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Revêtement enrobant et encapsulation. – Que choisir pour la protection des appareils électroniques ?

EN DE Étiquettes: Les vernis de protection, Résines d’encapsulation

L'industrie de l'électronique fait partie des secteurs à la croissance la plus rapide, dont les applications semblent infinies.

On trouve des cartes de circuit imprimé dans de nombreux appareils domestiques, industriels, automobiles et militaires, parmi d’innombrables utilisations. Dans de telles applications, les environnements peuvent entraîner une détérioration des performances électriques en raison de l’absorption de l’humidité ambiante ou de l’attraction électrostatique de la poussière. Certaines conditions sont extrêmes, telles que l’exposition à des atmosphères corrosives ou à des produits chimiques très puissants. Pour garantir la fiabilité de ces appareils critiques, il est essentiel de protéger les cartes de circuits imprimés afin d’éviter une réduction de leurs performances, pouvant aboutir jusqu'à une panne complète. Cette protection peut prendre la forme d’un revêtement enrobant ou de résines de remplissage et d’encapsulation.

Ce sont les résines de remplissage et d'encapsulation qui offrent le meilleur niveau de protection des cartes de circuit imprimé. En encapsulant l’intégralité de la carte, la résine offre une parfaite isolation de l’unité et combine ainsi de bonnes propriétés électriques à une excellente protection mécanique. La protection mécanique peut être définie de plusieurs manières. Les applications impliquant une exposition prolongée ou une immersion dans des produits chimiques puissants, de même que celles exposées à des vibrations ou des chocs thermiques ou physiques nécessitent une protection supérieure. La protection la plus efficace est assurée via la masse de résine entourant le dispositif, qui est différente pour chaque application. Néanmoins, ce système garantit une couverture bien supérieure à celle des revêtements enrobant. En raison de la masse de matériau entourant la carte de circuit imprimé, les résines de remplissage et d’encapsulation sont généralement des systèmes en deux parties qui, une fois mélangés, forment un matériau solide parfaitement durci, sans sous-produits.

En raison des écarts d’une application à l’autre, il est essentiel que tout le dispositif soit testé dans un environnement adapté à son utilisation finale. Il peut s’agir de conditions rigoureusement exactes ou d’essais accélérés soigneusement planifiés. Les résines de remplissage et d’encapsulation peuvent également être testées séparément dans différents environnements afin de déterminer leurs caractéristiques techniques et leur conformité à l'utilisation prévue. Ces essais incluent généralement une masse durcie de dimensions prédéfinies, exposée à des atmosphères contrôlées pendant une période donnée. L’apparence, les dimensions et le poids de la résine peuvent être mesurés avant et après l’essai afin de déterminer d’éventuelles modifications. En outre, des essais électriques peuvent intervenir avant et après chaque essai, qui, une fois encore, peut être générique ou spécifique à l'application finale.

On peut également utiliser des revêtements enrobant pour protéger les cartes de circuit imprimé dans différentes applications afin de garantir des performances optimales, mêmes en conditions difficiles. Il s’agit de matériaux simples appliqués sous la forme de films fins, d’une épaisseur généralement comprise entre 25 et 75 µm. Ces matériaux enrobent les contours de la carte en offrant une protection optimale tout en imposant une variation minime de poids et de dimensions de la carte. Il s’agit peut-être là du principal avantage des revêtements enrobant sur les résines de remplissage et d’encapsulation. Les revêtements enrobant étant uniquement utilisés sous la forme de films fins, les spécifications régissant leur application sont similaires dans toutes les utilisations finales.  Il est important de déterminer les propriétés nécessaires du revêtement enrobant afin de fournir des informations sur les conditions d’utilisation standard et les écarts possibles en dehors de ces paramètres. Ces informations permettront de choisir avec assurance la méthode de revêtement ou de protection adaptée.

DCA with PCB

En général, le revêtement est exposé à des conditions atmosphériques standard. On commence généralement par procéder à des tests initiaux afin d’évaluer les performances électriques et mécaniques du film durci sur les substrats selon chaque méthode de test standard. Ensuite, l’environnement peut être altéré afin d’évaluer les performances du revêtement dans des conditions plus difficiles : brouillard salin, forte humidité, température élevée et variations thermiques, soit sous la forme d’une augmentation ou diminution progressive de la température, soit sous la forme d’un choc thermique immédiat. Après l’exposition à de tels environnements, on peut procéder à de nouveaux tests des propriétés électriques et mécaniques du revêtement afin de déterminer son adéquation à différentes applications.

On trouve de nombreux types de revêtements enrobant disponibles sur le marché, ainsi que quelques types de résines de remplissage et d'encapsulation. Chaque type présente quelques propriétés caractéristiques qui les rendent adaptées à des applications spécifiques. En outre, les tests décrits ci-dessus permettent de déterminer le matériau le plus adapté. Dans des conditions atmosphériques standard, la plupart des revêtements enrobant et des résines de remplissage et d’encapsulation offrent le niveau de protection requis. Le choix dépend alors des processus d’application du matériau. Dans les environnements plus difficiles, le choix se fait en fonction de paramètres plus complexes. Par exemple, les revêtements acryliques tels que le TFA conforme à IPC-CC-830B d’Electrolube Ltd offrent une bonne protection environnementale ainsi qu'une clarté et une stabilité supérieures suite à une exposition prolongée à la lumière UV.  Les revêtements acryliques ne se réticulent pas et n’offrent donc pas la protection requise contre les produits chimiques ou les environnements très humides lorsqu’une condensation prolongée ou une immersion périodique dans l’eau sont probables. Dans ce cas, la meilleure option est un revêtement plus résistant, tel que le DCA conforme à UL746 d’Electrolube Ltd ou un revêtement sans composé organique volatile respectueux de l’environnement.

ER2220 Potting Resin

Si l’environnement implique une contrainte mécanique supérieure ou une exposition prolongée à un environnement extrême, les résines de remplissage et d’encapsulation offrent une protection supérieure et donc des performances optimales du dispositif. Les résines à base de silicone offrent une bonne clarté dans plusieurs produits, par comparaison aux systèmes époxy et polyuréthane. Il existe néanmoins des polyuréthanes optiquement transparents, tels que l’UR5562 d’Electrolube Ltd.  Les résines polyuréthane offrent une flexibilité supérieure à celle des systèmes à base d’époxy et imposent donc une contrainte moindre sur les composants délicats, notamment dans les environnements dans lesquels la température peut descendre sous 30°C. En outre, les résines polyuréthane telles que l’UR5041 d’Electrolube Ltd sont idéales pour les applications marines dans lesquelles l’appareil est plongé dans l’eau et fonctionne en permanence dans l’eau salée. Les résines époxy telles que l’ER2188 d’Electrolube Ltd sont d’excellentes résines pour une application générale. Pour un coût relativement faible, elles offrent une protection de haut niveau des cartes de circuits imprimés, notamment en termes d’ininflammabilité selon UL94 V-0. En outre, les résines époxy ont tendance à offrir une protection supérieure dans les environnements impliquant une immersion dans des produits chimiques agressifs.

Pour résumer, les revêtements enrobant, de même que les résines de remplissage et d'encapsulation présentent un éventail complet de solutions de protection des cartes de circuit imprimé dans différentes applications. Il existe clairement des applications spécifiques plus adaptées à chaque technologie, dont les plus courantes concernent les tendances dominantes aujourd’hui : protection en environnements hostiles, facilité de traitement et miniaturisation des composants électroniques. Dans le cas de la protection en environnement extrême, ce sont les résines de remplissage et d’encapsulation qui garantissent une parfaite protection de l'appareil pendant toute sa durée d’utilisation, à condition de choisir une résine adaptée et approuvée pour l'application finale. Si l’on recherche la facilité et la rapidité de traitement, les revêtements enrobant sont toujours privilégiés. La majorité sont des systèmes simples qui peuvent être altérés pour durcir rapidement, donc parfaitement adaptés à un traitement minimal. En outre, ils constituent un film durci fin offrant un niveau de protection supérieur facilitant la miniaturisation des composants électroniques et la fiabilité des dispositifs portatifs. Dans les deux cas, Electrolube Ltd est fière de proposer une excellente assistance technique pour son large éventail de produits, en proposant ainsi de nombreuses solutions couvrant l’ensemble des conditions et processus de traitement utilisés dans le monde entier.

Jade Bridges
Electrolube Ltd



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