A evolução tecnológica na área de iluminação, que vem sendo proporcionada pelo uso de leds, não para de acelerar. As vantagens dessa tecnologia vão muito além da grande redução no consumo de energia. A qualidade de iluminação e a versatilidade proporcionada pelo uso do led mostram que ele é capaz de muito mais do que apenas iluminar. Além de projetos de decoração, vemos também na área comercial a criação de ambientes capazes até de impulsionar vendas. Isso sem falar nos usos automotivos, medicinais, terapêuticos, e uma infinidade de possibilidades.
Para acompanhar toda essa evolução da iluminação com leds, as placas de circuito impresso, ao longo do tempo, também precisaram evoluir.
Na década de 80, a indústria automotiva foi invadida pela eficiente terceira luz de freio, que comprovadamente reduziu o número de colisões traseiras à época.
Uma placa face simples ainda em fenolite dentro de uma caixinha plástica com alguns poucos leds, potencializados por uma lente, realizavam esse trabalho. Era o Break Light que, de tão bem sucedido, acabou por ser incorporado às linhas de produção dos veículos em suas montadoras.
Um pouco antes, um simples circuito fazia uma decoração improvisada e adaptada nos painéis dos veículos com leds coloridos, que piscavam ao ritmo da música tocada nos “toca-fitas” da época.
Mas os leds foram evoluindo, e com o aumento de intensidade luminosa, veio também o aumento de temperatura que as placas de circuito impresso precisariam suportar.
Logo essas placas teriam que ser substituídas. Foi assim que o composite CEM-1 passou a ser amplamente utilizado como ótima opção, superior ao fenolite não somente no quesito temperatura suportada, como também na resistência mecânica, menor empenamento, menor absorção de umidade, maior rigidez dielétrica, etc. Claro que um circuito tão simples nem precisava de todas essas vantagens, mas o custo pouco superior ao fenolite já o colocava como uma ótima opção. Além disso, até mesmo sua cor branca que naturalmente aumentava a reflexão, se apresentava como mais uma vantagem.
Por todas essas razões, até hoje inúmeros projetos de produtos que utilizam led têm no composite a opção ideal em termos de custo-benefício.
Mas a evolução dos leds não parou por aí. Surgiram os leds de alto brilho, alta potência, com tecnologia de montagem em superfície (SMT), blocos de led, sempre com maior eficiência energética. Isso tudo fez com que as placas de circuito impresso precisassem de um laminado capaz de suportar o grande aumento de temperatura gerado pelos leds.
A tão eficiente Fibra de Vidro FR-4, mesmo em suas versões mais nobres com TG (temperatura de transição vítrea) mais elevadas, não seria capaz de dissipar tanto calor.
Substratos de placas de circuito impresso cerâmicos que apresentam uma grande gama de composições específicas podem atender com vantagens os requisitos técnicos necessários. Sua composição chega a uma condutividade térmica de até 220W/m.K, enquanto substratos a base de alumínio geralmente ficam em torno de 1 a 3W/m.K. Porém, os custos do material e dos processos de fabricação das placas com essa tecnologia também superam e muito os custos das placas com base de alumínio, formada por uma liga composta com selênio e magnésio.
Então a melhor relação custo-benefício a ser aplicada dentre os inúmeros tipos de substratos existentes, acaba sendo mesmo um material com base metálica, o MCPCB, ou simplesmente Metalcore. Dentre eles, o que melhor atingiria essa relação de custo-benefício sem dúvida é o Metalcore com base em alumínio, já que as opções à base de cobre, por exemplo, também têm um custo bastante elevado.
A base metálica poderia ser um inconveniente por si só em termos de isolação elétrica, mas tem como solução uma camada de isolamento entre o alumínio e as trilhas do circuito. Este dielétrico é composto por um polímero preenchido com cerâmica especial e, além de oferecer excelente isolação elétrica, possui pequena resistência térmica, o que permite a passagem do calor até o alumínio, responsável pela dissipação. Além disso, esse isolante possui excelente viscosidade e uma especial capacidade antienvelhecimento por calor, sendo capaz de suportar, além do estresse térmico, também qualquer estresse mecânico.
Tanto a liga de alumínio como o isolante podem ter variações em suas composições, que levam a diferentes limitações em termos de condutividade térmica. Além das mais comuns, há composições que chegam a condutividades térmicas muito mais elevadas que os 3W/m.K
Além disso, variações na espessura do alumínio e do dielétrico podem proporcionar o resultado desejado, não só de condutividade térmica, como também de resistência química, resistência térmica, estresse térmico, força de descamação, entre outros fatores.
Existe também uma situação mais específica em que a iluminação por led necessita de flexibilidade, como é o caso das fitas. Neste caso, os substratos mais utilizados para circuito impresso flexível, como o poliéster, também apresentariam problemas com o aquecimento dos leds. Sua substituição por alumínio limitaria muito essa flexibilidade, atendendo somente a algumas situações em que a necessidade de flexibilização não é constante, permanecendo estática após a instalação.
Mas para flexibilidades mais constantes, a solução mais viável é a Poliamida, que além de flexível suporta temperaturas muito elevadas. Essa alternativa atende de forma limitada, porém satisfatória, a condutividade térmica na maioria dos casos.
Mas não foi só na questão térmica que a iluminação por leds exigiu características especiais das placas de circuito impresso. A necessidade de se obter a melhor eficiência energética possível, ou seja, uma melhor relação de Lumens x Energia Consumida, fez com que se pensasse também na reflexão possível de se obter através da placa de circuito impresso. Para isso, a tradicional máscara anti-solda verde deu lugar às Tintas Super Brancas.
Uma grande corrida no desenvolvimento dessas tintas se fez necessária. Afinal, algumas particularidades dos processos de fabricação e montagem das placas de circuito impresso exigem que elas permaneçam com as suas melhores características de reflexão, mesmo após submetidas aos processos de cura e montagem das placas e aos processos de soldagem. Estes processos elevam consideravelmente sua temperatura sob a presença de produtos químicos, o que muitas vezes prejudica demasiadamente o resultado final.
Sem dúvida, a máscara anti-solda Super Branca – e super brilhante – que mantém suas características mesmo após todos os processos de montagem e com uma excelente durabilidade futura, é a preferida da maioria dos clientes. Mas necessidades específicas indicam a utilização de tintas sem brilho – e até as mais foscas –, além de aplicação de outras cores, que podem gerar o efeito desejado conforme o projeto do cliente.
Além das placas de Metalcore atenderem aos requisitos técnicos necessários na área de iluminação de leds, elas são normalmente empregadas em outras áreas da eletrônica, como telecomunicações, automotiva, informática, área médica, entre outras. Suas vantagens ultrapassam a capacidade de dissipação térmica e incluem aspectos mecânicos, apresentando maior durabilidade. Também, elas eliminam a necessidade do uso de dissipadores, aumentam a vida útil de componentes e além de tudo, são recicláveis.
Essas vantagens ambientais tão importantes se estendem ao uso do led em substituição a outras formas de iluminação, pois além da importantíssima economia de energia, ainda apresenta uma vida útil bem maior. Isso sem falar na ausência de contaminantes como o mercúrio e outros gases, presentes em lâmpadas fluorescentes e halógenas, entre outras.
Se precisar de mais informações técnicas sobre as opções de Metalcore que temos disponíveis, ou mesmo sobre a eficiência da nossa Tinta Super Branca, entre em contato com a TEC-CI Circuitos Impressos. Dispomos de boletins técnicos desses materiais com todos os detalhes para auxiliar em seu novo projeto.
