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手机防水那些事儿~详解防水解决方案及供应商!

2020年05月26日 04:39:00 来源:互联网  阅读:-

2018年上海见!

CHINAPLAS 2018 国际橡塑展将于2018年4月24-27日移师上海·虹桥·国家会展中心,期待您的继续支持!

听说在日本销售的手机都标配防水功能,原因很奇葩:日本女性都太喜欢在洗澡的时候玩手机了。

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就拿之前的LG为例,在全球市场销售的智能手机并无防水功能,但面向日本市场销售的机型特意加入了该功能。

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就像三星S8,虽然已经上市了一段时间,但是热度丝毫不减,无论是惊艳的外观设计,还是强悍的配置及功能,都深受消费者喜爱。

主要还是因为该机所支持的IP68级防水。

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水是电子设备的天敌!所以,像智能手机这样的便携式电子设备需要具有良好的密封防水性!可以预计的是,未来手机防水的市场需求将十分巨大!

在日趋激烈的市场竞争中,随着用户对高性能手机的要求不断提升,防水功能越来越重要,防水型智能机的出货量在未来两年内提升20-30%。

企业布局防水手机速度正在加快,目前已经在全球打响“防水战”。

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目前智能手机都有哪些防水解决方案?

智能手机的防水技术需要在不同的部位采用不同的隔离方案,首先在外壳上以硅橡胶(圈、垫)密封和防水粘胶、声学防水(防水透气隔膜),进一步采用电路板防水(纳米材料覆膜)等多种方式,以达到高等级的防水效果。

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1. 硅橡胶密封:液体硅胶注射成型技术(LSR/LIM)

苹果、三星等手机制造商对手机前后壳、SIM卡槽、电源侧键、接口和传感器等部位采用了硅胶密封圈来进行密封。而硅胶密封圈的核心加工生产技术是液体硅胶注射成型技术(LSR/LIM)。

  • 密封原理:橡胶密封是一种挤压式密封。基本原理是依靠密封件发生弹性形变,从密封接触面上面形成接触压力,只要接触压力大于密封介质的内压,就不会发生泄漏。

  • 密封材料:硅橡胶具有耐热耐寒、弹性高、压缩率高、耐氧化、电绝缘、隔热散热等优良特点,是目前防水结构件最佳选择。

  • LSR工艺流程:

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  • LSR技术关键:智能手机的防水硅胶圈多是在原有的金属配件上进行二次成型,同时体积比一般使用的硅胶圈更小,与机壳、配件配合度要求更高,需要采用更加精密(微量)注射成型技术。

因此LSR要实现精密注射成型的关键如下几点:

(1)液态硅胶的充分混合

  • 精确混合比例:LSR为A和B双组分原料,在注塑成型前,必须按照精确的1:1充分混合,如果是有色液态硅胶制品,也必须要精确控制色浆比例。

  • 混合器:静态混合器是注射成型中的关键的部件,A、B胶只有静态混合器充分均匀混合后,才能保证注射到模具中液态硅胶完全硫化成型。

(2)注塑机部件的密封和温度控制

  • 由于LSR低粘性,要考虑材料的回流和漏胶,必须对螺杆进行密封;

  • 由于LSR成型过程中模具是加热的,为了防止LSR固化,可采用水冷式结构的射嘴来保证温度足够低。

(3)注塑过程中成品控制

  • 分模线:预先考虑分模线的位置及精度,有助于避免空气的夹带和焊接,避免毛边;

  • 收缩:虽然LSR在注射成型中没有收缩,但由于其极高的热膨胀系数,在脱模、冷却后通常有2%~3%的收缩;

  • 注胶口的位置:需要考虑实际产品收缩率;

  • 0抽真空:在设计分模线时确保模具密闭,真空泵通过模具开关下面的夹具将所有空腔抽真空;

  • 脱模:一般采用分馏柱塔板、推顶销和空气推顶的脱模技术。

  • 模具温度:LSR是在加热中硫化成型的,必须控制模具内温度均匀分布。

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设计要点

  • 硅胶衬垫本身的结构设计

  • 手机凹槽的设计:由于硅胶衬垫需要和手机各凹槽部分紧密贴合,因此凹槽的设计也是关键。槽的尺寸、横截面积必须和衬垫变形量相适应,设计原则是,槽的横截面积是衬垫的截面积,这样才能使得衬垫压缩后完全容乃在槽内,使得槽的边沿和盖板紧密接触,达到防水效果。

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精密结构件产业链

  • 硅胶原材料供应商

道康宁

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德国瓦克

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日本信越

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蓝星有机硅

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深圳红叶杰

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来源:德国瓦克公司

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来源:蓝星有机硅

  • 模具设备供应商

德国2KM

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德国Dopag

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美国Graco Fluid Automation

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台湾鼎灿有限公司

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德国DESMA

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……

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型号:2KMSilcoStar922E

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型号:DOPAGSilcoStar922E

  • 液体硅胶精密注射成型加工商

广东方振

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长盈精密

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铠胜控股科技公司

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CVA Silicone

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SIMTEC Silicone Parts

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Starlim//Sterner

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来源:铠胜控股科技公司官网

2. 声学防水-防水透气声学膜

智能终端产品的声学防水也是技术关键点之一。与橡胶密封不同,声学防水要求保证防水的同时不影响声音透过,同时保证部分散热功能,因此其设计与橡胶密封有所不同。

(1)声学部件防水方法:

  • 在声学构件上加入防水透气膜;防水透气声学膜在手机喇叭、听筒、MIC等发声设备中应用较广。

  • 使用专用塑料和用超声波密封等形式。声学SPKBOX 的外壳塑料也需要用薄膜产品,可以实现IP67/68 级别的防水效果。专用的防水塑料,价格提升明显。此外,在生产过程中,SPK BOX 结构的压合也需要用专用的日本超声波设备。

(2)技术难点:

  • 保持音质与设备可靠性的双重挑战,设计的产品不仅提供防尘、防水、防压保护,同时还能传输高品质声音。

(3)戈尔解决方案:

  • 前腔室压力增加导致声学器件偏置

    如需防浸水效果,可使用聚氨酯、硅胶或PEEK等无孔膜覆盖这些孔隙。这些膜既能满足声音传输的要求,防止灰尘和液体浸入。但这些材料无法“呼吸”。随着前腔室中的压力累积,这种压力会造成声学器件偏置,导致音质和声学器件性能显著降低。透气膜不但需要防止灰尘和液体浸入声学器件和设备,更需高度透气;

    戈尔公司的防水防尘透气产品采用膨体聚四氟乙烯薄膜,能够防止灰尘和液体浸入声学器件和设备,防护等级达到IP68。高度透气的膨体聚四氟乙烯薄膜能够迅速平衡前腔室中的压力,在各种设计条件下持续提供非凡的音质。

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  • 必须防止任何小于此固定空尺寸的灰尘颗粒都能透过网孔,沉积在声学器件上或穿透设备,导致设备发生重大故障。

    戈尔公司的无纺布材料设计极为巧妙,能够通过弯曲的通道更有效地捕获更微小的颗粒。这种额外的保护效果不仅减少了质量问题,而且还提高了设备的功能性。

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  • 后腔室的压力平衡

    在处理声音传输时,后腔室会遇到另一个问题:声学器件偏置,从而显著降低音质和传感器性能。

    后腔室设计。需要设计透气结构有效平衡后腔室的压力。戈尔®压力平衡透气产品专为后腔室设计。其,同时提供可靠的性能保护,防止液体浸入和灰尘污染。

3. 电路板防水-新型纳米材料

PCB板的防水是手机防水的最后一道防线,主要技术方案是采用具有荷叶效应的高分子纳米材料技术。

防水原理

纳米材料本身具有表面效应、小尺寸效应和量子尺寸效应等特殊性可以使涂料获得功能,由于其表面张力的作用,落到涂层表面上的水会变成水珠,不会破坏电子设备的内部材料。

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著名纳米防水涂层公司

(1)P2i公司

P2i作为成功的军用转民用企业,自2004年成立以来在全球各个领域大放异彩,目前与华为紧密合作,华为P8、P9和Mate S等多款旗舰手机均采用P2i纳米涂层。

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来源:P2i官网

  • P2i 等脉冲等离子体工艺流程:

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来源:P2i官网

  • P2i提供的防水解决方案

日常保护所有电子设备应具有基本保护。避免因厨房、浴室和小雨等潮湿环境而导致的损坏。智能手机和可穿戴设备便是得益于这种保护的典型设备。

泼溅涂层可保护运动和健身类型的产品免受汗水、意外水溅和泼洒造成的损坏。常见的饮品水溅和水坑或泳池的泼洒均不会对设备造成损害。

意外情况有效避免意外落入厨房水槽、浴缸或厕所而造成的损坏。因为所有主要部件都被充分保护,产品可以继续使用。

潜水P2i 提供专门化服务,可在设计初始阶段与制造商合作,提供这种水下保护。

(2)HzO 公司

HzO是一家总部位于美国犹他州的高科技公司,拥有消费者和工业电子组件方面的WaterBlock技术,该技术在电子元件表面形成纳米级的覆盖物,从而防止电子元件遭受潮湿空气,汗液和水分的腐蚀,可令手机等电子设备免受水及其他液体腐蚀,属于分子机保护,HzO的纳米薄膜技术能够为电子产品实现IPX7的防水标准,在一米深的水域实现至少30分钟的保护。

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(3)Liquipel 公司

Liquipel是美国加州一家高科技公司,在香港开有亚洲分公司。其产品Liquipel® 是经过真空处理的纳米涂层,将电子产品放于Liquipel® 的特制专利机器中,机器会抽取电子产品中所有的空气,产生真空状态,然后让气态物料从外到内渗透到整个电子产品中,最后Liquipel® 就会从最微小的分子级别和电子产品连成一体,保障电子产品在未来日子都免受水患困扰。

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来源:Liquipel 公司官网

(4)易能纳米防水公司

广东易能纳米科技有限公司(简称ENC)2013年成立于东莞松山湖高新技术产业开发区,是国家高新技术企业。公司集产品自主研发、生产制造、市场销售及技术服务于一体,是一家专业生产高科技纳米镀膜设备、纳米材料和创新防水技术的科技公司,致力于成为一家受尊重的中国企业。

  • ENC6防技术原理

    ENC有机固体高分子真空镀膜技术用独特的真空气相沉积工艺(CVD),由活性小分子在基材表面“生长”出完全敷形的聚合物纳米涂层,具有其他涂层难以比拟的性能优势。

    它能涂敷各种形状,尖锐的棱边,裂缝里和内表面。

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有机固态膜沉积过程

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ENC纳米防水技术优势能让任何物体表面形成纳米级的电阻达到9.2×1013Ω/cm2绝缘强度涂层;能防止物体遭受潮湿空气、汗水液和水分等的腐蚀而损坏。

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  • ENC纳米6防技术应用领域

    可广泛应用于军工装备、舰艇、航天航空、电路板(PCBA)、智能手机、电脑、智能家电、电动汽车、智能穿戴和无人机等领域,并为各领域提供个性化高科技“6防”解决方案。

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手机进水是仅次于手机碎屏的第二大手机杀手,而防水问题一旦解决,将会给人们生活带来极大的便利。

其实,其意义远不止于此。当机遇用户痛点的这项性能得到提升后,智能设备开始拥抱水的环境,未来有可能衍生出更多的创新产品。

除了手机、穿戴设备等显而易见的品类之外,消费级的水下无人机、水下机器人等等也将应运而生。立足现有技术,创造出更多的应用型创新,也是值得鼓励的做法。

(文章来源:艾邦高分子、新材料在线)

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