Brevet FR2544955A1 — publié le 19841026

La présente invention concerne un composant surmoulé muni d'inserts métalliques de fixation, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. De nombreux composants sont surmoulés, c'est-à- dire qu'ils sont soumis à une inclusion dans un bloc de résine synthétique assurant leur protection contre les agressions extérieures, qu'elles soient mécaniques, thermiques ou chimiques. On assimilera au cas du composant surmoulé (inclusion a posteriori) celui du composant moulé, c'est- à-dire dont le bloc de résine fait partie intégrante de la structure. Les résines utilisées sont classiquement des résines époxy ou silicones En particulier, lorsque le composant doit résister à des contraintes thermiques et mécaniques importantes (cycles thermiques, vibrations,) ces conditions imposent le choix d'une résine dite "souple" ou "semi-dure", une résine "dure" étant inaccep- table en raison de sa tendance à la fissuration, notamment sous l'effet de la dilatation du composant qui est inclus à l'intérieur Au contraire, une résine souple ou semi- dure absorbe parfaitement ces effets et permet au bloc de conserver sa cohérence et ses qualités (ici et dans la suite, on entendra par "résine dure" une résine dont la dureté est au moins égale à 80 Shore D, une résine de dureté inférieure à cette valeur étant qualifiée de "souple" ou "semi-dure"). Par ailleurs, lorsque les dimensions du composant deviennent importantes (transformateur, condensateur de forte valeur, > il est prévu des inserts métalliques ou "prisonniers de fixation" surmoulés dans le bloc de résine en même temps que le composant et permettant la fixation de l'ensemble à un support extérieur Ces inserts ont par exemple la forme d'écrousmétalliques affleurant une surface du bloc surmoulé et destinés à recevoir des vis de fixation permettant le serrage du bloc surmoulé contre le support. Malheureusement, ces inserts métalliques, qui sont donc rigides, ont tendance à s'arracher facilement lorsqu'ils sont inclus dans une résine souple ou semi- dure En particulier, au moment du serrage du bloc contre son support, l'insert a tendance à tourner dans la matière souple ou semi-dure, ce qui dégrade la tenue mécanique de l'ensemble (qui est d'autant plus nécessaire que le composant est lourd et volumineux). Pour réduire cette tendance à tourner, on a alors cherché à donner à l'insert une forme plus anguleuse, par exemple la forme polygonale d'un écrou à 4 ou 6 pans. Cette forme, qui améliore la tenue mécanique, a cependant pour inconvénient de moins bien résister aux cycles ther- miques, et ce d'autant plus qu'elle s'éloigne de la forme arrondie, qui est la forme optimale du point de vue de la minimisation des contraintes thermiques La remarque vaut également lorsque l'on cherche à augmenter les dimensions de l'insert pour lui procurer un meilleur ancrage dans le bloc de résine; en outre, dans ce cas, un problème de place se pose très rapidement, le composant surmoulé étant déjà par lui-même très volumineux puisqu'il faut prévoir des inserts rapportés pour la fixation du bloc. On mentionnera également les risques électriques que peut créer une pièce métallique de trop grande taille. Les inserts de fixation actuellement utilisés pour la fixation des composants surmoulés dans un bloc de résine souple ou semi-dure ont donc une forme inter- médiaire entre celle qui assure la meilleure tenue en température (forme la plus arrondie) et celle assurant la meilleure tenue mécanique (formela plus anguleuse et dimensions importantes pour réduire la tendance à la rota- tion dans le bloc et à l'arrachement hors du bloc). Un des buts de l'invention est de s'affranchir de cette solution de compromis, en assurant un maintien rigide de l'insert métallique dans le bloc tout en per- mettant le surmoulage dans une résine aussi souple qu'il est nécessaire. Pour cela, l'invention propose que chaque insert soit lui-même emprisonné dans un bloc en résine dure, ce dernier étant surmoulé avec le composant dans le bloc de résine souple ou semi-dure. De cette manière, l'insert métallique est rigide- ment maintenu dans le bloc de résine dure, ce qui permet de donner à l'insert une forme peu agressive du point de vue des contraintes thermiques, proche de la forme arrondie idéale. Ainsi, avantageusement, l'insert métallique peut comprendre, au moins sur une partie de sa hauteur, une partie de section polygonale, dont les arêtes sont de pré- férence abattues. Le bloc prémoulé peut ensuite être surmoulé dans une résine aussi souple qu'il est souhaité, l'accrochage des deux résines étant obtenu sans difficulté: d'une part, les deux résines sont des matériaux voisins, ayant des coefficients de dilatation du même ordre et qui présentent d'excellentes propriétés d'adhérence réciproque; d'autre part, la surface commune de contact à l'interface des deux résines (c'est-à-dire la surface du bloc prémoulé) est très supérieure à celle du simple insert, ce qui augmente d'autant la tenue à 1 'arrachement. De cette manière, il est possible de donner au bloc prémoulé une formecylindrique, sensiblement coaxiale avec l'insert métallique qui y est emprisonné; cette forme est la plus facile à réaliser et correspond à un encombrement réduit au minimum. Pour augmenter la surface commune de contact, on peut donner au bloc en résine dure une hauteur supé- rieure à celle de l'insert métallique, de préférence une hauteur au moins double de la hauteur de celui-ci. Le procédé de fabrication comprend une étape de prémoulage de chaque insert dans un bloc de résine dure, cette étape étant suivie de l'étape classique de surmoulage, dans un bloc de résine souple ou semi-dure, du composant ainsi que des inserts emprisonnés dans leur bloc de résine dure. Lorsque l'une et l'autre résine sont des résines époxy, il est avantageux de prévoir, après prémoulage de l'insert mais avant surmoulage, une étape de gélification du bloc prémoulé, le durcissement final de ce dernier étant réalisé en même temps que celui du bloc surmoulé. Lorsque la résine souple ou semi-dure est une résine silicone et la résine dure est une résine époxy, on prévoit de préférence, après prémoulage de l'insert et durcissement de la résine dure, mais avant surmoulage, une étape d'application d'un enduit primaire d'adhérence ("primer") sur l'insert prémoulé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous, faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'un composant surmoulé selon l'invention, fixé sur un support, les figures 2 et 3 sont des vues, respec- tivement en élévation et en plan d'un exemple d'insert métallique de fixation. Sur la figure 1, le composant référencé 10, qui peut être un transformateur, un condensateur volu- mineux, est enrobé dans un bloc surmoulé 20 Le bloc est muni d'inserts métalliques 30, dont un a été représenté, qui permettent sa fixation à un support 40, par exemple au moyen de vis de fixation 50 introduites dans un orifice fileté homologue de l'insert métallique 30. Selon l'invention, l'insert métallique 30 est noyé dans un bloc prémoulé en résine dure, par exemple cylindrique et coaxial à l'insert, qui assure l'accrochage de ce dernier dans le bloc surmoulé 20 en résine souple ou semi-dure. La hauteur du bloc prémoulé 60 peut être supé- rieure à celle de 11 inéert pour obtenir une meilleure adhérence par accroissement de la surface de l'interface entre les deux résines. Les figures 2 et 3 montrent un exemple d'insert métallique 30 utilisable dans la structure de l'invention il a la forme d'un écrou borgne muni d'un trou fileté 31 et comportant une zone 32 de section polygonale (par exemple à 6 pans) Pour réduire les contraintes thermiques exercées sur le bloc surmoulé, les arêtes 33 de la partie polygonale sont abattues, par exemple par un passage au tour, ce qui les transforme en surface arrondie 34. Le métal constituant l'écrou est choisi en fonction des conditions climatiques, du type de vis j indépendamment des types de résines employées pour le prémoulage et le surmoulage. On décrira maintenant deux exemples de procédés selon l'invention, l'un dans lequel la résine de sur- moulage est une résine silicone, l'autre dans lequel cette résine est une résine époxy. Exemple I Chacun des inserts métalliques est tout d'abord prémoulé dans un bloc de résine dure Cette résine est par exemple une résine DGEBA (diglycidiléther de bis- phénol A), avec un durcisseur par exemple anhydride du type HHPA (anhydride hexahydrophtalique) et un accélérateur tel qu'un BDMA (amine benzyldiméthyl). Cette résine dure est fortement chargée par des fibres longues (fibres minérales telles que des fibres de verre par exemple), une charge non fibreuse supplémentaire pouvant éventuellement être prévue Cette charge de la résine permet d'emprisonner fermement l'insert et diminue les risques de fissuration, inhérents à une résine dure. Pour améliorer l'accrochage ultérieur avec la résine de surmoulage, l'insert prémoulé n'est pas polymérisé complètement, mais seulement gélifié, par exemple par passage à une température d'environ 60 'C pendant une durée de l'ordre de 10 heures. L'insert gélifié est ensuite éventuellement dépoli. Enfin, on procède au surmoulage: de manière classique, les blocs prémoulés sont fixés à leur place définitive, ainsi que le composant On coule ensuite une résine époxy telle qu'une résine DGEBA avec un durcisseur par exemple anhydride du type DDSA (anhydride dodécényl- succinique), un accélérateur tel qu'un BDMA et une charge telle que de la silice. La polymérisation de cette résine (qui deviendra une résine semi-dure) est obtenue par un passage à une température d'environ 125 C pendant une durée de l'ordre de 4 heures On notera que ce chauffage final provoque également la polymérisation complète de la résine dure du bloc prémoulé. Exemple II On souhaite maintenant surmouler le composant dans une résine silicone. L'insert est tout d'abord prémoulé dans une résine dure époxy identique à celle utilisée dans l'exemple précédent. Le bloc prémoulé est ensuite dépoli et nettoyr), et on lui applique un enduit primaire d'adhérence tel qu'un "primer" MB de Rhône-Poulenc. Le surmoulage est ensuite réalisé dans une résine silicone telle qu'une résine de la famille RTV (Room Temperature Vulcanization: vulcanisation à temple rature ambiante) de Rhône-Poulenc, les résines de cette famille étant toutes des résines souples. REVENDICATIONS 1 Un composant ( 10) électrique ou électro- nique, surmoulé dans un bloc ( 20) de résine souple ou semi-dure emprisonnant des inserts ( 30) métalliques affleurant une surface de ce bloc pour permettre sa fixa- tion à un support ( 40) extérieur, caractérisé en ce que chaque insert est lui-même emprisonné dans un bloc ( 60) en résine dure, ce dernier étant surmoulé avec le composant dans le bloc de résine souple ou semi-dure. 2 Un composant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bloc en résine dure est un bloc cylindrique, sensiblement coaxial avec l Pinsert métallique qu'il emprisonne. 3 Un composant selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'insert métallique comprend, au moins sur une partie de sa hauteur, une partie ( 32) de section polygonale. 4 Un composé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les arêtes ( 33) de la partie de Section polygonale sont abattues ( 34). 5 Un composant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la hauteur du bloc en résine dure est au moins double de celle de 1 'insert métallique. 6 Un procédé pour surmouler, dans un bloc de résine souple ou semi-dure, un composant électrique ou électronique ainsi que des inserts métalliques de fixation, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape de sur- moulage du composant et des inserts, une étape de pré- moulage de chaque insert dans un bloc de résine dure. 7 Un procédé selon la revendication 6, o la résine souple ou semi-dure ainsi que la résine dure a sont des résines époxy, caractérisé en ce qu'il comprend, après prémoulage de l'insert mais avant surmoulage, une étape de gélification du bloc prémoulé, le durcissement final de ce dernier étant réalisé en même temps que celui du bloc surmoulé. 8 Un procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend, après gélification mais avant surmoulage, une étape de dépoiissage du bloc pré- moulé. 9 Un procédé selon la revendication 6, o la résine souple ou semidure est une résine silicone et o la résine dure est une résine époxy, caractérisé en ce qu'il comprend, après prémoulage de l'insert et dur- cissement de la résine dure mais avant surmoulage, une étape d'application,sur l'insert prémoulé,d'un enduit pri- maire d'adhérence. Un procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comprend, après prémoulage de l'insert et durcissement de la résine dure mais avant application de l'enduit primaire d'adhérence, une étape de dépolissage du bloc prémoulé.