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一文看懂手机防水原理:华为/小米做了哪些“无良”小动作?

2019年04月28日 点击:

有些手机不防水,通过内置了“进液标识”,放置在接口附近,目的就是为了对消费者质保时,对质保进行拒绝。这个不管什么品牌,这样的做法都有些过分。而目前看到这个做法最严重的是小米、华为。

智能手机已经成为我们每个人生活必备工具,不仅做为通讯工具,还能充当数码相机、游戏机、电子邮箱甚至是钱包,它能带给我们便捷、欢乐、感动,也会带给我们小小的“伤痛”。手机用户最大的痛点是什么?“手机进水”或许就是你的答案;如果你的手机不具备防水功能,而又意外掉到水里,你可能会遇到一系列的麻烦,很多用户甚至不止一次的遇到这样的情况,“于情于财”都让人难以接受。目前已经有一些手机厂商推出过防水手机。虽然已有不少防水手机上市,但多数主流智能手机依然不具备防水性能。

揭秘手机防水原理 防水设计真的很难吗?

早年的防水手机,大多是被动式防水手机。手机多采用加保护塞的方式来防水,由此造成了手机在厚度以及重量上皆不尽人意。最重要的是,随着时间的推移,手机上的防水塞将逐渐老化,最后导致防水失效,防水性能无法得到保证。

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世界上大多数人经常使用的拥有防水防尘技术的手机应该数三星为第一,手机已经达到了ip68的程度, 6为防尘等级,8为防水等级,这些都应用在了三星的s系列和NOTE系列,大大的减少了三星的受损几率,多人都以为防水防尘仅仅只是防止接触水和灰尘而已,但事实上绝非仅仅如此,接下来我们就根据三星s49来了解一下这个防水防尘的功能。

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S9并不是整个机身封闭的,它拥有至少五六个孔,耳机、充电、卡槽等,而且像很多手机按键,例如电源键,音量键等也都是与手机内部的许多重要元件相连,那么在这种多孔,按键又多与元件相连,它是怎么做到防水的?首先,我们需要从按键、听筒、扬声器、耳机孔、充电孔和sim卡槽6个方面来分别探究一下新高标准的防水机制。

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首先来看SIM卡槽,虽然说这个卡槽在手机的整体地位中非常重要。但是它的防水却十分的简单,只需要在卡槽边上垫上一圈防水硅垫就可以了,怎么样,是不是非常的简单?而这个卡槽的防水还可以通过其它方法来解决,除了这种在外部添加防水的硅胶垫以外,其它的都需要从它的手机内部出发,稍微有一点点麻烦。而至于在手机按键处防水。也是比较简单的,我说是一般的,别的品牌的手机,它们往往会采用直接挤压锅仔片,但是三星的防水一直都是行业里的行家,所以说它采取了添加一层防水橡胶膜。简单又效果更好。

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而至于听筒和扬声器这一类东西的防水是在扬声器内部与外部开孔之间存在一层过滤网,以及该网的周边是由一圈防水硅胶组成,过滤网是为了让空气自由流通使声音足以传递,但是又能够防止外部的水进入内部,声音不能在真空中传播的原理,大家应该都清楚,而且自然环境下的水,往往做不到科研中的水,那样达成小分子结构,而大多数都是以分子团为基准,因此这个过滤网它的孔径只要比这个小就可以了,所以说它的直径介于两者之间就能够保证空气流通而阻止水流进入。但是可不要以为过滤网是万能的,否则又怎么会加一层防水橡胶圈呢?水压还是会导致水穿过过滤网?但是万一水压过大,水还是可以透过滤网,因此橡胶圈的存在可以防止水进入手机内部。就算是进水了,也只是进入扬声器里面,并不会给手机造成更大的伤害。

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而至于充电孔的防水,则更加简单了,因为充电孔本身不与手机内部连接,所以说即便进水了也无所谓,需要考虑到设计师,如何让进水以后水顺利排出?毕竟水如果残留在金属元件的内部,而且自然界的水杂质很多,很容易腐蚀一些电子部件,到时候充电的地方没用了,这个手机不也就报废了吗?在三星的设计之中,它们采用了特殊的涂料gore Tex,这种涂料可以有效地避免水残留在手机内部。

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最后就是三星防水设计中最难的一点,那就是耳机孔了,毕竟在华为手机mate20系列就无法处理这个问题,它们直接取消了3.5mm的耳机孔,而三星却成功保留了,首先就是在耳机孔涂上防水的特殊涂料,其次加上了一圈橡胶圈,防止水从缝隙进入。毕竟耳机孔其实也是一个不接触内部的部分,所以同样只要防止水渗漏和遗留就可以了。

IPXX防护等级概念

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防护标准等级

这里的“IP”是国际防护标准等级;简而言之,IPXX中“XX”两位数字分别代表防尘和防水等级,其中防尘等级从0~6,防水等级则从0~8。

第一个“X”指的是防止外物和灰尘侵入的等级,用0-6的标数来判断其防护能力:


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防尘能力等级

对于手机设备而言,防尘5级意味着设备已经有了较好的防尘效果,虽不能完全防止灰尘侵入,但灰尘的侵入量不会影响电器的正常运作;6级则是完全防止灰尘侵入,所有接口等部位都密封完全,是与内部元器件完全隔绝。

第二个“X”是指防水等级,是由国际工业防水等级标准IPX和日本工业防水标准的JIS等级的统一制定标准,用0-8的标数将将防水能力分为9级:

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防水能力等级

简单来说,对于一些防水性能一般的手机,只要做到6级及以下的防溅水能力,就能够防止一些生活洒水和雨水入侵到手机内,7级意味着设备在1米以内的水中,可以承受长达30分钟的浸泡而内部不进水,8级标准则更进一步,可以保证设备在1.5米以下的水中进浸泡30分钟内安然无恙。

1、范围

   防水试验包括第二位特征数字为1至8,即防护等级代码为IPX1至IPX8。

2、各种等级的防水试验内容

(1)IPX1

方法名称:垂直滴水试验

试验设备:滴水试验装置及其试验方法见2.11

试样放置:按试样正常工作位置摆放在以1r/min的旋转样品台上,样品顶部至滴水口的距离不大于200mm

试验条件:滴水量为1   0.5 mm/min;

试验持续时间:10 min;

(2)IPX2

方法名称:倾斜 15°滴水试验

试验设备:滴水试验装置及其试验方法见2.11

试样放置:使试样的一个面与垂线成15°角,样品顶部至滴水口的距离不大于200mm。每试完一个面后,换另一个 .....面,共四次。

试验条件:滴水量为3 0.5 mm/min;

试验持续时间:4×2.5 min(共10 min);

(3)IPX3

方法名称:淋水试验

试验方法:

a.摆管式淋水试验

试验设备:摆管式淋水溅水试验装置(装置图形及其试验方法见本书2.14)

试样放置:选择适当半径的摆管,使样品台面高度处于摆管直径位置上,将试样放在样台上,使其顶部到样品喷水口的距离不大于200mm,样品台不旋转。

试验条件:水流量按摆管的喷水孔数计算,每孔为 0.07 L/min。淋水时,摆管中点两边各60°弧段内的喷水孔的喷水喷向样品。被试样品放在摆管半圆中心。摆管沿垂线两边各摆动60°,共120°。每次摆动(2×120°)约4s  。

试验时间:连续淋水10  min 。

b.喷头式淋水试验

试验设备:手持式淋水溅水试验装置,装置图形及其试验方法见本书2.14

试样放置:使试验顶部到手持喷头喷水口的平行距离在300mm至500mm之间

试验条件:试验时应安装带平衡重物的挡板,水流量为10 L/min

试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为1 min (不包括安装面积),最少5  min 。

(4)IPX4

方法名称:溅水试验;

试验方法:

a.摆管式溅水试验

试验设备和试样放置:与上述第(3)条 IPX3 之a 款均相同;

试验条件: 除下述条件外,与上述第(3)条 IPX3 之a 款均相同;

喷水面积为摆管中点两边各90°弧段内喷水孔的喷水喷向样品。被试样品放在摆管半圆中心。摆管沿垂两边各摆动180°,共约360°。每次摆动 (2×360°) 约12s 。

试验时间:与上述第(3)  条 IPX3 之a 款均相同 (即10 min )。

b.喷头式溅水试验

试验设备和试样放置:设备上安装带平衡重物的挡板应拆去,其余与上述第(3) 条 IPX3 之b款均相同;

试验条件:除下述条件外,与上述第(3)条 IPX3 之b款均相同;

试验时间:与上述第(3)条 IPX3 之b款均相同, 即按被检样品外壳表面积计算,每平方米为1min(不包括安装面积)最少5min  。

(5)IPX5

方法名称:喷水试验

试验设备:喷嘴的喷水口内径为6.3mm;装置图形及其试验方法见本书2.14

试验条件:使试验样品至喷水口相距为2.5~3m,水流量为12.5 L/min (750 L/h);

试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为1min(不包括安装面积)最少3 min 。

(6)IPX6

方法名称:强烈喷水试验;

试验设备:喷嘴的喷水口内径为12.5 mm;装置图形及其试验方法见本书第2.14章;

试验条件:使试验样品至喷水口相距为2.5~3m,水流量为100 L/min (6000 L/h);

试验时间:按被检样品外壳表面积计算,每平方米为1min(不包括安装面积)最少3 min 。

(7)IPX7

方法名称:短时浸水试验;

试验设备和试验条件:浸水箱。其尺寸应使试样放进浸水箱后,样品底部到水面的距离至少为 1m 。试样顶部到水面距离至少为0.15 m 。

试验时间: 30 min 。

(8)IPX8

方法名称: 持续潜水试验;

试验设备,试验条件和试验时间:  由供需(买卖)双方商定.其严酷程度应比IPX7高。

通常采用的手机防水设计

手机防水其实并没有什么“黑科技”,防水手机普遍采用的方法就是密封胶、橡胶圈、防水膜、纳米涂层。通常手机容易进水的部位:手机壳、听筒、扬声器、USB接口、实体按键等部件。

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三星Galaxy S7后盖/屏幕防水设计

首先,外部防水设计,手机壳/屏幕通常使用了大量的密封胶粘合来有效密封手机,起到防水作用。

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三星Galaxy S7听筒防水设计

其次,听筒、扬声器、麦克风使用防尘防水的膜放在手机外壳里面进行防水,防水膜能够在最大程度保持密闭的情况下加入呈网状的泄压孔,可以理解为“透气不透水”。

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三星Galaxy S7采用的橡胶圈防水设计

在耳机接口、USB接口、卡槽、实体按键与机身之间的缝隙通常使用橡胶圈来密封,从而达到防水的效果。


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接口防水设计(左为防水薄膜防水/右为胶塞防水)

在耳机接口和USB接口的内部处理上,早期的设计通常是在端口处采用防水胶塞来防水,现在随着技术不断的进步,端口都采用裸露式的防水设计,内置纳米涂层/“防雨薄膜”等。

※注:三星Galaxy S7采用了GORE-TEX(戈尔特斯)的防雨薄膜,其材料本身轻、薄、坚固和耐用,它具有防水、透气和防风功能;GORE-TEX薄膜材料的防水原理也很简单,其每平方英寸有90亿个极微小细孔的薄膜,尽管这些微孔的体积是水分子的七百倍,但是仅为液态水滴的两万分之一,所以水分子可以以水蒸汽的形式排出,外侧水滴却无法进入。

至于防水主板,手机厂商通常在主板上增加一层防水涂层,让主板具备实现一定的防水能力的。使用这种防水涂层后,滴到主板上的水会很容易流下来,而不会因为水的表面张力而吸在主板上。

防水功能之前没有被智能手机广泛配备的原因?

1、为了节省成本:

防水设计成本将大大增加

  1. 在扬声器、听筒、麦克风都增加一层“防水膜”,材料成本可能在20元左右;

  2. 屏幕/后壳与中框之间的缝隙,通常采用密封胶来处理,增加成本;

  3. USB接口、耳机接口、实体按键与机身之间的缝隙,通常采用橡胶圈来处理,成本再次提升;

  4. 如果USB接口、耳机接口内部结构设计将采用防水技术,继续增加成本;

  5. 机身材质也要考虑防水性能,成本可能还要增加;

  6. 防水手机在量产前后,手机必须经过实验室的质量检测,费用“不菲”。

成本增加或许是“遏制”手机防水性能普及的一个最重要的因素。

2、制程难度升级

如果手机采用防水设计,手机代工厂将增加工序,生产难度、良品率将会受到影响,一系列的制程需求对于代工厂商来说要求较高,如果订单量较大,产能可能出现问题。

关于手机“进液标识”

三星手机的“进液标识”

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Mate9有两个防水标签,如果防水标签变红证明手机进水,如果没变红表明没进水一个在手机内部:需要拆开手机,在手机才能看到,靠近USB接口处,另一个可不用拆开手机就能看见,从耳机孔外就能看见,如果变红表示耳机孔处进水。

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有些手机不防水,通过内置了“进液标识”,放置在接口附近,目的就是为了对消费者质保时,对质保进行拒绝。

这个不管什么品牌,这样的做法都有些过分。

目前看到这个做法最严重的是小米、华为。

小米、华为已被爆料的“无良”小动作

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随着华为手机的崛起,国内手机的市场格局也正发生着悄然的变化。但日前有部分消费者反映华为手机防水标设计存质疑等问题,也让华为未来的手机售后面临考验。

是从消费者出发,本着精益求精的精神,虚心进行改进;还是默认售后服务商的做法,认为是低概率问题,把一切责任抛给消费者,恐怕这也是华为手机所必须做出的选择!

从忠实布道者到恐惧者

Z先生是一位老手机用户了。10多年来,Z先生用过的手机有诺基亚、摩托罗拉、三星等等诸多国际品牌。去年10月15日,Z先生有着诸多问题的三星手机终于下岗,他在京东商城上购买了一部新出的华为荣耀6手机。

自从用上华为新手机后,Z先生也很快成为了华为手机忠实的布道者。简约的设计,方便的软件应用,让他到处跟朋友炫耀和推广华为手机。

但美好总是有保鲜期。使用了近两个半月后,在12月末发生的一个看似偶然的事件,让Z先生对这部手机有了新的看法。

12月末的一个早晨,Z先生在早晨开机后,习惯性地浏览了一下新闻,就匆匆把手机放进裤兜里外出。在下地铁后,拿出手机,却发现无法开机。在附近的一家中复电讯店内,他接上电源发现也无法充电,中复电讯维修的人员告诉他,不能充电和不能开机,很可能是死机了,只要把电池取出再装上就可以开机了。但因为华为荣耀6的手机后盖是密封的,所以该维修人员建议他去华为的指定维修店,还是不要自行打开,从而进行免费维修。

在打车到了华为授权维修店中邮普泰后,维修人员在40分钟后出来告诉Z先生,他的手机防水标是红的,应该是进水了,不属于保修范围,需要280元维修费。当Z先生据理力争说早上手机根本没接触到水时,对方说,如果有异议,可以自己找鉴定机构进行鉴定。

对于手机的过分依赖,恐怕没有几个消费者自己花钱去找鉴定机构去理论。在维修了手机后,Z先生问维修人员如何避免手机进水,维修人员告诉J先生,在潮湿的环境和手出汗的情况下,手机都容易浸水。

这下用了十几年手机的Z先生,真正成了华为手机的恐惧者,不敢常拿手机,也不敢把手机带进卫生间,因为你不知道它什么时候又要死机。

防水标设计位置存质疑

在中邮普泰的维修店,Z先生还遇见了两个有着同样问题的维修者。一个消费者直言,华为的防水标设计位置有问题。因为很多手机的防水标设计位置都在电池下,如果防水标变红进水,那手机电池肯定已经进水。但华为荣耀6等手机后盖是密封的,其防水标却在手机的正上方,手机防水标变红并不能代表主板已经进水。

Z先生在网上搜索发现,有同样困惑的消费者还有很多。在百度贴吧的“华为手机吧”,网友LEEDJING 写道,自己的荣耀X3手机拿去华为售后点维修,维修人员说手机防水标变红了,不在保修范围,开价340元换主板。问维修人员哪里看防水标以及防水标怎么会变红,维修人员说手机进水、漏液或受潮就会变红,主板上会有浸液的痕迹。该网友让维修师傅拆开手机看看,主板上除了防水标变红外,主板上都很干净,没有见到主板被液体或水浸过的痕迹。但维修人员以防水标变红的原因,不在保修范围之内,不予保修。

在中邮普泰的维修店内,也有一块手机浸液介绍,可见这也是常见的维修问题。该介绍写道:“手机是一个发热体,在偶尔短时受潮和进水的情况下,会通过自身的发热蒸发掉,并不会影响手机性能。但手机自身发热有限,当受到的液体超过手机自身蒸发能力时就会产生手机损坏。”

为消费者考虑才是王者

尽管消费者能确认自己手机没有大量进水,但手机防水标的位置和封闭的后壳就等于剥夺了消费者与维修商的话语权。这也就让消费者在与维修厂商的交易中,完全处于下风的情况下。

因为华为的手机维修都在不让消费者进入的屋子内进行的,究竟进不进水,进了多少水,消费者一方不知道,只能寄希望维修方凭着良心在办事。

消费者在华为手机维修店遇见最大的回答就是,防水标变红就不能保修,因为这是他们的保修规定。而如果有消费者质疑,售后人员都会强调华为是世界五百强企业,是值得信赖的企业。

近年来,华为手机在国内外的发展有目共睹,我们也为国产手机的崛起也骄傲。但是用过这么多年手机的Z先生,还是希望华为手机能给消费者一份安全感。在Z先生维修的上午截止11点20分,Z先生发现共有37位消费者来中邮普泰的该维修店来进行维修,不过他们都出现了什么问题,是自己的原因还是其他的原因,都不得而知。“如果我成天担心手机那天会因出汗多或受潮而不能开机,不能充电,那是消费者的悲哀,还是华为的悲哀。”

写在最后

总体来看,防水手机的设计并不难,只是在成本有所提升、制程难度小幅增加,笔者认为这些因素都在可控制范围之内。其实,手机防水的意义在于保险,相信绝大多数用户不会因为手机具备防水特性而刻意去挑战手机的防水性能,只是希望智能手机能够适应更为复杂的使用场景,让我们使用手机可以变得更加自由。

(来源:硬件十万个为什么)

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