Il 30% dei difetti di saldatura è causato da thermal relief mal progettati. Impara a bilanciare saldabilità e performance termica.
Hommer Zhao
Technical Director · 8 Febbraio 2026
Hai mai provato a saldare un componente through-hole su un ground plane solido? Il saldatore non riesce a portare il pad alla temperatura giusta, il flussante brucia, e il risultato è una saldatura fredda. Il thermal relief è la soluzione elegante a questo problema ingegneristico.
Ma non è solo una questione di saldabilità. Un thermal relief mal progettato può compromettere la dissipazione termica, l'integrità del segnale e la capacità di corrente. In questa guida vedremo come bilanciare questi fattori.
"Il 90% dei progettisti usa i valori di default del CAD per i thermal relief. Funziona per prototipi, ma in produzione questi parametri vanno ottimizzati per il tuo processo specifico. Un cliente automotive ha ridotto i difetti di saldatura del 60% solo ottimizzando gli spoke width."
— Hommer Zhao, Technical Director
Un thermal relief (o thermal pad) è un pattern di connessione tra un pad di saldatura e un piano di rame che utilizza sottili "raggi" (spoke) invece di una connessione solida. Questo pattern crea una barriera termica che limita il trasferimento di calore.
Connessione solida: il calore del saldatore si disperde rapidamente nel piano di rame. Il pad non raggiunge mai la temperatura di fusione della lega.
Gli spoke limitano il flusso di calore. Il pad raggiunge rapidamente la temperatura corretta per una saldatura affidabile.
R = L / (k × A)
Riducendo l'area (A) degli spoke, aumenta R
Con thermal relief: 2-3 secondi
Senza: 5-10+ secondi
Il pad può essere 50-100°C più caldo del piano circostante
Un thermal relief è definito da quattro parametri principali. La scelta corretta dipende dal compromesso tra saldabilità e performance elettrica/termica.
| Parametro | Descrizione | Range Tipico | Default IPC |
|---|---|---|---|
| Spoke Width | Larghezza dei raggi di connessione | 0.25-1.5 mm | 0.3 mm (12 mil) |
| Gap Width | Spazio tra spoke e piano di rame | 0.2-0.5 mm | 0.25 mm (10 mil) |
| Spoke Count | Numero di raggi | 2-8 | 4 |
| Spoke Angle | Angolo di rotazione del pattern | 0°, 45°, 90° | 45° |
+ Maggiore capacità di corrente
+ Migliore dissipazione termica
− Saldatura più difficile
− Più calore disperso
+ Saldatura più facile
+ Maggiore isolamento termico
− Minore capacità di corrente
− Peggior dissipazione
+ Più percorsi per la corrente
+ Distribuzione termica uniforme
− Pattern più complesso
− Può ridurre saldabilità
+ Routing più facile
+ Standard industriale
≈ 0° o 90° funzionalmente equivalenti
Esistono diverse configurazioni di thermal relief, ognuna adatta a scenari specifici. La scelta dipende dalla corrente, dalla dissipazione termica e dal processo di saldatura.
| Configurazione | Spoke | Corrente Max | Uso Tipico |
|---|---|---|---|
| Standard 4-spoke | 4 × 0.3mm | ~1.5A | Uso generale, segnali |
| Wide spoke | 4 × 0.8mm | ~3A | Alimentazione, LED |
| 2-spoke | 2 × 0.5mm | ~1A | Saldatura manuale critica |
| 6-spoke heavy | 6 × 1.0mm | ~5A | Power devices |
| Direct connection | Solido | >10A | Alta corrente, dissipazione |
Standard IPC
Alta corrente
Max saldabilità
No thermal relief
Non tutti i pad richiedono thermal relief. La decisione dipende dal tipo di componente, dal processo di saldatura e dai requisiti elettrici/termici.
Corrente per pad >3A? → Connessione diretta o spoke molto larghi
Componente THT? → Thermal relief obbligatorio (saldatura manuale/onda)
Dissipazione termica critica? → Connessione diretta
Segnale RF/alta velocità? → Connessione diretta o spoke larghi
Altrimenti → Thermal relief standard 4-spoke
La capacità di corrente di un thermal relief dipende dalla sezione totale degli spoke. Ecco come calcolarla secondo IPC-2221.
Dove:
I = Corrente (A)
k = Costante (0.048 per layer esterni, 0.024 per interni)
ΔT = Aumento temperatura (°C)
A = Area sezione trasversale totale (mils²)
| Configurazione | Sezione Totale | Corrente Max | Con Margine 50% |
|---|---|---|---|
| 4 spoke × 0.25mm (10mil) | 1400 mils² | 1.8A | 1.2A |
| 4 spoke × 0.5mm (20mil) | 2800 mils² | 2.9A | 1.9A |
| 4 spoke × 0.8mm (32mil) | 4480 mils² | 4.0A | 2.7A |
| 6 spoke × 1.0mm (40mil) | 8400 mils² | 6.5A | 4.3A |
Per thermal relief su layer interni, la dissipazione termica è molto inferiore. Usa la costante k=0.024 invece di 0.048, oppure dimezza semplicemente i valori della tabella sopra.
"Nei progetti termici guardo sempre due soglie: incremento temperatura sotto 20 C sul punto caldo e planarita sufficiente per montare dissipatore o stiffener senza stress meccanico."
Hommer Zhao, Founder & CEO, WIRINGO
In 15 anni di revisione DFM, questi sono gli errori più frequenti che vediamo nei thermal relief. Evitarli può prevenire costosi problemi in produzione.
Usare spoke da 0.25mm per un regolatore che richiede 2A. Gli spoke si surriscaldano, la saldatura si degrada nel tempo, guasto prematuro.
Soluzione: Calcola sempre la corrente richiesta e dimensiona gli spoke di conseguenza. Meglio eccedere che sottodimensionare.
Applicare thermal relief al pad centrale di un MOSFET o DC-DC converter. Il componente non può dissipare calore e va in thermal shutdown.
Soluzione: I thermal pad dei power device devono sempre avere connessione diretta al piano di massa/rame con via termiche.
Il CAD genera spoke solo su alcuni lati a causa di routing vicino. Risultato: sbilanciamento termico, saldatura disuniforme, tombstoning.
Soluzione: Verifica sempre che tutti gli spoke siano generati correttamente. Se lo spazio non lo permette, usa connessione diretta.
Le via dentro i pad SMD, se connesse direttamente ai piani interni, assorbono calore e impediscono la corretta formazione del giunto.
Soluzione: Usa thermal relief sulle via in pad, oppure opta per via tappate (plugged).
Configurare thermal relief solo sui layer esterni, dimenticando che le via connettono anche ai piani interni che dissipano calore.
Soluzione: Applica thermal relief a tutti i layer dove la via/pad connette a piani di rame.
Ogni software CAD ha un modo diverso di gestire i thermal relief. Ecco dove trovare e come configurare le impostazioni nei tool più comuni.
Tip: Usa le Design Rules per definire regole diverse per classi di net (es. POWER con spoke larghi, SIGNAL con standard).
Tip: In KiCad 7+, puoi impostare il thermal relief per singolo pad nelle proprietà del footprint.
Tip: Usa il comando RATSNEST dopo aver modificato i thermal per rigenerare i polygon.
Tip: Le constraint regions permettono di definire thermal relief diversi per aree specifiche del PCB.
Un thermal relief pad è un pattern di connessione tra un pad di saldatura e un piano di rame (ground o power plane) che utilizza "spoke" sottili invece di una connessione solida. Questo riduce il trasferimento di calore durante la saldatura, facilitando il processo.
Usare thermal relief per saldatura manuale, THT e componenti sensibili. Usare connessione diretta per componenti ad alta corrente (>5A), LED ad alta potenza, e quando la dissipazione termica è prioritaria rispetto alla saldabilità.
Per la maggior parte delle applicazioni, 4 spoke sono lo standard IPC. Per correnti elevate (1-3A), usare spoke più larghi. Per correnti molto alte (>3A), considerare connessione diretta o 6-8 spoke larghi.
La larghezza minima raccomandata è 0.25mm (10 mil) per correnti fino a 0.5A. Per correnti superiori, aumentare proporzionalmente: 0.5mm per 1A, 0.8mm per 2A, 1.2mm per 3A.
Per segnali DC e bassa frequenza (<10MHz), l'impatto è trascurabile. Per RF e alta velocità, gli spoke possono introdurre induttanza parassita. In questi casi, usare connessione diretta o spoke molto larghi.
"Copper coin, metal core e rinforzi funzionano solo se il processo resta dentro tolleranze strette: posizione meccanica entro ±0,1 mm e controllo di adesione coerente con IPC-6012."
Hommer Zhao, Founder & CEO, WIRINGO
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