Hướng dẫn hàn cho các ứng dụng tủ đông?

Tôi muốn thực hiện một dự án gia đình nơi tôi lấy nhiệt độ bên trong tủ đông và bên trong chất lỏng. Khả năng tương thích chất lỏng sang một bên, tôi chủ yếu tò mò về việc liệu có ai có thể đề xuất một số thực tiễn tốt nhất cho thiết kế bảng không. Tôi chưa tìm thấy bất kỳ tài nguyên trực tuyến nào giải thích điều gì sẽ xảy ra trong các ứng dụng dành cho nhiệt độ 0C. Tôi cho rằng các mối hàn sẽ co lại do lạnh, nhưng điều này có nghĩa là một thiết kế gắn trên bề mặt vốn đã thất bại? Do đó, tôi có nên giới hạn các lựa chọn nhiệt độ (và có thể cả vi điều khiển) của mình ở các phần xuyên lỗ không? Có một công thức hàn tốt hơn để đi với, tức là không chì hay không? Các miếng đệm hoặc lỗ thông qua có nên lớn hơn những gì thường thấy trên các bảng dữ liệu IC trong phần dấu chân không?

Bất kỳ lời khuyên hoặc cái nhìn sâu sắc sẽ được thực sự đánh giá cao. Tôi sẵn sàng thử nghiệm và học hỏi từ những sai lầm của mình, nhưng nếu tôi có thể khởi đầu tốt hơn, điều đó thật tuyệt. :)

Một số thông tin hữu ích về các loại vật hàn khác nhau: Luyện kim NIST

Các bảng quan trọng chính là 1,12 (hệ số giãn nở nhiệt / tính chất đàn hồi của chất hàn chì) và 1,14 (độ bền kéo / độ cắt của chất hàn chì).

Tôi tin rằng tài liệu này cũng có thông tin cho những người bán hàng không có chì (đó là những gì nó được gọi là cuối cùng), tôi đã không quá khó khăn cho những điều này.

Các thuộc tính quan trọng cho hàn chì 63/37:

Coeff của sự giãn nở nhiệt: Mô đun đàn hồi (Tôi đang sử dụng con số 20 độ, nó sẽ cao hơn một chút gần 0 độ, không vượt quá 38,1 GPa ở -70 độ): Độ bền kéo:

$$\alpha = 24 \frac{10^{-6}}{K}$$ $$E = 30.2 GPa$$ $$\sigma_{max} = 56.19 MPa$$

Trường hợp xấu nhất là nếu hàn được gắn vào một cái gì đó hoàn toàn cứng nhắc. Giả sử chúng ta lấy trạng thái ứng suất 0 làm nhiệt độ phòng (25C).

Sự co lại do giãn nở nhiệt là:

$$\epsilon = \alpha (25C - 0C) = 0.0006$$

Và ứng suất kéo thích hợp là:

$$\sigma = E \epsilon = 18.12 MPa$$

Đây là thấp hơn cường độ kéo của hàn.

Tuy nhiên! Thậm chí tốt hơn là bản thân bảng mạch PCB sẽ ký hợp đồng với chất hàn khi nó nguội đi. Tùy thuộc vào hướng layup thực tế, điều này phù hợp chặt chẽ với CTE hàn 63/37 (~ 20e-6 / C cho hướng chính), do đó ứng suất thực tế sẽ thấp hơn.

tl; dr: bạn sẽ ổn thôi Bạn có thể phải lo lắng nhiều hơn về độ ẩm / ngưng tụ, cũng như có các thành phần được đánh giá cho hoạt động dưới 0C thay vì lo lắng về các mối hàn bị nứt.

Sự co thắt khác biệt là khá nhỏ; SMT bình thường hoạt động xuống ít nhất -40C mà không có kỹ thuật đặc biệt. Đạp xe nhiệt có thể là một vấn đề lớn hơn một chút, nếu bạn đi từ -40 đến +100 và quay lại sau mỗi vài phút, một cái gì đó sẽ chụp sau một lúc. Các bộ phận BGA dễ bị tổn thương hơn với điều này.

Lớp phủ phù hợp PCB (áp dụng sau khi lắp ráp và thử nghiệm) sẽ giữ nước ra khỏi bảng.