选择电子器件外壳的 10 个技巧

在开始一个新项目时，需要考虑许多因素，其中最重要的是该用什么样的外壳来容纳用户的元器件。外壳是产品的门面并是消费者与之互动的界面，用户希望确保外壳的品质能够完全满足应用的需求。

根据外壳制造商 Hammond Manufacturing 的经验，选择外壳时应牢记 10 个常见却非常重要的标准。

1.尺寸

理想情况下，外壳将在设计 PCB 之前选定。这样就能确保电路板的尺寸正好合适，如果外壳有安装柱，还能确保安装孔的位置正好合适。有时难免会出现相反的情况，用户必须为其电路板挑选外壳。

印刷电路板有多大？是水平安装还是垂直安装？许多塑料外壳的侧面有模制插槽，用于直接垂直安装，或者顶部和底部有模制安装凸台，用于水平安装。挤制铝外壳的侧面通常有全长插槽，用于水平安装印刷电路板。此外，还要考虑是否要在外表面上为指示灯、开关、连接器、电缆入口和类似元器件预留空间，以及预留多少空间？安装在电路板上的元器件或多个水平电路板的高度要求是多少？

图 1：Hammond 1591T 系列模制塑料外壳，带内部卡导轨。（图片来源：Hammond Manufacturing）

图 2：Hammond 1455 系列挤制铝外壳，带印刷电路板插槽。（图片来源：Hammond Manufacturing）

2.安装环境

产品将用在什么地方？室内、室外，还是内外兼有？安装在室外时，紫外线稳定性对塑料外壳而言是一个潜在问题，因此默认选择聚碳酸酯。对于公路和铁路等移动应用，是否需要考虑冲击和振动问题？是否有水或灰尘入侵的风险（见下文第 5 点）？是否可能存在污染物，如油或化学品？是否可能存在冲击损坏问题？是否预计存在极端高温或极端低温？

ABS 非常适合室内和手持使用。聚碳酸酯具有优秀的耐温性、紫外线稳定性和抗冲击能力，是室外和更多工业用途的理想材料。压铸铝等金属具有出色的抗冲击性和耐温性。

图 3：Hammond 1554 系列带透明盖的聚碳酸酯外壳。（图片来源：Hammond Manufacturing）

3.材料

对于小型外壳，通常在塑料（包括 ABS 和聚碳酸酯）和金属（包括压铸、折叠或挤制铝和钢）之间进行选择。聚碳酸酯通常专门用于室外，因为其不像 ABS 那样容易因阳光照射而变脆或褪色。

铝外壳具有优秀的抗冲击性并且固有导电性，但为了保持整个外壳的连续性，涂漆或阳极化表面不得覆盖配接区域。某些挤制外壳采用特殊设计，例如使用多个散热片以增加表面积，从而改善散热。压铸铝外壳坚固耐用；耐腐蚀、具有导电性、固有高电磁衰减性，并且易于加工。对于需要良好的防震能力、电磁兼容性，或预计会面临高温、灰尘或水的应用，压铸外壳是理想的低成本选择。

4.EMC（电磁兼容性）

塑料外壳有一个特定的缺点，即缺乏 EMC 衰减能力。如果内部电子元件发射的 EMI 或 RFI 或这些电子元件对外部电场的敏感性是一个隐患，则缺少屏蔽措施就可能会出现问题。为解决此问题，可根据项目要求，在塑料外壳内表面涂上各种材料的内涂层，以提供相应的衰减度。通过涂上不同厚度的材料，可以提供最具成本效益和技术上最合适的解决方案。

而对于金属外壳，只要能保证顶部、底部和可拆卸面板之间的电气连续性，其电磁兼容性就足以满足大部分商业应用的需要。两半外壳将使用导电垫圈建立电气连接。

5.环境密封

外壳是否会受到水或灰尘等环境风险的影响？相关的国际标准是 EN 60529，该标准规定了以 IPXX 表示的防护等级，其中第一个数字定义了对固体物的防护等级，第二个数字定义了对水侵入的防护等级。

通常，防护等级为 IP54 的外壳适合一般用途。如果要安装在可能存在灰尘和水的环境中，则通常通过使用垫圈来达到 IP66、67 或 68 防护等级。最高等级为 IP69K，可提供高压蒸汽清洁防护。在北美，外壳的环境密封性能通常定义为 NEMA（美国电气制造商协会）防护等级。NEMA 防护等级还规定了 IP 等级未涉及的其他产品特性和测试，如结冰条件下的功能性、电缆连接孔等。

图 4：有些外壳专为环境感测等应用而设计，因而允许暴露于相应元素下，例如图中的 1551SNAP 系列。（图片来源：Hammond Manufacturing）

6.五金件

外壳面板和盖子必须固定至其配接部分，塑料和压铸外壳主要采用两种固定方法。或者使用自攻螺丝直接固定在底座材料上，或者使用机械螺丝与位于底座上的螺纹嵌件（或衬套）配接。如果在设备的使用寿命内需要反复开启和关闭，则最好使用机械螺丝，而对于“一劳永逸”型应用，使用自攻螺丝即可。

图 5：Hammond 1591 系列不带黄铜嵌件的经济型塑料外壳（左）和带黄铜嵌件的阻燃塑料外壳（右）。（图片来源：Hammond Manufacturing）

7.外观

虽然审美肯定因人而异，但用户至少对想要的产品外观和感觉有一个大致的概念。塑料外壳有不透明和半透明两种材料可供选择，颜色多样，重量轻，许多外壳还带有用于容纳薄膜键盘和显示屏的嵌入式盖子。挤制外壳具有时尚的阳极化表面，可与彩色塑料边框等配件配合使用，使外观更加出众。压铸铝外壳可以涂上各种不同的颜色，是吉他踏板等高度定制化产品的首选。有时，用户只需要一个坚固耐用、未加修整的压铸外壳！

图 6：Hammond 的 1590 系列涂漆“吉他踏板盒”压铸铝外壳。（图片来源：Hammond Manufacturing）

8.产品和支持的可用性

电子和电气行业的标准外壳由众多专业制造商生产，尺寸、样式和类型多种多样。模制、挤制或压铸外壳看似只是一个简单的盒子，但实际上是大量专业设计知识的结晶，正是这样才造就了功能丰富，适用于各种应用和环境的外壳。经销商会备有大量的标准外壳库存，而最新的趋势是：经销商现在与制造商一起为客户提供技术支持，在设计阶段就与客户开展合作，帮助选择最合适其应用的外壳。

9.可下载图纸和支持资料

任何知名外壳制造商和经销商都会在其网站上提供全面的技术信息库。典型的可下载资源包括 PDF 和 CAD 格式的尺寸图，这些资源可在满足设计和修改要求、技术细节和关键产品属性方面提供帮助。

图 7：所有 Hammond 外壳均有可供下载的尺寸图。（图片来源：Hammond Manufacturing）

10.定制

所有外壳在使用前都需要经过一定的改造，例如增加连接器孔或印上标签和徽标。Hammond 提供内部加工和印刷服务，且最小订货量门槛低。外壳类型不同，定制方式也不同。例如，我们可以在金属外壳中安装压入式五金件（如支座），定制挤制铝外壳的长度，以及定制塑料外壳的颜色。有关改造外壳的更多信息，请访问 DigiKey 的定制外壳页面。

图 8：可定制彩色边框、孔洞和印刷服务的 1455 系列挤制铝外壳。（图片来源：Hammond Manufacturing）

结语

并非所有这些技巧都适用于每个项目，但使用这些技巧将帮助设计人员提高全局意识——从了解特定外壳的短期和长期可用性，到为下一个项目确定完美外壳的尺寸。在仔细考量尺寸和技术要求，以及可行性和美观性后，可确保每个项目从原型到推出都尽可能顺利进行。