Brevet FR2444549A1 — publié le 19800718

L'invention concerne un procédé pour enrober avec un isolant des composants électriques et/ou électroniques mis de préférence sous boîtiers métalliques, plus particulièrement des appareils contrôleurs de température à commande mécanique miniaturisés, ainsi que des composants enrobés selon ce procédé. Pour de nombreuses utilisations des composants mentionnés ci-dessus, il est nécessaire de munir ceux-ci d'un enrobage isolant, d'une part pour assurer une meilleure résistance mécanique du composant, d'autre part pour assurer une bonne résistance à la corrosion et une bonne résistance électrique aux courants de fuite. I1 est en outre nécessaire que le composant soit étanche aux liquides pour être protégé contre la pénétration des liquides dans lesquels il est placé en fonctionnement, ou des vernis d'imprégnation dans lesquels il est plongé lors du montage, ou avant le montage dans des appareils.Il est connu, dans ce but, de rendre étanche le composant, par exemple au moyen d'une masse de colmatage, en général une résine époxy; toutefois, dans ce cas, on doit de plus utiliser un enrobage mince ou des gaines supplémentaires contractibles, des feuilles adhésives ou analogue pour l'isolation électrique d'éléments conducteurs de courant. On connaît un autre procédé dans lequel les composants sont rendus étanches en frittant de la résine époxy en poudre, ce qui assure en même temps l'isolation. L'inconvénient de ce procédé est la faible température à laquelle ces composants ainsi enrobés peuvent fonctionner. Un autre inconvénient est qu'avec ce procédé connu, on ne peut obtenir que des parois d'épaisseur irrégulière et une surface d'enrobage relativement cassante. Enfin, ce procédé est relativement coûteux et il est très peu rentable en raison du pourcentage élevé de rebuts. Enfin, on connaît un composant enrobé d'isolant (Modèle d'utilité allemand nO 73 33 932) dans lequel on place d'abord sur le boîtier du composant un capuchon en matière plastique thermiquement stable, puis la partie ouverte du capuchon qui n'entoure pas le boitier du composant est fermée en coulant de la résine. Certes le procédé connu utilisé avec ce composant a fait ses preuves dans la pratique, car il permet d'obtenir des parois d'épaisseur pratiquement constante et une application étroite de l'enrobage sur le boîtier du composant, d'où il résulte des valeurs satisfaisantes pour le comportement en commutation du composant servant de controleur de température.L'inconvénient est ici qu'il faut de quantités relativement importantes de résine relativement coûtei que la résistance thermique n'est pas très bonne et que la résii à couler tend à devenir cassante, notamment aux températures élevées. Pour obtenir un enrobage uniformément mince s'appliqua étroitement sur la surface du composant, qui confère au boîtier du composant une résistance mécanique supplémentaire, on peut certes utiliser, en principe, le procédé de moulage par injectic avec lequel on peut obtenir, de façon connue, ces caractéristiqt pour l'enrobage. L'étroite application de l'enrobage permet d'ot tenir une faible résistance de contact thermique entre celui-ci la surface du boîtier du composant; la minceur des parois permet d'obtenir une faible résistance thermique de l'enrobage. De ces deux mesures résultent la température de réponse qui reste constante, comme il est exigé pour les contrôleurs de température, ainsi que la vitesse de réponse.Mais le procédé de moulage par injection, notamment pour les composants miniaturisés, se heurte à des difficultés considérables à cause de la pression d'injecti élevée, d'environ 800 kg/cm2 qui est nécessaire pour obtenir une étroite application de l'enrobage sur la surface du boîtier et pour obtenir des parois minces, étant donné que le boîtier de ces composants est un corps creux particulièrement sensible à la pression. Dans ce cas, les pièces fonctionnelles du composant enfermées dans le boîtier peuvent facilement être endommagées, c qui conduit à nouveau à un pourcentage élevé de rebuts et augmen considérablement le prix de ces commutateurs, raison pour laquel l'utilisation du procédé de moulage par injection est resté jusqu'à maintenant limité à quelques composants extrêmement robuste: et peu sujets aux pannes, et entourés d'une épaisse protection métallique. Le but de l'invention est de proposer un procédé du typt précité pour enrober des composants de tous types, l'enrobage réalisé avec ce procédé devant satisfaire toutes les exigences techniques et physiques. Ce but est atteint conformément à l'invention en ce qu' En raison de la présence du capuchon entourant partiellement le boîtier et s'appliquant étroitement sur celui-ci, la pression lors de l'enrobage d'au moins la partie libre non recouverte par le capuchon peut être réduite considérablement, en tout cas réduite de moitie pour la même qualité d'injection -par rapport à la pression d'injection élevée de 800 kg/cm2 pour enrober en une opération l'ensemble du composant-.En outre, non seulement la partie libre non recouverte par le capuchon est totalement enrobée d'isolant, mais également le capuchon lui-même, lequel, raison de la pression d'injection, applique étroite ment sur la surface du boîtier du composant; d'où il résulte une faible résistance thermique de contact entre le boîtier et l'enrobage. Selon une variante du procédé conforme à l'invention décrit ci-dessus pour enrober avec un isolant le boîtier, de préférence métallique, de composants électriques et/ou électroniques, notamment de controleurs de température miniaturises à commande mécanique, le boîtier est, conformément à l'invention, enrobé à l'extérieur partiellement avec l'isolant avant le montage du composant, puis le montage du composant est terminé en fermant le boîtier, et ensuite, au moins la partie restante du boiter est enrobée d'isolant sous pression. Le cas échéant, le boîtier peut également être enrobé en plus de deux opérations.Dans un développement approprié des deux procédés décrits ci-dessus, le capuchon, et la partie enrobée ainsi que la partie libre du boîtier sont enrobés d'isolant sous pression. I1 s'est avéré particulièrement avantageux, notamment en ce qui concerne la température de fonctionnement, d'enrober le boitier et/ou le capuchon d'une matière thermoplastique renforcée de fibres de verre résistant à 2000C, comme isolant. Celle-ci présente en outre l'avantage que l'on peut réutiliser les carottes préparées de façon appropriée, c' est-à-dire broyées, ce qui abaisse encore le prix de revient d'un composant enrobé selon le procédé de 1 'in- vention. Dans un autre développement du procédé de l'invention, on peut en outre prévoir, soit de mouler en même temps un téton fileté, soit de réserver un orifice traversant pour le montage du composant enrobé; en outre, on peut réaliser toutes les formes d'enrobages voulues selon le but d'utilisation, et en outre, on peut mouler en même temps les caractéristiques du composant, ce qui supprime également l'opération qui était nécessaire dans ce but selon l'état de la technique. Avec le premier procédé, on obtient un composant muni d'une couche mince d'isolant collant étroitement au boîtier et appliquée, selon l'invention, sous pression au moins sur la part libre du boîtier; aVec le second procédé, on obtient un boîtier partiellement enrobé avant montage du composant, et totalement enrobé après montage, tout en fermant le boîtier, d'une couche d'isolant mince injectée sous pression et appliquée étroitement sur le boîtier. Avec chacune des variantes, on obtient toujours un enrobage de forme constante à paroi mince, qui en outre s'applique étroitement sur la surface du boîtier. On obtient en conséquence d'une part une température de réponse toujours constante, d'autre part une vitesse de réponse élevée du composant réalisé sous forme de contrôleur de température.Par ailleurs, ] stabilité mécanique du boîtier qui enferme les pièces fonctionnelles du composant est considérablement accrue et comme la pratique l'a montré, elle résiste à des pressions de fonctionnement de 100 kg/cm2 qui peuvent se produire lors de l'enveloppement de bobines d'induction de moteurs électriques. En outre, l'enrobagE constitue un collier pour les fils de jonction, qui, avec les enrobages actuels, doit toujours être placé dans une opération séparée. On a constaté par ailleurs que la résistance au claquac de l'enrobage effectué selon le procédé de l'invention est situE à une haute tension d'environ 1,5 à 2 kV. Enfin, on a constaté avec surprise que des soudures défectueuses sur les fils de jonction, par exemple les "soudures froides" que l'on ne peut souvent pas détecter de l'extérieur er tant que défauts cachés et qui en fonctionnement peuvent provoqu des pannes, peuvent facilement être découvertes avec le procédé de l'invention, du fait notamment que les fils de jonction se rompent sous l'action de la pression d'injection. Par comparaisc les commutateurs non enrobés doivent subir des contrôles compliq pour détecter ces petits défauts. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre d'exemple seulement de formes de réalisation représentées schématiquement sur le dessin sur lequel la figure 1 représente le composant enrobé selon le premier procédé; la figure 2 représente le capuchon pour le composant de la figure 1; la figure 3 représente le capuchon de la figure 2 placé sur le composant de la figure 1; la figure 4 représente, en coupe transversale schématique, le composant enrobé selon le premier procédé; la figure 5 montre un boitier de composant à enrober selon le deuxième procédé; la figure 6 montre le boîtier de la figure 5 enrobé extérieurement d'isolant; la figure 7 montre le boîtier enrobé selon la figure 6 avec le composant, une fois le montage achevé; la figure 8 représente le composant de la figure 7 totalement enrobé;; les figures 9 à Il représentent différentes formes de réalisation du composant enrobé selon le premier ou le deuxième procédé. Le composant représenté sur la figure 1 et référencé dans son ensemble par 1, par exemple un contrôleur de température miniaturisé, comporte un boîtier 2 enfermant ses parties fonctionnelles (non représentées sur le dessin), réalisé par exemple en métal. Sur son côtésupérieur sont fixés des fils de jonction électriques. Sur la figure 2 est représenté un capuchon 4 en isolant qui, comme représenté sur la figure 3, est enfilé sur le côté inférieur du boîtier 2 du composant et s'applique étroitement sur celui-ci. Ensuite, la partie libre du boîtier 2 du composant 1 non recouverte par le capuchon peut être colmatée par exemple avec une masse de colmatage (non représentée), ou bien elle peut être enrobée, dans un moule d'injection, au moins partiellement d'un isolant 5 de préférence une matière thermoplastique renforcée de fibres de verre, résistant à une température de 200"C, l'injection 2 ayant lieu à une pression allant jusqu'à 350 kg/cm2. Selon un deuxième procédé, qui est une variante du premier, le boîtier 2 du composant de la figure 5 est enrobé à l'ex térieur d'isolant 5 en une première opération, comme le montre la figure 6, puis le commutateur 1 est ensuite complètement monté (figure 7). Ensuite, la partie libre non encore enrobée du boîtier 2 peut être colmatée avec une masse de colmatage (non représenté ou bien, sans cette masse de colmatage, elle peut être complètem enrobée d'isolant 5, comme représenté sur la figure 8. Sur la figure 9 est représentée une autre forme de réalisation d'un interrupteur 6, dans lequel l'isolant 5 est injecté en excès et un trou traversant 8 est formé qui peut serv: à fixer l'interrupteur au moyen d'une vis. La variante d'un interrupteur 7 selon les figures 10, comporte un téton moulé 9 avec un filetage 10, qui peut être vis directement dans un filetage intérieur de diamètre et de pas cor3 pondants. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour enrober avec un isolant des composants électriques et/ou électroniques mis sous boîtiers, de préférence métalliques, plus particulièrement des appareils contrôleurs de température à commande mécanique miniaturisés, dans lequel est placé sur le boîtier un capuchon entourant partiellement ce dernier, et dans lequel la partie du boîtier non recouverte par le capuchon est fermée par l'isolant, caractérisé en ce qu'au moins la partie libre du boîtier (2) est enrobée d'isolant (5) sous pression. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capuchon (4) lui-même est totalement enrobé d'isolant sous pression. 3.- Procédé pour enrober d'isolant le boîtier, de préférence métallique, de composants électriques et/ou électroniques, notamment de contrôleurs de température miniaturisés, à commande mécanique, caractérisé en ce que, avant le montage du composant (1), le boîtier (2) est partiellement enrobé à l'extérieur d'isolant (5) sous pression, qu'ensuite le composant (1) est-complète- ment monté en fermant le boîtier (2), et qu'ensuite au moins la partie restante du boîtier (2) est enrobée d'isolant sous pression. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partiedu boîtier (2) enrobée et la partie restante sont enrobées d'isolant (5). 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'injection a lieu à une pression d'environ 350 kg/cm2. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on utilise comme isolant (5) pour le boîtier (2) et/ou le capuchon (4) une matière thermoplastique renforcée de fibres de verre résistante aux températures inférieures ou égales à 2000C. 7.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, lors de l'enrobage, on moule en même temps par injection un téton (9) avec un filetage (10). 8.- Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que, lors de l'enrobage1 on forme en même temps un trou traversant (8). 9.- Composant électrique et/ou électronique, notamment contrôleur de température miniaturisé à commande mécanique, dont le boîtier de préférence métallique comporte un capuchon entoura étroitement partiellement celui-ci, la partie libre du boîtier, non recouverte par le capuchon étant entourée d'isolant selon le procédé conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par une couche d'isolant (5) mince adhérant étroitement au boîtier (2), appliquée sous pression par-moulage par injection au moins sur la partie libre du boîtier (2). 10.- Composant selon la revendication 9, caractérisé e ce que la couche mince d'isolant (5) est également étroitement appliquée sur le capuchon (4). 11.- Composant électrique et/ou électronique, notammen contrôleur de température miniaturisé à commande mécanique, dont le boîtier est enrobé d'isolant, caractérisé en ce qu'avant le montage du composant (1), le boîtier (2) est partiellement enrob sous pression d'une couche d'isolant (5) appliquée étroitement sur le boîtier, et qu'après le montage, le boîtier est totalemen enrobe, ce qui le ferme. 12.- Composant selon l'une quelconque des revendicatio 9 à 11, caractérisé en ce que le capuchon (4) et/ou l'isolant (5 sont constitués par une matière thermoplastique renforcée de fib de verre, résistant aux températures inférieures ou égales à 200 13.- Composant selon l'une quelconque des revendicatio 9 à 12, caractérisé par un enrobage d'isolant (5) muni d'un trou traversant (8) et/ou d'un téton (9) pourvu d'un filetage (10).