FR-4 PCB के लिए न्यूनतम तापमान क्या है?


13

मेरी कंपनी एक उत्पाद विकसित करने पर काम कर रही है जो वाणिज्यिक फ्रीज़र में जाएगा, इसलिए मेरे मालिक ने मुझे उत्पाद के लिए ऑपरेटिंग तापमान विनिर्देश प्रदान करने के लिए कहा। मैं सब कुछ के लिए सूचीबद्ध "ऑपरेटिंग रेंज" तापमान पा सकता हूं, लेकिन पीसीबी ही, जो सीधे सादे पुराने FR-4 है।

विकिपीडिया सहायक रूप से "तापमान सूचकांक" (जो कुछ भी मतलब है) को 140 सी के रूप में सूचीबद्ध करता है, लेकिन न्यूनतम तापमान के कोई संकेत नहीं हैं।

मैं वास्तव में चिंतित नहीं हूं, क्योंकि मुझे यकीन है कि बोर्ड पर अन्य घटक सीमित कारक होंगे, लेकिन पूर्णता के लिए, मैं इसे सूचीबद्ध करना चाहूंगा।

क्या कोई FR-4 का न्यूनतम ऑपरेटिंग तापमान जानता है? (और विफलता मोड क्या होगा?)


2
यह वह नहीं है जो आप पूछ रहे हैं, बल्कि ... प्रत्येक भाग के ऑपरेटिंग तापमान रेंज को देखने के अलावा, यह देखना याद रखें कि वे कैसे बातचीत करते हैं। विभिन्न सामग्रियों में थर्मल विस्तार (CTE) के अलग-अलग गुणांक होते हैं, और CTE के साथ भागों में FR4 की तुलना में बहुत अलग होते हैं, जो तापमान में परिवर्तन के कारण विफल होते हैं (या तो बोर्ड से अलग हो जाते हैं या बंद हो जाते हैं)। मेरे अनुभव में समस्याओं के सबसे आम स्रोत हैं (कुछ क्रिस्टल ऑसिलेटर्स की तरह) बड़े सिरेमिक पार्ट्स।
द फोटॉन

मैं मान रहा हूँ कि आप (या विचार) श्रीमती भागों के साथ काम कर रहे हैं।
फोटॉन

धन्यवाद, ये ध्यान रखने वाली अच्छी बातें हैं। बोर्ड SMT है, और RF संचार के लिए इस पर SAW गुंजयमान यंत्र है।
टिमएच - कोडिडैक्ट

1
टिमएच, एक बात है, अगर आपका नियामक वातावरण इसकी अनुमति देता है, तो लीड-मुक्त के बजाय इस बोर्ड के लिए टिन-लीड मिलाप का उपयोग करें। लीड-मुक्त प्रकार स्टिफ़र और अधिक भंगुर होते हैं, इसलिए सोल्डर जोड़ों को दरार करने या थर्मली बल देने पर भागों को दरार करने की अधिक संभावना होती है।
फोटॉन

विधिवत् नोट किया हुआ। मैं RoHS निर्देश के साथ मुद्दों से अवगत हूं, और सामान्य नियम के रूप में, जहां संभव हो, टिन-लीड मिलाप का उपयोग करना पसंद करता हूं। यह मामला और भी महत्वपूर्ण होगा।
टिमएच - कोडिडैक्ट

जवाबों:


13

FR4 PCB ग्लास-प्रबलित एपॉक्सी लैमिनेट है। इस तरह की सामग्री पर कम तापमान के प्रभाव को लेकर कई शोध अध्ययन प्रकाशित हुए हैं।


प्रश्न में छुआ डिवाइस के बारे में ये दो महत्वपूर्ण धारणाएं हैं :

  • इन अध्ययनों में इस्तेमाल किए गए फ्रीजर का तापमान उतना कम नहीं होगा
  • वास्तविक सर्किट बोर्ड पर कंपन या प्रभाव का सीमित जोखिम है, इसलिए भंगुर दरारें होने की संभावना नहीं है लेकिन इसे खारिज नहीं किया जाता है

यदि इन मान्यताओं में से कोई भी अमान्य है, तो विचाराधीन सामग्री पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता है। विशेष रूप से बहुत कम तापमान के लिए विशेष रूप से डिजाइन किए गए विशेष प्रयोजन के औद्योगिक सिरेमिक / एल्यूमिना पीसीबी सब्सट्रेट मौजूद हैं, जो आमतौर पर अंतरिक्ष में या क्रायोजेनिक उपकरण में तैनाती के लिए उपयोग किया जाता है। वे सामग्री इस मामले में अधिक उपयुक्त हो सकती हैं।

ऐसे वातावरण में ध्यान देने वाली बात यह है कि केवल पीसीबी ही नहीं, बोर्ड पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए पैकेज, केसिंग और मिलाप जंक्शनों का संभावित फ्रैक्चर है।

अत्यधिक तापमान की स्थिति में सर्किट बोर्ड को तैनात करने के लिए एक सामान्य रूप से अनुशंसित प्रक्रिया है, डिवाइस को धीमी गति से वांछित तापमान में लाना है , इस प्रकार बोर्ड या भागों में किसी भी तेजी से संकोचन या थर्मल सदमे से बचना है।


1
यह ठीक उसी प्रकार का उत्तर है जिसके लिए मैं उम्मीद कर रहा था। आपकी पूरी तरह से, सावधानीपूर्वक सोची-समझी प्रतिक्रिया के लिए धन्यवाद।
टिमएच - कोडिडैक्ट

@ टिम आपका स्वागत है। मैं क्रायोजेनिक रासायनिक रिएक्टर डिजाइन में थर्मल इन्सुलेशन के रूप में इस्तेमाल की जा रही बहुत समान सामग्रियों की योनि के साथ काम कर रहा हूं।
अनिंदो घोष

4

FR-4 आसानी से क्रायोजेनिक तापमान से बच जाता है। इसका उपयोग विभिन्न हॉबीस्ट उपग्रहों में किया गया है, तरल नाइट्रोजन में परीक्षण किया गया है और मेरे रोजगार का स्थान क्रायोजेनिक वैक्यूम चैंबर में कुछ FR-4 एडॉप्टर पीसीबी का उपयोग करता है। यदि FR-4 सफलतापूर्वक -60 * C और -90 * C पर कार्य करता है, तो उसे फ्रीजर से बचना चाहिए। तापमान गुणांक में अंतर के कारण हम 40 * केल्विन के तहत तापमान के लिए तांबे के टुकड़े टुकड़े पीसीबी का उपयोग करते हैं।


3

जब यह पीसीबी टुकड़े टुकड़े में आता है, तो 'FR-4' होता है और 'FR-4' और अन्य प्रकार होते हैं।

मैं खुद को नहीं दोहरा रहा हूं: यह सब एफआर -4 वास्तव में इसका मतलब है कि यह एक लौ रिटार्डेंट मानक (आमतौर पर 94 वी 0) से मिलता है।

वहाँ कई टुकड़े टुकड़े निर्माता हैं, जैसे कि इसोला जैसे कि विभिन्न बाजारों के लिए अलग-अलग गुणों वाले प्रत्येक टुकड़े टुकड़े की एक विस्तृत श्रृंखला बनाते हैं ।

हिताची केमिकल्स कई तरह के बेस लेमिनेट भी बनाते हैं। यद्यपि ऊपर का उत्तर उत्कृष्ट है, कभी-कभी पूछने वाले सबसे अच्छे लोग टुकड़े टुकड़े निर्माता होते हैं।

जैसा कि आप एक आला क्षेत्र में दिखाई देते हैं, मुझे लगता है कि टुकड़े टुकड़े निर्माताओं को इस बिंदु से आपकी सहायता करने के लिए सबसे अच्छा रखा जा सकता है।


-2

FR-4 का कोई "ऑपरेटिंग" तापमान नहीं है। इसमें एक पिघलने बिंदु या एक ग्लास संक्रमण बिंदु होता है जो लगभग 120-140 सी है। यदि आप इसे फ्रीज करते हैं, तो यह बस ठंडा हो जाता है।

तापमान में अचानक बदलाव, यानी थर्मल शॉक के परिणामस्वरूप आपको विफलताएं मिल सकती हैं। ऐसे परीक्षण हैं जो आप यह देखने के लिए कर सकते हैं कि आपका पीसीबी vias से पहले कितना संभाल सकता है और दरार को ट्रैक कर सकता है और उपयोग करना बंद कर सकता है लेकिन यह एक अलग मुद्दा है।


जवाब के लिए धन्यवाद! प्रश्न में PCBs बहुत ज्यादा फ्रीजर में रहने वाले हैं, इसलिए बार-बार थर्मल शॉक न्यूनतम होना चाहिए।
टिमएच - कोडिडैक्ट

"120-140 C का एक गलनांक?"? मुझे ऐसा नहीं लगता! यह आसानी से टांका लगाने वाले तापमान का सामना कर सकता है, जो 180-200 सी न्यूनतम हैं।
डेव ट्वीड

आप सही हैं @ ट्वीड, कांच संक्रमण तापमान सिर्फ तापमान है जिस पर कांच तेजी से विस्तार करना शुरू करता है। यह गलनांक नहीं है।
टिमएच - कोडिडैक्ट

अभी भी, सिलिका-आधारित ग्लास के लिए ग्लास संक्रमण तापमान 550-600 सी के क्रम पर है। कृपया अपना उत्तर सही करें। मुझे लगता है कि जिस तापमान पर एपॉक्सी बाइंडर टूटना शुरू होता है वह वैसे भी FR-4 की वास्तविक परिचालन सीमा को परिभाषित करता है।
डेव ट्वीड

1
यहां भ्रम को स्पष्ट करने के लिए, मैं निम्नलिखित ध्यान देता हूं: एपॉक्सी थर्मोप्लास्टिक नहीं है; इसका कोई गलनांक नहीं है (यह पिघलने के बजाय रासायनिक रूप से क्षीण होता है)। इसका ग्लास संक्रमण तापमान, जो वास्तव में उपरोक्त उत्तर में उद्धृत जैसा कुछ होगा, वह तापमान है जिसके ऊपर यह बहुतायत से ख़राब हो सकता है।
ओलेकेंड्र आर।
हमारी साइट का प्रयोग करके, आप स्वीकार करते हैं कि आपने हमारी Cookie Policy और निजता नीति को पढ़ और समझा लिया है।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.