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小小的防水材料也能是一条上百亿级别的赛道

2019年03月28日 点击:

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本文阅读时间8-10分钟 

—————— 写在前面 ——————

从国内外各大厂推出的机型来看,

防水手机逐渐成为大厂各机型的标配:


苹果:iPhone X             防水              IP67级

三星:Galaxy S8                         IP68级

华为:Mate 20 Pro                              IP68级
谷歌:Pixel2                                  IP67级

索尼:Xperia XZPremium                           IP68级

......


还有像小米、OPPO、vivo等并未直接标识手机防水等级的厂商,多多少少也会宣传广告自家手机是可以防水的。

 

日常生活中,感觉手机防水的需求并不强烈,为什么这些大厂都如此孜孜不倦地追求防水的功能?

 

1、从购买的角度来看,防水防尘能力成为用户选择购买iPhone7的第二大理由,自苹果发布iPhone7之后,企鹅智酷对57000万网友进行《iPhone 7中国消费者购买意向报告》的调查,其中手机防水功能成为用户购买iPhone7的第二大理由,有42.6%的网友选择因防水防尘功能而购买。


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2、从售后的角度来看,据IDC在2015年公开发行的调研数据显示,在所有送修的设备之中,无防水处理导致手机损坏的金额巨大,液体侵入是继碎屏之后手机返修的第二大损坏原因,占比高达35%,仅2015年就约有3.28亿部智能手机因为液体侵入而受损。

 

IDC估计,目前全球只有不到10%的智能手机具备防水性能,每年由于液体侵入而造成的损失则高达967亿美元。

 

要知道,不到手机售价1%的防水处理成本,能够减少30-40%的手机返修比例,从这个角度来讲防水处理行业的市场空间太有想象力了。




01

IPXX防护体系


在研究防水材料领域前,先进行一个简单的科普:

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日常用来评判手机防护等级,会常用到IPXX这个国际上针对电气电子设备对异物入侵的防护等级体系,IP是Ingress Protection的缩写。


IPXX中第一个X表示接触保护和外来物保护等级,主要是体现防尘保护,最高等级是6,完全防止外物及灰尘侵入。


IPXX中第二个X表示防水保护等级,最高等级是8,从IPX1-8防水能力依次增强,IPX8可以在一定水压下长期浸泡,IPX1-IPX8的防水级别大概如下:

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了解了不同的防水等级之后

在买手机和使用手机时

最好先鉴别自己的手机处于什么防护等级

以免酿成悲剧......

毕竟肾只有两个......



02

技术路线



了解了防护等级之后,言归正传,我们聊聊手机到底怎么实现防水的,主要有两种方式,物理结构件防水和化学物质覆膜这两大类,而覆膜技术下面又有几种细分方式:


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一、物理结构件防水



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物理防水主要有三块部位:外部结构件、声学元器件、内部电路板。


外部结构件上,多采用一体化机身,减少机身的拼接,从而减少机身缝隙,在内部的声学元器件和内部电路板上,多使用防水胶条、硅胶密封圈、胶黏剂等对内部的连接处进行保护,从而阻挡灰尘及液体的入侵。


不过无论是从设计还是从制作过程,结构件防水对于耳机孔、充电孔等裸露在外的部位很难保护,始终会对机型美观造成影响,而且会因为结构件的老化、摔落磕绊等意外磨损导致防水性能下降明显。



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像三星、索尼等企业实现的IP68级防水,还有苹果实现的IP67级防水主要都是通过结构件防水,华为的Mate 20 系列有结构件防水处理可以达到IP68级别,没有结构件防水处理只有IP53级别,差异非常明显。



二、化学物质覆膜


1、三防漆、灌胶、氟化液等覆膜


三防漆以丙烯酸酯为主,灌胶和氟化液(还有硅胶、聚氨酯等)则是另外一种防护的胶体。将这三种材料通过点胶、灌胶、喷涂、浸泡等方式处理至PCB板上,从而实现防护。



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三防漆、灌胶、氟化液等覆膜处理成本及门槛都不高,但是这种工艺会带来明显的几个问题:

一是由于操作的精细度问题,会导致PCB板上边角处无覆盖、无保护,在芯片管脚处不易涂覆;

二是这种处理方式需要用到大量有机溶剂,造成明显的污染环保问题;

三是这种覆膜方式毕竟不是微观层面的化学反应,会给产品明显增重,而且影响元器件的整体散热效果和导电性能,因此一般只能在机壳机身、摄像头连接处喷涂,苹果iPhone8在内部的PCB板、摄像头部件连接上都进行了三防漆的喷涂。


2、纳米镀膜:(化学物质覆膜的第二种)

从工艺和镀膜成分的差异上来区分,有三种纳米镀膜选择:


(1)等离子体镀膜


在产品整个表面涂上一层厚度以微米~纳米计的聚合物,表面形成微凸结构,吸附气体分子形成气体薄膜,而且水滴的接触角趋于最大值,无法渗透过纳米层表面,最后形成像荷叶一样的疏水效果,类似下图:


等离子覆膜主要是用氟化物实现,首先由于等离子体具有强烈的方向性,会导致产品表面膜厚严重不均;


其次则是等离子体膜必然有孔隙,可以防泼溅,但是不能防浸泡,而且是通过疏水结构来让水流走,一旦表面水滴压力增强,例如浸泡或者强力喷射,那么就会让水直接渗入,达不到保护效果。


想象一下荷叶面对强力水龙头时直接被水流冲破荷叶的场景......


(2)派瑞林


通过CVD(化学气相沉积法),由活性小分子在元器件表面“生长”出完全贴合该物体形状的高分子涂层,形成一层无孔隙的纳米涂层,和等离子体覆膜的疏水结构不同,可完全实现与水的隔绝。


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派瑞林这种防水结构可以让元器件防水、防腐蚀,但仍有缺点:

一是不耐高温,长期使用温度只能在100℃以下;

二是在光照下容易裂解,阳光照射下2周就黄化开裂;

三是不能隔绝氧气分子的渗透,防水但是不能防氧化。而且派瑞林膜本身无法导电,因此很多区域不能镀上派瑞林膜,导致了派瑞林的应用场景受到极大的限制。


(3)复合材料涂层


复合材料涂层也是用CVD方式在元器件表面实现覆盖,主要成分不同,先将一层高分子涂层生长于元器件表面,随后再覆盖上一层致密的氧化物纳米涂层用来隔绝氧气防止元器件被氧化。与派瑞林一样是彻底隔绝外部水分子及空气的技术路线。


复合材料涂层通过金属氧化物使得复合材料涂层实现抗高温(150°高温)、防氧化和抗光照(户外直接照射10年)等派瑞林本身不具备的特性,而且能够保留派瑞林这种高分子结构本身无孔隙防水、防腐蚀的优点,缺点就是技术门槛比较高。相比之下,具备抗高温+抗光照+防水防氧+防腐蚀特性的复合材料涂层能够极大地拓宽原本等离子体涂层和派瑞林涂层的应用场景,不仅用于消费电子产品领域,还能延伸至电气设备领域。




03



行业规模


1、智能手机领域


正如上面提到的,智能手机内部需要防护的主要是三块地方,声学元器件、外部结构件以及内部电路板,通过结构件(2个液态硅胶和4个O型环)进行防水大约需要8-10元成本,同时还需要用三防漆or纳米镀膜对内部电路板进行一定的处理。


总成本约为15-20元,这是手机行业对于防水这个需求能够接受的普遍成本。


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数据来源:中国信通院《2018年国内手机市场运行情况》


看一下2018年国内智能手机价格区间分布,0-999元价位的手机只占15%。


考虑到HUAWEIP8 这种799元价位的手机都能够用英国P2i的等离子进行镀膜,所以这里我们谨慎客观地假设90%的手机都能够用得上纳米镀膜这种高逼格技术。


那么结合中国和全球2018年智能手机出货量数据,智能手机领域防水处理市场规模大概为中国60-80亿元,全球210-280亿元:


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2、LED显示屏领域


据LED显示屏行业龙头利亚德2017年年报,2017年利亚德成为LED显示产品行业市占率第一名,全球市场占有率为14%,其LED显示产品业务2017年收入合计为63亿左右,对应全球市场规模450亿元。


而据中国光学光电子行业协会行业数据显示,中国2017年LED显示屏市场规模约为350亿元。


LED行业防水处理领域内,计价的基础单位为xx元/平方米,2017年利亚德实现约150万平方米左右的LED显示屏产品出货量,每平方米售价大概为4200元,据业内人士披露,LED显示屏进行防水处理的成本分别为200元/平方米(户内屏)和450元/平方米(户外屏)。


从中国光学光电子行业协会LED显示应用分会过往披露的《全国LED显示应用行业发展报告》数据来看,户内LED显示屏占到了56%,户外LED显示屏占到44%,对应平均每平方米LED显示屏防水处理成本占售价比约为7%。(加权平均)


那么LED显示屏领域防水处理市场规模大概为中国25亿元,全球32亿元规模:


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3、当然,最为先进的复合防水膜材料相比派瑞林和等离子体覆膜技术,极大地拓展了应用场景,不仅仅可应用于智能手机与LED显示屏行业,同时也还可应用于耳机、电子书、无人机、家用电器等消费电子领域,以及汽车、太阳能逆变器、通讯基站等电气设备市场,综合来看,防水处理行业处于很多终端产品的上游,是一个百亿级别的赛道。




04


业内格局



目前在全球在防水处理上不同技术路线的

产业公司及相关的应用案例主要如下:


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从不同技术路线的毛利水平来看,开展物理结构件防水处理业务的:


毛利大概33%-35%,这里可以重点关注一下长盈精密。


公司本身是国内一体化金属机身加工的龙头,从为客户制作智能手机机身的同时,延伸至结构件防水处理领域,因此在2016年8月以3亿估值投资广东方振15%的股权,随后又在2016年10月以估值8.3亿收购了广东方振36%的股权,股份比例达51%,实现控股。


而广东方振的主营业务就是液态硅胶注射成型产品,例如硅胶密封圈等,该类产品的核心技术在于液体硅胶注射成型技术(LSR/LIM),广东方振是该领域的龙头之一。

 

进行三防漆防水处理的企业:


由于原料及生产制作方式相对门槛较低,国内尚未有大规模企业,主要是以地方性小企业居多,大部分企业的商业模式是将三防漆生产出来之后销售给客户自己进行产品防水处理,部分企业也会连带进行防水处理设备销售。

 

具备纳米镀膜防水技术的企业:


毛利率水平约达到45%-50%,由于这种技术路线的工艺与前两者相比有明显的差异,不能简单地销售商品或者是进行成品处理,因此为客户进行纳米镀膜需要从产线的中间环节就开始,延伸出两种模式:


1、来件加工,客户将元器件送至企业,企业进行纳米镀膜后需要将元器件送返至客户进行验收,并让客户可以继续进行生产。

 

这种商业模式对于客户的生产排版会产生明显的调整影响,双方需要进行产期配合。

 

2、厂中厂形式,由企业直接将纳米镀膜产线放至客户工厂中,以销售价+后期运维费用的形式进行产品加工收费,能够明显提升生产效率。

 

这种商业模式在构筑之初难度较大,需要强力的销售团队进行不断攻关,但是如果企业能够进入一家企业,并且一直保持技术优势而不被抄袭,那对于客户来讲,后期的转换成本极高,能够为纳米镀膜企业形成极强的护城河。

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