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Potting vs. Incapsulamento: differenze e applicazioni

Potting vs. Incapsulamento: differenze e applicazioni nell'elettronica

I componenti elettronici devono funzionare in modo affidabile anche in condizioni estreme. Che si tratti di umidità, polvere, sostanze chimiche o sollecitazioni meccaniche, una protezione adeguata è fondamentale per garantire durata e affidabilità. Due sono i metodi più diffusi: il potting (sigillatura completa) e l'incapsulamento (rivestimento). Ma qual è la differenza e quale metodo è più adatto a quale applicazione?

Perché il riempimento è indispensabile nell'elettronica

L'elettronica moderna viene utilizzata in ambienti sempre più esigenti. Le centraline automobilistiche devono resistere a temperature del motore fino a 150 °C, i driver LED nell'illuminazione esterna sono costantemente esposti alle intemperie e i sensori negli impianti industriali entrano in contatto con sostanze aggressive. In queste condizioni, i circuiti stampati non protetti si corroderebbero rapidamente, causando cortocircuiti o guasti meccanici.

I composti di riempimento offrono una protezione multistrato: impediscono la penetrazione di umidità e polvere (protezione IP), isolano elettricamente, dissipano il calore, smorzano le vibrazioni e proteggono dagli agenti chimici. Allo stesso tempo rendono invisibili i componenti, proteggendoli così dalla pirateria dei prodotti. La scelta del metodo di riempimento corretto dipende in larga misura dalle esigenze di protezione, dalle condizioni ambientali e da considerazioni di natura economica.

Che cos'è il potting? Il riempimento completo in dettaglio

Durante il potting, l'intero gruppo elettronico viene completamente immerso in una massa liquida di riempimento. Il componente si trova tipicamente in un alloggiamento o in uno stampo che viene riempito con la massa. Dopo l'indurimento, l'elettronica è completamente racchiusa da un materiale solido.

Il processo di invasatura

Il gruppo viene innanzitutto inserito in un alloggiamento o in uno stampo di colata. Successivamente, il composto di colata preparato, solitamente un sistema bicomponente, viene miscelato e versato in condizioni controllate. È importante prestare attenzione alla ventilazione: le bolle d'aria ridurrebbero l'effetto protettivo e creerebbero punti deboli dal punto di vista termico. Nelle applicazioni critiche, la colata viene quindi eseguita sottovuoto. Dopo un tempo di lavorabilità definito, inizia l'indurimento, che a seconda del materiale può durare da poche ore a diversi giorni.

Vantaggi del riempimento completo

  • Massima protezione: l'involucro completo offre la massima protezione IP (fino a IP68/IP69K possibile)
  • Gestione termica: la massa racchiude tutte le fonti di calore e consente una dissipazione uniforme del calore.
  • Stabilità meccanica: i componenti sono fissati saldamente e protetti dalle vibrazioni.
  • Resistenza chimica: schermatura completa contro sostanze aggressive
  • Isolamento elettrico: elevata resistenza alla tensione e protezione dalla corrente di dispersione
  • Protezione del prodotto: il layout e i componenti non sono visibili (protezione dal reverse engineering)

Svantaggi del riempimento completo

  • Non riparabile: i componenti difettosi non possono essere sostituiti.
  • Peso maggiore: il riempimento completo aumenta notevolmente la massa e il volume
  • Costi dei materiali: sono necessarie grandi quantità di malta di riempimento
  • Tensione termica: se si sceglie un materiale non adatto, possono verificarsi tensioni dovute a coefficienti di dilatazione diversi.
  • Tempo di lavorazione più lungo: l'indurimento completo di strati spessi richiede più tempo.

Che cos'è l'incapsulamento? Il rivestimento mirato

L'incapsulamento è il rivestimento selettivo o il rivestimento parziale di componenti elettronici. In questo modo, le aree critiche, come i componenti sensibili, i punti di saldatura o determinate sezioni dei circuiti stampati, vengono rivestite con uno strato protettivo, mentre altre aree rimangono accessibili.

Il processo di incapsulamento

Il composto di riempimento viene applicato in modo dosato, manualmente, tramite dispenser automatizzati o con il procedimento di immersione (dip coating). Durante il dosaggio è possibile rivestire in modo mirato singoli componenti, lasciando liberi i connettori o i punti di prova. Lo strato di materiale più sottile indurisce più rapidamente rispetto al rivestimento completo. Le moderne linee di produzione utilizzano robot con dosaggio di precisione per ottenere risultati riproducibili.

Vantaggi dell'involucro

  • Efficienza dei materiali: consumo notevolmente ridotto di materiale di riempimento
  • Risparmio di peso: il rivestimento solo parziale riduce il peso aggiuntivo
  • Flessibilità: i connettori e i punti di test rimangono accessibili
  • Elaborazione più rapida: gli strati più sottili si induriscono più rapidamente
  • Riparabilità limitata: con una corretta pianificazione, i componenti critici possono essere sostituiti in un secondo momento.
  • Efficienza dei costi: minori costi dei materiali e dei processi

Svantaggi dell'involucro

  • Livello di protezione inferiore: protezione IP solitamente solo fino a IP65/IP67
  • Dissipazione del calore non uniforme: solo le aree rivestite beneficiano del contatto termico
  • Protezione meccanica limitata: le aree non rivestite rimangono sensibili alle vibrazioni
  • Gestione dei processi più complessa: il dosaggio preciso richiede l'automazione
  • Potenziali punti deboli: i punti di transizione tra le aree rivestite e quelle non rivestite possono essere critici.

Confronto: potting vs incapsulamento

criterio Potting (incapsulamento completo) Incapsulamento (involucro)
livello di protezione Molto elevata – schermatura completa contro tutti gli influssi ambientali Da medio ad alto – protezione mirata delle aree critiche
dissipazione del calore Uniforme su tutto il gruppo costruttivo, ideale per masse termoconduttive Solo nelle aree rivestite, possibili punti caldi termici
Peso Alto – volume totale riempito (aumento di peso del 50-200%) Basso – solo rivestimento parziale (aumento di peso del 10-50%)
riparabilità Non riparabile – Il gruppo deve essere sostituito Possibilità limitata, a seconda dell'accessibilità dei componenti
costi dei materiali Elevato – sono necessarie grandi quantità (100-500 ml per gruppo) Basso – solo dosaggio mirato (10-100 ml per gruppo)
Grado di protezione IP IP67, IP68, IP69K raggiungibile IP54, IP65, IP67 tipico
Componenti tipici ECU automobilistiche, moduli ad alta tensione, sensori subacquei, alimentatori per esterni Driver LED, regolatori a commutazione, moduli sensori, elettronica per interni
tempo di lavorazione Lunga – Indurimento 24-72 ore a seconda dello spessore dello strato Brevemente – Indurimento 4-24 ore con strati più sottili
Reverse engineering Molto difficile – Layout completamente nascosto Possibile – Circuito stampato parzialmente visibile

Aiuto decisionale: quando utilizzare quale metodo?

La scelta tra potting e incapsulamento dipende da diversi fattori. Questa logica decisionale aiuta nella scelta:

Breve spiegazione delle classi di protezione IP

IP54: protezione dalla polvere, protezione dagli spruzzi d'acqua
IP65: protezione dalla polvere, protezione dai getti d'acqua
IP67: protezione dalla polvere, protezione dall'immersione temporanea (1 m, 30 min)
IP68: protezione dalla polvere, protezione dall'immersione continua (profondità secondo il produttore)
IP69K: resistente alla polvere, protezione contro la pulizia ad alta pressione/a getto di vapore

albero decisionale

  1. È necessario lo standard IP68/IP69K?
    • Sì → Potting (solo l'incapsulamento completo garantisce in modo affidabile questi gradi di protezione)
    • No → vai al punto 2
  2. Il gruppo deve essere riparabile?
    • Sì → Incapsulamento (con punti di accesso liberi)
    • No → passa alla domanda 3
  3. Il peso è un fattore critico? (ad es. aviazione, droni)
    • Sì → Incapsulamento (riduce notevolmente l'aumento di peso)
    • No → vai al punto 4
  4. Ci sono carichi termici elevati? (>5 W in continuo)
    • Sì → Potting con massa termoconduttiva (0,5-3 W/m·K)
    • No → vai al punto 5
  5. La protezione dalla pirateria dei prodotti è importante?
    • Sì → Potting (il layout viene completamente nascosto)
    • No → vai al punto 6
  6. Vengono utilizzati prodotti chimici aggressivi? (oli, acidi, alcali)
    • Sì → Potting (necessaria schermatura completa)
    • No → Incapsulamento sufficiente

Raccomandazioni chiare dopo l'applicazione

Scegliere il potting in caso di:

  • Componenti automotive ad alta tensione (protezione EMC + IP68)
  • Sensori subacquei ed elettronica marina
  • Controlli dell'illuminazione esterna (umidità permanente)
  • Ambienti industriali con vapori aggressivi
  • Moduli ad alta tensione (>1 kV) con protezione contro le correnti di dispersione

Selezionare Incapsulamento in caso di:

  • Elettronica di consumo per interni
  • Driver LED in apparecchi di illuminazione protetti
  • Regolatori a commutazione in involucri (IP54 sufficiente)
  • Prototipi e piccole serie (la flessibilità è importante)
  • Applicazioni critiche in termini di peso (dispositivi portatili)

Scelta dei materiali: resina epossidica, silicone o poliuretano?

Indipendentemente dal metodo scelto, è fondamentale selezionare il materiale di riempimento corretto. Le tre principali classi di materiali presentano caratteristiche diverse:

Resina epossidica (EP)

Elevata resistenza meccanica ed eccellente adesione. La durezza Shore D80-D90 dopo l'indurimento rende l'epossidico molto robusto, ma anche fragile. Ideale per l'incapsulamento di moduli ad alta tensione e quando è richiesta un'elevata stabilità. Svantaggio: non riparabile, la dilatazione termica può generare tensioni. Intervallo di temperatura: da -40 °C a +130 °C (tipi speciali fino a +180 °C).

silicone

Flessibile (Shore A20-A60), resistente alle temperature (da -60 °C a +200 °C) ed eccellente isolamento elettrico. Ideale in caso di cicli termici o quando è richiesta flessibilità. Resistenza meccanica e adesione inferiori rispetto alla resina epossidica. Adatto per l'incapsulamento di moduli LED e sensori. Vantaggio: parzialmente rimovibile meccanicamente, quindi riparabile in determinate condizioni.

Poliuretano (PU)

Compromesso tra resina epossidica e silicone. Shore A80-D50 a seconda della formulazione. Buone proprietà meccaniche, maggiore flessibilità rispetto alla resina epossidica, superficie più dura rispetto al silicone. Sensibile all'umidità durante la lavorazione. Intervallo di temperatura: da -40 °C a +120 °C. Spesso utilizzato per l'incapsulamento in applicazioni automobilistiche.

Una panoramica dettagliata con dati tecnici, istruzioni di lavorazione e consigli sui prodotti è disponibile nel nostro articolo dedicato ai composti di riempimento.

Esempi pratici dal settore industriale

Automotive: centralina motore (ECU)

Metodo: incapsulamento con resina epossidica
Requisiti: IP69K (pulizia ad alta pressione), intervallo di temperatura da -40 °C a +150 °C, protezione EMC, resistenza alle vibrazioni
Perché l'incapsulamento? Solo un incapsulamento completo garantisce la tenuta richiesta e protegge i microcontrollori sensibili dagli shock termici nel vano motore. L'epossidico termoconduttivo (1,5 W/m·K) dissipa il calore disperso verso l'alloggiamento metallico.

Illuminazione a LED: driver per lampade da esterno

Metodo: incapsulamento con silicone
Requisiti: IP65, variazioni di temperatura da -20 °C a +80 °C, resistenza ai raggi UV
Perché l'incapsulamento? Il rivestimento selettivo dei LED e dell'elettronica di comando consente di risparmiare peso e materiale. Il silicone compensa la dilatazione termica. I connettori rimangono accessibili per la manutenzione. L'efficienza dei costi è importante per le grandi serie.

Sensori industriali: sensore di pressione per impianti chimici

Metodo: potting con poliuretano resistente agli agenti chimici
Requisiti: resistenza ai solventi aggressivi, IP68, stabilità a lungo termine
Perché il potting? Schermatura completa contro vapori corrosivi e spruzzi. Il sensore deve essere protetto in modo permanente. Il PU offre una resistenza agli agenti chimici migliore rispetto al silicone standard.

Consumatori: sensore per casa intelligente

Metodo: incapsulamento con silicone morbido
Requisiti: IP54, interni, trasparenza ottica per display LED
Perché l'incapsulamento? Peso minimo per l'installazione con adesivo, il vano batterie deve rimanere accessibile. Il silicone otticamente trasparente lascia trasparire i LED di stato. I costi unitari devono rimanere bassi.

Domande frequenti (FAQ)

Nel caso della resina epossidica ciò è praticamente impossibile: dopo l'indurimento, il materiale diventa duro come la pietra e si lega saldamente al circuito stampato. Il silicone può essere rimosso meccanicamente in parte, ma ciò richiede molto tempo e comporta il rischio di danni. Per i prodotti critici è quindi opportuno prevedere già in fase di progettazione un incapsulamento con punti di riparazione liberi, nel caso in cui fosse necessaria una manutenzione.

Lufteinschlüsse mindern Schutzwirkung und Wärmeableitung erheblich. Professionelle Fertigung nutzt Vakuumverguss: Die Baugruppe wird im Vakuum entgast, dann wird die ebenfalls entgaste Vergussmasse unter Vakuum eingegossen. Alternativ helfen niedrigviskose Materialien (< 5000 mPa·s), langsames Giessen und Nachverdichtung. Bei kleinen Serien kann vorsichtiges Erwärmen (40-60°C) vor dem Giessen die Viskosität senken und Entlüftung verbessern.

Shore A20-A40 (morbido): flessibilità importante, cicli termici, smorzamento delle vibrazioni – ideale per sensori e moduli LED.
Shore A50-A70 (media resistenza): compromesso tra protezione e flessibilità – standard per molte applicazioni di incapsulamento.
Shore D70-D90 (duro): massima resistenza meccanica e protezione dai graffi – potting di moduli ad alta tensione.
Regola generale: maggiore è la dilatazione termica da compensare, più morbido deve essere il materiale.

Sì, esistono materiali appositamente certificati. Per il contatto con gli alimenti sono disponibili siliconi conformi alle norme FDA (FDA 21 CFR 177.2600). Le applicazioni mediche richiedono la biocompatibilità USP Classe VI o ISO 10993. Gli epossidi e i poliuretani standard spesso non sono approvati. Importante: la certificazione si applica solo al materiale indurito dopo la completa reticolazione - i monomeri residui devono essere evaporati. SILITECH offre prodotti speciali adeguati con documentazione.

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Potting vs. Incapsulamento: differenze e applicazioni
SILITECH AG, Florian Liechti 16 febbraio 2026
Parole chiave
Composti di riempimento termoconduttivi