Compuestos de encapsulado para electrónica: ¿epoxi, silicona o PU?
Los componentes electrónicos deben protegerse de forma fiable contra la humedad, las cargas mecánicas y las variaciones de temperatura. Los compuestos de encapsulado ofrecen esta protección, pero ¿qué material es el adecuado? Este artículo técnico compara los compuestos de encapsulado de epoxi, silicona y poliuretano, y muestra cuándo se debe utilizar cada sistema.
¿Qué son los compuestos de encapsulado?
Los compuestos de encapsulado son materiales líquidos o pastosos que recubren completamente los componentes electrónicos y los protegen de forma permanente tras su endurecimiento. A diferencia de los recubrimientos (coatings), que solo forman una fina capa protectora, los compuestos de encapsulado rellenan todo el espacio hueco que rodea a los componentes electrónicos.
Funciones principales de los compuestos de encapsulado
- Protección contra la humedad: evita la corrosión y las corrientes de fuga en las placas de circuito impreso.
- Protección mecánica: absorbe vibraciones y golpes, fija los componentes.
- Aislamiento eléctrico: la alta rigidez dieléctrica evita las descargas eléctricas.
- Gestión térmica: las variantes termoconductoras disipan el calor residual.
- Protección química: resistencia a aceites, combustibles y productos de limpieza.
La elección del compuesto de encapsulado adecuado depende de numerosos factores: temperatura de funcionamiento, carga mecánica, exposición química, reparabilidad y, por supuesto, el coste. Los tres tipos más importantes de compuestos de encapsulado (epoxi, silicona y poliuretano) difieren fundamentalmente en sus propiedades.
Compuestos de encapsulado epoxi
Las resinas epoxi están compuestas por dos componentes (resina y endurecedor) que, al mezclarse, provocan una reacción química irreversible. Tras el endurecimiento, se obtienen plásticos termoestables con excelentes propiedades mecánicas y eléctricas.
Propiedades de los compuestos de encapsulado epoxi
- Alta resistencia mecánica: Shore D 70-85, muy duro y estable.
- Excelente adhesión: se adhiere perfectamente a metales, placas de circuito impreso y cerámica.
- Alta rigidez dieléctrica: hasta 25 kV/mm, ideal para aplicaciones de alta tensión.
- Resistencia química: resistente a ácidos, álcalis y disolventes.
- Resistencia a la temperatura: estándar de -40 °C a +130 °C, sistemas especiales hasta +180 °C
- Baja absorción de humedad: menos del 0,5 % de absorción de agua.
Ventajas
Los compuestos de encapsulado epoxi ofrecen la mejor protección mecánica de los tres sistemas. Son ideales para aplicaciones con altas cargas mecánicas o cuando el conjunto debe fijarse de forma absolutamente rígida. Su excelente adhesión garantiza que no se formen cavidades en las que pueda acumularse humedad.
Las resinas epoxi suelen ser la primera opción para aplicaciones de alta tensión, como transformadores, bobinas de encendido o fuentes de alimentación. Su alta resistencia dieléctrica y su baja tendencia a la fuga de corriente garantizan un aislamiento fiable incluso en condiciones extremas.
Desventajas
La alta resistencia final es al mismo tiempo su mayor desventaja: los componentes encapsulados con epoxi son prácticamente irreparables. Los componentes solo pueden retirarse mediante la destrucción mecánica del encapsulado, lo que daña la placa de circuito impreso. Esto puede suponer un problema para prototipos o series pequeñas.
Las resinas epoxi son frágiles y pueden agrietarse debido a los ciclos térmicos o a los golpes mecánicos. Los diferentes coeficientes de expansión térmica del epoxi, la placa de circuito impreso y los componentes provocan tensiones mecánicas que pueden dañar los componentes sensibles.
Aplicaciones típicas
- Fuentes de alimentación y transformadores de alta tensión
- Electrónica de encendido en aplicaciones automovilísticas
- Sensores en entornos agresivos
- Electrónica submarina y aplicaciones marinas
- Controles relevantes para la seguridad (protección contra manipulaciones)
Ejemplo de producto: Permabond ofrece compuestos de encapsulado epoxi especializados para aplicaciones electrónicas, entre los que se incluyen variantes termoconductoras y flexibles para diferentes requisitos.
Compuestos de silicona para encapsulado
Las siliconas (polisiloxanos) son una clase de materiales con propiedades únicas. Las siliconas RTV (vulcanización a temperatura ambiente) se endurecen a temperatura ambiente y forman compuestos de encapsulado elásticos y resistentes a la temperatura.
Propiedades de los compuestos de encapsulado de silicona
- Alta elasticidad: Shore A 15-60, permanece flexible incluso después del endurecimiento.
- Resistencia a temperaturas extremas: de -60 °C a +200 °C (brevemente +250 °C)
- Resistencia a los rayos UV y a la intemperie: no amarillea ni se vuelve quebradizo al aire libre.
- Baja tensión mecánica: carga mínima sobre los componentes sensibles.
- Buenas propiedades dieléctricas: resistencia a la ruptura de 15-25 kV/mm.
- Reparabilidad: se puede retirar mecánicamente sin dañar la placa de circuito impreso.
Ventajas
La elasticidad de los compuestos de silicona es su mayor ventaja. Absorben las vibraciones de forma excelente y compensan las diferentes dilataciones térmicas entre los componentes y la placa de circuito impreso. Esto los hace ideales para aplicaciones con variaciones extremas de temperatura o cargas mecánicas.
Los compuestos de silicona para encapsulado conservan sus propiedades en un rango de temperaturas extremadamente amplio. Mientras que los sistemas de epoxi y PU se vuelven quebradizos a bajas temperaturas, la silicona permanece flexible hasta -60 °C. A altas temperaturas, superan claramente a ambas alternativas.
Las siliconas suelen ser la mejor opción para aplicaciones LED. Las siliconas ópticas especiales son transparentes, no amarillean y tienen un índice de refracción adecuado. Protegen los chips LED sin reducir el rendimiento lumínico.
Desventajas
La baja resistencia mecánica significa menos protección contra los impactos mecánicos directos. Los objetos afilados pueden perforar fácilmente los revestimientos de silicona. La adhesión a algunas superficies es más débil que en el caso de los epoxis, por lo que a menudo es necesario aplicar imprimaciones.
Las siliconas tienen una mayor permeabilidad al gas que el epoxi o el PU. Esto puede suponer un problema en entornos muy húmedos o con gases agresivos. Además, las siliconas suelen ser más caras que las otras dos alternativas.
Un problema que a menudo se subestima: los siloxanos de bajo peso molecular pueden desprender gases y contaminar los contactos sensibles. Para aplicaciones de alta fiabilidad, solo deben utilizarse siliconas de baja sangrado.
Aplicaciones típicas
- Módulos LED para iluminación exterior y automoción
- Sensores de temperatura y termopares
- Unidades de control automotrices con requisitos de alta temperatura
- Electrónica para exteriores (inversores solares, sensores exteriores)
- Electrónica médica (variantes biocompatibles)
- Aeronáutica y astronáutica (temperaturas extremas)
Ejemplo de producto: la serie Bluesil ofrece compuestos de encapsulado de silicona RTV-2 con diferentes durezas Shore y viscosidades. Las variantes especiales termoconductoras alcanzan más de 3 W/m·K para una gestión térmica eficiente.
Compuestos de poliuretano para relleno
Los compuestos de poliuretano (PU) se sitúan entre el epoxi y la silicona. Combinan buenas propiedades mecánicas con una flexibilidad suficiente y suelen ser la solución más económica.
Propiedades de los compuestos de poliuretano para relleno
- Dureza media: Shore A 60-95, semiflexible a duro
- Buena resistencia a la abrasión: mejor que la silicona, superficie robusta.
- Resistencia moderada a la temperatura: de -40 °C a +120 °C
- Excelente adhesión: se adhiere a la mayoría de los sustratos sin necesidad de imprimación.
- Buen aislamiento eléctrico: resistencia a la perforación de 16-22 kV/mm.
- Económico: el más barato de los tres sistemas.
Ventajas
Las masas de relleno de poliuretano ofrecen un perfil de propiedades equilibrado a un precio atractivo. Son totalmente suficientes para muchas aplicaciones estándar en electrónica. Su procesamiento es sencillo y los tiempos de vida útil son más largos que en muchos sistemas epoxi.
La consistencia semiflexible de muchos compuestos de encapsulado de PU ofrece una buena amortiguación de vibraciones y, al mismo tiempo, una estabilidad mecánica suficiente. Son más flexibles que los epoxis, pero más estables que las siliconas blandas, lo que los hace ideales para dispositivos de control en entornos industriales adversos.
Los compuestos de encapsulado de PU pueden repararse parcialmente si es necesario. Con los disolventes adecuados o mediante métodos mecánicos, es posible dejar al descubierto determinadas zonas sin destruir todo el conjunto. Esto resulta especialmente útil en la fase de desarrollo.
Desventajas
La sensibilidad a la humedad es la principal desventaja de los sistemas de poliuretano. El PU es higroscópico y absorbe humedad, lo que puede afectar a sus propiedades eléctricas. Para un funcionamiento continuo en entornos húmedos, son más adecuados el epoxi o la silicona.
La luz ultravioleta provoca el amarilleamiento y el agrietamiento de muchos compuestos de encapsulado de PU. Para aplicaciones en exteriores o encapsulados transparentes, se deben elegir variantes estabilizadas contra los rayos UV o recurrir a la silicona.
La resistencia a la temperatura es limitada. Por encima de los 100-120 °C, muchos sistemas de PU comienzan a ablandarse. No son adecuados para aplicaciones de alta temperatura en la industria automotriz o industrial.
Aplicaciones típicas
- Controles industriales y módulos PLC
- Fuentes de alimentación conmutadas para aplicaciones en interiores
- Electrónica de consumo (entorno protegido)
- Instrumentos de medición y sensores (temperaturas moderadas)
- Movilidad eléctrica: cargadores, módulos BMS
- Automatización de edificios y dispositivos domésticos inteligentes
Tabla comparativa: epoxi frente a silicona frente a poliuretano
| Propiedad | epoxi | silicona | poliuretano |
|---|---|---|---|
| rango de temperatura | -40 °C a +130 °C (+180 °C especial) |
-60 °C a +200 °C (+250 °C durante un breve periodo de tiempo) |
De -40 °C a +120 °C |
| Dureza Shore | Shore D 70-85 (muy duro) |
Shore A 15-60 (blando a medio) |
Shore A 60-95 (medio a duro) |
| Resistencia dieléctrica | 20-25 kV/mm (excelente) |
15-25 kV/mm (muy bueno) |
16-22 kV/mm (bueno) |
| conductividad térmica | 0,2-3 W/m·K (relleno hasta 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (estándar hasta relleno) |
0,2-1,5 W/m·K (limitado) |
| resistencia química | Excelente (ácidos, álcalis, aceites) |
Muy bueno (restringido en el caso de los disolventes) |
(sensible a los ácidos fuertes) |
| Resistencia a los rayos UV | (puede amarillear) |
Excelente (sin amarilleamiento) |
Moderado (amarilleamiento, fragilidad) |
| absorción de humedad | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1-3 % de a (higroscópico) |
| reparabilidad | Muy difícil (destructivo) |
(se puede quitar mecánicamente) |
Posible (parcialmente desmontable) |
| Nivel de precios | Medio a alto | Alto | Bajo a medio |
| Tiempo de vida útil (típico) | 10-60 min. | 30-120 min. | 20-90 min. |
Matriz de decisión: ¿qué compuesto de encapsulado para cada aplicación?
Módulos LED e iluminación
Recomendación: silicona. Los módulos LED generan calor y suelen necesitar encapsulados transparentes. La silicona ofrece la mejor resistencia a la temperatura, no amarillea y tiene excelentes propiedades ópticas. Las variantes de silicona termoconductora disipan eficazmente el calor residual.
Para aplicaciones LED en interiores con temperaturas moderadas, el poliuretano transparente también puede ser una alternativa económica. Sin embargo, hay que tener en cuenta que puede amarillear al cabo de unos años.
Electrónica automotriz (compartimento del motor)
Recomendación: silicona o epoxi. El compartimento del motor presenta condiciones extremas: temperaturas de hasta +150 °C, vibraciones, aceites y combustibles. La silicona es ideal para sensores y unidades de control sometidos a altas temperaturas. Para los módulos de encendido de alta tensión, el epoxi ofrece una mejor resistencia dieléctrica.
Los vehículos eléctricos modernos tienen motores más fríos, por lo que también se puede utilizar poliuretano de alta calidad para los módulos BMS y los cargadores.
tecnología médica
Recomendación: silicona (biocompatible). Los dispositivos médicos requieren materiales biocompatibles según la norma ISO 10993. Las siliconas médicas especiales cumplen estos requisitos y pueden esterilizarse. Son compatibles con la piel y no provocan reacciones alérgicas.
Para los dispositivos electrónicos implantables solo se pueden utilizar siliconas médicas probadas.
Controles industriales y PLC
Recomendación: poliuretano. Los controles industriales suelen funcionar en armarios de distribución protegidos a temperaturas moderadas. La carga mecánica es manejable. El poliuretano ofrece aquí la mejor relación calidad-precio con una protección suficiente.
Para entornos especialmente sujetos a vibraciones (máquinas, instalaciones), la silicona flexible puede ser la mejor opción.
Electrónica para exteriores y energía solar
Recomendación: silicona. La radiación UV, los ciclos de temperatura de entre -30 °C y +80 °C y la humedad hacen que las aplicaciones al aire libre sean exigentes. La silicona es estable a los rayos UV, resistente a la temperatura y no envejece. Los inversores solares y las cajas de conexiones se encapsulan con silicona de forma estándar.
Fuentes de alimentación de alta tensión
Recomendación: epoxi. Para transformadores y circuitos de alta tensión, la resistencia dieléctrica es decisiva. Las resinas epoxi ofrecen la mayor resistencia a la corriente de fuga y evitan descargas parciales. La fijación mecánica evita vibraciones en el campo magnético.
Instrucciones de procesamiento
Proporción de mezcla y dosificación
Los tres tipos de compuestos de encapsulado suelen ser sistemas de dos componentes. La proporción de mezcla correcta es fundamental para las propiedades finales. Las desviaciones de más del ±5 % provocan un curado incompleto, una superficie pegajosa o una resistencia mecánica reducida.
Para series pequeñas basta con mezclar a mano con una balanza precisa. A partir de cantidades medias, merece la pena utilizar sistemas de dosificación con dosificación volumétrica o gravimétrica. Los modernos cartuchos 2K con mezclador estático garantizan una calidad reproducible.
Ventilación y sellado al vacío
Las burbujas de aire en el encapsulado reducen considerablemente la rigidez dieléctrica. Incluso pequeñas inclusiones de aire pueden provocar descargas parciales y fallos prematuros. La ventilación al vacío es indispensable para obtener encapsulados de alta calidad.
Proceso típico: mezclar el material, ventilar durante 5-10 minutos a 10-50 mbar, verter al vacío. Alternativamente, se puede volver a evacuar después del vertido. Los sistemas de baja viscosidad se ventilan más fácilmente que los de alta viscosidad.
Tiempo de vida útil y endurecimiento
El tiempo de vida útil describe cuánto tiempo permanece procesable el material mezclado. Depende en gran medida de la temperatura: a una temperatura 10 °C más alta, el tiempo de vida útil a menudo se reduce a la mitad. Para rellenos complejos, el tiempo de vida útil debe ser de al menos 30 minutos.
El endurecimiento puede acelerarse mediante la temperatura. Ciclos típicos: 2 horas a 60 °C o 1 hora a 80 °C. Pero cuidado: un calentamiento demasiado rápido provoca grietas por tensión debido a un calentamiento desigual. Se recomienda una velocidad de calentamiento máxima de 2-3 °C/min.
Importante: endurecimiento posterior
Aunque el relleno se puede manipular tras 24 horas a temperatura ambiente, solo alcanza sus propiedades mecánicas y eléctricas completas tras 7 días. Este periodo debe tenerse en cuenta para las pruebas de funcionamiento. Un tratamiento térmico a 60-80 °C durante 2-4 horas acelera el endurecimiento posterior.
Errores frecuentes en el procesamiento
- Proporción de mezcla incorrecta: provoca un endurecimiento incompleto y una superficie pegajosa.
- Mezcla insuficiente: rayas en el material, propiedades no homogéneas.
- Componentes húmedos: el endurecedor de poliuretano reacciona con la humedad del aire, cerrar siempre los envases.
- Contaminación: las siliconas son sensibles al azufre, las aminas y los catalizadores de estaño (inhibición).
- Temperatura de encapsulado demasiado alta: el choque térmico puede dañar los componentes.
- Sin imprimación: en sustratos difíciles (PP, PE, PTFE) es necesario aplicar imprimación.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Asesoramiento sobre compuestos de encapsulado para su aplicación electrónica
¿No está seguro de cuál es el material de encapsulado óptimo para su aplicación? Nuestro equipo técnico le ayudará a elegir el material y le asesorará sobre el procesamiento, los métodos de ensayo y el control de calidad.
SILITECH AG
Worbstrasse 173, 3073 Gümligen
Teléfono: +41 31 398 50 70
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Los componentes electrónicos deben protegerse de forma fiable contra la humedad, las cargas mecánicas y las variaciones de temperatura. Los compuestos de encapsulado ofrecen esta protección, pero ¿qué material es el adecuado? Este artículo técnico compara los compuestos de encapsulado de epoxi, silicona y poliuretano, y muestra cuándo se debe utilizar cada sistema.
¿Qué son los compuestos de encapsulado?
Los compuestos de encapsulado son materiales líquidos o pastosos que recubren completamente los componentes electrónicos y los protegen de forma permanente tras su endurecimiento. A diferencia de los recubrimientos (coatings), que solo forman una fina capa protectora, los compuestos de encapsulado rellenan todo el espacio hueco que rodea a los componentes electrónicos.
Funciones principales de los compuestos de encapsulado
- Protección contra la humedad: evita la corrosión y las corrientes de fuga en las placas de circuito impreso.
- Protección mecánica: absorbe vibraciones y golpes, fija los componentes.
- Aislamiento eléctrico: la alta rigidez dieléctrica evita las descargas eléctricas.
- Gestión térmica: las variantes termoconductoras disipan el calor residual.
- Protección química: resistencia a aceites, combustibles y productos de limpieza.
La elección del compuesto de encapsulado adecuado depende de numerosos factores: temperatura de funcionamiento, carga mecánica, exposición química, reparabilidad y, por supuesto, el coste. Los tres tipos más importantes de compuestos de encapsulado (epoxi, silicona y poliuretano) difieren fundamentalmente en sus propiedades.
Compuestos de encapsulado epoxi
Las resinas epoxi están compuestas por dos componentes (resina y endurecedor) que, al mezclarse, provocan una reacción química irreversible. Tras el endurecimiento, se obtienen plásticos termoestables con excelentes propiedades mecánicas y eléctricas.
Propiedades de los compuestos de encapsulado epoxi
- Alta resistencia mecánica: Shore D 70-85, muy duro y estable.
- Excelente adhesión: se adhiere perfectamente a metales, placas de circuito impreso y cerámica.
- Alta rigidez dieléctrica: hasta 25 kV/mm, ideal para aplicaciones de alta tensión.
- Resistencia química: resistente a ácidos, álcalis y disolventes.
- Resistencia a la temperatura: estándar de -40 °C a +130 °C, sistemas especiales hasta +180 °C
- Baja absorción de humedad: menos del 0,5 % de absorción de agua.
Ventajas
Los compuestos de encapsulado epoxi ofrecen la mejor protección mecánica de los tres sistemas. Son ideales para aplicaciones con altas cargas mecánicas o cuando el conjunto debe fijarse de forma absolutamente rígida. Su excelente adhesión garantiza que no se formen cavidades en las que pueda acumularse humedad.
Las resinas epoxi suelen ser la primera opción para aplicaciones de alta tensión, como transformadores, bobinas de encendido o fuentes de alimentación. Su alta resistencia dieléctrica y su baja tendencia a la fuga de corriente garantizan un aislamiento fiable incluso en condiciones extremas.
Desventajas
La alta resistencia final es al mismo tiempo su mayor desventaja: los componentes encapsulados con epoxi son prácticamente irreparables. Los componentes solo pueden retirarse mediante la destrucción mecánica del encapsulado, lo que daña la placa de circuito impreso. Esto puede suponer un problema para prototipos o series pequeñas.
Las resinas epoxi son frágiles y pueden agrietarse debido a los ciclos térmicos o a los golpes mecánicos. Los diferentes coeficientes de expansión térmica del epoxi, la placa de circuito impreso y los componentes provocan tensiones mecánicas que pueden dañar los componentes sensibles.
Aplicaciones típicas
- Fuentes de alimentación y transformadores de alta tensión
- Electrónica de encendido en aplicaciones automovilísticas
- Sensores en entornos agresivos
- Electrónica submarina y aplicaciones marinas
- Controles relevantes para la seguridad (protección contra manipulaciones)
Ejemplo de producto: Permabond ofrece compuestos de encapsulado epoxi especializados para aplicaciones electrónicas, entre los que se incluyen variantes termoconductoras y flexibles para diferentes requisitos.
Compuestos de silicona para encapsulado
Las siliconas (polisiloxanos) son una clase de materiales con propiedades únicas. Las siliconas RTV (vulcanización a temperatura ambiente) se endurecen a temperatura ambiente y forman compuestos de encapsulado elásticos y resistentes a la temperatura.
Propiedades de los compuestos de encapsulado de silicona
- Alta elasticidad: Shore A 15-60, permanece flexible incluso después del endurecimiento.
- Resistencia a temperaturas extremas: de -60 °C a +200 °C (brevemente +250 °C)
- Resistencia a los rayos UV y a la intemperie: no amarillea ni se vuelve quebradizo al aire libre.
- Baja tensión mecánica: carga mínima sobre los componentes sensibles.
- Buenas propiedades dieléctricas: resistencia a la ruptura de 15-25 kV/mm.
- Reparabilidad: se puede retirar mecánicamente sin dañar la placa de circuito impreso.
Ventajas
La elasticidad de los compuestos de silicona es su mayor ventaja. Absorben las vibraciones de forma excelente y compensan las diferentes dilataciones térmicas entre los componentes y la placa de circuito impreso. Esto los hace ideales para aplicaciones con variaciones extremas de temperatura o cargas mecánicas.
Los compuestos de silicona para encapsulado conservan sus propiedades en un rango de temperaturas extremadamente amplio. Mientras que los sistemas de epoxi y PU se vuelven quebradizos a bajas temperaturas, la silicona permanece flexible hasta -60 °C. A altas temperaturas, superan claramente a ambas alternativas.
Las siliconas suelen ser la mejor opción para aplicaciones LED. Las siliconas ópticas especiales son transparentes, no amarillean y tienen un índice de refracción adecuado. Protegen los chips LED sin reducir el rendimiento lumínico.
Desventajas
La baja resistencia mecánica significa menos protección contra los impactos mecánicos directos. Los objetos afilados pueden perforar fácilmente los revestimientos de silicona. La adhesión a algunas superficies es más débil que en el caso de los epoxis, por lo que a menudo es necesario aplicar imprimaciones.
Las siliconas tienen una mayor permeabilidad al gas que el epoxi o el PU. Esto puede suponer un problema en entornos muy húmedos o con gases agresivos. Además, las siliconas suelen ser más caras que las otras dos alternativas.
Un problema que a menudo se subestima: los siloxanos de bajo peso molecular pueden desprender gases y contaminar los contactos sensibles. Para aplicaciones de alta fiabilidad, solo deben utilizarse siliconas de baja sangrado.
Aplicaciones típicas
- Módulos LED para iluminación exterior y automoción
- Sensores de temperatura y termopares
- Unidades de control automotrices con requisitos de alta temperatura
- Electrónica para exteriores (inversores solares, sensores exteriores)
- Electrónica médica (variantes biocompatibles)
- Aeronáutica y astronáutica (temperaturas extremas)
Ejemplo de producto: la serie Bluesil ofrece compuestos de encapsulado de silicona RTV-2 con diferentes durezas Shore y viscosidades. Las variantes especiales termoconductoras alcanzan más de 3 W/m·K para una gestión térmica eficiente.
Compuestos de poliuretano para relleno
Los compuestos de poliuretano (PU) se sitúan entre el epoxi y la silicona. Combinan buenas propiedades mecánicas con una flexibilidad suficiente y suelen ser la solución más económica.
Propiedades de los compuestos de poliuretano para relleno
- Dureza media: Shore A 60-95, semiflexible a duro
- Buena resistencia a la abrasión: mejor que la silicona, superficie robusta.
- Resistencia moderada a la temperatura: de -40 °C a +120 °C
- Excelente adhesión: se adhiere a la mayoría de los sustratos sin necesidad de imprimación.
- Buen aislamiento eléctrico: resistencia a la perforación de 16-22 kV/mm.
- Económico: el más barato de los tres sistemas.
Ventajas
Las masas de relleno de poliuretano ofrecen un perfil de propiedades equilibrado a un precio atractivo. Son totalmente suficientes para muchas aplicaciones estándar en electrónica. Su procesamiento es sencillo y los tiempos de vida útil son más largos que en muchos sistemas epoxi.
La consistencia semiflexible de muchos compuestos de encapsulado de PU ofrece una buena amortiguación de vibraciones y, al mismo tiempo, una estabilidad mecánica suficiente. Son más flexibles que los epoxis, pero más estables que las siliconas blandas, lo que los hace ideales para dispositivos de control en entornos industriales adversos.
Los compuestos de encapsulado de PU pueden repararse parcialmente si es necesario. Con los disolventes adecuados o mediante métodos mecánicos, es posible dejar al descubierto determinadas zonas sin destruir todo el conjunto. Esto resulta especialmente útil en la fase de desarrollo.
Desventajas
La sensibilidad a la humedad es la principal desventaja de los sistemas de poliuretano. El PU es higroscópico y absorbe humedad, lo que puede afectar a sus propiedades eléctricas. Para un funcionamiento continuo en entornos húmedos, son más adecuados el epoxi o la silicona.
La luz ultravioleta provoca el amarilleamiento y el agrietamiento de muchos compuestos de encapsulado de PU. Para aplicaciones en exteriores o encapsulados transparentes, se deben elegir variantes estabilizadas contra los rayos UV o recurrir a la silicona.
La resistencia a la temperatura es limitada. Por encima de los 100-120 °C, muchos sistemas de PU comienzan a ablandarse. No son adecuados para aplicaciones de alta temperatura en la industria automotriz o industrial.
Aplicaciones típicas
- Controles industriales y módulos PLC
- Fuentes de alimentación conmutadas para aplicaciones en interiores
- Electrónica de consumo (entorno protegido)
- Instrumentos de medición y sensores (temperaturas moderadas)
- Movilidad eléctrica: cargadores, módulos BMS
- Automatización de edificios y dispositivos domésticos inteligentes
Tabla comparativa: epoxi frente a silicona frente a poliuretano
| Propiedad | epoxi | silicona | poliuretano |
|---|---|---|---|
| rango de temperatura | -40 °C a +130 °C (+180 °C especial) |
-60 °C a +200 °C (+250 °C durante un breve periodo de tiempo) |
De -40 °C a +120 °C |
| Dureza Shore | Shore D 70-85 (muy duro) |
Shore A 15-60 (blando a medio) |
Shore A 60-95 (medio a duro) |
| Resistencia dieléctrica | 20-25 kV/mm (excelente) |
15-25 kV/mm (muy bueno) |
16-22 kV/mm (bueno) |
| conductividad térmica | 0,2-3 W/m·K (relleno hasta 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (estándar hasta relleno) |
0,2-1,5 W/m·K (limitado) |
| resistencia química | Excelente (ácidos, álcalis, aceites) |
Muy bueno (restringido en el caso de los disolventes) |
(sensible a los ácidos fuertes) |
| Resistencia a los rayos UV | (puede amarillear) |
Excelente (sin amarilleamiento) |
Moderado (amarilleamiento, fragilidad) |
| absorción de humedad | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1-3 % de a (higroscópico) |
| reparabilidad | Muy difícil (destructivo) |
(se puede quitar mecánicamente) |
Posible (parcialmente desmontable) |
| Nivel de precios | Medio a alto | Alto | Bajo a medio |
| Tiempo de vida útil (típico) | 10-60 min. | 30-120 min. | 20-90 min. |
Matriz de decisión: ¿qué compuesto de encapsulado para cada aplicación?
Módulos LED e iluminación
Recomendación: silicona. Los módulos LED generan calor y suelen necesitar encapsulados transparentes. La silicona ofrece la mejor resistencia a la temperatura, no amarillea y tiene excelentes propiedades ópticas. Las variantes de silicona termoconductora disipan eficazmente el calor residual.
Para aplicaciones LED en interiores con temperaturas moderadas, el poliuretano transparente también puede ser una alternativa económica. Sin embargo, hay que tener en cuenta que puede amarillear al cabo de unos años.
Electrónica automotriz (compartimento del motor)
Recomendación: silicona o epoxi. El compartimento del motor presenta condiciones extremas: temperaturas de hasta +150 °C, vibraciones, aceites y combustibles. La silicona es ideal para sensores y unidades de control sometidos a altas temperaturas. Para los módulos de encendido de alta tensión, el epoxi ofrece una mejor resistencia dieléctrica.
Los vehículos eléctricos modernos tienen motores más fríos, por lo que también se puede utilizar poliuretano de alta calidad para los módulos BMS y los cargadores.
tecnología médica
Recomendación: silicona (biocompatible). Los dispositivos médicos requieren materiales biocompatibles según la norma ISO 10993. Las siliconas médicas especiales cumplen estos requisitos y pueden esterilizarse. Son compatibles con la piel y no provocan reacciones alérgicas.
Para los dispositivos electrónicos implantables solo se pueden utilizar siliconas médicas probadas.
Controles industriales y PLC
Recomendación: poliuretano. Los controles industriales suelen funcionar en armarios de distribución protegidos a temperaturas moderadas. La carga mecánica es manejable. El poliuretano ofrece aquí la mejor relación calidad-precio con una protección suficiente.
Para entornos especialmente sujetos a vibraciones (máquinas, instalaciones), la silicona flexible puede ser la mejor opción.
Electrónica para exteriores y energía solar
Recomendación: silicona. La radiación UV, los ciclos de temperatura de entre -30 °C y +80 °C y la humedad hacen que las aplicaciones al aire libre sean exigentes. La silicona es estable a los rayos UV, resistente a la temperatura y no envejece. Los inversores solares y las cajas de conexiones se encapsulan con silicona de forma estándar.
Fuentes de alimentación de alta tensión
Recomendación: epoxi. Para transformadores y circuitos de alta tensión, la resistencia dieléctrica es decisiva. Las resinas epoxi ofrecen la mayor resistencia a la corriente de fuga y evitan descargas parciales. La fijación mecánica evita vibraciones en el campo magnético.
Instrucciones de procesamiento
Proporción de mezcla y dosificación
Los tres tipos de compuestos de encapsulado suelen ser sistemas de dos componentes. La proporción de mezcla correcta es fundamental para las propiedades finales. Las desviaciones de más del ±5 % provocan un curado incompleto, una superficie pegajosa o una resistencia mecánica reducida.
Para series pequeñas basta con mezclar a mano con una balanza precisa. A partir de cantidades medias, merece la pena utilizar sistemas de dosificación con dosificación volumétrica o gravimétrica. Los modernos cartuchos 2K con mezclador estático garantizan una calidad reproducible.
Ventilación y sellado al vacío
Las burbujas de aire en el encapsulado reducen considerablemente la rigidez dieléctrica. Incluso pequeñas inclusiones de aire pueden provocar descargas parciales y fallos prematuros. La ventilación al vacío es indispensable para obtener encapsulados de alta calidad.
Proceso típico: mezclar el material, ventilar durante 5-10 minutos a 10-50 mbar, verter al vacío. Alternativamente, se puede volver a evacuar después del vertido. Los sistemas de baja viscosidad se ventilan más fácilmente que los de alta viscosidad.
Tiempo de vida útil y endurecimiento
El tiempo de vida útil describe cuánto tiempo permanece procesable el material mezclado. Depende en gran medida de la temperatura: a una temperatura 10 °C más alta, el tiempo de vida útil a menudo se reduce a la mitad. Para rellenos complejos, el tiempo de vida útil debe ser de al menos 30 minutos.
El endurecimiento puede acelerarse mediante la temperatura. Ciclos típicos: 2 horas a 60 °C o 1 hora a 80 °C. Pero cuidado: un calentamiento demasiado rápido provoca grietas por tensión debido a un calentamiento desigual. Se recomienda una velocidad de calentamiento máxima de 2-3 °C/min.
Importante: endurecimiento posterior
Aunque el relleno se puede manipular tras 24 horas a temperatura ambiente, solo alcanza sus propiedades mecánicas y eléctricas completas tras 7 días. Este periodo debe tenerse en cuenta para las pruebas de funcionamiento. Un tratamiento térmico a 60-80 °C durante 2-4 horas acelera el endurecimiento posterior.
Errores frecuentes en el procesamiento
- Proporción de mezcla incorrecta: provoca un endurecimiento incompleto y una superficie pegajosa.
- Mezcla insuficiente: rayas en el material, propiedades no homogéneas.
- Componentes húmedos: el endurecedor de poliuretano reacciona con la humedad del aire, cerrar siempre los envases.
- Contaminación: las siliconas son sensibles al azufre, las aminas y los catalizadores de estaño (inhibición).
- Temperatura de encapsulado demasiado alta: el choque térmico puede dañar los componentes.
- Sin imprimación: en sustratos difíciles (PP, PE, PTFE) es necesario aplicar imprimación.
Preguntas frecuentes (FAQ)
Asesoramiento sobre compuestos de encapsulado para su aplicación electrónica
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