从手机普及到消费类电子领域,成为人们日常生活的通讯与交互工具后,手机和跟其它类似的电子消费品一样,成为现代人生活中不可缺少的部分。为了让这些娇贵的电子产品能够应对潮湿的使用环境,应付意外与水之类的液体接触后损坏的情形,新兴的ENC纳米防水技术也成了很多手机厂商青睐的新领域。相关行业也制定了一系列的标准,来界定电子设备限定在指定环境中才能使用,限制了这些设备的应用场景。
“传统的电子产品密封性是利用橡胶、硅胶、三防漆来达到效果,现在ENC的纳米防水技术是半导体行业的重要突破,解决了器件内部的防护问题。”广东易能纳米科技有限公司(以下简称“易能”)董事长肖春泉对手机报表示,“在器件的结构组装过程中,智能电子设备元器件大部分是裸露的,仍然要面对外界液体、气体的腐蚀及电气短路威胁,为了拓宽这些产品在生活、生产中的使用场景,业界不得不依赖成本昂贵,可靠性不足的‘三防结构设计’进行补充。”
“易能研发的电子产品ENC纳米防水技术可以完全忽略以前三防手机的物理防护设计部分,从产品内部实现真正的防水、防污、防尘功能,解决了整个电子产业在这方面的难题。”董事长肖春泉对易能的防水技术十分自信。
手机报:消费电子产品的防水概念已经被行业研究多年,但每次产品出来以后,防水的效果都达不到人们想象中的防水要求而导致报废。对于消费电子产品防水功能的实现,易能是怎么突破的?
肖春泉:消费类电子产品的使用场景中,难以避免意外接触液体,所以凡是电子产品,都需要对元器件做一定的防护处理。
在传统的防水工艺方式处理上,一般都是通过物理结构设计,形成一个与外界隔绝的密封舱结构来保证设备里面的元器件不被外界渗漏进来的液体所接触到。但是物理密封结构在日常使用过程中非常容易失效,如材料间的热膨胀系数不一样导致的变形,设备受外力后的物理密封结构错位裂缝,柔性密封件的老化与失效等,都可能造成设备的防水功能丧失。
易能在研究电子产品防水功能时,重新对电子产品的电气性能进行理解,认为只有再次对电子产品内部的电路板表面进行类似电路封装的加工工序,把元器件的裸露部分用密封材料完全包覆起来全面防护,才是最终的解决之道。
手机报:美国专利和商标局在今年陆续公开了多项苹果申请的有关电子设备防水专利,媒体也大肆炒作苹果下一代手机是防水手机。对此易能怎么看?
肖春泉:苹果作为一家全球性的电子产品公司,也希望自己的产品不要被局限在消费类电子产品领域,而是能够进入到生产力电子产品领域,所以苹果会对电子产品的防水功能有所诉求完全可以理解。
苹果目前公布的防水专利主要为元器件疏水处理和机体主动排水两类,其中在表面疏水处理部分,苹果提出的专利是在内部组件表面都被覆盖了一层“疏水涂层”,将电路板完全包住,当手机里的高压元件暴露于与水相关的液体当中时,通过等离子体增强化学气相沉积法(PACVD)加入的疏水涂层可防止手机出现短路的情况,以避免组件被水浸泡后损害,类似亚马逊手机的防水模式。
苹果另一类防水技术是机体主动排水技术,比如一种是通过加载电荷方式实现将液体从扬声器或麦克风孔排出的功能。据悉,苹果在声响模块内侧或设备卡槽中将设置一个探测器来探测湿度,若探测到有液体进入时,则给位于声响模块内侧或设备卡槽周围的导电材料提供不同电流,再通过释放正负电荷的“声波能量脉冲”来排斥或者吸引流入手机内部的液体,这种充-放电操作就可以让液体在排斥力或者吸引力的作用下自动流出。另外还有一种主动排水技术是手机在遇到水或其他液体时主动关闭的技术,来保护那些比较重要的零部件,比如扬声器或麦克风,甚至是耳机插孔,就像百叶窗那样。
但是苹果这些复杂技术实现起来,不一定能迎合目前大家对手机或其它电子产品的轻薄需求,最终要应用在产品上花费的代价也很高。因为手机的USB口、耳机孔、听筒、扬声器这些元器件一般会直接做在主板上,如果水从这里进去,基本上可以没有多少时间是停留在这些元器件上,而是直接进入到了主板上与多数元器件相接触。苹果在实现在元器件没有短路烧毁的极短时间内处理完这些渗漏进去的水,不管是硬件成本,还是软件成本都十分高昂。
易能的防水技术采用的是对电子产品内部所有的电子元器件,进行一次完整的3D空间表层隔离封装,电子产品完全沉浸在液体中也能正常工作。从防水性能上看,完全胜过苹果的技术。
手机报:易能的防水技术的核心是什么?
肖春泉:易能在研发防水技术时,仍然是从电子封装的角度出发,只不过是把封装层的材料厚度维持在一定纳米级别的范围。
易能的防水材料主体为有机高分子材料,跟电子元器件的相容性很好。主要的加工原理是把有机高分子材料高温裂解后,升华到放置有电子元件的真空腔内,裂解后的气态有机高分子材料附着到电子元件表面覆盖所有元器件裸露表面形成纳米防水涂层。
纳米防水涂层有效避免了外界的液体、氧气对电子元器件电路表面的污染、腐蚀。纳米防水涂层的厚度均匀可控,所以不会对产品的接插电路的导电性能产生影响,完全可以让电子设备浸入液体或气体中使,并保持设备的外观不受影响也能满足环境恶劣的场所使用条件。
易能的防水技术的核心是在任何物体表面形成纳米级的覆盖物,从而防止物体遭受潮湿空气,汗水液和水分的腐蚀,可令任何物体免受水及其他液体的腐蚀,但不会引起物体自身功能,外观,以及微分子结构等特性的变化。
易能采用有机高分子材料裂解和化学反应生成纳米防水涂层材料成本和加工成本十分低,整个生产过程中没有任何排放对环境污染的气体,满足半导体超净车间的使用规范和环保规范,适合电子行业按正常生产环境组织生产。
手机报:易能的防水技术目前已经应用到哪些领域?
目前易能的防水技术几乎涵盖了所有智能硬件领域,这些领域的电子设备通过易能纳米防水技术处理后,可以直接浸泡在液里体带电使用,并且能够随时给浸泡在液体中的电子设备继续充电保持工作状态的连续性,让这些设备在生活、生产过程中都有很好的适应性。同时,经过易能纳米防水工艺处理过的电子设备,对设备也能起到很好的预防和应急处理作用。
易能的防水技术已经获得军工产品的认证,已经应用的产品领域包括智能手机、智能穿戴、小家电、笔记本、户外生活、汽车、军工装备、无人机等。