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 contato com vibrações e 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 fluidos; as propriedades específicas podem ser encontradas 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 a 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 a 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 (de -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 a 60 | Costa D 70 a 90 | Costa A 60 à Costa D 50 |
| Rigidez dielétrica | 15 a 21 kV/mm | 20 a 25 kV/mm | 16 a 22 kV/mm |
| λ (Padrão) | 0,16 a 0,20 W/(m·K) | 0,2 a 0,3 W/(m·K) | 0,2 a 0,3 W/(m·K) |
| λ (preenchido) | 0,30 a 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 a 0,20 W/(m·K)), protegendo os componentes eletrônicos, mas simultaneamente retendo 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 a 0,20; silicones com carga: 0,30 a 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 a 0,20 W/(m·K). Para eletrônica de potência: 0,30 a 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 a 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 a 55 | 0,215 | > 22 | Elástico e resistente ao frio até -45 °C. Dureza variável (MV 2:1 a 4:1). |
| Biothan 2 MD 2170-200 | Costa 60 D a 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. |
Epóxis 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 a 85 | 0,47 | Autoalinhável, 20 a 30 kV/mm, alongamento de 150 a 200%. |
| Permabond MT3809 | Epóxi modificado 2K, 10:1 | Costa A 75 a 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 a 20 kV/mm. BMS, Mobilidade Elétrica. |
O MT3836 é particularmente interessante em aplicações que exigem dissipação de calor e retardância à chama simultaneamente, como 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 | Tempo de trabalho | Recurso especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond PT326 | 2K PU, 1:1 | Costa D 65 a 75 | 4 a 7 minutos | Tixotrópico, com resistência ao cisalhamento de 12 a 20 MPa. |
| Permabond PT328 | 2K PU, 1:1 | Costa D 60 a 75 | 15 a 20 minutos | 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 a 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 entre 30 e 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 da adição de silicones: O contato com borrachas contendo enxofre, silicones catalisados por estanho, epóxidos curados com amina ou PVC estabilizado com estanho pode bloquear a catálise da 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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