一, Μηχανισμός αποτυχίας σε περιβάλλον υψηλής υγρασίας: διπλή διάβρωση από φυσική στη χημεία
1. Ηλεκτροχημική διάβρωση των μεταλλικών συστατικών
Το κύκλωμα οδήγησης της κατακερματισμένης LCD περιέχει μεγάλο αριθμό μεταλλικών εξαρτημάτων (όπως καλωδίωση από φύλλο χαλκού, ηλεκτρόδια πάστα αργύρου, αρθρώσεις συγκόλλησης κασσίτερου). Σε περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας, τα μόρια νερού συνδυάζονται με ρύπους όπως το CO ₂ και έτσι ₂ στον αέρα για να σχηματίσουν ασθενώς όξινα διαλύματα, τα οποία διαβρώνουν άμεσα την μεταλλική επιφάνεια. Για παράδειγμα, μια μελέτη περίπτωσης ενός ταμπλό αυτοκινήτου έδειξε ότι μετά από να τρέξει σε περιβάλλον με υγρασία 85% για 6 μήνες, η πράσινη διάβρωση εμφανίστηκε στις ακίδες του τσιπ οδήγησης LCD, προκαλώντας αύξηση 300% στην αντίσταση επαφής και τελικά οδηγώντας σε αποτυχία του τμήματος. Ο ρυθμός διάβρωσης σχετίζεται εκθετικά με την υγρασία: όταν η σχετική υγρασία υπερβαίνει το 65%, ο ρυθμός διάβρωσης αυξάνεται απότομα. Όταν υπερβαίνει το 80%, θα σχηματιστεί μια συνεχής μεμβράνη νερού στην μεταλλική επιφάνεια, επιταχύνοντας την ηλεκτροχημική αντίδραση.
2. Υδρόλυση αποικοδόμηση μορίων υγρού κρυστάλλου
Το στρώμα υγρού κρυστάλλου μιας κατακερματισμένης LCD αποτελείται από νηματικά μόρια υγρού κρυστάλλου και οι ομάδες εστέρα (- COO -) στη μοριακή του δομή είναι επιρρεπείς σε αντιδράσεις υδρόλυσης σε περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας, παραγωγή καρβοξυλικών οξέων και αλκοόλης. Μια δοκιμή ιατρικής συσκευής έδειξε ότι μετά την επιτάχυνση της γήρανσης για 1000 ώρες σε 85 μοίρες /85% RH (υψηλή θερμοκρασία και υψηλή υγρασία), η διηλεκτρική σταθερά του υγρού κρυστάλλου μειώθηκε κατά 15%, με αποτέλεσμα να μειωθεί η αντίθεση με το 60% της αρχικής τιμής. Τα προϊόντα υδρόλυσης μπορούν επίσης να αλλάξουν τη θερμοκρασία του καθαρού σημείου (TNI) του υγρού κρυστάλλου, προκαλώντας την ενότητα οθόνης να παρουσιάζει ελαττώματα "μαύρων σημείων" ή "λευκής ομίχλης" σε θερμοκρασία δωματίου.
3. Απορρόφηση υγρασίας και επέκταση της πολωτικής μεμβράνης
Η πολωτική μεμβράνη είναι ένα βασικό οπτικό συστατικό της κατακερματισμένης LCD και το υπόστρωμα του (όπως η πολυβινυλική αλκοόλη PVA) έχει ισχυρή απορρόφηση υγρασίας. Σε ένα περιβάλλον με υγρασία 90%, το πάχος του πολωτή θα επεκταθεί κατά 5% -8% εντός 24 ωρών, με αποτέλεσμα:
Η αποικοδόμηση οπτικής απόδοσης: ο βαθμός πόλωσης μειώθηκε από 99,9%σε 98,5%και η εμφάνιση της αντίθεσης μειώθηκε κατά 20%.
Βλάβη μηχανικής τάσης: Η εσωτερική τάση που παράγεται από την επέκταση μπορεί να σχίσει το συγκολλητικό στρώμα μεταξύ του πολωτή και του υάλου υπόστρωμα, προκαλώντας φυσαλίδες οθόνης ή αποκόλληση.
Μια μελέτη περίπτωσης ενός υπαίθριου οργάνου έδειξε ότι μετά τη λειτουργία σε ένα παράκτιο περιβάλλον υψηλής υγρασίας για 18 μήνες, το 30% των μονάδων LCD παρουσίασε στρέβλωση άκρων πολωτήρα, με αποτέλεσμα τη διαρροή φωτός εμφάνισης και τους θολή χαρακτήρες.
4. Κίνδυνος διαπερατότητας υγρασίας των υλικών συσκευασίας
Η δομή συσκευασίας της κατακερματισμένης οθόνης LCD (όπως το πίσω πλαίσιο του γυαλιού) δεν είναι πλήρως σφραγισμένη και τα μόρια νερού μπορούν να διεισδύσουν μέσω των μικροπόρων του υλικού πλαισίου (όπως η εποξική ρητίνη). Η δοκιμή ενός ερευνητικού ιδρύματος δείχνει ότι η διαπερατότητα υγρασίας των συνηθισμένων εποξειδικών πλαισίων συγκολλητικών επιπέδων φτάνει στο 2G/(M ² · 24h). Σε ένα περιβάλλον με υγρασία 85%, η εσωτερική υγρασία της LCD θα φτάσει το 80% του εξωτερικού περιβάλλοντος εντός 72 ωρών. Η διείσδυση των μορίων νερού μπορεί επίσης να οδηγήσει σε:
Αποτυχία του οδηγού IC: Η υγρασία συμπυκνώνεται στην επιφάνεια του IC για να σχηματίσει μια μεμβράνη νερού, προκαλώντας ζημιά ρεύματος διαρροής και ηλεκτροστατικής εκκένωσης (ESD).
Μονάδα βραχυκυκλώματος οπίσθιου φωτισμού: Μετά το υλικό ενθυλάκωσης σιλικόνης των σφαιριδίων LED απορροφά την υγρασία, η αντίσταση της μόνωσης μειώνεται από 10 ⁹ ω έως 10 ⁶ ω, προκαλώντας την κατάρρευση των σφαιριδίων.
2, τυπικές λειτουργίες αποτυχίας που προκαλούνται από υψηλή υγρασία
1. Εμφάνιση αποτυχίας λειτουργίας
Τα τμήματα που λείπουν και οι αλλοιωμένοι χαρακτήρες: Η μεταλλική διάβρωση προκάλεσε διακοπή του σήματος οδήγησης. Σε περίπτωση έξυπνου μετρητή, μετά από εκτέλεση σε περιβάλλον με υγρασία 90% για 3 μήνες, ο ρυθμός που λείπει ο οθόνης LCD αυξήθηκε από 0,1% σε 12%.
Εξόρυξη αντίθεσης: Η συνδυασμένη επίδραση της υδρόλυσης υγρών κρυστάλλων και της επέκτασης πολωτή μειώνει την αντίθεση της εμφάνισης από 1000: 1 έως 300: 1, η οποία δεν μπορεί να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις ορατότητας των βιομηχανικών περιβαλλόντων.
Επεκτικός χρόνος απόκρισης: Η υγρασία αλλάζει το ιξώδες της οθόνης, προκαλώντας καθυστέρηση ανανέωσης οθόνης άνω των 50ms, επηρεάζοντας την πραγματική εμφάνιση δυναμικών δεδομένων -.
2. Υποκολλήρωση της ηλεκτρικής απόδοσης
Μειωμένη αντίσταση μόνωσης: Η υγρασία αναγκάζει την αντίσταση της μόνωσης της πλακέτας PCB να μειωθεί από 10 ⁸ ω έως 10 ⁵ ω, οδηγώντας σε διάσπαση του λιμανιού του τσιπ του οδηγού.
Ρεύμα διαρροής: Τα μόρια νερού σχηματίζουν αγώγιμα κανάλια σε μεταλλικές επιφάνειες. Μια δοκιμή συστήματος παρακολούθησης αιολικών πάρκων έδειξε ότι το ρεύμα διαρροής του κυκλώματος οδηγού LCD αυξήθηκε από 0,1 μΜ έως 10 μΜ σε υγρασία 85%, με αποτέλεσμα 100 φορές αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας.
Αυξημένη ευαισθησία στην ηλεκτροστατική εκκένωση (ESD): Η υγρασία μειώνει την επιφανειακή αντίσταση των υλικών, μειώνοντας την τάση ανοχής της LCD σε ESD από 8kV σε 2kV, καθιστώντας την ευαίσθητη στην ηλεκτροστατική διάσπαση από το ανθρώπινο σώμα.
3. Μειωμένη δομική αξιοπιστία
ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ: Τα μόρια νερού διεισδύουν και αποδυναμώνουν την πρόσφυση μεταξύ του καουτσούκ και του γυαλιού. Σε μια συγκεκριμένη περίπτωση ηλεκτρονικής αυτοκινητοβιομηχανίας, αφού τρέχει σε περιβάλλον υψηλής υγρασίας για 6 μήνες, το 20% των μονάδων LCD παρουσίασε ρωγμές ακμής του καουτσούκ.
Η οξείδωση του μεταλλικού πείρου: οι αρθρώσεις συγκόλλησης κασσίτερου παράγουν οξείδιο του κασσίτερου (SNO ₂) σε περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας, οδηγώντας σε αύξηση κατά 50% στην αντίσταση επαφής και προκαλώντας σφάλματα μετάδοσης σήματος.
Μονάδα οπίσθιου φωτισμού: Η υγρασία επιταχύνει την αποικοδόμηση των φωσφορών LED, προκαλώντας τη μετατόπιση της θερμοκρασίας του χρώματος του οπίσθιου φωτισμού από 6500K σε 4000K, επηρεάζοντας την ακρίβεια χρώματος εμφάνισης.
3, τεχνικά αντίμετρα για προστασία σε περιβάλλοντα υψηλής υγρασίας
1. Προστασία επιπέδου υλικού
Χαμηλή υγρασία Διαπερατό υλικό ενθυλάκωσης: Χρήση εποξειδικής ρητίνης ή ενθυλάκωσης σιλικόνης με διαπερατότητα υγρασίας μικρότερη ή ίση με 0,5g/(m ² · 24h). Για παράδειγμα, ένας κατασκευαστής ιατρικού εξοπλισμού μειώνει τον ρυθμό αύξησης της υγρασίας μέσα στην οθόνη LCD κατά 80% μεταβάλλοντας σε ένα πλαίσιο καουτσούκ χαμηλής υγρασίας.
Επικάλυψη μετάλλων ανθεκτικής στη διάβρωση: απόθεση 1-2 μm χημική επίστρωση χημικού νικελίου (ENIG) στην επιφάνεια των ακίδων και των μαξιλαριών του οδηγού, η οποία αυξάνει την αντίσταση στη διάβρωση κατά 10 φορές.
Αδιάβροχη μεμβράνη πολωτικής πολωτικής: Επιλέξτε ένα μεμβράνη υποστρώματος πολυϊμιδίου (PI) με ρυθμό απορρόφησης υγρασίας μικρότερο ή ίσο με 1%και εφαρμόστε υδρόφοβη επίστρωση νανο -επίστρωση (όπως φθοριωμένο πολυαιθυλενίου) στην επιφάνεια για να μειωθεί ο ρυθμός επέκτασης της μεμβράνης πόλωσης κάτω από 1%.
2. Προστασία δομικών επιπέδων
Συμμόρφωση με επικάλυψη: ψεκάστε ένα χρωματικό χρώμα πάχους 50-100 μm ή σιλικόνη στην επιφάνεια της πλακέτας PCB για να σχηματίσει ένα πυκνό προστατευτικό στρώμα, αποκαθιστώντας την αντίσταση μόνωσης πάνω από 10 Ωω.
Σχεδιασμός σφραγισμένης δομής: υιοθετώντας μια πλήρως σφραγισμένη δομή "οπίσθιου πλαισίου γυαλιού" και αντικαθιστώντας τις παραδοσιακές συγκολλητικές ουσίες με συγκόλληση με λέιζερ, η διαπερατότητα υγρασίας μειώνεται σε 0,1g/(m ² · 24h).
Ενσωμάτωση αποξηραντικού: Το μοριακό κόσκινο αποξηραμένο (όπως 3Α ζεόλιθο) ενσωματώνεται στον οπίσθιο πίνακα LCD, με ικανότητα απορρόφησης υγρασίας 20% κατά βάρος και μπορεί να διατηρήσει εσωτερική υγρασία μικρότερη ή ίση με 40% RH για 5 έτη.
3. Προστασία επιπέδου συστήματος
Παρακολούθηση αισθητήρα υγρασίας: Ολοκληρωμένος αισθητήρας ψηφιακής υγρασίας (όπως SHT31), πραγματική παρακολούθηση χρόνου της εσωτερικής υγρασίας LCD, ενεργοποίηση του κυκλώματος θέρμανσης και αφθασκείας όταν η υγρασία υπερβαίνει το 60% rh.
Τεχνολογία θέρμανσης και αφθονοποίησης: Μια διαφανής αγώγιμη μεμβράνη (ITO) είναι ενσωματωμένη στο εσωτερικό του πίσω πλαισίου LCD και η εσωτερική θερμοκρασία αυξάνεται σε 50 μοίρες με θέρμανση παλμού ρεύματος για να επιταχύνει την εξάτμιση υγρασίας.
Στρατηγική για τον περιβαλλοντικό έλεγχο: Σχεδιάστε ένα ανεξάρτητο σφραγισμένο διαμέρισμα στον βιομηχανικό εξοπλισμό, διατηρεί μια υγρασία μικρότερη ή ίση με 50% RH και θερμοκρασία 25 ± 5 μοιρών μέσα στο διαμέρισμα μέσω τσιπ ψύξης ημιαγωγών και επεκτείνει τη διάρκεια ζωής της LCD σε πάνω από 15 χρόνια.
