基于防水性能的電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

李輝

摘 要：隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)功能也不斷更新進(jìn)步，同時(shí)也對(duì)電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求，電子產(chǎn)品的防水性能開始受到越來(lái)越多的重視和關(guān)注?；诖耍疚氖紫葘?duì)電子產(chǎn)品防水的重要性及防水等級(jí)進(jìn)行分析，并對(duì)電子產(chǎn)品防水的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，以作參考。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；防水設(shè)計(jì)；電子產(chǎn)品；性能保障

一、電子產(chǎn)品防水的重要性及防水等級(jí)說(shuō)明

電子產(chǎn)品的特性決定了其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程中涉及到的相關(guān)工序也比較多。設(shè)計(jì)師在電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，要結(jié)合其功能訴求和具體應(yīng)用要求，對(duì)其使用壽命、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保、檢修和資源等相關(guān)要素進(jìn)行考慮，將電子產(chǎn)品效益發(fā)揮到最大。電子產(chǎn)品的核心部件是由電子元器件組成，電子元器件對(duì)水特別敏感，一旦遇水接觸，在通電的狀況下瞬間被燒毀。我們平時(shí)生活中有很多潛在危險(xiǎn)因素對(duì)電子產(chǎn)品造成傷害，一旦遇水可能對(duì)電子產(chǎn)品部分元件短路造成功能障礙甚至無(wú)法使用。因此電子產(chǎn)品的防水性能愈來(lái)愈受到用戶及相關(guān)設(shè)計(jì)人員的重視。

根據(jù)產(chǎn)品使用環(huán)境不同，電子產(chǎn)品的防水要求也不同，我國(guó)的GB4208- 2008外殼防護(hù)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用IP代碼對(duì)電子產(chǎn)品的防水級(jí)別進(jìn)行了規(guī)定，如下表所示：

二、電子產(chǎn)品防水性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

2.1合理選用原材料，加強(qiáng)防水試驗(yàn)

就電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本身而言，材料是必不可少的組成部分，其對(duì)設(shè)計(jì)工作的落實(shí)會(huì)產(chǎn)生特別大的影響。在今后的工作開展過程中，必須加強(qiáng)材料的有效運(yùn)用，由此能夠在未來(lái)工作的開展上按照綜合性的手段完成，對(duì)多方面的內(nèi)容可以做出良好的把控，不會(huì)產(chǎn)生太多問題。在材料應(yīng)用的過程中，需要加強(qiáng)防水材料的合理搭配，進(jìn)行再加工處理，這樣才能在電子類工業(yè)產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面不斷獲得更多的支持與肯定。需要值得注意的是，在產(chǎn)品材料選用初期，材料防水試驗(yàn)的過程中同樣同樣需要重視。通過不同產(chǎn)品材料防水實(shí)驗(yàn)分析，可以了解更多不同材料本身的防水性能，然后在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)為防水材料的選擇提供更多的對(duì)比和依據(jù)。

2.2設(shè)計(jì)初期加強(qiáng)結(jié)構(gòu)對(duì)比，選擇最適合的產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)

從客觀角度來(lái)看，電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的難度是比較大的，而且在很多工作的開展上都不能從單一的角度出發(fā)，這樣并不能獲得理想的工作成績(jī)，還有可能在具體工作的開展上造成很大的偏差和不足。在電子類工業(yè)產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，必須要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)的對(duì)比和分析。第一，電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，不同結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的防水效果存在很大差異，如果僅僅是按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)運(yùn)作，肯定無(wú)法得到良好的效果，還有可能在具體工作的實(shí)施上造成較大的偏差和不足。第二，在結(jié)構(gòu)分析過程中，應(yīng)模擬不同的條件開展測(cè)試。這樣操作的好處在于能夠?qū)Χ喾矫娴膬?nèi)容給予較多的保障，整體上的工作效果是非常顯著的，不會(huì)由此產(chǎn)生較大的偏差，且會(huì)對(duì)日后設(shè)計(jì)方向鞏固提供更多的參考和指導(dǎo)。

2.3根據(jù)產(chǎn)品防水需求，合理設(shè)計(jì)產(chǎn)品的防水方式

電子產(chǎn)品的防水設(shè)計(jì)越來(lái)越重要，電子產(chǎn)品的防水設(shè)計(jì)的方式也越來(lái)越多。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中常用的防水設(shè)計(jì)方式有：防水圈方式的防水設(shè)計(jì)、止口方式的防水設(shè)計(jì)、二次啤塑方式的防水設(shè)計(jì)、超聲波方式的防水設(shè)計(jì)、電路密封絕緣方式的防水設(shè)計(jì)。對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行防水設(shè)計(jì)時(shí)，必須要明確電子產(chǎn)品需要達(dá)到的防水等級(jí)。防水等級(jí)不同，采用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式也不同。例如：止口方式的防水設(shè)計(jì)只能達(dá)到I4P，二次啤塑防水的防水設(shè)計(jì)可以達(dá)到IPS.防水圈方式的防水設(shè)計(jì)一般采用軟性材料，如橡膠、硅膠、PvC、TPu等，防水圈一般使用在兩個(gè)零件配合的縫隙處。防水圈的工業(yè)方式有兩種：一種為通過模具成型的彈性固態(tài)體，例如0型圈；另外一種為在接縫處設(shè)計(jì)預(yù)留槽，將防水交替注人其中，在進(jìn)行固化。對(duì)于第一種工藝：防水圈長(zhǎng)度不宜過長(zhǎng)，因?yàn)榇嬖诜浪Φ暮峡p問題，不過在必須采用此方法進(jìn)行防水并且防水圈過長(zhǎng)時(shí)，也是可以通過二次啤塑的方法進(jìn)行解決的，但需要較高的模具技術(shù)和生產(chǎn)成本；防水圈截面具有不同的形狀，有圓形、橢圓形、方形、鋸齒形、方波形等。在進(jìn)行電子產(chǎn)品防水設(shè)計(jì)時(shí)，需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形狀以及不同的防水等級(jí)來(lái)確定使用哪種防水圈最佳。對(duì)于第二種工藝：目前使用也是比較普遍，通過點(diǎn)膠機(jī)對(duì)批量產(chǎn)品進(jìn)行防水質(zhì)量的控制，但后續(xù)維修不方便。電路密封絕緣方式的防水設(shè)計(jì)一般與其他防水方式的設(shè)計(jì)是相結(jié)合的，從而構(gòu)成二重防水、三重防水等防水設(shè)計(jì)。目前電路密封防水方式的設(shè)計(jì)根據(jù)防水等級(jí)的不同，采用的密封材料也有所不同。普通的電子產(chǎn)品的電路板的密封絕緣方式一般都是在電路板的表面噴涂三防漆，主要目的是防潮，要求的防水等級(jí)低；有的產(chǎn)品需求防水等級(jí)為6到8的，可以采用防水絕緣膠泥，即使在外殼第一道防水失效的情況下，可以保證產(chǎn)品的正常運(yùn)行，不過在進(jìn)行此類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，考慮防水設(shè)計(jì)的同時(shí)必須考慮到電子產(chǎn)品的散熱，因?yàn)榉浪^緣膠泥的導(dǎo)熱系數(shù)很低，會(huì)影響電子產(chǎn)品熱量的傳遞。

2.4做好產(chǎn)品使用環(huán)境說(shuō)明和指引，讓用戶對(duì)產(chǎn)品防水有更多的認(rèn)知

在電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員雖然會(huì)結(jié)合產(chǎn)品的使用環(huán)境進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)產(chǎn)品可能面臨的一些水濺、水浸的影響因素做了考慮，但畢竟電子產(chǎn)品根據(jù)自身的使用環(huán)境需求會(huì)有不同的防水性能。例如筆記本電腦和潛水相機(jī)，這就需要在結(jié)構(gòu)宣傳和指導(dǎo)應(yīng)用上做出良好的指引，確保大家對(duì)產(chǎn)品有一個(gè)正確的認(rèn)知，不要按照極端環(huán)境進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)，電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的落實(shí)，雖然是經(jīng)過多次試驗(yàn)完成的，但總有一些特殊情況是無(wú)法考慮到的，而且使用環(huán)境處于動(dòng)態(tài)變化的條件下，不能一概而論。所以，加強(qiáng)用戶的信息反饋，能夠在電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的應(yīng)用過程中獲得更好的指引。通過對(duì)產(chǎn)品防水性能的說(shuō)明，會(huì)讓用戶對(duì)產(chǎn)品防水有更多的認(rèn)知在使用過程中合理做好必要的防水措施。

三、電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)

現(xiàn)階段的社會(huì)發(fā)展速度不斷加快，為了使電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系更加健全，必須要努力從多個(gè)角度出發(fā)，大幅提升其可靠性、可行性。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗(yàn)和當(dāng)下的工作標(biāo)準(zhǔn)，筆者認(rèn)為電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。第一，電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，會(huì)進(jìn)一步提高防水的綜合等級(jí)?，F(xiàn)階段的很多產(chǎn)品研發(fā)，都必須要考慮到一些意外情況的出現(xiàn)。例如，正常的產(chǎn)品使用條件是干燥環(huán)境，但如果在潮濕環(huán)境下，水汽的侵襲效果表現(xiàn)為持續(xù)性的特點(diǎn)，再加上由水汽侵襲引起的其他物理反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)等，都會(huì)對(duì)產(chǎn)品本身造成一定的影響，這就需要提升防水的綜合效用，最大限度地鞏固防水的成效。第二，在電子產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，還要考慮日后工作的進(jìn)展效果。防水工作必須堅(jiān)持從實(shí)踐的角度完成，單純按照理論標(biāo)準(zhǔn)操作，肯定無(wú)法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)及生產(chǎn)過程中，防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常必要且很重要的工作，電子產(chǎn)品的防水性能會(huì)直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量水平甚至使用壽命。防水設(shè)計(jì)能夠有效減少短路現(xiàn)象，而且對(duì)產(chǎn)品的安全提升、性能方面的完美展現(xiàn)，都提供了較大保障。另外，在電子類工業(yè)產(chǎn)品防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中，還必須深入考慮外界的一些綜合因素，減少疏漏。在設(shè)計(jì)實(shí)踐中不斷創(chuàng)新進(jìn)步，不斷加強(qiáng)電子產(chǎn)品的防水性能，進(jìn)一步促進(jìn)電子產(chǎn)品的使用體驗(yàn)及產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 電子產(chǎn)品的防水方式設(shè)計(jì)[J].盛海華，王李芳.電子制作.2018（10）

[2] 高防水高密閉連接件提高電子產(chǎn)品可靠性[J].孔文.集成電路應(yīng)用.2017（03）

[3] 電子產(chǎn)品的防水設(shè)計(jì)[J].盧璟，陶晉，李亦芒.機(jī)械.2018（07）

（作者身份證號(hào)碼：410103197612131339；

珠海格力電器股份有限公司）