Gestire il calore per allungare la vita dei sistemi elettronici: il thermal management secondo Edo Components e Kerafol
L’elettronica è in costante evoluzione, in tutti i campi di applicazione. A componenti racchiusi in package sempre più piccoli, frequenze di lavoro e prestazioni sempre maggiori corrisponde una crescente dissipazione di energia e, conseguentemente, un aumento del calore degli interi sistemi. Ma l’aumentare delle temperature di lavoro spesso si traduce in una contrazione della durata di vita utile dei prodotti.
Questo aspetto sta acquisendo un’importanza sempre più rilevante, ad esempio, nel campo della eMobility: un settore in grande fermento, soprattutto per lo sviluppo di tecnologie sempre migliori per aumentare l’autonomia e l’efficienza dei veicoli elettrici.
La ricerca di sistemi di ricarica sempre più performanti e rapidi provoca un notevole aumento delle temperature in gioco: un fattore di rischio per la durata delle batterie. È dimostrato, infatti, che una riduzione della temperatura di lavoro delle celle delle batterie di 10°C consente di raddoppiare la loro durata. Questa è la prova che per la buona riuscita di un progetto occorre valutare attentamente ogni suo aspetto e la gestione del calore è uno di questi.
Negli anni le tecnologie per il thermal management dei sistemi elettronici si sono moltiplicate e sviluppate. A seconda delle applicazioni esistono soluzioni e materiali più adatti. In Europa, pioniere nella loro realizzazione è Kerafol, società tedesca rappresentata per l’Italia da Edo Components.
Ce ne ha parlato più nel dettaglio Domenico Donati, presidente di Edo Components.
+Innanzitutto, chi è Edo Components e chi è Kerafol?
“Edo Components è una società nata nel 2011 dalla volontà dei suoi fondatori di far convogliare in una sola realtà le competenze accumulate in decenni di esperienze di lavoro con le migliori aziende del mondo: le abilità tecniche e produttive, la capacità di distinguere le scelte appropriate dagli errori e la conoscenza dei mercati.
Kerafol, di cui Edo Components è unico distributore in Italia, è un’azienda tedesca, nata nel 1985 dalla lucida visione del fondatore Mr. Franz Koppe.
Kerafol è oggi conosciuta come unico produttore Europeo di materiali dissipativi per il trasferimento del calore dall’applicazione all’esterno. Kerafol è una società pluripremiata per l’innovazione e per la capacità di creare nuovi materiali per la gestione del calore, tutti i suoi prodotti hanno cicli produttivi brevettati e sono frutto di anni di perfezionamento“.
Kerafol è oggi conosciuta come unico produttore Europeo di materiali dissipativi per il trasferimento del calore dall’applicazione all’esterno. Kerafol è una società pluripremiata per l’innovazione e per la capacità di creare nuovi materiali per la gestione del calore, tutti i suoi prodotti hanno cicli produttivi brevettati e sono frutto di anni di perfezionamento“.
Quali sono i settori che richiedono maggiore attenzione alla dissipazione di calore?
“I più ottimisti oggi affermano che, anche se difficile da immaginare, entro il 2030 in EU dovrebbe cessare la produzione di veicoli a motore endotermico e le grandi case produttrici di automobili si dedicheranno esclusivamente alle auto elettriche. Non penso che questa data sarà tassativa, ma credo comunque che il settore della mobilità elettrica avrà un’importante crescita e uno dei problemi da affrontare sarà l’aumento della densità di potenza e la gestione del flusso di calore generato. In particolare nei sistemi di controllo motori, batterie e battery charger, alimentatori, power converter e white goods in generale“.
Quanto è importante il ruolo del thermal management, allora, e quanto rilevante l’impatto nella progettazione di sistemi elettronici?
“L’aumento delle temperature di funzionamento dei componenti comporta una riduzione di durata delle applicazioni. La soluzione è il raffreddamento dei componenti più stressati, ad esempio nei veicoli elettrici le batterie o il controllo motori, con prodotti per il trasferimento termico efficiente che possono moltiplicare la durata dell’applicazione.
Lo stesso problema si ripropone in molte altre applicazioni, ad esempio gli inverter che oggi vengono utilizzati in tutti i sistemi green per ridurre i consumi e molte altre.
Il punto è che se vuoi dare più vita alla tua applicazione la devi raffreddare utilizzando un trasferitore termico in grado di azzerare la resistenza termica tra il componente elettronico e il dissipatore di calore e diminuire in modo importante la temperatura prolungando la vita del sistema. Oggi tutti i progettisti, per garantire la vita della loro applicazione, devono prestare particolare attenzione alla temperatura generata e a come dissiparla“.
Quali sono le migliori soluzioni e tecnologie secondo Edo/Kerafol?
“Le tecnologie e i materiali che oggi Kerafol, con il supporto locale di Edo Components, mette a disposizione per il thermal management sono innumerevoli. La scelta è condizionata dai settori di applicazione, dai volumi e dalle posizioni.
Uno dei prodotti più utilizzati è il GFL, Gap Filler Liquid: il suo utilizzo è direttamente correlato alla durata dei componenti elettronici utilizzati. Nel mondo dei veicoli elettrici è comune, perché secondo l’equazione di Arrhenius, una riduzione di 10 °C della temperatura operativa delle celle della batteria comporta un raddoppio della sua durata. Tutto questo è valido anche per applicazioni LED, carica batterie e inverter. Con il GFL si ottengono trasferimenti termici da 1.8 a 4.3 W/mk, ma, per necessità di maggiori performances o per le situazioni più complesse, sono disponibili altri prodotti come paste termiche, fogli ad alta conducibilità termica (con o senza silicone), fogli adesivi, adesivi con conducibilità termica e molti altri ancora. Sono tutti prodotti composti da polimeri termicamente conduttivi ed elettricamente isolanti.
In base alla richiesta del cliente suggeriamo il prodotto migliore per ogni singola applicazione e offriamo il servizio di plotter o fustellatura per la realizzazione del prodotto a disegno custom. Se necessario offriamo anche supporto per il posizionamento automatico“.
Perché un progettista dovrebbe scegliere di affidarsi a Edo Components-Kerafol piuttosto che a un competitor? Quali i punti di forza di Kerafol?
“Edo Components è un outsourcing globale, con uffici locati nel centro produttivo del mondo, offriamo ai clienti innovazione e competitività. Valutiamo e scegliamo i fornitori più adatti alle loro necessità, per aiutarli a raggiungere i loro obiettivi.
In Edo Components siamo molto attenti ad offrire al cliente un servizio di qualità anche in situazioni difficili. In fondo, quando non ci sono alterazioni di mercato, tutti sono in grado di farlo.
Il catalogo Kerafol è molto ampio e, in genere, adatto a soddisfare tutte le necessità. Ciononostante, spesso è capitato che, analizzando la richiesta del cliente, abbiamo modificato appositamente il prodotto per poterla soddisfare al meglio. Inoltre, Kerafol è locata in Baviera, il che la rende una scelta molto interessante anche per i tempi di consegna che non gravati da mesi di trasporti: le consegne in EU avvengono tra le 24 e le 48 ore. Per quanto riguarda la qualità, invece, Kerafol ha conseguito nel 2020 la certificazione standard ISO 50001 e tutti i prodotti sono certificati UL”.
