Electrónica en alta temperatura: funcionando 30 minutos - 2 horas, hasta 500 ° F, ¿es posible?

Esto está más allá de las calificaciones de la mayoría de las partes. Puede esperar fallas absolutas, desviaciones importantes de las especificaciones garantizadas, operación escamosa (por ejemplo, parcial), fugas enormes, etc. A menos que compre piezas calificadas, está por su cuenta, por lo que está considerando los principales costos, y es posible que no pueda realizar pruebas exhaustivas de algunas piezas sin información privilegiada.

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

Es posible diseñar un paquete electrónico que sobrevivirá a una temperatura externa de 260 ° C durante un período de tiempo considerable, manteniendo la temperatura interna a 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 los 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 tenemos una opción para nosotros: si queremos funcionalidad por más de unos pocos segundos, tenemos que enfriar la electrónica.

Utilizamos componentes de temperatura normal. El reflujo crea altas temperaturas, pero recuerde que las partes no se alimentan cuando esto ocurre.

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

¿Por qué demonios te harían esto los fabricantes? ¿Por qué anotarían tal y horrible requerimiento? Porque, cuando la temperatura sube, los circuitos integrados fallan.

¿Por qué fallan? De la wiki :

Sobretensión eléctrica

  

La mayoría de las fallas de semiconductores relacionadas con el estrés son electrotérmicas en   naturaleza microscópica; Las temperaturas localmente elevadas pueden llevar a   fallo inmediato por fusión o vaporización de las capas de metalización,   derritiendo el semiconductor o cambiando las estructuras. Difusión y   La electromigración tiende a acelerarse por las altas temperaturas,   acortando la vida útil del dispositivo; Daños a uniones que no conducen.   al fallo inmediato puede manifestarse como corriente de voltaje alterada   Características de las uniones. Los fallos por sobrecarga eléctrica pueden   Ser clasificado como inducido térmicamente, relacionado con la electromigración y   fallas eléctricas relacionadas con el campo

Otra razón es la humedad, toma un poco de agua en un espacio pequeño y luego aumenta la temperatura, ¡acabas de hacer palomitas! El agua se mete en todo. (A menos que realmente tome alguna prevención, no pegan los sensores de humedad en el empaque de IC 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 la EDS
2) Control de humedad
3) Control de perfil térmico

Después de que ellos controlen 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 fracaso del 1%? ¿Qué pasa con el 0,1% o incluso el 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 epóxicas y observar sus IC y determinar por qué fallan. Luego escriben los requisitos, los máximos absolutos y el perfil de temperatura para el empaque de IC son una biblia para garantizar que sus componentes no fallen.

Por supuesto que tienes opciones, precio vs temperatura. Hacen componentes que pueden tomar abuso y tienen materiales y métodos de fabricación apropiados para tomar tal abuso.

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

Tendría que averiguar cuánto calor fluirá hacia afuera de la chaqueta durante el período de operación (el aislamiento térmico lo ayudará a reducirla) y asegurarse de tener suficiente agua para absorber esa cantidad de calor.

También necesitarás una forma de ventilar el vapor.

Habiendo realizado pruebas térmicas para GPU, 2 horas es el tiempo que consideraría la temperatura de estado estable. Así que no creo que tu aplicación sea considerada a corto plazo. Si tienes para construir dispositivos electrónicos, esto es lo que sugeriría:

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

2) Minimiza el plástico usado en los conectores. Por lo general, fallan cuando se hacen reflujos a temperaturas sin plomo (260 ° C).

3) Intenta usar escudos térmicos para aumentar el tiempo que toma calentar.

4) Intente hacer el 'opuesto' de una buena disposición de la pcb térmica. No incluya los radios al soldar una pierna al tablero. Intenta hacer las almohadillas lo más grandes posible. Me frustro cuando intento soldar a mano un componente cuyo extremo se conecta directamente al plano de tierra. El calor del hierro de soldadura se transporta lejos de la unión de soldadura con tanta facilidad, que prácticamente daño el componente al aplicar el hierro durante 30 segundos. Si intenta este enfoque, tal vez su componente llegue a 260 ° C, pero el cobre de PCB está eliminando el calor.

Editar: solo recordé que los microcontroladores se dañan a aproximadamente 115 ° C. Quizás los chips más antiguos cuyo tamaño de transistor no sea de < 65nm puedan soportar mejor el calor. Es posible que desee tener sus sensores dentro de la turbina pero sus circuitos digitales localizados de forma remota.