-40 derece santigratta çalışmayı ne tür bir PCB seçmeliyim?

-40 derece santigratta (hatta altında) çalışmak için bir PCB devresi tasarlamam gerekiyor. Normalde, oda sıcaklığında FR-4 PCB kartı kullanıyorum. Ancak, " FR-4 PCB'ler için minimum sıcaklık nedir? " Sorusundan FR-4 PCB'lerin -30 derecenin altında problemler olabileceğini öğrendim .

Peki bu tür düşük sıcaklıklarda ne tür PCB malzemeleri işlenebilir?

pcb temperature

— billyzhao
kaynak

-40 ° C ila 85 ° C, bileşenler ve özellikle modüller için (burada PCB'ler hakkında endişe duyduğumuz gibi) son derece yaygın bir sıcaklık aralığıdır (genellikle "endüstriyel" olarak adlandırılır, ancak farklı mfc'lerin farklı sınırları vardır). Daha önce çalıştığım şirketlerde (çoğunlukla otomotiv tipi modüller yapan) hepsi bog standardı FR-4 kullandı.

— Nick T

Yanıtlar:

FR4'ü 4K'da kullandım ve diğerleri daha düşük sıcaklıklarda kullandım.

Fiziksel özellikler düşük sıcaklıklarda bir miktar yokuş aşağı gider, ancak delaminasyon gibi tahta arızası normalde sadece soğuk sıcaklıklara maruz kalmadan ortaya çıkmaz. Bağlantılı cevabınızda atıfta bulunulan Charpy testleri, çentikli bir numunenin şok için kuvvetinin bir ölçüsüdür (bir stres yükseltici ekleyin ve daha sonra bir çekiçle vurun). Şiddetli bir mekanik ortamdaysanız, daha düşük darbe dayanımını düşünmeniz ve daha kalın bir tahta kullanmanız veya daha iyi desteklemeniz gerekebilir.

Termal genleşme katsayısındaki farklılıklar nedeniyle lehim eklemi hatası, özellikle kurşunsuz lehim ve büyük BGA paketleri gibi şeylerde bir faktör olabilir.

-40 ° C dünyanın bazı bölgelerinde sadece kıvrımlı bir gündür ve -55 ° C askeri sıcaklık aralığının alt ucudur, her iki sınır da normal epoksi cam levhalar aralığındadır ve oldukça makul sıcaklıklarda garanti edilen spesifikasyonlara sahip (özellikle -40) fiyatlandırılmış bileşenler mevcuttur.

— Spehro Pefhany
kaynak

Teşekkür ederim! 4K -269 santigrat derece demektir? Ve bu kadar düşük sıcaklığa uzun süre maruz kalsa bile iyi çalışır?

— billyzhao

@billyzhao Evet, doğru. Tabii ki kriyostatın içinde bir çekiçle vurmuyoruz.

— Spehro Pefhany

4K'dan "çok daha aşağı" nasıl gider?

— crocboy

@crocboy Tabii ki sadece <4 derece daha düşük gidebilirsiniz, ancak bazı şeyler Kelvin tek basamaktan önemli ölçüde değişir. Bakır seviyelerinin RRR'ye karşı direnci, ısı kapasitesi hızla düşer vb. Ayrıca Millikelvins'e ulaşmak 4.2K'dan çok daha zordur.

— Spehro Pefhany

Daha önce bahsetmeyi unuttum, ama: bu sıcaklıklarda, kalay zararlısı muhtemelen bir sorun olacaktır. Kurşunsuz lehim ile ilgili sorunlara başvuruyorsunuz, ancak bu termal genleşme uyumsuzluğundan çok daha ciddi bir konudur. Soğuk sıcaklıklarda kısa servis süresi için, kalay zararlısı muhtemelen asla gelişmeyecektir, ancak sürekli olarak -40 ° C'de ise, kesinlikle olacaktır.

— Oleksandr R.

Seramik bir alt tabaka kullanabilirsiniz: örneğin buraya bakınız . Tabii ki pahalı olacak ve özel aletler gerektirebilir ve bunlarla ilgili kişisel bir deneyime sahip olmadığını söylemeliyim. Ancak aşırı sıcaklıklarda çalışması gereken devreler için olağan çözümdür.

Uygulama tarafından kesinlikle reddedilmezse, ısıtmalı bir muhafaza kullanmayı da düşünebilirsiniz. Bu daha az maliyetli olacak ve geleneksel malzeme ve teknikleri kullanmanıza izin verecektir.

— Oleksandr R.
kaynak

Benim çözümüm FR-4 PCB'yi yalıtımlı hermetik bir mahfaza içine, en az 20 derecelik bir yalıtım eğimi ile kapatmak olacaktır . Daha fazla sıcaklık kontrolü gerekiyorsa, iki yönlü bir ısıtma / soğutma cihazı ekleyeceğim. bu şekilde, muhafaza dışındaki sıcaklık daha aşırı olabilir ve yine de muhafaza içindeki sıcaklığı etkilemez. Bu yöntem aynı zamanda büyük yerel PCB sıcaklık gradyanlarını da önler .

— Guill
kaynak