¿Pautas de soldadura para aplicaciones de congelación?

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Me gustaría hacer un proyecto de casa donde tomo temperaturas dentro de mi congelador y dentro de líquidos. Dejando de lado la compatibilidad con los líquidos, tengo curiosidad por saber si alguien puede recomendar algunas de las mejores prácticas para el diseño de la placa. No he encontrado ningún recurso en línea que explique lo que sucederá en las aplicaciones destinadas a temperaturas de 0C. Supongo que las juntas de soldadura se contraerán debido al frío, pero ¿esto significa que un diseño de montaje en superficie fallará inherentemente? Por lo tanto, ¿debería limitar mis selecciones de temperatura (y posiblemente de microcontrolador) a las partes del orificio pasante? ¿Hay una mejor formulación de soldadura para ir con, es decir, sin plomo o no? ¿Deberían las almohadillas o los orificios pasantes ser más grandes de lo que normalmente se encuentra en las hojas de datos de IC en la sección de huella?

Cualquier consejo o idea sería realmente apreciado. Estoy más que dispuesto a experimentar y aprender de mis errores, pero si pudiera obtener una mejor ventaja, sería bueno. :)

    
pregunta Dave

2 respuestas

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Alguna información útil sobre los diferentes tipos de soldadura: NIST Metallurgy

Las principales tablas importantes son 1.12 (coeficiente de expansión térmica / propiedades elásticas de las soldaduras con plomo) y 1.14 (resistencia a la tracción / corte de las soldaduras con plomo).

Creo que el documento también tiene información para soldaduras sin plomo (así se llama, después de todo), no busqué demasiado para esto.

Las propiedades clave para la soldadura con plomo 63/37:

Coeff de expansión térmica: $$ \ alpha = 24 \ frac {10 ^ {- 6}} {K} $$ Módulo elástico (estoy usando la figura de 20 grados, será un poco más alto cerca de 0 grados, sin exceder de 38.1 GPa a -70 grados): $$ E = 30.2 GPa $$ Resistencia a la tracción: $$ \ sigma_ {max} = 56.19 MPa $$

El peor de los casos es si la soldadura se monta sobre algo completamente rígido. Supongamos que tomamos el estado de estrés 0 como temperatura ambiente (25C).

La contracción debida a la expansión térmica es:

$$ \ epsilon = \ alpha (25C - 0C) = 0.0006 $$

Y la tensión de tracción adecuada es: $$ \ sigma = E \ epsilon = 18.12 MPa $$

Esto está muy por debajo de la resistencia a la tracción de la soldadura.

Sin embargo! Aún mejor es que la placa PCB misma se contraerá a medida que se enfríe. Dependiendo de la dirección real de la disposición, esto coincide mucho con el CTE de soldadura 63/37 (~ 20e-6 / C para la dirección principal), por lo que la tensión real será menor.

tl; dr: estarás bien. Es posible que deba preocuparse más por la humedad / condensación, así como tener componentes que estén clasificados para funcionar por debajo de 0 ° C en lugar de preocuparse por el agrietamiento de las juntas de soldadura.

    
respondido por el helloworld922
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La contracción diferencial es bastante pequeña; el SMT normal funciona hasta al menos -40 ° C sin técnicas especiales. El ciclismo térmico puede ser un poco más de un problema, si vas de -40 a +100 y regresas cada pocos minutos, algo se romperá después de un tiempo. Las partes BGA son más vulnerables a esto.

El recubrimiento conforme con PCB (aplicado después del ensamblaje y la prueba) mantendrá el agua fuera del tablero.

    
respondido por el pjc50

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