- Oleh WFsensors
Kelembapan adalah ancaman tersembunyi utama kepada penderia tekanan. Ia boleh masuk melalui pemeluwapan, penyerapan atau melalui celah kecil, mengubah sifat elektrik dan mekanikal elemen sensor dan menyebabkan hanyut, tindak balas yang lebih perlahan atau kegagalan kekal. Bahagian ini merangkumi langkah-langkah praktikal merentasi reka bentuk, pembuatan dan penyelenggaraan untuk mencegah dan menghilangkan lembapan, bertujuan untuk jurutera dan pembuat keputusan teknikal. Ia menekankan pendekatan pragmatik "penghalang fizikal + pengurusan aktif" dan merujuk kepada imej yang dibekalkan bagi sensor tekanan SMD kecil (dengan lubang bolong) untuk menggambarkan risiko struktur biasa.
Katalog
1. Kesan langsung kelembapan pada unsur sensitif sensor
Apabila elemen sensitif penderia terdedah kepada kelembapan atau pemeluwapan yang tinggi, rintangannya, rintangan penebat dan sifat keanjalan elemen terikan boleh berubah, menyebabkan hanyut penentukuran dan lebih banyak bunyi. Kelembapan terkumpul pada antara muka bahan — dalam resin, lapisan gentian kaca dan pada tepi papan — dan itu boleh menjadikan konduktor atau litar lembap, meningkatkan kemungkinan kebocoran atau litar pintas dan akhirnya membawa kepada kegagalan fungsi. Untuk struktur penderiaan filem nipis atau mikro-mekanikal, penyerapan lembapan mengubah tekanan mekanikal dan meningkatkan histerisis, jadi ketepatan dan masa tindak balas terjejas. Penderia tekanan SMD yang digambarkan, setelah dipasang pada PCB tanpa perlindungan yang mencukupi, boleh membiarkan lembapan tertumpu di sekitar lubang bolong kecilnya dan pad terdedah, mempercepatkan degradasi unsur sensitif.
Bagaimana penyerapan dan pemeluwapan memecahkan laluan konduktif
Apabila air terpeluwap pada atau di dalam penderia, celah penebat sebelum ini boleh menjadi jambatan cecair dan menyebabkan seluar pendek mikro atau arus bocor. Penyerapan juga mengubah kapasitansi dan rintangan di sekitar bahan pasu, pelekat dan vias, yang menjejaskan penapisan dan lebar jalur isyarat. Untuk penderia tekanan PCB dan pakej SMD ini amat kritikal: sambungan pateri kecil atau lembapan yang terperangkap dalam vias boleh melalui banyak kitaran basah/kering dengan perubahan suhu, menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan dari semasa ke semasa.
2. Cara kelembapan masuk — risiko pemasangan dan proses
Kelembapan tidak mempunyai satu kaedah kemasukan. Permukaan sejuk, kelembapan di udara semasa pemasangan dan pengembangan mendadak kelembapan terperangkap semasa membakar adalah semua punca biasa. Dalam PCB dengan ketumpatan melalui yang berbeza, lembapan yang terperangkap kering pada kadar yang berbeza; papan yang sangat tepu boleh mengambil masa beratus-ratus jam pada suhu tinggi untuk kering sepenuhnya. Jika lembapan papan terlalu tinggi semasa pematerian, pengembangan air dalaman pada suhu pengaliran semula boleh mencipta keretakan kecil atau penembusan, mengurangkan kebolehpercayaan jangka panjang.
Dinamik pemeluwapan, pemasangan dan penaik
Dalam keadaan sejuk, permukaan peranti yang lebih sejuk daripada ambien akan berkabus seperti tingkap, dan itu membawa kepada pemeluwapan. Jika persekitaran pemasangan tidak dikawal kelembapan, wap air boleh terperangkap sebelum dilekatkan; walaupun langkah pengeringan kemudian boleh menolak kelembapan lebih dalam ke dalam lapisan. Pembakaran menghilangkan lembapan tetapi pemanasan juga boleh menyebabkan air yang terperangkap mengembang secara tiba-tiba dan bergerak ke lapisan yang lebih dalam, menjadikannya lebih sukar untuk dikeluarkan kemudian. Itulah sebabnya proses penyimpanan, pemasangan dan pematerian mesti bekerjasama untuk mengawal kelembapan papan dan kelembapan ambien.
3. Peringkat reka bentuk: menyekat laluan lembapan dari awal
Pada peringkat reka bentuk anda harus mengutamakan membina halangan fizikal. Pilih rating perlindungan kemasukan yang betul untuk aplikasi, dan gabungkan pengedap mekanikal dengan penyelesaian kalis air bernafas supaya anda boleh mencuba udara tanpa membiarkan air cecair atau wap pukal masuk. Untuk penderia yang perlu merasakan tekanan, pasangkan membran telap gas tetapi menyekat air pada mana-mana pengambilan supaya penderia boleh "bernafas" namun kekal dilindungi. Di dalam rongga, biarkan ruang untuk bahan pengering dan titik akses untuk penyelenggaraan, jadi servis dan pengeringan di lapangan adalah mudah.
Pengedap perumahan, membran bolong dan kawalan kelembapan dalaman
Gunakan cincin-O, pengedap berulir atau kimpalan laser untuk mengurangkan jurang kepada minimum. Pasangkan membran bolong yang membenarkan gas masuk tetapi menghentikan air cecair. Tambah pek pengering atau salutan hidrofobik di dalam rongga untuk melindungi permukaan PCB. Untuk penderia SMD yang ditunjukkan dalam imej, gunakan topeng pateri dan lapisan liputan pada bahagian PCB, dan reka bentuk halangan fizikal di sekitar kawasan sensitif untuk mengehadkan tempat lembapan boleh terkumpul.
4. Pembuatan dan proses: mengurangkan pengambilan dan meningkatkan kebolehpercayaan pembungkusan
Semasa pembuatan, pilihan bahan dan rawatan permukaan boleh meningkatkan rintangan lembapan. Salutan berskala nano memberikan lapisan perlindungan yang nipis dan seragam tanpa menjejaskan prestasi terma — tidak seperti pasu tebal — dan ia menangani masalah air, kabus garam dan penebat. Pasu dan pengedap fleksibel kekal penting, terutamanya apabila perlindungan kejutan atau mekanikal diperlukan. Yang penting, kawal lembapan papan sebelum pematerian: untuk aliran semula suhu tinggi (sekitar 260°C) papan hendaklah berada di bawah 0.1% lembapan, dan untuk aliran semula suhu rendah (sekitar 230°C) di bawah 0.2%, atau anda berisiko pengembangan kelembapan menghasilkan keretakan atau pemisahan lapisan.
Salutan nano, pasu dan kawalan kelembapan pateri
PECVD dan teknik salutan nano serupa membentuk padat, malah filem di atas cip dan PCB untuk melawan kelembapan dan bahan cemar. Berbanding dengan pasu epoksi pukal, salutan nano adalah nipis, lebih mudah untuk diolah semula dan selalunya kira-kira 20% lebih murah dalam beberapa aliran kerja. Sebatian pasu seperti gel silikon juga melindungi tolok terikan MEMS yang halus sambil menawarkan kusyen mekanikal. Kawalan proses harus merangkumi pemeriksaan tahap lembapan dan rekod penaik supaya setiap papan memenuhi ambang pematerian dan risiko kerosakan dalaman akibat pengaliran semula diminimumkan.
5. Operasi & penyelenggaraan: menguruskan risiko kelembapan secara aktif
Pengurusan lapangan juga penting. Penggantian biasa atau penambahan bahan pengering rongga, memeriksa pengedap dan mengesahkan membran bolong adalah jelas adalah tugas penyelenggaraan asas. Untuk sistem kritikal, benamkan penderia kelembapan kecil di dalam rongga untuk memantau kelembapan dan mencetuskan amaran jika ambang (contohnya >60% RH) melebihi. Susunan jauh yang menyimpan elektronik dalam kepungan kering dan menstrim data secara wayarles mengurangkan pendedahan. Juga, sesuaikan jadual penentukuran dan gunakan algoritma pampasan kelembapan jika perlu untuk mengurangkan ralat pengukuran yang disebabkan oleh ayunan ambien.
Penjagaan bahan pengering, pengesan kelembapan dan perlindungan jauh
Laraskan selang penyelenggaraan kepada persekitaran: tapak dengan kelembapan tinggi memerlukan perubahan bahan pengering yang lebih kerap dan kitaran penentukuran yang lebih pendek. Penderia kelembapan rongga terbina dalam membenarkan peranti memberi amaran kepada pengendali sebelum kerosakan berlaku, membolehkan penyelenggaraan tepat pada masanya dan mengelakkan hanyut jangka panjang. Untuk penderia PCB dan SMD, reka bentuk perlindungan lembapan boleh guna sebagai modul yang boleh diganti supaya pasukan lapangan boleh menukar komponen tanpa pembongkaran peranti penuh, mengurangkan masa henti.
Kesimpulan
Kelembapan ialah pembunuh yang perlahan dan tersembunyi untuk elemen penderia yang sensitif dan mesti ditangani dalam reka bentuk, pembuatan dan operasi. Pendekatan yang disyorkan ialah penghalang fizikal yang teguh (perumah yang dimeterai, membran bolong, susun atur rongga yang boleh dilihat) ditambah dengan langkah aktif (pengering, pemantauan kelembapan rongga, kawalan kelembapan yang ketat sebelum pematerian). Untuk penderia tekanan SMD dan PCB, penyepaduan penderiaan kelembapan mikro dan bahagian kawalan kelembapan yang mudah diservis akan memanjangkan hayat dan mengekalkan ketepatan. Pilih penyelesaian berdasarkan persekitaran, keupayaan penyelenggaraan dan kos, sentiasa mengutamakan kestabilan elektrik dan mekanikal jangka panjang bagi elemen sensitif.
Pengenalan di atas hanya menggaru permukaan aplikasi teknologi sensor tekanan. Kami akan terus meneroka pelbagai jenis elemen sensor yang digunakan dalam pelbagai produk, bagaimana mereka bekerja, dan kelebihan dan kekurangan mereka. Jika anda ingin lebih terperinci mengenai apa yang dibincangkan di sini, anda boleh menyemak kandungan yang berkaitan kemudian dalam panduan ini. Sekiranya anda ditekan untuk masa, anda juga boleh klik di sini untuk memuat turun butiran panduan ini Data PDF Produk Sensor Tekanan Udara.
Untuk maklumat lanjut mengenai teknologi sensor lain, sila Lawati Halaman Sensor kami.