揭秘手机防水原理 防水设计真的很难吗?

2016-04-29 12:25:38来源: 中关村在线
    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,比如:Moto、索尼、三星 等。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。

  防水手机发展史上的几位“奠基者”

爱立信R250 PRO(图片引自The Verge)

  早在1999年,爱立信推出了全球首款防水手机——爱立信R250 PRO,该机采用镁金属机身设计,缝隙中加入橡胶处理,此外还对诸多细节做了特殊处理,保证了该机的防水性能,该机成为了后来防水手机的模仿对象。

摩托罗拉Defy(图片引自The Verge)

  进 入智能手机时代,摩托罗拉Defy的成功为智能手机防水带来了可行性。值得注意的是,厚重刻板的三防手机显然得不到用户的“厚爱”,在2012年,索尼移 动将防尘防水功能列入到手机设计的重点,从Xperia Acro S开始,到极致轻薄的Xperia Z L36h,再到Xperia Z3+在防水技 术上带来新突破,Xperia Z3+在USB接口采用Capless无盖裸露的防水技术,防水级别达到IP65/IP68水准。

索尼 Xperia Z3+

  索尼对于手机防水技术的执着影响了很多手机厂商,在2016年CES上,三星Galaxy S7的发布,再次把防水功能拉入了旗舰智能手机的行列。

  IPXX防护等级概念

防护标准等级(图片引自新浪微博)

  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:

防尘能力等级(图片引自新浪微博)

  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:

防水能力等级(图片引自百度贴吧)

  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。

  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。

三星Galaxy S7后盖/屏幕防水设计(图片引自ifixit)

  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。

三星Galaxy S7听筒防水设计

(图片引自新浪微博)

  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”。

三星Galaxy S7采用的橡胶圈防水设计(图片引自ifixit)

  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。

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(图片引自58pic)

  (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

代工厂商(图片引自snxw)

  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。

  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。

关键字:防水  手机

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/article_2016042953537.html
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