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Saldature, perchè servono e quali tipi esistono

Spesso ci capita di parlare, nel corso degli articoli che trattano di dissipatori e di soluzioni dissipanti più in generale, dell'implementazione delle saldature in lega dei pacchi alettati di questi ultimi.
Tale soluzione come abbiamo più volte ripetuto permette di ridurre il gap che si va a formare tra l'aletta in alluminio ed il tubo in rame dell'heatpipes stessa, eliminando del tutto le sacche d'aria che si vengono a formare tra i due metalli; questo permette, un po come per la pasta termoconduttiva, di andare a togliere le miscele di gas(aria) che hanno un coeffciiente di resistenza termica più elevato del rame  e che si oppongono di conseguenza al passaggio del flusso termico in attesa che quest'ultimo venga scambiato con l'ambiente, vuoi per naturale convenzione, per irraggiamento o tramitite l'uso di flussi di aria forzata.

L'immagine seguente riassume in maniera concreta quanto fin qui detto e può essere portata al campo delle saldature associando al primo riguardo la "semplice" punzonatura delle alette e all'ultima l'utilizzo di saldature in lega; la seconda prende in esame l'utillo di un pad termico che potrebbe essere equiparata all'eventuale cattiva saldatura tra i due corpi dissipanti.

 

thermal-gap
soldering

Con l'arrivo delle normative RoHS nel corso del 2006, in Europa c'è stata un vera e propria rivoluzione che ha portato a rivedere per diverse aziende l'utilizzo di saldature sulle proprie soluzioni dissipanti, utilizzanti fino ad allora per larga parte leghe di stagno e piombo; oggi non più utilizzabili poichè catalogate come metalli pesanti(piombo) e quindi gravemente nocive per l'ambiente.
Le case si sono quindi ritrovate difronte ad un bivio che le ha obbligate a scegliere tra il non utilizzare le saldature, come ad esempio fa Scythe, o trovare un valido sostituto; a tale scopo si sono sviluppate nel corso degli anni diverse soluzioni che tuttavia  è bene distinguere e che spesso e volentieri portano a performance differenti.
Riportiamo alcune delle leghe più utilizzate in ambito elettronico adottanti le normative RoHS:

Metalli presenti/Lega Percentuale Punto di fusione
(°C)
Conducibilità termica
(W/m*k) a 25°C
AuSi 97/3 363 27
AuGe 88/12 356 44
AuSn 80/20 280 57
SnCu 99.3/07 227 65
SnAg 96.5/3.5 221 78
SnAgCu 95.6/3.5/0.9 220 60
SnAgCuSb 96.2/2.5/0.8/0.5 209 57
BiSn 0.8/99.2 138 19

Si può facilmente vedere che la lega adottante il maggior coefficiente di conducibilità termica risulta essere quella di stagno ed argento, seguita a ruota dallo stagno e rame; tale leghe risultano infatti quelle di maggior uso e consumo da parte dei vari brand che le utilizzano in due modi differenti; a bagno integrale del corpo saldante e a singola saldatura sull'aletta dissipante.
Le differenze tra le due tecniche non sono da sottovalutare e, se da un lato la prima permette di avere un costo di produzione sensibilmente minore, dall'altro garantisce una adesione dei metalli leggermente superiore rispetto alla punzonatura, lasciando il gradino più alto del podio indubbiamente alla saldatura indipendente delle alette,
Questo è dovuto essenzialmente al fatto che nell'applicazione delle saldature a bagno integrale esse vengono effettuate stendendo un sottile strato di lega sciolta sul corpo dell'heatpipes che successivamente viene infilata in blocco all'interno del pacco alettato; le problematiche che si pongono con questa azione sono di tipo meccanico e sono causate essenzialmente dalle tolleranze dei fori delle guide delle alette che, nel caso in cui siano leggermente più ampi della sezione del tubo di calore utilizzata, hanno un cattivo contatto risultando in termini termici persino inferiori ad una classica punzonatura.
Ciò con le singole saldature non succede poichè si opera una sorta di riempimento("refill") delle tolleranze meccaniche eseguite nelle fasi di lavorazione delle materie prime, eliminando direttamente in fabbrica ogni possibile interfaccia che si può interporre tra le heatpies e la superficie dissipante, la quale opererà, di conseguenza, in maniera ottimale secondo le proiezioni teoriche.
Nelle foto successive è possibile visualizzare le tre tecniche di cui abbiamo parlato, si noti il gap presente nella punzonatura e la differenza dello spessore dei due composti saldanti tra la saldatura a bagno e la terza immagine in cui le alette vengono saldatate una ad una:

alpenfoehn-civetta-soldering gemin-II-M4-soldering1 soldering-fins-8900-extreme

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