuitos digitais localizados remotamente.