Современная электроника №2/2023

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 55 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 2 / 2023 Эти особенности « умножаются » на количество компонентов в устройстве и являются нежелательными фактора - ми риска для надёжности электрон - ного оборудования . Установить же индивидуальный охладитель к каждо - му компоненту в условиях навесного монтажа затруднительно . Существуют обоснованные решения охлаждения модулей – с применением микровенти - ляторов ( снабжённых устройством кон - троля температуры ) для отвода тепла . Это современное направление совер - шенствования инженерной мысли в области термомоделирования . Влияние факторов среды Факторы окружающей среды так - же приводят к перегреву оборудова - ния . Относительно высокая темпера - тура вокруг РЭА может способствовать внутреннему перегреву элементов устройства , особенно при длитель - ном воздействии ; так могут менять - ся свойства электронных элементов , особенно их электрические характе - ристики и проводимость . К примеру , « неправильное » длительное хране - ние « интеллектуального » зарядного устройства ( авторский опыт ) без под - ключения питания в « сухом » поме - щении с недостаточной влажностью воздуха рядом с батареей централи - зованного отопления привело к нару - шению свойств конденсаторов сетево - го фильтра , оксидных конденсаторов в блоке преобразователя напряжения и , как следствие , последующему ремон - ту . Надлежащее хранение РЭА в усло - виях консервации – ещё один важный фактор обеспечения их надёжности в длительной эксплуатации . Но и услов - но высокое содержание влаги в окру - жающем воздухе приводит к перегре - ву эксплуатируемой РЭА ; невидимые глазу человека микроиспарения под воздействием нагрева корпусов элек - тронных компонентов , особенно в усло - виях повышенного пылеобразования , неблагоприятно влияют на загрязне - ние проводников , контактных площа - док , что может привести к разрушению элементов конструкции . Отсюда ещё более актуализируется вопрос разработ - ки корпуса для конкретного устройства с учётом условий будущей эксплуата - ции . К примеру , в условиях повышен - ного пылеобразования окружающей среды , и особенно в труднодоступных для регламентных работ местах уста - новки РЭА , уместным будет то решение по теплоотведению , которое связано не с перфорацией корпуса РЭА , а с прину - дительным внутренним охлаждением компонентов и , возможно , с примене - нием модулей жидкостного охлажде - ния или ( как вариант ) на элементах Пельтье – для соблюдения баланса температурного режима внутри кор - пуса . В этом случае вариантом техни - ческого решения служат вентиляторы и решетки с фильтрами для обеспечения снижения температуры и компенсации выделяемого от оборудования тепла . Влияние температуры на материалы Восприимчивость электронного устройства ( модуля ) к отказу экспо - ненциально возрастает с температу - рой . Кроме того , разработчику РЭА важ - но учитывать специфические эффекты перегрева проводящих ток материалов на основе меди ; это наиболее популяр - ный материал в сегменте конструкций с электронными компонентами без осо - бых требований к надёжности . Посколь - ку есть пути дорогостоящих решений , оправданных при требованиях повы - шенной надёжности РЭА , сей вопрос остается вариативным , дискуссионным , в зависимости от задачи разработчика . Понятно , что для военпрома ( контроля качества военной приёмки ) и космиче - ской техники требования будут отли - чаться от предъявляемых , к примеру , к бытовой технике даже высокого уров - ня интеграции электронных компонент . Тем не менее имеет значение удель - ное сопротивление проводников , мате - риал проводников , в частности , выбор материала для дорожек на миниатюр - ных печатных платах . Зависимость сопротивления от дли - ны (L) и площади (S) поперечного сече - ния проводника , а также материала проводника впервые определил Георг Ом . В международной системе еди - ниц удельное сопротивление ρ выра - жается формулой : ρ = RS/L. По этой же формуле определяется связь между электрическим сопротивлением про - водника R и его удельным сопротив - лением ρ . Величина электропроводи - мости определяется способностью тела ( среды ) проводить электрический ток . В единицах измерения сименс ( См ) она обратна электрическому сопротивле - нию : g = 1/R. Под воздействием элек - тромагнитного поля и свойственных ему явлений , возникающих при про - хождении переменного тока в прово - дниках , значение также имеет часто - та переменного тока и ЭМ - колебаний . В обычных условиях с учётом элек - трического сопротивления 1 м провода ( в Ом ), сечением 1 мм ², при температу - ре +20° С серебро имеет удельное сопро - тивление 0,015, медь 0,0175, золото 0,023. Так , удельное сопротивление слитка чистого золота вдвое ниже , чем у позо - лоченного слитка вольфрама . Разуме - ется , применение посеребрённых про - водников удорожает себестоимость конструкции , но и повышает надёж - ность устройства : чем меньше удель - ное сопротивление , тем меньше нагрев участка . При ничтожно малых значени - ях тока в микропроцессорной техни - ке сие не так критично , как в силовых модулях управления мощной нагрузкой . Перегрев создаёт поверхность уста - лостного разрушения медных проводов . Это означает , что чрезмерное нагревание может вызвать непосредственно замет - ное физическое воздействие на конкрет - ный материал . В случае проводящих материалов , таких как медь , есть фактор « усталостного разрушения », отрицатель - но влияющий на физические свойства и целостность проводящего материала . На условно перегретом участке образу - ются микротрещины , что приводит к увеличению сопротивления , а на участ - ках с большим током – к дополнительно - му нагреву , искрообразованию , ведуще - му к недопустимому возгоранию . Кроме того , сплавы для пайки компонентов или микроэлементов внутри него под - вержены изменению характеристик при относительно высокой температуре . Ещё один фактор , который важно принять во внимание , – коэффици - ент теплового расширения матери - ала , ведущий при неблагоприятных обстоятельствах к структурной дефор - мации корпуса электронного компо - нента из керамики , сплавов лёгких металлов , композитной пластмассы и др . Условно большое тепловое рас - ширение приведёт к деформации кон - струкции корпуса . Структурная дефор - мация дополнительно приводит к термическому напряжению , влияюще - му на целостность и надёжность ком - понента . Проблема усугубляется там и тогда , когда техническое задание и ТУ , рекомендованные разработчиком РЭА , не конкретизируют материалы корпу - сов электронных компонент конкрет - ной разработки , ибо разные корпуса по - разному меняют конструктивные характеристики от теплового расшире - ния и структурной деформации из - за воздействия высоких уровней тепла . Одно из современных решений – улуч -