Яка мінімальна температура для друкованих плат FR-4?

Моя компанія працює над розробкою продукту, який перейде в комерційні морозильні камери, тому мій начальник попросив мене надати технічні характеристики робочої температури. Я можу знайти температури "робочого діапазону", вказані для всього, крім самої друкованої плати, яка є просто звичайною старою FR-4.

Вікіпедія корисно перераховує "Індекс температури" (що б це не означало) як 140 ° C, але немає мінімальної температури.

Я не дуже переживаю, оскільки впевнений, що інші компоненти на дошці будуть обмежуючими факторами, але заради повноти хотілося б, щоб вони були перелічені.

Хтось знає мінімальну робочу температуру FR-4? (А яким би був режим відмови?)

FR4 PCB - це армований склом епоксидний ламінат. Опубліковано кілька досліджень про вплив низьких температур на такий матеріал.

• Конкретна цитата з статті " Динамічна поведінка відмов скла / епоксидних композитів при низькій температурі за допомогою методу впливу Шарпі " (Shokrieh et al ):

  встановлено, що механізм відмови змінюється від розтріскування матриці при кімнатній температурі до розшарування та розриву волокна при низьких температурах.

  У цьому дослідженні застосовували температуру -30 ^o C, недостатньо низьку для спонтанної кристалічної крихкості.

• Інше дослідження " Вплив високих і низьких температур на ударні властивості скла-епоксидних композитів " (Putic et al ) знижує температуру до -50 ^o C і виявляє появу крихких тріщин у матеріалі при таких температурах.

Це два ключові припущення щодо пристрою, на яке торкається питання:

• Температура морозильної камери не досягне таких низьких показників, як у цих дослідженнях
• Існує обмежений ризик вібрації або впливу на фактичну плату, отже, крихкі тріщини малоймовірні, але не виключаються

Якщо будь-яке з цих припущень є недійсним, відповідний матеріал необхідно переглянути. Існують спеціальні підкладки для друкованої плати з промислової кераміки / глинозему, призначені спеціально для надзвичайно низьких температур, зазвичай використовуються для розгортання пристроїв у просторі або в кріогенному обладнанні. Ці матеріали можуть бути більш придатними в цьому випадку.

Слід зазначити, що в таких середовищах можливий розрив пакетів, обшивок та паяльних з'єднань для електронних компонентів на платі, а не лише для самої плати.

Загальноприйнята процедура розгортання печатних плат в екстремальних температурних умовах - це приведення пристрою до потрібної температури на повільних стадіях , таким чином, уникнення швидкої усадки або теплового удару на борт або деталі.

FR-4 легко переживає кріогенні температури. Він використовувався в різних супутниках-любителях, перевірявся на рідкий азот, і моє місце роботи використовує деякі адаптери FR-4-адаптера в кріогенній вакуумній камері. Якщо FR-4 успішно функціонує при -60 * C і -90 * C, він повинен пережити морозильну камеру. Через різницю в температурних коефіцієнтах ми використовуємо мідний ламінат PCB для температури нижче 40 * кельвінів.

Що стосується ламінатів на друкованій платі, то є "FR-4", а також "FR-4" та інших типів.

Я не повторююсь: все, що справді означає FR-4, це те, що він відповідає стандарту вогнестійкого (зазвичай 94V0).

Існує ряд виробників ламінату, таких як Isola, які виготовляють широкий спектр ламінатів, кожен з яких має різні властивості для різних ринків.

Hitachi Chemicals також виготовляє широкий спектр базових ламінатів. Хоча відповідь вище чудова, іноді кращі люди, про які варто запитати, - це виробники ламінату.

Оскільки, здається, ви знаходитесь у зоні ніші, я думаю, що виробники ламінату, можливо, найкраще допоможуть вам з цього приводу.

У FR-4 немає "робочої" температури. У нього температура плавлення або температура склування становить приблизно 120-140 С. Якщо ви заморожуєте її, це просто холодніше, і все.

У вас можуть виникнути збої в результаті неодноразових різких перепадів температури, тобто теплового удару. Є тести, які ви можете зробити, щоб побачити, з яким термічним шоком може перенести друкована плата, перш ніж віаси та треки не розтріскаться та перестануть бути придатними для використання, але це вже інше питання.