Ich würde gerne ein Heimprojekt machen, bei dem ich Temperaturen in meinem Gefrierschrank und in Flüssigkeiten messe. Abgesehen von der Flüssigkeitskompatibilität bin ich vor allem neugierig, ob jemand einige Best Practices für das Board-Design empfehlen kann oder nicht. Ich habe online keine Ressourcen gefunden, die erklären, was in Anwendungen passieren wird, die für Temperaturen von 0 ° C vorgesehen sind. Ich gehe davon aus, dass sich die Lötstellen aufgrund der Kälte zusammenziehen, aber bedeutet dies, dass ein oberflächenmontiertes Design von Natur aus versagt? Sollte ich daher meine Auswahl der Temperatur (und möglicherweise des Mikrocontrollers) auf Teile mit Durchgangsbohrung beschränken? Gibt es eine bessere Lotformulierung, dh bleifrei oder nicht? Sollten die Pads oder Durchgangslöcher größer sein als das, was normalerweise auf den IC-Datenblättern im Footprint-Abschnitt zu finden ist?
Jeder Rat oder Einblick wäre sehr willkommen. Ich bin mehr als bereit, zu experimentieren und aus meinen Fehlern zu lernen, aber wenn ich einen besseren Vorsprung bekommen könnte, wäre das schön. :)
Einige nützliche Informationen über verschiedene Arten von Lot: NIST Metallurgy
Die wichtigsten Tabellen sind 1.12 (Wärmeausdehnungskoeffizient/elastische Eigenschaften bleihaltiger Lote) und 1.14 (Zug-/Scherfestigkeit bleihaltiger Lote).
Ich glaube, das Dokument enthält auch Informationen für bleifreie Lote (so heißt es schließlich), ich habe nicht zu genau danach gesucht.
Die wichtigsten Eigenschaften für 63/37 bleihaltiges Lot:
Wärmeausdehnungskoeffizient:
Das Worst-Case-Szenario ist, wenn das Lot auf etwas völlig Starres montiert wird. Angenommen, wir würden den 0-Spannungszustand als Raumtemperatur (25 ° C) annehmen.
Die Kontraktion aufgrund der Wärmeausdehnung beträgt:
Und die entsprechende Zugspannung ist:
Diese liegt weit unter der Zugfestigkeit des Lotes.
Jedoch! Noch besser ist, dass sich die Leiterplatte selbst beim Abkühlen mit dem Lot zusammenzieht. Abhängig von der tatsächlichen Layup-Richtung entspricht dies dem CTE des Lots von 63/37 (~ 20e-6 / C für die primäre Richtung), sodass die tatsächliche Belastung geringer ist.
tl; dr: es wird dir gut gehen. Möglicherweise müssen Sie sich mehr Gedanken über Feuchtigkeit/Kondensation machen und Komponenten verwenden, die für den Betrieb unter 0 °C ausgelegt sind, anstatt sich Gedanken über das Reißen von Lötstellen zu machen.
Die differentielle Kontraktion ist ziemlich klein; Normales SMT funktioniert ohne spezielle Techniken bis mindestens -40 ° C. Thermisches Radfahren kann ein bisschen problematischer sein, wenn Sie alle paar Minuten von -40 auf +100 und zurück gehen, wird nach einer Weile etwas brechen. BGA-Teile sind dafür anfälliger.
Die konforme PCB-Beschichtung (nach der Bestückung und dem Test aufgetragen) hält Wasser von der Platine fern.
Passant
KalleMP