一, Faalmechanisme in de omgeving met een hoge luchtvochtigheid: dubbele erosie van natuurkunde tot chemie
1. Elektrochemische corrosie van metaalcomponenten
Het rijcircuit van gesegmenteerde LCD bevat een groot aantal metalen componenten (zoals koperen foliebedrading, zilverpasta -elektroden, tin lood soldeerverbindingen). In omgevingen met hoge luchtvochtigheid combineren watermoleculen met verontreinigende stoffen zoals CO ₂ en dus ₂ in de lucht om zwak zure oplossingen te vormen, die direct het metaaloppervlak corroderen. Een case study van een autodashboard toonde bijvoorbeeld aan dat na 6 maanden na het lopen in een omgeving met 85% vochtigheid, groene corrosie verscheen op de pennen van de LCD -chip -chip, waardoor een toename van de contactweerstand van 300% werd veroorzaakt en uiteindelijk leidde tot het display segmentfout. De corrosiesnelheid is exponentieel gerelateerd aan vochtigheid: wanneer de relatieve vochtigheid groter is dan 65%, neemt de corrosiesnelheid sterk toe; Wanneer het 80%overschrijdt, vormt zich een continue waterfilm op het metaaloppervlak, waardoor de elektrochemische reactie wordt versneld.
2. Hydrolyse -afbraak van vloeibare kristalmoleculen
De vloeibare kristallaag van een gesegmenteerde LCD is samengesteld uit nematische vloeibare kristalmoleculen, en de estergroepen (- COO -) in zijn moleculaire structuur zijn gevoelig voor hydrolysereacties in hoge vochtigheidsomgevingen, die carboxylinezuren en alcoholverbindingen genereren. Een test van medische apparaten toonde aan dat na veroudering van versneld gedurende 1000 uur bij 85 graden /85% RV (hoge temperatuur en hoge vochtigheid), de diëlektrische constante van het vloeibare kristal met 15% afnam, wat resulteerde in een afname van het display contrast met 60% van de initiële waarde. De hydrolyseproducten kunnen ook de doorzichtige punttemperatuur (TNI) van het vloeibare kristal veranderen, waardoor de display -module "zwarte vlekken" of "witte mist" defecten vertoont bij kamertemperatuur.
3. Vochtabsorptie en uitbreiding van polariserende film
Polariserende film is een belangrijke optische component van gesegmenteerde LCD en het substraat ervan (zoals PVA -polyvinylalcohol) heeft een sterke vochtabsorptie. In een omgeving met een vochtigheid van 90% zal de dikte van de polarisator binnen 24 uur met 5% -8% uitzetten, wat resulteert in:
De afbraak van optische prestaties: de polarisatiegraad daalde van 99,9%tot 98,5%, en het weergavecontrast daalde met 20%;
Mechanische spanningsschade: de interne spanning die wordt gegenereerd door expansie kan de lijmlaag tussen de polarisator en het glazen substraat scheuren, waardoor displaybellen of delaminatie worden veroorzaakt.
Een case study van een buiteninstrument toonde aan dat na 18 maanden na het werken in een kustomgeving in een hoge luchtvochtigheid 30% van de LCD -modules polarisator -rand kromtrekken, wat resulteerde in display lichtlekkage en wazige karakters.
4. Risico van vochtpermeabiliteit van verpakkingsmaterialen
De verpakkingsstructuur van gesegmenteerde LCD (zoals het achterste paneel van het glasframe) is niet volledig afgesloten en watermoleculen kunnen door de microporiën van het framemateriaal binnendringen (zoals epoxyhars). De test van een onderzoeksinstelling toont aan dat de vochtpermeabiliteit van gewone epoxy -adhesieve frames 2g/(m ² · 24h) bereikt. In een omgeving met een vochtigheid van 85% zal de interne vochtigheid van LCD binnen 72 uur 80% van de externe omgeving bereiken. De permeatie van watermoleculen kan ook leiden tot:
Driver IC Failure: Vocht condenseert op het oppervlak van het IC om een waterfilm te vormen, waardoor lekstroom en elektrostatische ontlading (ESD) schade veroorzaakt;
Achterlichtmodule Kortcircuit: Nadat het siliconen inkapselingsmateriaal van de LED -kralen vocht absorbeert, neemt de isolatieweerstand af van 10 ⁹ Ω tot 10 ⁶ Ω, waardoor de kralen afbreekt.
2, typische faalmodi veroorzaakt door hoge luchtvochtigheid
1. Fout van de functie weergeven
Ontbrekende segmenten en ondertroffen tekens: metaalcorrosie veroorzaakte onderbreking van het rijsignaal. In het geval van een slimme meter, na het lopen in een omgeving met een vochtigheid van 90% gedurende 3 maanden, steeg het LCD -display -segment -mistingspercentage van 0,1% tot 12%;
Contrastverzwakking: het gecombineerde effect van vloeibare kristalhydrolyse en polarisatoruitbreiding vermindert het displaycontrast van 1000: 1 tot 300: 1, dat niet kan voldoen aan de zichtbaarheidseisen van industriële omgevingen;
Uitgebreide responstijd: Vocht verandert de viscositeit van de LCD, waardoor een weergaveveratering van meer dan 50 ms wordt veroorzaakt, wat de reële - tijdweergave van dynamische gegevens beïnvloedt.
2. Versiering van elektrische prestaties
Verminderde isolatieweerstand: Vocht zorgt ervoor dat de isolatieweerstand van het PCB -bord afneemt van 10 ⁸ Ω tot 10 ⁵ Ω, wat leidt tot poortafbraak van de chip van de bestuurder;
Lekstroom Surge: watermoleculen vormen geleidende kanalen op metalen oppervlakken. Een windpark -monitoringsysteemtest toonde aan dat de lekstroom van het LCD -stuurprogramma -circuit toenam van 0,1 μ A tot 10 μ A bij 85% vochtigheid, wat resulteerde in een 100 -voudige toename van het stroomverbruik;
Verhoogde gevoeligheid voor elektrostatische ontlading (ESD): vocht vermindert de oppervlakteweerstand van materialen, waardoor de tolerantiespanning van de LCD tot ESD wordt verminderd van 8KV tot 2KV, waardoor het gevoelig is voor elektrostatische afbraak door het menselijk lichaam.
3. Verminderde structurele betrouwbaarheid
Delaminatie van rubberen frame: watermoleculen dringen door en verzwakken de hechting tussen het rubberframe en het glas. In een bepaald geval van de automobielelektronica, na 6 maanden in een omgeving met een hoge luchtvochtigheid te hebben uitgevoerd, ondervond 20% van de LCD -modules randscheuren van het rubberframe;
Metalen pin -oxidatie: tin lood soldeerverbindingen genereren tinoxide (SNO ₂) in omgevingen met een hoge luchtvochtigheid, wat leidt tot een toename van de contactweerstand met 50% en het veroorzaken van signaaltransmissiefouten;
Achterlichtmodule Gellowing: Vocht versnelt de afbraak van LED -fosforen, waardoor de kleurtemperatuur van de achtergrondverlichting van 6500K naar 4000K verschuift, waardoor de kleurnauwkeurigheid van de display wordt beïnvloed.
3, Technische tegenmaatregelen voor bescherming in omgevingen met hoge luchtvochtigheid
1. Bescherming van materiaalniveau
Laag vocht Permabel inkapselingsmateriaal: met behulp van epoxyhars of siliconen inkapseling met een vochtpermeabiliteit van minder dan of gelijk aan 0,5 g/(m ² · 24h). Een fabrikant van medische apparatuur vermindert bijvoorbeeld de snelheid van de vochtigheid in het LCD met 80% door over te schakelen naar een permeabel rubberframe met een laag vocht;
Corrosiebestendige metaalcoating: afzetting van 1-2 μm chemisch nikkelgoud (enig) coating op het oppervlak van chippennen en kussens van de bestuurder, wat de corrosieweerstand met 10 keer verhoogt;
Waterdichte polariserende film: selecteer een polyimide (PI) substraatpolarisatiefilm met een vochtabsorptiesnelheid van minder dan of gelijk aan 1%, en breng een hydrofobe nanocoating (zoals gefluoreerd polyethyleen) op het oppervlak toe om de expansie van de polariserende film te verminderen tot onder 1%.
2. Bescherming van structureel niveau
Conforme coating: spuit een 50-100 μm dik acryl- of siliconen drie bewijsverf op het oppervlak van het PCB-bord om een dichte beschermende laag te vormen, waardoor de isolatieweerstand tegen boven 10 ΩΩ wordt hersteld;
Dichtstructuurontwerp: het aannemen van een volledig afgesloten structuur van "glazen metalen framebord" en het vervangen van traditionele lijmen door laserlassen, de vochtpermeabiliteit wordt verminderd tot 0,1 g/(m ² · 24h);
Desiccante integratie: Molecular Sieve Desiccant (zoals 3a zeoliet) is ingebed in het LCD -rugpaneel, met een vochtabsorptiecapaciteit van 20% per gewicht, en kan de interne vochtigheid minder dan of gelijk zijn aan 40% RV gedurende 5 jaar.
3. Bescherming van het systeemniveau
Vochtigheidssensor Monitoring: geïntegreerde sensor van digitale vochtigheid (zoals SHT31), real - Tijdbewaking van interne vochtigheid van LCD, het activeren van verwarming en ontvochtigingscircuit wanneer de vochtigheid hoger is dan 60% RH;
Verwarming en ontvochtigingstechnologie: een transparante geleidende film (ITO) is ingebed in het LCD -achterpaneel en de interne temperatuur wordt verhoogd tot 50 graden door pulsstroomverwarming om vochtverdamping te versnellen;
Strategie voor milieucontrole: ontwerp een onafhankelijk afgesloten compartiment in industriële apparatuur, handhaven een vochtigheid van minder dan of gelijk aan 50% RV en een temperatuur van 25 ± 5 graden in het compartiment via halfgeleider -koelchips en verleng de levensduur van het LCD tot meer dan 15 jaar.
