¿Cuál es la temperatura mínima para FR-4 PCBs?

Question

Mi empresa está trabajando en el desarrollo de un producto que va a ir en congeladores comerciales, por lo que mi jefe me pidió que proporcionar la temperatura de funcionamiento especificaciones para el producto. Puedo encontrar "operativo" rango de temperaturas listadas para todo, pero el PCB en sí, que es simplemente de FR-4.

Wikipedia amablemente listas de Temperatura "Índice" (lo que significa) 140 C, pero no hay indicios de que la temperatura mínima.

Yo no estoy realmente preocupado, como estoy seguro de que los otros componentes de la junta directiva serán los factores limitantes, pero en aras de la exhaustividad, me gustaría tener la lista.

¿Alguien conoce la temperatura de funcionamiento mínima de FR-4? (¿Y cuál sería el modo de falla?)

Answer 1

FR4 PCB es de vidrio-epoxi reforzadas con laminados. Varios estudios han sido publicados sobre el efecto de las bajas temperaturas sobre dicho material.

• Una comilla específica de papel de la "Dinámica de comportamiento fracaso de vidrio/epoxi compuestos en condiciones de baja temperatura utilizando la prueba de impacto Charpy método" (Shokrieh et al):

  se encontró que el mecanismo de falla de los cambios de la matriz de grietas en la temperatura de la habitación a la delaminación y la fibra de rotura a bajas temperaturas.

  Este estudio se aplicó una temperatura de -30^oC, no lo suficientemente bajo como para espontáneo cristalina fragilidad.

• Otro estudio, "La Influencia de las Altas y de las Bajas Temperaturas sobre el impacto de las propiedades del vidrio-epoxi materiales compuestos" (Putic et al) se lleva a la temperatura de hasta -50^oC, y se encuentra el aspecto de frágil grietas en el material a altas temperaturas.

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Estos son dos de los principales supuestos en relación con el dispositivo mencionado en la pregunta:

• La temperatura del congelador no va a llegar tan bajo como los que se utilizan en estos estudios
• Existe riesgo limitado de vibración o impacto en el real de la placa de circuito, por lo tanto frágil grietas es raro pero no se descarta

Si cualquiera de estos supuestos no es válido, el material en cuestión debe ser examinada de nuevo. Existen propósito especial industrial de la cerámica de alúmina / PCB sustratos diseñado específicamente para temperaturas extremadamente bajas, que normalmente se utiliza para la implementación de dispositivos en el espacio o en equipo criogénico. Los materiales podrían ser las más adecuadas en este caso.

El punto a tener en cuenta en este tipo de entornos es la posible fractura de paquetes, cajas y soldadura de las uniones de los componentes electrónicos en la placa, no sólo de los PCB en sí.

Comúnmente procedimiento recomendado para la implementación de los tableros de circuitos en condiciones extremas de temperatura, es llevar el aparato a la temperatura deseada en lentas etapas, evitando así la rápida contracción o shock térmico de la junta o de las partes.

Answer 2

FR-4 fácilmente sobrevive a temperaturas criogénicas. Ha sido utilizado en varios aficionados de los satélites, probado en nitrógeno líquido y de mi lugar de trabajo utiliza algunas FR-4 adaptador de pcb en el criogénico de la cámara de vacío. Si FR-4 con éxito las funciones a -60*C y -90*C, entonces debe sobrevivir el congelador. Debido a la diferencia en los coeficientes de temperatura utilizamos cobre laminado de pcb para temperaturas por debajo de los 40* Kelvin.

Answer 3

Cuando se trata de PCB laminados, hay 'FR-4', y es 'FR-4' y de otros tipos.

No estoy repitiendo a mí mismo: todo lo que FR-4 realmente significa es que cumple con un retardante de llama estándar (normalmente 94V0).

Hay un número de fabricantes de laminado hay, como Isola que hacer una amplia gama de láminas , cada una con diferentes propiedades para los diferentes mercados.

Hitachi productos Químicos también hacer una amplia variedad de base de laminados. Aunque la respuesta de arriba es excelente, a veces las mejores personas para pedir son el laminado de los fabricantes.

Como usted parece ser un poco de un nicho de área, yo creo que los fabricantes de laminado puede ser el mejor colocado para ayudar a usted a partir de este punto.

Answer 4

FR-4 no tiene "operativo" de la temperatura. Tiene un punto de fusión o un punto de transición de vidrio que es de alrededor de 120-140 C. Si se congele, que sólo se pone más frío.

Usted puede obtener fallas como resultado de repetidos cambios bruscos de temperatura, es decir, el choque térmico. Hay pruebas de que usted puede hacer para ver cuánto choque térmico tu PCB puede manejar antes de vías y pistas de crack y dejar de ser utilizable, pero esa es una cuestión diferente.