Étanchéité d'un clavier en silicone dans un boîtier d'équipement

L'étanchéité d'un clavier en silicone se conçoit à l'échelle du boîtier, pas à partir d'une propriété déclarée de la pièce en caoutchouc. Pour spécifier des ensembles de claviers en silicone, il faut fixer l'objectif de protection, maîtriser la compression périphérique et tester un assemblage représentatif de la série, avec ses fixations, joints, évents, connecteurs et entrées de câble. Un clavier seul ne peut pas établir l'indice IP de l'équipement.

Mise à jour : 3 août 2026

Une conception efficace crée une barrière continue et contrôlée entre l'eau ou la poussière et l'électronique protégée. Ce guide précise ce qui doit figurer sur les plans, le trajet des efforts de serrage, les défauts à rechercher avant l'approbation de l'outillage et les cas où un cordon moulé sur le clavier n'est pas la bonne architecture. Il ne donne aucun taux de compression universel et ne remplace pas l'édition en vigueur de la norme applicable.

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1. L'étanchéité d'un clavier en silicone commence par l'indice visé

La première décision ne concerne pas la forme du cordon. Elle porte sur la protection exigée pour l'enveloppe assemblée. IEC 60529 classe la protection assurée par les enveloppes contre l'accès aux parties dangereuses, la pénétration de corps solides et la pénétration de l'eau.[1] Le premier chiffre du code IP concerne les solides et l'accès ; le second concerne l'eau. IP6X, IPX7 et IP67 expriment donc trois exigences différentes. Ils ne sont pas des synonymes génériques d'« étanche ».

NEMA 250 définit des types d'enveloppes pour les équipements électriques jusqu'à 1 000 V, avec des exigences environnementales qui dépassent une simple comparaison de chiffres IP.[2] Un type NEMA et un code IEC IP ne doivent pas être substitués l'un à l'autre sur un plan. Pour l'équipement électrique d'un véhicule routier, ISO 20653:2023 ou une méthode client peut être plus pertinente.[3] Le document applicable, son édition, la sévérité, l'état de l'échantillon et les critères d'acceptation doivent entrer dans les données de conception.

Cette distinction est décisive pour un clavier en silicone étanche. Un fabricant peut caractériser une pièce moulée, une matière ou un sous-ensemble. Seul un équipement représentatif montre si l'eau contourne la bride du clavier, chemine le long d'un câble, traverse le plan de joint du boîtier, pénètre par un évent ou franchit l'interface d'un connecteur. Une déclaration portant sur le composant ne ferme aucune de ces autres voies.

Avant de parler d'outillage, formalisez les entrées suivantes :

Pour les équipements marins et extérieurs, ajoutez la direction du lavage, le risque d'eau stagnante, le gel-dégel, la charge solaire, le sel et l'évacuation. ASTM B117 décrit le fonctionnement d'un appareil de brouillard salin ; une durée d'exposition choisie ne se convertit pas automatiquement en durée de vie réelle.[4]

Bon indicateur : l'exigence nomme le document et la désignation complète, puis précise orientation, conditionnement, état de fonctionnement, inspection et acceptation.
Signal d'alerte : le cahier des charges demande une « matière IP67 » ou un « silicone étanche » sans définir l'équipement complet.

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2. Cartographier chaque ouverture du boîtier étanche avec clavier

Un boîtier étanche avec clavier forme un réseau de frontières. Dessinez ce réseau avant d'optimiser le clavier. La revue doit couvrir le pourtour du clavier, le joint entre les deux demi-boîtiers, la fenêtre d'affichage, la membrane de haut-parleur, la trappe de maintenance, les vis traversantes, les presse-étoupes, les connecteurs, les évents et les inserts moulés.

Cette carte attribue aussi les responsabilités. Le concepteur du boîtier maîtrise la rigidité de la bride et les bossages. Le concepteur du clavier maîtrise les reliefs d'étanchéité moulés et les cotes d'interface. L'industrialisation maîtrise la propreté, la séquence, le couple ou le déplacement et l'inspection. La validation maîtrise la configuration représentative et la méthode déclarée. Des décisions dispersées sur des plans indépendants laissent des zones sans propriétaire.

Lors de l'étude de l'empilage complet du clavier, examinez ensemble le clavier, son support ou le PCB, le boîtier et les dispositifs de retenue. Cette architecture doit être stabilisée avant de figer l'outil silicone.

Bon indicateur : une coupe annotée ou un diagramme de frontière nomme, pour chaque pénétration, son responsable, son plan et sa méthode de vérification.
Signal d'alerte : le clavier porte la mention IP67, tandis que le câble, l'évent, l'afficheur et le joint de coque n'ont ni exigence ni responsable.

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3. Choisir l'architecture d'étanchéité avant de détailler le cordon

Un cordon périphérique moulé est souvent pertinent : le clavier assure alors l'interface utilisateur et la fonction de joint. Ce n'est pourtant qu'une architecture parmi d'autres. Le choix dépend de la rigidité du boîtier, de la maintenance, de la largeur de bride disponible, du risque de contamination, de l'accès en assemblage, de l'aspect et du volume de production.

Le cordon moulé n'est pas le meilleur choix si le boîtier n'offre pas une portée rigide et continue, si la maintenance doit séparer régulièrement le clavier du boîtier, si l'environnement chimique dépasse la résistance démontrée du composé ou si la façade n'assure aucune retenue positive. Un joint séparé, un clavier ou une fenêtre collée, un boîtier soudé ou un soufflet isolé peut alors être plus facile à maîtriser.

Un adhésif n'est pas une compression mécanique invisible. Les rubans industriels et colles liquides ont des limites propres à l'énergie de surface, à la préparation, à l'épaisseur du joint, à la température, aux fluides, au pelage et au fluage.[5] Si le collage constitue la barrière principale, il faut désigner le produit exact, le procédé d'application et l'essai sur assemblages vieillis. « 3M ou équivalent » n'est pas une spécification technique.

De même, une jupe d'aspect autour des claviers en caoutchouc silicone peut améliorer la finition ou rejeter des éclaboussures sans constituer le joint principal. La coupe doit montrer où la pression de contact ferme réellement le chemin.

Bon indicateur : la revue d'architecture explique le choix par la bride, la chaîne de charge, la maintenance, le procédé et l'environnement.
Signal d'alerte : le joint est repris d'un autre boîtier dont la matière, la portée et la rigidité diffèrent.

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4. Construire l'empilage de compression au pire des cas

La compression est d'abord un problème de déplacement, pas de couple. Il faut connaître la hauteur libre du cordon moulé, la distance fermée entre les surfaces d'appui, toutes les tolérances pertinentes, la flexion locale du boîtier et le comportement admissible du composé. Le manuel ORD 5700 de Parker traite l'écrasement avec la géométrie du logement, l'allongement, le matériau, la déformation rémanente, le frottement, les tolérances et les effets thermiques.[6] Ces principes de joint statique sont utiles, mais un manuel de joint torique ne qualifie pas la géométrie d'un clavier.

4.1 Lire l'empilage comme une chaîne de charge

Extérieur / côté opérateur
        ↓ actionnement des touches et exposition
┌──────────────────────────────────────────────┐
│ Façade ou demi-boîtier supérieur             │
│  ├─ butée rigide de compression              │
│  └─ portée d'étanchéité continue             │
├──────────── distance fermée maîtrisée ───────┤
│ Cordon périphérique en silicone moulé        │
│  hauteur libre = H_cordon                    │
│  hauteur comprimée = distance au droit du joint│
├──────────────────────────────────────────────┤
│ Support : châssis, PCB ou boîtier inférieur  │
│  └─ reprend l'effort sans fléchissement local│
└──────────────────────────────────────────────┘
        ↑ réaction des vis ou verrous
Intérieur / électronique protégée

Pour une coupe simple :

Compression nominale = H_cordon - H_fermé

Compression minimale au pire des cas = H_cordon,min - H_fermé,max - marge de flexion

Compression maximale au pire des cas = H_cordon,max - H_fermé,min + surcourse locale

La fenêtre d'acceptation doit provenir de la géométrie du clavier et des données du composé retenu. Un pourcentage générique tiré d'un tableau de joints toriques ne suffit pas. Les angles, lignes de soudure de matière, zones de seuil, bavures, grandes portées et transitions autour d'une nappe ou d'un guide de lumière exigent leurs propres coupes. Une compression correcte sur l'axe nominal peut masquer un chemin ouvert localement.

4.2 Maîtriser sous-compression et surcompression

Une compression insuffisante laisse un canal ou permet à la bride de se détendre après cyclage thermique. Une compression excessive peut rendre le caoutchouc instable, gêner l'actionnement, détériorer un revêtement, accélérer la déformation rémanente dans la condition retenue ou cintrer une coque mince. Davantage d'écrasement n'apporte donc pas automatiquement davantage de sécurité.[6]

Des butées rigides rendent la distance fermée mesurable. Elles peuvent prendre la forme de plots moulés, d'épaulements, d'entretoises, d'un support rigide ou d'une autre pièce dimensionnellement maîtrisée. Leur empilage ne doit pas créer un point haut parallèle qui empêcherait le cordon d'atteindre sa fermeture prévue.

4.3 Spécifier le composé silicone réel

« Silicone » désigne une famille de matériaux, pas une définition complète. Les ressources ELASTOSIL de Wacker montrent que les grades diffèrent par leur dureté, leur résistance en traction, leur allongement, leur résistance à la déchirure, leur mise en oeuvre et leur cuisson.[7] Le plan libéré doit identifier le grade ou composé maîtrisé, la dureté nominale et sa tolérance, l'état de cuisson ou post-cuisson, le système de couleur, la finition et les propriétés propres au projet.

Dans cet article, 60 Shore A sert uniquement de centre à une première comparaison de matières lorsque le composé exact n'est pas encore arrêté. Ce n'est ni une spécification, ni une donnée de production JASPER, ni une preuve de tenue aux pénétrations. La valeur libérée doit découler du composé, de la cuisson, de la géométrie, de la charge d'étanchéité, de la température, de l'exposition chimique et des résultats obtenus sur le boîtier installé.

Bon indicateur : le fournisseur rend un empilage au pire des cas avec fermetures minimale et maximale, données matière et hypothèses de déformation.
Signal d'alerte : le devis indique « 20 % de compression » sans référentiels, tolérance du cordon, grade, distance fermée, hauteur de butée ni flexion.

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5. Concevoir la bride, les fixations, les butées et la surface comme un système

Un joint ne ferme le passage que si le boîtier fournit une réaction mécanique. La bride doit donc être assez large, continue et rigide sur tout le périmètre. Les nervures et bossages doivent conduire l'effort vers la portée sans la vriller. Les angles méritent une analyse dédiée : la chaîne de charge y change de direction, la section du cordon peut varier et le gauchissement du boîtier culmine souvent près des bossages de vis.

Il n'existe pas d'entraxe de fixation universel. Une paroi de 2 mm en résine technique renforcée de fibres de verre, une façade en aluminium moulé sous pression et un panneau en tôle n'ont ni la même rigidité, ni le même fluage, ni la même planéité. Déterminez l'espacement à partir de la portée réelle, du module de section, du matériau, de la température, du comportement des bossages, de la charge du joint et du soulèvement admissible. Une analyse par éléments finis peut révéler les portées faibles ; une mesure de distance fermée ou de compression sur l'assemblage doit encore confirmer le modèle.

Le couple de vissage est une entrée de procédé, pas une preuve directe de compression. Le frottement des filets, la précision de la visseuse, l'état du bossage, la variation des inserts et la séquence peuvent produire des efforts différents à couple identique. Lorsque c'est possible, utilisez des butées ou un autre moyen de limiter le déplacement. Définissez aussi la fixation, l'engagement de filet, l'ordre de serrage, les limites de l'outil et la règle de reprise.

Contrôles de surface à porter sur le plan d'interface

Un nombre de rugosité isolé peut être trompeur, surtout sur un plastique injecté texturé. La question utile est de savoir si le procédé réel crée un chemin continu sous la pression de contact retenue. Il faut examiner des surfaces moulées représentatives, pas seulement des prototypes usinés.

Bon indicateur : le plan d'interface relie datums, portée, butées, motif de fixation, finition, masquage et propreté à la même coupe.
Signal d'alerte : le modèle CAO est nominalement fermé, mais aucune exigence ne limite le gauchissement ou le soulèvement entre les vis.

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6. Traiter évents, passages de câble et joints de boîtier comme des composants d'étanchéité

Un cordon périphérique ne protège pas un trou situé ailleurs dans la frontière de pression. Un évent de protection peut réduire les écarts de pression en laissant passer les gaz tout en résistant à l'eau liquide et aux contaminants. La membrane choisie, son collage ou sa fixation, la paroi et le procédé de montage déterminent cependant le résultat.[8] Une performance de catalogue ne se transfère pas automatiquement à l'enveloppe finie.

La même dépendance vaut pour les presse-étoupes. La référence choisie doit correspondre au diamètre extérieur, à la forme et à la gaine du câble, à l'effort de flexion, à l'épaisseur de paroi et au couple de montage. Hummel et d'autres fabricants publient des plages propres à chaque produit ; la référence et le couple câble-presse-étoupe doivent apparaître dans le dossier de fabrication.[9] Un câble de remplacement plus fin peut neutraliser un presse-étoupe pourtant correct sur le papier.

Utilisez la chaîne suivante pendant la revue :

L'exposition atteint le boîtier
→ une pression locale ou un chemin capillaire apparaît
→ la frontière la plus faible s'ouvre
→ l'eau franchit le pourtour, un joint, un presse-étoupe, un évent ou un connecteur
→ le liquide migre le long d'un câble, du PCB, d'une vis ou d'une cavité
→ la fonction, l'isolement, la corrosion, l'optique ou l'aspect échoue au critère

Un drainage interne ne remplace pas une exigence d'étanchéité, même s'il peut réduire les conséquences lorsque le cahier des charges autorise une gestion de l'eau. Il ne doit pas conduire le liquide vers l'électronique, une cavité sensible au gel ou un piège capillaire. Un évent de mise à l'air doit également éviter le jet direct, la stagnation, les chocs de manipulation et l'encrassement.[8]

Bon indicateur : la nomenclature et la carte de frontière identifient chaque évent, presse-étoupe, connecteur et joint avec sa référence courante et son contrôle de montage.
Signal d'alerte : l'échantillon est testé avec un bouchon temporaire ou un connecteur capuchonné qui n'existe pas en service.

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7. Réunir l'interface sur un plan et une checklist RFQ

Une consultation utile montre au fabricant du clavier les contraintes du boîtier, pas seulement la couleur des touches. Transmettez des coupes 2D maîtrisées et les données 3D du pourtour, du support ou PCB, des butées, des bossages, des sorties de câble et des ouvertures proches. Distinguez les dimensions figées, les variables négociables et le responsable de chaque interface.

Checklist de plan et de données projet

• [ ] Document d'étanchéité applicable, édition et désignation complète
• [ ] Exposition : poussière, direction de l'eau, immersion, nettoyants, huiles, UV, sel et température
• [ ] Orientation d'installation, drainage et variations prévues de pression ou d'altitude
• [ ] Carte de frontière : clavier, plan de joint, fenêtre, connecteurs, évents, câbles et accès de maintenance
• [ ] Géométrie périphérique : section, hauteur libre, largeur, angles et sortie de nappe
• [ ] Portée du boîtier : largeur, profil, texture, exclusion du plan de joint, revêtement et bavures
• [ ] Référentiel du cordon, de la portée, du support ou PCB et des butées
• [ ] Empilage de compression minimal et maximal, avec tolérances et marge de flexion
• [ ] Type et position des fixations, ordre, contrôle du couple ou du déplacement et règle de reprise
• [ ] Grade silicone, plage de dureté, cuisson, pigment, revêtement et contraintes chimiques utiles
• [ ] Références des presse-étoupes, évents, connecteurs et joints de boîtier
• [ ] Propreté, lubrifiant ou adhésif, inspection et traçabilité d'assemblage
• [ ] Révision de l'échantillon représentatif et matrice d'essais
• [ ] Critères fonctionnels, électriques et visuels après essai
• [ ] Déclencheurs de revalidation : matière, moule, boîtier, fixation, évent, câble ou procédé

La RFQ doit demander des preuves plutôt que des assurances : empilage annoté, fiche matière, remarques de fabricabilité, cotes critiques mesurables, méthode de contrôle, identification des échantillons et écarts au plan d'essai. Si le fournisseur propose de modifier le cordon ou les butées, exigez l'empilage révisé au pire des cas.

Bon indicateur : un dossier sous gestion de révision relie exigences, CAO, plan, nomenclature, instruction et rapport de validation.
Signal d'alerte : les décisions critiques n'existent que dans des e-mails ou messages fournisseur.

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8. Approuver l'assemblage représentatif de la série, pas un échantillon de démonstration

L'unité de validation doit reprendre les matières du boîtier, les traitements de surface, le composé du clavier, le câble, l'évent, les connecteurs, les fixations, la méthode de couple ou de déplacement et la séquence prévus en série. Un boîtier usiné aide à explorer un concept, mais il peut être plus plan et plus rigide qu'un boîtier injecté. Sa réussite ne clôt pas le risque lié au moulage.

IEC 60529, NEMA 250, ISO 20653 ou la spécification client gouverne l'exposition et l'acceptation. Le document contrôlé en vigueur et la procédure du laboratoire qualifié définissent les détails de l'appareil. La matrice ci-dessous organise les preuves ; elle ne reproduit pas ces procédures.

Le déroulement pratique est le suivant :

Gel de l'exigence
→ carte des frontières
→ revue d'architecture
→ empilage au pire des cas
→ plan d'interface
→ montage représentatif de la série
→ préconditionnement
→ exposition aux pénétrations
→ contrôle fonctionnel et diagnostic du chemin
→ action corrective, nouvel essai et verrouillage de révision

N'ajoutez pas un conditionnement uniquement parce qu'il paraît sévère. Il doit découler du service ou d'une exigence. Une exposition chimique désigne le fluide, sa concentration, la température, la durée et la récupération. Les UV et cycles thermiques exigent la même précision. Pour le brouillard salin, ASTM B117 décrit l'appareil ; le projet fixe encore la durée, la préparation et l'acceptation sans les convertir en années d'usage.[4]

La page française consacrée aux essais d'assemblage et de pénétration sert à définir la responsabilité de l'essai, l'équipement, les méthodes, l'identité des échantillons et les limites du rapport. Le dossier qualité doit distinguer une preuve d'essai projet d'une déclaration de conformité produit à IEC 60529, NEMA 250 ou ISO 20653, ainsi que d'une accréditation de laboratoire. Les plans et rapports maîtrisés restent la base de l'approbation.

Bon indicateur : le rapport indique révisions, lots, réglages de montage, orientation, conditionnement, méthode, critères, observations et photos.
Signal d'alerte : une vidéo d'immersion est fournie sans profondeur ou durée maîtrisée, préconditionnement, configuration, identité d'échantillon ni inspection finale.

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9. Diagnostiquer les fuites par leur mécanisme

Le lieu où l'eau apparaît n'est pas toujours son point d'entrée. Elle peut migrer le long d'un câble, entre le clavier et son support, par un filet de vis ou dans une cavité avant de devenir visible. Préservez l'état du montage, documentez la position du liquide et inspectez toute la frontière avant de modifier le cordon.

Corrigez le mécanisme, reconstruisez la configuration représentative et répétez la partie pertinente du plan de validation. Un prototype réparé peut confirmer une hypothèse ; il ne devient pas pour autant la conception libérée.

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11. Définir ensuite l'objectif de pénétration et la géométrie de compression

Le prochain livrable utile tient sur une page : exigence de protection exacte, carte complète des frontières, architecture de joint, coupe du cordon périphérique, empilage minimal et maximal, contrôle de bride et de fixation, puis matrice d'essais représentatifs. Le boîtier, le clavier, l'évent, l'entrée de câble et la validation sont alors examinés sur la même frontière physique.

JASPER fabrique des claviers en silicone et des assemblages IHM associés ; l'entreprise peut être considérée comme une option de mise en oeuvre, sans que ce guide constitue un classement ou une preuve d'indice IP, NEMA, ISO ou d'accréditation. Une équipe disposant d'une coupe de boîtier maîtrisée peut contacter l'équipe d'ingénierie JASPER pour définir l'objectif de protection et la géométrie de compression avant la libération de l'outillage.

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Références techniques

1. Commission électrotechnique internationale, IEC 60529:1989+AMD1:1999+AMD2:2013 CSV - Degrees of protection provided by enclosures (IP Code) : notice IEC
2. National Electrical Manufacturers Association, NEMA 250 - Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum) : notice NEMA
3. International Organization for Standardization, ISO 20653:2023 - Road vehicles - Degrees of protection (IP code) : notice ISO
4. ASTM International, ASTM B117 - Standard Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus : notice ASTM
5. 3M, ressources techniques Bonding and Assembly :
6. Parker Hannifin, Parker O-Ring Handbook, ORD 5700 :
7. Wacker Chemie, ressources techniques ELASTOSIL :
8. W. L. Gore & Associates, ressources techniques Protective Vents :
9. Hummel, informations techniques sur les presse-étoupes :

Méthode et transparence

Questions fréquentes

Un clavier en silicone annoncé IP67 rend-il le boîtier IP67 ?

Non. IEC 60529 applique le code IP à la protection assurée par une enveloppe. Le clavier installé, le joint du boîtier, les évents, connecteurs, entrées de câble, fixations et le procédé d'assemblage forment la frontière testée. La caractérisation d'un composant aide à le sélectionner, mais l'enveloppe représentative complète doit encore être évaluée selon la méthode déclarée.

Quel taux de compression faut-il appliquer au joint d'un clavier en silicone ?

Il n'existe pas de taux universel. La plage admissible dépend du composé, de la section du cordon, de la tolérance de hauteur libre, de la distance fermée, de la surface, de la température, du vieillissement et de la flexion du boîtier. Calculez les fermetures minimale et maximale, puis vérifiez des assemblages représentatifs. Une valeur reprise d'un joint torique ne valide pas un clavier.

Une dureté de 60 Shore A convient-elle toujours à un clavier étanche ?

Non. Dans ce guide, 60 Shore A sert seulement de centre à une première comparaison de matières. Le toucher, le risque de déchirure, le moulage, la charge d'étanchéité, la température et les fluides peuvent conduire à un autre composé ou une autre dureté. La valeur de définition doit venir des données matière et des résultats du boîtier installé.

Le couple des vis doit-il régler la compression du joint ?

Le couple seul représente mal la compression, car le frottement, les inserts, les bossages, l'ordre de serrage et la précision de la visseuse modifient l'effort de serrage. Le procédé de vissage reste contrôlé, mais la fermeture du joint doit venir de la géométrie et des tolérances. Des butées ou une distance fermée mesurable limitent la surcompression.

Un adhésif peut-il remplacer un cordon périphérique moulé ?

Oui, si l'adhésif exact et le joint conviennent aux substrats, fluides, températures, efforts de pelage, fluage, préparation de surface, procédé et maintenance. Le collage n'est pas un équivalent automatique. Sa géométrie, son application, son temps de prise, son vieillissement et sa reprise exigent une spécification et une validation de l'assemblage.

Quelle rugosité faut-il imposer à la portée d'étanchéité ?

Aucune valeur unique ne couvre le plastique moulé, le métal peint et une pièce usinée. Maîtrisez le profil, la texture, le désaffleurement du plan de joint, les traces de seuil ou d'éjecteur, la peinture, les bavures et la propreté. La méthode d'acceptation doit détecter un chemin continu sous la pression minimale, sur une surface représentative de la série.

Un boîtier étanche avec clavier doit-il comporter un évent de pression ?

Parfois. Un évent choisi peut réduire la différence de pression tout en résistant à l'eau liquide et aux contaminants, mais sa membrane, son montage, son adhésif, la paroi et son emplacement entrent dans la frontière d'étanchéité. Il n'est pas systématiquement nécessaire et sa fiche catalogue ne remplace pas l'essai du boîtier final.

Que transmettre au fournisseur pour faire revoir l'étanchéité du clavier ?

Transmettez l'exigence d'étanchéité, l'environnement, l'orientation, la carte des frontières, les CAO du boîtier, du clavier, du support et du PCB, les coupes, datums, surfaces, matières, fixations, butées, câbles, évents, connecteurs, empilage de tolérances, instruction d'assemblage et matrice d'essais. Marquez les dimensions figées et les interfaces négociables.