Resumindo: Qual composto de encapsulamento é adequado para componentes eletrônicos?
A silicone é adequada para altas temperaturas, flexibilidade e montagens sensíveis a temperaturas ou mecanismos específicos. O poliuretano (PU) é uma opção resistente e elástica para vibração e contato com diversos fluidos. A resina epóxi oferece a maior resistência mecânica e química, porém é rígida. Variantes termicamente condutoras (com maior valor de λ) estão disponíveis para todas as três classes, facilitando a dissipação de calor . Os principais critérios de seleção são faixa de temperatura, flexibilidade, condutividade térmica e contato com o fluido — os parâmetros específicos podem ser encontrados na respectiva ficha técnica.
O que são compostos de encapsulamento?
Os compostos de encapsulamento são materiais líquidos ou pastosos que envolvem completamente os componentes eletrônicos e proporcionam proteção permanente após a cura. Ao contrário dos revestimentos conformais, que formam apenas uma fina camada protetora de 25 a 75 micrômetros, os compostos de encapsulamento preenchem toda a cavidade ao redor dos componentes eletrônicos. O resultado é uma proteção robusta e duradoura contra umidade, vibração, produtos químicos, variações de temperatura e estresse mecânico.
Os compostos de encapsulamento previnem a corrosão e a migração eletroquímica causadas pela umidade, aumentam a resistência de trilhamento entre condutores adjacentes, protegem os componentes contra vibrações e choques, dissipam a perda de calor (em versões termicamente condutoras) e protegem contra influências químicas como óleos, combustíveis e agentes de limpeza. Em aplicações críticas para a segurança, eles também servem como proteção contra adulteração, já que os conjuntos encapsulados não podem ser abertos sem sofrer danos.
Encapsulamento total ou revestimento seletivo?
Antes de resolver a questão do material, é preciso tomar uma decisão fundamental: o conjunto será totalmente encapsulado ou apenas revestido seletivamente?
Envasamento (encapsulamento total)
Todos os componentes eletrônicos são completamente encapsulados em uma caixa utilizando composto de encapsulamento. Isso proporciona a mais alta proteção IP (até IP68/IP69K), dissipação de calor uniforme, fixação completa e proteção contra adulteração.
Desvantagens: Maior consumo de material, peso adicional e impossibilidade de reparo com epóxi.
Encapsulamento (seletivo)
As áreas críticas recebem revestimento seletivo, enquanto os conectores e pontos de teste permanecem acessíveis. Isso economiza material e peso, além de permitir a substituição de componentes.
Desvantagens: A proteção IP é limitada a IP54–IP67; as áreas sem revestimento permanecem vulneráveis.
Regra prática: IP68/IP69K necessário → encapsulamento. Reparabilidade necessária → encapsulamento. Dissipação de energia acima de 5 W → encapsulamento com composto termicamente condutor. Peso crítico → encapsulamento.
Uma comparação das três classes de materiais
Compostos de silicone para encapsulamento
As silicones são a classe de materiais mais versátil para encapsulamento eletrônico. Elas permanecem elásticas em uma faixa de temperatura extremamente ampla (de -60 °C a +200 °C, e tipos especiais até +300 °C). A baixa tensão mecânica protege componentes sensíveis e juntas de solda. Para aplicações em LEDs, as silicones são frequentemente a única escolha viável: formulações ópticas especiais são transparentes, não amarelam e possuem um índice de refração adequado.
Aplicações típicas: módulos de LED, unidades de controle automotivo, eletrônicos para uso externo, inversores solares, sensores, eletrônicos médicos, aeroespacial.
compostos de encapsulamento epóxi
As resinas epóxi oferecem a maior resistência mecânica (Shore D 70–90), excelente adesão a metais e cerâmicas e a maior rigidez dielétrica (até 25 kV/mm). Suas maiores desvantagens são: praticamente irreparáveis após a cura, fragilidade sob variações de temperatura e uma faixa de temperatura mais estreita (−40 a +130 °C).
Aplicações típicas: fontes de alimentação de alta tensão, transformadores, eletrônica de ignição, eletrônica subaquática, proteção contra adulteração.
Compostos de encapsulamento de poliuretano (PU)
O poliuretano (PU) posiciona-se entre o epóxi e o silicone: um perfil de propriedades equilibrado com o menor custo. A dureza Shore é ajustável (Shore A 60 a Shore D 50) e oferece boa resistência à abrasão. Suas principais desvantagens são a higroscopicidade, a sensibilidade aos raios UV e a estreita faixa de temperatura (de -40 °C a +120 °C).
Aplicações típicas: controles industriais, fontes de alimentação comutadas (para uso interno), carregadores para mobilidade elétrica, módulos BMS, automação predial.
Comparação de materiais: Silicone vs. Epóxi vs. Poliuretano
Avaliação qualitativa em uma escala de 1 a 10. Quanto maior, melhor.
Tabela de comparação
| Característica | silicone | epóxi | Poliuretano |
|---|---|---|---|
| Faixa de temperatura | -60 a +200 °C (até +300) | -40 a +130 °C (até +150) | -40 a +120 °C |
| dureza da costa | Costa A 15–60 | Shore D 70–90 | Costa A 60 – Costa D 50 |
| Rigidez dielétrica | 15–21 kV/mm | 20–25 kV/mm | 16–22 kV/mm |
| λ (Padrão) | 0,16–0,20 W/(m·K) | 0,2–0,3 W/(m·K) | 0,2–0,3 W/(m·K) |
| λ (preenchido) | 0,30–0,42 W/(m·K) | até 5 W/(m·K) | até 1,5 W/(m·K) |
| resistência química | muito bom | excelente | bom |
| Resistência aos raios UV | excelente | bom | moderado |
| reparabilidade | bom | muito difícil | possível |
| Nível de preços | alto | médio a alto | baixo a médio |
Compostos de encapsulamento termicamente condutores: O valor de λ é decisivo
Os componentes eletrônicos modernos operam em espaços cada vez menores, com densidades de potência crescentes. Os compostos de encapsulamento padrão tendem a ter um efeito isolante térmico (0,16–0,20 W/(m·K)) — eles protegem os componentes eletrônicos, mas, ao mesmo tempo, retêm o calor dentro do componente.
Regra geral: um aumento de 10 K na temperatura de operação pode, em muitos casos, reduzir pela metade a vida útil dos componentes eletrônicos.
O valor λ (condutividade térmica, W/(m·K)) descreve a capacidade de um material conduzir calor. Ar parado: 0,025 — silicones sem carga: 0,16–0,20 — silicones com carga: 0,30–0,42 — sistemas híbridos: até 1,05 — alumínio: 237.
A condutividade térmica é aumentada por cargas minerais ou cerâmicas: óxido de alumínio (Al₂O₃), nitreto de boro (BN) ou carbeto de silício (SiC). Quanto maior o teor de carga, melhor a condutividade térmica — mas também maior a viscosidade.
Condutividade térmica de todos os produtos de encapsulamento SILITECH
Os valores de λ são obtidos da ficha técnica do fabricante. Quanto maior o valor, melhor a dissipação de calor.
Quando o encapsulamento termicamente condutivo se torna vantajoso? A partir de aproximadamente 1 W de dissipação de potência por cm² de área do componente. Para sensores padrão: 0,16–0,20 W/(m·K). Para eletrônica de potência: 0,30–0,50 W/(m·K). Para gerenciamento térmico crítico com proteção contra incêndio: Permabond MT3836 com 1,05 W/(m·K) e UL 94 V-0.
Linha de compostos de encapsulamento SILITECH
A SILITECH AG mantém em estoque compostos de encapsulamento de todas as classes de materiais provenientes da Suíça — desde revestimentos protetores simples até compostos de encapsulamento termicamente condutores de alto desempenho.
Compostos de silicone para encapsulamento da Elkem (Bluesil) e da Dow
Sistemas de componente único (série CAF)
A linha CAF da Elkem é composta por elastômeros de silicone monocomponentes que curam à temperatura ambiente em contato com a umidade atmosférica. Pronto para uso, sem necessidade de mistura.
| produto | Costa A | Faixa de temperatura | λ W/(m·K) | kV/mm | Redes e funcionalidades especiais |
|---|---|---|---|---|---|
| CAF 4 | 37 | -60 / +225 °C | 0,30 | 21 | Acetato, autonivelante, transparente |
| CAF 33 | 25 | -65 / +250 °C | 0,20 | 19 | Acetato, estável, preto / branco / translúcido |
| CAF 530 | 34 | -60 / +150 °C | – | 24 | Alcóxi (neutro), sem primer, para eletrônicos e energia solar |
| CAF 730 MF | 24 | -55 / +200 °C | – | 19 | Oxima (sem MEKO), neutra, aviação e manutenção |
Os números de produto CAF não indicam a dureza Shore. CAF significa "Compound à Froid" (composto de cura a frio). A ficha técnica é sempre a fonte confiável para a seleção correta.
Sistemas de dois componentes (redes adicionais)
Silicones bicomponentes de cura por adição curam por meio de catálise de platina sem gerar subprodutos. Possuem tempo de vida útil e de cura precisamente controláveis, e praticamente não sofrem retração.
| produto | Costa A | MV | λ W/(m·K) | kV/mm | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|---|
| Bluesil RTV 141 | 50 | 100:10 | 0,16 | 20 | Transparente, opticamente claro, n=1.406. LED e optoeletrônica. |
| Bluesil RTV 147 | 60 | 100:10 | 0,31 | 18 | Termicamente condutivo e de alta resistência. Composto para encapsulamento em engenharia elétrica. |
| Bluesil RTV 148 (+ 147 B) | 40 | 100:10 | 0,31 | 18 | Viscosidade mais baixa, mesmo λ. Miscível com 147 A. |
| Bluesil ESA 7250 | 52 | 10:1 | 0,16 | 20 | Opticamente transparente, resistência de 6,2 MPa. UL 94 HB. Fotovoltaico. |
| Bluesil ESA 7252 UL94 V0 | 48 | 1:1 | 0,42 | 18 | Maior coeficiente de variação (λ) para silicones, retardante de chamas. Aplicações aeroespaciais e de bordo. |
| DOWSIL EI-2888 UL746C f1 | ~10 | 1:1 | – | 19 | Sem necessidade de primer, opticamente transparente. LEDs e displays para uso externo. |
Qual sistema de silicone para qual aplicação? Para encapsulamento transparente: RTV 141, ESA 7250 ou DOWSIL EI-2888. Quando a dissipação de calor é crítica: RTV 147/148 (λ = 0,31) ou ESA 7252 (λ = 0,42). Para selagem simples sem mistura: série CAF. Para retardância à chama UL 94 V0: ESA 7252. Para LEDs externos sem primer: DOWSIL EI-2888.
Resinas de eletrofundição de PU (SILIRESIN Biothane)
Resinas de poliuretano (PU) de base biológica, fabricadas a partir de matérias-primas renováveis. Sem rótulo (nem resina nem endurecedor), VOC 0,0%, retração < 0,1%.
| produto | dureza | λ W/(m·K) | kV/mm | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Biothane 2 MD 207 E UL94 V0 | Costa D 80–83 | 0,455 | > 36 | Duro, estável a temperaturas de até 200 °C, resistente a raios X. Transformadores e dispositivos de alta tensão. |
| Biothan 2 MD 2140 | Costa A 25–55 | 0,215 | > 22 | Elástico, resistente ao frio até -45 °C. Dureza variável (MV 2:1–4:1). |
| Biothan 2 MD 2170-200 | Costa 60 D – 80 A | 0,355 | > 30 | Preenchido com Al(OH)₃ + ZnO. Resistente ao calor até 143 °C (200 h). |
Notavelmente, o Biothan 2 MD 207 E atinge um perfil de desempenho com λ = 0,455 W/(m·K) e UL 94 V-0 que supera o de muitos compostos de encapsulamento de silicone — a um preço significativamente menor.
Resinas epóxi e compostos de encapsulamento híbridos (Permabond, Loctite)
epóxidos clássicos
| produto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Loctite STYCAST 2057M | Epóxi 2K, 100:4,5 | Costa D 90 | – | De uso geral, baixa viscosidade, usinável. -40/+130 °C. |
| Permabond ET530 | Epóxi de 2 componentes, 2:1 | Costa D 77 | 0,40 | Transparente, com baixo amarelamento. Tg 50 °C. |
Epóxidos modificados flexíveis (série MT) — para encapsulamento de componentes eletrônicos
A série MT da Permabonds combina a química epóxi com flexibilidade. Apresenta resistência de macia a média, alto alongamento na ruptura e boa adesão ao substrato.
| produto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT382 | Epóxi modificado 2K, 2:1 | Costa A 55–85 | 0,47 | Autoalinhável, 20–30 kV/mm, alongamento 150–200%. |
| Permabond MT3809 | Epóxi modificado 2K, 10:1 | Costa A 75–85 | – | Macio e flexível, baixa viscosidade. Moldagem delicada. |
Composto de encapsulamento híbrido termicamente condutor
| produto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT3836 UL94 V0 | Polímero 2K MS, 2:1 | Costa A 60 | 1,05 | Maior λ da gama de produtos. 18–20 kV/mm. BMS, Mobilidade Elétrica. |
O MT3836 é particularmente interessante em aplicações que exigem dissipação de calor e retardância à chama simultaneamente — por exemplo, em sistemas de gerenciamento de baterias, eletrônica de potência e módulos de carregamento para veículos elétricos. Com uma condutividade térmica de λ = 1,05 W/(m·K), ele supera significativamente todos os outros compostos de silicone para encapsulamento da linha de produtos.
Adesivos estruturais de PU Permabond (também para encapsulamento)
| produto | tipo | dureza | Hora de plantar | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond PT326 | 2K PU, 1:1 | Costa D 65–75 | 4–7 min | Tixotrópico, com resistência ao cisalhamento de 12 a 20 MPa. |
| Permabond PT328 | 2K PU, 1:1 | Shore D 60–75 | 15–20 min | Tempo de envasamento mais longo para volumes maiores. |
pasta térmica
| produto | tipo | λ W/(m·K) | Temp. | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Bluesil PASSADO 340 | pasta de silicone | 0,41 | -40 / +250 °C | Dielétrico (15 kV/mm), sensores e resistores. |
| DOWSIL 340 | Pasta de silicone (ZnO) | 0,67 | até +177 °C | Não endurece, não precisa de forno. Validade: 60 meses. |
Seleção de materiais de acordo com a aplicação
| Aplicativo | material | Produto SILITECH | Por que? |
|---|---|---|---|
| Módulos LED (para interiores) | silicone | RTV 141 / ESA 7250 | Visualmente transparente, sem amarelamento |
| LED para exterior | silicone | DOWSIL EI-2888 | Sem primer, UL 746C f1 |
| Automotivo (compartimento do motor) | silicone | RTV 147 / ESA 7252 | Alta temperatura (T), λ > 0,3 |
| Aeroespacial | silicone | ESA 7252 | UL94 V0, λ = 0,42 |
| BMS / Eletrônica de Potência | Polímero MS | MT3836 | λ = 1,05, UL94 V0 |
| Encapsulamento eletrônico (flexível) | Epóxi modificado | MT382 | λ = 0,47, 20–30 kV/mm |
| Sensores, conectores | Epóxi modificado | MT3809 | Baixa viscosidade, macio |
| Transformadores de alta tensão | PU | Biothan 207 E | Shore D 83, UL94 V0, λ = 0,455 |
| encapsulamento de cabos | PU | Biothan 2140 | Elástico, variável, −45 °C |
| Controle industrial | PU / Silicone | Biothane 2170 / CAF 33 | Custo-benefício / ampla aplicabilidade |
| fonte de alimentação de alta tensão | epóxi | STYCAST 2057M | Shore D 90, inviolável |
| Vedação simples | Silicone 1K | CAF 4 / CAF 33 | Pronto para usar, sem necessidade de misturar |
Instruções de processamento
Proporção de mistura e dosagem
Todos os compostos de encapsulamento bicomponentes exigem o cumprimento preciso da proporção de mistura. Desvios superiores a ±5% levam à cura incompleta, superfície pegajosa ou redução da resistência mecânica.
desgaseificação a vácuo
As bolhas de ar reduzem significativamente a rigidez dielétrica e criam pontos fracos térmicos. A desgaseificação a vácuo a 30–50 mbar é essencial para compostos de encapsulamento de alta qualidade. Sistemas de baixa viscosidade (RTV 141: 4.000 mPa·s) desgaseificam mais facilmente do que sistemas de alta viscosidade (RTV 147: 150.000 mPa·s).
Cura
A maioria dos compostos de silicone para encapsulamento cura à temperatura ambiente e pode ter sua cura acelerada pelo calor: 4 horas a 60°C, 2 horas a 100°C ou 1 hora a 150°C. O aquecimento excessivo (acima de 3°C/min) pode causar fissuras por tensão.
Atenção — Inibição em silicones adicionais: O contato com borrachas contendo enxofre, silicones catalisados por estanho, epóxidos curados com amina ou PVC estabilizado com estanho pode bloquear a catálise de platina. Em caso de dúvida, realize um teste preliminar em uma pequena área.
Perguntas frequentes
Posso reparar um conjunto encapsulado?
Qual dureza Shore é adequada para cada aplicação?
Preciso mesmo de um composto de encapsulamento termicamente condutor?
Qual a diferença entre CAF 4 e CAF 33?
Por que meu selante de silicone não está endurecendo?
Qual sistema de LEDs usar em ambientes externos?
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