¿Cuál es la temperatura mínima para los PCB FR-4?

FR4 PCB es un laminado epoxi reforzado con vidrio. Se han publicado varios estudios de investigación sobre el efecto de las bajas temperaturas en dicho material.

• Una cita específica del documento " Comportamiento de falla dinámica de compuestos de vidrio / epoxi a baja temperatura utilizando el método de prueba de impacto de Charpy "(Shokrieh et al ):

    

  se encuentra que el mecanismo de falla cambia desde el agrietamiento de la matriz a temperatura ambiente hasta la delaminación y la rotura de la fibra a bajas temperaturas.

  Este estudio aplicó una temperatura de -30 ^o C, no lo suficientemente baja para la fragilidad cristalina espontánea.

• Otro estudio, " La influencia de lo alto y lo bajo Las temperaturas en las propiedades de impacto de los compuestos de vidrio-epoxi "(Putic et al ) reducen la temperatura a -50 ^o C, y encuentran la apariencia de frágil Grietas en el material a tales temperaturas.

Estos son dos supuestos clave con respecto al dispositivo mencionado en la pregunta:

• La temperatura del congelador no alcanzará los niveles más bajos que los utilizados en estos estudios.
• Existe un riesgo limitado de vibración o impacto en la placa de circuito real, por lo tanto, las grietas frágiles son poco probables, pero no están descartadas.

Si cualquiera de estas suposiciones no es válida, el material en cuestión debe reconsiderarse. Existen sustratos de PCB de cerámica / alúmina para usos especiales diseñados específicamente para temperaturas extremadamente bajas, que se utilizan normalmente para el despliegue de dispositivos en el espacio o en equipos criogénicos. Esos materiales podrían ser más adecuados en este caso.

El punto a tener en cuenta en tales entornos es la posible fractura de paquetes, cubiertas y uniones de soldadura para los componentes electrónicos de la placa, no solo la PCB misma.

Un procedimiento comúnmente recomendado para desplegar placas de circuito en condiciones de temperaturas extremas, es llevar el dispositivo a la temperatura deseada en etapas lentas , evitando así cualquier rápido encogimiento o choque térmico en la placa o las partes.

FR-4 sobrevive fácilmente a las temperaturas criogénicas. Se ha utilizado en varios satélites aficionados, probado en nitrógeno líquido y mi lugar de trabajo utiliza algunos adaptadores de PCB FR-4 en una cámara de vacío criogénica. Si el FR-4 funciona con éxito a -60 * C y -90 * C, debería sobrevivir al congelador. Debido a la diferencia en los coeficientes de temperatura, usamos laminados de cobre para temperaturas menores a 40 * Kelvin.

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

No me estoy repitiendo: todo lo que FR-4 significa en realidad es que cumple con el estándar de ignifugación (generalmente 94V0).

Existen varios fabricantes de laminados, como Isola que hacen un amplia gama de laminados cada uno con diferentes propiedades para diferentes mercados.

Hitachi Chemicals también produce una amplia variedad de laminados base. Aunque la respuesta anterior es excelente, a veces las mejores personas para preguntar son los fabricantes de laminados.

Como parece que estás en un área de nicho, creo que los fabricantes de laminados pueden estar en la mejor posición para ayudarte desde este punto.

El FR-4 no tiene temperatura de "funcionamiento". Tiene un punto de fusión o un punto de transición de vidrio que es aproximadamente 120-140 C. Si lo congelas, se enfría, eso es todo.

Es posible que se produzcan fallas como resultado de cambios repentinos de temperatura repetidos, es decir, choque térmico. Hay pruebas que puede hacer para ver cuánto choque térmico puede manejar su PCB antes de que las vías y las pistas se agrieten y dejen de ser utilizables, pero ese es un problema diferente.