FR-4 PCB'ler için minimum sıcaklık nedir?

Şirketim ticari donduruculara girecek bir ürün geliştirmek için çalışıyor, bu yüzden patronum benden ürün için çalışma sıcaklığı özellikleri sağlamamı istedi. Ben sadece düz eski FR-4 olan PCB kendisi dışında her şey için listelenen "çalışma aralığı" sıcaklıklarını bulabilirsiniz.

Vikipedi, "Sıcaklık Endeksi" ni (ne anlama gelirse) 140 C olarak yararlı bir şekilde listeler, ancak minimum sıcaklık belirtisi yoktur.

Gerçekten endişelenmiyorum, tahtadaki diğer bileşenlerin sınırlayıcı faktörler olacağından emin değilim, ancak tamlık uğruna listelenmesini istiyorum.

FR-4'ün minimum çalışma sıcaklığını bilen var mı? (Ve arıza modu ne olurdu?)

FR4 PCB cam takviyeli epoksi laminattır. Düşük sıcaklıkların bu tür malzeme üzerindeki etkisi hakkında çeşitli araştırma çalışmaları yayınlanmıştır.

• " Charpy darbe testi yöntemi kullanılarak düşük sıcaklıkta cam / epoksi kompozitlerin dinamik arıza davranışı " (Shokrieh et al ):

  başarısızlık mekanizmasının oda sıcaklığında matris çatlamasından delaminasyona ve düşük sıcaklıklarda lif kopmasına kadar değiştiği bulunmuştur.

  Bu çalışma Sıcaklık -30 ° C uygulanan ^o kendiliğinden kristal kırılganlık, C olup düşük yeterince.

• Başka bir çalışma, " Yüksek ve Düşük Sıcaklıkların cam epoksi kompozitlerin etki özellikleri üzerindeki etkisi " (Putic ve ark. ) Sıcaklığı -50 ^o C'ye kadar düşürür ve bu sıcaklıklarda malzemedeki kırılgan çatlakların görünümünü bulur.

Bunlar , soruda ele alınan cihazla ilgili iki temel varsayımdır :

• Dondurucu sıcaklığı, bu çalışmalarda kullanılanlar kadar düşük olmayacaktır.
• Gerçek devre kartı üzerinde sınırlı titreşim veya darbe riski vardır, bu nedenle kırılgan çatlaklar olası değildir ancak göz ardı edilmez.

Bu varsayımlardan herhangi biri geçersizse, söz konusu malzemenin yeniden değerlendirilmesi gerekir. Tipik olarak uzayda veya kriyojenik ekipmanlarda cihaz dağıtımı için kullanılan, son derece düşük sıcaklıklar için özel olarak tasarlanmış özel amaçlı endüstriyel seramikler / alümina PCB substratları vardır. Bu malzemeler bu durumda daha uygun olabilir.

Bu tür ortamlarda dikkat edilmesi gereken nokta, sadece PCB'nin kendisi değil, karttaki elektronik bileşenler için olası paket, kasa ve lehim bağlantılarının kırılmasıdır.

Devre kartlarını aşırı sıcaklık koşullarında dağıtmak için yaygın olarak önerilen bir prosedür , cihazı yavaş aşamalarda istenen sıcaklığa getirmek , böylece levhaya veya parçalara herhangi bir hızlı büzülme veya termal şoktan kaçınmaktır.

FR-4, kriyojenik sıcaklıklarda kolayca hayatta kalır. Sıvı azotta test edilen çeşitli hobi uydularında kullanılmıştır ve çalışma yerim kriyojenik vakum odasında bazı FR-4 adaptör pcb'leri kullanmaktadır. FR-4 -60 * C ve -90 * C'de başarıyla çalışırsa, dondurucuda hayatta kalmalıdır. Sıcaklık katsayılarındaki farktan dolayı 40 * Kelvin altındaki sıcaklıklar için bakır laminat pcb'ler kullanıyoruz.

PCB laminatlarına gelince, 'FR-4' vardır ve 'FR-4' ve diğer tipler vardır.

Kendimi tekrarlamıyorum: FR-4'ün gerçek anlamı, alev geciktirici bir standarda (genellikle 94V0) uygundur.

Orada, her biri farklı pazarlar için farklı özelliklere sahip çok çeşitli laminatlar yapan Isola gibi bir dizi laminat üreticisi var .

Hitachi Chemicals ayrıca çok çeşitli baz laminatlar da yapar. Yukarıdaki cevap mükemmel olsa da, bazen sorulması gereken en iyi insanlar laminat üreticileri.

Biraz niş bir alanda göründüğünüz gibi, laminat üreticilerinin size bu noktada yardımcı olmak için en iyi şekilde yerleştirilebileceğini düşünüyorum.

FR-4'ün "çalışma" sıcaklığı yoktur. Erime noktası veya yaklaşık 120-140 C olan bir cam geçiş noktası vardır. Dondurursanız, hepsi bu kadar soğur.

Sıcaklıkta tekrarlanan ani değişikliklerin, yani termal şokun bir sonucu olarak arızalarla karşılaşabilirsiniz. PCB'nizin vias ve parçaların çatlamasını ve kullanılabilirliğini durdurmadan önce ne kadar termal şok yapabileceğini görmek için yapabileceğiniz testler vardır, ancak bu farklı bir konudur.