Punti chiave dell’articolo
- La dissipazione del calore è essenziale per garantire prestazioni, affidabilità e sicurezza nei sistemi elettronici moderni.
- Electrolube propone un’ampia gamma di materiali termicamente conduttivi: paste, adesivi, RTV e resine incapsulanti, per ogni esigenza applicativa.
- La scelta del materiale dipende da conducibilità termica, viscosità, intervallooperativo e isolamento elettrico, valutati in base al contesto reale.
- Le paste siliconiche e non siliconiche rispondono a esigenze diverse: alta temperatura, compatibilità ambientale, rilavorabilità.
- Le applicazioni industriali spaziano da inverter solari a LED, fino a celle a combustibile e dispositivi embedded, dove la dissipazione è cruciale per la durata.
La crescente potenza dei dispositivi elettronici e la spinta alla miniaturizzazione rendono la dissipazione del calore un aspetto cruciale nella progettazione. La gestione termica, o thermal management, non è più solo una questione di efficienza, ma una condizione necessaria per garantire sicurezza, affidabilità e continuità operativa. Questo articolo offre una panoramica completa sulle soluzioni tecniche Electrolube, analizzando materiali, meccanismi e vantaggi applicativi per la dissipazione nei sistemi elettronici complessi.
Indice
- Perché dissipare calore è essenziale nei componenti elettronici
- Soluzioni e materiali per la dissipazione termica
- Paste termiche
- Adesivi termoconduttivi e RTV
- Resine incapsulanti: protezione e thermal management integrato
- Proprietà tipiche dei prodotti per la dissipazione del calore
- Applicazioni per il thermal management
- Conclusione
Perché dissipare calore è essenziale nei componenti elettronici
Durante il funzionamento, ogni componente elettronico genera calore come sottoprodotto. Quando non viene dissipato in modo efficiente, questo accumulo porta a un innalzamento della temperatura fino al punto di equilibrio. Secondo la legge di Newton sul raffreddamento, la velocità di perdita di calore dipende dalla differenza di temperatura tra componente e ambiente: se questa differenza non è sufficiente o la superficie di scambio è ridotta, si rischiano degrado prestazionale, malfunzionamenti o guasti irreversibili.
Ecco perché la dissipazione di calore deve essere pianificata in fase di design. Dispositivi ad alta densità di potenza, come LED, inverter, IGBT o microprocessori, richiedono materiali e sistemi che agiscano come interfaccia efficiente tra sorgente e dissipatore.
Soluzioni e materiali per la dissipazione termica
Il primo livello di gestione termica è spesso affidato ai dissipatori passivi, che aumentano la superficie disponibile per il trasferimento termico all’ambiente. Tuttavia, le superfici a contatto tra componente e dissipatore non sono mai perfettamente lisce: la rugosità metallica crea micro-spazi d’aria, isolanti per natura, che compromettono l’efficienza del sistema.
Per risolvere questo problema, si utilizzano materiali d’interfaccia termica (TIM), come paste termiche, adesivi o pad, che riempiono le micro-cavità, migliorano il contatto termico e riducono la resistenza termica di interfaccia.
Paste termiche: il cuore della dissipazione efficace
Formulazioni siliconiche e non siliconiche
Le paste termoconduttive Electrolube sono composte da riempitivi termicamente conduttivi sospesi in un fluido vettore non polimerizzante. Questo le rende ideali per applicazioni dove è richiesta rilavorabilità, o dove la geometria non consente l’uso di materiali rigidi.
Electrolube propone:
- Paste siliconiche: bassa viscosità, resistenza fino a 200°C. Utili dove la stabilità ad alte temperature è prioritaria.
- Paste non siliconiche: necessarie in contesti dove i silossani volatili possono compromettere adesione, pulizia o isolamento (es. ottica, circuiti sensibili, coating).
Adesivi termoconduttivi e RTV
Adesivo epossidico TBS
Quando il dissipatore non è solo incollato ma fa parte della struttura meccanica, entra in gioco l’adesivo termico TBS. È un sistema bicomponente ad alta resistenza, arricchito con microsfere di vetro che garantiscono uno spessore costante (200 µm) e una dissipazione stabile.
RTV siliconici TCOR e TCER
- TCOR (ossimico): maggiore forza adesiva, flessibilità e tenuta a lungo termine.
- TCER (etanolico): bassa viscosità e conducibilità elevata. Ideale per applicazioni a bassa pressione o dove è richiesta una pellicola sottile.
Entrambi sono pensati per combinare adesione meccanica e trasferimento termico, con facilità di applicazione e polimerizzazione all’umidità ambientale.
Resine incapsulanti: protezione e thermal management integrato
In ambienti industriali gravosi, l’elettronica deve resistere a umidità, polveri, vibrazioni e condizioni corrosive. Le resine incapsulanti offrono una soluzione 2-in-1a queste problematiche: protezione e dissipazione termica.
Per alcuni tipi di circuiti infatti può essere vantaggioso incapsulare il dispositivo in un involucro con dissipatore di calore utilizzando un composto termo-conduttivo.
Electrolube produce una serie di soluzioni di incapsulamento in due parti che utilizzano tecnologie epossidiche, poliuretaniche e siliconiche:
Proprietà tipiche dei prodotti per la dissipazione del calore
I materiali per la dissipazione del calore vengono scelti non solo per le loro prestazioni in laboratorio, ma per la capacità di mantenere efficienza e stabilità nel tempo, anche in condizioni operative estreme. Le proprietà fondamentali da valutare sono:
Conducibilità termica
È la misura della capacità di un materiale di trasferire calore, espressa in W/m·K. I valori di conducibilità in massa forniscono un’indicazione del trasferimento atteso, ma per una valutazione realistica è essenziale considerare anche la resistenza termica di interfaccia, che tiene conto dello spessore applicato, della qualità del contatto e della pressione esercitata. Una pasta altamente conduttiva, se applicata in strato troppo spesso, può risultare meno efficiente di una con valori inferiori ma applicata correttamente.
Electrolube utilizza un metodo a flusso di calore che misura separatamente la resistenza del materiale e quella di contatto, per ottenere un dato più preciso e applicabile.
Intervallo di temperatura operativa
Le condizioni ambientali possono variare molto in funzione dell’applicazione: per questo motivo i nostri prodotti Electrolube propongono materiali con range termici estesi, da -60°C fino a +230°C. È importante selezionare prodotti che mantengano integrità e prestazioni termiche anche durante escursioni fuori specifica o cicli termici ripetuti.
Resistenza dielettrica
Nei sistemi elettronici è cruciale che i materiali utilizzati per la dissipazione non compromettano l’isolamento elettrico. I prodotti Electrolube offrono ottimi valori di resistenza dielettrica, con picchi fino a 42 kV/mm per le paste non siliconiche della linea HTCX e HTCPX, e ottime performance anche su resine e RTV.
Viscosità
La viscosità influisce su metodo e qualità dell’applicazione. Le paste termiche devono essere sufficientemente fluide per formare uno strato sottile ma stabili per non subire effetto pump-out nel tempo. I gap filler (come HTCPX) presentano viscosità molto elevate per garantire resistenza a vibrazioni e deformazioni. Le resine e i RTV, una volta applicati, polimerizzano e assumono stabilità meccanica; in questo caso la viscosità è importante per l’erogazione, non per la performance finale.
Applicazioni per il thermal management
Le soluzioni per il thermal management trovano impiego in una vasta gamma di settori dove la gestione della temperatura è determinante per la funzionalità, l’affidabilità e la sicurezza dei sistemi. I materiali come paste termoconduttive, adesivi termici, RTV e resine incapsulanti vengono utilizzati in:
- Inverter fotovoltaici: noti per la loro sensibilità alla temperatura e soggetti a stress termici continui.
- Connessioni tra tubo di calore e serbatoio d’acqua: in applicazioni di riscaldamento solare.
- Celle a combustibile a idrogeno: dove la dissipazione termica garantisce efficienza elettrochimica e durata.
- Generatori eolici: in ambienti esposti a sbalzi termici, vibrazioni e umidità.
- LED e illuminazione: per mantenere costante il flusso luminoso e prolungare la vita utile.
- Elettronica miniaturizzata e sistemi embedded, dove il volume ridotto amplifica il rischio di surriscaldamento.
In tutti questi casi, è necessario selezionare materiali con proprietà bilanciate tra dissipazione termica, compatibilità elettrica, resistenza ambientale e facilità d’applicazione.
Conclusione
La dissipazione del calore è oggi una disciplina tecnica a tutti gli effetti. Le soluzioni proposte da Electrolube, distribuite in Italia da Mascherpa, coprono tutte le esigenze del thermal management.
Scegliere il materiale giusto significa ottimizzare prestazioni, sicurezza e durabilità del proprio sistema elettronico.
Contatta gli esperti Mascherpa per ricevere supporto tecnico qualificato nella selezione della soluzione più adatta al tuo progetto. La nostra esperienza è a tua disposizione per ogni esigenza di dissipazione calore nei settori industriali, automotive, LED, power electronics e green energy.
