产品防水结构设计
产品防水结构设计
产品防水结构设计随着用户体验要求不断的提升，手持电子产品对于设计的要求也越来越高，从早期的只要能开机，能用就能卖，到现在对外观的美感，人机工程，制造的精度，以及各种测试要求越来越高。
尤其是去年的iphone7上市，将三防这个概念推上大众，之前也就特殊行业才会用到的设计要求，现在却成了手机行业的标配。
毕竟对于我们日常生活中来说，手机已经是不可离手，必不可少的工具了。
走到哪里都会携带的物品，在行走中难免会有一些意外，造成磕磕碰碰。
毕竟我们上WC也要刷刷朋友圈的，看看新闻，是吧，万一一不小心将手机掉进茅坑了，又舍不得扔掉，总的捞起来，洗一洗，再用吧。
为了延长手机的使用寿命，就得防水防尘什么的，所以后续手机具备三防功能，再也不会是什么稀奇的黑科技了。
接下来我们根据三防手机案列来分享一下，防水结构设计如何去玩。
以下为正文：【一】什么是三防手机呢？所谓三防手机，就是具有轻微防尘、防震、防水和出色的抗摔、抗辗压性功能的手机,主要针对热爱户外运动的年轻用户或有特殊需要的专业用户，能够胜任异常恶劣的气候条件和特殊场合的应用。
一般，市面上的三防手机目前主要有两大类：1，普通三防手机属于生活轻微防水，比如洗手时，防止水花渐入到手机内部，造成功能性损坏，只能实现轻微的三防，这种手机一般造型时尚，与市面上的普通手机没有明显差异，属于IP54以下。
2，专业三防手机属于能够承受一定水压，外部挤压，能够放入水里浸泡和汽车碾压，比如手机从1层高的楼层直接掉落不会造成功能性损坏，或者将手机掉入1米深的水池里，30分钟不会造成功能性损坏。
它的目标受众是专业的户外登山涉水等探险运动的爱好者，也有一部分喜欢军事的人因为其独特的造型和强悍的体质而对其情有独钟。
【二】什么是三防IP防护等级？它是由IEC所起草，将电器依其防尘防湿气之特性加以分级，由两个数字所组成，第1个数字表示离尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示防湿气、防水侵入的密闭程度。
产品三防设计
三防设计优化策略探讨
材料选择
选择具有优良耐候性、耐腐蚀性、耐磨损性的材料，提高产品的环境适应性。
密封设计
通过合理的密封设计，防止灰尘、污垢等进入产品内部。
结构优化
采用合理的结构设计，提高产品的抗冲击和抗震能力。
防护涂层
在产品表面涂覆防护涂层，提高产品的耐腐蚀性和耐磨损性。
02
防水设计
防水等级划分及要求
IPX0无防水要求 IPX1防滴水
IPX2防淋水
防水等级划分及要求
IPX3：防溅水 IPX4：防泼水 IPX5：防喷水
防水等级划分及要求
01
IPX6防海浪
02
IPX7防浸水
IPX8防潜水
03
防水材料选择与使用方法
防水材料
橡胶、塑料、金属、玻璃等
使用方法
涂抹、喷涂、浸泡等
防尘设计
家电产品通常采用防尘材料和结构设 计，以减少灰尘对产品的干扰和损坏 。
06
三防设计挑战与解决方案探讨
三防设计面临的挑战分析
环境适应性
产品在复杂多变的环境中，如潮湿、盐雾、高 温、低温等条件下，需要保持正常工作状态。
防尘防污
产品需要防止灰尘、污垢等进入内部，影响产 品性能和使用寿命。
耐冲击振动
防震要求
不同防震等级的产品需满足相应的抗 震能力、变形量等要求。
防震材料选择与使用方法
材料选择
选用具有较高弹性模量、较低泊松比、良好的阻尼性能的材料。
使用方法
根据产品结构和功能要求，合理选择材料的规格、尺寸和加工方法。
防震结构设计要点
结构布局
电子产品防水方案设计
电子产品防水方案设计电子产品防水方案设计一、电子产品常见的三种防水设计方案1. 结构防水结构防水是电子产品防水最为传统的模式，也是大多数工程师们最先想到的办法。
主旨：疏水，导流，外部封装与内部电气部分的有效隔离。
要点：产品的模具设计以及各种封堵，当然越是复杂模具的成本也不便宜。
比如前几年部分防水手机在设计耳机孔，充电口时候采用防水盖等设计方法，就是从外部着手去堵水，从而达到防水的目的。
图手机防水设计即便是从结构上做很多的改变依然无法更好的阻止水气的浸入，因为电子产品特别是手机、耳机类使用非常频繁，使用者对外观的破坏（人为或非人为）都是随时存在的，外观在使用过程中也会存在着自身变形的风险，外观结合处的缝隙也会随之变形，成为潜在的担忧。
2. 灌封防水灌封方式防水目前常采用环氧树脂灌封胶，是用于电子产品模组的灌封，可以将整个PCB板包裹其中，从而起到防水、防潮、防盐雾、防霉菌、抗震、抗外力冲击等。
环氧树脂灌封胶优点：具有本体强度高、粘接力强、耐候性好、收缩率低、绝缘强度高、无毒环保等特性，灌封后能在-45-120℃间稳定的机械和电气性能。
能对电路板全方位保护，极大提高电路板的使用寿命。
缺点：同时也存在一些比较致命的问题，比如PCB板的散热将会非常受影响，最麻烦的是产品几乎没有返修的可能，或者说返修成本过高。
图电子产品树脂灌封胶防水3. 表面涂层防水（1）三防漆类三防漆也叫线路板保护油、披覆油、防水胶、绝缘漆、防潮漆，三防漆类产品防水效果并不好，主要有以下几方面缺点：普遍比较厚，散热不好，粘稠度高；三防漆涂覆固化的这层胶膜只能防护潮气和少量的水份；不抗摔、不抗振动，受外力冲击容易剥落；目前很多三防漆依然使用挥发性溶剂，对人体与环境有很大伤害。
但是如果只要起到一个最基本的防护作用，是可以选用三防漆防护。
图电路板三防漆（2）PCB纳米涂层电路板纳米防水涂层，是一种纳米新材料，也叫纳米涂层，目前是一种较理想的三防漆替代品。
防水产品的结构设计
防水产品的结构设计防水产品的一般思路4 电池门防水.如果是普通干电池,建议采用下图结构.如果是钮扣电池,当空间足够时建议首选下图左图结构,右图为次选5 按键位防水上图的按键组合在很多钟表产品上都用过,一般都能达到IP46等级,防水效果符合多数要求.而且体积小,在许多钟表配件生产厂家是做为成品生产的, 从长度,最大外径,防水等级有多种规格供选择.在产品空间较小时建议用此结构方案.上图所示按键防水方式当产品内部空间足够时可适当采用,直接将硅胶按键用PCB板打螺丝固定在塑胶上盖,做这种结构时,螺丝柱的间距要均匀,由于塑胶件,按键,PCB板受力后弹性变形都较大,要尽量保证塑胶和线路板的结构刚性, 使弹性变化尽量反应在按键上,塑胶壁厚不宜薄,螺丝柱要有加强骨,固定线路板的螺丝柱数量要足够多.线路板的材料应用胶木板或刚性好的纤维板,厚度应在1.6mm以上,必要时可在线路板和按键中加垫一块钢板.6 引出线部分防水.由于某些电器元件引出线要另外加工后在跟线路板联接,这样的结构可采用箱式结构,既将需防水的各部分组件分别组装,再用外罩将几部分包在一起. 如下图所示产品可分为面罩,前盖,后盖组件几部分组成.类似下图这样,先将后壳组件和海棉,胶水防水密封成半成品, 在将面盖和后壳用O形圈联接,而引出线通过面盖上的碰穿孔和内部电器元件联接,并在面盖碰穿孔位打胶水密封,最后再用面罩通过扣位和前后盖半成品联接的方式,在一些潜水灯,鱼缸观赏灯上都用过,我们将类似的结构称为箱式结构. 当然,防水结构并不只有以上几种,好像二次啤塑,硅橡胶过盈挤压等.另外,很多产品尚须通过高低温测试,所以塑胶的材料选择也很重要,例如下图所示产品,面盖.底壳用PC较好,而面罩则用PC或阻燃ABS都可.因为PC的热变形温度130-140度,长时间耐热温度为120度,溶点为130-160而多数产品整机最高测试温度大约为80-90度.。
防水结构设计方法大全
防⽔结构设计⽅法⼤全防⽔很重要！！！防⽔也是产品设计⼯程师在进⾏产品设计时经常碰到的⼀个问题，本篇⽂章将会总结各⾏业各类产品的常见防⽔结构设计⽅法，希望能给⼯同导光⼀样，防⽔程师的防⽔结构设计带来⼀些启⽰。
⽤于开拓⼯程师的思路：以前想到防⽔结构设计，第⼀个想到的就是密封圈来防⽔；但是，除了密封圈来防⽔之外，也本⽂仅仅起着抛砖引⽟的作⽤，⽤于开拓⼯程师的思路许还有其它更合适的防⽔⽅法，例如密封胶黏剂、灌胶，现场发泡成型技术等，这些新型的防⽔⽅法在某些场合可能使得产品结构更为简单、成本更低，同时防⽔可靠性更⾼。
对于每⼀个防⽔⽅法是如何进⾏具体的设计，本⽂并没有具体展开。
如果⼯程师需要了解具体设计，可以参考我在公众号“降本设计”发表的资料搜索⽅法，⾃⾏去搜索相关资料。
在⽂末我分享了⼀些我收集的资料，如有兴趣也可以按要求去下载。
1. 密封圈和密封垫密封圈（O-ring）和密封垫（Gasket）是最常⽤的防⽔⽅法。
（密封圈）（密封垫）（iPhone 7 Plus 静⾳按钮通过密封圈防⽔）（iPhone 7电源按钮通过两个⼩的密封圈防⽔）（密封垫在连接器中的应⽤）（iPhone 7 lighting接⼝通过密封垫防⽔）（iPhone 7 Plus SIM卡通过密封垫防⽔）2. LSR⼆次注塑把液态硅胶LSR等弹性体通过⼆次注塑的⽅式与⾦属或塑胶件等结合成⼀体。
使⽤⼆次注塑可以把两个零件合并为⼀个零件，省去后续的胶粘等⼆次加⼯⼯序，同时在装配⼯程中不易脱落，可靠性较⾼。
iPhone8中SIM卡的防⽔就是通过液态硅胶与SIM⽀架注塑成⼀体来实现的。
3. 现场发泡成型现场发泡成型技术（Formed-In-Place Foam Gasket，简称 FIPFG）是通过点胶设备按照规划的密封路径直接在壳体上进⾏发泡，进⽽加⼯⽣产出软并有弹性的发泡密封条。
4. 灌封灌封就是将环氧、聚氨脂和硅胶等复合物⽤机械或⼿⼯⽅式灌⼈装有电⼦元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性⾼分⼦绝缘材料，达到密封、防⽔、防尘和涂覆保护的⽬的。
产品防水设计经验篇
。
防水测试结果分析与改进建议
数据分析
对防水测试数据进行统计和分析，找出产品的薄弱环节和问题所 在。
问题定位
根据数据分析结果，定位产品存在的问题和不足，为改进提供方 向。
改进建议
针对问题提出相应的改进措施和建议，提高产品的防水性能。
05
CATALOGUE
实际案例分析：成功与失败原 因剖析
成功案例介绍：产品防水设计亮点展示
格。
03
防水设计问题
防水材料选择不当，结构设计不合理，导致 在使用过程中出现水分渗透和电路损坏等问
题。
05
04
案例二
某智能手表产品
06
失败原因
对防水材料和结构设计的选择不够谨慎，没有 进行充分的实验和测试，质量控制不严格。
经验教训总结：如何避免类似问题发生
重视防水设计的重要性
进行充分的实验和测试
在产品设计和生产过程中，应充分考虑到 防水性能，确保产品能够在各种环境下正 常工作。
定义
防水设计是一种通过特定技术手 段，使产品在特定环境条件下能 够防止水分侵入的结构和功能设 计。
重要性
防水设计对于产品的可靠性和使 用寿命具有重要影响，特别是在 潮湿、水下或户外等环境条件下 。
防水设计原则与标准
原则
防水设计应遵循“以防为主，以排为辅，以堵为补”的原则，即通过合理的防 水结构和材料选择，有效防止水分侵入，同时设置适当的排水和堵漏措施。
挑战应对策略：持续创新、提升产品竞争力
持续创新
为了应对新材料、新技术的挑战，企业需要不断进行技术研发和创新，提高产品 的防水性能和使用寿命。同时，还需要关注市场动态和客户需求，不断优化产品 设计和服务，提升产品竞争力。
电子产品常规防水设计方案
硅胶
具有柔软、耐磨、防滑等 特点，常用作防水硅胶套 。
接口防护设计
防水插头
适用于有插拔功能的接口，如电源插头、音频插头等。
密封塞
适用于各类开口或连接部位，如USB接口、耳机插孔等。
内部线路防护设计
线路板防水涂层
在线路板表面涂覆一层防水涂层，以保护线路不受水汽侵蚀。
灌封胶
对线路板上的关键部位进行灌封，以增强线路的防水性能。
要点二
Fitbit Versa防水设计
Fitbit Versa采用了50米防水设计，使其能够在游泳时 佩戴，并且能够抵御水流的冲击。
无人机防水设计案例
大疆公司Phantom 4 Pro防水设计
Phantom 4 Pro采用了防水材料和防水结构的设计， 使其能够在小雨和雾霾等恶劣天气下飞行。
道通智能EVO Nano系列防水设计
可在潮湿基面施工，且不影响涂膜质量。
防水涂料
聚合物水泥防水涂料
可在潮湿基面施工， 且不影响涂膜质量。
具有高弹性和耐久性 ，对基层收缩和变形 具有适应能力。
防水膜
EPDM防水膜
01
02
具有优异的耐候性、耐臭氧性和耐化学腐蚀性。
适用于各种建筑物的屋面、墙体、水池等防水工程。
03
04
PVC防水膜
具有优良的防水性能和耐寒性能，适用于寒冷地区。
防水设计的主要目标是保护电子产品免受环境因素的影响，从而提高产品的可靠 性和稳定性。
防水设计重要性
随着电子产品技术的不断发展， 许多产品已逐渐融入人们的生活 中，如手机、平板电脑、智能手
表等。
这些产品在各种环境条件下使用 ，因此防水设计已成为电子产品
设计中不可或缺的一部分。
防水结构设计
防水结构设计(总9页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-小型化智能终端结构预研防水等级IP X71、面底壳防水2、镜片防水3、喇叭防水、mic防水4、主按键防水5、侧按键防水6、螺丝防水7、接口防水8、天线防水9、sim卡、保密模块防水10、电池防水一、面底壳防水方式1、方形防水圈压缩量15%-20%即可，比O形圈小。
方式2、O型防水圈压缩量30%方式3、骨架型密封圈方式4、O型防水圈侧压方式1-3均属正压型，装配方便。
但需注意boss柱均匀分布及壳体适当强度以保持压力和压缩量。
方式4装配有一定难度，对壳体强度及精度有较高要求。
二、镜片防水方式：防水双面胶对于手持通讯产品来说这种方式基本可以满足需求三、喇叭、mic等声学器件的防水方式1、器件本身防水比如防水喇叭、防水mic等。
这种方式器件装入壳体背面周圈打胶封住即可，见下图！周边打胶密封方式2、采用防水透气薄膜材料与方式1不同的地方在壳体开孔的地方背面先粘贴一层防水透气薄膜材料。
喇叭装配后与方式1相同打胶封住，另外喇叭本身能防潮即可。
（Mic与喇叭防水相同）四、主按键防水方式1、打胶将主按键软胶与面壳密封，面壳需设计储胶槽。
方式2、按键软胶直接做出密封圈，螺丝固定pcb板紧压硅胶固定于面壳上。
5、侧按键防水方式1、壳体采用双色注塑，按键直接采用壳体软胶部分。
方式2、钢件油压于软胶内，软胶于壳体干涉防水6、螺丝防水方式1、螺丝带凹槽装配密封圈防水方式2、螺钉设计在主体防水圈外围，即可达到防水目的。
7、接口防水方式：接口部分基本采用侧压方式来密封。
但具体做法有两种， 1、日本流行的tpu软胶直接套在接口盖子上2、接口盖与tpu注塑一体成型。