前言

　　手机防水已经成为人们生活中不可或缺的一大功能，快速发展的防水技术使在泳池水下照相摄影已经不再是梦想。去年，苹果的iPhone 7和iPhone 7Plus支持IP67 防水，三星S7 edge 实现了最高等级IP68防水。今年，三星S8和note8、LG G6、8月31日发布的LG V30 也达到IP68防水，而国内华为P10 Plus防水等级也达到了IPX3。在巨头的引领下，防水技术不仅会在手机广泛应用，全部3C产品及汽车、医疗领域等也将迎来巨大的市场规模。

　　大家一定对IPXX防护等级不陌生，那IP67，IP68到底是什么呢?一般来说，IPX0-IPX6可以达到生活防水，真正“防水”手机防水达到IP67以上。

表IP防护等级对应图

看看所有哪些热门机型如何防水?

　　1.S7 edge- IP68

　　在去年三星就已经先于苹果推出防水旗舰S7 Edge，且防护等级高达IP68，各类拆机大神纷纷晒出各种拆解图片，来揭秘三星的防水黑科技，以下是小编一些汇总：

　　(1)硅胶件密封：

　　3.5mm耳机口内部封闭

　　易进水部位均采用硅胶圈

　　同样采用硅胶密封的还有以下一些位置：

来源：招商证券

　　2)GORE-TEX技术实现声学防水

　　三星S7 Edge这次还引入了一种全新的防水方案——GORE·TEX技术，借助有着防水功能的高分子材料和粘合剂组成的薄膜来实现防水效果。这种材料经常被用在一些高端户外服装上，它每平方英寸上有大概90亿个微孔，微孔大小只有水滴的两万分之一，所以水滴在上面会产生类似荷叶上滑落的效果，达到防水的目的。

　　3)S7 Edge 一体化设计，凭精密的做工加强防水

来源：ifixit官网

　　从三星S7 Edge整体拆机图来看，三星非常巧妙地将天线、线圈、外放音腔这样的“大面积”部件与起遮盖作用的保护罩一体化设计，没有大量使用胶水，仅凭精密的做工就达成了中框严丝合缝的防水效果，既兼顾了手机结构强度与功能性的需求，节省了厚度，而且不需要再边框进行防水处理。

　　总之，除去精密的防水机构设计，在机身各处潜在进水口采用硅橡胶密封结构件(硅胶圈、硅胶垫)是保证消费电子产品外壳不漏水的基础手段。

　　2.iPhone 7 Plus- IP67

　　众多周知，iphone 7 & iPhone 7 Plus 取消了耳机孔，采用lighting转换器，少了耳机孔，从防水角度上来说，也是少了一个易进水的部位。

　　以下是一些iphone 7 Plus拆解图：

(图左)SIM卡槽弹出孔采用橡胶圈 (图右)静音开关采用橡胶圈

(图左)SIM卡托采用橡胶圈(图右)Lighting 接口周围采用衬垫

来源：ifixit官网

　　可以看出，苹果在SIM等易进水位置同样采用了硅橡胶密封圈，在连接器的周围采用泡棉密封，除此之外，在外框周边大量增加胶水用量，来确保密封。

　　3.LG G6- IP68

　　LG于2月26日发布了年度旗舰G6，不仅创新性采用了18:9的屏幕，并且支持IP68防尘防水等级，这意味着LGG6可以在绝大多数潮湿甚至有水的环境下正常使用。

第二部分：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。

　　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

　　●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

　　➀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。

　　➁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

　　➀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;

　　➀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

　　➀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;

　　➁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;

　　➂注胶口的位置：需要考虑实际产品收缩率;

　　➃0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;

　　➄脱模：一般采用分馏柱塔板、推顶销和空气推顶的脱模技术。

　　➅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。

　　●设计要点

　　(1)硅胶衬垫本身的结构设计

　　(2)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。

　　●精密结构件产业链

　　(1)硅胶原材料供应商

道康宁

德国瓦克

日本信越

蓝星有机硅

深圳红叶杰

来源：德国瓦克公司

来源：蓝星有机硅

　　(2)模具设备供应商

德标机械

德国2KM

德国Dopag

美国Graco Fluid Automation

台湾鼎灿有限公司

德国DESMA

……

型号：德标PS200-2A-2B-BMQ

型号：2KMSilcoStar922E

型号：DOPAGSilcoStar922E

　　(3)液体硅胶精密注射成型加工商

贝智特

广东方振

长盈精密

铠胜控股科技公司

CVA Silicone

SIMTEC Silicone Parts

Starlim//Sterner

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：

　　➀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。

　　➁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)解决方案：

　　➀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;

　　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。

　　➁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。

　　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。

　　➂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。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。

　　➃组合包括一系列材料和结构，来达到以上要求。

　　GORE®声学透气产品GAW333

　　○由100%膨体聚四氟乙烯(ePTFE)制成的戈尔新款透气膜具有先进的微孔结构。

　　○可实现IPX8级浸没防护(水深2米，持续1小时)和IP6X级防尘防护。

　　○在-40至85°C的温度范围内与外壳牢固粘合。

备注：以上资料来源于戈尔官网

　　(4)日东解决方案-防水透气膜S-NTF1026-N01

　　NITTO DENKO 已通过独特的加工技术(专利技术)研发了TEMISH® 多孔 PTFE(聚四氟乙烯)。 TEMISH 每平方厘米就有数百万微孔，因此具有超强的透气性。除此之外，TEMISH 还具有耐化学性、耐热性、防水性、粒子去除性强、耐候性、电绝缘性等优点。

　　●特征

　　(1)TEMISH 的选择通透性可使空气顺利通过，而将水阻挡在外。

　　(2)具有各种良好的特性，例如，耐化学性和耐热性。

　　(3)可对其进行层压或与各种基材合成。

　　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。

　　著名纳米防水涂层公司

　　●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。

来源：P2i官网

　　●P2i 等脉冲等离子体工艺流程：

来源：P2i官网

　　●P2i提供的防水解决方案

　　(1)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。

　　(2)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。

　　(3)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。

　　(4)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。

　　●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。

　　●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。

来源：Liquipel 公司官网

　　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。

有机固态膜沉积过程

ENC纳米防水技术优势

　　(1)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;

　　(2)能防止物体遭受潮湿空气、汗水液和水分等的腐蚀而损坏。

　　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。

第三部分：手机防水测试方法

　　由于手机防水检测是一项特殊的方法，在生产线上不可能将每台手机都浸入水中进行检测，所以一般采用气压检测法。同时，为保证防水的可靠性，手机必须逐个检测，这对防水检测设备的便利性也提出极高的要求。

　　4.防水气密性检测要求

　　5.防水气密性检测方法

　　代表性方法有三种压差法、压力表法、歪量法。压差法和歪量法的准确度都比压力表法高，但压差法耗材成本低，一般电子产品要求测试准确度较高，因此差压法和歪量法较常用在手机、手表等消费电子领域。

表三种防水气密性检测方法比较

　　防水气密性检测代表公司——日本Hamron株式会社

　　日本Hamron株式会社成立于1973年，坚持致力于“泄漏”检测设备的开发、制造、销售和服务工作。该公司的WPC(Water Proof Check)系列气密防水性能测试机采用的歪量测试方法是该公司独立研制发明的技术。

WPC 6315P002/A/WO

　　WPC优点：能同时测试2个智能手机，可任意调试2个变形量传感器的测试点，并对应各种形状样本。

来源：Harmron 官网

　　6.歪量测试和压差(体积检测)方式比较

　　压差方式：必须准备两个被测物，一个完全没有泄露的被测物(合格品)，一个需要检测的被测物(待测物)内部同时进行加压，如果测试的被测物有泄露，通过压力的差距就可以判定泄露。

　　歪量方式：准备一个可以被测物，放入密封舱内，对被测物表面的变形量进行测试，在任意的压力值关闭加压阀，停止加压，再对被测物表面的变形量进行测试，如下图判定：

来源：Hamron 官网

　　综上所述，Hamron公司主推的歪量法测试精确度高，且只需要一个被测量物，相比压差法更简单易行，在未来势必会成为主流防水气密性测试方法。

第四部分：未来趋势

　　据说，今年iPhone8要配置IP68防水等级，三星Galaxy S8也将延续IP68。

　　不可否认的是，目前越来越多的旗舰手机开始配备了防水功能。据IDC报告显示，目前只有不到10%的智能手机具备防水性能，每年由于液体侵入而造城的损失则高达967亿美元。在所有送修的设备之中，液体侵入是继碎屏之后的第二大损坏原因，占比高达35%。

　　而以LSR液体硅胶技术为代表的防水技术预计在未来两到三年呈快速发展态势，相信在苹果、三星等巨头的带领下，国内手机品牌势必也将把防水作为一大突破点。

　　新型纳米防水涂层在众多电子行业以及新能源汽车领域更是大放异彩，因防水技术所必须的防水检测设备预计在2020年将达到15万台以上。