Artboard

融入手机未来设计,构建更强抵御能力

Posted by

P2i 技术和产品战略副总裁 Nick Rimmer 博士

 

经历多年的停滞不前和千篇一律的美学观感,智能手机在 2017 年终于迎来了积极奋进的一年。

这一年比以往推出了更多设计样式新颖和更具视觉冲击力的设备,越来越多的手机使用了曲面和无边框屏幕。随着无数创新设计登上本年度巴塞罗那世界移动通讯大会的展台,前景一片光明,对于消费者、生产商和工程师而言更是如此。

 

最近的 GSMA 数据表明:全球通过移动通讯服务联络的人数在去年已超过五十亿,在2017 年年末,世界上每三个人中就有两个人订购了移动通讯服务。更为先进的移动通讯网络和不断增长的全球用户群,提升了全球连通性,意味着移动设备设计终将会超出今天的想象极限。强大的新兴技术正走向自由化,增加了客户的选择,丰富了移动设备市场。

 

采用无边框屏幕。以前仅用于高端旗舰设备的无边框屏幕,将逐渐向下过渡,用在更多价廉物美的中端手机上。柔性的屏幕、前沿的相机技术和优美的 USB-C 连接正被广泛应用,并将逐步成为标配功能。

 

保持创新一路前行,同时保持和提升可靠性

 

新的功能和技术让人兴奋,但也带来了固有的风险,这些风险与部署于手机中的硬件的日益复杂化息息相关。也就是说,如何才能保护智能手机日益复杂的内部运行,使其免受日常磨损和环境的影响?

 

例如,液体渗入是每年造成数百万智能手机损坏而无法修复的重要因素。今天的消费者希望始终保持连接,因此对连接性造成的任何威胁都必须立即消除,这是标准配置。但是生产商通常使用机械垫圈和密封件保护液体渗入,这也给手机设计带来了限制。

 

随着越来越多的设备使用 USB-C 接口系统,由于进水造成的损害量就更大了。其针脚密度几乎是旧款 USB 接口的两倍,针脚更小且排列更紧密,增加了进水造成短路的风险。

 

USB-C 接口进水可能会造成瞬时和灾难性腐蚀,因为该接口承载 20 伏和 5 安培的电流。即使触发电路断路器关闭掉智能手机的电源,这也会导致用户在短期内完全无法使用设备,且需要对它立即进行某些维护,以评估是否会造成长期损坏。

 

新型生产技术和部件也增加了智能手机修复过程的难度。采用 OLED 屏幕的设备(如 iPhone X 等)由于其使用的粘接剂不同,拆卸起来可能会十分繁琐,修理过程可能会带来进一步损坏的风险。因此,即使屏幕的破损与进水没有任何关系,修理过程也很容易给设计用于防水的垫圈和密封件带来损坏。

 

为了顺应消费者对突破性的设计、功能和可靠性的强烈期待和日益增长的市场需求,越来越多的手机生产商现在已转向采用疏水纳米涂层解决方案来更好地保护智能手机,无论其设计使用的是哪种元件。

 

纳米涂层技术应用案例不断增长

 

毋庸置疑,纳米涂层技术市场正在蓬勃发展。去年的Zion 市场调研表明:电子行业对防水的需求,特别是对纳米涂层技术的需求在未来两年将快速增长,2020 年全球的纳米涂层市场价值预计将达到 68.5 亿美元。

 

许多高端原始设备制造商(OEM)目前皆致力于在他们的产品中使用疏水涂层结合垫圈和密封件来解决防水问题。但是,随着纳米涂层防护等级的提升,创新型生产商有望一次性解决这些物理障碍。这将使他们能够使用经济高效的方法来替代限制其设计灵感的机械解决方案。

 

纳米涂层技术是如何发挥作用的?

 

纳米涂层与传统防水解决方案不同,传统解决方法是通过将物理密封件植于设备内部来防止进水。而纳米涂层应用低压等离子体沉积工艺,通过化学手段在设备内部和外部的表面粘附上纳米级聚合物涂层。

 

纳米涂层可在生产周期结束时应用,但越来越多的生产商已将其融合到生产过程的多个阶段。特别是在手机市场,相对于物理垫圈和密封件而言,纳米涂层还能为生产商提供更大的设计自由度。

 

不良商家

 

不幸的是,并非所有纳米涂层均能创造出相同的效果,且并非所有的解决方案提供商均具备相同的标准。我们已经提到过 USB-C 接口,然而值得我们更进一步地来说明这一点。作为标准常规,原始设备制造商(OEM)通常使用 2-4 个供应商来提供此类元件。大部分元件均可达到正常标准,但是也有部分可能使用低档材料,从而导致该元件频繁出现故障。此类问题通过应用纳米涂层是无法解决的,因为问题在于接口内部本身。

 

尽管其所连接的设备内部元件将需要纳米涂层,但是高质量 USB-C 元件的导电表面是由黄金制成,并不需要纳米涂层。然而,我们已发现由劣质镀金制成的接口会由内向外产生腐蚀(取决于所提供的纳米解决方案),导致设备最脆弱点的保护等级下降。

 

如今,部分供应商为保护使用劣质黄金的 USB-C 接口提供了各种解决方案。对于高质量的 USB-C 接口,不需要使用涂层来进行保护,而对于劣质产品,涂层也是无法起到保护作用的。

 

为了确保可靠一致的保护效果,生产商必须与纳米涂层技术供应商配合,纳米涂层技术供应商会向生产商公开透明地介绍其产品性能,并就如何选择元件供应商和材料向他们提供明确的咨询意见。

 

不断发展的能力

 

在未来,我们期望看到原始设备制造商(OEM)开始为他们的手机构建早期预警系统,提醒用户进水问题。目前普遍使用的液体检测指示器(LDI)仅在设备已经开始出现异常,并送去维修时才会出现(特别是带有内建电池的设备)。

 

湿度传感器和电压调节器可以更好地检测并时时提醒用户进水情况,使用户能够烘干自己的智能手机,或维修受损的密封件。但是只有在设备受到疏水涂层保护时才能实现此功能,因为一旦水渗透物理密封件并进入无保护的印刷电路板 (PCB),就会立即产生腐蚀效果。

 

消费者希望拥有突破设计限制和极具美感的手机,这同样也是生产商的愿望。但是这些设备的功能性和可靠性同样重要,因为我们的日常工作和个人生活对它们的依赖程度在日益增加。纳米涂层技术为原始设备制造商(OEM)提供了一种符合所有这些要求的方法,从而制造出为手机市场带来彻底变革的设备。

 

电子产品的元件 – P2i