携帯電話筐体の防塵試験

携帯電話筐体の雨漏りを正確に検知する方法

Mobile phone IP67 ingress test

IP(Ingress Protection)試験とは、極端な気象条件が発生する可能性のある環境でデバイスが期待通りの性能を発揮するために、電子製品の筐体が固体物(埃など)や液体(水など)の侵入に対してどの程度耐性があるかを判定するプロセスを指します。携帯電話の筐体のリークテストに使用される基準は、電気機器の筐体が提供する保護レベルを分類するIPコード(国際保護マーク)です。IP等級が高い電子機器は、雨、水しぶき、ほこりなどにさらされる日常生活の厳しさに耐える可能性が高くなります。

携帯電話の一般的なIP格付け 

  • IP53 : デバイスは限られた塵埃の侵入から保護され、水の噴霧に耐えることができます。
  • IP67:デバイスは完全に防塵されており、一定の深さまで水に浸すことができます(通常1メートル、30分間)。
  • IP68 :  このデバイスも防塵構造であり、長時間または深い水深(通常1.5メートルまで、30分以上)の水没に耐えることができます。

なぜリークテストなのか?

携帯電話の筐体から液体が浸入すると、デバイスに損傷を与える可能性があります。水の浸入はその典型的な例であり、通常使用時に高いストレスがかかる重要な部分で最もよく発生します。

他の多くの電子部品と同様に、携帯電話も防湿性(耐候性)が要求され、浸水保護等級IP67の要件を満たす必要があります。 リークテストを実施することで、メーカーはデバイスが特定のIP規格を満たし、実環境下で優れた性能を発揮することを保証します。

IP67 滴下率
IP67 dripping rate - jp
IP67 滴下率
このビデオでは、IEC 60529のIP67に規定された条件下で、さまざまなリークパスのサイズから浸水する水の量を示しています。
水の浸入に対するリークテスト(IP67)
Ingress protection testing leak path sizes

従来の方法でこうした小さな漏れを発見できるか?

組み立てられた携帯電話の筐体のリークテストは、通常、部品を空気で加圧した後、ソープを塗布することで行われる。ソープを塗布した後、リークの可能性がある各ポイントを目視で検査する。しかし、ソーピングにはいくつかの欠点がある。大きな漏れがある場合、石鹸が電子機器を損傷する可能性がある。さらに、この手法では、リークテスト後に筐体の清掃と乾燥が必要となる。大きな漏れの場合、石鹸スプレーが漏れ箇所から飛ばされる可能性があり、複数の漏れが近くにある場合、それぞれの漏れの大きさを判断するのが難しくなる。しかし、最大の限界は、特にIP67仕様に近い小さな漏れは、ソーピングでは検出できないことである。最後に、このテストはオペレーターに依存し、効果的な目視検査には視線が必要である。

圧力テストも一般的な方法で、密閉されたチャンバー内に携帯電話を入れ、内部の圧力を徐々に上げていく。圧力は、デバイスが使用中に直面する状況に似た外部環境をシミュレートするために適用されます。携帯電話が適切に密閉されていないと、圧力差によって空気が漏れてしまいます。圧力差を測定することで、デバイスの密閉度を知ることができる。しかし、携帯電話のケースはある程度柔軟で、圧力がかかると歪んでしまうため、圧力試験には適さない。この方法には、リーク位置を正確に特定する上でいくつかの欠点がある。また、温度変化の影響を受けるため、測定結果に影響を与え、不正確な測定につながる可能性がある。さらに、IP67規格を満たすために必要な感度を達成できない可能性もあります。

正確な進入保護テストのためのトレーサーガス漏れ検知

トレーサーガスによるリーク検知は、携帯電話のリークを特定するためのより効果的な方法である。この手法では、トレーサーガスとして少量のヘリウムまたは水素(通常は窒素と混合)をテスト対象の筐体に注入し、リークディテクターを使って漏れるガスの位置を特定する。この方法は高感度で汎用性が高く、5x10-4~5x10-3mbar l/sの範囲のリークを見つけるために生産リークテストでよく採用されています。

組み立て式携帯電話のリークテストには2つのオプションがあります:

1. ヘリウムトレーサーガスによる自動積分試験(アキュムレーション試験)

リークテストの前に、ハウジングにトレーサーガスを充填する。ハウジングへの充填は、内部でトレーサーガスの濃度が最大になるように行う必要があります。INFICONのTGF11トレーサーガス充填器は、充填前に空気を排出し、トレーサーガスが製品内部のすべての部分に確実に届くようにします。

携帯電話の自動積分試験では、筐体をヘリウムで満たし、閉じて密閉するチャンバーに入れる。部品に漏れがある場合、ヘリウムは漏れ口から漏れ、時間の経過とともにチャンバー内に蓄積されます。その結果、ヘリウム濃度の上昇がLDS3000 AQヘリウムリークディテクターで検出されます。リークテスト中、オペレーターはリーク測定値を取得し、ハウジングがタイトかどうかを簡単に判断することができます。この方法は、圧力減衰のような従来の方法と比べ、より高い感度、より優れた再現性、より速いサイクルタイムを提供します。

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

2. 水素トレーサーガスによる所定のエリアでのリークテスト

リークテストの前に、前述のようにハウジングにトレーサーガスを充填する。トレーサーガスの充填が完了したら、リークテストを開始します。すべての重要ポイントは、Sensistor® Sentrac® 水素リークディテクタのスニッフィングハンドプローブを動かしてテストされます。リークが発生した場合、フォーミングガスはリークから漏れ、リークディテクターによって検出されます。正確なリーク箇所は、プローブの先端を前後に動かすことで特定でき、最も高いリーク率を示す箇所で発見されます。

テストが完了すると、TGF11トレーサーガス充填器は、テストエリアの汚染を避けるため、制御された方法でトレーサーガスを放出します。

アキュミュレーションとスニッフィングを効果的に組み合わせることで、効率を高めることができます。積分検査で漏れの存在が示された場合、漏れの正確な位置を特定するために、トレーサーガスで手動で漏れの位置を特定することができます。これはユーザーにとってプロセスを合理化し、部品を一度だけ充填し、特定されたエリアでのリーク箇所の特定に効率的に集中することを可能にし、時間とリソースの両方を節約します。

トレーサーガスによるリーク検知の利点

  • 温度に依存しない
  • 軟質/柔軟な部品の検査に最適(プラスチック製携帯電話の筐体など)
  • リーク位置を素早く特定
  • オペレーターによるリークサイズの解釈が不要 - 正確な測定が可能
  • リーク率限界に近い小さなリークも確実に検出
  • 容積に依存しないテスト
  • 検査後の清掃や乾燥に無駄な時間がかからない
  • 限られた目視範囲でも簡単に漏れを発見可能

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