先進制造技術(shù)論文

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(xué)院名稱核技術(shù)與自動化工程學(xué)院專業(yè)名稱工業(yè)工程學(xué)生姓名學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師王飛實驗地點6C302實驗成績二〇一四年十二月到二〇一四年十二月學(xué)生實習(xí)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)進展，也提高了產(chǎn)業(yè)內(nèi)研發(fā)人員積極尋求新技術(shù)又反過來推進手機的進展進程最終形成一個良性的技術(shù)開發(fā)，進展，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)的進展與進步。學(xué)生（簽名）：年月日誠信承諾本人鄭重聲明所呈交的實習(xí)報告是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特不加以標(biāo)注的地點外，報告中不包含其他人差不多發(fā)表或撰寫過的研究成果。與我一同工作的同學(xué)對本文研究所做的貢獻均已在報告中作了明確的講明并表示謝意。學(xué)生（簽名）：指導(dǎo)教師評語成績評定：指導(dǎo)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 42．1、手機的工業(yè)設(shè)計（IndustryDesign） 42.2、MD(MechanicalDesign)結(jié)構(gòu)設(shè)計 52.3、HW(Hardware)硬件設(shè)計 52.4、SW(Software)軟件設(shè)計 62.5、QA(QualityAssurance)質(zhì)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TFT 8第四章機身篇 94.1貴族范兒的金屬材質(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(dǎo)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、對信號阻礙小 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緣故 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)摘要我們明白現(xiàn)代化的的智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)各異的機身內(nèi)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(zhǔn)，以及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，TOUCHid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，本文要緊論述先進制造技術(shù)在手機的設(shè)計、研發(fā)、生產(chǎn)時期的重要地位、內(nèi)涵、特點、技術(shù)前沿及進展趨勢。明確先進制造技術(shù)在手機生產(chǎn)中的重要地位?？偨Y(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)進展，也提高了產(chǎn)業(yè)內(nèi)研發(fā)人員積極尋求新技術(shù)又反過來推進手機的進展進程最終形成一個良性的技術(shù)開發(fā)，進展，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:Weknowthatmodernsmartphoneisamasterofproducts,tobecomethinnerinthicknesstoachievethecirculationcircuitboardwithinsmallerandsmallerspace,batterypowerandreasonablearrangement,preciseinstallationofcamerasandbothrequireveryhightechnicalsupport,andscreenProw,colorcalibration,aswellascutting2.5Dscreentoimprovethehardnessofthescreen,thescreencanalsoquantifytheproductionofsapphiretechnologylicensingisrequired,thelastmetalcuttingmachine,oneofpolycarbonatematerialrapidprototypingmachine,TOUCHidsoftwaretechnologyimplementations,areinseparablefromperfectwithadvancedmanufacturingtechnology,thispaperdiscussestheimportantroleofadvancedmanufacturingtechnologyinthephone'sdesign,development,productionstage,content,features,technologyfrontierandtrends.Keywords:mobilephoneadvancedmanufacturingtechnology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，手機差不多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。現(xiàn)在的設(shè)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(dāng)年阿波羅登月飛船的都要強大，我們每個人都用手機，但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合，通過富士康等代工廠一系列的流水線，最終組成為一部能夠上網(wǎng)、通話的設(shè)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)再好只是，在這短短十幾年的進展中，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(shè)計生產(chǎn)了高達一萬多款，有些產(chǎn)品甚至有著工藝品級不的評價，不僅在當(dāng)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(shè)計打磨這些手機的呢？一部手機的誕生，需要大量工程師們的參與，劃分為類不的話，就有如下5個：2．1、手機的工業(yè)設(shè)計（IndustryDesign）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點差不多上屬于ID設(shè)計的范疇，例如邊框用金屬依舊塑料，背面是弧形的依舊直面，用哪幾種顏色來搭配等。工業(yè)設(shè)計（ID）首要考慮的是視覺效果，它的好壞直接阻礙著一部手機是否漂亮、經(jīng)典。產(chǎn)品立項后工業(yè)設(shè)計師們就開始各種天馬行空的構(gòu)思，甚至輪番的頭腦風(fēng)暴，重繪成百上千張草圖也不是沒可能。有些作品由于太超前，終究只能留存在設(shè)計師們的電腦里，最終方案敲定后，要想實現(xiàn)它，就得靠接下來要講的結(jié)構(gòu)設(shè)計師。2.2、MD(MechanicalDesign)結(jié)構(gòu)設(shè)計假如工業(yè)設(shè)計（ID）追求的是視覺感光的效果，那么結(jié)構(gòu)設(shè)計（MD）確實是力求將這種效果真實還原的方式。ID設(shè)計確定手機的外形后，MD就來一步步去搭建那個手機內(nèi)部的所有零配件。例如做成一體依舊可拆卸后蓋、框架選用金屬依舊塑料、后殼如何固定在框架上、電池如何放、主板做成長的依舊方的、屏幕用全貼合依舊框貼等等，還有所有零件的尺寸把控。這就好比搭建一所房子，ID完成的確實是房子的主體框架，MD則是給房子內(nèi)部改造裝修，然后置辦的家具擺設(shè)好豐富起來。假如ID給的外觀設(shè)計太難實現(xiàn)，這時候MD跟ID設(shè)計師們就要坐下來好好談?wù)劻耍庥刑觳臝D設(shè)計師還不夠，往往還需要結(jié)構(gòu)工程師來把那個天才的設(shè)計去付諸實踐，這兩者是相輔相成的。MD設(shè)計在手機設(shè)計過程中的重要性不言而喻，它的設(shè)計不合理，就會造成設(shè)計缺陷。2.3、HW(Hardware)硬件設(shè)計硬件要緊設(shè)計電路以及天線，實現(xiàn)手機的配置需求。電路部分先依照配置參數(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(shè)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，然而單面主板的面積就會比雙面大，用單面依舊雙面的主板這就要看結(jié)構(gòu)是如何設(shè)計，因此講硬件設(shè)計（HW）設(shè)計的過程也是跟結(jié)構(gòu)設(shè)計（MD）協(xié)商的過程。硬件設(shè)計（HW）還有一個重要的一個部分確實是天線設(shè)計，手機支持的頻段越來越多，天線設(shè)計就越考驗硬件設(shè)計（HW）工程師們的智慧和經(jīng)驗，天線必須離電池遠，同時附近不能有金屬器件，能夠講為了兼顧天線的設(shè)計，ID設(shè)計和MD設(shè)計都要為硬件設(shè)計（HW）的天線設(shè)計讓路，明顯的例子確實是iPhone6/Plus上備受吐槽的天線條，這確實是為了兼顧信號問題所做的妥協(xié)。2.4、SW(Software)軟件設(shè)計軟件設(shè)計（SW）那個專門好理解，確實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（BoardSupportPackage)的東西，是板級支持包，也能夠講是屬于操作系統(tǒng)的一部分，要緊目的是為了支持操作系統(tǒng)，使之能夠更好的運行于硬件主板。軟件設(shè)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，然而軟件開發(fā)必須不停的迭代更新，開發(fā)新功能、修復(fù)Bug、完善穩(wěn)定、開發(fā)新功能……如此一個無限循環(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(shè)計的使命確實是讓現(xiàn)有的硬件的潛能發(fā)揮到極致，這也是軟件設(shè)計的偉大之處。PM(ProjectManagement)項目治理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，假如MD的設(shè)計要兼顧HW，就需要PM出面進行溝通協(xié)調(diào)，尋求雙方能夠同意的解決方案。因此，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，以及開發(fā)過程中遇到的難題等。2.5、QA(QualityAssurance)質(zhì)量監(jiān)督中國質(zhì)量治理協(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(dān)保，保證用戶購得的產(chǎn)品在壽命期內(nèi)質(zhì)量可靠。QA在手機制作中擔(dān)當(dāng)著質(zhì)量把關(guān)的工作，項目是否可行，質(zhì)量可靠性如何樣，每一個創(chuàng)新都需要通過QA的測試審核，假如發(fā)覺生產(chǎn)難度太大良品率低或者通過不了測試環(huán)節(jié)，那么那個方案就會被否決了。生產(chǎn)一部手機不是在實驗室內(nèi)做實驗?zāi)敲春唵?，一旦生產(chǎn)確實是成千上萬部，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)10萬部手機完全是兩碼子事。制造一部手機，簡單點講確實是這幾大流程，每個公司的實施方案依照自身的經(jīng)驗適應(yīng)可能不盡相同。手機制造是一個龐大的系統(tǒng)工程，在那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緣故之一，而手機屏幕又分為內(nèi)屏和外屏，那么內(nèi)屏外屏的區(qū)不是什么呢？而我們常常聽見的IPS、AMOLED、PPI又是什么呢？而最近傳的專門火熱的藍寶石屏幕以及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能夠追溯到1851年，目前市值已超270億美元。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(dǎo)者。而關(guān)于康寧公司來講，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(fēng)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、更大的承受性及更好的顯示效果。目前，除了蘋果和索尼拒絕透露它們所采納的面板品牌，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GTAdvanced公司成為其最大屏幕面板供應(yīng)商。目前，僅有類似VetruTi如此的奢華手機采納了藍寶石屏幕；另外，蘋果則在iPhone5s的Home鍵和攝像頭上使用了藍寶石玻璃，因此相對康寧大猩猩玻璃來講相對小眾。至于GTAdvanced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，相比康寧顯然依舊一個新手。在去年的MWC通信展上，GTAdvanced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，只是制作工藝十分困難，僅次于鉆石材質(zhì)。幾個月后，該公司公布藍寶石材質(zhì)屏幕貼膜的演示視頻，證明了其超強的耐劃傷性能。只是，康寧公司隨即進行了反駁，聲稱盡管藍寶石玻璃抗劃傷能力強，但缺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講法。也確實是講，康寧堅持認(rèn)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，也擁有自己不同的推斷和測試標(biāo)準(zhǔn)。3.2、2.5D屏2.5D屏在蘋果最新產(chǎn)品iPhone6和6plus采納了之后一直是一個熱點，事實上2.5D屏并非蘋果公司首創(chuàng)，早在5,6年前諾基亞就在N8上采納了這種屏幕設(shè)計，在當(dāng)時的驚艷程度不比當(dāng)年iPhone4公布所造成的阻礙。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屏幕整體看上去特不的順暢緩和，不生硬，給人一種盈而不溢的感受。特不是黑色邊框的手機，當(dāng)它靜靜的躺在桌面上的時候，你能感受到它的靜謐，而當(dāng)外部光線從其表面流過的時候，你能感受到它特不特不的魅力。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受手感更好。這種過渡不僅消去玻璃棱角，也讓機身中框棱角對手感的阻礙降到了最低。2.5D屏幕是手機業(yè)內(nèi)的一個講法。目前是區(qū)不于3D屏幕而言的。簡單來講，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，也確實是在平面玻璃的基礎(chǔ)上對邊緣進行了弧度處理。關(guān)于一般屏幕來講，只需要選擇好厚度規(guī)格，然后做一個切割加工，就能夠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，然后再通過研磨來處理弧形和中間平面的平滑過度。其加工難度是不言而喻的。3.3、AMOLED和TFT屏幕材質(zhì)有專門多，但最主體的依舊這兩種：TFT（ThinFilmTransistor）即薄膜場效應(yīng)晶體管，它能夠“主動”對屏幕上的各個獨立的像素進行操縱，如此能夠大大提高反應(yīng)時刻。一般TFT的反應(yīng)時刻比較快，約80毫秒，而且可視角度大，一般可達到130度左右，要緊運用在高端產(chǎn)品。從而能夠做到高速度、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)上采納了“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”操縱任意一個顯示點的開與關(guān)，光源照耀時先通過下偏光板向上透出，借助液晶分子傳導(dǎo)光線，通過遮光和透光來達到顯示的目的。AMOLED（ActiveMatrix/OrganicLightEmittingDiode）是有源矩陣有機發(fā)光二極風(fēng)光板OLED發(fā)光原理是用ITO透明電極和金屬電極分不作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅(qū)動下，電子和空穴分不從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分不通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)，后者通過輻射弛豫而發(fā)出可見光。用通俗的語言來講AMOLED是能夠自主發(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)出白光的燈在加上不處一層偏振片也確實是講IPS有兩層，正是由于這一點，三星的曲屏技術(shù)只能由AMOLED做成第四章機身篇在當(dāng)今手機市場，廠商之間的戰(zhàn)爭差不多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，關(guān)于專門多適應(yīng)了原來拼營銷口號而不重視設(shè)計的廠家來講，著實是一個難處。然而時代在進步，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(shè)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)。然而在這過程中，許多技術(shù)上或是市場上的問題都開始顯現(xiàn)，他們發(fā)覺產(chǎn)品的氣質(zhì)并不是那么容易打造的。而在技術(shù)與體驗上阻礙產(chǎn)品氣質(zhì)最大的因素?zé)o疑是——機身材質(zhì)。什么緣故是金屬與塑料？事實上確實是因為金屬和塑料是目前手機上應(yīng)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，讓大伙兒了解到一些廠家“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(fù)難度高、塑料配件容易找等等，首先從金屬材質(zhì)開始講起。4.1貴族范兒的金屬材質(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。只只是當(dāng)時的采納的金屬材質(zhì)要緊是“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、重采納金屬材質(zhì)，最大的好處因此確實是能讓產(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(dǎo)熱性與致密的原子排列結(jié)構(gòu)，而漂亮的金屬光澤則是因為金屬內(nèi)部的自由電子在汲取外部光線之后，再釋放出的光線大部分是可見光。這也確實是什么緣故金屬在拋光之后會顯得“亮閃閃”的緣故了。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，然而鎂鋁合金的價格就比鋼要貴多了。因此手機要想在保持強度的情況下盡可能輕薄，那勢必就要用到貴一些的鎂鋁合金。然而到底是輕一些好依舊重一些好，每個人可能都有自己的見解。4.1.2、高強度、加工難度高小米手機4采納了金屬邊框增加強度然而其加工過程也專門長金屬材質(zhì)的一大特點是強度普遍較高，其抗拉，抗壓及抗彎能力也是高出塑料一截的。這也確實是什么緣故專門多廠商即使不用金屬來制作手機外殼，也會采納金屬材料來制作中框，邊框又或是背蓋的緣故了(就如iPhone5c的聚碳酸酯外殼內(nèi)還有一個金屬中框，確實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內(nèi)塞入更大的屏幕，不得已只能將邊框做得越來越窄，這勢必關(guān)于邊框的強度要求更高，因此高強度的金屬材料就成為了窄邊框手機的首選。然而金屬材料的強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)是專門容易壓彎的。金屬盡管強度是有，然而韌性卻較差，一旦發(fā)生了形變，想要還原可就專門難了(特不是鋁合金外殼的手機)。除此之外，也正是因為強度的緣故，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)就需要通過諸多的切割、打磨等一系列工序。不僅在加工工藝上要求更高，加工時刻也遠遠超過塑料。因此在專門多需要快速反應(yīng)的市場上，費時費勁的金屬外殼就專門難占據(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，因此在抗劃傷與抗刮方面，金屬機身是占據(jù)明顯優(yōu)勢的。然而假如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，確實是著色穩(wěn)定性不行。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。如此的著色工藝盡管比其塑料更加復(fù)雜，成本也更昂貴，然而其附著能力卻是遠比不上塑料的。唯一的好處確實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剛公布時飽經(jīng)詬病的“掉漆門”事件大伙兒應(yīng)該還經(jīng)歷猶新，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，才解決掉那個問題(淺色相比深色的附著能力更強)。因此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。怎么講市場關(guān)于多種顏色的需求，依舊專門強烈的。4.14、金屬的導(dǎo)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假如要講制造金屬外殼手機最大的難點，自然確實是信號問題了。不管你的外殼做得多精巧，但手機確實是手機，它照舊是要發(fā)射與同意信號的。而恰恰金屬的良導(dǎo)體特性會在專門大程度上阻礙手機天線的性能，因此這也是專門多廠家不愿采納金屬外殼的緣故。目前采納金屬外殼(不管是邊框，中框依舊后蓋)的手機，一般都會選擇采取用其他非導(dǎo)體介質(zhì)(如橡膠)來對金屬部分進行隔斷，從而讓信號能夠良好通過。但即便如此能改善信號問題，然而關(guān)于隔斷材料的選擇，隔斷寬度、隔斷位置等方面的推斷也要花費大量的研發(fā)成本。即便花了這么大代價，這其中也專門容易出現(xiàn)問題，其中最聞名的例子確實是iPhone4的“天線門”事件。iPhone4采納的解決方案是直接將不銹鋼邊框充當(dāng)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，而中間確實是我們專門熟悉的那條握住就沒信號的“縫”。由于蘋果的設(shè)計缺陷，一旦用手去握住手機，人體那個良導(dǎo)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(天線長度專門大程度上決定了其諧振頻率，因此會阻礙到信號的發(fā)射與同意)。同時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題，這也會讓整個天線的工作效率大幅下降。因此，“死亡之握”就成為專門自然的情況了。目前其他廠商采取的解決方案是要么是直接將天線內(nèi)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)。因此，也有其他的做法，比如蘋果的iPhone4S確實是采納的雙天線智能切換和改變“隔斷”位置來解決的信號問題。因此我們能夠看出，采納金屬外殼關(guān)于手機的天線設(shè)計是有專門高要求的。如此的設(shè)計成本與風(fēng)險，有專門多廠家是不情愿去承擔(dān)的。4.2價廉物美的塑料材質(zhì)塑料材質(zhì)大伙兒在生活中經(jīng)常見到，但手機上采納的塑料，和生活中常見的塑料依舊有些不同的。就拿最主流的“聚碳酸酯”來講，其抗沖擊性能以及結(jié)構(gòu)強度就比生活中常見的塑料要強專門多，這也是“聚碳酸酯”逐漸取代原來的“ABS”塑料成為當(dāng)今廠商首選塑料材質(zhì)的緣故。4.2.1、價格低廉、易于加工、廉價感容易加工可能是塑料的最占優(yōu)勢的特性了。由于塑料的成型方法要緊是注塑、壓制等工藝，因此在大規(guī)模生產(chǎn)時專門占優(yōu)勢，不像某些金屬外殼走一個制作流程就要幾十個小時。這關(guān)于需要短時刻內(nèi)完成巨大供貨量的廠家來講，是個不小的誘惑(比如講三星)。然而，如此的工藝也在專門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，如此的收縮性帶來的形狀變化就專門難讓塑料制品保持良好的精細化程度。因此塑料成品到最后，在其邊緣或者是接縫處就會產(chǎn)生專門多不可控的誤差。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)生專門大的阻礙。在早期，專門多廠商在制作塑料手機時確實是先開模，大批量沖壓出多塊外殼部件，最后再“拼”起來。如此生產(chǎn)出來的手機往往機身處就會有專門多的小縫隙，也專門容易掉色。因此廉價感的標(biāo)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。具體確實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。如此做就能夠保證機身的整體感與精細程度，這也確實是什么緣故iPhone5C和諾基亞的Lumia系列盡管也是采納塑料機身，但一點也不給人廉價感的緣故了。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，然而那個講法并不嚴(yán)謹(jǐn)。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，塑料依舊要輕一些的。塑料盡管輕，然而強度也能保持得不錯。就拿“聚碳酸酯”來講，它的硬度就比一般塑料要高得多，強度與耐疲勞性也是上佳(因此諾基亞手機能“砸核桃”的講法才從功能機時代一直連續(xù)到了Lumia時代)。而且塑料另外一項優(yōu)秀的特性確實是擁有一定的彈性，即受到?jīng)_擊之后恢復(fù)原狀的能力。而金屬在堅硬的同時，卻專門難保證擁有絕佳的韌性，一般一摔確實是一個坑，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、對信號阻礙小塑料的另一個優(yōu)勢，確實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，因此混料是塑料最有優(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。這關(guān)于基底材料的選取，配色微粒的調(diào)配，混合時的溫度、攪拌均勻程度以及冷卻過程都有著專門高的要求。假如要生產(chǎn)出iPhone5c或者Lumia系列那樣鮮艷色彩與微妙光澤并存的漂亮外殼，依舊有專門大的技術(shù)難度的。而塑料的絕緣特性又決定它可不能成為天線與信號的攔路虎，這就意味著在寸土寸金的手機內(nèi)部，天線設(shè)計在哪就少了一個限制條件。不要小看這一個限制條件，這或許就意味著節(jié)約了巨大的研發(fā)成本，因此塑料的低成本也體現(xiàn)在那個地點。4.2.4、維修簡單、替換成本低、能拆電池HTCM8就屬于專門難維修的類型嚴(yán)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。三星一直不情愿放棄塑料機身，其中一個專門大的緣故確實是塑料做的機身，是能夠拆電池的。盡管目前一體化機身變得越來越流行，然而一旦手機死機了，你下意識得想去拔電池的時候，你就會發(fā)覺你無電池可拔了。同時移動電源那個東西，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緣故，維修起來也是比較方便的。塑料機身能夠采納壓扣式的組合方式，因此專門多時候拆裝起來是專門方便的，而金屬就比較苦惱。因此在維修這方面，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緣故在人類歷史上，使用金屬、皮革、木頭等材料的時刻是遠遠長于塑料、化纖等材料的。由于古代沒有像現(xiàn)代如此成熟的冶金工業(yè)，金屬制品的普及程度也專門低，因此金屬制品往往會以稀少、手工、精巧、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”的講法也就這么確立了。而塑料、化纖這類材料是現(xiàn)代化學(xué)的產(chǎn)物，同時正好趕上了工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。因此它從一開始的形象確實是大眾化的，普及的，廉價的，這既是這類材料的優(yōu)點，也是讓它們檔次“上不去”的緣故。因此人們在生活水平逐漸提高之后，就慢慢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，這也確實是什么緣故專門多人不情愿穿人造材料而追求高質(zhì)量純棉純麻的緣故之一。究竟一種材料是因為稀少而昂貴，依舊因為昂貴而稀少，這可能是個專門難講的問題。然而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，盡管價格專門廉價，然而通過一連串周密的加工過程之后削掉那多余的290克，剩下的邊框如何看都不像廉價貨。所謂材料，終歸是要人來用的，就看你如何去用了。第五章電池篇電池的體積與電量的比例一直是專門大的問題，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(shè)備擁有更長的電池壽命投資了上百萬美元的科研資金，科技本身卻無法在以后幾年就發(fā)生翻天覆地的變化。但這并可不能減緩高度依靠電池的小配件數(shù)量不斷上升的趨勢。但同時我們面對一個難題，拿特斯拉來講一次完整的充電需要5個小時，充電速度慢的令人發(fā)指，同時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，依舊現(xiàn)在異常火爆的特斯拉電動車，所有電子設(shè)備使用的鋰電池技術(shù)，和1991年索尼公司公布的首個商用鋰離子電池并無本質(zhì)差不。在過去的23年時刻里，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)熱冷卻等方面，傳統(tǒng)的鋰電池也差不多表現(xiàn)得越來越好，專門多新的電池技術(shù)大概也差不多看到了商用曙光。但直到現(xiàn)在，電池的使用時刻仍然專門難讓人中意，電池技術(shù)依舊是所有電子設(shè)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。因此，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年時刻就替代鎳電池，成為當(dāng)下主流的電子設(shè)備電池技術(shù)。但其也存在許多問題，最要緊的是發(fā)熱。鋰電池充電和放電的過程中，在高密度的空間內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量。關(guān)于智能手機等小型電子設(shè)備來講，由于容量限制，發(fā)熱帶來的苦惱還不算大，依靠手機內(nèi)部的導(dǎo)熱設(shè)計差不多能解決散熱問題，但關(guān)于特斯拉電動車這種底盤鋪滿數(shù)千塊鋰電池的大伙兒伙，就必須采取相應(yīng)的冷卻措施。這確實是什么緣故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(shè)備，只是即便如此，某些電動車電池爆炸起火的事故依舊時有出現(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刻，就必須增加電池數(shù)量，但這又意味著更重的設(shè)備、更大的發(fā)熱量以及更高的過熱爆炸可能性。假如想要更安全或者更便攜，就必須犧牲電池數(shù)量和使用時刻。換掉鋰電池。順著那個思路，研究人員想到的一個突破方向，確實是查找更安全、能量密度更高的材料，換掉鋰電池?？諝鈱ｉT可能會成為那個更好的選擇之一，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，這種電池能夠利用空氣中水分子與鋁產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)并放電。事實上，這種金屬-空氣的電池技術(shù)早在上世紀(jì)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(xué)過程中，最終的產(chǎn)物是氫氧化鋁，因此這種電池技術(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，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)方案專門困難。金屬-空氣電池技術(shù)至今仍有專門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(yīng)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，只是好消息是研究人員正在努力延長鋁板氧化反應(yīng)時刻、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)層面差不多達到商業(yè)化要求，將它們制成適合各類電子設(shè)備的成品大規(guī)模應(yīng)用，又會是另外一個漫長的等待過程。假如沒有專門的爆發(fā)誘因，至少最近5年，人們專門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)假如不能換掉鋰電池，那就換一種充電方式！目前最有希望被普及的另類充電方式，是無線供電技術(shù)。那個地點所講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)。假如從原理上看，無線充電和無線供電事實上沒有太大的差不，兩者差不多上利用電磁感應(yīng)、共振或耦合原理。它最早源自19世紀(jì)90年代交流電之父尼古拉·特斯拉的設(shè)想，他提出能夠利用磁共振在充電器與設(shè)備之間的空氣中傳輸電荷，線圈和電容器則在充電器與設(shè)備之間形成共振，從而實現(xiàn)電能的高效傳輸。形象一點的講法，就和高音唱歌家有可能把某個相同振動頻率的玻璃杯唱爆是一個道理，只只是電磁感應(yīng)和共振不至于把電子設(shè)備震爆。與無線充電相比，無線供電的優(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差不多能夠達到10米。盡管和動輒數(shù)百米的無線網(wǎng)絡(luò)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，就差不多確實是走出了第一步。那么，問題來了，什么緣故人們還沒有在機場、酒店或者咖啡店看到類似無線網(wǎng)絡(luò)的無線電源熱點？事實上，無線供電普及的最大障礙，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(shè)備的無線供電標(biāo)準(zhǔn)兼容難題，這差不多超出了科研人員所能操縱的范疇。就像高音唱歌家的例子，假如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。只是，2008年國際上多家行業(yè)內(nèi)的公司和協(xié)會，差不多成立了無線電力傳輸國際標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟，致力于統(tǒng)一無線供電的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，聯(lián)盟的一位中國公司成員講，出臺一個類似于WiFi的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)時刻應(yīng)該可不能太遙遠。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)品治理名錄，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)境愛護、