Kann ein schlechter Herstellungsprozess / eine schlechte Montage der Leiterplatte und die Art des verwendeten Lots zu Problemen mit der thermischen EMF (siehe Abbildung auf der Leiterplatte) führen? Wird es von der Art des verwendeten Materials beeinflusst? Zum Beispiel die Qualität der Beschichtung, Durchkontaktierungen, Verwendung verschiedener Metalle wie Gold, Zinn, Kupfer usw.?
Antworten:
Der Seebeck-Effekt ist immer vorhanden und hat nichts mit der Qualität des Leiterplattenherstellungsprozesses zu tun. Kupfer ist Kupfer und weist einen gewissen Seebeck-Effekt auf.
Sofern Sie keine sehr empfindliche Low-Level-Analogschaltung haben, kann der Seebeck-Effekt auf einer normalen Leiterplatte ignoriert werden.
Erstens muss ein Wärmegradient vorhanden sein, damit aufgrund des Seebeck-Effekts ein Spannungsversatz auftritt. Die gesamte Leiterplatte bei gleicher Temperatur verursacht keine Offsets, unabhängig von der Temperatur.
Zweitens beträgt der Versatz selbst bei Wärmegradienten auf der ganzen Linie 0 über jede Schleife von Kupferspuren. Welche Offset-Spannung entlang des Gradienten auf eine andere ausgehende Temperatur verursacht wird, wird durch den umgekehrten Gradienten ausgeglichen, der auf die Starttemperatur zurückkehrt.
Drittens sind die Offset-Spannungen aufgrund des Seebeck-Effekts gering. Kupfer erzeugt etwa 6,5 µV / ° C. Selbst wenn eine Seite einer Platine 50 ° C heißer als die andere ist, verursacht dies nur einen Versatz von 325 µV. Und wieder können Sie das im Allgemeinen nicht spüren, selbst wenn Sie es wollten, weil dies in einer Schleife abgebrochen wird.
Thermoelemente nutzen den Seebeck-Effekt, indem sie zwei verschiedene Materialien hin und her verwenden. Der an der Elektronik bei Raumtemperatur beobachtete Spannungsversatz ist die Differenz zwischen der von den beiden Materialien erzeugten über die Temperaturdifferenz.
Der häufigste Grund für die Berücksichtigung des Seebeck-Effekts auf einer Leiterplatte ist die Entwicklung von Thermoelementempfängern. Da ein Thermoelement die Temperaturdifferenz und nicht die absolute Temperatur misst, müssen Sie die Temperatur der Verbindungsstelle kennen, an der die Thermoelementdrähte mit Kupferspuren auf Ihrer Platine verbunden sind. Diese beiden Übergänge müssen ebenfalls die gleiche Temperatur haben.
In hochgenauen Thermoelement-Empfängerschaltungen erfolgt dies normalerweise, indem die beiden Übergänge physisch nahe beieinander gehalten und ein Kupferstab darüber geklemmt werden. Das Kupfer ist von den Übergängen elektrisch isoliert, aber so gut wie möglich thermisch verbunden. Da Kupfer ein guter Wärmeleiter ist, sind die beiden Übergänge hoffentlich sehr nahe beieinander und am absoluten Temperatursensor auf der Platine, der als Referenztemperatur verwendet wird.
Ja, und es kann ein Problem sein, wenn Sie versuchen, Messgeräte zu bauen.
Normalerweise schwitzen Leute wie Keithly und Keysight über dieses Zeug, wenn sie 7-stellige Voltmeter entwerfen, bei denen thermische EMFs wirklich eine Rolle spielen können.
Andere lustige Dinge können thermisch induzierte Belastungen sein, die dazu führen, dass Oszillatoren die Frequenz ändern und Kondensatoren Ladung aufnehmen. Viele lustige Dinge, über die man sich Sorgen machen muss, wenn man in diesem Raum spielt.
Sehr oft sieht man Leiterplatten mit eingeschnittenen Schlitzen, um Leckagen zu begrenzen (wahrscheinlich ein größeres Problem bei billigen Leiterplatten), und ich habe dies selbst getan, wenn es um Giga-Ohm-Impedanz ging.
Früher wurden Lote auf Cadmiumbasis für Verbindungen mit niedriger thermischer EMK mit Kupfer verwendet. ROHS hat dies schwieriger gemacht als früher.