先進制造技術(shù)論文

1、手機之先進制造的良性循環(huán)論文課程 先進制造技術(shù) 學院名稱 核技術(shù)與自動化工程學院 專業(yè)名稱 工業(yè)工程 學生學生學號指導教師 王飛 實驗地點 6C302 實驗成績二一四年十二月 到 二一四年十二月學生實習 心得由于手機的要求不斷提高而推動了那些與其他行業(yè)交叉，疊合的技術(shù)發(fā)展，也提高了產(chǎn)業(yè)研發(fā)人員積極尋求新技術(shù)又反過來推進手機的發(fā)展進程最終形成一個良性的技術(shù)開發(fā)，發(fā)展，提升的圈；重要的不是目前的先進制造技術(shù)能做和做了什么，而是為了提升產(chǎn)品的質(zhì)量而一步步不斷推進(那些為了提升產(chǎn)品的質(zhì)量所發(fā)明或所用的)先進制造技術(shù)的更新，成熟，從而帶動整個社會技術(shù)的發(fā)展與進步。學生（簽名）： 年 月 日誠信承諾本人重

2、聲明所呈交的實習報告是本人在指導教師指導下進行的研究工作與取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注的地方外，報告中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同學對本文研究所做的貢獻均已在報告中作了明確的說明并表示意。學生（簽名）：指導教師評語成績評定：指導教師（簽名）： 年 月 日目錄:摘要3第一章概述4第二章手機的誕生歷程篇421、手機的工業(yè)設計（Industry Design）42.2、MD(Mechanical Design)結(jié)構(gòu)設計52.3、HW(Hardware)硬件設計52.4、SW(Software)軟件設計62.5、QA(Quality Assurance)質(zhì)

3、量監(jiān)督7第三章屏幕篇73.1、藍寶石和康寧大猩猩屏幕之爭73.2、2.5D屏83.3、AMOLED 和TFT8第四章機身篇94.1貴族兒的金屬材質(zhì)94.1.1、金屬光澤、細膩冰涼的手感、重94.1.3、高硬度、抗刮抗劃、著色難114.14、金屬的導體特性、信號問題114.2價廉物美的塑料材質(zhì)124.2.3、著色容易、絕緣、對信號影響小144.2.4、維修簡單、替換成本低、能拆電池154.3、金屬高檔與塑料廉價的文化原因15第五章電池篇165.1、鋰電池技術(shù)難以突破165.2、智能手機電池充電新技術(shù)18第六章展望篇之綠色制造技術(shù)18第七章總結(jié)篇19手機之先進制造的良性循環(huán)摘要我們知道現(xiàn)代化的的智

4、能手機是一個集大成的產(chǎn)品，要在厚度越來越薄，體積越來越小材質(zhì)各異的機身實現(xiàn)電路板的流通，電池的電量與體積合理安排，攝像頭的精確安裝無一不需要極高的技術(shù)支持，而屏幕的P排，顏色的校準，以與2.5D屏幕的切割，屏幕硬度的提高，藍寶石屏幕的量化生產(chǎn)也都需要技術(shù)許可，最后金屬一體機的切割，聚碳酸酯材料一體機的快速成型，TOUCH id 的軟技術(shù)的實現(xiàn)，都離不開先進制造技術(shù)的完美配合，本文主要論述先進制造技術(shù)在手機的設計、研發(fā)、生產(chǎn)階段的重要地位、涵、特點、技術(shù)前沿與發(fā)展趨勢。明確先進制造技術(shù)在手機生產(chǎn)中的重要地位。總結(jié)出由于手機的要求不斷提高而推動了那些與其他行業(yè)交叉，疊合的技術(shù)發(fā)展，也提高了產(chǎn)業(yè)研發(fā)

5、人員積極尋求新技術(shù)又反過來推進手機的發(fā)展進程最終形成一個良性的技術(shù)開發(fā)，發(fā)展，提升的圈；重要的不是目前的先進制造技術(shù)能做什么，而是為了提升產(chǎn)品的質(zhì)量而一步步不斷推進先進制造技術(shù)的更新，成熟，從而帶動整個社會的進步。關(guān)鍵詞：手機；先進制造技術(shù)；電池；屏幕；機身；良性循環(huán)。Abstract: We know that modern smart phone is a master of products, to become thinner in thickness to achieve the circulation circuit board within smaller and smaller

6、 space, battery power and reasonable arrangement, precise installation of cameras and both require very high technical support, and screen P row, color calibration, as well as cutting 2.5D screen to improve the hardness of the screen, the screen can also quantify the production of sapphire technolog

7、y licensing is required, the last metal cutting machine, one of polycarbonate material rapid prototyping machine, TOUCH id software technology implementations, are inseparable from perfect with advanced manufacturing technology, this paper discusses the important role of advanced manufacturing techn

8、ology in the phone's design, development, production stage, content, features, technology frontier and trends.Keywords:mobile phone advanced manufacturing technology 第一章 概述過去20年間發(fā)生的科技飛躍實在令人瞠目結(jié)舌，手機已經(jīng)從功利主義的磚頭變成由金屬和玻璃組成的線條明朗功能強大且極具藝術(shù)形態(tài)的矩形，且小到僅僅單手就能完全操控?，F(xiàn)在的設備也變得越來越強大，一款新型智能手機的計算能力甚至比當年阿波羅登月飛船的都要強大，我

9、們每個人都用手機，可是又有多少人見識過一部手機是如何生產(chǎn)出來的呢？各式各樣的零部件從全球匯集，經(jīng)過等代工廠一系列的流水線，最終組成為一部可以上網(wǎng)、通話的設備，那么這其間經(jīng)歷了哪些制造技術(shù)的洗禮，同時這些技術(shù)的高端點，難點又在哪里呢？第二章 手機的誕生歷程篇“這是一個最好的時代，也是一個最壞的時代?！庇眠@句話來形容現(xiàn)今炙手可熱的智能手機行業(yè)再好不過，在這短短十幾年的發(fā)展中，智能手機可謂雨后春筍般，全球涌現(xiàn)除了近百個手機品牌，設計生產(chǎn)了高達一萬多款，有些產(chǎn)品甚至有著工藝品級別的評價，不僅在當時備受追捧，現(xiàn)在回過頭來看，也足以經(jīng)典。在這些光鮮時尚的智能手機背后，廠商們又是如何在實驗室去設計打磨這些手

10、機的呢？ 一部手機的誕生，需要大量工程師們的參與，劃分為類別的話，就有如下5個：21、手機的工業(yè)設計（Industry Design）包括手機外觀、手感、材質(zhì)、顏色搭配，手機上看得見摸得著的地方都是屬于ID設計的疇，例如邊框用金屬還是塑料，背面是弧形的還是直面，用哪幾種顏色來搭配等。工業(yè)設計（ID）首要考慮的是視覺效果，它的好壞直接影響著一部手機是否漂亮、經(jīng)典。產(chǎn)品立項后工業(yè)設計師們就開始各種天馬行空的構(gòu)思，甚至輪番的頭腦風暴，重繪成百上千草圖也不是沒可能。有些作品由于太超前，終究只能留存在設計師們的電腦里，最終方案敲定后，要想實現(xiàn)它，就得靠接下來要說的結(jié)構(gòu)設計師。2.2、MD(Mechani

11、cal Design)結(jié)構(gòu)設計如果工業(yè)設計（ID）追求的是視覺感光的效果，那么結(jié)構(gòu)設計（MD）就是力求將這種效果真實還原的方式。ID設計確定手機的外形后，MD就來一步步去搭建這個手機部的所有零配件。例如做成一體還是可拆卸后蓋、框架選用金屬還是塑料、后殼如何固定在框架上、電池怎么放、主板做成長的還是方的、屏幕用全貼合還是框貼等等，還有所有零件的尺寸把控。這就好比搭建一所房子，ID完成的就是房子的主體框架，MD則是給房子部改造裝修，然后置辦的家具擺設好豐富起來。如果ID給的外觀設計太難實現(xiàn)，這時候MD跟ID設計師們就要坐下來好好談談了，光有天才ID設計師還不夠，往往還需要結(jié)構(gòu)工程師來把這個天才的設

12、計去付諸實踐，這兩者是相輔相成的。MD設計在手機設計過程中的重要性不言而喻，它的設計不合理，就會造成設計缺陷。2.3、HW(Hardware)硬件設計硬件主要設計電路以與天線，實現(xiàn)手機的配置需求。電路部分先根據(jù)配置參數(shù)制作一個放大版的PCB主板，進行各種調(diào)試，方案可行后再濃縮做成手機主板。主板的設計又分單面布局和雙面布局，單面布局意味著主板上的所有零件全部排布在一面，背面沒有零件；雙面布局則是兩面都有零件，而雙面布局的主板相對單面會厚一點，但是單面主板的面積就會比雙面大，用單面還是雙面的主板這就要看結(jié)構(gòu)是怎么設計，所以說硬件設計（HW）設計的過程也是跟結(jié)構(gòu)設計（MD）協(xié)商的過程。硬件設計（HW

13、）還有一個重要的一個部分就是天線設計，手機支持的頻段越來越多，天線設計就越考驗硬件設計（HW）工程師們的智慧和經(jīng)驗，天線必須離電池遠，并且附近不能有金屬器件，可以說為了兼顧天線的設計，ID設計和MD設計都要為硬件設計（HW）的天線設計讓路，明顯的例子就是iPhone6/Plus上備受吐槽的天線條，這就是為了兼顧信號問題所做的妥協(xié)。2.4、SW(Software)軟件設計軟件設計（SW）這個很好理解，就是在手機上運行的系統(tǒng)。在主板硬件和操作系統(tǒng)之間，又有一個叫做BSP（Board Support Package)的東西，是板級支持包，也可以說是屬于操作系統(tǒng)的一部分，主要目的是為了支持操作系統(tǒng)，使

14、之能夠更好的運行于硬件主板。軟件設計（SW）是一個無底洞的工程，硬件部分的東西可能一次開發(fā)定稿就完成了使命，但是軟件開發(fā)必須不停的迭代更新，開發(fā)新功能、修復Bug、完善穩(wěn)定、開發(fā)新功能這樣一個無限循環(huán)的過程。軟件部分在智能手機中的地位日益凸顯，智能不僅要體現(xiàn)在硬件配置的強悍上，更多功能的實現(xiàn)還需要軟件層面的創(chuàng)意，軟件設計的使命就是讓現(xiàn)有的硬件的潛能發(fā)揮到極致，這也是軟件設計的偉大之處。PM(Project Management)項目管理PM也分技術(shù)和非技術(shù)型，分工也比較細致，制定項目規(guī)劃和進度，同時也是對外部門的發(fā)言人，如果MD的設計要兼顧HW，就需要PM出面進行溝通協(xié)調(diào)，尋求雙方可以接受的解

15、決方案。當然，研發(fā)的老大也是一個大PM，各部門的PM需要定時向大PM匯報成果和進度，以與開發(fā)過程中遇到的難題等。2.5、QA(Quality Assurance)質(zhì)量監(jiān)督中國質(zhì)量管理協(xié)會對QA的定義是：企業(yè)為用戶在產(chǎn)品質(zhì)量方面提供的擔保，保證用戶購得的產(chǎn)品在壽命期質(zhì)量可靠。QA在手機制作中擔當著質(zhì)量把關(guān)的工作，項目是否可行，質(zhì)量可靠性怎么樣，每一個創(chuàng)新都需要經(jīng)過QA的測試審核，如果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)難度太大良品率低或者通過不了測試環(huán)節(jié)，那么這個方案就會被否決了。生產(chǎn)一部手機不是在實驗室做實驗那么簡單，一旦生產(chǎn)就是成千上萬部，要保證每一部產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)絕非一件簡單容易的事，生產(chǎn)一部手機的樣品和生產(chǎn)10萬部手機

16、完全是兩碼子事。制造一部手機，簡單點說就是這幾大流程，每個公司的實施方案根據(jù)自身的經(jīng)驗習慣可能不盡一樣。手機制造是一個龐大的系統(tǒng)工程，在這個過程中需要各部門的不斷配合、協(xié)調(diào)和磨合，有時也不得不做出妥協(xié)，但共同打造出一部優(yōu)秀的手機是不變的追求。第三章 屏幕篇屏幕是消費者購買一部手機所關(guān)注的第一點，一塊通透，炫目的屏幕是消費者為之買單的重要原因之一，而手機屏幕又分為屏和外屏，那么屏外屏的區(qū)別是什么呢？而我們常常聽見的IPS、AMOLED、PPI又是什么呢？而最近傳的很火熱的藍寶石屏幕以與柔性屏它們的特點有是什么呢？3.1、藍寶石和康寧大猩猩屏幕之爭康尼公司最早可以追溯到1851年，目前市值已超27

17、0億美元。自1950年開始，該公司開始在鋼化玻璃領(lǐng)域發(fā)力，逐漸成為市場領(lǐng)導者。而對于康寧公司來說，蘋果實際上扮演了伯樂的角色，因為是在喬布斯的堅持下，首款iPhone才會配備康寧大猩猩玻璃來替代傳統(tǒng)塑料面板，這是大猩猩玻璃的首次大規(guī)模量產(chǎn)，也引起了一股新的風潮。此后，大猩猩玻璃2減少了厚度，大猩猩玻璃3則擁有更好的耐劃傷性、更大的承受性與更好的顯示效果。目前，除了蘋果和索尼拒絕透露它們所采用的面板品牌，其他主流智能手機幾乎都配備了大猩猩玻璃。據(jù)9to5Mac等科技媒體報道，蘋果極為看好關(guān)于藍寶石玻璃技術(shù)，并投資至少5億美元進行研發(fā)，扶植GT Advanced公司成為其最大屏幕面板供應商。目前，

18、僅有類似Vetru Ti這樣的奢華手機采用了藍寶石屏幕；另外，蘋果則在iPhone5s的Home鍵和攝像頭上使用了藍寶石玻璃，所以相對康寧大猩猩玻璃來說相對小眾。至于GT Advanced公司，一直從事研究多晶硅、藍寶石玻璃材質(zhì)的研發(fā)，成立于2006年，目前市值為26億美元，相比康寧顯然還是一個新手。在去年的MWC通信展上，GT Advanced公司對藍寶石玻璃面板進行了展示，并聲稱其強度是康寧大猩猩玻璃的3倍左右，不過制作工藝十分困難，僅次于鉆石材質(zhì)。幾個月后，該公司發(fā)布藍寶石材質(zhì)屏幕貼膜的演示視頻，證明了其超強的耐劃傷性能。不過，康寧公司隨即進行了反駁，聲稱雖然藍寶石玻璃抗劃傷能力強，但缺

19、乏大猩猩玻璃的柔韌性，并通過一個壓力測試視頻來證實這種說法。也就是說，康寧堅持認為藍寶石玻璃并不適合使用在手機屏幕上，因為它更加易碎。顯然，兩家公司各執(zhí)一詞，也擁有自己不同的判斷和測試標準。3.2、2.5D屏2.5D屏在蘋果最新產(chǎn)品iPhone6和6plus 采用了之后一直是一個熱點，其實2.5D屏并非蘋果公司首創(chuàng)，早在5,6年前諾基亞就在N8上采用了這種屏幕設計，在當時的驚艷程度不比當年iPhone4發(fā)布所造成的影響。但由于該款產(chǎn)品的火爆程度不高，并沒有在國際上造成巨大的反響。2.5D屏幕整體看上去非常的順暢緩和，不生硬，給人一種盈而不溢的感覺。特別是黑色邊框的手機，當它靜靜的躺在桌面上的時

20、候，你能感受到它的靜謐，而當外部光線從其表面流過的時候，你能感受到它非常特別的魅力。除此之外，因為沒有了邊緣生硬的棱角，因此在操作手機時我們也會感覺手感更好。這種過渡不僅消去玻璃棱角，也讓機身中框棱角對手感的影響降到了最低。2.5D屏幕是手機業(yè)的一個說法。目前是區(qū)別于3D屏幕而言的。簡單來說，2.5D屏幕玻璃是在玻璃的中心有一個平面的區(qū)域，周邊則弧面過度，也就是在平面玻璃的基礎(chǔ)上對邊緣進行了弧度處理。對于普通屏幕來說，只需要選擇好厚度規(guī)格，然后做一個切割加工，就可以制造出手機廠商所需要的玻璃。而2.5D玻璃則要在上述基礎(chǔ)上再增加一個工序，在玻璃邊緣加工出弧形，然后再經(jīng)過研磨來處理弧形和中間平面

21、的平滑過度。其加工難度是不言而喻的。3.3、AMOLED 和TFT屏幕材質(zhì)有很多，但最主體的還是這兩種：TFT（Thin Film Transistor）即薄膜場效應晶體管，它可以“主動”對屏幕上的各個獨立的像素進行控制，這樣可以大大提高反應時間。一般TFT的反應時間比較快，約80毫秒，而且可視角度大，一般可達到130度左右，主要運用在高端產(chǎn)品。從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。TFT屬于有源矩陣液晶顯示器，在技術(shù)上采用了“主動式矩陣”的方式來驅(qū)動，方法是利用薄膜技術(shù)所作成的電晶體電極，利用掃描的方法“主動拉”控制任意一個顯示點的開與關(guān)，光源照射時先通過下偏光板向上透出，借助液

22、晶分子傳導光線，通過遮光和透光來達到顯示的目的。AMOLED（Active Matrix/Organic Light Emitting Diode）是有源矩陣有機發(fā)光二極體面板OLED發(fā)光原理是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅(qū)動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇，形成激子并使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過輻射弛豫而發(fā)出可見光。用通俗的語言來說AMOLED是可以自主發(fā)出光的一排排燈組成，而IPS（TFT中最具代表性的材質(zhì)）則是由發(fā)出白光的燈在加上外面一層偏振片也就是說IPS有兩層，正是由于

23、這一點，三星的曲屏技術(shù)只能由AMOLED做成第四章 機身篇在當今手機市場，廠商之間的戰(zhàn)爭已經(jīng)慢慢從單一的配置逐漸蔓延到一部手機的各個方面，而產(chǎn)品所具有的“氣質(zhì)”、“手感”、“光澤”這些，則是最難以拿捏的部分。這種主觀色彩十分強烈的體驗，對于很多習慣了原來拼營銷口號而不重視設計的廠家來講，著實是一個難處。但是時代在進步，也有許多廠家開始跟進所謂的體驗經(jīng)濟。他們開始揣摩自家產(chǎn)品的設計語言，選擇不同的手機材料，希望能夠打造出獨特的產(chǎn)品氣質(zhì)。但是在這過程中，許多技術(shù)上或是市場上的問題都開始顯現(xiàn)，他們發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的氣質(zhì)并不是那么容易打造的。而在技術(shù)與體驗上影響產(chǎn)品氣質(zhì)最大的因素無疑是機身材質(zhì)。為什么是金屬與

24、塑料？其實就是因為金屬和塑料是目前手機上應用最廣泛的材料，也是在氣質(zhì)上最為對立的兩種材料。希望通過分析這兩種材料各自的優(yōu)勢劣勢，讓大家了解到一些廠家“取”與“舍”之間的權(quán)衡過程。金屬與塑料對立因素一覽大概地盤點一下金屬與塑料的對立因素：金屬造價昂貴、塑料造價低廉；金屬不易加工、塑料易于成型；金屬有信號問題、塑料無信號問題；金屬質(zhì)感良好、塑料廉價感強；金屬著色不易、塑料著色容易；金屬強度高、塑料強度低；金屬修復難度高、塑料配件容易找等等，首先從金屬材質(zhì)開始說起。4.1貴族兒的金屬材質(zhì)金屬材質(zhì)的使用并非起源于智能機時代，早在在功能機時代，許多廠家就開始使用各種各樣的金屬材質(zhì)了。只不過當時的采用的金

25、屬材質(zhì)主要是“鋼”與“鎂鋁合金”，而后來在iPhone上出現(xiàn)的“陽極氧化鋁”則是為了更好的耐磨與著色效果。4.1.1、金屬光澤、細膩冰涼的手感、重采用金屬材質(zhì)，最大的好處當然就是能讓產(chǎn)品擁有金屬獨有的光澤與觸感。金屬獨有的冰涼而細膩的觸感來自于其良好的導熱性與致密的原子排列結(jié)構(gòu)，而美麗的金屬光澤則是因為金屬部的自由電子在吸收外部光線之后，再釋放出的光線大部分是可見光。這也就是為什么金屬在拋光之后會顯得“亮閃閃”的原因了。金屬相較塑料更重一些，但不同金屬重的程度也是不同的。比如鎂鋁合金就在強度接近的情況下就比鋼要輕，但是鎂鋁合金的價格就比鋼要貴多了。所以手機要想在保持強度的情況下盡可能輕薄，那勢

26、必就要用到貴一些的鎂鋁合金。但是到底是輕一些好還是重一些好，每個人恐怕都有自己的見解。4.1.2、高強度、加工難度高小米手機4采用了金屬邊框增加強度但是其加工過程也很長金屬材質(zhì)的一大特點是強度普遍較高，其抗拉，抗壓與抗彎能力也是高出塑料一截的。這也就是為什么很多廠商即使不用金屬來制作手機外殼，也會采用金屬材料來制作中框，邊框又或是背蓋的原因了(就如iPhone5c的聚碳酸酯外殼還有一個金屬中框，就是為了加強機身的強度)。目前有許多手機為了在有限的單手握持寬度塞入更大的屏幕，不得已只能將邊框做得越來越窄，這勢必對于邊框的強度要求更高，所以高強度的金屬材料就成為了窄邊框手機的首選。但是金屬材料的強

27、度也不完全等于金屬機身的強度。機身是金屬材質(zhì)就不能能亂用，因為金屬材質(zhì)是很容易壓彎的。金屬雖然強度是有，但是韌性卻較差，一旦發(fā)生了形變，想要還原可就很難了(特別是鋁合金外殼的手機)。除此之外，也正是因為強度的原因，金屬的加工難度相較塑料更高。一般塑料材質(zhì)的成型僅需要一個模具就能搞定，而金屬材質(zhì)就需要經(jīng)過諸多的切割、打磨等一系列工序。不僅在加工工藝上要求更高，加工時間也遠遠超過塑料。所以在很多需要快速反應的市場上，費時費力的金屬外殼就很難占據(jù)優(yōu)勢。4.1.3、高硬度、抗刮抗劃、著色難iPhone5邊框容易掉漆相比于一般塑料，金屬材料的硬度是較強的，所以在抗劃傷與抗刮方面，金屬機身是占據(jù)明顯優(yōu)勢的

28、。但是如果機身上有顏色附著的話，顏色還會被刮掉的。這也是金屬面臨的一個大問題，就是著色穩(wěn)定性不好。金屬不能像塑料一樣直接在成型過程中加入著色劑，只能靠在金屬表面進行噴涂或者電鍍等工藝來著色。這樣的著色工藝雖然比其塑料更加復雜，成本也更昂貴，但是其附著能力卻是遠比不上塑料的。唯一的好處就是這些工藝能夠在在漂亮的金屬光澤上再加上顏色的渲染，讓整機的質(zhì)感更上一層樓。蘋果是這種工藝的好手，但即便是蘋果，也同樣在這上面栽過跟頭。iPhone5剛發(fā)布時飽經(jīng)詬病的“掉漆門”事件大家應該還記憶猶新，蘋果最后也是不得不在新一代iPhone5s上讓原本的純黑色降低為淺一些的深空灰，才解決掉這個問題(淺色相比深色的

29、附著能力更強)。所以廠商在選擇金屬材質(zhì)的機身時，也同樣要考慮到著色的問題。畢竟市場對于多種顏色的需求，還是很強烈的。4.14、金屬的導體特性、信號問題喬布斯曾經(jīng)為iPhone4的天線門事件傷透腦筋如果要說制造金屬外殼手機最大的難點，自然就是信號問題了。無論你的外殼做得多精致，但手機就是手機，它仍舊是要發(fā)射與接受信號的。而恰恰金屬的良導體特性會在很大程度上影響手機天線的性能，所以這也是很多廠家不愿采用金屬外殼的原因。目前采用金屬外殼(無論是邊框，中框還是后蓋)的手機，一般都會選擇采取用其他非導體介質(zhì)(如橡膠)來對金屬部分進行隔斷，從而讓信號可以良好通過。但即便這樣能改善信號問題，但是對于隔斷材料

30、的選擇，隔斷寬度、隔斷位置等方面的判斷也要花費大量的研發(fā)成本。即便花了這么大代價，這其中也很容易出現(xiàn)問題，其中最著名的例子就是iPhone4的“天線門”事件。iPhone4采用的解決方案是直接將不銹鋼邊框充當兩部分的天線，一部分是WIFI/GPS/藍牙天線，另一部分則是3G天線，而中間就是我們很熟悉的那條握住就沒信號的“縫”。由于蘋果的設計缺陷，一旦用手去握住手機，人體這個良導體就會將兩個原本隔開的“邊框天線”短路，從而改變天線工作長度(天線長度很大程度上決定了其諧振頻率，所以會影響到信號的發(fā)射與接受)。并且由于人體直接接觸到了天線，這會讓天線阻抗產(chǎn)生極大的改變，進而產(chǎn)生天線與終端的阻抗適配問

31、題，這也會讓整個天線的工作效率大幅下降。所以，“死亡之握”就成為很自然的事情了。目前其他廠商采取的解決方案是要么是直接將天線置，不讓人體接觸到天線；另外要做外部天線的的話，就要對金屬表面進行陽極氧化處理，形成一層致密的氧化層以消除人手的干擾(氧化層是絕緣的)。當然，也有其他的做法，比如蘋果的iPhone 4S就是采用的雙天線智能切換和改變“隔斷”位置來解決的信號問題。所以我們可以看出，采用金屬外殼對于手機的天線設計是有很高要求的。這樣的設計成本與風險，有很多廠家是不愿意去承擔的。4.2價廉物美的塑料材質(zhì)塑料材質(zhì)大家在生活中經(jīng)常見到，但手機上采用的塑料，和生活中常見的塑料還是有些不同的。就拿最主

32、流的“聚碳酸酯”來講，其抗沖擊性能以與結(jié)構(gòu)強度就比生活中常見的塑料要強很多，這也是“聚碳酸酯”逐漸取代原來的“ABS”塑料成為當今廠商首選塑料材質(zhì)的原因。4.2.1、價格低廉、易于加工、廉價感容易加工恐怕是塑料的最占優(yōu)勢的特性了。由于塑料的成型方法主要是注塑、壓制等工藝，所以在大規(guī)模生產(chǎn)時很占優(yōu)勢，不像某些金屬外殼走一個制作流程就要幾十個小時。這對于需要短時間完成巨大供貨量的廠家來說，是個不小的誘惑(比如說三星)。但是，這樣的工藝也在很大程度上造成了塑料的廉價感。由于塑料加工的過程中會經(jīng)歷固態(tài)到熔融再到固態(tài)的過程，這樣的收縮性帶來的形狀變化就很難讓塑料制品保持良好的精細化程度。所以塑料成品到最

33、后，在其邊緣或者是接縫處就會產(chǎn)生很多不可控的誤差。比如后蓋貼合不緊密，邊框后毛刺等等問題，這都會對手機的質(zhì)感產(chǎn)生很大的影響。在早期，很多廠商在制作塑料手機時就是先開模，大批量沖壓出多塊外殼部件，最后再“拼”起來。這樣生產(chǎn)出來的手機往往機身處就會有很多的小縫隙，也很容易掉色。所以廉價感的標簽就這么貼在了“塑料”的頭上。然而現(xiàn)在的一些廠商(如蘋果、諾基亞)也開始用機床來處理塑料。具體就是將一整塊聚碳酸酯彩色塑料用鉆頭鉆出攝像頭、揚聲器、電源和音量鍵等需要的開口與空間。這樣做就能夠保證機身的整體感與精細程度，這也就是為什么iPhone 5C和諾基亞的Lumia系列雖然也是采用塑料機身，但一點也不給人

34、廉價感的原因了。4.2.2、比金屬輕、足夠的強度與硬度塑料材質(zhì)在整體上相比金屬材質(zhì)是要輕的，但是這個說法并不嚴謹。因為金屬里有“鎂鋁合金”這種較輕的選手，塑料里也有“聚碳酸酯”這類較重的選手。但總體上，塑料還是要輕一些的。塑料雖然輕，但是強度也能保持得不錯。就拿“聚碳酸酯”來講，它的硬度就比普通塑料要高得多，強度與耐疲勞性也是上佳(所以諾基亞手機能“砸核桃”的說法才從功能機時代一直延續(xù)到了Lumia時代)。而且塑料另外一項優(yōu)秀的特性就是擁有一定的彈性，即受到?jīng)_擊之后恢復原狀的能力。而金屬在堅硬的同時，卻很難保證擁有絕佳的韌性，一般一摔就是一個坑，又或者是一坐就彎了。塑料能在保持一定韌性的情況下

35、兼具強度，這也是塑料不可多得的優(yōu)點了。4.2.3、著色容易、絕緣、對信號影響小塑料的另一個優(yōu)勢，就是它能夠做出五彩繽紛的色彩。目前塑料著色的方式也有噴涂與混料兩種，當然混料是塑料最有優(yōu)勢的著色工藝了。但容易著色是一回事，能不能做出好看的顏色又是一回事。這對于基底材料的選取，配色微粒的調(diào)配，混合時的溫度、攪拌均勻程度以與冷卻過程都有著很高的要求。如果要生產(chǎn)出iPhone 5c或者Lumia系列那樣鮮艷色彩與微妙光澤并存的美麗外殼，還是有很大的技術(shù)難度的。而塑料的絕緣特性又決定它不會成為天線與信號的攔路虎，這就意味著在寸土寸金的手機部，天線設計在哪就少了一個限制條件。不要小看這一個限制條件，這或許

36、就意味著節(jié)省了巨大的研發(fā)成本，所以塑料的低成本也體現(xiàn)在這里。4.2.4、維修簡單、替換成本低、能拆電池HTC M8就屬于很難維修的類型嚴格來講，這并不是塑料本身的優(yōu)點，而是它的衍生出來的優(yōu)點。三星一直不愿意放棄塑料機身，其中一個很大的原因就是塑料做的機身，是可以拆電池的。雖然目前一體化機身變得越來越流行，但是一旦手機死機了，你下意識得想去拔電池的時候，你就會發(fā)現(xiàn)你無電池可拔了。并且移動電源這個東西，不也是一體化機身不能拆電池之后，才興起的么？除了可拆后蓋之外，塑料機身由于成本的原因，維修起來也是比較方便的。塑料機身可以采用壓扣式的組合方式，所以很多時候拆裝起來是很方便的，而金屬就比較麻煩。所以

37、在維修這方面，塑料也是占據(jù)優(yōu)勢的。4.3、金屬高檔與塑料廉價的文化原因在人類歷史上，使用金屬、皮革、木頭等材料的時間是遠遠長于塑料、化纖等材料的。由于古代沒有像現(xiàn)代這樣成熟的冶金工業(yè)，金屬制品的普與程度也很低，所以金屬制品往往會以稀少、手工、精致、貴族、高檔的形象出現(xiàn)，這在文化上就確立了金屬“高檔材料”的地位。然后再結(jié)合金屬材料本身的優(yōu)秀質(zhì)感，金屬即意味著“高檔”的說法也就這么確立了。而塑料、化纖這類材料是現(xiàn)代化學的產(chǎn)物，并且正好趕上了工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。所以它從一開始的形象就是大眾化的，普與的，廉價的，這既是這類材料的優(yōu)點，也是讓它們檔次“上不去”的原因。所以人們在生活水平逐漸提高之后，就慢慢

38、開始嫌棄這類隨處可見的材料，開始追求一些更有“檔次”的材料，這也就是為什么很多人不愿意穿人造材料而追求高質(zhì)量純棉純麻的原因之一。究竟一種材料是因為稀少而昂貴，還是因為昂貴而稀少，這恐怕是個很難講的問題。但是作為一個理性的人來講，材料本身所擁有的價值也是需要通過成型的產(chǎn)品來表現(xiàn)。就像雷軍的奧氏體305不銹鋼，雖然價格很便宜，但是經(jīng)過一連串精密的加工過程之后削掉那多余的290克，剩下的邊框怎么看都不像便宜貨。所謂材料，終歸是要人來用的，就看你怎么去用了。第五章 電池篇電池的體積與電量的比例一直是很大的問題，我們需要更大的容量和更小的體積，從蘋果到三星，為了讓設備擁有更長的電池壽命投資了上百萬美元的

39、科研資金，科技本身卻無法在未來幾年就發(fā)生翻天覆地的變化。但這并不會減緩高度依賴電池的小配件數(shù)量不斷上升的趨勢。但同時我們面對一個難題，拿特斯拉來說一次完整的充電需要5個小時，充電速度慢的令人發(fā)指，并且電池每一次完整的充放電都會對電池的整個壽命有一小部分折損，電池的壽命也是一個待解決的事。5.1、鋰電池技術(shù)難以突破不管是智能手機、平板電腦，還是如今異?；鸨奶厮估妱榆?，所有電子設備使用的鋰電池技術(shù)，和1991年索尼公司發(fā)布的首個商用鋰離子電池并無本質(zhì)差別。在過去的23年時間里，人們并非毫無創(chuàng)新，全球各地的研究人員從未放棄研發(fā)新型電池技術(shù)。2014年更是取得了一系列突破，在充電效率、電池容量、發(fā)

40、熱冷卻等方面，傳統(tǒng)的鋰電池也已經(jīng)表現(xiàn)得越來越好，很多新的電池技術(shù)似乎也已經(jīng)看到了商用曙光。但直到現(xiàn)在，電池的使用時間仍然很難讓人滿意，電池技術(shù)依舊是所有電子設備進化的最大瓶頸，而且從產(chǎn)業(yè)化的角度來看，電池技術(shù)距離革命性突破，仍有一段不小的距離。鋰的原子序數(shù)是3，這意味著它有三個質(zhì)子，是最輕的堿金屬元素，這讓它成為已知材料中最適合用來制備可移動電池正極的材料。當然，除了鋰，鋰電池中還包括磷酸鐵、錳、石墨、鈦酸鹽等其他金屬和非金屬材料。和更早的鎳電池相比，鋰電池更小、更輕、能量密度更高，用了不到15年時間就替代鎳電池，成為當下主流的電子設備電池技術(shù)。但其也存在不少問題，最主要的是發(fā)熱。鋰電池充電和

41、放電的過程中，在高密度的空間部會產(chǎn)生大量的熱量。對于智能手機等小型電子設備來說，由于容量限制，發(fā)熱帶來的麻煩還不算大，依靠手機部的導熱設計基本能解決散熱問題，但對于特斯拉電動車這種底盤鋪滿數(shù)千塊鋰電池的大家伙，就必須采取相應的冷卻措施。這就是為什么幾乎所有電動汽車或者混合動力汽車的鋰電池組上，都附帶了體積龐大的液態(tài)冷卻設備，不過即便如此，某些電動車電池爆炸起火的事故還是時有出現(xiàn)。鋰電池中鋰離子的數(shù)量是固定的，想要更長久的電池使用時間，就必須增加電池數(shù)量，但這又意味著更重的設備、更大的發(fā)熱量以與更高的過熱爆炸可能性。如果想要更安全或者更便攜，就必須犧牲電池數(shù)量和使用時間。換掉鋰電池。順著這個思路

42、，研究人員想到的一個突破方向，就是尋找更安全、能量密度更高的材料，換掉鋰電池?？諝夂芸赡軙蔀槟莻€更好的選擇之一，不久前，以色列一家科技公司研發(fā)出了使用鋁和空氣作為電極的新型電池，這種電池可以利用空氣中水分子與鋁產(chǎn)生化學反應并放電。事實上，這種金屬-空氣的電池技術(shù)早在上世紀60年代就已問世，它的原理是以99.9%高純度的鋁為陽極，水分子中的氧為陰極，利用水溶液作為電解質(zhì)，讓鋁板攝取氧，完成放電過程。在整個化學過程中，最終的產(chǎn)物是氫氧化鋁，所以這種電池技術(shù)看起來更穩(wěn)定更安全，而且鋁-空氣電池的能量密度也大大高于等質(zhì)量的鋰電池，理論能量密度能達到8.1千瓦時/千克。目前特斯拉電動車所使用高能鋰電池

43、，能量密度也只有約0.3千瓦時/千克。換掉鋰電池的新型電池技術(shù)方案很艱難。金屬-空氣電池技術(shù)至今仍有很多實際的問題需要解決，比如使用過程中，需要定期往電池組里加水，而且它是不可充電電池，鋁板完全氧化反應成氫氧化鋁后，就必須重新更換鋁板。這無疑會加大成本，阻礙金屬-空氣電池技術(shù)投入使用，不過好消息是研究人員正在努力延長鋁板氧化反應時間、降低鋁板回收利用成本，爭取盡早將這項技術(shù)商業(yè)化。即便在技術(shù)層面已經(jīng)達到商業(yè)化要求，將它們制成適合各類電子設備的成品大規(guī)模應用，又會是另外一個漫長的等待過程。如果沒有特殊的爆發(fā)誘因，至少最近5年，人們很難看到真正成熟的革命性電池技術(shù)。5.2、智能手機電池充電新技術(shù)如

44、果不能換掉鋰電池，那就換一種充電方式！目前最有希望被普與的另類充電方式，是無線供電技術(shù)。這里所說的不是早些年手機廠商們推出的帶著托盤的無線充電手機，而是效率更高的無線供電技術(shù)。如果從原理上看，無線充電和無線供電其實沒有太大的差別，兩者都是利用電磁感應、共振或耦合原理。它最早源自19世紀90年代交流電之父尼古拉·特斯拉的設想，他提出可以利用磁共振在充電器與設備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設備之間形成共振，從而實現(xiàn)電能的高效傳輸。形象一點的說法，就和高音歌唱家有可能把某個一樣振動頻率的玻璃杯唱爆是一個道理，只不過電磁感應和共振不至于把電子設備震爆。與無線充電相比，無線供

45、電的優(yōu)勢在于突破了距離上的限制。美國一家公司正在做的傳輸器解決方案，最遠的電能傳輸距離已經(jīng)可以達到10米。盡管和動輒數(shù)百米的無線網(wǎng)絡相比，無線供電的傳輸距離還有些短，但至少在技術(shù)層面，實現(xiàn)無線供電，就已經(jīng)算是走出了第一步。那么，問題來了，為什么人們還沒有在機場、酒店或者咖啡店看到類似無線網(wǎng)絡的無線電源熱點？事實上，無線供電普與的最大障礙，并不是傳輸距離還不夠長等技術(shù)難題，而是市場上各種電子設備的無線供電標準兼容難題，這已經(jīng)超出了科研人員所能控制的疇。就像高音歌唱家的例子，如果各個杯子的振動頻率都不一樣，想要所有的杯子都能被唱爆是不可能的。不過，2008年國際上多家行業(yè)的公司和協(xié)會，已經(jīng)成立了無

46、線電力傳輸國際標準聯(lián)盟，致力于統(tǒng)一無線供電的技術(shù)標準，聯(lián)盟的一位中國公司成員說，出臺一個類似于WiFi的統(tǒng)一標準時間應該不會太遙遠。第六章 展望篇之綠色制造技術(shù)目前，廢舊手機尚未列入國家相關(guān)的電子產(chǎn)品管理名錄，仍是游離于監(jiān)管之外的“自由身，廢舊手機的流向，不僅對的環(huán)境保護、資源戰(zhàn)略造成影響，也涉與千家萬戶的安全，亟待引起全社會重視，并妥善加以解決。綠色制造在這樣的大背景下應大力發(fā)展。所謂綠色制造，是綜合考慮環(huán)境影響和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式，其目標是使產(chǎn)品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產(chǎn)品生命周期中，廢棄資源和有害排放物最小，使得企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化2。從大制造的概念來說，制造的全過程一般包括：產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、材料選擇、生產(chǎn)制造、包裝運輸、使用和報廢處理等階段。如果在每個階段都考慮到有關(guān)綠色的因素，