- Av WFsensorer
Moisture is a major hidden threat to pressure sensors. It can get in by condensation, absorption or through tiny gaps, changing the electrical and mechanical properties of sensor elements and causing drift, slower response or permanent failure. This piece covers practical measures across design, manufacturing and maintenance to prevent and remove moisture, aimed at engineers and technical decision-makers. It emphasises a pragmatic “physical barrier + active management” approach and refers to the supplied image of a small SMD pressure sensor (with a vent hole) to illustrate common structural risks.
Katalog
1. Direct effects of moisture on sensor sensitive elements
När en sensors känsliga element utsätts för hög luftfuktighet eller kondens, kan dess motstånd, isoleringsmotstånd och de elastiska egenskaperna hos töjningselement förändras, vilket orsakar kalibreringsdrift och mer buller. Fukt samlas vid materialgränssnitt - i harts, glasfiberskikt och ombordskanter - och det kan göra ledare eller kretsar fuktiga, vilket ökar risken för läckage eller kortslutning och så småningom leda till funktionsfel. För tunnfilms- eller mikromekaniska avkänningsstrukturer ändrar fuktupptagningen mekanisk stress och ökar hysteresen, så noggrannheten och svarstiden blir lidande. SMD-trycksensorn på bilden, en gång monterad på ett kretskort utan tillräckligt skydd, kan låta fukt koncentreras runt dess lilla ventilationshål och exponerade dynor, vilket påskyndar nedbrytningen av det känsliga elementet.
Hur absorption och kondens bryter ledande banor
När vatten kondenserar på eller inuti en sensor kan tidigare isolerande luckor bli vätskebryggor och orsaka mikrokortslutningar eller läckströmmar. Absorption förändrar också kapacitans och motstånd runt ingjutningsmaterial, lim och vias, vilket påverkar filtrering och signalbandbredd. För PCB-trycksensorer och SMD-paket är detta särskilt viktigt: små lödfogar eller instängd fukt i vias kan gå igenom många våta/torra cykler med temperaturförändringar, vilket med tiden orsakar oåterkalleliga skador.
2. Hur fukt kommer in — monterings- och processrisker
Moisture doesn’t have a single entry method. Cold surfaces, moisture in the air during assembly and sudden expansion of trapped moisture during baking are all common causes. In PCBs with different via densities, trapped moisture dries at different rates; a heavily saturated board can take hundreds of hours at elevated temperature to fully dry out. If board moisture is too high during soldering, internal water expansion at reflow temperatures can create tiny cracks or delamination, reducing long-term reliability.
Condensation, assembly and baking dynamics
Under kalla förhållanden kommer enhetens ytor som är svalare än omgivningen att imma upp precis som ett fönster, och det leder till kondens. Om monteringsmiljöer inte är fuktkontrollerade kan vattenånga fångas innan tätning; även senare torkningssteg kan trycka fukt djupare in i lager. Bakning tar bort fukt men uppvärmning kan också få instängt vatten att expandera plötsligt och flytta in i djupare lager, vilket gör det svårare att ta bort senare. Det är därför som lagrings-, monterings- och lödningsprocesser måste samverka för att kontrollera kortets fuktighet och omgivande luftfuktighet.
3. Designstadiet: blockera fuktvägar från början
På designstadiet bör du prioritera att bygga en fysisk barriär. Välj rätt inträngningsskyddsklassning för applikationen och kombinera mekaniska tätningar med andningsbara vattentäta lösningar så att du kan prova luft utan att släppa in flytande vatten eller bulkånga. För sensorer som behöver känna av tryck, montera ett gasgenomsläppligt men vattenblockerande membran på alla intag så att sensorn kan "andas" men ändå förbli skyddad. Inne i hålrummet, lämna utrymme för ett torkmedel och en åtkomstpunkt för underhåll, så fältservice och torkning är enkel.
Hustätningar, ventilationsmembran och intern fuktkontroll
Använd O-ringar, gängade tätningar eller lasersvetsning för att minska mellanrummen till ett minimum. Montera ventilationsmembran som släpper igenom gas men stoppar flytande vatten. Lägg till torkmedelsförpackningar eller hydrofoba beläggningar inuti kaviteten för att skydda PCB-ytor. För SMD-sensorerna som visas på bilden, applicera lödmask och täckskikt på PCB-sidan och designa fysiska barriärer runt känsliga områden för att begränsa var fukt kan samlas.
4. Tillverkning och process: minska upptaget och öka förpackningens tillförlitlighet
Under tillverkningen kan materialval och ytbehandling avsevärt förbättra fuktbeständigheten. Beläggningar i nanoskala ger ett tunt, enhetligt skyddsskikt utan att kompromissa med termisk prestanda - till skillnad från tjock ingjutning - och de tar itu med vatten, saltdimma och isoleringsproblem. Ingjutning och flexibel tätning är fortfarande viktigt, särskilt där stötar eller mekaniskt skydd behövs. Det är viktigt att kontrollera kortets fuktighet före lödning: för återflöde vid hög temperatur (cirka 260°C) bör skivor vara under 0,1 % fukt och för återflöde vid lägre temperatur (cirka 230°C) under 0,2 %, annars riskerar du att fuktexpansion skapar sprickor eller skiktseparation.
Nanobeläggning, ingjutning och lödfuktkontroll
PECVD och liknande nanobeläggningstekniker bildar täta, jämna filmer över chips och PCB för att bekämpa fukt och föroreningar. Jämfört med ingjutning av epoxi i bulk är nanobeläggningar tunna, lättare att omarbeta och ofta cirka 20 % billigare i vissa arbetsflöden. Ingjutningsblandningar som silikongel skyddar också känsliga MEMS-töjningsmätare samtidigt som de erbjuder mekanisk dämpning. Processkontroll bör inkludera fuktnivåkontroller och gräddningsprotokoll så att varje skiva når lödtröskeln och risken för inre skador från återflöde minimeras.
5. Drift & underhåll: hantera fuktrisken aktivt
Fälthantering är lika viktig. Regelbundet byte eller påfyllning av torkmedel, kontrollera tätningar och bekräfta att ventilationsmembran är tydliga är grundläggande underhållsuppgifter. För kritiska system, bädda in en liten fuktighetssensor inuti kaviteten för att övervaka fukt och utlösa varningar om trösklar (t.ex. >60 % RH) överskrids. Fjärrstyrda arrangemang som håller elektroniken i ett torrt hölje och strömmar data trådlöst minskar exponeringen. Justera även kalibreringsscheman och använd algoritmer för fuktkompensation där det behövs för att minska mätfel som orsakas av omgivningssvängningar.
Underhåll av torkmedel, fuktavkänning och fjärrskydd
Anpassa underhållsintervallen till miljön: platser med hög luftfuktighet behöver tätare byten av torkmedel och kortare kalibreringscykler. Inbyggda hålrumsfuktighetssensorer låter enheten varna operatörer innan skada uppstår, vilket möjliggör underhåll i rätt tid och förhindrar långvarig drift. För PCB- och SMD-sensorer, designa förbrukningsbart fuktskydd som utbytbara moduler så att fältteam kan byta komponenter utan fullständig demontering av enheten, vilket minskar stilleståndstiden.
Slutsats
Moisture is a slow, hidden killer for sensitive sensor elements and must be tackled in design, manufacturing and operation. The recommended approach is a robust physical barrier (sealed housing, vent membranes, sensible cavity layout) plus active measures (desiccants, cavity humidity monitoring, strict moisture control before soldering). For SMD and PCB pressure sensors, integrating micro humidity sensing and easily serviceable moisture control parts will greatly extend life and preserve accuracy. Choose solutions based on environment, maintenance ability and cost, always prioritising long-term electrical and mechanical stability of the sensitive element.
Ovanstående introduktion repar bara ytan på tillämpningarna av trycksensorteknologi. Vi kommer att fortsätta att utforska de olika typerna av sensorelement som används i olika produkter, hur de fungerar och deras fördelar och nackdelar. Om du vill ha mer information om vad som diskuteras här kan du kolla in det relaterade innehållet längre fram i den här guiden. Om du är tidspressad kan du också klicka här för att ladda ner detaljerna i denna guide Lufttryckssensor Produkt PDF -data.
För mer information om andra sensorteknologier, vänligen Besök vår Sensors -sida.