Necesito diseñar un circuito de PCB para trabajar (o incluso por debajo) de -40 grados centígrados. Normalmente, utilizo la placa PCB FR-4 a temperatura ambiente. Sin embargo, he aprendido de la pregunta " ¿Cuál es la ¿Temperatura mínima para PCB FR-4? "para que los PCB FR-4 puedan tener problemas por debajo de -30 grados centígrados.
Entonces, ¿qué tipo de material de PCB puede manejar una temperatura tan baja?
He usado FR4 en 4K y otros lo han usado a temperaturas mucho más bajas.
Las características físicas disminuyen un poco a bajas temperaturas, pero la falla de la placa, como la delaminación, normalmente no se produce por la simple exposición a temperaturas frías. Las pruebas de Charpy a las que se hace referencia en su respuesta vinculada son una medida de la resistencia de una muestra con muesca al impacto (agregue un elevador de tensión y luego golpéelo con un martillo, básicamente). Si se encuentra en un entorno mecánico severo, es posible que deba considerar la menor resistencia al impacto y usar una tabla más gruesa o soportarla mejor.
El fallo en la unión de la soldadura debido a las diferencias en el coeficiente de expansión térmica puede ser un factor, especialmente con la soldadura sin plomo y cosas como paquetes grandes de BGA.
-40 ° C es solo un día agradable en algunas partes del mundo, y -55 ° C es el extremo inferior del rango de temperatura militar, ambos límites están dentro del rango normal de las placas de vidrio epoxi, y hay Un montón de componentes a precios razonables disponibles que tienen especificaciones garantizadas a esas temperaturas (especialmente -40).
Puedes usar un sustrato de cerámica: ver, por ejemplo, aquí . Por supuesto, será costoso y puede requerir herramientas especiales, y debo decir que no tienen experiencia personal con estos. Pero es la solución habitual para circuitos que deben operar a temperaturas extremas.
Si la aplicación no lo descarta totalmente, también podría considerar el uso de un gabinete con calefacción. Esto será menos costoso y le permitirá utilizar materiales y técnicas convencionales.
Mi solución sería encerrar el PCB FR-4 en un recinto hermético aislado, con un gradiente de aislamiento de al menos 20 grados C. Si se necesita más control de temperatura, agregaría un bi - Dispositivo de calefacción / refrigeración direccional. De esta manera, la temperatura fuera del gabinete puede ser más extrema y aún así no afectar la temperatura dentro del gabinete. Este método también evita grandes gradientes de temperatura PCB local .
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