Nhiệt độ tối thiểu cho PCB FR-4 là bao nhiêu?

Công ty của tôi đang làm việc để phát triển một sản phẩm sẽ đi vào tủ đông thương mại, vì vậy ông chủ của tôi đã yêu cầu tôi cung cấp thông số kỹ thuật nhiệt độ hoạt động cho sản phẩm. Tôi có thể tìm thấy nhiệt độ "phạm vi hoạt động" được liệt kê cho tất cả mọi thứ trừ PCB, vốn chỉ đơn giản là FR-4 cũ.

Wikipedia liệt kê một cách hữu ích "Chỉ số nhiệt độ" (bất kể điều đó có nghĩa là gì) là 140 C, nhưng không có dấu hiệu nào cho thấy nhiệt độ tối thiểu.

Tôi không thực sự lo lắng, vì tôi chắc chắn rằng các thành phần khác trên bảng sẽ là yếu tố hạn chế, nhưng để hoàn thiện, tôi muốn liệt kê nó.

Có ai biết nhiệt độ hoạt động tối thiểu của FR-4 không? (Và chế độ thất bại sẽ là gì?)

FR4 PCB là laminate epoxy gia cường thủy tinh. Một số nghiên cứu đã được công bố về ảnh hưởng của nhiệt độ thấp đến vật liệu như vậy.

• Một trích dẫn cụ thể từ bài báo " Hành vi hỏng động của vật liệu tổng hợp thủy tinh / epoxy dưới nhiệt độ thấp bằng phương pháp thử tác động Charpy " (Shokrieh et al ):

  người ta thấy rằng cơ chế thất bại thay đổi từ nứt ma trận ở nhiệt độ phòng sang phân tách và đứt sợi ở nhiệt độ thấp.

  Nghiên cứu này áp dụng nhiệt độ -30 ^o C, không đủ thấp cho độ giòn kết tinh tự phát.

• Một nghiên cứu khác, " Ảnh hưởng của Nhiệt độ cao và thấp đến các tính chất tác động của vật liệu tổng hợp thủy tinh epoxy " (Putic et al ) làm giảm nhiệt độ xuống -50 ^o C và tìm thấy sự xuất hiện của các vết nứt giòn trong vật liệu ở nhiệt độ đó.

Đây là hai giả định chính liên quan đến thiết bị được đề cập trong câu hỏi:

• Nhiệt độ tủ đông sẽ không đạt đến mức thấp như nhiệt độ được sử dụng trong các nghiên cứu này
• Có hạn chế rủi ro rung động hoặc tác động lên bảng mạch thực tế, do đó vết nứt giòn là không thể nhưng không loại trừ

Nếu một trong hai giả định này không hợp lệ, tài liệu được đề cập cần phải được xem xét lại. Có tồn tại chất nền gốm sứ công nghiệp / alumina PCB chuyên dụng được thiết kế dành riêng cho nhiệt độ cực thấp, thường được sử dụng để triển khai thiết bị trong không gian hoặc trong thiết bị đông lạnh. Những vật liệu này có thể phù hợp hơn trong trường hợp này.

Điểm cần lưu ý trong các môi trường như vậy là sự gãy có thể của các gói, vỏ và mối hàn cho các thành phần điện tử trên bảng, không chỉ riêng PCB.

Một quy trình thường được đề xuất để triển khai các bảng mạch trong điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt, là đưa thiết bị đến nhiệt độ mong muốn trong các giai đoạn chậm , do đó tránh mọi sự co ngót hoặc sốc nhiệt nhanh chóng lên bo mạch hoặc các bộ phận.

FR-4 dễ dàng sống sót ở nhiệt độ đông lạnh. Nó đã được sử dụng trong các vệ tinh sở thích khác nhau, được thử nghiệm trong nitơ lỏng và nơi làm việc của tôi sử dụng một số pcb bộ chuyển đổi FR-4 trong buồng chân không đông lạnh. Nếu FR-4 hoạt động thành công ở -60 * C và -90 * C, thì nó sẽ tồn tại trong tủ đông. Do sự khác biệt về hệ số nhiệt độ, chúng tôi sử dụng pcb đồng laminate cho nhiệt độ dưới 40 * Kelvin.

Khi nói đến cán màng PCB, có 'FR-4' và có 'FR-4' và các loại khác.

Tôi không nhắc lại: tất cả những gì FR-4 thực sự có nghĩa là nó đáp ứng tiêu chuẩn chống cháy (thường là 94V0).

Có một số nhà sản xuất gỗ ngoài kia, chẳng hạn như Isola , người tạo ra một loạt các loại gỗ với mỗi thuộc tính khác nhau cho các thị trường khác nhau.

Hóa chất của Hitachi cũng tạo ra nhiều loại cán cơ bản. Mặc dù câu trả lời ở trên là tuyệt vời, đôi khi những người tốt nhất để hỏi là các nhà sản xuất gỗ.

Khi bạn xuất hiện ở một khu vực thích hợp, tôi nghĩ các nhà sản xuất gỗ có thể được đặt tốt nhất để giúp bạn từ thời điểm này.

FR-4 không có nhiệt độ "hoạt động". Nó có điểm nóng chảy hoặc điểm chuyển tiếp thủy tinh khoảng 120-140 C. Nếu bạn đóng băng nó, nó sẽ lạnh hơn tất cả.

Bạn có thể gặp thất bại do thay đổi nhiệt độ đột ngột lặp đi lặp lại, tức là sốc nhiệt. Có những thử nghiệm bạn có thể làm để xem mức độ sốc nhiệt của PCB có thể xử lý trước khi vias và theo dõi vết nứt và ngừng sử dụng nhưng đó là một vấn đề khác.