電子產(chǎn)品常見防水設計方案與施工作業(yè)流程

    每當公司新上的項目客戶提出做防水防潮防鹽霧的需求后，最先忙起來的是結(jié)構(gòu)攻城師們，為了能達到目標并且不耽誤工期，為了能順利通過驗收，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應付多少有點挑剔的客戶。畢竟哈佛的教授都說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，青山新材小編認為如何讓產(chǎn)品防水工藝更簡單，需要我們?nèi)ニ伎几倪M并大膽嘗試，我們所做的每一分的努力都是為了無限的接近完美防水極限。

電子產(chǎn)品常見的防水設計方案

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)品的模具設計以及各種封堵是要點，當然越是復雜模具的成本也不便宜。比如前幾年部分防水手機在設計耳機孔，充電口時候采用防水蓋等設計方法，就是從外部著手去堵水，從而達到防水的目的。

手機防水設計

即便是從結(jié)構(gòu)上做很多的改變依然無法更好的阻止水氣的浸入，因為電子產(chǎn)品特別是手機、耳機類的產(chǎn)品是使用非常頻繁的產(chǎn)品，使用者對外觀的人為非人為破壞都是隨時存在的，外觀在使用過程中自身也存在著變形的風險，外觀結(jié)合處的縫隙也會隨之變形，成為潛在的擔憂。

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度高、粘接力強、耐候性好、收縮率低、絕緣強度高、環(huán)保等特性，灌封后能在-45-120℃間穩(wěn)定的機械和電氣性能。能對電路板全方位保護，極大提高電路板的使用壽命。但同時也存在一些比較致命的問題，比如PCB板的散熱將會非常受影響，最麻煩的是產(chǎn)品幾乎沒有返修的可能，或者說返修成本過高。

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，基本上涂層厚度會達到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失效;由于三防漆自身工藝原因，因此不抗摔、不抗振動，受外力沖擊容易剝落，對PCB板的防護作用非常有限，用肉眼直接觀察很難看出來是否涂覆均勻。目前很多三防漆依然使用揮發(fā)性溶劑，對人體與環(huán)境有很大傷害，這對于一些產(chǎn)品要出口歐美的制造企業(yè)來說環(huán)保不能達標。

灌封膠對電路板的防護作用超過三防漆。如果只要起到一個最基本的防護作用,是可以選用三防漆防護。

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，散熱性能好，不影響連接器正常導電，防水可以達到IPx5,基本滿足生活防水標準，也可以防腐蝕，抗酸堿鹽。

      目前中高端運動耳機防汗就用這種涂層技術(shù)，還有電子煙防煙油對電路板的腐蝕也是這種村料，因為電子煙煙油一旦漏到主板上，將對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說也可能用這種涂層的。

      納米涂層在操作方面非常簡單，直接把線路板在納米防水液里浸泡幾秒取出來自然晾置10分鐘就可以了。無需等待24小時，維修方便，并且符合RoHS,REACH,MSDS歐盟環(huán)保認證，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，在此青山新材小編簡要的總結(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入，達到防水的效果

手機防水噴涂

優(yōu)點：操作簡單

缺點：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，面對太多復雜的使用環(huán)境，損傷率會大大加快，并且產(chǎn)品在使用的過程中外觀有變形的風險，一旦變形就無法保證水氣對內(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、鍍膜機真空噴霧式防水涂層

這種技術(shù)是采用真空鍍膜機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：可多臺設備同時運作，加快效率

缺點：需要購買一定數(shù)量的設備，首先設備的質(zhì)量會影響鍍膜的質(zhì)量，況且有些設備的宣傳效果遠大于實際應用效果，因此在很大程度上會受制于設備的性能，按照其原理來看，不同的手機，不同的密封程度都會對產(chǎn)品內(nèi)部的噴霧效果有不同的反應，很容易造成覆膜不完整，良率不好保證。

建議：要有比較好的設備，還要有好的防水劑。

手機防水真空鍍膜機

三、PCBA浸泡式納米涂層

    這種技術(shù)是目前比較有趨勢的做法，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，無須購置鍍膜機之類的設備，結(jié)膜也很完整。

    重中之重在于所使用的納米液的品質(zhì)一定要過關(guān)，并且能達到國際市場對產(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項檢測認證，以及MSDS化學品安全檢測，膜厚只有2-4微米，肉眼不可見，微觀上由非常細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，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。

    同時納米涂層式防潮防水因為其優(yōu)異的性能而逐漸成為趨勢，據(jù)相關(guān)消息透露即將要發(fā)布的iPhone 7/7 plus就會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，MEIZU EP51運動耳機等都采用的納米涂層防水材料和技術(shù)。國內(nèi)市場以青山新材TIS納米涂層為代表的材料已被知名耳機廠商，電子煙廠商，軍工企業(yè)，空調(diào)巨頭等廣泛采用。

手機納米防水

PCB納米防水涂層-浸泡作業(yè)圖

優(yōu)點：操作簡單，無須增加設備投入，無須真空環(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電性，可以防酸堿鹽腐蝕，因為直接涂布在PCB板上，產(chǎn)品外觀的變形損傷不會對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：目前還無法單靠PCB納米涂層做到7級以上防水，只適用于生活防水

建議：納米防水液的選擇很重要，市場上各種納米防水涂料，價格差距很大，當然性能差距也很大，這就要求我們制造商要多測試同類型產(chǎn)品，對比性能，最終選擇質(zhì)量優(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)測試實驗性能表現(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)，刷涂方式操作起來比較靈活，適合表面積比較小的線路板或者元器件單獨涂覆。

三防漆刷涂

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

當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、使用超密封機盒、硅橡膠灌封等，但都會存在維修不便，發(fā)熱嚴重，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)要求來選擇合適的工藝和材料。

最后，我們不得不討論一個事實，就是在防水需求被提出時客戶的期待往往是很高的，比如一開始就要求產(chǎn)品的測試值要達到某個峰值，比如要求水中浸泡720小時后正常，在進行了一個月的測試后發(fā)現(xiàn)超過9成的防水材料根本無法達到這個要求，回歸到真實應用場景，實際上這個產(chǎn)品僅需要達到浸泡72小時即可，所以期待的目標值與最終確定下來的可行性方案可能會有出入，更應該本著最真實需求的方向去找尋解決方案。