Question:
À quel point l'électronique peut-elle chauffer?
wizlog
2011-12-13 07:00:00 UTC
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À quelle température ma souris peut-elle chauffer avant qu'elle ne cesse de fonctionner? Supposons que le plastique soit enlevé pour qu'il ne fonde pas.

J'essaie vraiment de mesurer la température de fonctionnement maximale pour les composants électroniques qui n'ont pas de pièces mobiles (par exemple, la carte de circuit imprimé en silicium fondrait-elle à 1000 F? Y a-t-il autre chose que je ne demande pas?)

EDIT: faut-il utiliser du silicium?

À 400F, vous verriez déjà des composants tomber de la carte parce que la soudure a fondu.
Il y a aussi la température à laquelle le circuit imprimé fond et / ou brûle. Fondamentalement, l'époxy brûle et le verre tissé devient visible, et la couleur (de la carte, pas du masque de soudure) passe du blanc pâle au brun au noir. Le masque de soudure peut également brûler.
Les composants semi-conducteurs en silicium @Mike: sont inutiles bien avant que la carte ne brûle ou que la soudure ne fonde.
Consultez cette réponse electronics.stackexchange qui couvre de nombreux problèmes de chaleur et d'électronique http://electronics.stackexchange.com/questions/13873/why-exactly-do-chips-start-malfunctioning-once-they-overheat/13903 # 13903
Quand les cartes silicium brûlent-elles? La carte doit-elle être en silicium?
Les cartes ne sont pas en silicium. La plupart sont en fibres de verre et époxy.
Il n'y a donc pas de silicium nulle part?
Il y a du silicium dans le verre (sous forme de SiO2), mais il n'a pas exactement les mêmes propriétés que le silicium cristallin utilisé dans les puces. Comme l'a souligné Olin, les puces échoueront en premier. (Cependant, j'ai vu des diodes défectueuses brûler la carte. C'était un mode de panne courant pour les Macintosh beiges tout-en-un des années 1980.)
wizlog: Gardez à l'esprit qu'il existe une différence majeure entre ce qu'une souris bon marché peut supporter et ce qu'un circuit de haute qualité spécialement conçu pour les environnements difficiles peut survivre. Le Web regorge d'histoires d'ordinateurs portables et de PC mal conçus qui échouent à cause d'une surchauffe à température ambiante, en particulier lorsqu'ils sont overclockés, etc.
Cinq réponses:
JonnyBoats
2011-12-13 07:13:30 UTC
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Pratiquement toutes les fiches techniques des fabricants listeront les températures minimales et maximales de stockage et de fonctionnement de leurs pièces. De plus, de nombreuses pièces seront disponibles en plusieurs versions conçues pour fonctionner dans des environnements plus difficiles.

Par exemple, un circuit intégré (IC) peut être disponible dans les versions suivantes:

Commercial 0 -70 ° C Industriel -40 à + 85 ° C Militaire -55 à + 125 ° C.

Inutile de dire que le coût augmente avec des performances accrues. Il existe même des puces destinées à être utilisées dans l'espace. Ainsi, par exemple, une puce qui coûte 2 $ dans la catégorie «Commercial» pourrait coûter 2 000 $ pour la version évaluée pour l'espace extra-atmosphérique! (Comme vous pouvez le deviner, ils ne vendent pas beaucoup de cette qualité.)

Quant à votre souris, ils essaient généralement d'utiliser les composants les moins chers possibles, donc pour votre souris, 70 ° C pourrait être le limite supérieure (peut-être même beaucoup moins!) qui est d'environ 158 ° F.

Il faut garder à l'esprit que la température des composants est affectée par deux sources:

1) La température de l'environnement 2) Auto-échauffement - certains composants génèrent une grande quantité de chaleur en fonctionnement, les processeurs des PC en sont un exemple. C'est pourquoi ils sont équipés de grands dissipateurs de chaleur et de ventilateurs de refroidissement pour les empêcher de surchauffer.

En règle générale, plus une puce consomme d'énergie, plus elle génère de chaleur et plus elle est chaude aura. Bien sûr, une souris n'utilise pratiquement pas d'énergie, donc cela ne devrait pas être un gros problème pour une souris.

Qu'est-ce qui l'empêche d'augmenter (la température maximale de fonctionnement)? En supposant que c'est quelque chose de non générateur de chaleur ...
@wizlog - ce qui se passe, c'est que les valeurs des composants s'écartent de la valeur nominale et que le circuit cesse de fonctionner comme il a été conçu. Cela peut mettre encore plus de stress thermique sur les composants sélectionnés qui échoueront alors complètement.
@JustJeff (Cela semblera stupide, pardonnez-moi.) Quelles sont les valeurs des composants?
Le superutilisateur @wizlog, peut être un meilleur endroit pour les réponses dont vous avez besoin.
@Kortuk Ils m'ont envoyé ici.
Les valeurs des composants sont les spécifications d'un composant - par exemple une résistance de 100 ohms ou un condensateur micro-farad .01. (dans un autre domaine, il peut s'agir d'un moteur de 150 CV ou d'un tuyau de 1/2 pouce). Le fait est que les choses sont rarement exactement ce qu'elles prétendent être, donc une résistance de 100 ohms pourrait en fait être de 101,5 ohms. D'autres valeurs peuvent changer avec le temps, en particulier lorsqu'elles sont soumises à un stress comme la chaleur.
Le mot clé ici est * fiabilité *. Disons que les composants de la souris sont évalués jusqu'à 70 ° C et que la tolérance dans les valeurs des composants n'y pose aucun problème: cela signifie que la souris fonctionnera toujours de manière très fiable à cette température. L'augmentation de la température à 90 ° C signifiera certainement que 5 souris sur 10 survivent à ce traitement pendant un certain temps. Mais généralement, cela ne suffit pas: vous voulez un pourcentage élevé de pièces de travail même après une longue période, de sorte que vous ne poussez pas les limites et ne sortez pas des spécifications.
@wizlog - pour un exemple de ce à quoi je veux en venir, une résistance de 1000 ohms à température normale deviendra en fait une résistance de 1500 ohms à une température plus élevée. Les caractéristiques des appareils sélectionnés par le concepteur comme souhaitables changent en fait. Ainsi, les pièces ne se comportent pas comme elles ont été conçues. Cela peut entraîner un stress thermique supplémentaire et éventuellement quelque chose échouera de manière catastrophique.
@Kortuk Nous avons clos la question sur SU car elle concernait davantage l'ingénierie électronique en général, et nous aimerions que les questions se concentrent sur des problèmes réels et non sur des hypothèses hypothétiques.
@slhck, A EE, il serait préférable de ne pas effectuer de support technique pour les hypothèses hypothétiques également. C'est un problème courant.
Jason S
2011-12-13 21:03:00 UTC
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En plus de tous les bons points mentionnés dans d'autres réponses, deux points à noter sont:

  • de nombreux semi-conducteurs de puissance en silicium sont maintenant évalués à une température de fonctionnement de 175 C (auparavant 150 C était la norme )
  • Les semi-conducteurs en carbure de silicium peuvent théoriquement aller plus haut, mais il semble que l'emballage soit le goulot d'étranglement actuel pour un fonctionnement à haute température - Powerex a récemment publié une nouvelle disant qu'ils recherchaient des modules pour un fonctionnement à 200 ° C. Si vous souhaitez lire un article technique intéressant sur le sujet, en voici un de Powerex / Cree.
Que se passe-t-il lorsque le silicium devient plus chaud? (Je sais que le point de fusion du silicium est de 1414 degrés Celsius.)
eh bien, d'une part, le courant de fuite augmente de façon exponentielle avec la température, et à un moment donné, tout transistor va être soit fortement ou faiblement allumé.
Olin Lathrop
2011-12-13 19:25:07 UTC
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Comme Jonny l'a dit, pour les pièces individuelles, le mieux est de vérifier leurs fiches techniques. Cependant, d'un point de vue général ou théorique, considérons la température à laquelle le silicium cesse d'agir comme un semi-conducteur. Si je me souviens bien de la classe des dispositifs à semi-conducteurs il y a de nombreuses années, c'est environ 150 ° C. Ce serait une bonne idée de vérifier cela vous-même au lieu de me croire sur parole.

Regardez également quelques fiches techniques pour les pièces en silicium discrètes. Souvent, ils sont évalués pour une température de filière de 150 ° C ou environ. Gardez à l'esprit que c'est la température de la matrice. Comme il y a toujours une résistance thermique finie entre la température ambiante et la matrice, la température maximale de la matrice est le point auquel le dispositif ne peut plus dissiper aucune puissance électrique, ce qui le rend inutile dans un sens pratique. Quelque chose comme une souris ne gère pas beaucoup de puissance, donc peut peut-être fonctionner près de la limite théorique.

Ensuite, il y a un autre effet. Toutes les matrices ne sont pas créées égales, même sur la même plaquette. Les fabricants testent chacun d'eux et parfois les rangent différemment en fonction des caractéristiques souhaitables spéciales qu'ils trouvent. La capacité de fonctionner à haute température peut être l'une de ces caractéristiques. Les matrices qui peuvent supporter des températures élevées peuvent être vendues en tant que pièces à plage étendue, ce qui signifie que les pièces à plage non étendue font probablement de la merde à des températures plus basses car elles ont été sélectionnées de cette façon.

La plupart des puces à semi-conducteurs en silicium sont spécifiées sur au moins la plage ambiante de 0 à 70 ° C, souvent avec des versions à plage de température étendue disponibles à un prix plus élevé. Dans le cas des puces, il s'agit généralement de la température ambiante, pas de la température de la puce.

Donc, pour répondre à votre question, un appareil électronique inconnu utilisant des semi-conducteurs en silicium et non spécifiquement une puissance de traitement peut probablement survivre à une température ambiante de 70 ° C. Peut-être qu'il peut survivre à une température ambiante de 100 ° C. Lorsqu'ils meurent à 150 ° C, ils ne fonctionneront probablement pas. Ce que cela signifie en termes d'ambiance est un peu une supposition.

N'oubliez pas qu'il s'agit d'une souris grand public, probablement pas trop de tests dans les pièces individuelles ;-)
@Jonny: En fait, des tests assez substantiels ont probablement été effectués dans les parties réelles. Le fabricant de semi-conducteurs ne sait pas comment les pièces seront utilisées et il y a toujours des retombées, de sorte que les matrices individuelles sont généralement testées de manière assez approfondie. La question de savoir si elles ont été en outre limitées par la tolérance à la température dépend de la question de savoir si les versions haute température du CI ont un marché suffisant, comme les applications militaires. Si le CI n'est qu'un contrôleur de souris, alors probablement pas.
Olin: dans une souris bon marché, il s'agit probablement d'un circuit intégré dans un ensemble haut de gamme fabriqué en Chine. Vous pouvez parier qu'ils n'ont pas dépensé 1 centime de plus qu'ils n'étaient absolument pas obligés de le faire. Je doute sérieusement qu'il provienne d'une installation certifiée ISO avec 6-sigma ;-)
Matt B.
2011-12-14 07:57:48 UTC
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Il y a beaucoup de matériaux différents à l'intérieur de votre souris en plus du "silicium". Les puces sont fabriquées en silicium, mais elles sont ensuite placées dans un emballage (probablement) en plastique, soudé à une carte de circuit imprimé en fibre de verre, entouré d'autres composants tels que des condensateurs, des résistances, des connecteurs, etc. qui ne sont pas en silicium. Chaque composant aura sa propre plage de température acceptable, en dehors de laquelle il ne peut être invoqué pour continuer à agir comme spécifié dans la fiche technique, pour des raisons allant de l'augmentation du bruit thermique ou d'autres problèmes électriques, à la simple fusion ou à l'allumage. Il suffit de dire que la température est dans les équations qui modélisent le comportement des matériaux (la dilatation thermique est un exemple simple), et sur une plage suffisamment large, la température peut devenir le facteur dominant déterminant le comportement d'un matériau et de l'appareil qui en est fait.

WillyWonka
2011-12-14 21:17:52 UTC
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Quand je refond, je chauffe mon PCB jusqu'à 220 degrés de dégressivité Ceclcius .. mais pas plus de 2-3 minutes. Évidemment, ceux-ci doivent être conformes aux spécifications des circuits intégrés et le PCB doit être compatible SMD.

En général, les circuits imprimés ne doivent pas être exposés à des chaleurs supérieures à 100 degrés Celsius pendant de longues périodes. est ok, mais pas conseillé.

Il y a une grande différence entre la température de stockage ou de soudage de courte durée et la température * de fonctionnement * soutenue. Notez que l'OP a spécifiquement posé des questions sur la température de fonctionnement.


Ce Q&R a été automatiquement traduit de la langue anglaise.Le contenu original est disponible sur stackexchange, que nous remercions pour la licence cc by-sa 3.0 sous laquelle il est distribué.
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