massima temperatura di traccia su FR-4


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Qual è la temperatura massima che consiglieresti per una traccia isolata sulla superficie di FR-4? (Vale a dire: non una traccia di livello interno.) Esiste una raccomandazione IPC? Importa davvero se supera la temperatura di transizione vetrosa ? (Qual è questo valore per FR-4? Wikipedia dice "sopra 120C".) Voglio dire, anche se è morbido, la traccia rimarrà comunque con alta affidabilità? 'Supponiamo che quello che sto cercando sia un insieme di curve MTTF vs. temperatura (vs. area di traccia), ma le congetture esperte sono incoraggiate.

Ciò è utile quando si calcolano le larghezze delle tracce rispetto all'aumento della temperatura. Ho sempre limitato le tracce al minimo di circa 100 ° C o qualunque cosa le parti collegate possano gestire.

[Per il Mech-E, Chem-E e Mat-E: suppongo che la domanda possa essere ridotta all'intersezione delle sollecitazioni di taglio tra rame e FR-4 causate da differenze nell'espansione termica, che sarebbero correlate alla larghezza della pista e la diminuzione del modulo di taglio all'aumentare della temperatura.]


Mi chiedo se ci sarebbe un problema con l'esecuzione di una traccia 150C su una scheda, quindi espandendola di circa 1 cm da un pin IC che richiede una temperatura più bassa? Problemi diversi dall'integrità del segnale (modifica dell'impedenza). Dovrò provarlo.
Tyblu,

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Non è così tanto stress da taglio. Ciò che fa male è che la resina (organica) del materiale FR4 inizierà a degradare e bruciare a temperature elevate. Per applicazioni ad alta temperatura, utilizzare materiale ceramico.
Zebonaut,

Risposte:


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Questa non è la mia area di competenza, quindi non posso indirizzarti verso alcun dato MTBF ma lavoro con strumenti che operano abitualmente in ambienti fino a 175 ° C, quindi posso dirti per esperienza a cosa guardo.

  1. Regolatori di tensione con protezione termica. Questi di solito tagliano circa 125 ° C.
  2. Saldare. Dipende dal rapporto piombo / stagno che può variare notevolmente. Devi controllare la valutazione per ogni tipo, ma in genere puoi ottenere una saldatura che non si scioglie fino a circa 220 ° C
  3. I componenti variano notevolmente. Devi leggere attentamente i fogli dati. Ad esempio, un microcontrollore potrebbe essere valutato per funzionare a 125 ° C, ma questo è 100 MHz. Se lo esegui solo a 12 MHz, potrebbe funzionare molto più caldo. C'è un buon articolo qui che ne parla un po 'di più.

Non ho riscontrato alcun problema con le tracce che si separano dalle schede prima che si verificassero questi altri guasti.


L'opinione esperta è l'ultima parola! Spingerò le temperature di traccia quando ne ho bisogno, quindi (abbassando il collo, ecc.). L'articolo sembra una buona lettura.
Tyblu,

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AFAIK, le norme di sicurezza (ad es. UL) richiedono che la temperatura sui giunti e sulle tracce di saldatura sia inferiore a 130 ° C per il normale materiale FR-4.

Le singole parti possono diventare più calde (ad es. Un MOSFET o un diodo in un TO220), ma i giunti di saldatura (e le tracce) devono essere pari o inferiori a 130 ° C.

Questa temperatura massima di 130 ° C sembra essere ragionevole non solo per quanto riguarda le approvazioni di sicurezza, ma anche per ciò che la scheda può davvero prendere. Ho portato le tavole fuori dalla camera climatica con letture della temperatura di alcune parti a ca. 170 ° C, e dame en heren, quell'odore era cattivo e quella tavola era nera!


Suppongo che sia per intervalli più lunghi, perché praticamente tutte le schede FR-4 oggi passano attraverso un forno di riflusso ad almeno 250 ° C prima della spedizione.
pipe

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Ho il sospetto che renderai inutili tutti i circuiti integrati sulla scheda a causa dell'alta temperatura molto prima che il rame e l'FR-4 diventino un problema.


Alcuni circuiti integrati sono classificati a temperature elevate: diodo Schottky 150C (APT60S20); 200C temp. sensore (LM95172; $$!); 150C cc-source (PSSI2021SAY; BJT); FET SMPS 160C (FS6S1565RB); 225C reg. Lineare (HTPLREG).
Tyblu,
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