Erwärmung der Leiterplatte in einer Umgebung mit niedriger Temperatur

Ich muss eine Mikrocontrollerschaltung entwickeln, die bei niedrigen Temperaturen (bis zu -60 ° C) arbeitet. Ich möchte die FR4-Leiterplatte erwärmen, bis sie den kommerziellen Temperaturbereich über -40 ° C erreicht. Ich habe einige Flexi-Heizungen zum Heizen der Leiterplatte gefunden. Welche anderen Optionen habe ich? Ist es möglich, eine PCB-Schicht als Heizung zu verwenden? Ich konnte keine Informationen über die Verwendung einer Schicht als Heizung finden.

Ich würde gerne Leiterbahnen auf oder in der Leiterplatte als direkte Heizung verwenden, wie Sie vorschlagen. Natürlich sollten Sie zunächst die Platte so weit wie möglich isolieren, um den Energiebedarf für die Aufrechterhaltung der Temperatur zu minimieren. Achten Sie besonders auf externe elektrische Verbindungen, die auch gute Wärmeleiter sein können. Zusätzliche Drahtlängen, die in der Isolierung vergraben sind, helfen einiges.

Ich würde die Leiterbahn (en) größtenteils um den Rand der Platine legen und sie im Allgemeinen von anderen wärmeerzeugenden Komponenten fernhalten, um Temperaturgradienten auf der gesamten Platine auf ein Minimum zu beschränken. Ich würde eine Stromquelle entwerfen, die eine Temperaturrückkopplung hat, um den Trace zu betreiben, mit einer "maximalen" Einstellung, die garantiert nicht ausbrennt.

Die Flexi-Heizungen, die Sie gefunden haben, tun im Wesentlichen das Gleiche, aber sie betrachten die Anwendungsdaten wahrscheinlich als etwas proprietär. Sie müssen die Details selbst herausarbeiten; Dinge wie Leiterbahnbreiten und -dicken, Strompegel und Temperaturanstieg basieren auf dem Grundwiderstand von Kupfer, der 1,68 × 10 ^-8 Ω-m bei 20 ° C beträgt.

Ich musste einen 400-MHz-Daten-Demodulator für Funkempfänger entwickeln, der bei -60 ° C eingesetzt werden konnte, und ich legte eine Reihe oberflächenmontierter Widerstände in Matrixform unter die Leiterplatte auf der unteren Leiterplatte (4-Lagen-Platine). Die Matrix bedeutete, dass wenn ein Widerstand ausfiel, dies nicht die gesamte Idee der Heizung zerstörte.

Ich habe die Heizung mit einem Temperatursensor geregelt und bei ca. +10 ºC abgeschaltet, da das gleiche Modul auch den ganzen Tag in der Backhitze stehen könnte. Das einzige Problem, das das Gerät anfangs hatte, war das Wiederaufheizen auf 0 ° C - Kondensation bildete sich auf der Leiterplatte und für 5 Minuten funktionierte das Radio nicht wie erwartet. Dies wurde durch selektives Lackieren anfälliger Bereiche der Leiterplatte behoben.

Es gab immer noch ein paar bemerkenswerte Störungen, als es wieder um 0 ° C anstieg, aber diese waren sehr kurzlebig. Das Gerät wurde für eine Testzelle für Flugmotoren entwickelt - kein schöner Ort, an dem man sein kann, wenn der Motor läuft! Der Funkempfänger sammelte Daten vom Motor.