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[经验]三防机设计

发布日期: 2018-05-03
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手机的三防设计,必须要综合考虑外观设计,结构设计,硬件设计的各个方面的设计要求,在设计初期ID阶段硬件设计,堆叠设计,结构设计就应该参与进去,确定三防的各个技术细节,整机尺寸上必须为三防设计留有足够的余量,特别是宽度和高度方向必须先充分考虑三防解决方案后再确定具体的尺寸要求,后期来解决这个问题相当麻烦。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,才能真正达到三防手机的要求,生产出符合质量要求和市场需求的产品。


 三防手机设计的出发点是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。其中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。而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。


结构三防设计思路:要在三防设计中注意取舍,如果是三防要求高的产品,则必须将三防设计作为一个主线来做,其他方面围绕三防要求展开,并要有明确的三防思路和总体思想,在设计中不能三心二意,因为追求全面效果而顾此失彼,最终导致三防设计的失败。三防设计需要做到“一个设计盯一个目标”的原则,不要一头管多头,否则将来解决问题的时候会非常棘手和难以解决。


如果采用橡塑结合材料作为外壳,有两种实现方式:一种是双料一次成型。塑料件先注塑,作为本体以加强强度,然后再注塑橡胶材料,以达到使用手感和密封的目的。另外一种是将塑料先成型,作为嵌件方式放在橡胶中成型。


 建议采用高强度的工程塑料(PC,玻纤等)并配合高缓冲的橡胶材料作为外壳,或者使用质轻强度高的合金金属材料作为外壳。外壳结构必须要确保不易变形,并有足够的筋压到PCB和内部固定件上以确保固定可靠。


如果前后壳之间采用了橡胶材料,则前后壳和橡胶材料应该采用过盈配合,有一定的预压。


密封面的处理,密封面采用密封和弹性好的硅胶材料,尽量采用平面接触,不要用复杂的曲面,以简化设计,提高可靠性。密封圈要尽量宽(1.5mm以上),厚度合理,确保过盈量。密封圈需要装配在规则的凹槽内,凹槽建议封闭设计,周边设计挡墙。所有塑壳密封部位均必须抛光处理,包括和双面胶和硅胶材料配合面。该密封部位不得有顶杆,滑块,浇口等痕迹,不可有缺料,熔接痕,缩水等模具和成型缺陷,并确保密封面有足够的强度和刚性。


 内部堆叠设计时,尽量将结构件和硬件器件固定在主板上(或者是固定支架上),尽量采用螺钉方式固定,对于一些容易振动和剥落的器件提前采用缓冲垫,泡棉等加以保护。螺钉位置布局要合理,普通直板手机建议采用至少8颗螺钉以上,受力需要均匀分布,以确保装配均匀可靠。尽量保持内部堆叠的整体性,为后续结构设计提供方便和保障。堆叠设计需要综合考虑ID和结构的需要;


 LCD的保护,可以采用金属支架和橡胶材料将LCD固定,并用螺钉将其固定在PCB上,连接方式建议采用焊接方式以确保可靠,上面用弹性材料加以压紧以防止脱落。对于触摸屏,需要确保塑料有足够的强度将防水密封材料(采用较软的高拉硅胶或者积水公司两面都带有背胶的泡棉)压缩到一定的程度,后壳上可以长筋压紧在PCB上,PCB通过螺钉固定在前壳上以确保一定的压缩量。

LENS设计时候,采用防水双面胶粘贴在塑壳上,必须确保有足够的双面胶粘贴面积和宽度,双面胶可以选用0.16MM厚度的3M 300LSE材料以及其他如TESA,积水公司的双面胶材料。粘贴的LENS面和塑壳面必须确保是光面接触。

CAMERA的保护,CAMERA的前部加缓冲材料,底部要用泡棉压紧。同时CAMERA LENS的固定应该可靠。


其他元器件如喇叭,受话器,MIC等加缓冲材料并压紧。元器件上粘贴防水透声的薄膜,如果出声孔多而且大,如喇叭和受话器,还需要在塑壳上粘贴防尘的薄膜。防尘薄膜有一定的防水作用,但是还是需要粘贴防水薄膜以加强可靠性。喇叭、听筒和麦克风是外壳密封的最后元件,在声音端口区域,采用一层辅助薄膜胶着粘接到外壳内部。薄膜覆盖了每个变换器,但允许声能传播。外壳装配时的夹紧压力至关重要,必须保证覆有橡胶的声音元件完全密封,不受隔离薄膜的影响。


按键部分如果采用分体按键,则按键和前壳之间应紧密配合,通过凸台和筋骨过盈压紧,以防止水和灰尘的进入。主体按键有如下两种装配方式可以参考:

方式一:反扣围墙加金属支架螺钉锁紧。普通键盘的RUBBER部分长反扣到前壳的围墙筋,筋的宽度建议1.5MM以上;与前壳的槽可以做零配合,也可以在按键硅胶周边长一圈凸筋和塑壳面有一些过盈(需要注意装配时候压平过盈面),自己做好拔模,形成两个锲形的配合;同时需要有其他辅助结构来压紧RUBBER,建议使用0.5MM以上的钢板加螺钉锁在前壳,螺钉的排列需要均匀合理,并确保螺钉有足够的数量;由于RUBBER部分不能破孔,LED区需要有一定的高度来避空;增加钢板后对于键盘区的接地需要增加相关的措施,可以在键盘FPC上增加焊接的接地点。

方式二,采用三明治结构方式,将按键夹在两个塑壳中间,按键上面增加一个超声焊接的塑壳密封,彻底防止水和灰尘的进入。也可以采用其他方式将按键的RUBBER密封在前壳,但是必须把握一个原则,就是按键的硅胶必须和塑壳密封非常紧密并留有修改加强密封的余地。


电池本体也要求能够三防设计,电池的上下合盖可以采用整圈超声焊接(或者多层焊接)来达到密封要求,同时要注意外露的接触铜片也要完全密封融合,可以采用镶嵌注塑或者超声焊接。电池的三防要求和整机的三防要求是一样的。


整机内部需要留空间放置粘贴水测试纸,以便于作是否进水的判断。


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