我需要设计一个 PCB 电路以在 -40 摄氏度(甚至更低)下工作。通常,我在室温下使用 FR-4 PCB 板。但是,我从“ FR-4 PCB 的最低温度是多少? ”这个问题中了解到,FR-4 PCB 在-30 摄氏度以下可能会出现问题。
那么什么样的PCB材料可以承受这么低的温度呢?
我需要设计一个 PCB 电路以在 -40 摄氏度(甚至更低)下工作。通常,我在室温下使用 FR-4 PCB 板。但是,我从“ FR-4 PCB 的最低温度是多少? ”这个问题中了解到,FR-4 PCB 在-30 摄氏度以下可能会出现问题。
那么什么样的PCB材料可以承受这么低的温度呢?
我在 4K 下使用过 FR4,而其他人则在低得多的温度下使用过它。
物理特性在低温下会有所下降,但仅仅暴露在低温下通常不会发生分层等电路板故障。您的链接答案中提到的夏比测试是衡量缺口试样冲击强度的方法(基本上,添加一个应力提升器,然后用锤子敲击它)。如果您处于恶劣的机械环境中,您可能必须考虑较低的冲击强度并使用较厚的板或更好地支撑它。
由于热膨胀系数的差异导致的焊点失效可能是一个因素,尤其是对于无铅焊料和大型 BGA 封装等情况。
-40°C在世界某些地区只是一个寒冷的日子,而-55°C是军用温度范围的下限,这两个限制都在环氧玻璃板的正常范围内,并且有很多合理的在这些温度(尤其是 -40)下具有保证规格的价格组件。
您可以使用陶瓷基板:请参见此处。当然它会很昂贵,并且可能需要特殊的工具,我应该说没有这些个人经验。但对于必须在极端温度下工作的电路来说,这是通常的解决方案。
如果应用程序没有绝对排除它,您也可以考虑使用加热外壳。这将降低成本,并允许您使用传统的材料和技术。
我的解决方案是将 FR-4 PCB封装在绝缘密封外壳中,绝缘梯度至少为 20 摄氏度。如果需要更多的温度控制,我会添加一个双向加热/冷却装置。这样,外壳外部的温度可以更加极端,并且仍然不会影响外壳内部的温度。这种方法还避免了较大的局部 PCB温度梯度。