電子產品防水結構設計常見方式

日期:2018-05-26 / 人氣: / 來源:www.bcreader.com

由于部分電子產品使用環境的限制,必須具有較好的防水能力,以避免材料特性受損,或者是機械機構遭到破壞,最終保證產品能夠正常使用。不同規格的d電子產品產品對于防水等級要求不同,因而具體的防水方法和結構設計也不一樣。本文介紹電子產品常見的防水方式以及不同部位的防水結構設計。

電子產品防水等級

電子產品防水等級標識

我國的GB4208-2008標準——外殼防護等級對電子產品的防水防塵做了相關規定。防水等級主要有九個級別。這九個級別的防水能力不同。

防水等級

0級別,沒有任何的防水設計,產品也就不具備任何的防水能力。

1級別,能夠防止垂直方向的滴水,防水能力單一,而且比較弱。

2級別,能夠防止當外殼在15度范圍內傾斜時來自垂直方向的滴水。

3級別,能夠防淋水,垂直面60度傾斜范圍內的淋水對產品不會產生影響。

4級別,能夠防止濺水,產品外殼受到濺水沖擊無影響。

5級別,能夠防噴水,產品能夠防止各個方向的噴水對其的影響。

6級別,能夠防強烈的噴水,外殼受到強烈噴水情況下無影響。

7級別,能夠防短時間的浸水影響,規定時間內,在規定水壓力下,電子產品不至于損壞

8級別,能夠方持續的潛水影響,持續潛水情況下,進水量不至于損壞產品。

電子產品主要部位的防水結構設計

外殼防水

電子類工業產品的外殼一半多采用塑料、金屬、合金、玻璃等,殼體之間可以采用密封膠進行密封防水處理。這類防水設計屬于一重防水。

電池門防水

電池的防水應進行電池倉一體化設計,來提高其防水能力;并利用一字型螺絲鈕,設計在電池蓋左下方,以防止電池蓋剝落或者是翹起。除此以外,還可以利用膨體聚四氟乙烯這一類的防水透氣膜來設計電池蓋,讓氣體排出的同時阻止水的通過。

按鍵位防水

防水按鍵

電子產品常用的按鍵位防水設計是呈凹字型,主要利用塑膠按鍵和塑膠外殼的緊實結合和塑料或者是金屬隔片來進行設計。這種方式適用于防水空間小的情況。當防水空間足夠時,可以直接將硅膠按鍵用PCB板打螺絲固定在塑膠上蓋,為了避免按鍵和PCB板長時間使用受力變形,應增加其結構剛性。較為精細的防水設計會做好三重防水,就是按鍵、鍵盤的液體導流設計,利用漏水孔和密封電路進行導流。

引出線防水

電器元件引出線部分可以利用箱式結構進行防水處理。箱式結構包括面罩、前蓋、后蓋等,將需要防水處理的部件分別組裝之后,再利用一個整體的外罩將幾個部件包在一起。比如說先將后殼組件和海綿利用膠水制成半成品,利用O型圈連接面蓋和后殼,引出線通過面蓋上的碰穿孔和內部電氣元件連接,并在面蓋碰穿孔位置打上膠水密封。最后再用面罩將前后蓋半成品連在一起。

電子產品常見防水方式及結構設計

常見的防水方式主要有防水圈、超聲波、電路密封絕緣、二次啤塑等方式,不同的防水等級需要不同的防水結構設計。

防水圈防水

防水圈是目前電子產品常用的防水方式之一,主要是用在產品的零構件之間,通常采用硅膠或者橡膠之類的軟性材料來進行防水。防水圈的工業方式主要有兩種。

第一種是利用具有彈性的固態體進行防水,如O型圈,主要是用過模具來打造適合零件之間的形狀,可以是方形、圓形、鋸齒形等。所以在具體防水設計時,應該根據電子產品的結構形狀進行選擇。該方式的缺點在于防水圈不能過長,如果過長可以通過二次啤塑來彌補,但是成本隨之增加。

第二種防水方式是在零件接縫的地方設計一個預留槽,以用作填充防水膠體,固化之后就具備了防水能力。這種方式目前使用十分普遍,優點在于可以利用點膠機進行批量的電子產品防水操作,缺點在于不便維修。

超聲波防水

超聲波防水主要是利用超聲波的焊接能力,其操作模式是在兩個產品或者是部件上設計單超聲線或者是雙超聲線,通過聲波處理是兩者能夠緊密粘合,實現密封效果。超聲波焊防水技術除了用于熱塑性塑料配件的防水外,還可以用于塑料與金屬之間、非塑料材料之間等。

超聲波防水需要超聲波焊接裝置,其構件包括電晶體功能設備、轉換器、調壓裝置、焊頭等。主要是利用電能轉化成用于超聲波的機械振動能,振動摩擦使塑膠產生熱量融化結合。

超聲波焊接防水方式的優點在于成本低、效益高,可以進行大批量、自動化的防水操作。其缺點在于不便于維修。

電路密封絕緣防水

電路密封絕緣防水方式多和其他防水方式結合起來使用,往往是作為二重防水、三重防水這樣的補充。電路密封絕緣所采用的密封材料種類多樣,會根據防水等級的不同來選擇適合的密封材料。

三防漆是一種較為普通的密封材料,防水能力較低,主要用于一般的電子產品,例如MP3、MP4中低階手機等。而隨著防水等級的提高,密封材料可以使用防水絕緣膠泥,該材料具有良好的防水能力,能夠保證產品在第一道防水設計失效的情況下維持正常運轉,但是缺點在于導熱系數低,散熱能力差,不適合會產生高熱量的產品。再如聚氨酯密封膠,具有較好的拉伸強度和彈性,適合用于電子元件的灌封。

二次啤塑防水

二次啤塑防水方式一般情況下多用于高檔的電子產品或者設備的防水設計,如成型多芯防水接頭,能夠解決一次注塑帶來的精度低、配度低的問題。缺點在于設計、使用、維修的成本太高,適用范圍較小。二次啤塑采用的塑膠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。不同的塑膠材料性能有所差異,如丙烯晴-丁二烯-丙乙烯聚合物,其特點是硬度高、耐磨性好、有彈性等。

電子產品防水結構存在問題及解決方法

防水不良的原因主要包括塑膠變形、防水面不在一條線、防水圈預壓太松或太緊、結構剛度不夠、螺絲分布不均勻或滑牙等。

塑膠變形會直接影響防水性能,為了防止變形盡量使用質量較高的塑膠,同時做好加強骨、加大脫模斜度等設計。除此以外,還可以在產品剛啤塑完成時利用夾具進行定型定位。

防水面,如O型圈的擺放面不平整,呈現出曲面,導致防水線不連貫時,應盡量保持防水線是單一性狀和單一平面相交。

螺絲分布不均會導致防水圈局部過緊或者過松,過松會引起局部防水不良,過緊會讓防水圈失去彈性。

防水結構的剛度不足通常采用加強骨或者是加強筋的方法來提高剛度。

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作者:電子產品設計


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