我的公司正在开发一种将用于商用冰柜的产品,所以我的老板要求我提供该产品的工作温度规格。我可以找到列出的所有“工作范围”温度,但 PCB 本身只是普通的旧 FR-4。
维基百科有用地将“温度指数”(无论这意味着什么)列为 140 C,但没有最低温度的迹象。
我并不担心,因为我确信板上的其他组件将成为限制因素,但为了完整起见,我希望将其列出。
有人知道FR-4的最低工作温度吗?(失败模式是什么?)
我的公司正在开发一种将用于商用冰柜的产品,所以我的老板要求我提供该产品的工作温度规格。我可以找到列出的所有“工作范围”温度,但 PCB 本身只是普通的旧 FR-4。
维基百科有用地将“温度指数”(无论这意味着什么)列为 140 C,但没有最低温度的迹象。
我并不担心,因为我确信板上的其他组件将成为限制因素,但为了完整起见,我希望将其列出。
有人知道FR-4的最低工作温度吗?(失败模式是什么?)
FR4 PCB 是玻璃增强环氧树脂层压板。已经发表了几项关于低温对这种材料的影响的研究。
论文“使用夏比冲击试验方法在低温下玻璃/环氧树脂复合材料的动态失效行为”(Shokrieh等人)的具体引述:
发现失效机理由室温下的基体开裂转变为低温下的分层和纤维断裂。
该研究应用了 -30 o C 的温度,对于自发结晶脆性而言,温度不够低。
另一项研究“高温和低温对玻璃-环氧树脂复合材料冲击性能的影响”(Putic等人)将温度降至 -50 o C,并发现在这样的温度下材料中会出现脆性裂纹。
以下是关于问题中涉及的设备的两个关键假设:
如果其中任何一个假设无效,则需要重新考虑相关材料。确实存在专门为极低温度设计的特殊用途工业陶瓷/氧化铝 PCB 基板,通常用于在太空或低温设备中部署设备。在这种情况下,这些材料可能更合适。
在这种环境中需要注意的一点是,电路板上的电子元件的封装、外壳和焊点可能会破裂,而不仅仅是 PCB 本身。
在极端温度条件下部署电路板的常用推荐程序是缓慢地将设备带到所需的温度,从而避免电路板或零件的任何快速收缩或热冲击。
FR-4 很容易在低温下存活。它已用于各种业余卫星,在液氮中进行了测试,我的工作地点在低温真空室中使用了一些 FR-4 适配器 pcb。如果 FR-4 在 -60*C 和 -90*C 下成功运行,那么它应该可以在冰箱中存活。由于温度系数不同,我们在 40* 开尔文以下的温度下使用铜层压板 pcb。
FR-4 没有“工作”温度。它的熔点或玻璃化转变温度约为 120-140 摄氏度。如果将其冷冻,它只会变得更冷,仅此而已。
由于温度反复突然变化(即热冲击),您可能会出现故障。您可以进行一些测试来查看您的 PCB 在通孔和轨道破裂并停止使用之前可以承受多少热冲击,但这是一个不同的问题。