I composti di incapsulamento (potting compounds) proteggono i componenti elettronici da umidità, vibrazioni, sostanze chimiche e sollecitazioni termiche. Le tre principali classi di materiali – epossidici, siliconici e poliuretanici – presentano differenze fondamentali. Questa guida vi aiuterà nella scelta.
Perché il riempimento di componenti elettronici?
I componenti elettronici non sigillati sono vulnerabili: l'umidità provoca corrosione e cortocircuiti, le vibrazioni rompono i punti di saldatura, le sostanze chimiche aggrediscono i circuiti stampati e gli sbalzi di temperatura causano l'affaticamento dei materiali. I composti di sigillatura eliminano questi rischi e prolungano la durata dei moduli elettronici da anni a decenni.
Confronto tra le tre classi di materiali
| Caratteristica | epossidico | silicone | poliuretano |
|---|---|---|---|
| intervallo di temperatura | da -40 a +150 °C | da -60 a +250 °C | da -40 a +130 °C |
| Durezza (Shore) | D 70–85 (duro) | A 10–60 (morbido–medio) | A 40–D 70 (variabile) |
| riparabilità | Irriparabile | Rimuovibile | Rimuovibile con alcune condizioni |
| conducibilità termica | 0,2–1,5 W/mK | 0,2–2,0 W/mK | 0,2–0,8 W/mK |
| resistenza chimica | Eccellente | Bene | Moderato |
| assenza di tensione | Basso (in calo) | Eccellente | Bene |
| Prezzo | Mezzi | Alto | Basso |
Resinatura epossidica – Protezione massima
Quando scegliere la resina epossidica
Quando la resistenza meccanica, la resistenza agli agenti chimici e una sigillatura duratura sono prioritarie. I composti epossidici per incapsulamento formano un involucro duro e impermeabile attorno ai componenti elettronici.
Vantaggi
Massima resistenza agli agenti chimici, eccellente isolamento elettrico (resistenza di rottura >20 kV/mm), buona conducibilità termica con l'aggiunta di riempitivi, basso costo per unità di volume.
Svantaggi
Non riparabile – i moduli incapsulati non possono essere aperti. Il restringimento durante l'indurimento può esercitare tensioni sui componenti sensibili (BGA, quarzi, condensatori ceramici). Non adatto ad applicazioni soggette a forti sbalzi di temperatura.
Applicazioni tipiche
Incapsulamento di alimentatori, alloggiamenti per sensori, driver LED, bobine di accensione, moduli ad alta tensione, componenti elettronici per esterni.
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Stampaggio in silicone – Flessibile e riparabile
Quando scegliere il silicone
Quando la resistenza agli sbalzi termici, la riparabilità e l'assenza di tensioni sono fattori determinanti. I composti di sigillatura al silicone mantengono la loro elasticità dopo l'indurimento e non trasmettono praticamente alcuna tensione meccanica al gruppo.
Vantaggi
Ampio intervallo di temperatura (da –60 a +250 °C), eccellente resistenza agli sbalzi termici, rimovibile per riparazioni e rilavorazioni, nessuna sollecitazione sui componenti sensibili, disponibili varianti biocompatibili.
Svantaggi
Prezzo più elevato, minore resistenza meccanica, sensibile a determinati solventi (toluene, esano), non adatto dove è richiesta una superficie dura.
Applicazioni tipiche
Centraline per il settore automobilistico, tecnologia medica, settore aerospaziale, moduli ad alta tensione, mobilità elettrica (incapsulamento BMS), elettronica di potenza ad alta dissipazione di potenza.
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Colata in poliuretano – Il compromesso
Quando scegliere il PU
Quando il costo è un fattore determinante e i requisiti in termini di temperatura e resistenza agli agenti chimici sono moderati, il PU offre un buon rapporto qualità-prezzo per le applicazioni standard.
Vantaggi
Prezzo minimo, buona elasticità, ampia gamma di durezze (da morbido a duro), buona adesione su molti substrati, riparabile in misura limitata (formulazioni morbide).
Svantaggi
Sensibile all'umidità durante la lavorazione (formazione di bolle), resistenza termica limitata, stabilità a lungo termine inferiore rispetto alla resina epossidica o al silicone, non adatto ad applicazioni mediche.
Applicazioni tipiche
Elettronica di consumo, illuminazione, collegamenti via cavo, sensori (per uso interno), grandi serie a basso costo.
Guida alla scelta: quale composto di riempimento per quale applicazione?
| Requisito | raccomandazione |
|---|---|
| Resistenza alla temperatura massima (>200 °C) | silicone |
| Forti sbalzi di temperatura (cicli da –40 a +125 °C) | silicone |
| Riparabilità / Necessità di rilavorazione | silicone |
| Massima resistenza agli agenti chimici | epossidico |
| Superficie dura e resistente agli urti | epossidico |
| All'aperto / Esposizione ai raggi UV | Epossidico o silicone |
| Tecnologia medica (ISO 10993) | silicone |
| Sensibile ai costi / Produzione in serie su larga scala | poliuretano |
| Settore automobilistico (AEC-Q200) | Silicone o resina epossidica |
Composti di riempimento termoconduttivi
Per l'elettronica di potenza, i moduli LED e le applicazioni di mobilità elettrica sono necessari composti di riempimento termoconduttivi (λ = 0,8–2,0 W/mK). Questi contengono riempitivi minerali (ossido di alluminio, nitruro di boro) che aumentano la conducibilità termica senza compromettere l'isolamento elettrico.
→ Approfondimento: Composti di riempimento termoconduttivi
Consigli per la lavorazione
- Degassificazione: la degassificazione sotto vuoto (2–5 min a –0,9 bar) elimina le bolle d'aria. Particolarmente importante per resine epossidiche e poliuretano.
- Primer: per un'adesione ottimale su circuiti stampati e materiali degli involucri. Particolarmente consigliato in caso di sigillatura con silicone.
- Rapporto di miscelazione: nei sistemi bicomponenti attenersi rigorosamente alle indicazioni – eventuali scostamenti comportano una reticolazione incompleta.
- Rispettare il tempo di lavorabilità: il tempo di lavorabilità decorre immediatamente dopo la miscelazione. Per grandi volumi di colata: scegliere formulazioni a indurimento lento.
