防水的N种方式
▲防水真的很重要
防水（waterproof）是工程师在进行产品设计时经常碰到的一个问题。
一个好的防水设计对产品的质量、成本以及可装配性等至关重要。 然而，我们很多工程师，一看到防水，就简单粗暴、理所当然地想到了密封圈。 其实，除了密封圈之外，还有很多防水方式，例如密封胶黏剂、灌胶，现场发泡成型技术等，这些相对新型的防水方式在某些场合可能使得产品结构更为简单、成本更低，同时防水可靠性更高。 本文总结了各行各业常见的9种防水结构设计方式，希望能够帮助工程师拓宽思路；至于每一种防水方式是如何的具体设计，本文并没有展开。 如果工程师需要了解具体设计，可以参考我在公 众号“降本设计”发表的资料搜索方法，自行去搜索相关资料。
密封圈（O-ring）和密封垫（Gasket）是最常用、最古老的防水方法。 
▲密封圈 ▲iPhone 7 Plus 静音按钮通过密封圈防水 
▲iPhone 7电源按钮通过两个小的密封圈防水 
▲密封垫在连接器中的应用 
▲iPhone 7 lighting接口通过密封垫防水 
▲iPhone 7 Plus SIM卡通过密封垫防水
把液态硅胶LSR等弹性体通过二次注塑的方式与金属或塑胶件等结合成一体。 使用二次注塑可以把两个零件合并为一个零件，省去后续的胶粘等二次加工工序，同时在装配工程中不易脱落，可靠性较高。 iPhone8中SIM卡的防水就是通过液态硅胶与SIM支架注塑成一体来实现的。
现场发泡成型技术（Formed-In-Place Foam Gasket，简称 FIPFG）是通过点胶设备按照规划的密封路径直接在壳体上进行发泡，进而加工生产出软并有弹性的发泡密封条。 
灌封就是将环氧、聚氨脂和硅胶等复合物用机械或手工方式灌人装有电子元件、线路的器件内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料，达到密封、防水、防尘和涂覆保护的目的。
纳米涂层是指在纳米尺度下，低凸的表面可以吸附周围的气体分子，形成一层稳定的气体薄膜，避免材料与水分子的直接接触。水滴的接触角趋于最大值，涂层表面具备超强的疏水性能，由于其表面张力的作用，落到涂层表面上的水会变成水珠，不会破坏电子设备的内部材料。 纳米涂层的厚度仅2-4微米，肉眼看不到，在电路板表面形成一张极薄的网，有效降低电路板表面能量，形成荷叶效应，散热性能好，不影响连接器正常导电，防水可以达到IPx5,基本满足生活防水标准，也可以防腐蚀，抗酸碱盐。 
▲水滴无法停留在电路板上 目前中高端运动耳机防汗就用这种涂层技术，还有电子烟防烟油对电路板的腐蚀也是这种材料，因为电子烟烟油一旦漏到主板上，将对主板上的元器件造成腐蚀。 纳米涂层在操作方面非常简单，直接把线路板在纳米防水液里浸泡几秒取出来自然晾置10分钟就可以了，无需等待24小时，无须烘板，维修方便。 ▲观察左右两板PCB表面的液滴现象，其中右侧线路板有纳米防水涂层
三防漆，英文：Conformal coating，是“防潮、防盐雾、防霉”的统称。 它是一种特殊配方的绝缘涂料，通过施工涂覆形成一层很薄的对电子线路和元器件保护膜，该保护膜具有绝缘、防潮、防漏电、防震、防尘、防腐蚀、防老化、耐电晕、耐候性等特点。 三防漆可极大增强电子线路和元器件的防潮防污能力和防止焊点、导体免受侵蚀，也可以起到屏蔽和消除电磁干扰和防止线路短路的作用，提高线路板的绝缘性能。 此外，涂层保护膜也有利于线路和元器件的耐磨擦和耐溶剂性能，并能释放温度周期性变化所造成的压力。从而提高产品的可靠性，增加其安全系数，提高并延长产品的使用寿命。 灌封胶对电路板的防护作用超过三防漆。如果只要起到一个最基本的防护作用，可以选用三防漆防护。
其工作原理是：在水气的状态下，水颗粒非常细小，根据毛细运动的原理，可以顺利渗透到毛细管到另一侧，从而发生透汽现象。当水汽冷凝变成水珠后，颗粒变大，由于水珠表面张力的作用（水分子之间互相“拉扯抗衡”），水分子就不能顺利脱离水珠渗透到另一侧，也就是防止了水的渗透发生，使透气膜有了防水的功能。 ▲苹果三星手机的喇叭、听筒、MIC等发声设备中通过防水透气膜防水
▲iPhone7的后盖与机身通过密封胶黏剂进行防水 ▲Samsung Galaxy S7的后盖与机身通过密封胶黏剂进行防水 ▲PVC管通过密封胶黏剂进行防水
来源：降本设计
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首次发布时间：2023-11-14
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