Carte SIM en milieu humide : condensation, ruissellement, immersion

Par Aurélie, M2M Network.

En bref : face à l’humidité, une carte SIM a besoin de plus qu’un boîtier IP67. La norme IEC 60529, qui définit les indices IP, exclut expressément l’humidité produite par la condensation, et chaque cycle de température fait respirer un boîtier non hermétique. Le point exposé est le lecteur de SIM : c’est un connecteur, et le vernis de tropicalisation ne protège pas les connecteurs. Pour un objet connecté en milieu humide, on choisit l’indice IP selon l’eau réellement rencontrée (ruissellement, jets, immersion), on traite la condensation par un évent ou un chauffage, et on préfère une puce soudée, vernie avec le reste de la carte électronique, à une carte dans un support.

Cet article complète notre page sur la carte SIM industrielle soudée et celle consacrée aux atmosphères corrosives, car l’eau et les polluants agissent presque toujours ensemble.

Carte SIM et humidité : trois façons de mouiller un objet

  • Le ruissellement et les jets : pluie battante sur un quai, lavage au jet d’une installation agricole ou agroalimentaire. L’eau vient de l’extérieur et cherche les joints.
  • L’immersion : un regard de compteur ou de vanne qui se remplit, une chambre de réseau inondée. L’eau presse sur toutes les faces, parfois durablement.
  • La condensation : l’air humide entre dans le boîtier et l’eau se dépose sur les surfaces plus froides que son point de rosée. C’est le cas des serres, des locaux non chauffés, des coffrets exposés au soleil le jour et au froid la nuit.

Les deux premières se traitent par l’étanchéité, mesurée par l’indice IP. La troisième ne relève pas de l’indice IP, et c’est la moins visible.

Indices IP de l’IEC 60529 : ce que veulent dire IP65, IP67 et IP68

La norme en vigueur est l’IEC 60529:1989, consolidée avec ses amendements de 1999 et 2013 (édition 2.2). Le premier chiffre du code IP décrit la protection contre les solides, le second contre l’eau. Pour un objet connecté ou un boîtier étanche 4G installé dehors, les valeurs utiles sont les suivantes.

ChiffreSignificationEssai de la norme
5 (premier)Protégé contre la poussièreLa poussière peut entrer, mais pas en quantité gênante (essai au talc)
6 (premier)Étanche à la poussièreAucune pénétration de poussière (essai au talc, enveloppe en dépression d’au plus 2 kPa, jusqu’à 8 h)
4 (second)Projections d’eauAspersion de toutes les directions
5 (second)Jets d’eauBuse de 6,3 mm, 12,5 l/min, au moins 3 min, à 2,5 à 3 m
6 (second)Jets d’eau puissantsBuse de 12,5 mm, 100 l/min, au moins 3 min, à 2,5 à 3 m
7 (second)Immersion temporaire30 min ; point bas à 1 m sous l’eau si l’enveloppe mesure moins de 850 mm de haut, sinon point haut à 0,15 m sous l’eau
8 (second)Immersion prolongéeConditions convenues entre fabricant et utilisateur, plus sévères que pour le 7, en tenant compte d’une immersion permanente
9 (second)Jets à haute températureEau à 80 °C, buse plate de 15 l/min ; ajouté par l’amendement 2 de 2013

D’où la lecture exacte des trois indices courants :

  • IP65 : étanche à la poussière et protégé contre les jets d’eau. Il n’est pas prévu pour l’immersion ;
  • IP67 : étanche à la poussière et protégé contre une immersion temporaire de 30 minutes. Il ne dit rien des jets : la norme précise que l’inclusion des chiffres inférieurs ne vaut que jusqu’au 6, et classe un IPX7 seul en usage « restreint », valable uniquement pour les conditions essayées. Une enveloppe qui supporte les deux porte un double marquage, par exemple IP66/IP67 ;
  • IP68 : étanche à la poussière et protégé contre l’immersion prolongée, dans des conditions que le fabricant doit préciser. Un IP68 sans profondeur ni durée ne permet aucune comparaison ; Legrand, par exemple, indique pour un presse-étoupe IP68 « profondeur 1 m pendant 2 h ».

Le code IP résulte d’un essai de type, sur une enveloppe propre et neuve. La norme renvoie à la norme de produit la corrosion, le givrage, le rayonnement solaire et l’humidité produite par la condensation : un IP68 ne dit donc rien de ce qui suit.

La condensation : l’eau qui entre dans un boîtier IP67

Un boîtier étanche, mais pas hermétique, respire. Gore, fabricant de membranes d’équilibrage, l’explique ainsi : quand l’air intérieur se refroidit la nuit, il se contracte et crée une dépression qui aspire les joints vers l’intérieur ; une chute rapide de température peut produire jusqu’à 150 mbar de dépression, et un écart de 30 °C fait entrer ou sortir environ 10 % du volume d’air. À chaque cycle, de l’air humide entre. Lorsque la température d’une surface intérieure descend sous le point de rosée de cet air, l’eau s’y dépose ; National Instruments rappelle que plus l’humidité relative est élevée, plus le point de rosée est proche de la température ambiante.

Les essais d’humidité distinguent ces situations :

EssaiCe qu’il reproduitRepères
IEC 60068-2-30, essai Db (édition 2025)Forte humidité combinée à des variations cycliques de température, produisant en général de la condensation sur l’éprouvetteCycles de 24 h ; dans l’édition de 2005, palier haut à 40 °C (2 à 56 cycles) ou 55 °C (1 à 6 cycles), condensation pendant la montée en température
IEC 60068-2-78, essai Cab (édition 2025)Forte humidité à température constante, sans condensationÉvalue l’absorption et la diffusion de l’humidité dans le matériel
JEDEC JESD22-A101Chaleur humide sous tension, sur composantPratiqué à 85 °C et 85 % d’humidité pendant 1 000 h (rapports de qualification SG Micro, Infineon)

Pour la puce SIM elle-même, la norme ETSI TS 102 221 définit une classe d’humidité élevée, optionnelle, qui renvoie à l’essai JESD22-A101 pendant 1 000 heures ; l’ETSI TS 102 671 la note HA. Les fiches techniques montrent l’écart entre gammes : KORE Wireless annonce pour ses cartes industrielles « 85°C / 85%Hr 1000h with bias » et aucun essai d’humidité pour sa carte grand public. AT&T, dans la notice de ses cartes industrielles amovibles, demande d’éviter les variations de température et d’humidité de plus de 5 °C par minute, pour ne pas provoquer de condensation à la surface de la carte.

Ce qui casse en premier : le lecteur de SIM et ses contacts

Le lecteur de carte SIM est un connecteur à lames, posé sur la carte électronique. Or les connecteurs sont précisément ce que le vernis de tropicalisation ne protège pas : les zones de contact doivent être masquées avant vernissage pour garder la continuité électrique, comme le rappelle le fabricant de vernis HumiSeal. National Instruments l’écrit à propos de ses propres produits vernis : les connecteurs ne bénéficient pas du vernis, et la corrosion peut toujours s’y produire.

Le scénario type est le suivant. Un film d’eau de condensation se dépose sur les lames et la carte, se charge des polluants présents dans l’air, et la corrosion attaque la dorure mince des contacts. La résistance de contact augmente, la carte n’est plus lue de façon fiable, puis plus du tout. Les mécanismes chimiques sont détaillés dans notre article sur la carte SIM en atmosphère corrosive. Une trappe d’accès à la carte, prévue dans le boîtier pour la changer, ajoute en outre un joint de plus à surveiller.

SIM soudée et vernis de tropicalisation

Une puce au format MFF2, soudée sur la carte électronique, n’a pas de connecteur : elle se vernit avec le reste, sans masquage. C’est l’argument principal de la SIM soudée en milieu humide, développé sur notre page carte SIM industrielle soudée, et rappelé dans notre guide des formats de carte SIM.

Le vernis a lui-même des limites qu’il faut connaître :

  • il protège de l’humidité et de la contamination et isole électriquement, selon la spécification IPC-CC-830C ; mais cette spécification qualifie le matériau, pas sa tenue dans l’environnement final de l’objet ;
  • la norme IEC 61086-1 le définit comme une couche mince qui épouse la surface de la carte électronique et forme une barrière contre les effets de l’environnement ;
  • il n’est pas étanche : selon Techspray, la plupart des vernis sont semi-perméables, et une protection réellement étanche passe par un joint ou par un enrobage complet (potting).

Les modules de télérelève de compteurs d’eau illustrent la solution radicale : Itron indique que l’électronique de ses modules EverBlu est encapsulée de façon totalement étanche (IP68) contre les effets prolongés de l’immersion.

Antenne, presse-étoupes et évents

  • Presse-étoupes. La norme IEC 62444 traite des presse-étoupes pour installations électriques, et leur degré de protection se déclare selon l’IEC 60529. L’indice ne vaut que dans la plage de serrage du câble : chez Legrand, un presse-étoupe M25 serre de 13 à 18 mm. Les entrées inutilisées se ferment par des bouchons pour garder l’IP de l’enveloppe.
  • Antenne. Une antenne extérieure impose un câble, donc un passage étanche de plus. Dans un regard ou une chambre souterraine, l’antenne se place hors de la zone inondable quand c’est possible, avec un câble passé par presse-étoupe.
  • Évents à membrane. Une membrane microporeuse laisse passer l’air et la vapeur d’eau, pas l’eau liquide. Selon Gore, elle équilibre rapidement les pressions, réduit la contrainte sur les joints et limite l’accumulation de condensation en laissant sortir la vapeur ; le fabricant précise qu’aucune solution n’élimine complètement le risque de condensation. Beaucoup de ses évents sont eux-mêmes classés IP67.
  • Chauffage et hygrostat. Pour une armoire plus grande, Rittal propose des résistances chauffantes qui empêchent d’atteindre le point de rosée, pilotées par un hygrostat qui les enclenche au-delà d’une humidité relative réglée.

Cas d’usage en milieu humide

UsageCe que subit l’objetPoints de conception
Regards et réseaux d’eau (vannes, débitmètres, postes de relevage)Immersion temporaire ou prolongée, condensation permanenteIP68 avec profondeur et durée écrites, antenne déportée hors de l’eau, puce soudée ; voir notre article sur la télésurveillance des postes de relevage
Compteurs d’eau enterrésRegards fréquemment remplis d’eauÉlectronique encapsulée IP68, comme les modules de télérelève de Kamstrup ou d’Itron
Serres (voir l’agriculture connectée)Humidité élevée, condensation quotidienne, arrosageIP65 ou IP66, évent à membrane, essai IEC 60068-2-30
Quais et portsPluie battante, jets de lavage, embruns salésIP66 ou double marquage IP66/IP67, matériaux adaptés au sel
BateauxIntempéries, embruns, chaleur humideCatégories de l’IEC 60945 : matériel protégé des intempéries ou exposé ; essais de chaleur humide et de brouillard salin

Pour les bateaux, l’IEC 60945, qui fixe les exigences d’environnement des matériels de navigation maritime, distingue les matériels portables, protégés des intempéries, exposés aux intempéries et immergés. Son essai de chaleur humide monte à 40 °C et 93 % d’humidité, et son essai de brouillard salin enchaîne quatre périodes de pulvérisation de deux heures, chacune suivie de sept jours à 40 °C et 90 à 95 % d’humidité. Kamstrup, de son côté, présente son compteur flowIQ 3100, scellé sous vide et testé IP68, comme adapté aux regards fréquemment remplis d’eau.

Ce que propose M2M Network

M2M Network fournit des cartes SIM M2M en SIM physique ou en eSIM, mono-opérateur sur le réseau d’Orange, de SFR ou de Bouygues Telecom au choix, et des cartes IoT multi-opérateurs qui basculent automatiquement d’un réseau à l’autre. Pour un objet installé en milieu humide, la question du format soudé et de la classe d’humidité de la puce se traite au cas par cas : précisez l’usage, le module et les volumes dans votre demande de contact. Les forfaits standards se commandent sur la boutique.

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Questions fréquentes

Un boîtier IP67 suffit-il pour un objet connecté en extérieur ?

Pas toujours. L’IP67 garantit une immersion temporaire de 30 minutes, pas la tenue aux jets d’eau, sauf double marquage IP66/IP67. Et la norme IEC 60529 exclut la condensation : un boîtier IP67 qui subit des cycles de température peut accumuler de l’eau à l’intérieur.

Quelle différence entre IP67 et IP68 ?

L’IP67 correspond à un essai normalisé de 30 minutes d’immersion, jusqu’à 1 m pour un petit boîtier. L’IP68 vise l’immersion prolongée, dans des conditions convenues entre fabricant et utilisateur et plus sévères : il faut lire la profondeur et la durée annoncées, par exemple 1 m pendant 2 heures.

Pourquoi une carte SIM tombe-t-elle en panne dans un boîtier étanche ?

Un boîtier étanche n’arrête pas la condensation : l’air humide entre à chaque cycle de température et se dépose sur les surfaces froides. Le lecteur de SIM est un connecteur, que le vernis de tropicalisation ne protège pas ; ses contacts se corrodent et la carte n’est plus lue.

Faut-il vernir une carte électronique qui porte une carte SIM ?

Le vernis de tropicalisation protège pistes et composants de la condensation, mais les zones de contact du lecteur de SIM doivent être masquées. Avec une puce soudée, toute la carte peut être vernie. Le vernis reste semi-perméable et ne remplace pas un boîtier étanche.

Comment éviter la condensation dans un boîtier ?

Un évent à membrane équilibre la pression et laisse sortir la vapeur d’eau sans laisser entrer l’eau liquide. Dans une armoire plus grande, une résistance chauffante pilotée par un hygrostat maintient les surfaces au-dessus du point de rosée. Aucune solution n’élimine complètement le risque.

Sources