Verso schede elettroniche sempre più green: a basso consumo e sostenibili

In un periodo sempre più orientato alla sostenibilità, anche la progettazione delle schede elettroniche è indirizzata al risparmio energetico e al rispetto dell’ambiente. La ricerca di nuove soluzioni può contribuire a ridurre l’impatto ambientale, ma anche a migliorare l’efficienza energetica dei dispositivi elettronici. Alcune delle tecnologie chiave sono utilizzate nella progettazione di schede elettroniche a basso consumo energetico e più green, come i microcontrollori (MCU), i PCB LED e i circuiti 3D.

I microcontrollori (MCU) per la gestione energetica

I microcontrollori giocano un ruolo fondamentale nella gestione energetica degli apparecchi elettronici. La selezione di MCU a basso consumo energetico è cruciale per massimizzare l’efficienza energetica di un PCB. Questi dispositivi permettono di regolare l’alimentazione dei dispositivi in modo dinamico, riducendo la potenza quando non è necessaria e riattivandola in caso di richiesta. Offrono funzionalità come la modalità di sospensione che disattiva i componenti non utilizzati, contribuendo a risparmiare energia.
In questo ambito la progettazione del software è importante quanto l’hardware. Gli sviluppatori possono scrivere il codice in modo da sfruttare al meglio le capacità di gestione energetica dell’MCU, permettendo un controllo preciso del consumo di energia. Riducendo il consumo energetico, inoltre, è possibile prolungare la durata della batteria.

I PCB LED

Le schede elettroniche con componenti LED saldati vengono definite PCB LED e trovano applicazione in molti campi, dall’ automotive alle telecomunicazioni, dall’elettronica di consumo agli apparecchi medico-sanitari. Nel settore dell’illuminazione i LED ad elevata luminosità convertono in calore oltre il 60% della potenza assorbita e pertanto richiedono dei circuiti stampati particolari in grado di gestire elevate temperature. Si stima che un aumento della temperatura di 20°C, dovuto a una gestione termica inefficiente, possa ridurre la durata dei componenti fino al 50%. I LED emettono calore dalla base e, per distribuire in modo uniforme il calore sviluppato, vengono posizionati su un dissipatore di calore e un supporto in ceramica, in modo da evitare la formazione di pericolosi punti di accumulo del calore (hot-spot) e da minimizzare le perdite di potenza. I materiali e i substrati che compongono il PCB devono avere la conduttività termica più elevata possibile.
In particolare i PCB in alluminio permettono di trasferire e disperdere il calore con un’efficienza di gran lunga maggiore rispetto ad un tradizionale circuito stampato.

I circuiti stampati 3D biodegradabili

I tradizionali circuiti stampati in polimeri e plastica che siamo abituati a vedere all’interno dei dispositivi elettronici potrebbero essere sostituiti da circuiti stampati 3D realizzati con un materiale ecosostenibile e biodegradabile: la cellulosa derivata dal legno. I PCB vengono stampati sulla superficie di cellulosa tramite una speciale tecnica di finitura molto simile alla goffratura. Questo sistema rende obsoleto il processo di saldatura perché i componenti sono integrati all’interno del circuito stampato durante la stampa. I circuiti stampati a base di cellulosa possono trasmettere dati via wireless durante la loro vita produttiva e, successivamente, possono essere scartati, senza incidere sull’inquinamento dell’ambiente. Sostituendo la plastica nei PCB con materiali compositi di cellulosa anche il riciclo dei componenti di metallo installati sulle schede elettroniche diventa molto più semplice.