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电子产品防水涂覆那些事​

2020年10月08日 点击:

电子产品防水那些事


——容亿关于电子产品防水涂覆的行业研究分析

 


(容亿投资)防水是一个日常生活当中很熟悉的话题。今天我们不讨论旁的,仅就看看电子产品防水应用这个百亿市场有什么值得关注的地方。

 

任何应用的产生先看它是否是一个刚性需求。一方面,对消费者来说,每天都在接触不计其数的电子产品,最高频的包括手机、耳机、LED屏、笔记本等,使用场景不尽相同,就会对防水有一定的要求;而对设备生产厂商来说,27%的手机设备故障与液体(进水、受潮等)有直接或间接关系(这个比例仅次于物理损坏),46%智能家居产品的故障原因是由灰尘、液体引发的。由此,产品防水能力成为品牌厂商不得不提高优化,以此提高客户满意度、降低售后返修率的有效途径。


以手机为例,防水已经成为高端手机的重要卖点之一,苹果iphone11,华为Mate30/P40,小米10的防水系数都是IP68。

 

现在每个人每天都在不停地使用接触电子产品,也离不开电子产品,手机、耳机、LED屏、笔记本……而有机构统计,目前手机设备故障与液体(包括进水、受潮等)有关的占比达到27%,仅次于物理损坏;而智能家居产品中,46%是因为灰尘、液体引起的故障。防水能力成为品牌厂商提高客户满意度和品牌商誉的一种有效途径,而随着品牌手机的噱头越来越少,防水成为高端手机的重要卖点之一,比如Apple的iPhone 11、华为的Mate30和P40、小米10均是IP68。一般电子产品达到IPX4或IPX5就可以应付日常使用过程中接触液体的场景。


市面上常见的带有防水、抗水等特点的手机,在防水这一栏通常都会标有 IPXX 之类的等级。其中,XX 是代表着具体等级数字,前一位代表着防尘级别,最高 6 级,后一位数字则代表着防水等级,最高到第 8 级。

 

国际上标准防水等级分为8个级别:

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如在华为官方的资料上,P30Pro 的有关描述为「精湛工艺全方位打造 IP68 级防尘抗水机身」,IP68 也是消费数码领域最高级的防尘防水规格,理论上短时间浸泡在半米以内的水中都不会出现问题。(源:《电脑报》)

 

 

电子产品的防水方案

 

那么穿透厂商提供的参数,我们还是要更进一步去了解,电子产品的防水方案具有有哪些做法。


还是以手机为例,从技术上主要分为“物理结构件防水”和“化学覆膜防水”两条路径。

物理结构件就是使用防水胶条、橡胶塞、硅胶圈等材料,对缝隙和接口处进行密封保护。这在过去一直是手机防水的主要解决方案。


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而随着用户对防水要求的不断提高,电子产品逐渐引入化学覆膜防水方案,尤其是对TWS耳机来说,产品体积小,“防水防汗”要求比手机更加苛刻,覆膜方案就凸显出其优越性。目前,高端手机也开始广泛使用纳米镀膜技术进行整机防护。

 

覆膜防水在电子产品的应用也有它的发展历程。最早是在PCBA板上使用三防漆喷涂或氟化液浸泡,效果一般,并且材料会造成污染。


在这之后就是纳米镀膜技术。其中最典型的是纳米疏水膜,利用荷叶效应原理,当水滴与材料表面的接触角大于90度时,水滴就无法附着在材料表面而滚落下来,发挥疏水效应。


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派瑞林最早出现,用独特的真空气相沉积工艺制备,由活性小分子在基材表面“生长”出完全敷形的聚合物薄膜涂层,能涂敷到各种形状的表面,包括尖锐的棱边,裂缝里和内表面。派瑞林是六十年代中期美国Union Carbide Co. 开发应用的一种新型敷形涂层材料,它是一种对二甲苯的聚合物,根据分子结构的不同,可分为N型、C型、D型、HT型等多种类型,价格差别也很大。

 

派瑞林涂覆过程如下图所示:


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相比三防漆,派瑞林有很多优势:


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从上世纪90年代末,派瑞林就被引入国内市场,20年来仍未完全取代三防漆。根本原因还是成本问题。传统企业构建三防漆产线,成本只要十几万,而派瑞林设备要几十万;派瑞林原材料N型、C型相对较便宜,但存在不耐光照、附着力不强等问题,而三防漆的价格整体就非常友好。从现实看来,派瑞林要完全取代三防漆在传统行业的地位,路还很长;但我们也看到国内派瑞林材料经过多年锤炼,性能正在快速提升,已基本能够实现材料国产化。

 

除了三防漆,派瑞林还有一个竞争对手,叫等离子纳米镀膜(PECVD)

 

相比派瑞林,PECVD有以下两方面优势:


1.工序优化

是借助微波或射频,使含有薄膜组成原子的气体电离,在局部形成等离子体。等离子体化学活性强,很容易发生反应,在产品上沉积出期望薄膜。在工序上,比派瑞林少了气化、裂解两个环节,在常温条件下就可以实现。


2.效果优化

从效果来看,PECVD比Parylene也有很大优势:


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以手机整机表面镀膜为例,派瑞林一旦膜厚超过一定厚度(几十纳米),就会在阳光下出现异色问题,而PECVD技术可以在十几纳米厚度的情况下保持产品一致性,因而PECVD成为手机整机表面镀膜的优选解决方案。

 

客观来说,派瑞林和等离子镀膜的技术应用场景不尽相同。Parylene是一种标准化产品,不仅可以应用在电子产品的防水应用,还能够大规模、标准化地在更多传统行业推广覆盖,如果没有精确厚度限制,可以按照标准产线配置设备,独立采购派瑞林材料;PECVD则更多用于精确超薄涂覆场景,根据产品特点,定制化配备原材料,进一步衍生出复合膜材料。


 

未来趋势


上文说了,纳米涂覆防水是一个百亿级的市场,目前三防漆/氟化液、派瑞林和PECVD各有不同的应用场景和优劣势,也造就了企业不同的发展路线。

 

三防漆技术成熟,简单易用,可以对大型PCBA板进行局部快速喷涂,已经广泛地应用在工控和汽车产线,其中大部分应用场景是派瑞林和PECVD无法取代的;但三防漆污染高、涂覆效果差的显著弱点,使得它未来势必会被另一种新工艺所替代。

 

派瑞林的特点是耗材标准化,效果稳定。下游企业可以选择自行批量购买设备和耗材,也可以采购专门的涂覆服务,这种自由度让派瑞林在LED照明、电子产品、汽车传感器、磁性材料等领域获得广泛应用。但派瑞林的材料特性导致涂覆厚度为微米级,高端材料价格昂贵,一定程度上制约了它的应用范围。在等离子镀膜解决掉膜脱落问题后,派瑞林会受到更大冲击。

 

等离子镀膜在派瑞林的基础上,改进了材料工艺,可以根据具体应用场景更换涂覆材料,提高涂覆效果,高度契合涂覆厚度要求高、使用环境特殊的应用场景,譬如手机、TWS耳机、军工、汽车电子等。弱点就是,定制化开发限制了它在行业内的快速横向拓展,无法满足下游客户大批量、标准化的采购需求。

 

未来,三防漆、派瑞林和PECVD会长期并存,各占其道。三防漆主要应用于大型产品的局部涂覆;派瑞林耗材标准化,适合于大规模、标准化工作的应用场景;等离子镀膜在3C电子领域有爆发式增长趋势,下游客户认可度愈发的高,与派瑞林走出一条差异化竞争的路线。


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