1.防水等級(jí)詳解

防水一般分為不同等級(jí)，最常用的是 IP等級(jí)。IP等級(jí)，是Ingress Protection的縮寫(xiě)，針對(duì)電氣設(shè)備外殼對(duì)異物侵入的防護(hù)等級(jí)，源自國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn) IEC 60529。IP等級(jí)的格式為 IPXX，其中 XX 是兩個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，第一位代表接觸保護(hù)和外來(lái)物保護(hù)等級(jí)（防塵），第二位代表防水保護(hù)等級(jí)。IP 保護(hù)規(guī)則也是由日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) IPS 而來(lái)。其中， IPX1-IPX6級(jí)別的防水能日常生活防水，而一般來(lái)講，能稱(chēng)作為“防水”手機(jī)的，都大多都在 IPX7以上。

所以拿新發(fā)布的iPhone 7為例，發(fā)布會(huì)上的官方信息為IP67級(jí)防水，對(duì)照上表，即可以防止外物和灰塵，可于短時(shí)間內(nèi)耐浸水（1m,30min）也就是不怕泡。所以我們就得出了結(jié)論，iPhone 7是不支持潛水玩的，玩壞了就不好辦了。但是三星Note 7防水等級(jí)達(dá)到IP68，拿到泳池玩是沒(méi)什么壓力的。

盡管現(xiàn)階段的iPhone 7防水等級(jí)還沒(méi)有那么神，但是從蘋(píng)果持續(xù)布局防水專(zhuān)利來(lái)看，未來(lái)有望持續(xù)提升防水功能。

蘋(píng)果在過(guò)去五年中有多達(dá) 44 件有關(guān)防水的專(zhuān)利授權(quán)。以下列舉了其中兩件，從中我們可以看到蘋(píng)果在不斷深入布局不同手段的防水薄膜技術(shù)。在接下來(lái)的 iPhone8 中， 我們有望看到具有更高防水等級(jí)的蘋(píng)果手機(jī)。

專(zhuān)利名稱(chēng)：Methods for shielding electronic components from moisture（一種保護(hù)電子元件免于進(jìn)水的方法）時(shí)間：2015年10月13日

內(nèi)容：通過(guò)等離子體輔助化學(xué)氣相沉積（PACVD）將高度集成的電路板（PCB）用一個(gè)疏水涂層覆蓋和保護(hù)起來(lái)。

專(zhuān)利名稱(chēng)：Electronic devices with moisture resistant openings（一種電子設(shè)備的開(kāi)口式防水結(jié)構(gòu)）
時(shí)間：2014年9月9日

內(nèi)容：在電子設(shè)備潛在的水分進(jìn)入的接口結(jié)構(gòu)上面覆蓋防水透氣薄膜，包括按鍵，音頻接口和數(shù)據(jù)連接接口以及結(jié)構(gòu)件的空隙之間。

2.多種結(jié)構(gòu)多層次防水

與工業(yè)應(yīng)用相比，手機(jī)的防水工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)（設(shè)計(jì)、 制造、測(cè)試） 要求更加嚴(yán)格苛刻。從總體情況來(lái)看，要達(dá)到高等級(jí)的防水技術(shù)（IPX6以上），需要多種工藝的配合，不同部位，防水的手段具有多樣性。部分地方工藝與傳統(tǒng)概念的防水方式差異較大，例如在麥克風(fēng)和聽(tīng)筒部分，由于需要傳導(dǎo)聲音，必須使用只能允許空氣分子通過(guò)，而不能讓水分子通過(guò)的特殊工藝。總的來(lái)講，智能手機(jī)的防水技術(shù)在不同的部位采用不同的隔離方案，首先在外殼上以硅橡膠（圈、墊）密封和防水粘膠、聲學(xué)防水（防水透氣隔膜），進(jìn)一步采用電路板防水（納米材料覆膜）等多種方式，以達(dá)到高等級(jí)的防水效果。

事實(shí)上，從防水方案的層級(jí)角度來(lái)看：硅橡膠密封是第一層級(jí)，核心是LSR液體硅膠注射成型技術(shù)；智能終端產(chǎn)品的聲學(xué)防水是第二層級(jí)；連接器的防水防塵是第三層級(jí)；電路板防水是智能終端防水的最后一道防線，主要技術(shù)方案是采用具有荷葉效應(yīng)的高分子納米材料技術(shù)。此外，在防水性能的要求下，同樣受到考驗(yàn)的還有OLED顯示屏。最后，還要考量設(shè)備氣密性的問(wèn)題。

1）硅橡膠密封
從材料的角度整體來(lái)看，相比其他類(lèi)型橡膠，硅膠突出體現(xiàn)在彈性?xún)?yōu)良、壓縮率高、耐熱耐寒耐化學(xué)溶劑、耐氧化、電絕緣、散熱等等。

硅膠是以從石英中獲得的硅元素為基礎(chǔ)，并由硅原子粘附諸如甲基、乙烯基等側(cè)鏈而形成的飽和非極性橡膠。不同的側(cè)鏈會(huì)導(dǎo)致硅橡膠具有不同的特性。甲基乙烯基硅橡膠（VMQ）是應(yīng)用較多的一種硅橡膠材料。

硅膠原料一般為凝膠狀，無(wú)色半透明，無(wú)味。主要特點(diǎn)是既耐高溫（最高 300℃）又耐低溫（最低－100℃），是目前最好耐寒、耐高溫橡膠；同時(shí)電絕緣性?xún)?yōu)良，對(duì)熱氧化和臭氧的穩(wěn)定性很高，化學(xué)惰性大。缺點(diǎn)是機(jī)械強(qiáng)度較低，耐油、耐溶劑和耐酸堿性差，較難硫化，價(jià)格較貴。邵氏硬度有 20至90 度。

在機(jī)身各處潛在進(jìn)水口采用硅橡膠密封結(jié)構(gòu)件（硅膠圈、硅膠墊）是保證消費(fèi)電子產(chǎn)品外殼不漏水的基礎(chǔ)手段。以防水智能機(jī)的代表三星 S7 為例，我們歸納總結(jié)了它 IP68 級(jí)防水的實(shí)現(xiàn)方案，主要是通過(guò)在 Mic口、耳機(jī)孔、側(cè)鍵、Sim卡話&T card卡托、Micro-USB 接口等處添加了與機(jī)殼緊密結(jié)合的硅膠圈/硅膠墊，此外在 Cover Lens 和后蓋使用了泡棉密封。

用于消費(fèi)電子領(lǐng)域的防水硅膠結(jié)構(gòu)件精密度和工藝控制要求高，單品價(jià)值量是一般用于機(jī)械液壓領(lǐng)域和三防機(jī)的硅膠結(jié)構(gòu)件的數(shù)倍。

未來(lái)防水技術(shù)將加速滲透到在智能手機(jī)，平板和可穿戴設(shè)備三大方面，硅膠密封結(jié)構(gòu)件將會(huì)是采用了防水技術(shù)的設(shè)備的基礎(chǔ)必備部件之一。依據(jù)這三大領(lǐng)域近三年的全球出貨量以及防水技術(shù)的滲透率對(duì)防水技術(shù)的市場(chǎng)空間進(jìn)行估算，到2020 年防水硅膠結(jié)構(gòu)件市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將達(dá)到 30億美金以上。

其中，硅膠防水精密結(jié)構(gòu)件產(chǎn)業(yè)鏈主要包括以下相關(guān)企業(yè)。

2.聲學(xué)防水
除了橡膠結(jié)構(gòu)件外，智能終端產(chǎn)品的聲學(xué)防水也是技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)之一。與橡膠密封不同，聲學(xué)防水要求保證防水的同時(shí)不影響聲音透過(guò)，同時(shí)保證部分散熱功能，因此設(shè)計(jì)與橡膠密封有所不同。

例如三星 S7 的聲學(xué)的防水設(shè)計(jì)，一方面S7 的聲學(xué)部件采用了硅膠和泡棉，（雙色成型、超聲線、Nano-coating）防水結(jié)構(gòu)件，另一方面在底部揚(yáng)聲器開(kāi)孔和揚(yáng)聲器之間采用了防水透氣膜。代表產(chǎn)品是三星 S7/edge 采用的高分子材料—GORE-TEX和粘合劑組成的薄膜產(chǎn)品，可以實(shí)現(xiàn) IP67/68 級(jí)別的防水效果。除了 Gore-Tex 之外，防水透氣膜的供應(yīng)商還包括日東化學(xué)等。

防水和立體聲驅(qū)動(dòng) 16-18 年聲學(xué)部件大升級(jí)，聲學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度提升單個(gè)產(chǎn)品價(jià)值量。聲學(xué)構(gòu)件的防水在原有結(jié)構(gòu)上增添了防水透氣膜，同時(shí)還包括相關(guān)的橡膠結(jié)構(gòu)件和粘膠等，加工復(fù)雜度大幅提升。預(yù)計(jì)今明兩年蘋(píng)果產(chǎn)品將持續(xù)升級(jí)和換代聲學(xué)部件，新增防水功能，并提升音效。

據(jù)新一代iPhone7已經(jīng)實(shí)現(xiàn)揚(yáng)聲器防水，明年防水等級(jí)會(huì)更高此外結(jié)合揚(yáng)聲器立體聲的實(shí)現(xiàn)，聲學(xué)器件有望在 16-18 年實(shí)現(xiàn)持續(xù)升級(jí)，聲學(xué)零部件的價(jià)格也有望大幅提升（雙揚(yáng)聲器增加 40~50%單價(jià)，耳機(jī)增加 30%左右） 。相關(guān)受益標(biāo)的主要包括歌爾股份、瑞聲科技，以及新加入的立訊精密和信維通信。

3.連接器防水
相對(duì)于消費(fèi)電子終端防水，連接器防水的概念已經(jīng)大范圍應(yīng)用在工業(yè)、通信、消費(fèi)、汽車(chē)、軍工等多種領(lǐng)域。很多特殊領(lǐng)域的連接器需要達(dá)到 IP68 級(jí)別，甚至要求在10 米深的水中連續(xù)工作數(shù)天到數(shù)月。IP68 級(jí)別的防水連接器可分為電源類(lèi)和數(shù)據(jù)類(lèi)兩種。電源類(lèi)主要用于水下照明、城市照明等；數(shù)據(jù)類(lèi)連接器包括網(wǎng)線、USB 連接器、藍(lán)牙等。

典型的連接器防水方案也是通過(guò)在接口部分加裝 O 型圈，密封圈等結(jié)構(gòu)件完成防水功能。近年來(lái)，以金屬注射成型（MIM）為代表的制造工藝被使用于連接器，例如 Tyc的 IP68 級(jí)Micro USB 2.0連接器，使用MIM（金屬注射成型）結(jié)構(gòu)的不銹鋼外殼，實(shí)現(xiàn)了 IP68等級(jí)的防塵防水性能。

4.電路板防水
電路板防水是智能終端防水的最后一道防線，主要技術(shù)方案是采用具有荷葉效應(yīng)的高分子納米材料技術(shù)。（意思就是納米材料本身的微小表面結(jié)構(gòu)使得，水珠滾來(lái)滾去，無(wú)法浸入電路板。）所以這種做法的核心在于器件表面的納米級(jí)圖層。

相關(guān)的公司包括國(guó)內(nèi)的矽時(shí)代科技、易能納米、英國(guó)的P2i、李嘉誠(chéng)投過(guò)的HzO、獲得千萬(wàn)投資的美國(guó)公司Liquipel等。

5.OLED顯示屏防水

OLED 器件的基本原理是通過(guò)正負(fù)載流子注入有機(jī)半導(dǎo)體薄膜后復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光。 壽命相對(duì)較短是目前制約 OLED 商業(yè)化的重要因素之一。研究表明,空氣中的水汽和氧氣等成分對(duì) OLED 的壽命影響很大，其原因主要是:OLED器件工作時(shí)要從陰極注入電子,這就要求陰極功函數(shù)越低越好,但做陰極的這些金屬如鋁、鎂、鈣等,一般比較活波,易與滲透進(jìn)來(lái)的水汽發(fā)生反應(yīng)。另外,水汽還會(huì)與空穴傳輸層以及電子傳輸層(ETL)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)都會(huì)引起器件失效。

OLED 顯示（包括柔性 OLED 顯示）涉及的膜材料包括阻隔膜、ITO 導(dǎo)電膜、PI 膜、COP 偏光膜、反射膜、增亮膜等等，其中在（柔性）基板和蓋板表面沉積多層堆疊結(jié)構(gòu)和粘貼阻隔膜是主要的防水實(shí)現(xiàn)形式。 沉積的方式與電路板沉積納米防水材料相接近，主要有磁控濺射法、電子束蒸鍍法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法等等。同時(shí)，硬屏OLED 和柔性 OLED 都需要用到水汽阻隔膜，柔性 OLED 更是兩面都需要用到。目前最先發(fā)展阻隔膜的公司是3M，國(guó)內(nèi)京東方等企業(yè)用的膜都來(lái)自 3M，單價(jià)較高。

6.設(shè)備氣密性

對(duì)于手機(jī)防水技術(shù)，后期的檢測(cè)是比較特殊的一環(huán)，全檢、氣壓檢查法都是其特征之一，同時(shí)，為了保證防水的可靠性，手機(jī)必須逐個(gè)檢測(cè)，這對(duì)防水檢測(cè)設(shè)備的便利性也提出了更高的要求。有一種說(shuō)法是，三星Note 7因?yàn)樾枰龅椒浪悦芊庑暂^好，電池出問(wèn)題時(shí)，煙塵無(wú)法涌出，聚集大量熱量，造成爆炸。 可見(jiàn)相關(guān)氣密性的要求之高。

一般來(lái)講，防水氣密性檢測(cè)有以下幾種要求。

甚至防水檢測(cè)設(shè)備需求量預(yù)計(jì)到 2020 年都將達(dá)到 15 萬(wàn)臺(tái)以上。按照平均每臺(tái)手機(jī)檢測(cè)時(shí)間20 分鐘，一臺(tái)設(shè)備一天有效工作時(shí)間10小時(shí)，每臺(tái)設(shè)備每年可檢測(cè)約6000部防水終端。我們根據(jù) IDC 和 Gartner 對(duì)未來(lái)智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備出貨量預(yù)估，2016 年全球需求量在 4.3 萬(wàn)臺(tái)左右，而到2020 年將達(dá)到16.28 萬(wàn)臺(tái)。

3.智能硬件防水功能滲透率及市場(chǎng)規(guī)模

從蘋(píng)果三星等巨頭旗艦級(jí)手機(jī)向其他中高端普及，手機(jī)防水有望普及到迅速提升滲透率，行業(yè)爆發(fā)在即。目前防水已經(jīng)成為三星旗艦手機(jī)的標(biāo)配，今年蘋(píng)果也把 IP67 防水功能加入新款iPhone7，17年在新品（iPhone8）中進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)IP68 等級(jí)。

據(jù)供應(yīng)鏈了解 ，國(guó)內(nèi)手機(jī)品牌華為、OPPO、VIVO、小米等也將會(huì)跟隨行業(yè)趨勢(shì)把防水作為賣(mài)點(diǎn)之一加入新款手機(jī)中，防水技術(shù)有望復(fù)制指紋識(shí)別等技術(shù)的普及路徑，從三星、蘋(píng)果的旗艦手機(jī)首先向其他品牌中高端機(jī)型（兩千元以上）普及，預(yù)計(jì) 2017 年蘋(píng)果發(fā)布防水等級(jí)更高的機(jī)型后進(jìn)一步刺激市場(chǎng)需求，到 2018 年實(shí)現(xiàn)中高端機(jī)型標(biāo)配（滲透率 50%），然后進(jìn)一步往兩千元以下乃至一千元手機(jī)市場(chǎng)滲透。

盡管防水與VR、AI等技術(shù)相比看起來(lái)只是局部創(chuàng)新，然而經(jīng)過(guò)一番梳理，我們?nèi)匀豢吹搅似渲芯薮蟮氖袌?chǎng)價(jià)值。

其實(shí)，其意義遠(yuǎn)不止于此。當(dāng)機(jī)遇用戶(hù)痛點(diǎn)的這項(xiàng)性能得到提升后，智能設(shè)備開(kāi)始擁抱水的環(huán)境，未來(lái)有可能衍生出更多的創(chuàng)新產(chǎn)品。

除了手機(jī)、穿戴設(shè)備等顯而易見(jiàn)的品類(lèi)之外，消費(fèi)級(jí)的水下無(wú)人機(jī)、水下機(jī)器人等等也將應(yīng)運(yùn)而生。立足現(xiàn)有技術(shù)，創(chuàng)造出更多的應(yīng)用型創(chuàng)新，也是值得鼓勵(lì)的做法。

文章來(lái)源：智在東西

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