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Elettronica di Potenza nei PCB

Per le applicazioni elettroniche di potenza la gestione del calore generato dalla scheda o “Thermal Management” è l’aspetto tecnico più caratteristico nelle valutazioni di schede elettroniche (PCBA) e circuiti stampati (PCB)
I progettisti di schede elettroniche devono conoscere i molti aspetti caratteristici che questa materia contiene iniziando appunto da una corretta progettazione del PCB.

La moderna elettronica utilizza componenti ad elevata potenza, a sempre più ridotti ingombri, come processori ad elevate prestazioni, mosfet, led, IGBT, ecc.; ne consegue che si creano zone ad elevata temperature (hotspot) sulla scheda elettronica.
Occorre disporre inoltre di strumenti idonei per la gestione termica (come ad esempio il Thermal Modeling) andando a definire le giuste specifiche tecniche di fabbricazione dei PCB come: spessore del rame e relativi distanza ed isolamenti, l’utilizzo di Thermal pad, Thermal vias, integrazione con dissipatori ed altre soluzioni tese a favorire la dissipazione.

Riguardo i PCB il parametro fondamentale a cui riferirsi è quello della Conducibilità Termica del PCB.
Nell’unità del Sistema Internazionale (SI) la conducibilità termica è misurata in watt per metro-kelvin W/m°K)

Mouser CTA giugno 24

Di seguito la sintesi di alcune soluzione tecniche per la realizzazione dei PCB impiegati in Elettronica di Potenza.

  • MCPCB (Metal Core PCB): è una famiglia di prodotti che comprende i PCB con tecnologia IMS (Insulated Metal Substrate) più comunemente noti come PCB in Alluminio. Soluzioni ampiamente utilizzate in settori come il lighting, ma anche in altre applicazioni
  • Insert Coin\Coin Sepolti: processo tecnologico di fabbricazione PCB che prevede l’inserzione di cilindri in rame dissipativo nel PCB in corrispondenza degli hot spot della scheda
  • Substrati dissipativi: laminati e materiali di base con valori di conducibilità termica superiori a quelli “tradizionali” come ad esempio il CEM3 HTC
  • Tecnologie miste: fabbricazione di PCB con inserimenti di materiali dissipativi, ad esempio l‘ impiego di Fr4 tradizionali+ adesivi termoconduttori +basette in Alluminio
  • Pedestal: tecnologia di PCB su base rame con particolare struttura del dielettrico per ottenere elevata conducibilità termica
  • Nuove tecnologie: l’impiego di materiali compositi FR4\ grafite, o dielettrici dissipativi a base di Allumina sono in fase di sperimentazione avanzata nella fabbricazione di PCB per impieghi in elettronica di Potenza.

Articolo di Guglielmo Martinelli di Tecnometal S.r.l.

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Redazione Fare Elettronica