Ingress-Protection-Test für Gehäuse von Mobiltelefonen
Wie man undichte Stellen an Handygehäusen genau erkennt
Bei der IP-Prüfung wird ermittelt, wie widerstandsfähig das Gehäuse eines elektronischen Produkts gegen das Eindringen von festen Gegenständen (wie Staub) und Flüssigkeiten (wie Wasser) ist, damit das Gerät in Umgebungen, in denen extreme Wetterbedingungen auftreten können, wie erwartet funktioniert. Die für die Dichtheitsprüfung von Mobiltelefongehäusen verwendete Norm ist der IP-Code (International Protection Marking), der das Schutzniveau klassifiziert, das die Gehäuse von Elektrogeräten bieten. Elektronische Geräte mit einer höheren IP-Klassifizierung halten mit größerer Wahrscheinlichkeit den Widrigkeiten des Alltags stand, einschließlich der Einwirkung von Regen, Spritzwasser oder Staub.
Übliche IP-Schutzarten für Mobiltelefone
- IP53: Das Gerät ist gegen das Eindringen von Staub geschützt und kann Spritzwasser standhalten.
- IP67: Das Gerät ist vollständig staubdicht und kann bis zu einer bestimmten Tiefe in Wasser getaucht werden (normalerweise 1 Meter für 30 Minuten).
- IP68: Das Gerät ist ebenfalls staubdicht und kann länger oder tiefer in Wasser getaucht werden (in der Regel bis zu 1,5 Meter für 30 Minuten oder mehr).
Warum Dichtheitsprüfung?
Durch das Eindringen von Flüssigkeiten in das Gehäuse von Mobiltelefonen kann das Gerät beschädigt werden. Das Eindringen von Wasser ist ein typisches Beispiel und tritt am häufigsten an kritischen Stellen auf, die bei regelmäßigem Gebrauch einer höheren Belastung ausgesetzt sind.
Wie viele andere elektronische Komponenten müssen auch Mobiltelefone feuchtigkeitsdicht (wetterfest) sein und die Anforderungen der Schutzklasse IP67 erfüllen. Durch die Durchführung von Dichtheitsprüfungen stellen die Hersteller sicher, dass die Geräte bestimmte IP-Normen erfüllen und unter realen Bedingungen gut funktionieren.
Können herkömmliche Methoden diese kleinen Lecks aufspüren?
Die Dichtheitsprüfung von montierten Mobiltelefongehäusen erfolgt in der Regel durch Druckbeaufschlagung des Bauteils mit Luft und anschließendes Einseifen. Nach dem Auftragen der Seife wird jede Stelle, an der ein Leck auftreten kann, visuell geprüft. Das Einseifen hat jedoch mehrere Nachteile. Bei großen Leckagen kann die Seife die Elektronik beschädigen. Außerdem muss das Gehäuse nach der Dichtheitsprüfung gereinigt und getrocknet werden. Bei großen Lecks kann der Seifensprühnebel von der Leckstelle weggeblasen werden, und wenn mehrere Lecks nahe beieinander liegen, wird es schwierig, die Größe der einzelnen Lecks zu bestimmen. Die größte Einschränkung besteht jedoch darin, dass die kleinsten Lecks nicht mit Seife aufgespürt werden können, insbesondere solche, die nahe an der IP67-Spezifikation liegen. Schließlich ist die Prüfung bedienerabhängig und erfordert eine Sichtverbindung für eine effektive Sichtprüfung.
Eine weitere gängige Methode ist die Druckprüfung, bei der das Telefon in eine versiegelte Kammer gelegt und der Druck darin schrittweise erhöht wird. Durch den Druck wird eine äußere Umgebung simuliert, die den Bedingungen entspricht, denen das Gerät während des Gebrauchs ausgesetzt ist. Wenn das Telefon nicht richtig abgedichtet ist, führt der Druckunterschied dazu, dass Luft entweicht. Die Druckunterschiede können gemessen werden, um einen Hinweis auf die Dichtheit des Geräts zu erhalten. Da Handyhüllen jedoch bis zu einem gewissen Grad flexibel sind und sich unter Druck verformen können, sind sie für Druckprüfungen nicht geeignet. Diese Methode hat mehrere Nachteile, wenn es darum geht, die Leckstelle genau zu lokalisieren. Sie wird auch durch Temperaturschwankungen beeinträchtigt, was die Ergebnisse beeinflussen und zu ungenauen Messungen führen kann. Außerdem erreicht sie möglicherweise nicht die für die Erfüllung der IP67-Norm erforderliche Empfindlichkeit.
Lecksuche mit Prüfgas für eine genaue Prüfung des Eindringschutzes
Die Lecksuche mit Prüfgas ist eine effektivere Methode, um undichte Stellen an Mobiltelefonen aufzuspüren. Bei dieser Technik wird eine kleine Menge Helium oder Wasserstoff (in der Regel mit Stickstoff gemischt) als Prüfgas in das zu prüfende Gehäuse eingespritzt und dann mit Lecksuchern nach austretendem Gas gesucht. Die Methode ist hochempfindlich und vielseitig und wird häufig bei der Dichtheitsprüfung in der Produktion eingesetzt, um Lecks im Bereich von 5x10-4 - 5x10-3 mbar l/s zu finden.
Für die Dichtheitsprüfung montierter Mobiltelefone gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Automatisierte, integrale Prüfung (Akkumulationsprüfung) mit Helium
Vor der Dichtheitsprüfung wird das Gehäuse mit Prüfgas gefüllt. Die Befüllung des Gehäuses sollte so erfolgen, dass eine maximale Konzentration des Prüfgases im Inneren gewährleistet ist. Die Prüfgasbefülleinheit TGF11 von INFICON evakuiert die Luft vor dem Befüllen und stellt sicher, dass das Tracergas alle Teile im Inneren des Produkts erreicht.
Bei der automatischen Integralprüfung von Mobiltelefonen wird das Gehäuse mit Helium gefüllt und in eine Kammer gelegt, die sich schließt und abdichtet. Wenn das Teil ein Leck hat, entweicht das Helium durch das Leck und sammelt sich mit der Zeit in der Kammer an. Der daraus resultierende Anstieg der Heliumkonzentration wird mit dem Helium-Dichtheitsprüfgerät LDS3000 AQ festgestellt. Während der Dichtheitsprüfung erhält der Bediener Leckmessungen und kann leicht feststellen, ob das Gehäuse dicht ist oder nicht. Diese Methode bietet eine höhere Empfindlichkeit, bessere Wiederholbarkeit und kürzere Zykluszeiten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden wie dem Druckabfall.
2. Dichtheitsprüfung in vordefinierten Bereichen mit Wasserstoff
Vor der Dichtheitsprüfung wird das Gehäuse, wie zuvor beschrieben, mit Prüfgas gefüllt. Sobald die Befüllung mit Prüfgas abgeschlossen ist, kann die Dichtheitsprüfung beginnen. Alle kritischen Punkte werden geprüft, indem die Schnüffelhandsonde des Sensistor® Sentrac® Wasserstoff-Lecksuchers über diese Bereiche bewegt wird. Tritt ein Leck auf, entweicht das sich bildende Gas aus dem Leck und wird vom Lecksuchgerät erkannt. Die genaue Leckstelle kann durch Hin- und Herbewegen der Sondenspitze bestimmt werden und ist dort zu finden, wo die höchste Leckrate angezeigt wird.
Nach Abschluss der Prüfung gibt der TGF11 Prüfgasfüller das Prüfgas kontrolliert ab, um eine Verunreinigung des Prüfbereichs zu vermeiden.
Akkumulation und Schnüffeln können für zusätzliche Effizienz effektiv kombiniert werden. Wenn die integrale Prüfung das Vorhandensein von Lecks anzeigt, kann auf die Akkumulation eine manuelle Lecksuche mit Prüfgas folgen, um die genaue Stelle des Lecks zu lokalisieren. Dies vereinfacht den Prozess für die Benutzer, da sie das Teil nur einmal befüllen und sich effizient auf die Lecksuche in den identifizierten Bereichen konzentrieren können, was sowohl Zeit als auch Ressourcen spart.
Vorteile der Lecksuche mit Spürgas
- Temperaturunabhängig
- Gut geeignet für die Prüfung weicher/flexibler Komponenten (z. B. Kunststoffgehäuse von Mobiltelefonen)
- Schnelle Lokalisierung der Leckposition
- Keine Interpretation der Leckgröße durch den Bediener - präzise Messung möglich
- Zuverlässige Erkennung selbst kleinster Lecks in der Nähe der Leckratengrenze
- Volumenunabhängige Prüfung
- Keine Zeitverluste durch Reinigung oder Trocknung nach der Prüfung
- Einfaches Auffinden von Lecks auch bei eingeschränktem Sichtkontakt
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