La tecnologia del silicio, si sà, ha solo un grande problema strutturale: scalda. La fisica che rende i semiconduttori materiali ideali per i dispositivi elettronici ha un limite che è quello dell'effetto Joule. Anche e soprattutto per chi opera nel settore delle lighting solutions questi effetti risultano problematici. Fortunatamente la risposta c'è ed è una realizzazione ad arte del PCB con annessa opportuna dissipazione del calore. Ecco chi la propone, impiegando l'alluminio.
Non c'è ingegnere o tecnico che abbia a che fare con i semiconduttori che non sappia che il punto debole di questa tecnologia è la temperatura. Il moto Browniano degli elettroni diventa flusso ordinato, il silicio scalda e l'Effetto Joule semplicemente non si può evitare, con conseguente rischio per stabilità e durata nel tempo del circuito.
L'innalzamento della temperatura che ne deriva è un problema sentito in tutti i campi della tecnica, dai microcontrollori più semplici fino ai sistemi embedded più sofisticati. Tra questi ci sono, ovviamente, i LED e con essi, in particolare, oggi sono possibili tantissimi utilizzi. Tra questi c'è il settore del lighting, cioè l'utilizzo dei LED nell'illuminazione, anche ornamentale, di ambienti di ogni tipo, interni o esterni.
Fortunatamente, però, tra una corretta progettazione del circuito stampato, un efficiente dimensionamento delle piste e soprattutto la giusta soluzione per dissipare la temperatura, questi problemi possono essere gestiti in maniera efficiente.
Quella che è presentata in questo articolo è un'azienda che si occupa proprio di questo: fornire supporto e soluzioni concrete a chi sperimenta queste problematiche. Si chiama "Esseti circuiti stampati" e con orgoglio rivendica di essere sul mercato dal 1979.
Una frase riportata sul loro sito vi racconta in breve chi sono e cosa fanno: "Dai File Gerber ai Circuiti Stampati: Un mix perfetto di Informatica, Elettronica,Meccanica e Chimica". Ma se non dovesse bastarvi, e siamo sicuri che non lo farà, eccovi la descrizione che cercavate.
Materiali
Uno degli aspetti di cui questo gruppo si fa un vanto è proprio la varietà dei materiali con i quali può lavorare e per ciascuno spiegano, con dovizia di particolari, tutti i dettagli tecnici realizzativi.
Tra le tante possibilità ci sono anche Alluminio e Rigid-flex.
Del primo, utile in particolare per quanto riguarda il settore dell'illuminazione artificiale, e quindi l'impiego di LED, le specifiche tecniche parlano di:
- Materiali utilizzabili: IMS (Insulated Metallic Substrate);
- Produttori: Berquist-KL Laminates-Ventec;
- Spessore metallo: 1.0 – 1.5 – 2.0 – 3.0 mm;
- Spessore Isolante: 0.1 – 0.2 – 0.25mm;
- Finiture Superficiali: Rame Passivato, HAL Lead Free o Sn/Pb, Doratura Elettrolitica-Doratura Chimica (ENIG – ENIPIG – ASIG), Argento-Stagno Chimico;
- Finitura Meccanica: Fresatura-Scooring;
- Lavorazioni Opzionali: Stampa grafite, Stampa solder resist pelabile, Meccanica con lavorazione ad altezza controllata, Bisellatura -Svasatura-Alesatura.
La specifiche tecniche per quanto riguarda il Rigid-flex sono:
- Materiali utilizzabili: FR4: Tg 150-180-200, Polymide (e/o Kapton), Materiali Lead free Epoxy;
- Spessore Flex-base: 0,1mm minimo;
- Spessore Rame base: 18um-35um-70um;
- Finiture Superficiali: Doratura Elettrolitica o Chimica (ENIG – ENIPIG ), Argento Chimico -Stagno Chimico;
- Finitura Meccanica: Fresatura.
Servizi
Quanto detto, certamente, non è abbastanza. Cosa fa davvero quest'azienda? Per quale motivo vi può interessare? Prima di tutto, date uno sguardo a questa immagine
in maniera tale da avere una visione più chiara di quale sia l'atteggiamento di questo gruppo.
Si occupano della produzione di PCB in Italia, vendendo e collaudando i prodotti forniti, lavorando su diverse tecnologie: Monolayer, Bilayers, Multilayers, in Alluminio e in Teflon.
Lavorano nel campo della progettazione e della masterizzazione fornendo anche il cosiddetto servizio "all inclusive", con opzione "prodotto finito".
Per tutti quelli che non "hanno tempo" di fornire i gerber, l'azienda si propone di realizzarli basandosi addirittura soltanto su documentazione cartacea.
E così, anche riparazioni meccaniche, serigrafia e finiture superficiali.
Una vasta possibilità di scelta per supportare al meglio la realizzazione del prodotto.
Settori
Dire "PCB" di per sé non vuol dire niente: tutto sta nel capire per cosa vengono utilizzati. I settori in cui l'azienda si dimostra utile e competitiva sono diversi e vanno dall'elettronica di potenza fino al campo elettromedicale passando per quello automotive senza dimenticare l'elettronica di consumo. Ma è proprio sulle soluzioni LED lighting che il loro know-how si rende indispensabile.
Certificazioni
Una delle cose su cui punta maggiormente sono le certificazioni e la qualità.
Tra queste ci sono la Certificazione UL Europa e Canada. Per chi non la conoscesse, si tratta dell'omologazione dei processi produttivi che garantisce la qualità. Tra le revisioni periodiche, la scelta dei materiali e tutti i controlli utili a mantenere lo standard del processo produttivo, l'azienda garantisce e certifica se stessa ed il suo operato.
Concordemente viene anche evidenziato lo Standard IPC, relativo a tutte le normative da seguire per produrre ogni tipo di apparato elettronico in conformità con i requisiti di sicurezza ed affidabilità.
Tutte queste sono la dimostrazione di quanto quest'azienda abbia da offrire non soltanto in efficienza ma anche in qualità.
Il sito Internet sul quale potrete trovare tutte le informazioni utili è disponibile a questo indirizzo ed è molto ben organizzato, per quanto essenziale.
Se, invece, avete necessità di reperire maggiori informazioni di tipo commerciale, fate pure riferimento al loro sito di e-commerce, all'interno del quale troverete tutte le indicazioni di cui avete letto.
Oltre alla garanzia dell'impegno e della competenza dell'azienda, la promessa di costi mantenuti i più bassi possibile, tanto da essere concorrenziali, è la possibilità di una spedizione veloce ed efficiente.
Avete bisogno di un preventivo personalizzato?
Ecco come potete richiederlo all'azienda:
(fai click sull'immagine per ingrandirla)
completate questo semplice modulo e una volta che l'avrete fatto verrete contattati e proprio in quella sede potrete definire eventuali ulteriori dettagli.
Ciò vi consentirà anche di apprezzare la velocità e la trasparenza, veri valori aggiunti nel mercato odierno.
Se volete saperne di più o semplicemente avere un preventivo rapido online, non vi resta che consultare il loro sito a questo indirizzo.
Ma di alluminio sono fatti i dissipatori delle cpu, giusto? Quindi fare il pcb in alluminio elimina la necessità del dissipatore?!
Welà 🙂
Ben tornato 🙂
No, aspetta. Innanzitutto, non è detto che siano fatti solo di alluminio perchè ci sono cpu che richiedono il dissipatore in rame, come quelle di AMD.
In secondo luogo, il dissipatore serve e dissipare per l’appunto, un eccesso di temperatura estremamente localizzato e si usa come punto di “accesso” il “top” della CPU.
D’altronde, se consideri una cpu di una qualsiasi scheda tipo BBB (hai letto i commenti? Beaglebone black l’abbiamo ribattezzata così :p), raspberry pi ecc ecc dopo un po’ che ci lavori è diventata calda (tiepida) e come consigliavamo per arduino, ma vale per tutti i micro controllori, usate la regola del pollice per verificarlo: se è troppo caldo per tenerci il pollice, allora è troppo caldo! 😀
Empirica ma funzionale!
Il pcb è un’altro paio di maniche 🙂
Certo, aiuterebbe. E non poco. Anche perchè sarebbe tutto il pcb a dissipare e questo aiuta per le piste, per le piazzole e così via dicendo.
Ma se consideri che le GPU lavorano oltre gli 80° e che ormai hanno bisogno di grandi ventole per dissipare, questa valutazione penso andrebbe fatta con prove su prove.
Quindi la risposta corretta, penso, dovrebbe essere “ni”.
Ma naturalmente, per risposte certamente più complete e competenti, qui c’è spazio per tutti, specie per coloro che quest’azienda la conoscono o meglio ancora che ci lavorano 🙂
Salve,
mi chiamo Gerry e collaboro con la ditta PCBLeali come responsabile tecnico, in effetti i dissipatori sono nella maggiornaza dei casi realizzati in alluminio in alcuni casi in rame per traferire ancora meglio il calore e spesso si realizzano alvorazioni come la lappatura per rendere ancora maggiormente planare la superficie ed evitare punti di scarso contatto o zone di vuoto che creano bolle di temperatura.
L'uso del PCB in allumino non eliminala necessità del dissipatore ma serve a meglio trasferire la temepratura generata dai componenti durante il loro funzionamento.
In pratica, analizzando i vari data sheet a confronto, ciò che devi cercare è la Heat o Thermal Conductivity (W/m.K) del supporto confrontando un normale FR4 con un circuito con supporto in alluminio.
Vedrai comunque che trai i vari FR4 mediamente troverai valori che vanno da 0.2 a 0.5 W/m.K, troverai qualche cosa in più, intorno a 0.9 – 1 W/m.K, in qualche laminato speciale e costoso.
Se però punti su Thermal conductivity IMS laminate, trovi modelli con conducibilità termiche che vanno da 5 a 14 W/m.K
Un valore di conducibilità termica molto ma molto più alta dei laminati senza piano in Alluminio circa 5 -10 volte maggiore.
Da questo si intuisce come il trasferimento termico verso un supporto dissipatore avvenga in modo più agevole e eviti la formazione di zone con accumulo di temepratura prima che si possa trasferire al dissipatore.
In caso di ulteriori chiarimenti chiedi pure e grazie per l'interessamento
Gerry
Quando sento parlare di PCB in alluminio rimango perplesso. A me risulta che sull'alluminio non è facile saldare specialmente con lo stagno. Fatemi sapere o è uscita qualche nuova lega saldante o mi sono perso qualche altra cosa. Certo sarebbe bello anche perchè il costo dell'alluminio è molto più basso di quello del rame.
i led saldati su pcb in alluminio sono saldati con stazioni IR (e torniamo sempre all’IR) 😀
ciao
Mario
Le realizzazioni che effettuate in alluminio riguardano tutto il circuito stampato oppure solo delle zone stabilite?
Saldare sull'alluminio non è semplice, soprattutto per la prototipazione, quindi sarebbe utile poter avere delle zone in alluminio dove dissipare, ad esempio sotto led o regolatori smd, ed invece altre zone con rame normale dove sladare i componenti, ad esempio microcontrollori TQFP e integrati QFN.
E questo spiega la mia domanda, grazie.
SI tratta di un laminato che, in lingua inglese, viene chiamato IMS (Insulated Metal Substrate, substrato metallico isolato) o Metal Core (anima in metallo). L’idea è molto semplice, si tratta di unire in un unico laminato tre “fogli” di materiale: come base un metallo Alluminio (esistono anche lavorazioni più complesse che utilizzano Rame o acciaio) poi un dielettrico, FR4, molto sottile, di spessore 100 µm, e, per ultimo, un foglio di rame di spessore variabile (in genere 35 o 70 µm), quindi per quanto riguarda la parte dei componenti restano le solite finiture superficiali in HAL, passivazione Oro ecc quindi per la rifusione della lega di saldatura e conseguente saldatura dei componenti non cambia nulla.
Il vantaggio è quello che la parte di FR4 dello stampato è a diretto contatto del supporto in alluminio e questo agevola il trasferimento del calore.
SI tratta di un laminato che, in lingua inglese, viene chiamato IMS (Insulated Metal Substrate, substrato metallico isolato) o Metal Core (anima in metallo). L’idea è molto semplice, si tratta di unire in un unico laminato tre “fogli” di materiale: come base un metallo Alluminio (esistono anche lavorazioni più complesse che utilizzano Rame o acciaio) poi un dielettrico, FR4, molto sottile, di spessore 100 µm, e, per ultimo, un foglio di rame di spessore variabile (in genere 35 o 70 µm), quindi per quanto riguarda la parte dei componenti restano le solite finiture superficiali in HAL, passivazione Oro ecc quindi per la rifusione della lega di saldatura e conseguente saldatura dei componenti non cambia nulla.
Il vantaggio è quello che la parte di FR4 dello stampato è a diretto contatto del supporto in alluminio e questo agevola il trasferimento del calore
Gerry… niente post duplicati.
Grazie. 😉
Ottimo articolo ricco di contenuto. Peccato che per leggere nel dettaglio la struttura di un circuito stampato in alluminio bisogna andare a leggere tra i commenti. Si potrebbe approfondire l’argomento del circuito stampato in un articolo con immagini e applicazioni per rendere meglio l’idea di come è realizzato ed evitare confusioni. Sarebbe interessante anche approfondire i circuiti stampati flessibili, ancora poco utilizzati (in genere li troviamo applicati per realizzare cablaggi ultra sottili e resistenti) ma alla base dei dispositivi indossabili (wearable).
Recentemente un cliente della mia azienda ci è stato richiesto un PCB in alluminio, Fino ad ora abbiamo lavorato sempre con IT180 e arlon, ma nessuna esperienza in questo campo, abbiamo forti esigenze di affidabilità e sicuramente affidarsi a un fornitore italiano con una lunga esperienza è fondamentale… interessante.
Prezzi troppo alti, meglio il DIY