อุณหภูมิต่ำสุดของ FR-4 PCB คืออะไร?

บริษัท ของฉันกำลังทำงานเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ที่จะไปสู่ตู้แช่แข็งเพื่อการค้าดังนั้นหัวหน้าของฉันจึงขอให้ฉันระบุข้อกำหนดอุณหภูมิในการทำงานสำหรับผลิตภัณฑ์ ฉันสามารถหาอุณหภูมิ "ช่วงการทำงาน" ที่ระบุไว้สำหรับทุกอย่างยกเว้น PCB เองซึ่งเป็นแค่ FR-4 แบบเก่า ๆ

Wikipedia แสดงรายการ "ดัชนีอุณหภูมิ" อย่างเป็นประโยชน์ (ไม่ว่าจะหมายถึงอะไร) เป็น 140 C แต่ไม่มีข้อบ่งชี้ของอุณหภูมิต่ำสุด

ฉันไม่กังวลจริง ๆ เพราะฉันแน่ใจว่าส่วนประกอบอื่น ๆ บนกระดานจะเป็นปัจจัย จำกัด แต่เพื่อความสมบูรณ์ฉันจึงอยากให้มันอยู่ในรายการ

ไม่มีใครรู้จักอุณหภูมิต่ำสุดของ FR-4 หรือไม่ (และโหมดความล้มเหลวจะเป็นอย่างไร)

FR4 PCB เป็นอีพ็อกซี่เสริมแรงด้วยกระจกลามิเนต งานวิจัยหลายชิ้นได้รับการตีพิมพ์ผลของอุณหภูมิต่ำต่อวัสดุดังกล่าว

• ข้อความอ้างอิงเฉพาะจากกระดาษ " พฤติกรรมความล้มเหลวแบบไดนามิกของคอมโพสิตแก้ว / อีพ็อกซี่ภายใต้อุณหภูมิต่ำโดยใช้วิธีการทดสอบแรงกระแทกแบบชาร์ปี " (Shokrieh et al ):

  พบว่าการเปลี่ยนแปลงกลไกความล้มเหลวจากการแตกเมทริกซ์ที่อุณหภูมิห้องเป็นการแยกส่วนและการแตกของเส้นใยที่อุณหภูมิต่ำ

  การศึกษาครั้งนี้ใช้อุณหภูมิ -30 ^o C ไม่ต่ำพอสำหรับความเปราะของผลึกธรรมชาติ

• การศึกษาอื่น " อิทธิพลของอุณหภูมิสูงและต่ำต่อคุณสมบัติการกระแทกของคอมโพสิตอีพ็อกซี่แก้ว " (Putic et al ) ทำให้อุณหภูมิลดลงถึง -50 ^o C และพบว่ามีรอยแตกเปราะในวัสดุที่อุณหภูมิเช่นนี้

นี่คือข้อสมมติฐานหลักสองข้อเกี่ยวกับอุปกรณ์ที่สัมผัสในคำถาม:

• อุณหภูมิของช่องแช่แข็งจะไม่สูงเท่ากับอุณหภูมิที่ใช้ในการศึกษาเหล่านี้
• มีความเสี่ยง จำกัด ในการสั่นสะเทือนหรือแรงกระแทกบนแผงวงจรจริงดังนั้นจึงไม่มีการแตกร้าวได้ง่าย

หากสมมติฐานใดข้อหนึ่งเหล่านี้ไม่ถูกต้องวัสดุที่เป็นปัญหาต้องได้รับการพิจารณาใหม่ มีเซรามิกส์อุตสาหกรรม / อะลูมินา PCB พื้นผิวพิเศษที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับอุณหภูมิที่ต่ำมากโดยทั่วไปจะใช้สำหรับการปรับใช้อุปกรณ์ในพื้นที่หรือในอุปกรณ์แช่แข็ง วัสดุเหล่านั้นอาจเหมาะสมกว่าในกรณีนี้

ประเด็นที่ควรทราบในสภาพแวดล้อมเช่นนี้คือการแตกหักของหีบห่อหีบห่อและรอยประสานบัดกรีสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์บนบอร์ดไม่ใช่แค่ PCB เอง

ขั้นตอนที่แนะนำโดยทั่วไปสำหรับการปรับใช้แผงวงจรในสภาวะที่มีอุณหภูมิสูงคือการนำอุปกรณ์ไปสู่อุณหภูมิที่ต้องการในขั้นตอนช้าจึงหลีกเลี่ยงการหดตัวหรือความร้อนอย่างรวดเร็วต่อบอร์ดหรือชิ้นส่วน

FR-4 สามารถรอดชีวิตจากอุณหภูมิที่เย็นจัด มันถูกใช้ในดาวเทียมงานอดิเรกต่าง ๆ ทดสอบในไนโตรเจนเหลวและสถานที่ทำงานของฉันใช้ pcb อะแดปเตอร์ FR-4 บางตัวในห้องสูญญากาศแช่แข็ง หาก FR-4 ทำงานที่อุณหภูมิ -60 * C และ -90 * C ได้สำเร็จจะต้องมีช่องแช่แข็ง เนื่องจากความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเราใช้แผ่นทองแดงลามิเนตสำหรับอุณหภูมิต่ำกว่า 40 * เคลวิน

เมื่อพูดถึงแผ่นลามิเนต PCB จะมี 'FR-4' และมี 'FR-4' และชนิดอื่น ๆ

ฉันไม่ได้ทำซ้ำตัวเอง: ทั้งหมดที่ FR-4 หมายถึงจริงๆมันเป็นไปตามมาตรฐานสารหน่วงไฟ (ปกติ 94V0)

มีผู้ผลิตลามิเนตจำนวนมากอยู่เช่นIsolaซึ่งผลิตลามิเนตหลากหลายประเภทแต่ละอันมีคุณสมบัติแตกต่างกันไปในแต่ละตลาด

บริษัท ฮิตาชิเคมิคอลส์ยังผลิตลามิเนตพื้นฐานหลากหลายประเภท แม้ว่าคำตอบข้างต้นนั้นยอดเยี่ยมบางครั้งคนที่ดีที่สุดที่จะถามคือผู้ผลิตลามิเนต

ในขณะที่คุณดูเหมือนจะอยู่ในพื้นที่เล็ก ๆ น้อย ๆ ฉันคิดว่าผู้ผลิตลามิเนตอาจอยู่ในตำแหน่งที่ดีที่สุดเพื่อช่วยคุณจากจุดนี้

FR-4 ไม่มีอุณหภูมิ "ทำงาน" มันมีจุดหลอมเหลวหรือจุดเปลี่ยนแก้วซึ่งอยู่ที่ประมาณ 120-140 องศาเซลเซียสหากคุณหยุดมันก็จะยิ่งเย็นลงเท่านั้น

คุณอาจได้รับความล้มเหลวเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างกะทันหันซ้ำ ๆ เช่นความร้อน มีการทดสอบที่คุณสามารถทำได้เพื่อดูว่า PCB ของคุณสามารถรองรับความร้อนจากความร้อนได้มากน้อยเพียงใดก่อนที่จะทำการปิดและหยุดการใช้งาน แต่นั่นเป็นปัญหาที่แตกต่างออกไป