Surmoulage de carte Ă©lectronique

Le premier rôle du surmoulage électronique est de protéger directement la carte et ses composants. Le thermoplastique injecté épouse la géométrie du PCB et des différents éléments qui doivent être intégrés à l’ensemble. Selon la conception du produit, le procédé peut permettre de :

• protĂ©ger l’électronique contre l’humiditĂ© et les projections ;
• amĂ©liorer la rĂ©sistance aux chocs et aux vibrations ;
• maintenir des câbles, capteurs ou connecteurs ;
• obtenir un ensemble Ă©lectronique plus compact ;
• limiter le nombre de pièces utilisĂ©es ;
• rĂ©duire certaines opĂ©rations de montage ;
• remplacer tout ou partie d’un boĂ®tier rapportĂ©.

La gĂ©omĂ©trie de la pièce, les contraintes d’utilisation et le choix du matĂ©riau doivent notamment ĂŞtre Ă©tudiĂ©s lorsqu’il faut protĂ©ger une carte Ă©lectronique contre l’humiditĂ©, les chocs et les vibrations tout en conservant l’accès aux zones nĂ©cessaires au fonctionnement du produit.

Le surmoulage de PCB peut s’adapter à plusieurs configurations. La faisabilité dépend toutefois de la géométrie de la carte, de la nature des composants et des contraintes d’utilisation du produit.

• Carte Ă©lectronique seule : Une carte Ă©lectronique peut ĂŞtre surmoulĂ©e afin de crĂ©er directement une enveloppe autour du PCB et de ses composants. Certaines zones peuvent rester accessibles lorsqu’une connexion, une fixation ou une fonction Ă©lectronique l’exige.
• Carte avec capteurs : Le procĂ©dĂ© peut protĂ©ger une carte intĂ©grant un ou plusieurs capteurs. La conception doit alors prĂ©server les zones nĂ©cessaires au fonctionnement du capteur tout en protĂ©geant l’électronique qui l’accompagne.
• Carte avec câbles ou connecteurs : Le surmoulage peut intĂ©grer des sorties de câbles et des connecteurs directement dans le produit. Cette configuration permet notamment de renforcer les zones de raccordement et de limiter certaines pièces intermĂ©diaires.
• Carte intĂ©grĂ©e dans un ensemble Ă©lectronique : Une carte peut Ă©galement ĂŞtre surmoulĂ©e au sein d’un module plus complet afin de rĂ©aliser une partie de son enveloppe mĂ©canique ou de son boĂ®tier.

Un boîtier électronique conventionnel peut nécessiter plusieurs composants : coque, couvercle, fixation, joint, visserie ou pièces usinées. À cela s’ajoutent les opérations nécessaires pour assembler ces différents éléments autour de la carte. Dans certaines configurations, le surmoulage thermoplastique permet de regrouper plusieurs de ces fonctions dans une seule pièce. Il peut ainsi supprimer des éléments décolletés ou usinés et réduire le temps consacré à certaines opérations de montage.

La suppression de composants, d’opĂ©rations d’assemblage et de certaines pièces mĂ©caniques peut ainsi permettre de rĂ©duire le coĂ»t d’un boĂ®tier Ă©lectronique grâce au surmoulage. L’intĂ©rĂŞt Ă©conomique dĂ©pend cependant du volume de fabrication, de la complexitĂ© de l’assemblage existant, du coĂ»t de l’outillage et des performances attendues.

Le choix du matériau et la conception du produit permettent de rechercher différents niveaux de protection. Des applications industrielles réalisées avec ce procédé peuvent notamment aboutir à des ensembles robustes, étanches et résistants aux chocs thermiques. Cette protection peut être particulièrement intéressante lorsque la carte électronique est exposée à :

• l’humiditĂ© ;
• des variations de tempĂ©rature ;
• des chocs ou vibrations ;
• des contraintes mĂ©caniques ;
• des produits ou environnements incompatibles avec certaines solutions d’encapsulation.

Le matériau thermoplastique utilisé doit être sélectionné en fonction de ces contraintes ainsi que des caractéristiques des composants électroniques.

Le choix entre surmoulage, encapsulation par rĂ©sine et boĂ®tier rapportĂ© dĂ©pend de l’application. Le potting consiste Ă  remplir un volume autour de la carte avec une rĂ©sine. Il permet de protĂ©ger l’électronique, mais certaines rĂ©sines de potting ou solutions hotmelt peuvent prĂ©senter une rĂ©sistance mĂ©canique limitĂ©e ou une tenue insuffisante face Ă  certaines graisses, alcools ou solvants.

Le boîtier classique reste adapté lorsqu’il est nécessaire d’accéder facilement à la carte après fabrication ou de remplacer certains composants. Le surmoulage thermoplastique devient particulièrement pertinent lorsqu’il faut combiner protection de l’électronique, compacité, résistance mécanique et intégration de plusieurs fonctions dans une seule pièce.

Un projet commence généralement par une étude de faisabilité. L’injection de thermoplastique impose en effet des contraintes particulières de température et de pression, qui doivent rester compatibles avec les composants électroniques présents sur la carte. L’étude permet ensuite de déterminer :

• la gĂ©omĂ©trie de la pièce ;
• les zones Ă  surmouler ;
• les parties qui doivent rester accessibles ;
• le matĂ©riau thermoplastique adaptĂ© ;
• le positionnement de la carte dans l’outillage ;
• la conception du moule ;
• les conditions de fabrication.

Une phase de prototypage et de validation peut ensuite prĂ©cĂ©der l’industrialisation et la production en sĂ©rie. Le choix du matĂ©riau intervient dès la conception du projet. Le thermoplastique doit ĂŞtre compatible avec la carte et rĂ©pondre aux contraintes mĂ©caniques, thermiques ou environnementales de l’application. Les tempĂ©ratures et pressions utilisĂ©es pendant l’injection doivent Ă©galement rester compatibles avec les composants Ă©lectroniques. Le choix du thermoplastique pour une carte Ă©lectronique dĂ©pend donc Ă  la fois de l’environnement d’utilisation, des performances recherchĂ©es et de la configuration du produit.

Pour obtenir une première étude ou un chiffrage, plusieurs informations permettent au fabricant d’évaluer rapidement la faisabilité du projet :

• le type et les dimensions de la carte Ă©lectronique ;
• la prĂ©sence de capteurs, câbles ou connecteurs ;
• un plan, fichier 3D ou cahier des charges disponible ;
• les zones devant rester accessibles ;
• les contraintes d’humiditĂ©, de tempĂ©rature, de chocs ou de vibrations ;
• le volume de pièces envisagĂ© ;
• le stade du projet : Ă©tude, prototype, prĂ©sĂ©rie ou production en sĂ©rie.

Ces éléments permettent de déterminer si le surmoulage de carte électronique constitue une solution adaptée au projet. Ils facilitent aussi les échanges avec une entreprise de carte électronique surmoulée pour définir le matériau, l’outillage et le procédé de fabrication les plus adaptés.