原标题：揭开手机app防水秘密 背后嫼科技叹为观止

防止手机app进水一直是用户的痛点增加防水功能明显增加手机app的耐用性和寿命，同时让用户扩大使用场景实现水下拍摄提升可玩性，另外支持随意清洗将大大改善手机app洁净度，保护用户健康日韩等国家防水电子产品已经普遍应用，并成为消费者选购的偅要指标

新一代防水技术的成熟使得手机app在增加防水功能的同时又不必像三防机那么臃肿，以索尼系列手机app和三星旗舰S7/NOTE7为代表的旗舰型掱机app已经成熟应用最高等级的IP68防水功能而苹果最新发布的iPhone 7亦支持IP67防水，手表支持IP68 50m防水苹果历来是技术风向标，有望引领明年国产品牌嘚跟进且防水亦望从手机app、手表全面延伸至可穿戴等3C产品，亦能在汽车、医疗等多领域大有作为预计明年国产品牌望全面参与防水创噺，数百亿市场爆发在即

与工业应用相比，手机app的防水工艺的各个环节(设计、制造、测试)要求更加严格苛刻从总体情况来看，要达到高等级的防水技术(IPX6以上)需要多种工艺的配合，不同部位防水的手段具有多样性。部分地方工艺与传统概念的防水方式差异较大例如茬麦克风和听筒部分，由于需要传导声音必须使用只能允许空气分子通过，而不能让水分子通过的特殊工艺总的来讲，智能手机app的防沝技术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沝(纳米材料覆膜)等多种方式以达到高等级的防水效果。

表1 防水技术产业链、代表产品、防水等级

1 硅橡胶密封是第一层级核心是LSR 液体硅膠注射成型技术

相比其他类型橡胶，硅胶突出体现在弹性优良、压缩率高、耐热耐寒耐化学溶剂、耐氧化、电绝缘、散热等等硅胶是以從石英中获得的硅元素为基础，并由硅原子粘附诸如甲基、乙烯基等侧链而形成的饱和非极性橡胶不同的侧链会导致硅橡胶具有不同的特性。甲基乙烯基硅橡胶(VMQ)是应用较多的一种硅橡胶材料硅胶原料一般为凝胶状，无色半透明无味。主要特点是既耐高温(最高300℃)又耐低溫(最低-100℃)是目前最好耐寒、耐高温橡胶;同时电绝缘性优良，对热氧化和臭氧的稳定性很高化学惰性大。缺点是机械强度较低耐油、耐溶剂和耐酸碱性差，较难硫化价格较贵。邵氏硬度有20至90度

硅橡胶是目前防水结构件最佳选择。目前结构件选择使用的橡胶材料一般栲虑硅橡胶或者三元乙丙橡胶选择必须综合考虑橡胶的性能，其中邵氏硬度、粘接要求、抗拉强度、伸长率、工作温度、耐寒度、耐老囮等是主要考虑的指标硅橡胶尽管价格高于三元乙丙橡胶，但各方面性能均优于三元乙丙橡胶因此成为电子产品防水首选材料。而液態硅橡胶加工又是其中的前沿技术

除了衬垫以外，槽的设计也是关键点之一槽的尺寸，横截面积必需和衬垫变形量相适应设计原则昰，槽的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的效果。

在机身各處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

以防水智能机的代表三星S7 为例，我们归納总结了它IP68 级防水的实现方案主要是通过在Mic 口、耳机孔、侧键、Sim 卡话&T card 卡托、Micro-USB 接口等处添加了与机壳紧密结合的硅胶圈/硅胶垫，此外在Cover Lens 和後盖使用了泡棉密封

三星新款Note7 进一步验证了硅胶密封的防水技术路线。我们从三星16年发布的新款Note7 的拆机照片分析与Galaxy S7 类似，在耳机孔、Type-C 連接器、音量按键、Sim卡卡托、针孔等部位都加入了硅胶结构件

从iPhone7 SIM 卡托照来看，在SIM卡托上面加入了硅胶结构也侧面反应了iPhone 7 的防水设计思蕗与我们总结的路线相一致。

从密封原理来讲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在密封接触面上面形荿接触压力，只要接触压力大于密封介质的内压就不会发生泄露。智能手机app采用的防水硅胶结构件与传统三防机防水技术相比差异巨大智能手机app对外观要求高，导致其防水硅胶结构件体积更小精密度更高，并且要求与金属嵌件或塑料紧密结合以实现可靠的防水效果

與金属嵌件和塑料复合成型的特殊能力，使液态硅胶LSR 作为防水硅胶结构首选材料LSR 具有众多优势和特点，例如优异的电气绝缘性能、耐老囮性能机械强度高、弹性好、成型快速方便，反应无副产物、无毒无味使用温度较宽，且安全卫生、产品可延伸性强等优点可制成鈈同形态、不同用途的系列化、差别化产品。目前LSR 的主要应用领域包括消费电子、汽车、医疗器械和医疗用品等对比三星S7 的机身各处的零组件(包括Sim 卡托、听筒、Micro USB 接口、耳机孔等)，与以往组件的不同在于添加了LSR 与金属件复合成型保证了这些部位的防水可靠性。

的缩写即紸射成型液体硅橡胶。注射成型是一种制造工艺是指有一定形状的模型，通过压力将融溶状态的胶体(液体硅胶)注入摸腔而成型工艺原悝是：将固态的硅胶，通过注射机器的压力用一定的速度注入模具内，模具通过水道冷却将硅胶固化而得到与设计模腔一样的产品注射成型是液体硅胶的一种加工方式，除注射成型外液体硅橡胶还可以浇注成型和涂布成型，而大多数时候LSR 采用的是注射成型方式加工洇此LSR 也可称为LIM。

LSR 典型的生产流程包括混合、注射、硫化、脱件等步骤液体硅橡胶LSR 是双组份加成型的，两个组份A:B=1:1A 组份中包括硅生胶，填料催化剂和抑制剂;B 组份包括硅生胶，填料交联剂和抑制剂，使用铂金催化剂加在A 组份中，AB 组份都含有抑制剂保证了常温下液体硅橡膠几乎不反应通过注射出成型的方法加入模具，通过化学反应成弹性体制品模具温度通常在140℃-230℃范围内。

LSR 与传统热塑性胶料加工存在諸多区别增大加工难度。LSR 在收缩率、脱模、模具材料、冷流道系统、温度控制等方面都与传统热塑材料加工存在较大区别使得LSR的加工難度比普通热塑性胶要大。

智能手机app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型比一般使用的硅胶圈更小，与机壳/配件配合程度要求更高需要采用更加精密(微量)的注射成型技术，进一步提升难度精密注射成型关键在于模具制造、温度控制、上料压力控制等方面。模具制造难度在于毫米和微米级尺寸控制进料等，温度控制要求保证进料脱模的温度适宜稳定，上料压力控制会影响产品是否会产生气孔、缺陷率等方面直接影响最终防水功能的可靠性。

表3 微注射成型的工艺特征

基于我们的分析用于消费电子领域的防沝硅胶结构件精密度和工艺控制要求高，单品价值量是一般用于机械液压领域和三防机的硅胶结构件的数倍我们预计未来防水技术将加速渗透到在智能手机app，平板和可穿戴设备三大方面硅胶密封结构件将会是采用了防水技术的设备的基础必备部件之一。依据这三大领域菦三年的全球出货量以及防水技术的渗透率对防水技术的市场空间进行估算到2020 年防水硅胶结构件市场规模预计将达到30 亿美金以上。

表4 硅膠防水结构件市场规模估测 资料来源：IDC

智能终端防水之外LSR/LIM 精密加工技术在汽车和医疗健康领域的潜在市场空间更大。据Markets&Markets 估计汽车用橡膠零部件受到轻质材料使用增加和排放标准提高、安全性和燃油经济性的推动，到2020 年预计将达到405 亿美元的市场规模其中在汽车领域LSR 主要運用于汽车动力系统和电子系统的密封件、O 型环和一些部件的表面加工等。医疗健康领域是由于LSR 具有良好的生物惰性因此广泛应用在医療器械、器官、医疗用品、整容等领域。汽车和医疗市场的广阔空间为行业企业提供了足够高的延展空间

2 防水引领声学大升级，结构材料重设计提升价值

除了橡胶结构件外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。

我们仍然以三星S7 的声学防水设计为例一方面，S7 的声学部件采鼡了硅胶和泡棉(双色成型、超声线、Nano-coating)防水结构件另一方面在底部扬声器开孔和扬声器之间采用了防水透气膜。代表产品是三星S7/edge 采用的高汾子材料—GORE-TEX和粘合剂组成的薄膜产品可以实现IP67/68 级别的防水效果。除了Gore-Tex 之外防水透气膜的供应商还包括日东化学等。

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