RoHS
洞悉環境空氣腐蝕程度 電子產品使用可靠性有解
一般來說,空氣污染通常有許多來源,其污染物含有豐富的氧化物、氯化物與硫化物能導致許多工業元件上其各種合金材料的嚴重腐蝕。
而含硫的氣體,如硫化氫(H2S)與二氧化硫(SO2)是一般最主要造成電子設備腐蝕的腐蝕性氣體。然而,在日趨嚴重的環境污染與2003年歐盟頒布管制有害物質禁用指令(Restriction of Hazardous Substances Directive, RoHS)後,對於高階電子設備相關材料的選擇更是非常關鍵。
即使在惡劣環境下,也要確保電子設備的可靠性需求是足夠的。因此,了解電子產品所處現場/終端環境的空氣腐蝕程度就顯得非常重要。
如何掌控空氣腐蝕程度?有實驗室如宜特提供了解決方案,藉監控空氣品質(Air Quality Monitoring, AQM)量測現場/終端的空氣腐蝕程度(圖1),並將其結果反饋至加速腐蝕試驗,如混合流動性氣體(Mixed Flowing-Gas, MFG)與硫磺蒸氣(Flower of Sulfur, FoS)試驗,藉此有效驗證產品保固期間是否將腐蝕失效。
圖1 現場/終端環境空氣腐蝕程度監控
本文將介紹何謂ANSI/ISA 71.04及其測試方法為何,以及產品驗證實驗室時常替客戶執行的兩項加速腐蝕試驗—混合流動性氣體與硫磺蒸氣試驗。
國際標準界訂空氣腐蝕程度
ANSI/ISA 71.04是空氣腐蝕等級的標準。由美國國家標準協會(American National Standards Institute, ANSI)認證的國際自動化協會(International Society of Automation, ISA)71.04-2013標準,將現場/終端環境的空氣腐蝕嚴重性分類為四個等級,其包含G1/G2/G3與GX。
測試方式為藉由使用一預處理的純銅和純銀的金屬試片,曝露在現場/終端的環境一個月的時間後,從其金屬試片所測得的空氣傳播污染物的腐蝕厚度/速率,來區分不同的嚴重性程度(表1)。
一般而言,當現場/終端環境的空氣腐蝕程度大於或等於G2等級時,其腐蝕影響的程度是可以被測量的,且腐蝕可能會是決定電子設備可靠度的一項關鍵因子。而腐蝕的失效模式可區分為兩類,包括銅與銀的腐蝕(圖2)。
圖2 在資料中心的訊息設備故障中,兩種常見的腐蝕失效模式
高階旗艦型加速腐蝕試驗:混合流動性氣體
MFG測試是一種實驗室的環境應力測試,其目的是在於模擬受污染的工業環境。一般來說.有許多可控制的參數,包括溫度、相對濕度、腐蝕性氣體種類(如硫化氫、氯氣、二氧化氮、二氧化硫、氨氣與臭氧等)、氣體濃度和氣體流速等。
此外,試驗箱體內的腐蝕性氣體不斷被新鮮的腐蝕性氣體所替換。由於可控制的試驗參數眾多,複雜的試驗設備架設和持續不斷的腐蝕性氣體流動。因此,MFG具備有很高的可用性來模擬現場/終端環境的腐蝕。然而,MFG試驗的缺點是測試成本高,並且不能被業內的所有供應商廣泛採用。
由於氣體反應性限制(硫化氫),且必須存在氯氣或臭氧來驅動爬行機理,MFG測試適合複製銅的腐蝕和爬行/蠕變腐蝕(Creep...
貿澤宣布供貨Analog Devices和Coilcraft解決方案
貿澤宣佈推出Analog Devices和Coilcraft的全新解決方案頁面,這些產品將協助設計人員解決汽車和工業應用中的電磁干擾(EMI)問題。新頁面放入許多參考資料和搭配的電子元件,可協助設計人員選擇搭配好的Analog Devices Silent Switcher 2 LT8640S/LT8643S/LT8650S同步降壓穩壓器和Coilcraft功率電感器組合,達到降低EMI的效果。
Analog Devices的Silent Switcher 2 LT8640S、LT8643S和LT8650S同步降壓穩壓器具備可將EMI輻射降到最低的Analog Devices第二代Silent Switcher架構,並使用旁路電容器、接地平面、銅柱和其他可將所有快速電流迴路最佳化的元件組合,可在高切換頻率下高效運作。42V/6A穩壓器的靜態電流為2.5 µA,1 MHz下的效率高達96%,可提供快速、乾淨且低過衝的切換邊,即使在高切換頻率下亦能實現高效運作和高降壓率。
Coilcraft的功率電感器搭配LT8640S、LT8643S、LT8650S穩壓器,能進一步降低高雜訊及嚴峻環境下的EMI。Coilcraft XFL5030系列屏蔽型功率電感器具備超低DC電阻,僅2.15毫歐姆。XFL5030裝置具備高達11.5A的優異電流處理能力、軟飽和,以及可將聲頻雜訊降到最低的複合結構,適用於高頻應用。Coilcraft XEL6030系列高電流屏蔽型功率電感器在2至5 MHz高切換頻率下展現超低DC電阻和AC耗損。此系列具有優異的電流處理能力與軟飽和特性,可承受高電流突增,提供介於0.15 µH至3.3 µH的電感範圍。XFL5030和XEL6030兩個系列裝置均符合AEC-Q200 Grade 1汽車規格,同時符合RoHS標準且不含鹵素。
東芝推功率MOSFET閘極驅動智慧功率元件
東芝(Toshiba)推出針對車用三相無刷馬達應用的小型化功率MOSFET閘極驅動智慧功率元件(IPD)。此款IC可應用於12V電動輔助轉向系統(EPS)、油/水泵、風扇馬達和電動渦輪增壓器等相關車用馬達驅動產品。此款IC於2018年8月開始量產。
該產品提供高低端功率開關保護,在車用相關產品上有很大的幫助。保護功用包含了電源的短路負載、開路負載和輸出短路,以及ECU異常測試,如過熱保護。IPD可由微控制器(MCU)直接控制,並提供MCU診斷回饋。此將減少所需元件用量同時提高車用ECU電路的可靠度。
TPD7212F採用東芝0.13μm BiCD製程,可在同晶片尺寸上整合更大量的邏輯及功率類比電路(DMOS),藉此縮小車用系統的尺寸及功耗。
此外,其可驅動三相無刷馬達MOSFET閘極,操作在+4.5到+18V DC,拉電流/灌電流分別高達1.0/1.5A。內建電荷泵線路讓三相全橋電路更容易被設置。保護功能包含供壓短路、對地短路及過壓保護,TPD7212F內建的診斷功能可即時回饋系統並在供壓短路、對地短路供壓異常時保護驅動器。
TPD7212F尺寸僅5.0mm×5.0mm並使用符合RoHS的WQFN32包裝,比前一代大幅降低了75%的組裝面積。操作溫度從-40°C到150°C,完全符合AEC-Q100的標準。