온도가 10 ° C 상승하면 전자 제품의 수명이 절반으로 줄어들까요?
전자 업계의 사람들에게 장치 온도와 신뢰성이 어떻게 관련되어 있는지 묻는다면 가장 일반적인 반응은
“일반적으로 온도가 10 ° C 증가 할 때마다 부품 수명이 감소한다는 것입니다.
"10 ° C 증가 = 반감기"규칙은 화학 반응 속도 R을 온도와 관련시키는 Arrhenius 방정식을
전자 장치에서 발생하는 고장 메커니즘에 적용하는 것을 기반으로합니다.
Arrhenius 방정식을 전자 장치에 적용 할 때 화학 반응 속도는 시간이 지남에 따라 장치의 손상에 해당한다고 가정하고,
이 방정식을 사용하여 다양한 작동 온도에 대해 시간이 지남에 따라 누적 된 손상을 비교할 수 있습니다.
Arrhenius 방정식은 다음과 같이 작성할 수 있습니다.
식을 재배치하여 사용 온도에서 작동 할 때 부품의 수명을 연관시키는 가속 계수 (AF)를 개발할 수 있습니다.
T 사용 은 온도 T 테스트 에서 테스트 시간에 사용 됩니다 .
전자 공학의 다양한 고장 메커니즘에 대한 활성화 에너지는, 많은 메커니즘이 ~ 0.6-1eV / K 범위의 활성화 에너지를보고했습니다.
T 테스트 가 T 사용 보다 10K로 설정 되면 방정식 AF 방정식을 사용하여, 다른 활성화 에너지에 대한 T 사용 의 함수로 가속 계수를 추정 할 수 있습니다 .
~ 75-125 ° C의 온도 범위에서 0.8eV / K의 활성화 에너지의 경우 결과 AF는 ~ 2가되며,
이는 “10 ° C 증가 = 반감기”의 경험 법칙으로 이어집니다.
전자 제품의 수명을 추정하기 위해 고온 테스트를 사용하는이 접근 방식은 1965 년에 처음 발표 된 MIL-HDBK-217에 의해 대중화되었습니다.
제가 개인적으로 본 최초의 참조는 높은 작동 온도와 감소 작동 수명은 1968 년 Collins Radio가 준비한 제안서에 있습니다.
Ross Wilcoxon, “Advanced Cooling Techniques and Thermal Design Procedures for Airborne Electronic Equipment – Revisited” 2016 IMAPS Thermal Management Advanced Technology Workshop, Los Gatos, CA, October, 2016
이 제안에 포함 된 정보의 두 가지 흥미로운 측면은 a) MIL-HDBK-217의 '새로운'결과가 15 ° C의 온도 상승으로 수명이 절반으로 감소하고 b) 최소 및 최대 환경 온도 사이의 열 순환이 수명을 감소 시킨다는 것입니다. 이것은 처음부터 '10C = 1 / 2'경험 법칙이 대략적인 근사치였음을 시사하는 동시에, 작동 온도 이외의 요소가 전자 제품의 신뢰성에 큰 영향을 미칠 수 있음을 인식했음을 시사합니다.
결론은,,,
우리는
설계 작동온도가 최대온도에 미달되는 것에 만족할게 아니라,
작동온도 자체를 낮추는 노력을 멈추면 안된다는 것입니다.
히트솔
방열에 대한 고민은 언제나 히트솔과 함께 하시기 바랍니다~
Electric cooling 저널의 글을 인용하였습니다.