1 电子器件与组件结构设计 王华涛 王华涛 办公室： A 楼 208 Tel ： 5297952 ： 哈尔滨工业大学（威海） 材料科学与工程学院 2012 年春.

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1 1 电子器件与组件结构设计 王华涛 王华涛 办公室： A 楼 208 Tel ： 5297952 Email ： wanghuatao@hit.edu.cn 哈尔滨工业大学（威海） 材料科学与工程学院 2012 年春

2 第五章 密封  5.2 三防手机的设计和 IEC 测试  视频： Sonim XP3 http://www.letsgomobile.org/en/4764/sonim-xp3-enduro-review/

3 三防手机 _PDF 讲解 _ 文件名：三防手机设计标准  三防机就是机器做过特殊处理，可以防摔（防震 / 抗压），防水，防尘 运动型  环境测试标准 – 国内标准 – 国际标准 IEC 60068-2  IP68 释义  防尘等级 GB  防水等级 GB 及测试 IPX8  常规跌落和振动测试, IEC 60068-2 – 振动测试 : 1) 振动、 2) 连续撞击、 3) 冲击测试 http://bbs.uuu9.com/thread-219739-1-1.html Nokia 彩屏版三防机 5100

4 防水防尘标准  在防水防尘方面，通常使用 IPXX （前一个 X 是防 尘，后一个 X 是防水）来表示。  IP67 或者以上的级别是完全防尘防水的。而市 场上最多的是 IP57 级别以下的。只有少数如摩 托 ME525 （ Defy ）， AGM A88 ， Sonim S1 等达到 IP67 级别以上。

5 国际工业防水等级标准 IPX 0 级 无保护 1 级 可以消除垂直落下水滴的有害影响 2 级 对与垂直方向在 15 度以内落下的水滴有防护作用 3 级 可以消除与垂直方向在 60 度的喷雾状水滴的有害影响 4 级 可以消除从不同方向飞溅水滴的有害影响 5 级 可以消除对各方向喷嘴喷射水流的有害影响 6 级 可以消除对各方向喷嘴强力喷射水流的有害影响 7 级 顶部距离水面 0.15—1 米，连续 30 分钟，性能不受影响，不漏水 8 级 顶部距离水面 1.5—30 米，连续 30 分钟，性能不受影响，不漏水

6 手机防震防摔抗压标准  无确定的标准。 – AGM ，三防手机制造商 – 提出并建立了三防手机 OEPT （ Outdoor Environment Performance Test 户外环境全防测试）标准。 – 规范了户外三防手机的各项防护指针，融合了通讯 设备 IPXX 密封指针，同时对手机的防震防摔抗压设 计有了严格的定义。  类似的标准还有 SONIM 的 RPS 标准

7 综合评定 __ 某公司三防手机的定义等级  基于国家和公司的三防技术标准，结合市场和客 户的实际需求，将三防等级定义为三个等级标准， 即初级，中级和高级（专业级）。三个等级定义 如下：  初级三防标准： IP56 – 5 级防尘等级， 6 级防水等级， 1.5M 跌落，常规振动。  中级三防标准： IP57 – 5 级防尘等级， 7 级防水等级， 3M 跌落，常规振动。  高级（专业级）三防标准： IP68 – 6 级防尘等级， 8 级防水等级， 5M 跌落，常规振动。

8 三防原理和设计思路  综合考虑外观设计，结构设计，硬件设计的各个方面  在设计研发，器件选型，材料选择，工艺选择，生产 组装，测试和质量控制各个环节综合把关  通过设计和材料工艺的综合选用来达到防水，防尘和 防摔的目的。  重点区域 LCD ，按键，电池和塑壳之间的缝隙  防摔主要是通过设计和材料的选用增加手机的强度和 抗摔能力。 – 外观上尽量不要采用直角和棱角，建议多用圆角来过渡，尤 其是四个垂直的边 – 为了增加强度，可以采用铝合金或者镁铝合金材料的塑壳作 为支架主体部分

9 防水、防尘  防水和防尘主要是通过密封处理和特殊材料采用 “ 隔离 ” 的方式，将水和灰尘阻挡在手机之外，使之不能对手 机的性能造成影响。  密封面采用密封和弹性好的硅胶材料，且均必须抛光 处理，包括和双面胶和硅胶材料配合面 _O 形密封环  所有的外部接口用橡胶材料保护，并和接口之间采用 过盈配合，以防水和防尘 http://mobile.yesky.com/452/11575452_6.shtml

10 手机 LENS 透镜 （正面 LCD 上，摄像头上） 外壳 LENS 双面胶 LCD  PMMA ：目前手机上的 LENS 都是用 PMMA 材料  透光性好 ≥91% ，表面硬度高（强化处理 3H ）  LENS 用双面胶：考虑到防尘的需要，双面胶一 定要整圈密封（ 3M 和 Tesa ）

11 三防设计注意事项  Speaker,Receiver,Mic 等声学器件的防水？  上面需要有一层透声防水的薄膜  如何做到？  （ 防水透气膜，多孔聚四氟乙烯 ） expanded-PTEF http://www.gore.com/en_xx/products/pharmaceutical/pharmbio-chapter.html Gore-Tex membrane under an electron microscope. Size of islands about 10µm. http://en.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex

12 Effect of water repellent on a shell layerGore-Tex jacket Schematic diagram of a compositeGore- Tex fabric for outdoor clothing. PTFE 聚四氟乙烯 http://en.wikipedia.org/wiki/Gore-Tex Porosity 1 – 99% Pore size 0.02 – 40 µm http://www.gore.com/en_xx/products/venting/protective/products/acoustic_holder.html

13 出淤泥而不染的荷叶 廉价的制备技术 ---- 独一无二的性质 大自然启示录 2 ： 35:30—37:40/39:21 41:00—43:02

14 Gas Liquid Solid 超疏水表面的概念 CA > 150 and SA < 10 oo 低表面能物质修饰的粗糙表面

15 15 SEM images of the papillose leaf surfaces of Nelumbo nucifera (Lotus) (a), Euphorbia myrsinites (b), Colocasia esculenta (c), and Alocasia macrorrhiza (d). Lotus has the highest density of papillae with varying heights and the smallest diameter of the papillae. The papillae of the other species have larger diameters and are covered with different wax types: wax platelets (E. myrsinites and C. esculenta) and a wax film (A. macrorrhiza) which covers cuticular foldings. （b）（b） （c）（c） （d）（d）

16 10μm d a e c f 200nm b 1mm Nature 2004, 432, 36

17 b a 侧面图 俯视图 Nature 2004, 432, 36

18 18  It is the nanosized grooves on the microseta surfaces that play a crucial role in inducing the superhydrophobicity of legs with a higher contact angle.

19 ePTEF 的防水压力能有多大？ Expanded Polytetrafluoroethylene Membranes and Their Applications

20 摩托罗拉 ME525 智能三防机  三防手机  防水等级 IP67 防护标准  可以让手机做到完全密闭，任何灰尘 无法进入，甚至长时间浸泡在水中也 不会对手机的正常使用造成影响。 http://ope.me/2011/09/moto-me525-chai-ji-tutorial.html

21 IEC  国际电工委员会  International Electrotechnical Commission  推进电工、电子和相关技术领域有关电工标准 化等所有问题上（如标准的合格评定）的国际 合作。  成立于 1906 年，世界上成立最早的国际性电工 标准化机构， IEC 标准的权威性是世界公认的。  负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标 准化工作。  我国于 1957 年参加 IEC ，现在是以中国国家标准 化管理委员会的名义参加 IEC 的工作，为 IEC 常 任理事国之一

22 IEC 标准分类  截止到 2000 年 12 月底， IEC 已制定了 4885 个国际标准。这些 标准按专业主要分为以下 8 类；  第 — 类（基础标准）： – 名词术语、量值单位及其字母符号、图形符号、线端标记、标准 电压、电流额定位和频率、绝缘配合、绝缘结构、环境试验、环 境条件的分类、可靠性和维修性。  第二类（原材料标准）： – 电工仪器用工作液、绝缘材料、金属材料电气特性的测量方法、 磁合金和磁钢、裸铝导体。  第三类（一般安全、安装和操作标准）： – 建筑物、船上的户外严酷条件下的电气装置、爆炸性气体中的电 器、工业机械中的电气设备、外壳的保护、带电作业工具、照明 保护装置、激光设备。  第四类（测量、控制和一般测试标准）： – 电能测量和负载控制设备、电子技术和基本电量的测量设备、工 业过程测量和控制、核仪表、仪表用互感器、高压试验装置和技 术。 

23 IEC 标准分类  第五类（电力的产生和利用标准）： – 旋转电机、水轮机、汽轮机、电力变压器、电力电子学、电 力电容器、原电池和电池组、电力继电器、短路电流、太阳 光伏系统、电气牵引设备、电焊、电热设备、电汽车和卡车。  第六类（电力的传输和分配标准）： – 开关设备和控制设备、电线、低压熔断器和高压熔断器、电 涌放电器、电力系统的遥控、遥远保护及通信设备、架空线。  第七类（电信和电子元件及组件标准）： – 半导体器件和集成电路、印制电路、电容器和电阻器、微型 熔断器、电子管、继电器、纤维光学、电缆、电线和波导、 机电元件、压电元件、磁性元件和铁氧体材料。  第八类（电信、电子系统和设备及信息技术标准）： – 无线电通信、信息技术设备、数据处理设备和办公机械的安 全、音频视频系统的设备、医用电气设备、测量和控制系统 用数字数据通信、遥控和遥护、电磁兼容性，无线电干扰的 测量、限制和抑制；报警系统；导航仪表。

24 IEC  IEC standards have numbers in the range 60000– 79999 and their titles take a form such as IEC 60417.  The numbers of older IEC standards were converted in 1997 by adding 60000, for example IEC 27 became IEC 60027.  IEC 80001 Application of risk management for IT- networks incorporating medical devices – Part 1: Roles, responsibilities and activities http://en.wikipedia.org/wiki/IEC_60068

25 IEC60068-2 电工电子产品的环境试验 Environmental Testing  针对民生用的电子产品制定相关试验规范与测试方法，如：主板、笔记本 电脑、智能型手机、液晶屏幕、游戏机... 等，  将样品暴露于自然和人工环境中，对其在实际中遇到的使用、运输和储存 条件下的性能做出评价，透过规范的标准使用，以便使该样品的环境试验 达到统一而又具再现性。  环境测试可以仿真产品是否能够适应在不同阶段（储存、运输、使用）的 环境变化（温度、湿度、振动、盐雾、粉尘）. 等，以及验证产品本身的特 性与质量不会受到其影响 – 低温、高温、温度冲击可以产生机械应力，这种应力使试验样品对之后的试验更为敏感， – 冲击、振动可以产生机械应力，这种应力可使样品立即损坏， – 空气压力、交变湿热、恒定湿热、腐蚀应用这些试验，可以接续热与机械应力的试验影响。

26 IEC60068-2  IEC 60068-2-1 试验方法 A ：冷  IEC 60068-2-10 试验方法 J 及指引：霉菌  IEC 60068-2-11 试验方法 Ka ：盐雾  IEC 60068-2-17 试验方法 Q ：密封性  IEC 60068-2-27 试验方法 Ea ：冲击  IEC 60068-2-30 试验方法 Db ：湿热温度循环  IEC 60068-2-32 试验方法 Ed ：自由跌落

27 GB vs IEC  本标准等同采用国 际电工委员会 IEC 60068-2-1:1990…….

28 ISO 国际标准化委员会  International Organization for Standardization  “ISO” 并不是首字母缩写，源于希腊语，意为 “ 相等 ” ，如 “isometric” （意为 “ 尺寸相等 ” ）  成立于 1947 年  由各国标准化团体（ ISO 成员团体）组成的世界性的联合会。 制定国际标准工作通常由 ISO 的技术委员会完成。宗旨是 “ 在世 界上促进标准化及其相关活动的发展，以便于商品和服务的国 际交换，在智力、科学、技术和经济领域开展合作。  ISO 与国际电工委员会（ IEC ）在电工技术标准化方面保持密切 合作的关系。 ISO/IEC 制订 85% 的国际标准。  ISO 负责除电工、电子领域和军工、石油、船舶制造之外的很 多重要领域的标准化活动。  中国为 ISO 的常任理事国 中国 http://baike.baidu.com/view/1007.htm

29 ISO 14000 与 ISO 9000  ISO 14000 重点在于营造良好的环境； ISO 9000 注重质量记录。  ISO 14000 侧重于活动、产品、服务的环境影响, 有利于保护环境、节约资源、降低成本  ISO 9000 则侧重于产品的设计、开发、生产、 检验、使用和服务过程中的质量要求, 注重的是 “ 质量、现场、成本、效益 ” 。

30 ANSI  American National Standards Institute  成立于 1918 年，美国国家标准学会美国国家标准学会  由公司、政府和其他成员组成的自愿组织。它 们协商与标准有关的活动，审议美国国家标准， 并努力提高美国在国际标准化组织中的地位。国际标准化组织  ANSI 是 IEC 和 ISO 的成员之一