Composés d'encapsulation pour l'électronique : époxy, silicone ou PU ?
Les composants électroniques doivent être protégés de manière fiable contre l'humidité, les contraintes mécaniques et les variations de température. Les composés d'encapsulation offrent cette protection, mais quel est le matériau le plus adapté ? Cet article spécialisé compare les composés d'encapsulation époxy, silicone et polyuréthane et indique dans quels cas utiliser chaque système.
Que sont les composés d'encapsulation ?
Les composés d'encapsulation sont des matériaux liquides ou pâteux qui enveloppent complètement les composants électroniques et les protègent durablement après durcissement. Contrairement aux revêtements (coatings) qui ne forment qu'une fine couche protectrice, les composés d'encapsulation remplissent tout l'espace creux autour des composants électroniques.
Principales fonctions des composés d'encapsulation
- Protection contre l'humidité : empêche la corrosion et les courants de fuite sur les circuits imprimés
- Protection mécanique : absorbe les vibrations et les chocs, fixe les composants
- Isolation électrique : une rigidité diélectrique élevée empêche les claquages
- Gestion thermique : les variantes thermoconductrices dissipent la chaleur perdue
- Protection chimique : résistance aux huiles, carburants, détergents
Le choix du bon composé d'encapsulation dépend de nombreux facteurs : température de fonctionnement, contraintes mécaniques, exposition chimique, réparabilité et, bien sûr, coût. Les trois principaux types de composés d'encapsulation – époxy, silicone et polyuréthane – ont des propriétés fondamentalement différentes.
Composés d'encapsulation époxy
Les résines époxy sont composées de deux composants (résine et durcisseur) qui, lorsqu'ils sont mélangés, entrent dans une réaction chimique irréversible. Après durcissement, on obtient des plastiques thermodurcissables présentant d'excellentes propriétés mécaniques et électriques.
Propriétés des composés d'encapsulation époxy
- Haute résistance mécanique : Shore D 70-85, très dur et stable
- Excellente adhérence : adhère parfaitement aux métaux, aux circuits imprimés, à la céramique
- Rigidité diélectrique élevée : jusqu'à 25 kV/mm, idéale pour les applications haute tension
- Résistance chimique : résistant aux acides, aux alcalis, aux solvants
- Résistance à la température : standard -40 °C à +130 °C, systèmes spéciaux jusqu'à +180 °C
- Faible absorption d'humidité : moins de 0,5 % d'absorption d'eau
avantages
Les composés d'encapsulation époxy offrent la meilleure protection mécanique des trois systèmes. Ils sont idéaux pour les applications soumises à des contraintes mécaniques élevées ou lorsque l'assemblage doit être fixé de manière absolument rigide. Leur excellente adhérence empêche la formation de cavités dans lesquelles l'humidité pourrait s'accumuler.
Les résines époxy sont souvent le premier choix pour les applications haute tension telles que les transformateurs, les bobines d'allumage ou les blocs d'alimentation. Leur rigidité diélectrique élevée et leur faible tendance aux courants de fuite garantissent une isolation fiable, même dans des conditions extrêmes.
inconvénients
Sa résistance finale élevée constitue également son principal inconvénient : les modules moulés à l'époxy sont pratiquement irréparables. Les composants ne peuvent être retirés qu'en détruisant mécaniquement le moulage, ce qui endommage le circuit imprimé. Cela peut poser problème pour les prototypes ou les petites séries.
Les résines époxy sont fragiles et peuvent se fissurer en cas de cycles thermiques ou de chocs mécaniques. Les différents coefficients de dilatation thermique de l'époxy, du circuit imprimé et des composants entraînent des tensions mécaniques qui peuvent endommager les composants sensibles.
Applications typiques
- Alimentations haute tension et transformateurs
- Électronique d'allumage dans les applications automobiles
- Capteurs dans des environnements agressifs
- Électronique sous-marine et applications marines
- Commandes liées à la sécurité (protection contre les manipulations)
Exemple de produit : Permabond propose des composés d'encapsulation époxy spécialisés pour les applications électroniques, notamment des variantes thermoconductrices et flexibles pour différentes exigences.
Composés d'encapsulation à base de silicone
Les silicones (polysiloxanes) sont une catégorie de matériaux aux propriétés uniques. Les silicones RTV (Room Temperature Vulcanizing) durcissent à température ambiante et forment des composés de scellement élastiques et résistants à la température.
Propriétés des composés d'encapsulation à base de silicone
- Haute élasticité : Shore A 15-60, reste souple même après durcissement
- Résistance extrême aux températures : -60 °C à +200 °C (brièvement +250 °C)
- Résistance aux UV et aux intempéries : pas de jaunissement, pas de fragilisation à l'air libre
- Faible contrainte mécanique : sollicitation minimale des composants sensibles
- Bonnes propriétés diélectriques : rigidité diélectrique de 15 à 25 kV/mm
- Réparabilité : peut être retiré mécaniquement sans endommager le circuit imprimé
avantages
La plus grande qualité des composés d'encapsulation en silicone est leur élasticité. Ils absorbent parfaitement les vibrations et compensent les différences de dilatation thermique entre les composants et le circuit imprimé. Cela les rend idéaux pour les applications soumises à des variations de température extrêmes ou à des contraintes mécaniques.
Les composés d'encapsulation à base de silicone conservent leurs propriétés sur une plage de températures extrêmement large. Alors que les systèmes époxy et PU deviennent cassants à basse température, le silicone reste souple jusqu'à -60 °C. À haute température, ils surpassent nettement les deux autres alternatives.
Les silicones constituent souvent le meilleur choix pour les applications LED. Les silicones optiques spéciales sont transparentes, ne jaunissent pas et présentent un indice de réfraction adapté. Elles protègent les puces LED sans réduire le rendement lumineux.
inconvénients
La faible résistance mécanique signifie une protection moindre contre les impacts mécaniques directs. Les objets pointus peuvent facilement percer les enrobages en silicone. L'adhérence sur certaines surfaces est plus faible qu'avec les époxydes, c'est pourquoi des apprêts sont souvent nécessaires.
Les silicones ont une perméabilité aux gaz plus élevée que l'époxy ou le PU. Cela peut poser problème dans les environnements très humides ou en présence de gaz agressifs. De plus, les silicones sont généralement plus chères que les deux autres alternatives.
Un problème souvent sous-estimé : les siloxanes à faible poids moléculaire peuvent dégager des gaz et contaminer les contacts sensibles. Pour les applications à haute fiabilité, seuls des silicones à faible saignement doivent être utilisés.
Applications typiques
- Modules LED pour l'éclairage extérieur et l'automobile
- Capteurs de température et thermocouples
- Appareils de commande automobiles soumis à des exigences élevées en matière de température
- Électronique d'extérieur (onduleurs solaires, capteurs extérieurs)
- Électronique médicale (variantes biocompatibles)
- Aéronautique et aérospatiale (températures extrêmes)
Exemple de produit : la série Bluesil propose des composés d'encapsulation en silicone RTV-2 avec différentes duretés Shore et viscosités. Des variantes thermoconductrices spéciales atteignent plus de 3 W/m·K pour une gestion thermique efficace.
Composés de scellement en polyuréthane
Les composés de scellement en polyuréthane (PU) se situent entre l'époxy et le silicone. Ils combinent de bonnes propriétés mécaniques avec une flexibilité suffisante et constituent souvent la solution la plus économique.
Propriétés des composés d'encapsulation à base de polyuréthane
- Dureté moyenne : Shore A 60-95, semi-flexible à dur
- Bonne résistance à l'abrasion : meilleure que celle du silicone, surface robuste
- Résistance modérée à la température : -40 °C à +120 °C
- Excellente adhérence : adhère à la plupart des substrats sans apprêt
- Bonne isolation électrique : rigidité diélectrique de 16 à 22 kV/mm
- Économique : le plus avantageux des trois systèmes
avantages
Les composés d'encapsulation en polyuréthane offrent un profil de propriétés équilibré à un coût attractif. Ils sont tout à fait suffisants pour de nombreuses applications standard dans le domaine de l'électronique. Leur mise en œuvre est simple et leur durée de vie en pot est plus longue que celle de nombreux systèmes époxy.
La consistance semi-flexible de nombreux composés d'encapsulation PU offre un bon amortissement des vibrations tout en garantissant une stabilité mécanique suffisante. Ils sont plus flexibles que les époxydes, mais plus stables que les silicones souples, ce qui les rend idéaux pour les appareils de commande dans les environnements industriels difficiles.
Les composés d'encapsulation PU peuvent être partiellement réparés si nécessaire. À l'aide de solvants appropriés ou par des moyens mécaniques, il est possible de dégager certaines zones sans détruire l'ensemble du module. Cela s'avère particulièrement utile pendant la phase de développement.
inconvénients
La sensibilité à l'humidité est le principal inconvénient des systèmes en polyuréthane. Le PU est hygroscopique et absorbe l'humidité, ce qui peut nuire à ses propriétés électriques. L'époxy ou le silicone sont mieux adaptés à une utilisation continue dans un environnement humide.
La lumière UV provoque le jaunissement et la fragilisation de nombreux composés d'encapsulation PU. Pour les applications extérieures ou les encapsulations transparentes, il convient de choisir des variantes stabilisées aux UV ou de se tourner vers le silicone.
La résistance à la température est limitée. Au-delà de 100-120 °C, de nombreux systèmes PU commencent à ramollir. Ils ne conviennent pas aux applications à haute température dans l'automobile ou l'industrie.
Applications typiques
- Commandes industrielles et modules API
- Alimentations à découpage pour applications intérieures
- Électronique grand public (environnement protégé)
- Appareils de mesure et capteurs (températures modérées)
- Mobilité électrique : chargeurs, modules BMS
- Automatisation des bâtiments et appareils domotiques
Tableau comparatif : époxy vs silicone vs polyuréthane
| propriété | époxy | silicone | polyuréthane |
|---|---|---|---|
| plage de température | -40 °C à +130 °C (+180 °C spécial) |
-60 °C à +200 °C (+250 °C pendant une courte durée) |
-40 °C à +120 °C |
| dureté Shore | Shore D 70-85 (très dur) |
Shore A 15-60 (souple à moyen) |
Shore A 60-95 (moyen à dur) |
| Rigidité diélectrique | 20-25 kV/mm (excellent) |
15-25 kV/mm (très bon) |
16-22 kV/mm (bon) |
| conductivité thermique | 0,2-3 W/m·K (rempli jusqu'à 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (standard à rempli) |
0,2-1,5 W/m·K (limité) |
| résistance aux produits chimiques | Excellent (acides, bases, huiles) |
Très bonne (limitée pour les solvants) |
e (sensible aux acides forts) |
| résistance aux UV | Bon (peut jaunir) |
Excellente résistance au jaunissement ( ) |
Modéré (jaunissement, fragilisation) |
| absorption d'humidité | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1 à 3 % d' e (hygroscopique) |
| réparabilité | Très difficile (destructif) |
e (peut être retiré mécaniquement) |
Possible (partiellement amovible) |
| niveau des prix | Moyenne à élevée | Haut | Faible à moyen |
| Durée de vie en pot (typique) | 10 à 60 min. | 30 à 120 min. | 20 à 90 min. |
Matrice décisionnelle : quel composé d'encapsulation pour quelle application ?
Modules LED et éclairage
Recommandation : silicone – Les modules LED génèrent de la chaleur et nécessitent souvent des encapsulages transparents. Le silicone offre la meilleure résistance à la température, ne jaunit pas et possède d'excellentes propriétés optiques. Les variantes de silicone thermoconductrices dissipent efficacement la chaleur perdue.
Pour les applications LED en intérieur à températures modérées, le polyuréthane transparent peut également constituer une alternative économique. Il faut toutefois s'attendre à un jaunissement après quelques années.
Électronique automobile (compartiment moteur)
Recommandation : silicone ou époxy – Le compartiment moteur est soumis à des conditions extrêmes : températures pouvant atteindre +150 °C, vibrations, huiles et carburants. Le silicone est idéal pour les capteurs et les appareils de commande soumis à des températures élevées. L'époxy offre une meilleure résistance diélectrique pour les modules d'allumage haute tension.
Les véhicules électriques modernes sont équipés de moteurs plus froids, ce qui permet d'utiliser du polyuréthane de haute qualité pour les modules BMS et les chargeurs.
technologie médicale
Recommandation : silicone (biocompatible) – Les dispositifs médicaux nécessitent des matériaux biocompatibles conformes à la norme ISO 10993. Les silicones médicaux spéciaux répondent à ces exigences et peuvent être stérilisés. Ils sont bien tolérés par la peau et ne provoquent pas de réactions allergiques.
Seuls des silicones médicaux testés peuvent être utilisés pour les dispositifs électroniques implantables.
Commandes industrielles et API
Recommandation : polyuréthane – Les commandes industrielles fonctionnent généralement dans des armoires électriques protégées à des températures modérées. La contrainte mécanique est raisonnable. Le polyuréthane offre ici le meilleur rapport qualité-prix avec une protection suffisante.
Pour les environnements particulièrement soumis à des vibrations (machines, installations), le silicone souple peut être le meilleur choix.
Électronique d'extérieur et énergie solaire
Recommandation : silicone – Les rayons UV, les cycles de température de -30 °C à +80 °C et l'humidité rendent les applications extérieures exigeantes. Le silicone est stable aux UV, résistant à la température et ne vieillit pas. Les onduleurs solaires et les boîtes de jonction sont coulés en silicone en standard.
Alimentations haute tension
Recommandation : époxy – La rigidité diélectrique est déterminante pour les transformateurs et les circuits haute tension. Les résines époxy offrent la meilleure résistance au courant de fuite et empêchent les décharges partielles. La fixation mécanique empêche les vibrations dans le champ magnétique.
Conseils d'utilisation
Proportions de mélange et dosage
Les trois types de composés d'encapsulation sont généralement des systèmes à deux composants. Le rapport de mélange correct est essentiel pour obtenir les propriétés finales souhaitées. Des écarts supérieurs à ±5 % entraînent un durcissement incomplet, une surface collante ou une résistance mécanique réduite.
Pour les petites séries, un mélange manuel à l'aide d'une balance précise suffit. À partir de quantités moyennes, il est préférable d'utiliser des systèmes de dosage volumétrique ou gravimétrique. Les cartouches 2K modernes avec mélangeur statique garantissent une qualité reproductible.
Ventilation et scellement sous vide
Les bulles d'air dans le moulage réduisent considérablement la rigidité diélectrique. Même de petites inclusions d'air peuvent entraîner des décharges partielles et une défaillance prématurée. La ventilation sous vide est indispensable pour obtenir des moulages de haute qualité.
Procédé type : mélanger le matériau, évacuer l'air pendant 5 à 10 minutes à une pression comprise entre 10 et 50 mbar, couler sous vide. Il est également possible de procéder à une nouvelle évacuation après la coulée. Les systèmes à faible viscosité s'évacuent plus facilement que ceux à viscosité élevée.
Durée de vie en pot et durcissement
Le temps de prise décrit la durée pendant laquelle le matériau mélangé reste utilisable. Il dépend fortement de la température : une augmentation de 10 °C de la température réduit souvent de moitié le temps de prise. Pour les coulées complexes, le temps de prise doit être d'au moins 30 minutes.
Le durcissement peut être accéléré par la température. Cycles typiques : 2 heures à 60 °C ou 1 heure à 80 °C. Mais attention : un chauffage trop rapide entraîne des fissures de contrainte dues à un échauffement irrégulier. Il est recommandé de respecter une vitesse de chauffage maximale de 2 à 3 °C/min.
Important : durcissement ultérieur
Même si le moulage est sec au toucher après 24 heures à température ambiante, il n'atteint ses propriétés mécaniques et électriques complètes qu'après 7 jours. Il convient de tenir compte de ce délai pour les tests de fonctionnement. Un recuit à 60-80 °C pendant 2 à 4 heures accélère le durcissement.
Erreurs de traitement fréquentes
- Mauvais rapport de mélange : entraîne un durcissement incomplet et une surface collante.
- Mélange insuffisant : stries dans le matériau, propriétés non homogènes
- Composants humides : le durcisseur polyuréthane réagit à l'humidité de l'air, toujours refermer les récipients.
- Contamination : les silicones sont sensibles au soufre, aux amines et aux catalyseurs à base d'étain (inhibition).
- Température de scellement trop élevée : un choc thermique peut endommager les composants
- Pas d'apprêt : un apprêt est nécessaire pour les substrats difficiles (PP, PE, PTFE).
Foire aux questions (FAQ)
Conseils sur les composés d'encapsulation pour votre application électronique
Vous ne savez pas quel produit de scellement est le mieux adapté à votre application ? Notre équipe technique vous aide à choisir le matériau et vous conseille sur la mise en œuvre, les méthodes de contrôle et l'assurance qualité.
SILITECH AG
Worbstrasse 173, 3073 Gümligen
Téléphone : +41 31 398 50 70
E-mail : info@silitech.ch
Vers le site Web SILITECHComposés d'encapsulation pour l'électronique : époxy, silicone ou PU ?
Les composants électroniques doivent être protégés de manière fiable contre l'humidité, les contraintes mécaniques et les variations de température. Les composés d'encapsulation offrent cette protection, mais quel est le matériau le plus adapté ? Cet article spécialisé compare les composés d'encapsulation époxy, silicone et polyuréthane et indique dans quels cas utiliser chaque système.
Que sont les composés d'encapsulation ?
Les composés d'encapsulation sont des matériaux liquides ou pâteux qui enveloppent complètement les composants électroniques et les protègent durablement après durcissement. Contrairement aux revêtements (coatings) qui ne forment qu'une fine couche protectrice, les composés d'encapsulation remplissent tout l'espace creux autour des composants électroniques.
Principales fonctions des composés d'encapsulation
- Protection contre l'humidité : empêche la corrosion et les courants de fuite sur les circuits imprimés
- Protection mécanique : absorbe les vibrations et les chocs, fixe les composants
- Isolation électrique : une rigidité diélectrique élevée empêche les claquages
- Gestion thermique : les variantes thermoconductrices dissipent la chaleur perdue
- Protection chimique : résistance aux huiles, carburants, détergents
Le choix du bon composé d'encapsulation dépend de nombreux facteurs : température de fonctionnement, contraintes mécaniques, exposition chimique, réparabilité et, bien sûr, coût. Les trois principaux types de composés d'encapsulation – époxy, silicone et polyuréthane – ont des propriétés fondamentalement différentes.
Composés d'encapsulation époxy
Les résines époxy sont composées de deux composants (résine et durcisseur) qui, lorsqu'ils sont mélangés, entrent dans une réaction chimique irréversible. Après durcissement, on obtient des plastiques thermodurcissables présentant d'excellentes propriétés mécaniques et électriques.
Propriétés des composés d'encapsulation époxy
- Haute résistance mécanique : Shore D 70-85, très dur et stable
- Excellente adhérence : adhère parfaitement aux métaux, aux circuits imprimés, à la céramique
- Rigidité diélectrique élevée : jusqu'à 25 kV/mm, idéale pour les applications haute tension
- Résistance chimique : résistant aux acides, aux alcalis, aux solvants
- Résistance à la température : standard -40 °C à +130 °C, systèmes spéciaux jusqu'à +180 °C
- Faible absorption d'humidité : moins de 0,5 % d'absorption d'eau
avantages
Les composés d'encapsulation époxy offrent la meilleure protection mécanique des trois systèmes. Ils sont idéaux pour les applications soumises à des contraintes mécaniques élevées ou lorsque l'assemblage doit être fixé de manière absolument rigide. Leur excellente adhérence empêche la formation de cavités dans lesquelles l'humidité pourrait s'accumuler.
Les résines époxy sont souvent le premier choix pour les applications haute tension telles que les transformateurs, les bobines d'allumage ou les blocs d'alimentation. Leur rigidité diélectrique élevée et leur faible tendance aux courants de fuite garantissent une isolation fiable, même dans des conditions extrêmes.
inconvénients
Sa résistance finale élevée constitue également son principal inconvénient : les modules moulés à l'époxy sont pratiquement irréparables. Les composants ne peuvent être retirés qu'en détruisant mécaniquement le moulage, ce qui endommage le circuit imprimé. Cela peut poser problème pour les prototypes ou les petites séries.
Les résines époxy sont fragiles et peuvent se fissurer en cas de cycles thermiques ou de chocs mécaniques. Les différents coefficients de dilatation thermique de l'époxy, du circuit imprimé et des composants entraînent des tensions mécaniques qui peuvent endommager les composants sensibles.
Applications typiques
- Alimentations haute tension et transformateurs
- Électronique d'allumage dans les applications automobiles
- Capteurs dans des environnements agressifs
- Électronique sous-marine et applications marines
- Commandes liées à la sécurité (protection contre les manipulations)
Exemple de produit : Permabond propose des composés d'encapsulation époxy spécialisés pour les applications électroniques, notamment des variantes thermoconductrices et flexibles pour différentes exigences.
Composés d'encapsulation à base de silicone
Les silicones (polysiloxanes) sont une catégorie de matériaux aux propriétés uniques. Les silicones RTV (Room Temperature Vulcanizing) durcissent à température ambiante et forment des composés de scellement élastiques et résistants à la température.
Propriétés des composés d'encapsulation à base de silicone
- Haute élasticité : Shore A 15-60, reste souple même après durcissement
- Résistance extrême aux températures : -60 °C à +200 °C (brièvement +250 °C)
- Résistance aux UV et aux intempéries : pas de jaunissement, pas de fragilisation à l'air libre
- Faible contrainte mécanique : sollicitation minimale des composants sensibles
- Bonnes propriétés diélectriques : rigidité diélectrique de 15 à 25 kV/mm
- Réparabilité : peut être retiré mécaniquement sans endommager le circuit imprimé
avantages
La plus grande qualité des composés d'encapsulation en silicone est leur élasticité. Ils absorbent parfaitement les vibrations et compensent les différences de dilatation thermique entre les composants et le circuit imprimé. Cela les rend idéaux pour les applications soumises à des variations de température extrêmes ou à des contraintes mécaniques.
Les composés d'encapsulation à base de silicone conservent leurs propriétés sur une plage de températures extrêmement large. Alors que les systèmes époxy et PU deviennent cassants à basse température, le silicone reste souple jusqu'à -60 °C. À haute température, ils surpassent nettement les deux autres alternatives.
Les silicones constituent souvent le meilleur choix pour les applications LED. Les silicones optiques spéciales sont transparentes, ne jaunissent pas et présentent un indice de réfraction adapté. Elles protègent les puces LED sans réduire le rendement lumineux.
inconvénients
La faible résistance mécanique signifie une protection moindre contre les impacts mécaniques directs. Les objets pointus peuvent facilement percer les enrobages en silicone. L'adhérence sur certaines surfaces est plus faible qu'avec les époxydes, c'est pourquoi des apprêts sont souvent nécessaires.
Les silicones ont une perméabilité aux gaz plus élevée que l'époxy ou le PU. Cela peut poser problème dans les environnements très humides ou en présence de gaz agressifs. De plus, les silicones sont généralement plus chères que les deux autres alternatives.
Un problème souvent sous-estimé : les siloxanes à faible poids moléculaire peuvent dégager des gaz et contaminer les contacts sensibles. Pour les applications à haute fiabilité, seuls des silicones à faible saignement doivent être utilisés.
Applications typiques
- Modules LED pour l'éclairage extérieur et l'automobile
- Capteurs de température et thermocouples
- Appareils de commande automobiles soumis à des exigences élevées en matière de température
- Électronique d'extérieur (onduleurs solaires, capteurs extérieurs)
- Électronique médicale (variantes biocompatibles)
- Aéronautique et aérospatiale (températures extrêmes)
Exemple de produit : la série Bluesil propose des composés d'encapsulation en silicone RTV-2 avec différentes duretés Shore et viscosités. Des variantes thermoconductrices spéciales atteignent plus de 3 W/m·K pour une gestion thermique efficace.
Composés de scellement en polyuréthane
Les composés de scellement en polyuréthane (PU) se situent entre l'époxy et le silicone. Ils combinent de bonnes propriétés mécaniques avec une flexibilité suffisante et constituent souvent la solution la plus économique.
Propriétés des composés d'encapsulation à base de polyuréthane
- Dureté moyenne : Shore A 60-95, semi-flexible à dur
- Bonne résistance à l'abrasion : meilleure que celle du silicone, surface robuste
- Résistance modérée à la température : -40 °C à +120 °C
- Excellente adhérence : adhère à la plupart des substrats sans apprêt
- Bonne isolation électrique : rigidité diélectrique de 16 à 22 kV/mm
- Économique : le plus avantageux des trois systèmes
avantages
Les composés d'encapsulation en polyuréthane offrent un profil de propriétés équilibré à un coût attractif. Ils sont tout à fait suffisants pour de nombreuses applications standard dans le domaine de l'électronique. Leur mise en œuvre est simple et leur durée de vie en pot est plus longue que celle de nombreux systèmes époxy.
La consistance semi-flexible de nombreux composés d'encapsulation PU offre un bon amortissement des vibrations tout en garantissant une stabilité mécanique suffisante. Ils sont plus flexibles que les époxydes, mais plus stables que les silicones souples, ce qui les rend idéaux pour les appareils de commande dans les environnements industriels difficiles.
Les composés d'encapsulation PU peuvent être partiellement réparés si nécessaire. À l'aide de solvants appropriés ou par des moyens mécaniques, il est possible de dégager certaines zones sans détruire l'ensemble du module. Cela s'avère particulièrement utile pendant la phase de développement.
inconvénients
La sensibilité à l'humidité est le principal inconvénient des systèmes en polyuréthane. Le PU est hygroscopique et absorbe l'humidité, ce qui peut nuire à ses propriétés électriques. L'époxy ou le silicone sont mieux adaptés à une utilisation continue dans un environnement humide.
La lumière UV provoque le jaunissement et la fragilisation de nombreux composés d'encapsulation PU. Pour les applications extérieures ou les encapsulations transparentes, il convient de choisir des variantes stabilisées aux UV ou de se tourner vers le silicone.
La résistance à la température est limitée. Au-delà de 100-120 °C, de nombreux systèmes PU commencent à ramollir. Ils ne conviennent pas aux applications à haute température dans l'automobile ou l'industrie.
Applications typiques
- Commandes industrielles et modules API
- Alimentations à découpage pour applications intérieures
- Électronique grand public (environnement protégé)
- Appareils de mesure et capteurs (températures modérées)
- Mobilité électrique : chargeurs, modules BMS
- Automatisation des bâtiments et appareils domotiques
Tableau comparatif : époxy vs silicone vs polyuréthane
| propriété | époxy | silicone | polyuréthane |
|---|---|---|---|
| plage de température | -40 °C à +130 °C (+180 °C spécial) |
-60 °C à +200 °C (+250 °C pendant une courte durée) |
-40 °C à +120 °C |
| dureté Shore | Shore D 70-85 (très dur) |
Shore A 15-60 (souple à moyen) |
Shore A 60-95 (moyen à dur) |
| Rigidité diélectrique | 20-25 kV/mm (excellent) |
15-25 kV/mm (très bon) |
16-22 kV/mm (bon) |
| conductivité thermique | 0,2-3 W/m·K (rempli jusqu'à 5 W/m·K) |
0,2-3 W/m·K (standard à rempli) |
0,2-1,5 W/m·K (limité) |
| résistance aux produits chimiques | Excellent (acides, bases, huiles) |
Très bonne (limitée pour les solvants) |
e (sensible aux acides forts) |
| résistance aux UV | Bon (peut jaunir) |
Excellente résistance au jaunissement ( ) |
Modéré (jaunissement, fragilisation) |
| absorption d'humidité | < 0.5% (sehr niedrig) |
< 0.2% (niedrig) |
1 à 3 % d' e (hygroscopique) |
| réparabilité | Très difficile (destructif) |
e (peut être retiré mécaniquement) |
Possible (partiellement amovible) |
| niveau des prix | Moyenne à élevée | Haut | Faible à moyen |
| Durée de vie en pot (typique) | 10 à 60 min. | 30 à 120 min. | 20 à 90 min. |
Matrice décisionnelle : quel composé d'encapsulation pour quelle application ?
Modules LED et éclairage
Recommandation : silicone – Les modules LED génèrent de la chaleur et nécessitent souvent des encapsulages transparents. Le silicone offre la meilleure résistance à la température, ne jaunit pas et possède d'excellentes propriétés optiques. Les variantes de silicone thermoconductrices dissipent efficacement la chaleur perdue.
Pour les applications LED en intérieur à températures modérées, le polyuréthane transparent peut également constituer une alternative économique. Il faut toutefois s'attendre à un jaunissement après quelques années.
Électronique automobile (compartiment moteur)
Recommandation : silicone ou époxy – Le compartiment moteur est soumis à des conditions extrêmes : températures pouvant atteindre +150 °C, vibrations, huiles et carburants. Le silicone est idéal pour les capteurs et les appareils de commande soumis à des températures élevées. L'époxy offre une meilleure résistance diélectrique pour les modules d'allumage haute tension.
Les véhicules électriques modernes sont équipés de moteurs plus froids, ce qui permet d'utiliser du polyuréthane de haute qualité pour les modules BMS et les chargeurs.
technologie médicale
Recommandation : silicone (biocompatible) – Les dispositifs médicaux nécessitent des matériaux biocompatibles conformes à la norme ISO 10993. Les silicones médicaux spéciaux répondent à ces exigences et peuvent être stérilisés. Ils sont bien tolérés par la peau et ne provoquent pas de réactions allergiques.
Seuls des silicones médicaux testés peuvent être utilisés pour les dispositifs électroniques implantables.
Commandes industrielles et API
Recommandation : polyuréthane – Les commandes industrielles fonctionnent généralement dans des armoires électriques protégées à des températures modérées. La contrainte mécanique est raisonnable. Le polyuréthane offre ici le meilleur rapport qualité-prix avec une protection suffisante.
Pour les environnements particulièrement soumis à des vibrations (machines, installations), le silicone souple peut être le meilleur choix.
Électronique d'extérieur et énergie solaire
Recommandation : silicone – Les rayons UV, les cycles de température de -30 °C à +80 °C et l'humidité rendent les applications extérieures exigeantes. Le silicone est stable aux UV, résistant à la température et ne vieillit pas. Les onduleurs solaires et les boîtes de jonction sont coulés en silicone en standard.
Alimentations haute tension
Recommandation : époxy – La rigidité diélectrique est déterminante pour les transformateurs et les circuits haute tension. Les résines époxy offrent la meilleure résistance au courant de fuite et empêchent les décharges partielles. La fixation mécanique empêche les vibrations dans le champ magnétique.
Conseils d'utilisation
Proportions de mélange et dosage
Les trois types de composés d'encapsulation sont généralement des systèmes à deux composants. Le rapport de mélange correct est essentiel pour obtenir les propriétés finales souhaitées. Des écarts supérieurs à ±5 % entraînent un durcissement incomplet, une surface collante ou une résistance mécanique réduite.
Pour les petites séries, un mélange manuel à l'aide d'une balance précise suffit. À partir de quantités moyennes, il est préférable d'utiliser des systèmes de dosage volumétrique ou gravimétrique. Les cartouches 2K modernes avec mélangeur statique garantissent une qualité reproductible.
Ventilation et scellement sous vide
Les bulles d'air dans le moulage réduisent considérablement la rigidité diélectrique. Même de petites inclusions d'air peuvent entraîner des décharges partielles et une défaillance prématurée. La ventilation sous vide est indispensable pour obtenir des moulages de haute qualité.
Procédé type : mélanger le matériau, évacuer l'air pendant 5 à 10 minutes à une pression comprise entre 10 et 50 mbar, couler sous vide. Il est également possible de procéder à une nouvelle évacuation après la coulée. Les systèmes à faible viscosité s'évacuent plus facilement que ceux à viscosité élevée.
Durée de vie en pot et durcissement
Le temps de prise décrit la durée pendant laquelle le matériau mélangé reste utilisable. Il dépend fortement de la température : une augmentation de 10 °C de la température réduit souvent de moitié le temps de prise. Pour les coulées complexes, le temps de prise doit être d'au moins 30 minutes.
Le durcissement peut être accéléré par la température. Cycles typiques : 2 heures à 60 °C ou 1 heure à 80 °C. Mais attention : un chauffage trop rapide entraîne des fissures de contrainte dues à un échauffement irrégulier. Il est recommandé de respecter une vitesse de chauffage maximale de 2 à 3 °C/min.
Important : durcissement ultérieur
Même si le moulage est sec au toucher après 24 heures à température ambiante, il n'atteint ses propriétés mécaniques et électriques complètes qu'après 7 jours. Il convient de tenir compte de ce délai pour les tests de fonctionnement. Un recuit à 60-80 °C pendant 2 à 4 heures accélère le durcissement.
Erreurs de traitement fréquentes
- Mauvais rapport de mélange : entraîne un durcissement incomplet et une surface collante.
- Mélange insuffisant : stries dans le matériau, propriétés non homogènes
- Composants humides : le durcisseur polyuréthane réagit à l'humidité de l'air, toujours refermer les récipients.
- Contamination : les silicones sont sensibles au soufre, aux amines et aux catalyseurs à base d'étain (inhibition).
- Température de scellement trop élevée : un choc thermique peut endommager les composants
- Pas d'apprêt : un apprêt est nécessaire pour les substrats difficiles (PP, PE, PTFE).
Foire aux questions (FAQ)
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