電子產(chǎn)品常見防水設(shè)計(jì)方案與施工作業(yè)流程

    每當(dāng)公司新上的項(xiàng)目客戶提出做防水防潮防鹽霧的需求后，最先忙起來(lái)的是結(jié)構(gòu)攻城師們，為了能達(dá)到目標(biāo)并且不耽誤工期，為了能順利通過(guò)驗(yàn)收，多少日日夜夜奮斗在一線研究各種模具，滿腦子注塑、密封、排氣、膠墊、導(dǎo)流，散熱，變形，開模成本……

    我們非常糾結(jié)到底要怎么去改善外觀模具來(lái)應(yīng)付多少有點(diǎn)挑剔的客戶。畢竟哈佛的教授都說(shuō)不能保證百分百做到防水，可見電子產(chǎn)品防水難度之大，所以，青山新材小編認(rèn)為如何讓產(chǎn)品防水工藝更簡(jiǎn)單，需要我們?nèi)ニ伎几倪M(jìn)并大膽嘗試，我們所做的每一分的努力都是為了無(wú)限的接近完美防水極限。

電子產(chǎn)品常見的防水設(shè)計(jì)方案

一、結(jié)構(gòu)防水

結(jié)構(gòu)防水是電子產(chǎn)品防水最為傳統(tǒng)的模式，也應(yīng)該是大多數(shù)工程師們最先想到的辦法，主題思想是疏水，導(dǎo)流，外部封裝與內(nèi)部電氣部分的有效隔離，產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)以及各種封堵是要點(diǎn)，當(dāng)然越是復(fù)雜模具的成本也不便宜。比如前幾年部分防水手機(jī)在設(shè)計(jì)耳機(jī)孔，充電口時(shí)候采用防水蓋等設(shè)計(jì)方法，就是從外部著手去堵水，從而達(dá)到防水的目的。

手機(jī)防水設(shè)計(jì)

即便是從結(jié)構(gòu)上做很多的改變依然無(wú)法更好的阻止水氣的浸入，因?yàn)殡娮赢a(chǎn)品特別是手機(jī)、耳機(jī)類的產(chǎn)品是使用非常頻繁的產(chǎn)品，使用者對(duì)外觀的人為非人為破壞都是隨時(shí)存在的，外觀在使用過(guò)程中自身也存在著變形的風(fēng)險(xiǎn)，外觀結(jié)合處的縫隙也會(huì)隨之變形，成為潛在的擔(dān)憂。

二、灌封防水

灌封方式防水目前常見的是采用環(huán)氧樹脂灌封膠，是用于電子產(chǎn)品模組的灌封，可以將整個(gè)PCB板包裹其中，從而起到防水、防潮、防鹽霧、防霉菌、抗震、抗外力沖擊等，環(huán)氧樹脂是飽和性樹脂，以其為基材生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂灌封膠具有本體強(qiáng)度高、粘接力強(qiáng)、耐候性好、收縮率低、絕緣強(qiáng)度高、環(huán)保等特性，灌封后能在-45-120℃間穩(wěn)定的機(jī)械和電氣性能。能對(duì)電路板全方位保護(hù)，極大提高電路板的使用壽命。但同時(shí)也存在一些比較致命的問題，比如PCB板的散熱將會(huì)非常受影響，最麻煩的是產(chǎn)品幾乎沒有返修的可能，或者說(shuō)返修成本過(guò)高。

電子產(chǎn)品樹脂灌封膠防水

三、表面涂層防水

（1）三防漆類

三防漆也叫線路板保護(hù)油、披覆油、防水膠、絕緣漆、防潮漆，三防漆類產(chǎn)品普遍比較厚，基本上涂層厚度會(huì)達(dá)到50微米，散熱不好，粘稠度高，一公斤產(chǎn)出比較低，干燥慢，甚至要一兩小時(shí)才能干，三防漆是在電子產(chǎn)品PCB板上涂覆固化一層膠膜，用于電路板防潮、防腐蝕、防鹽霧，但這層膜只能防護(hù)潮氣和少量的水份，如果電子產(chǎn)品完全浸入水中工作它就會(huì)失效;由于三防漆自身工藝原因，因此不抗摔、不抗振動(dòng)，受外力沖擊容易剝落，對(duì)PCB板的防護(hù)作用非常有限，用肉眼直接觀察很難看出來(lái)是否涂覆均勻。目前很多三防漆依然使用揮發(fā)性溶劑，對(duì)人體與環(huán)境有很大傷害，這對(duì)于一些產(chǎn)品要出口歐美的制造企業(yè)來(lái)說(shuō)環(huán)保不能達(dá)標(biāo)。

灌封膠對(duì)電路板的防護(hù)作用超過(guò)三防漆。如果只要起到一個(gè)最基本的防護(hù)作用,是可以選用三防漆防護(hù)。

電路板三防漆

（2）PCB納米涂層

      電路板納米防水涂層，是一種納米新材料，也叫納米涂層，目前較理想的三防漆替代品，厚度僅2-4微米，肉眼看不到，在PCB表面形成一張極薄的網(wǎng)，有效降低PCB表面能量，形成荷葉效應(yīng)，散熱性能好，不影響連接器正常導(dǎo)電，防水可以達(dá)到IPx5,基本滿足生活防水標(biāo)準(zhǔn)，也可以防腐蝕，抗酸堿鹽。

      目前中高端運(yùn)動(dòng)耳機(jī)防汗就用這種涂層技術(shù)，還有電子煙防煙油對(duì)電路板的腐蝕也是這種村料，因?yàn)殡娮訜煙熡鸵坏┞┑街靼迳?，將?duì)主板上的元器件造成腐蝕，包括即將要上市的iphone 7據(jù)外媒根據(jù)蘋果公司的新專利猜測(cè)說(shuō)也可能用這種涂層的。

      納米涂層在操作方面非常簡(jiǎn)單，直接把線路板在納米防水液里浸泡幾秒取出來(lái)自然晾置10分鐘就可以了。無(wú)需等待24小時(shí)，維修方便，并且符合RoHS,REACH,MSDS歐盟環(huán)保認(rèn)證，行業(yè)內(nèi)口碑和品質(zhì)都比較好的是青山新材TIS納米涂層，青山新材已與知名耳機(jī)廠商牽手合作。

PCB納米涂層表面超疏水現(xiàn)象

電子產(chǎn)品防水防潮常見操作方法

目前市場(chǎng)上的電子產(chǎn)品納米防水防腐蝕材料大體上分為以下三種，各有優(yōu)缺點(diǎn)，在此青山新材小編簡(jiǎn)要的總結(jié)一下幾種防水涂層的性能，為廣大即將要使用納米防水涂料的生產(chǎn)者提供一點(diǎn)參考。

一、表面噴霧式納米防水涂層

采用表面噴霧的形式，使手機(jī)或者平板電腦表面形成一層納米膜，從而從外部阻止水氣的進(jìn)入，達(dá)到防水的效果

手機(jī)防水噴涂

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單

缺點(diǎn)：抗磨損能力較弱，畢竟涂層是在產(chǎn)品的外殼部分，外殼是各種物品接觸最密切的部分，面對(duì)太多復(fù)雜的使用環(huán)境，損傷率會(huì)大大加快，并且產(chǎn)品在使用的過(guò)程中外觀有變形的風(fēng)險(xiǎn)，一旦變形就無(wú)法保證水氣對(duì)內(nèi)部電路板的影響。

建議：可使用到一些短期需要防水功能的產(chǎn)品上

二、鍍膜機(jī)真空噴霧式防水涂層

這種技術(shù)是采用真空鍍膜機(jī)將防水劑在真空條件下采用噴霧的形式從產(chǎn)品外觀的隙縫中噴入產(chǎn)品內(nèi)部，目的還是為了讓防水劑更廣泛的去接觸電路部分，但由于各種產(chǎn)品的外觀結(jié)構(gòu)不一樣，密封性也不一致，所以噴霧之后防水劑在產(chǎn)品內(nèi)部形成的涂層往往不完整。

優(yōu)點(diǎn)：可多臺(tái)設(shè)備同時(shí)運(yùn)作，加快效率

缺點(diǎn)：需要購(gòu)買一定數(shù)量的設(shè)備，首先設(shè)備的質(zhì)量會(huì)影響鍍膜的質(zhì)量，況且有些設(shè)備的宣傳效果遠(yuǎn)大于實(shí)際應(yīng)用效果，因此在很大程度上會(huì)受制于設(shè)備的性能，按照其原理來(lái)看，不同的手機(jī)，不同的密封程度都會(huì)對(duì)產(chǎn)品內(nèi)部的噴霧效果有不同的反應(yīng)，很容易造成覆膜不完整，良率不好保證。

建議：要有比較好的設(shè)備，還要有好的防水劑。

手機(jī)防水真空鍍膜機(jī)

三、PCBA浸泡式納米涂層

    這種技術(shù)是目前比較有趨勢(shì)的做法，即將PCB上的元器件全部貼裝完成后在生產(chǎn)線加入一道工序，就是將線路板直接在納米防水液中浸泡，浸泡時(shí)間只需3-5秒，取出后自然常溫晾置10分鐘左右即可裝殼，非常方便，無(wú)須購(gòu)置鍍膜機(jī)之類的設(shè)備，結(jié)膜也很完整。

    重中之重在于所使用的納米液的品質(zhì)一定要過(guò)關(guān)，并且能達(dá)到國(guó)際市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的要求，比如青山新材TIS納米防水液就能RoHS，REACH 168項(xiàng)檢測(cè)認(rèn)證，以及MSDS化學(xué)品安全檢測(cè)，膜厚只有2-4微米，肉眼不可見，微觀上由非常細(xì)微的納米顆粒組成一張防水網(wǎng)，但納米顆粒間有空隙，利用氣相沉淀原理有效的降低PCB板表面能量，使水滴與線路板表面的接觸角變大，形成荷葉效應(yīng)，超市疏水，由于涂層很薄，因此散熱性能很好，而目前市面上常見的三防漆類產(chǎn)品，普遍膜厚50微米左右，散熱和環(huán)保性能都要比TIS納米涂層差。

    同時(shí)納米涂層式防潮防水因?yàn)槠鋬?yōu)異的性能而逐漸成為趨勢(shì)，據(jù)相關(guān)消息透露即將要發(fā)布的iPhone 7/7 plus就會(huì)采用這種納米防水涂層，包括360發(fā)布的新品全身水洗手機(jī)，MEIZU EP51運(yùn)動(dòng)耳機(jī)等都采用的納米涂層防水材料和技術(shù)。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)以青山新材TIS納米涂層為代表的材料已被知名耳機(jī)廠商，電子煙廠商，軍工企業(yè)，空調(diào)巨頭等廣泛采用。

手機(jī)納米防水

PCB納米防水涂層-浸泡作業(yè)圖

優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單，無(wú)須增加設(shè)備投入，無(wú)須真空環(huán)境，涂布均勻，只需要將PCBA在納米防水液中浸泡幾秒就可以，做完涂層后并不影響連接器的導(dǎo)電性，可以防酸堿鹽腐蝕，因?yàn)橹苯油坎荚赑CB板上，產(chǎn)品外觀的變形損傷不會(huì)對(duì)PCB形成明顯的影響，由于是基于PCBA浸泡涂布的，所以幾乎適用于所有電子產(chǎn)品。

缺點(diǎn)：目前還無(wú)法單靠PCB納米涂層做到7級(jí)以上防水，只適用于生活防水

建議：納米防水液的選擇很重要，市場(chǎng)上各種納米防水涂料，價(jià)格差距很大，當(dāng)然性能差距也很大，這就要求我們制造商要多測(cè)試同類型產(chǎn)品，對(duì)比性能，最終選擇質(zhì)量?jī)?yōu)異的納米涂料。

不論納米涂層如何去涂布，其核心是納米防水液，納米防水液的科技含量將直接決定納米涂層的性能和質(zhì)量，因此選擇質(zhì)量可靠，口碑良好，并且經(jīng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)性能表現(xiàn)穩(wěn)定的納米防水涂料是廣大電子制造業(yè)廠家應(yīng)該考慮的問題。

四、刷涂表面漆

    比如常見的三防漆、防水膠，還有目前的新材料納米涂層，都可以采用刷涂的方式施工作業(yè)，刷涂方式操作起來(lái)比較靈活，適合表面積比較小的線路板或者元器件單獨(dú)涂覆。

三防漆刷涂

對(duì)于納米涂層類材料也是可以采用刷涂的方式來(lái)作業(yè)，可應(yīng)用于局部防潮防水，比如單個(gè)元器件，另外在產(chǎn)品進(jìn)行返修的時(shí)候如果更換過(guò)某些元器件，則可以采用刷涂的方式在維修過(guò)的位置重新涂布納米涂層。

當(dāng)然還有其它不太常用的防水工藝，比如用石蠟涂布、用白凡士林灌封、使用超密封機(jī)盒、硅橡膠灌封等，但都會(huì)存在維修不便，發(fā)熱嚴(yán)重，成本昂貴，氣味太大，揮發(fā)物有害等大大小小的問題，需要工程師根據(jù)產(chǎn)品特性及品質(zhì)要求來(lái)選擇合適的工藝和材料。

最后，我們不得不討論一個(gè)事實(shí)，就是在防水需求被提出時(shí)客戶的期待往往是很高的，比如一開始就要求產(chǎn)品的測(cè)試值要達(dá)到某個(gè)峰值，比如要求水中浸泡720小時(shí)后正常，在進(jìn)行了一個(gè)月的測(cè)試后發(fā)現(xiàn)超過(guò)9成的防水材料根本無(wú)法達(dá)到這個(gè)要求，回歸到真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)際上這個(gè)產(chǎn)品僅需要達(dá)到浸泡72小時(shí)即可，所以期待的目標(biāo)值與最終確定下來(lái)的可行性方案可能會(huì)有出入，更應(yīng)該本著最真實(shí)需求的方向去找尋解決方案。