电子产品防水结构设计常见方式

日期:2018-05-26 / 人气: / 来源:www.gyxpcb.com

由于部分电子产品使用环境的限制,必须具有较好的防水能力,以避免材料特性受损,或者是机械机构遭到破坏,最终保证产品能够正常使用。不同规格的d电子产品产品对于防水等级要求不同,因而具体的防水方法和结构设计也不一样。本文介绍电子产品常见的防水方式以及不同部位的防水结构设计。

电子产品防水等级

电子产品防水等级标识

我国的GB4208-2008标准——外壳防护等级对电子产品的防水防尘做了相关规定。防水等级主要有九个级别。这九个级别的防水能力不同。

防水等级

0级别,没有任何的防水设计,产品也就不具备任何的防水能力。

1级别,能够防止垂直方向的滴水,防水能力单一,而且比较弱。

2级别,能够防止当外壳在15度范围内倾斜时来自垂直方向的滴水。

3级别,能够防淋水,垂直面60度倾斜范围内的淋水对产品不会产生影响。

4级别,能够防止溅水,产品外壳受到溅水冲击无影响。

5级别,能够防喷水,产品能够防止各个方向的喷水对其的影响。

6级别,能够防强烈的喷水,外壳受到强烈喷水情况下无影响。

7级别,能够防短时间的浸水影响,规定时间内,在规定水压力下,电子产品不至于损坏

8级别,能够方持续的潜水影响,持续潜水情况下,进水量不至于损坏产品。

电子产品主要部位的防水结构设计

外壳防水

电子类工业产品的外壳一半多采用塑料、金属、合金、玻璃等,壳体之间可以采用密封胶进行密封防水处理。这类防水设计属于一重防水。

电池门防水

电池的防水应进行电池仓一体化设计,来提高其防水能力;并利用一字型螺丝钮,设计在电池盖左下方,以防止电池盖剥落或者是翘起。除此以外,还可以利用膨体聚四氟乙烯这一类的防水透气膜来设计电池盖,让气体排出的同时阻止水的通过。

按键位防水

防水按键

电子产品常用的按键位防水设计是呈凹字型,主要利用塑胶按键和塑胶外壳的紧实结合和塑料或者是金属隔片来进行设计。这种方式适用于防水空间小的情况。当防水空间足够时,可以直接将硅胶按键用PCB板打螺丝固定在塑胶上盖,为了避免按键和PCB板长时间使用受力变形,应增加其结构刚性。较为精细的防水设计会做好三重防水,就是按键、键盘的液体导流设计,利用漏水孔和密封电路进行导流。

引出线防水

电器元件引出线部分可以利用箱式结构进行防水处理。箱式结构包括面罩、前盖、后盖等,将需要防水处理的部件分别组装之后,再利用一个整体的外罩将几个部件包在一起。比如说先将后壳组件和海绵利用胶水制成半成品,利用O型圈连接面盖和后壳,引出线通过面盖上的碰穿孔和内部电气元件连接,并在面盖碰穿孔位置打上胶水密封。最后再用面罩将前后盖半成品连在一起。

电子产品常见防水方式及结构设计

常见的防水方式主要有防水圈、超声波、电路密封绝缘、二次啤塑等方式,不同的防水等级需要不同的防水结构设计。

防水圈防水

防水圈是目前电子产品常用的防水方式之一,主要是用在产品的零构件之间,通常采用硅胶或者橡胶之类的软性材料来进行防水。防水圈的工业方式主要有两种。

第一种是利用具有弹性的固态体进行防水,如O型圈,主要是用过模具来打造适合零件之间的形状,可以是方形、圆形、锯齿形等。所以在具体防水设计时,应该根据电子产品的结构形状进行选择。该方式的缺点在于防水圈不能过长,如果过长可以通过二次啤塑来弥补,但是成本随之增加。

第二种防水方式是在零件接缝的地方设计一个预留槽,以用作填充防水胶体,固化之后就具备了防水能力。这种方式目前使用十分普遍,优点在于可以利用点胶机进行批量的电子产品防水操作,缺点在于不便维修。

超声波防水

超声波防水主要是利用超声波的焊接能力,其操作模式是在两个产品或者是部件上设计单超声线或者是双超声线,通过声波处理是两者能够紧密粘合,实现密封效果。超声波焊防水技术除了用于热塑性塑料配件的防水外,还可以用于塑料与金属之间、非塑料材料之间等。

超声波防水需要超声波焊接装置,其构件包括电晶体功能设备、转换器、调压装置、焊头等。主要是利用电能转化成用于超声波的机械振动能,振动摩擦使塑胶产生热量融化结合。

超声波焊接防水方式的优点在于成本低、效益高,可以进行大批量、自动化的防水操作。其缺点在于不便于维修。

电路密封绝缘防水

电路密封绝缘防水方式多和其他防水方式结合起来使用,往往是作为二重防水、三重防水这样的补充。电路密封绝缘所采用的密封材料种类多样,会根据防水等级的不同来选择适合的密封材料。

三防漆是一种较为普通的密封材料,防水能力较低,主要用于一般的电子产品,例如MP3、MP4中低阶手机等。而随着防水等级的提高,密封材料可以使用防水绝缘胶泥,该材料具有良好的防水能力,能够保证产品在第一道防水设计失效的情况下维持正常运转,但是缺点在于导热系数低,散热能力差,不适合会产生高热量的产品。再如聚氨酯密封胶,具有较好的拉伸强度和弹性,适合用于电子元件的灌封。

二次啤塑防水

二次啤塑防水方式一般情况下多用于高档的电子产品或者设备的防水设计,如成型多芯防水接头,能够解决一次注塑带来的精度低、配度低的问题。缺点在于设计、使用、维修的成本太高,适用范围较小。二次啤塑采用的塑胶材料主要包括聚丙乙烯、改性聚丙乙烯、丙烯晴-丁二烯-丙乙烯聚合物、聚甲醛、聚乙烯、聚丙烯等。不同的塑胶材料性能有所差异,如丙烯晴-丁二烯-丙乙烯聚合物,其特点是硬度高、耐磨性好、有弹性等。

电子产品防水结构存在问题及解决方法

防水不良的原因主要包括塑胶变形、防水面不在一条线、防水圈预压太松或太紧、结构刚度不够、螺丝分布不均匀或滑牙等。

塑胶变形会直接影响防水性能,为了防止变形尽量使用质量较高的塑胶,同时做好加强骨、加大脱模斜度等设计。除此以外,还可以在产品刚啤塑完成时利用夹具进行定型定位。

防水面,如O型圈的摆放面不平整,呈现出曲面,导致防水线不连贯时,应尽量保持防水线是单一性状和单一平面相交。

螺丝分布不均会导致防水圈局部过紧或者过松,过松会引起局部防水不良,过紧会让防水圈失去弹性。

防水结构的刚度不足通常采用加强骨或者是加强筋的方法来提高刚度。

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作者:电子产品设计


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