防水防塵IP67或IP68等級代表什麼?IP等級測試方法說明與注意事項

防水防塵IP67或IP68等級代表什麼?IP等級測試方法說明

市面上的電子產品為了差異化,有越來越多的產品強調其具有防水功能,比如說Sony當初強調其【Xperia Z3】的防塵防水等級達到 IP68 最高等級,現在【iPhone7】及【iPhone 7 Plus】推出也說其可以達到了 IP67 的防塵防水等級,不過Apple說防水不在保固範圍內就是了,究竟這 IP 防塵防水等級是什麼意思呢?IP 後面的數字又代表什麼?

【IP代碼】其實是【Ingress Protection Rating(異物防護等級)】的簡稱,而它實際上是一種防塵及防水等級標準的稱呼,它被規範在EN60529/IEC529標準當中,它為機械和電子設備能提供了針對固態異物侵入(包括身體部位,如手指,灰塵,砂礫等),以及液態滲入等物體意外接觸產品時,產品所能提供何等程度的防護能力,訂立了一套標準,這套標準最早得到了多數歐洲國家的認可,之後也得到大部分電子產品的採用。







【IP編碼】【IP code】代表著產品的防塵防水能力等級

【IP編碼】大多以IP後面跟隨的兩個數字代碼來表示其防塵及防水等級能力:

所以當你看到廠商或手機商宣稱其產品具有【IP??】時,就代表著其產品具有的防塵及防水等級能力,而這兩個數字所代表的意義大致如下列表格所描述(後面會在詳述測試的方法):

IP防塵防水等級(Ingress Protection)
防塵等級   防水等級
0 無防護   0 無防護
1 可阻擋大於 50mm 直徑之物體   1 可阻擋垂直落下的水花
2 可阻擋大於 12.5mm 直徑之物體   2 可阻擋垂直15°角噴灑的水花
3 可阻擋大於 2.5mm 直徑之物體   3 可阻擋垂直60°角噴灑的水花
4 可阻擋大於 1.0mm 直徑之物體   4 可阻擋所有角度噴灑的水花、防潑水
5 可防止大部分灰塵   5 可阻擋低壓水柱噴射
6 可完全阻隔灰塵   6 可阻擋高壓水柱噴射
      7 可短時間放置於1米深的水中
      8 可長時間放置於1米深的水中

 

不過,工作熊得提醒您注意,商家既然敢宣稱其產品具有何種IP等級,大多表示其產品真的有經過測試過,但測試是一回事,實際用起來可能又是另一回事了。

一般廠商會去測試做產品一定是沒有經過摔落(drop impact)的產品才會拿去做測試,因為工程師也怕找自己麻煩,而且人家測試的也一定是全新的樣機,意思就是說,如果你的產品自己已經做過摔落測試(自己不小心摔到了地上的意思啦!),那你的機體結構很有可能已經被改變,也極有可能已經出現縫隙,而變得容易進水,或是你的產品已經使用了一段時間,某些材質極有可能已經發生了質變(比如說橡膠隨著時間會硬化)而不能再起到原先的防水防塵功能,當你真的拿這樣的產品去潛水或沙漠中,就可能會有進水及進沙子的風險。

還有,大部分的產品應該都會禁止使用某些清潔劑清洗,因為清潔劑(比如酒精、肥皂水)經常會裂化防水或防塵材料,有些可能會硬化橡膠,或是讓塑膠產生龜裂,或是破壞電路板上三防漆(conformal coating)的塗層。

另外,這些產品的防水測試所使用的都都純水,頂多是自來水,如果把產品拿去浸泡在海水中,會因為海水中的鹽分與各種礦物質而裂化產品的材質,造成防水功能喪失的問題。

所以,當你想拿著這些號稱可以防水的產品前往戲水前,真的建議還是要詳閱商家的使用說明書,檢查看看那些情況下使用是不在保固範圍內的,或是不被允許使用的,這樣才不會在日後手機進水維修時發生糾紛。

防水防塵IP67或IP68等級代表什麼?IP等級測試方法說明

IP編碼的防塵防水等級測試方法說明

下面表列為【IP編碼】在工程師眼裡所代表的實際防塵及防水能力的詳細說明。

首先在【IP編碼】後面跟著第一個數字為固態異物防護,也代表防塵等級。 表格中從0~6等級依序往上遞升。

等級 物體大小 有效作用於 細節
0 無法保護接觸與外物入侵。  
1 >50毫米 任何物品的大型表面,比如​​手背,但無法防禦身體部位的有意接觸。 直徑50mm不附手柄或擋板之鋼球不得進入,且保持有適當空間距離。
2 >12.5毫米 手指或相似物體。 直徑12.5mm不附手柄或擋板之鋼球不得進入,且保持有適當空間距離。
3 >2.5毫米 工具、粗電線等。 直徑2.5mm之測試線不得進入,且保持有適當空間距離。
4 >1毫米 大多數電線與螺絲等。 直徑1mm之測試線不得進入,且保持有適當空間距離。
5 防塵 並不完全防禦灰塵進入,但必須有足夠的數量才能對設備的正常運作造成影響,並且完全防止接觸。 將測試樣品放入粉塵室試驗持續8小時。
6 完全防塵 灰塵無法進入,完全防止接觸。 在最大2Kpa(20mbar)之減壓下,將樣品置入粉塵室測試8小時。

接著是【IP編碼】後面的第二個編碼,表示液體滲透防護也代表防水等級。表格中從0~8等級依序往上遞升。

等級 防護於 測試目標 細節
0 無防護
1 滴水 垂直水滴應無負面效果。 測試時間:10分鐘。
水量等於每分鐘1mm雨量。
2 傾斜15°滴水 待測樣品外殼分別傾斜四個方向15°角,水滴分別滴落2.5分鐘。垂直水滴應無負面效果。 測試時間:10分鐘。
水量等於每分鐘3mm雨量。
3 噴霧 以60°搖擺臂噴灑水霧落在設備上應無負面效果。 測試時間:5分鐘。
水量: 0.7L每分鐘
水壓: 80–100kPa
4 潑濺 360°搖擺臂噴灑水潑濺到設備上應無負面效果。 測試時間:5分鐘。
水量: 10L每分鐘
水壓: 80–100kPa
5 低壓水柱 從噴嘴直徑6.3mm射出水柱任意角度噴射到設備外殼上應無負面效果。 測試時間:至少3分鐘。
水量: 12.5L每分鐘
水壓: 30kPa距離為3M
6 高壓水柱 從強力噴嘴直徑12.5mm射出的水柱從任意角度噴射到設備外殼上應無負面效果。 測試時間:至少3分鐘。
水量: 100L每分鐘
水壓: 100kPa距離為3M
7 浸入水中最多1米(M) 設備外殼在明確的條件,包括水壓和時間下,浸入水中(最多浸入1M)時將不會因浸水而導致設備損壞。 測試時間:30分鐘。
浸入深度從設備底部至多為1M,從設備頂部至少為15cm。
8 浸入水中超過1米(M) 設備可在製造商指定的條件下適合於長時間浸入水中。通常表示該設備密封。然而在某些設備上,也可指水可以進入但不會造成負面效果。 測試時間:60分鐘。
浸入深度從設備底部至多為1M,從設備頂部至少為15cm。

那目前市面上的防塵防水手機又是如何製作出來的呢?

目前大部分號稱可以防塵防水的智慧型手機比起早期有實體按鍵的功能手機其實可以更為容易防水,因為其螢幕已經更改為一體成形的觸控螢幕,而且幾乎取消了所有的實體按鍵,也就是有縫隙的地方已經大大的減少了,所以只要把剩下所有可能對外出現縫隙的地方再利用橡膠軟墊之類的彈性防水材料密封就可以做到防止灰塵及液體侵入機體內部的目的了。

至於電源按鈕、音量按鍵等這些需要活動的零件部份,可以設計薄膜橡膠放置於按鍵的後方就可以起到防塵及防水的目的。

而最麻煩的USB接口與耳機孔則是要求消費者及使用者必須使用橡膠軟塞之類的物品自行安裝來阻隔灰塵及水的侵入,而這些要使用者自己安裝的軟塞也是目前最容易出問題的地方,因為有些使用者可能沒有把軟塞安裝到定位就拿去玩水,以至於糾紛層出不窮。所以 iPhone7 取消耳機孔其實對於防塵防水是有幫助的。不過更絕的是,Apple直接說了 iPhone7 的保固範圍不包含「防水」這一項

除了使用機殼來防堵灰塵及水進入機殼的第一層防護外,大部分強調具有防塵防水的產品應該都會於其產品內部的電路板上再噴塗一層所謂的【三防漆(conformal coating)】作為第二道的防護,用來防止一旦不小心有少量的灰塵或是水進入到機殼內部時,電路板上的零件也不會因為這些少量的入侵物而發生電子開短路的功能失效問題。

而所謂【三防漆】指的其實是其可以防潮防污防塵防化學污染的能力,想更進一步了解三防漆可以參考【防潮絕緣抗腐蝕漆、電路板表面被覆/塗布(Conformal coating)三防漆】一文。

另外,有些設計也會使用膠水(Glue)或是環氧樹脂(Epoxy)的製程來達到防塵及防水的目的,只是這兩種製程一般來說都是不可逆的製程,對於製造端來說,不可逆意味著不能修復或修復困難,也就是會增加生產的成本。


延伸閱讀:
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AB雙液膠灌膠注意事項(Epoxy-Potting)
如何將錫膏印刷於電路板(solder paste printing)
選擇性波鋒焊的使用條件(selective wave soldering)
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訪客留言內容(Comments)

IEC 60529-2013版,防水已增加IPX9(強力水柱)的等級囉~

JK,
謝謝您的提醒。

上週再爆料公社看到一篇討論
有人拿新買的i7去泡水
看看是否符合IP67規範
泡水後發現內部進水致電客服得到…….
IP67是防潑水規範並非拿去泡水 XD
聽到這說法非常傻眼

如工作熊文末提到的 “Apple直接說了 iPhone7 的保固範圍不包含「防水」這一項。”
那該公司已經構成廣告不實或詐欺了吧!!!

請問板上大大
當產品在測試IPXX,非手機.平板.電腦類.是否測試產品都是開機測試或通電測試。

Robin,
一般都是開機測試,如果沒有螢幕的要開啟功能。

想請教工作熊一個問題
公司產品規格定義IPX2
驗證時僅在產品防水線周圍有幾滴水痕流過
但未滲入版端及PCBA
請問該判定為PASS還是FAIL呢?

Boffi,
建議你跟驗證單位討論這個問題。
個人以為這已經是在Margin範圍了,驗證的時候會出現這種狀況,實際生產應該會更糟。
當然,如果你在意能不能通過認證,應該可以用不影響功能爭取通過。
不過,還得看實際狀況而定。

謝謝你的回覆
其實後來看到實際測試的照片,兩台樣品都僅在防水線旁的肋條上各有1、2滴水滴,DQA同仁堅持test fail,但其實查過法規IPX2並未詳細說明內部進水判定標準,且SGS判定也是未接觸版端並不影響功能爲可接受,對於判定似乎過於嚴苛(堅持IPX2不能有任何水滴水痕);目前是要求機構再組樣品重覆確認,但因認知差異似乎很難協調⋯⋯


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