Pruebas de protección contra la penetración en carcasas de teléfonos móviles

Cómo detectar con precisión fugas en carcasas de móviles

Mobile phone IP67 ingress test

Las pruebas de protección contra la penetración (IP) se refieren al proceso de determinar la resistencia de la carcasa de un producto electrónico a la intrusión de objetos sólidos (como el polvo) y líquidos (como el agua) para que el dispositivo funcione como se espera en entornos en los que pueden darse condiciones meteorológicas extremas. La norma utilizada para la prueba de hermeticidad de las carcasas de los teléfonos móviles es el Código IP (Marca Internacional de Protección), que clasifica el nivel de protección que ofrecen las carcasas de los dispositivos eléctricos. Los dispositivos electrónicos con una clasificación IP más alta tienen más probabilidades de resistir los rigores de la vida cotidiana, incluida la exposición a la lluvia, las salpicaduras o el polvo.

Clasificaciones IP comunes para teléfonos móviles 

  • IP53: El dispositivo está protegido contra la entrada limitada de polvo y puede soportar salpicaduras de agua.
  • IP67: El dispositivo es completamente estanco al polvo y puede sumergirse en agua hasta una cierta profundidad (normalmente 1 metro durante 30 minutos).
  • IP68: El dispositivo también es estanco al polvo y puede soportar la inmersión en agua durante más tiempo o a mayor profundidad (normalmente hasta 1,5 metros durante 30 minutos o más).

¿Por qué pruebas de hermeticidad?

La entrada de líquidos a través de las carcasas de los teléfonos móviles puede dañar el dispositivo. La entrada de agua es un ejemplo típico y suele producirse en zonas críticas sometidas a mayor tensión durante el uso habitual.

Como muchos otros componentes electrónicos, los teléfonos móviles deben ser estancos a la humedad (resistentes a la intemperie) y cumplir los requisitos de la clase de protección IP67.  Mediante la realización de pruebas de hermeticidad, los fabricantes se aseguran de que los dispositivos cumplen las normas IP específicas y funcionan bien en condiciones reales.

Tasa de goteo
IP67 dripping rate - span
tasa de goteo
Este vídeo muestra la cantidad de agua que penetra a través de diferentes tamaños de vías de fuga, en las condiciones especificadas para IP67 en IEC 60529.
Prueba de hermeticidad contra la entrada de agua (IP67)
Ingress protection testing leak path sizes

¿Pueden los métodos tradicionales detectar estas pequeñas fugas?

La prueba de hermeticidad de las carcasas ensambladas de teléfonos móviles suele realizarse presurizando el componente con aire y, a continuación, enjabonándolo. Una vez aplicado el jabón, se inspecciona visualmente cada punto que pueda presentar fugas. Sin embargo, el enjabonado tiene varios inconvenientes. En presencia de grandes fugas, el jabón puede dañar los componentes electrónicos. Además, esta técnica requiere limpiar y secar la carcasa después de la prueba de hermeticidad. En el caso de fugas grandes, el aerosol de jabón puede salir volando del lugar de la fuga, y cuando hay varias fugas cerca unas de otras, resulta difícil determinar el tamaño de cada una de ellas. Sin embargo, la mayor limitación es que las fugas más pequeñas no pueden detectarse con el enjabonado, especialmente las cercanas a la especificación IP67. Por último, la prueba depende del operador y requiere una línea de visión para una inspección visual eficaz.

Las pruebas de presión son otro método habitual y consisten en colocar el teléfono en una cámara sellada y aumentar gradualmente la presión en su interior. La presión se aplica para simular un entorno externo similar a las condiciones a las que se enfrentaría el dispositivo durante su uso. Si el teléfono no está bien sellado, la diferencia de presión provocará fugas de aire. Las diferencias de presión pueden medirse para obtener una indicación sobre la hermeticidad del dispositivo. Sin embargo, como las carcasas de los móviles son flexibles en cierta medida y pueden deformarse bajo presión, no son adecuadas para las pruebas de presión. Este método presenta varios inconvenientes a la hora de determinar con precisión la posición de la fuga. También se ve afectado por los cambios de temperatura, que pueden influir en los resultados y dar lugar a mediciones inexactas. Además, es posible que no alcance la sensibilidad necesaria para cumplir la norma IP67.

Detección de fugas con gas trazador para pruebas precisas de protección contra la penetración

La detección de fugas con gas trazador es un método más eficaz para identificar fugas en teléfonos móviles. Esta técnica consiste en inyectar una pequeña cantidad de helio o hidrógeno (normalmente mezclado con nitrógeno) como gas trazador en la carcasa que se va a probar y, a continuación, utilizar detectores de fugas para localizar cualquier escape de gas. El método es muy sensible y versátil y suele emplearse en pruebas de fugas de producción para encontrar fugas en el rango de 5x10-4 - 5x10-3 mbar l/s.

Hay dos opciones disponibles para las pruebas de fugas en móviles ensamblados:

1. Pruebas integrales automatizadas (pruebas de acumulación) con gas trazador de helio

Antes de la prueba de hermeticidad, se llena la carcasa con gas trazador. El llenado de la carcasa debe realizarse de forma que se garantice una concentración máxima de gas trazador en el interior. El rellenador de gas trazador TGF11 de INFICON evacua el aire antes del llenado y garantiza que el gas trazador llegue a todas las partes del interior del producto.

Para las pruebas integrales automatizadas de teléfonos móviles, la carcasa se llena de helio y se introduce en una cámara que se cierra y sella. Si la pieza tiene una fuga, el helio escapará a través de la fuga y se acumulará en el interior de la cámara con el tiempo. El consiguiente aumento de la concentración de helio se detectará con el detector de fugas de helio LDS3000 AQ. Durante la prueba de fugas, el operador obtendrá mediciones de fugas y determinará fácilmente si la carcasa es estanca o no. Este método ofrece mayor sensibilidad, mejor repetibilidad y tiempos de ciclo más rápidos en comparación con los métodos tradicionales, como la caída de presión.

leak testing mobile phone in test chamber
mobile phone in test chamber

2. Pruebas de hermeticidad en zonas predefinidas con gas trazador de hidrógeno

Antes de la prueba de hermeticidad, se llena la carcasa con gas trazador, tal como se ha descrito anteriormente. Una vez completado el llenado con gas trazador, puede comenzar la prueba de fugas. Todos los puntos críticos se prueban moviendo la sonda manual de olfateo del detector de fugas de hidrógeno Sensistor® Sentrac® a través de esas áreas. Si ocurre alguna fuga, el gas formador escapará de la fuga y será detectado por el detector de fugas. La ubicación exacta de la fuga puede determinarse moviendo la punta de la sonda hacia adelante y hacia atrás y se encuentra donde se muestra el mayor índice de fuga.

Una vez finalizada la prueba, el rellenador de gas trazador TGF11 libera gas trazador de forma controlada evitando la contaminación de la zona de prueba.

La acumulación y el olfateo pueden combinarse eficazmente para una mayor eficiencia. Si la prueba integral indica la presencia de fugas, la acumulación puede ir seguida de la localización manual de fugas con gas trazador para señalar la ubicación exacta de la fuga. Esto agiliza el proceso para los usuarios, permitiéndoles llenar la pieza una sola vez y centrarse eficazmente en localizar la fuga en las zonas identificadas, ahorrando tiempo y recursos.

Ventajas de la detección de fugas con gas trazador

  • Independiente de la temperatura
  • Muy adecuado para comprobar componentes blandos/flexibles (como carcasas de plástico de teléfonos móviles)
  • Localización rápida de la posición de la fuga
  • No es necesario que el operario interprete el tamaño de la fuga: se obtiene una medición precisa
  • Detecta con fiabilidad incluso las fugas más pequeñas cercanas al límite de fuga
  • Prueba independiente del volumen
  • No se pierde tiempo en limpiar o secar después de la prueba
  • Fácil localización de fugas incluso con acceso visual limitado

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