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- ELETTRONICA OGGI 432 - NOVEMBRE/DICEMBRE 2013
O
ggi molte persone possiedono cellulari dotati di
potenze di elaborazione superiori a quelle dei
computer desktop di solo qualche anno fa, che non
sono però appesantiti dalle ventole e prese d’aria che
caratterizzavano le ormai vecchie apparecchiature. Il
raffreddamento rumoroso non esiste più ma i dispositivi
non si surriscaldano. Di seguito se ne illustreranno le
ragioni. La tendenza a realizzare sistemi senza ventole
ad alte prestazioni è diffusa in numerosi settori di mer-
cato, come l’elettronica di largo consumo, gli autovei-
coli, le apparecchiature sanitarie, gli apparati militari e
l’elettronica industriale. Considerata la richiesta di pre-
stazioni sempre più elevate e di un incredibile numero
di funzionalità in dispositivi in formato estremamente
compatto, la gestione del calore è destinata a diventare
una scienza importante, che richiederà un’attenta piani-
ficazione a lungo termine. Per mettere in atto le proprie
strategie, i progettisti dovranno affidarsi a un’ampia
varietà di materiali termici che siano in grado di offrire
un ricco ventaglio di caratteristiche.
La corretta strategia di gestione del calore per un
sistema ultracompatto e privo di ventole può essere
considerata in qualche modo “poco intuitiva”. È del tutto
naturale pensare che un processore multi-gigahertz
o componenti come interruttori di potenza e conver-
titori analogico/digitali funzionerebbero meglio in un
ambiente aperto e arieggiato, quando invece gli spazi
interni di molti degli odierni dispositivi sono pieni di
materiali termici ad alte prestazioni. Questi superano
di gran lunga l’aria in termini di capacità di trasferire il
calore dai componenti all’ambiente esterno. Ed è questa
la chiave per comprendere l’apparente cambiamento
di paradigma: il flusso d’aria è un sistema impratica-
bile per diversi motivi, tanto che il raffreddamento dei
dispositivi elettronici viene oggi ricondotto, nella mag-
gior parte dei casi, a un problema di conduzione.
L’aria ferma, naturalmente, è nemica della conduzione.
Ciò era già noto ben prima della nascita dell’elettronica
moderna ed è il motivo per cui all’interfaccia tra com-
ponente caldo e dissipatore vengono applicati grassi
termici e, più recentemente, materiali a cambiamento
di fase. Il ruolo di questi materiali è molto chiaro: elimi-
nare l’aria che altrimenti resterebbe intrappolata nelle
imperfezioni superficiali all’interfaccia tra i due compo-
nenti. Poiché questo materiale di interfaccia possiede
una conduttività molto migliore dell’aria, l’efficienza
di trasferimento del calore verso il dissipatore è molto
maggiore in presenza di questa interfaccia.
Gli sviluppi in corso della scienza dei materiali termici
hanno permesso di ottenere nuove formulazioni, che
offrono una conduttività migliorata e una maggiore
facilità di utilizzo. Inoltre, la disponibilità di una gamma
molto più ampia di materiali termici agevola i progettisti
nell’attuare la strategia migliore per trasferire il calore
dai componenti presenti sulla scheda al contenitore
esterno.
I riempitivi termici sono gli articoli più pubblicizzati
dagli specialisti della gestione del calore. I prodotti di
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Nuove tecniche
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I materiali avanzati contribuiscono
a mantenere “freschi” i dispositivi senza
l’uso di ventole
