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浅谈蓝牙耳机防护方案

2020年06月04日 点击:

随着人们生活水平的不断提高,蓝牙耳机逐步走进了普通人的生活。尤其是以苹果Airpods 为代表的TWS真无线蓝牙耳机的出现,使蓝牙耳机的使用更加方便,应用场景也更加丰富。

  由于蓝牙耳机摆脱了线材的束缚,在运动领域更受青睐。

  人在运动时出汗是在所难免的,基于这点,运动耳机在结构上都会或多或少的做一些防水结构。但由于耳机结构的紧凑性限制了密封圈的尺寸,再加上平时的磕碰、温度的变化、汗液的腐蚀等导致密封结构失效,从而引起耳机主板的功能异常。

  业界耳机厂家在做产品可靠性测试时,相对严苛的是采用整机浸泡汗液的方式进行。但这种测试不能完全反映真正的使用情况,因此往往会出现即使前期评估做的可靠性都通过的情况下投入市场后也会有很高的不良率的情况。究其原因主要有以下几点:

  1. 液态汗 (测试环境)VS 气态汗(使用环境)

  浸泡测试环境使用的人工汗为液态形式,而人体出汗或汗水干燥过程汗液会以气态形式存在。汗液大部分成分是水,液态水分子之间存在较强的表面张力,分子与分子之间互相拉扯,形成一个很长的链状结构,因此很难渗入耳机内部。但真实使用环境,人出汗时周边温度较高,大部分汗是以蒸汽形式存在(汗液在自然环境下蒸发也为气态)。由于气态分子间没有了表面张力,都是以单个分子形式存在。水分子直径非常小,一般结构防护很难彻底将其隔绝。这也是为什么蓝牙耳机主板经常出现腐蚀失效的原因。

  2. 测试都是在单一环境下进行的,而实际使用过程往往是在同一时间内多种环境因素的叠加。即使用一个产品做多种可靠性测试(如盐雾测试、高温高湿测试、泡水(汗)测试)也不能体现真实的使用环境。因此,实际使用环境一般都会比测试环境严苛。如果测试标准过于宽松就可能造成成品出货后不良率偏高。

  3. 蓝牙耳机在使用过程中有可能会出现外力拉扯(多出现于面条型耳机)、磕碰、挤压引起的密封失效情况。该情况并非都是肉眼可见的,因此腐蚀的风险就更大。

  针对以上问题点,很多品质要求较高的品牌厂商做了相当多的尝试,包括打胶、纳米疏水、派瑞林纳米隔水工艺等。下面我们通过对苹果Airpods拆解来对其防护进行分析。

  •   加热后用专业工具打开,会发现耳机结合缝部位和底部充电口部位都封了一层厚厚的胶,图中红色部分为拆开时胶被拉长。

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  •    耳机采用的软硬结合板,从软板红框部位可以清晰的看到有一层白色的膜包裹在整个板子上。

  经分析,该膜层为派瑞林膜纳米膜层。该膜层具有优秀的防酸、防碱及防汗液功能,被用在耳机主板上主要作用就是防止佩戴过程中汗液的进入造成电路板腐蚀。

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  由于蓝牙耳机板尺寸小,元器件密度高,产能比较大,因此派瑞林镀膜技术在该行业应用存在很高的技术门槛。

  从图中电路板细节可以看出,遮蔽区域非常规整,膜层破口也很规则,无明显拉扯痕迹,应该是自动化方式进行的遮蔽和除膜。

  由于蓝牙耳机板对遮蔽精度要求非常高,要实现工艺自动化需要从材料到定制化设备的通盘考虑,现在大部分派瑞林镀膜公司没有成熟的解决方案。

  夏禹纳米科技(深圳)有限公司是一家专注于派瑞林纳米防护整体方案的公司,该公司技术团队经过数年深耕,研发了一整套自动化解决方案,专注于蓝牙耳机高等级防护。经过纳米防护的蓝牙耳机裸板在工作状态可通过24小时人工汗液里浸泡测试。

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  总结

  由于传统三防工艺的防汗效果相对较差,而且其厚度都在几百微米,会影响到产品组装,再加上环保的要求越来越高,因此在行业中的应用受到一定限制。而派瑞林纳米膜涂层具有优异的抗汗液腐蚀性能,膜层厚度又非常薄,且能在元器件密布的环境下做到360度无死角防护,因此受到品牌客户的认可和广泛应用。随着耳机小型化、集成化趋势越来越高,客户对防护要求也越来越苛刻,派瑞林纳米防护技术的应用将会越来越广。