Directamente al grano: ¿Qué compuesto de encapsulado es adecuado para componentes electrónicos?
La silicona es adecuada para altas temperaturas, flexibilidad y ensamblajes sensibles al calor o a la mecánica. El poliuretano (PU) es un material resistente y elástico, versátil para vibraciones y contacto con diversos fluidos. El epoxi Existen variantes con alta conductividad térmica . Los criterios clave de selección son el rango de temperatura, la flexibilidad, la conductividad térmica y el contacto con el fluido; las propiedades específicas se pueden consultar en la ficha técnica correspondiente.
¿Qué son los compuestos para encapsulado?
Los compuestos de encapsulado son materiales líquidos o pastosos que recubren completamente los conjuntos electrónicos y proporcionan protección permanente tras su curado. A diferencia de los recubrimientos de conformación, que forman solo una fina capa protectora de 25 a 75 micrómetros, los compuestos de encapsulado rellenan toda la cavidad alrededor de los componentes electrónicos. El resultado es una protección robusta y duradera contra la humedad, las vibraciones, los productos químicos, las fluctuaciones de temperatura y las tensiones mecánicas.
Los compuestos de encapsulado previenen la corrosión y la migración electroquímica causadas por la humedad, aumentan la resistencia al seguimiento entre conductores adyacentes, protegen los componentes contra vibraciones y golpes, disipan la pérdida de calor (en versiones térmicamente conductoras) y protegen contra agentes químicos como aceites, combustibles y productos de limpieza. En aplicaciones críticas para la seguridad, también sirven como protección contra manipulaciones, ya que los conjuntos encapsulados no se pueden abrir sin dañarlos.
¿Encapsulación total o recubrimiento selectivo?
Antes de resolver la cuestión material, hay que tomar una decisión fundamental: ¿El conjunto se encapsulará por completo o solo se recubrirá selectivamente?
Maceta (encapsulación completa)
Todos los componentes electrónicos están completamente encapsulados en una carcasa mediante un compuesto de encapsulado. Esto proporciona la máxima protección IP (hasta IP68/IP69K), una disipación de calor uniforme, una fijación completa y protección contra manipulaciones.
Desventajas: Mayor consumo de material, peso adicional y no se puede reparar con epoxi.
Encapsulación (selectiva)
Las zonas críticas se recubren selectivamente, mientras que los conectores y los puntos de prueba permanecen accesibles. Esto ahorra material y peso, y permite la sustitución de componentes.
Desventajas: La protección IP se limita a IP54 a IP67; las áreas sin recubrimiento siguen siendo vulnerables.
Regla general: Se requiere IP68/IP69K → encapsulado. Es necesaria la reparabilidad → encapsulado. Disipación de potencia superior a 5 W → encapsulado con compuesto termoconductor. El peso es crítico → encapsulado.
Una comparación de las tres clases de materiales
compuestos de encapsulado de silicona
Las siliconas son el material más versátil para el encapsulado electrónico. Conservan su elasticidad en un rango de temperatura extremadamente amplio (de -60 °C a +200 °C, y algunos tipos especiales hasta +300 °C). Su baja tensión mecánica protege los componentes sensibles y las uniones soldadas. Para aplicaciones LED, las siliconas suelen ser la única opción viable: existen formulaciones ópticas especiales que son transparentes, no amarillean y tienen un índice de refracción adecuado.
Aplicaciones típicas: módulos LED, unidades de control para automóviles, electrónica para exteriores, inversores solares, sensores, electrónica médica, sector aeroespacial.
compuestos de encapsulado epoxi
Las resinas epoxi ofrecen la mayor resistencia mecánica (Shore D de 70 a 90), una excelente adhesión a metales y cerámicas, y la mayor rigidez dieléctrica (hasta 25 kV/mm). Sus principales desventajas son: son prácticamente irreparables tras el curado, se vuelven quebradizas ante los cambios de temperatura y tienen un rango de temperatura más estrecho (de -40 a +130 °C).
Aplicaciones típicas: Fuentes de alimentación de alto voltaje, transformadores, electrónica de encendido, electrónica subacuática, protección contra manipulaciones.
compuestos de encapsulado de poliuretano (PU)
El poliuretano (PU) se sitúa entre el epoxi y la silicona: ofrece un perfil de propiedades equilibrado al menor coste. Su dureza Shore es ajustable (de Shore A 60 a Shore D 50) y ofrece buena resistencia a la abrasión. Sus principales desventajas son su naturaleza higroscópica, su sensibilidad a los rayos UV y su estrecho rango de temperatura (de -40 a +120 °C).
Aplicaciones típicas: controles industriales, fuentes de alimentación conmutadas (para interiores), cargadores para vehículos eléctricos, módulos BMS, automatización de edificios.
Comparación de materiales: Silicona vs. Epoxi vs. Poliuretano
Valoración cualitativa en una escala del 1 al 10. Cuanto mayor sea el valor, mejor.
Tabla comparativa
| Característica | silicona | epoxy | poliuretano |
|---|---|---|---|
| Rango de temperatura | -60 a +200 °C (hasta +300) | -40 a +130 °C (hasta +150) | -40 a +120 °C |
| dureza de la costa | Costa A 15 a 60 | Shore D 70 a 90 | Costa A 60 a Costa D 50 |
| Rigidez dieléctrica | 15 a 21 kV/mm | 20 a 25 kV/mm | 16 a 22 kV/mm |
| λ (Estándar) | 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 (relleno) | 0,30 a 0,42 W/(m·K) | hasta 5 W/(m·K) | hasta 1,5 W/(m·K) |
| Resistencia química | muy bien | excelente | bien |
| resistencia a los rayos UV | excelente | bien | moderado |
| Reparabilidad | bien | muy difícil | posible |
| Nivel de precios | alto | medio a alto | bajo a medio |
Compuestos de encapsulado térmicamente conductores: el valor λ es decisivo
Los componentes electrónicos modernos funcionan en espacios cada vez más reducidos con densidades de potencia crecientes. Los compuestos de encapsulado estándar tienden a tener un efecto aislante térmico (de 0,16 a 0,20 W/(m·K)), protegiendo los componentes electrónicos pero atrapando simultáneamente el calor dentro de ellos.
Como regla general: un aumento de 10 K en la temperatura de funcionamiento puede, en muchos casos, reducir aproximadamente a la mitad la vida útil de los componentes electrónicos.
El valor λ (conductividad térmica, W/(m·K)) describe la capacidad de un material para conducir el calor. Aire en reposo: 0,025; siliconas sin relleno: de 0,16 a 0,20; siliconas con relleno: de 0,30 a 0,42; sistemas híbridos: hasta 1,05; aluminio: 237.
La conductividad térmica aumenta con la adición de cargas minerales o cerámicas: óxido de aluminio (Al₂O₃), nitruro de boro (BN) o carburo de silicio (SiC). Cuanto mayor sea el contenido de carga, mejor será la conductividad térmica, pero también mayor la viscosidad.
Conductividad térmica de todos los productos de encapsulado SILITECH
Valores de λ obtenidos de la ficha técnica del fabricante. Un valor más alto equivale a una mejor disipación del calor.
¿Cuándo resulta rentable el encapsulado térmicamente conductor? A partir de una disipación de potencia aproximada de 1 W por cm² de superficie del componente. Para sensores estándar: de 0,16 a 0,20 W/(m·K). Para electrónica de potencia: de 0,30 a 0,50 W/(m·K). Para una gestión térmica crítica con protección contra incendios: Permabond MT3836 con 1,05 W/(m·K) y certificación UL 94 V-0.
Gama de compuestos de encapsulado SILITECH
SILITECH AG dispone de compuestos de encapsulado de todas las clases de materiales procedentes de Suiza, desde simples recubrimientos protectores hasta compuestos de encapsulado de alto rendimiento y conductividad térmica.
Compuestos de encapsulado de silicona de Elkem (Bluesil) y Dow
Sistemas de un solo componente (serie CAF)
La gama CAF de Elkem se compone de elastómeros de silicona monocomponente que curan a temperatura ambiente al entrar en contacto con la humedad atmosférica. Listos para usar, no requieren mezcla.
| producto | Costa A | Rango de temperatura | λ W/(m·K) | kV/mm | Conectividad y funciones especiales |
|---|---|---|---|---|---|
| CAF 4 | 37 | -60 / +225 °C | 0,30 | 21 | Acetato, autonivelante, transparente |
| CAF 33 | 25 | -65 / +250 °C | 0,20 | 19 | Acetato, estable, negro/blanco/translúcido |
| CAF 530 | 34 | -60 / +150 °C | - | 24 | Alcoxi (neutro), sin imprimación, electrónica y energía solar |
| CAF 730 MF | 24 | -55 / +200 °C | - | 19 | Oxima (sin MEKO), neutro, aviación y mantenimiento |
Los números de producto CAF no indican la dureza Shore. CAF significa "Compuesto de curado en frío". La ficha técnica es siempre la fuente autorizada para la selección correcta.
Sistemas de dos componentes (con conexión en reticulación por adición)
Las siliconas de dos componentes de curado por adición curan mediante catálisis de platino sin generar subproductos. Ofrecen un control preciso del tiempo de vida útil y del tiempo de curado, y prácticamente no presentan contracción.
| producto | Costa A | MV | λ W/(m·K) | kV/mm | Característica especial |
|---|---|---|---|---|---|
| Bluesil RTV 141 | 50 | 100:10 | 0,16 | 20 | Transparente, ópticamente claro, n=1.406. LED y optoelectrónica. |
| Bluesil RTV 147 | 60 | 100:10 | 0,31 | 18 | Compuesto de encapsulado para ingeniería eléctrica, de alta conductividad térmica y resistencia. |
| Bluesil RTV 148 (+ 147 B) | 40 | 100:10 | 0,31 | 18 | Menor viscosidad, misma λ. Miscible con 147 A. |
| Bluesil ESA 7250 | 52 | 10:1 | 0,16 | 20 | Transparente ópticamente, con una resistencia de 6,2 MPa. Certificación UL 94 HB. Para aplicaciones fotovoltaicas. |
| Bluesil ESA 7252 UL94 V0 | 48 | 1:1 | 0,42 | 18 | Máxima reflectancia (λ) para siliconas, ignífugas. Aeroespacial y a bordo. |
| DOWSIL EI-2888 UL746C f1 | ~10 | 1:1 | - | 19 | Sin imprimación, ópticamente transparentes. LEDs y pantallas para exteriores. |
¿Qué sistema de silicona para cada aplicación? Para encapsulado transparente: RTV 141, ESA 7250 o DOWSIL EI-2888. Cuando la disipación de calor es crítica: RTV 147/148 (λ = 0,31) o ESA 7252 (λ = 0,42). Para sellados simples sin mezcla: serie CAF. Para resistencia a la llama UL 94 V0: ESA 7252. Para LED de exterior sin imprimación: DOWSIL EI-2888.
Resinas de poliuretano para electrofundición (SILIRESIN Biothane)
Resinas de poliuretano de base biológica para moldeo, elaboradas con materias primas renovables. Sin etiquetas (ni resina ni endurecedor), 0,0 % de COV, contracción < 0,1 %.
| producto | dureza | λ W/(m·K) | kV/mm | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Biothane 2 MD 207 E UL94 V0 | Shore D 80 a 83 | 0,455 | > 36 | Resistente, con una temperatura máxima de 200 °C y resistente a los rayos X. Ideal para transformadores y dispositivos de alta tensión. |
| Biothan 2 MD 2140 | Costa A 25 a 55 | 0,215 | > 22 | Elástico, resistente al frío hasta -45 °C. Dureza variable (MV 2:1 a 4:1). |
| Biothan 2 MD 2170-200 | Costa 60 D a 80 A | 0,355 | > 30 | Relleno de Al(OH)₃ + ZnO. Resistente al calor hasta 143 °C (200 h). |
Sorprendentemente, Biothan 2 MD 207 E logra un perfil de rendimiento con λ = 0,455 W/(m·K) y UL 94 V-0 que supera al de muchos compuestos de encapsulado de silicona, a un precio significativamente menor.
Compuestos de encapsulado epoxi e híbridos (Permabond, Loctite)
Epóxidos clásicos
| producto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Loctite STYCAST 2057M | Epoxi 2K, 100:4,5 | Costa D 90 | - | De uso general, baja viscosidad, mecanizable. -40/+130 °C. |
| Permabond ET530 | Epoxi de 2 componentes, 2:1 | Costa D 77 | 0,40 | Transparente, con baja tendencia al amarilleamiento. Tg 50 °C. |
Epoxis modificados flexibles (serie MT): para encapsulado de componentes electrónicos
La serie MT de Permabonds combina la química epoxi con flexibilidad. Ofrece una resistencia de blanda a media, una alta elongación a la rotura y una buena adhesión al sustrato.
| producto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT382 | Epoxi modificado de 2K, 2:1 | Costa A 55 a 85 | 0,47 | Autoalineable, de 20 a 30 kV/mm, elongación del 150 al 200 %. |
| Permabond MT3809 | Epoxi modificado de 2 componentes, 10:1 | Costa A 75 a 85 | - | Suave y flexible, de baja viscosidad. Moldeo delicado. |
Compuesto de encapsulado híbrido termoconductor
| producto | tipo | dureza | λ W/(m·K) | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond MT3836 UL94 V0 | Polímero MS 2K, 2:1 | Costa A 60 | 1,05 | Máxima λ en la gama de productos: 18 a 20 kV/mm. BMS, movilidad eléctrica. |
El MT3836 resulta especialmente interesante en aplicaciones donde se requiere disipación de calor y resistencia al fuego simultáneamente, como por ejemplo en sistemas de gestión de baterías, electrónica de potencia y módulos de carga para vehículos eléctricos. Con una conductividad térmica de λ = 1,05 W/(m·K), supera significativamente a todos los demás compuestos de encapsulado de silicona de la gama de productos.
Adhesivos estructurales de poliuretano Permabond (también para encapsulado)
| producto | tipo | dureza | Vida útil de la mezcla | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Permabond PT326 | 2K PU, 1:1 | Shore D 65 a 75 | De 4 a 7 minutos | Tixotrópico, con una resistencia al corte de 12 a 20 MPa. |
| Permabond PT328 | 2K PU, 1:1 | Shore D 60 a 75 | De 15 a 20 minutos | Mayor tiempo de cultivo para volúmenes mayores. |
pasta térmica
| producto | tipo | λ W/(m·K) | Temperatura. | Característica especial |
|---|---|---|---|---|
| Bluesil PASADO 340 | pasta de silicona | 0,41 | -40 / +250 °C | Dieléctrico (15 kV/mm), sensores y resistencias. |
| DOWSIL 340 | Pasta de silicona (ZnO) | 0,67 | hasta +177 °C | No se endurece, no requiere horno. Vida útil: 60 meses. |
Selección de materiales según la aplicación
| Solicitud | material | Producto SILITECH | ¿Por qué? |
|---|---|---|---|
| Módulos LED (para interiores) | silicona | RTV 141 / ESA 7250 | Visualmente claro, sin amarilleamiento |
| LED para exteriores | silicona | DOWSIL EI-2888 | Sin imprimación, UL 746C f1 |
| Automotriz (compartimento del motor) | silicona | RTV 147 / ESA 7252 | Alta temperatura, λ > 0,3 |
| Aeroespacial | silicona | ESA 7252 | UL94 V0, λ = 0,42 |
| Sistema de gestión de baterías (BMS) / Electrónica de potencia | Polímero MS | MT3836 | λ = 1,05, UL94 V0 |
| Encapsulado electrónico (flexible) | Epoxi modificado | MT382 | λ = 0,47, 20 a 30 kV/mm |
| Sensores, conectores | Epoxi modificado | MT3809 | Baja viscosidad, suave |
| Transformadores de alta tensión | PU | Biothan 207 E | Shore D 83, UL94 V0, λ = 0,455 |
| encapsulado de cables | PU | Biothan 2140 | Elástico, variable, −45 °C |
| Control industrial | Poliuretano/Silicona | Biothane 2170 / CAF 33 | Rentable / de amplia aplicación |
| Fuente de alimentación de alto voltaje | epoxy | STYCAST 2057M | Shore D 90, a prueba de manipulaciones |
| Sellado sencillo | Silicona 1K | CAF 4 / CAF 33 | Listo para usar, no requiere mezcla |
Instrucciones de procesamiento
Proporción de mezcla y dosificación
Todos los compuestos de encapsulado de dos componentes requieren una adhesión precisa a la proporción de mezcla. Las desviaciones superiores a ±5% provocan un curado incompleto, una superficie pegajosa o una menor resistencia mecánica.
Desgasificación al vacío
Las burbujas de aire reducen significativamente la rigidez dieléctrica y crean puntos débiles térmicos. La desgasificación al vacío a 30-50 mbar es esencial para obtener compuestos de encapsulado de alta calidad. Los sistemas de baja viscosidad (RTV 141: 4000 mPa·s) se desgasifican con mayor facilidad que los de alta viscosidad (RTV 147: 150 000 mPa·s).
Curación
La mayoría de los compuestos de encapsulado de silicona curan a temperatura ambiente y el proceso se puede acelerar con calor: 4 horas a 60 °C, 2 horas a 100 °C o 1 hora a 150 °C. Un calentamiento excesivo (> 3 °C/min) puede provocar fisuras por tensión.
Precaución: inhibición de siliconas de adición. El contacto con cauchos que contienen azufre, siliconas catalizadas con estaño, epóxidos curados con aminas o PVC estabilizado con estaño puede bloquear la catálisis del platino. En caso de duda, realice una prueba preliminar en una pequeña área.
Preguntas frecuentes
¿Puedo reparar un conjunto encapsulado?
¿Qué dureza Shore es la adecuada para cada aplicación?
¿Necesito absolutamente un compuesto de encapsulado térmicamente conductor?
¿Cuál es la diferencia entre CAF 4 y CAF 33?
¿Por qué no se endurece mi sellador de silicona?
¿Qué sistema de LED para exteriores?
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