Que sont les composés d'enrobage ?
Les composés d'enrobage sont des matériaux liquides ou pâteux qui encapsulent complètement les composants électroniques et leur confèrent une protection permanente après polymérisation. Contrairement aux vernis de protection, qui ne forment qu'une fine couche protectrice de 25 à 75 micromètres, les composés d'enrobage remplissent entièrement la cavité autour des composants électroniques. Il en résulte une protection robuste et durable contre l'humidité, les vibrations, les produits chimiques, les variations de température et les contraintes mécaniques.
Les composés d'enrobage préviennent la corrosion et la migration électrochimique dues à l'humidité, augmentent la résistance de cheminement entre conducteurs adjacents, protègent les composants des vibrations et des chocs, dissipent les pertes de chaleur (dans les versions thermoconductrices) et protègent contre les agressions chimiques telles que les huiles, les carburants et les produits de nettoyage. Dans les applications critiques pour la sécurité, ils constituent également une protection contre la falsification, car les ensembles enrobés ne peuvent être ouverts sans être endommagés.
Encapsulation complète ou revêtement sélectif ?
Avant de résoudre la question des matériaux, une décision fondamentale doit être prise : l’assemblage sera-t-il entièrement enrobé ou seulement recouvert de manière sélective ?
Enrobage (encapsulation complète)
Tous les composants électroniques sont entièrement encapsulés dans un boîtier à l'aide d'un composé d'enrobage. Ceci assure une protection IP maximale (jusqu'à IP68/IP69K), une dissipation thermique uniforme, une fixation complète et une protection contre toute tentative de manipulation.
Inconvénients : Consommation de matériaux plus élevée, poids supplémentaire et impossibilité de réparation avec de l’époxy.
Encapsulation (sélective)
Les zones critiques sont revêtues de manière sélective, tandis que les connecteurs et les points de test restent accessibles. Cela permet de réduire la quantité de matériau et le poids, et facilite le remplacement des composants.
Inconvénients : la protection IP est limitée à IP54–IP67 ; les zones non revêtues restent vulnérables.
Règle générale : Indice de protection IP68/IP69K requis → enrobage. Réparabilité nécessaire → encapsulation. Dissipation de puissance supérieure à 5 W → enrobage avec composé thermoconducteur. Poids critique → encapsulation.
Comparaison des trois classes de matériaux
Composés d'enrobage en silicone
Les silicones sont les matériaux les plus polyvalents pour l'enrobage électronique. Elles conservent leur élasticité sur une plage de températures extrêmement large (de -60 °C à +200 °C, et jusqu'à +300 °C pour certains types). Leur faible contrainte mécanique protège les composants sensibles et les joints de soudure. Pour les applications LED, les silicones sont souvent le seul choix judicieux : les formulations optiques spéciales sont transparentes, ne jaunissent pas et possèdent un indice de réfraction adapté.
Applications typiques : modules LED, unités de commande automobiles, électronique extérieure, onduleurs solaires, capteurs, électronique médicale, aérospatiale.
Composés d'enrobage époxy
Les résines époxy offrent la plus haute résistance mécanique (Shore D 70–90), une excellente adhérence aux métaux et à la céramique, ainsi que la plus haute rigidité diélectrique (jusqu'à 25 kV/mm). Leurs principaux inconvénients : elles sont pratiquement irréparables après polymérisation, fragiles sous l'effet des variations de température et leur plage de températures d'utilisation est limitée (−40 à +130 °C).
Applications typiques : alimentations haute tension, transformateurs, électronique d’allumage, électronique sous-marine, protection contre le sabotage.
Composés d'enrobage en polyuréthane (PU)
Le polyuréthane (PU) se situe entre l'époxy et le silicone : un profil de propriétés équilibré au moindre coût. Sa dureté Shore est ajustable (de 60 à 50 Shore A) et il offre une bonne résistance à l'abrasion. Ses principaux inconvénients sont son hygroscopicité, sa sensibilité aux UV et sa plage de températures d'utilisation restreinte (de -40 à +120 °C).
Applications typiques : commandes industrielles, alimentations à découpage (intérieur), chargeurs pour véhicules électriques, modules BMS, automatisation des bâtiments.
Comparaison des matériaux : Silicone vs. Époxy vs. Polyuréthane
Évaluation qualitative sur une échelle de 1 à 10. Plus la note est élevée, mieux c'est.
Tableau comparatif
| Caractéristiques | silicone | époxy | polyuréthane |
|---|---|---|---|
| Plage de température | -60 à +200 °C (jusqu'à +300) | -40 à +130 °C (jusqu'à +150) | -40 à +120 °C |
| dureté Shore | Rivage A 15–60 | Côte D 70–90 | Côte A 60 – Côte D 50 |
| rigidité diélectrique | 15–21 kV/mm | 20–25 kV/mm | 16–22 kV/mm |
| λ (Standard) | 0,16–0,20 W/(m·K) | 0,2–0,3 W/(m·K) | 0,2–0,3 W/(m·K) |
| λ (rempli) | 0,30–0,42 W/(m·K) | jusqu'à 5 W/(m·K) | jusqu'à 1,5 W/(m·K) |
| résistance chimique | très bien | excellent | bien |
| résistance aux UV | excellent | bien | modéré |
| réparabilité | bien | très difficile | possible |
| Niveau de prix | haut | moyen à élevé | faible à moyen |
Composés d'enrobage thermoconducteurs : la valeur λ est déterminante
L'électronique moderne fonctionne dans des espaces de plus en plus réduits, avec des densités de puissance croissantes. Les composés d'enrobage standard ont généralement un effet isolant thermique (0,16–0,20 W/(m·K)) : ils protègent l'électronique, mais emprisonnent simultanément la chaleur à l'intérieur du composant.
Règle générale : une augmentation de la température de fonctionnement de 10 K peut, dans de nombreux cas, réduire de moitié la durée de vie des composants électroniques.
La valeur λ (conductivité thermique, W/(m·K)) décrit la capacité d'un matériau à conduire la chaleur. Air immobile : 0,025 — silicones non chargées : 0,16–0,20 — silicones chargées : 0,30–0,42 — systèmes hybrides : jusqu'à 1,05 — aluminium : 237.
L'ajout de charges minérales ou céramiques (oxyde d'aluminium (Al₂O₃), nitrure de bore (BN) ou carbure de silicium (SiC)) améliore la conductivité thermique. Plus la teneur en charge est élevée, meilleure est la conductivité thermique, mais aussi la viscosité.
Conductivité thermique de tous les produits d'enrobage SILITECH
Valeurs λ issues des données TDS du fabricant. Plus la valeur est élevée, meilleure est la dissipation de la chaleur.
Quand l'enrobage thermoconducteur devient-il avantageux ? À partir d'une dissipation de puissance d'environ 1 W par cm² de surface de composant. Pour les capteurs standard : 0,16–0,20 W/(m·K). Pour l'électronique de puissance : 0,30–0,50 W/(m·K). Pour une gestion thermique critique avec protection incendie : Permabond MT3836 avec 1,05 W/(m·K) et conforme à la norme UL 94 V-0.
Gamme de composés d'enrobage SILITECH
SILITECH AG stocke des composés d'enrobage de toutes classes de matériaux provenant de Suisse — des simples revêtements protecteurs aux composés d'enrobage thermoconducteurs haute performance.
Composés d'enrobage en silicone d'Elkem (Bluesil) et de Dow
Systèmes monocomposants (série CAF)
La gamme CAF d'Elkem comprend des élastomères de silicone monocomposants qui polymérisent à température ambiante au contact de l'humidité atmosphérique. Prêts à l'emploi, aucun mélange n'est nécessaire.
| produit | Rive A | Plage de température | λ W/(m·K) | kV/mm | Réseautage et fonctionnalités spéciales |
|---|---|---|---|---|---|
| CAF 4 | 37 | -60 / +225 °C | 0,30 | 21 | Acétate, autonivelant, transparent |
| CAF 33 | 25 | -65 / +250 °C | 0,20 | 19 | Acétate, stable, noir/blanc/translucide |
| CAF 530 | 34 | -60 / +150 °C | – | 24 | Alkoxy (neutre), sans primaire, électronique et solaire |
| CAF 730 MF | 24 | -55 / +200 °C | – | 19 | Oxime (sans MEKO), neutre, aviation et maintenance |
Les références CAF ne correspondent pas à la dureté Shore. CAF signifie « Compound à Froid » (composé à durcissement à froid). La fiche technique est toujours la source de référence pour choisir le produit adapté.
Systèmes à deux composants (mise en réseau supplémentaire)
Les silicones bicomposantes à polymérisation par addition durcissent par catalyse au platine sans sous-produits. Durée de vie en pot et temps de polymérisation précisément contrôlables, retrait quasi nul.
| produit | Rive A | MV | λ W/(m·K) | kV/mm | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|---|
| Bluesil RTV 141 | 50 | 100:10 | 0,16 | 20 | Transparent, optiquement clair, n=1 406. LED et optoélectronique. |
| Bluesil RTV 147 | 60 | 100:10 | 0,31 | 18 | Composé d'enrobage pour l'électronique, thermoconducteur et haute résistance. |
| Bluesil RTV 148 (+ 147 B) | 40 | 100:10 | 0,31 | 18 | Viscosité inférieure, même λ. Miscible avec 147 A. |
| Bluesil ESA 7250 | 52 | 10:1 | 0,16 | 20 | Transparent, résistance de 6,2 MPa. UL 94 HB. Photovoltaïque. |
| Bluesil ESA 7252 UL94 V0 | 48 | 1:1 | 0,42 | 18 | Coefficient de diffusion thermique (λ) le plus élevé pour les silicones, ignifugé. Aérospatiale et applications embarquées. |
| DOWSIL EI-2888 UL746C f1 | ~10 | 1:1 | – | 19 | Sans primaire, optiquement transparent. LED et écrans d'extérieur. |
Quel système silicone utiliser pour quelle application ? Pour l’enrobage transparent : RTV 141, ESA 7250 ou DOWSIL EI-2888. Lorsque la dissipation thermique est essentielle : RTV 147/148 (λ = 0,31) ou ESA 7252 (λ = 0,42). Pour des joints simples sans mélange : série CAF. Pour une résistance au feu UL 94 V0 : ESA 7252. Pour les LED extérieures sans primaire : DOWSIL EI-2888.
Résines de coulée électrolytique PU (SILIRESIN Biothane)
Résines de coulée PU biosourcées, fabriquées à partir de matières premières renouvelables. Sans étiquette (ni résine ni durcisseur), COV 0,0 %, retrait < 0,1 %.
| produit | dureté | λ W/(m·K) | kV/mm | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Biothane 2 MD 207 E UL94 V0 | Rivage D 80–83 | 0,455 | > 36 | Dur, résistant à des températures jusqu'à 200 °C, insensible aux rayons X. Transformateurs et appareils haute tension. |
| Biothan 2 MD 2140 | Rivage A 25–55 | 0,215 | > 22 | Élastique, résistant au froid jusqu'à -45 °C. Dureté variable (MV 2:1–4:1). |
| Biothan 2 MD 2170-200 | Côte 60 D – 80 A | 0,355 | > 30 | Rempli d'Al(OH)₃ + ZnO. Résistant à la chaleur jusqu'à 143 °C (200 h). |
De façon remarquable, Biothan 2 MD 207 E atteint un profil de performance avec λ = 0,455 W/(m·K) et UL 94 V-0 qui surpasse celui de nombreux composés d'enrobage en silicone — à un prix nettement inférieur.
Composés d'enrobage époxy et hybrides (Permabond, Loctite)
époxydes classiques
| produit | taper | dureté | λ W/(m·K) | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Loctite STYCAST 2057M | Époxy 2K, 100:4,5 | Shore D 90 | – | Usage général, faible viscosité, usinable. -40/+130 °C. |
| Permabond ET530 | Époxy bicomposant, 2:1 | Côte D 77 | 0,40 | Transparent, faible jaunissement. Tg 50 °C. |
Époxydes modifiés flexibles (série MT) — pour l'enrobage électronique
La gamme Permabonds MT allie la chimie époxy à la flexibilité. Résistance souple à moyenne, allongement à la rupture élevé, bonne adhérence au substrat.
| produit | taper | dureté | λ W/(m·K) | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT382 | Époxy modifié 2K, 2:1 | Rivage A 55–85 | 0,47 | Auto-alignement, 20–30 kV/mm, allongement 150–200 %. |
| Permabond MT3809 | Époxy modifié 2K, 10:1 | Rivage A 75–85 | – | Souple et flexible, faible viscosité. Moulage délicat. |
Composé d'enrobage hybride thermoconducteur
| produit | taper | dureté | λ W/(m·K) | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT3836 UL94 V0 | Polymère MS 2K, 2:1 | Côte A 60 | 1,05 | λ le plus élevé de la gamme de produits. 18–20 kV/mm. BMS, E-Mobility. |
Le MT3836 présente un intérêt particulier lorsque la dissipation thermique et la résistance au feu sont requises simultanément, par exemple dans les systèmes de gestion de batteries, l'électronique de puissance et les modules de recharge pour véhicules électriques. Avec une conductivité thermique de λ = 1,05 W/(m·K), il surpasse nettement tous les autres composés d'enrobage silicone de la gamme.
Adhésifs structuraux PU Permabond (également pour l'enrobage)
| produit | taper | dureté | Temps de rempotage | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Permabond PT326 | 2K PU, 1:1 | Côte D 65–75 | 4 à 7 min | Thixotrope, résistance au cisaillement de 12 à 20 MPa. |
| Permabond PT328 | 2K PU, 1:1 | Côte D 60–75 | 15–20 min | Temps d'enrobage plus long pour les grands volumes. |
pâte thermique
| produit | taper | λ W/(m·K) | Temp. | Fonction spéciale |
|---|---|---|---|---|
| Bluesil PASSÉ 340 | pâte de silicone | 0,41 | -40 / +250 °C | Diélectrique (15 kV/mm), capteurs et résistances. |
| DOWSIL 340 | Pâte de silicone (ZnO) | 0,67 | jusqu'à +177 °C | Ne durcit pas, ne nécessite pas de cuisson au four. Durée de conservation : 60 mois. |
Choix des matériaux en fonction de l'application
| Application | matériel | Produit SILITECH | Pourquoi? |
|---|---|---|---|
| Modules LED (intérieur) | silicone | RTV 141 / ESA 7250 | Visuellement clair, sans jaunissement |
| LED extérieure | silicone | DOWSIL EI-2888 | Sans apprêt, UL 746C f1 |
| Automobile (compartiment moteur) | silicone | RTV 147 / ESA 7252 | T élevé, λ > 0,3 |
| Aérospatial | silicone | ESA 7252 | UL94 V0, λ = 0,42 |
| BMS / Électronique de puissance | polymère MS | MT3836 | λ = 1,05, UL94 V0 |
| Enrobage électronique (flexible) | Époxy modifié | MT382 | λ = 0,47, 20–30 kV/mm |
| Capteurs, connecteurs | Époxy modifié | MT3809 | Faible viscosité, souple |
| Transformateurs, haute tension | PU | Biothan 207 E | Shore D 83, UL94 V0, λ = 0,455 |
| enrobage de câbles | PU | Biothan 2140 | Élastique, variable, −45 °C |
| Contrôle industriel | PU / Silicone | Biothane 2170 / CAF 33 | Rentable / largement applicable |
| alimentation haute tension | époxy | STYCAST 2057M | Shore D 90, inviolable |
| Scellement simple | Silicone 1K | CAF 4 / CAF 33 | Prêt à l'emploi, aucun mélange requis |
Instructions de traitement
Rapport de mélange et dosage
Tous les enrobages bicomposants exigent un respect précis du rapport de mélange. Des écarts supérieurs à ±5 % entraînent un durcissement incomplet, une surface collante ou une résistance mécanique réduite.
dégazage sous vide
Les bulles d'air réduisent considérablement la rigidité diélectrique et créent des points faibles thermiques. Un dégazage sous vide à 30–50 mbar est essentiel pour obtenir des composés d'enrobage de haute qualité. Les systèmes à faible viscosité (RTV 141 : 4 000 mPa·s) se dégazent plus facilement que les systèmes à viscosité élevée (RTV 147 : 150 000 mPa·s).
durcissement
La plupart des composés d'enrobage en silicone durcissent à température ambiante et leur durcissement peut être accéléré par la chaleur : 4 heures à 60 °C, 2 heures à 100 °C ou 1 heure à 150 °C. Un chauffage excessif (> 3 °C/min) peut provoquer des fissures de contrainte.
Attention — Inhibition par les silicones : le contact avec des caoutchoucs soufrés, des silicones à catalyse à l’étain, des époxydes réticulés aux amines ou du PVC stabilisé à l’étain peut bloquer la catalyse au platine. En cas de doute, effectuez un test préliminaire sur une petite surface.
Foire aux questions
Puis-je réparer un assemblage encapsulé ?
Quelle dureté Shore convient à quelle application ?
Ai-je absolument besoin d'un composé d'enrobage thermoconducteur ?
Quelle est la différence entre le CAF 4 et le CAF 33 ?
Pourquoi mon mastic silicone ne durcit-il pas ?
Quel système choisir pour les LED d'extérieur ?
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