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根据iphone 8 plus 拆机图解来聊聊智能手机结构设计那些事

 结构弹设计 2022-05-14

好久都没有分享手机结构设计的知识了,这次趁着iphone 8 plus 拆机图解的放出,来一起了解学习一下最新智能手机结构设计新添加了哪些功能与结构。

对于手机大家都不会陌生,最早之前一木也分享过好几期手机结构设计的知识,包括画图的方式等,有兴趣的可以去公众号菜单栏---结构相关里面去搜。

我们先从手机的发展历程来看手机结构设计的进化:

根据上图可以看出,不管手机如何进化,有几大核心器件是不可或缺的。那就是:屏幕,听筒,麦(受话器),喇叭,按键,天线,核心主板,外壳。

不管在进化的过程中是做加法,还是减法,目前来看,这些器件都不可能取消,那也就代表,结构设计的时候,就需要去设计他们的装配循序与固定方式。

OK,回归正题,我们先从iphone 8 plus 的外观来看它的器件设计排布与CMF和拆件方式。

从上图可以看出:

1,正面有听筒+摄像头+光感传感器+屏幕+带指纹识别的主按键+电容式2D抛光玻璃触摸屏。

2,背面有双摄像头+闪光灯+降噪麦+ 2D抛光玻璃背板+玻璃摄像头镜片+闪光灯镜片。

3,左右侧面有开机键+音量键+静音键+SIM卡托+三段式铝合金阳极氧化外壳与纳米成型工艺,同时侧键也为铝合金阳极氧化表面处理工艺。

4,底侧的图没有,但是外观与上一代没什么区别,左右2排孔,中间为Lightning 接口,2排孔分别排布着喇叭与麦器件。

由此可见,智能手机在之前功能手机的基础上,做了很多智能器件的加法,同时也取消了复查的九宫格物理按键,但是核心器件还是存在的,否则就不是正常的手机了。

iphone 8 plus取消了之前的TP+前壳+后壳的结构方式,而是采用了TP+前壳+中框+后壳玻璃的结构方式。玻璃后壳的外观设计方式在iphone 4的时候就成为经典了,iphone 8 plus再次运用,也是对于玻璃特殊的质感与审美的肯定。

接下来来看拆机图:

先关机然后取下SIM卡托,根据上图可以看出,SIM卡托上面有一圈黑色的防水圈,由此可见苹果在防水这方面一点都不含糊,做的很细腻,防水圈一般都采用45-55度的液态硅胶材料或者橡胶材料,单边配合过盈0.05-0.25。由于没有实物,无法直接判断,有望知情人士留言透露。

接下来是拆卸底侧的五角星螺丝,然后借助工具将前后壳分离。

根据上图可以看出:TP是与前壳粘贴在一起的,前壳与后壳则采用卡扣+防水双面胶(见图3分理处的白色物体)+螺丝的方式固定。

拆开图可以看出:

1,前壳采用了塑胶+不锈钢一体成型,卡勾都由不锈钢折弯完成,为此节约塑胶卡勾因为强度问题而产生的空间不足问题。一般塑胶卡扣最薄只能做到0.6的厚度才能成型,低于这个厚度则一卡合就断了,而不锈钢卡勾只需0.2的厚度即可成型。

2,前后壳组件部分通过FPC连接,FPC连接位置为开盖成90度侧边位置,很好的方便工人操作,不同与iphone 5的设计,iphone 5的设计为最大45度夹角才能拆卸,非常不方便。

上图为iphone 5拆件图:需要先拆卸指纹识别主按键FPC才能拆卸屏幕模组部分FPC。

接下来拆卸屏模组与主按键部分FPC链接器座子盖板,FPC链接器座子则由不锈钢盖板压制住,由4颗螺丝固定,主要防止在跌落过程造成连接器松动。

在国内大部分手机公司,为了节约成本,都是采用泡棉压制住连接器座子,很少用不锈钢片来压住固定。

这2种方式肯定是用不锈钢片来压制住是更好的,但是不代表泡棉就不行,重点取决于质量的要求与成本的控制要求

接下来拆卸摄像头部分连接器座子盖板,也是由不锈钢+2颗螺丝压制住,更好的压制住座子,防止松动。

拆卸分开座子链接器,将其分成前后壳2大组件。中间链接的黑色部分为防水双面胶。

接下来拆卸掉听筒部分固定钢片,并取下听筒,听筒由3颗螺丝固定,听筒为防水一体设计。

这类形状的听筒为非常规定制听筒,而且出音方式也很特别,一木不才,无法看出其工作原理,要是有幸能直接观摩,才能分析出具体工作原理,懂的原理的可以在下方留言,分享出来,在此先谢谢了。

常规可直接采购的听筒一般采用1206或者1506,厚度3.0的听筒。

接下来取下摄像头部分组件,摄像头部分与光感传感器都集成在一起,更好的方便组装,注意箭头所指部分,摄像头的固定有单独设计一件透明件来固定,透明件与前壳加工固定在一起,整个前壳的组件部分设计的非常紧凑。

接下来拆卸指纹识别主按键,连接器座子同样为不锈钢片压制住。需要注意的是,主按键没有设计裙边,通常按键设计都会设计一个裙边,防止按键往外起翘,由于苹果制造的高精度与空间要求,而没有设计成裙边的按键,而且按键没有设计DOME片,而是采用微振动的方式感应按压手感,用起来还是蛮爽的。

接下来拆卸后壳组件部分器件,同样要先拆卸排线座子上的不锈钢盖子,再拆卸排线座子。

接下来拆卸一个天线组件,具体是蓝牙天线还是什么天线,拆机图没有描述也没有见到实物,所以就不晓得了。天线组件的固定方式同样由螺丝固定。

继续拆卸主板上连接器不锈钢盖子与连接器座子。

继续拆卸主板上连接器不锈钢盖子与连接器座子。

接下来拆卸主板上的螺丝,拆卸掉所有连接器座子,并取下主板。

L形主板,双面布板,集成度非常高,主板由6颗螺丝固定。

接下来拆卸后壳上的摄像头组件,摄像头为双摄像头。这也是近几年来开始流行的双摄像头,一个是长焦摄像头,一个是广角摄像头。通常的智能手机都是由一个变焦摄像头来完成。

摄像头与主板链接由2个链接器座子链接,并不是由1个座子链接,应该是走线PIN角不一样,则必须分开,所以结构设计的时候需要跟器件厂商沟通清楚,是否需要2颗B2B座子。

以上为摄像头肢解内部细节图,观摩一下就好。

接下来拆卸天线射频组件,由1螺丝固定,其它2颗在拆卸其它连接器座子不锈钢盖子的时候,一起拆卸掉了。

什么是射频?

射频收发核心电路射频即Radio Frequency,通常缩写为RF。表示可以辐射到空间的电磁频率,频率范围从300KHz~30GHz之间。在电磁波频率低于100khz时,电磁波会被地表吸收,不能形成有效的传输,但电磁波频率高于100khz时,电磁波可以在空气中传播,并经大气层外缘的电离层反射,形成远距离传输能力,我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频,射频技术在无线通信领域中被广泛使用。

射频就是控制天线电磁波频段的,比如中国移动GSM频段为上行890-909mhz,下行935-954mhz,频点为:1-95。那么就需要射频来调试控制它在这个范围内。

每一种无线电磁波的制式的不同,就会形成频道不同,就跟看电视换台一样,不同的电视台在不同的频道上。也就造成了不同制式的频率要求天线接收的体积不一样,所以在设计天线的时候,主板厂商都需要结构设计满足天线面积,以及与主板的高度要求。

接下来拆卸Taptic Engine(震动器)链接器座子不锈钢盖子,并拆卸掉震动器的固定螺丝,取出震动器。

震动器这种样式规格的也是第一次见,通常都是圆形或者带旋转头的马达,这种应该也是苹果自己定制的。

接下来拆卸掉喇叭音箱组件,喇叭为侧出音喇叭,从图面上来看好像是单磁喇叭,没有见过真机,所以不晓得音质音量怎么样,反正我用的果6音质与音量都很一般,逛街的时候,从来都听不到手机响的。

应该是空间太小的原因,造成整个音量做不大,出不来,在设计结构的时候,空间满足的情况下,尽量根据喇叭的大小将音腔体积做大。

接下来拆卸MIC导音支架,这个设计非常独特,没这样玩过,设计的非常屌,喇叭孔位置贴了密封泡棉,但是并没有看到防水膜,所以很难判断喇叭方式是用的防水喇叭,还是外层的钢网增加了防水涂层。

所以非常期待知情人士留言透露。

接下来拆卸掉Lightning连接器,并可以看到FPC上有集成双MIC。Lightning连接器上侧边有一圈防水圈。

接下来拆卸掉电池,可以看出厚壳中间部分设计有增加一层钢片,用于支撑强度。

接下来拆卸掉无线充电的线圈组件,无线充电线圈采用的为0.33的直径线圈,所以才能做的这么薄。

接下来来看后壳部分结构细节,根据箭头所指位置,可以看出,后壳采用了不锈钢支架与中框点焊焊接而成,中框也为三段式,纳米一体成型,整个后壳制造工艺非常复查。

再来看一个细节,中框铝合金SIM卡托口出有镭雕一段字符,这个加工方式一样很屌。

接下来再看背部玻璃与后壳的粘贴方式,并不是普通的双面胶粘贴,而是用胶水直接粘死,并且天线都集成在玻璃下面。

为什么不用双面胶粘贴?

其实双面胶粘贴是有缺陷的,在高温测试的时候,双面胶会软化,会造成装配件松动起翘风险,胶水就不会,胶水唯一的缺陷就是无法拆卸。

最后上一张拆机内部图。

【结语】

1,从整个拆机过程下来,发现核心部件都没有少,屏幕,听筒,麦(受话器),喇叭,按键,天线,核心主板,外壳。并且还增加了,双摄像头,无线充电线圈,防水结构设计等器件。

2,发现内部所有小器件的拆卸,都没有看到卡扣,都是用螺丝来固定住的,而且所有连接器座子,都采用了不锈钢片做盖子压制住,防止跌落过程造成松动接触不良问题。那么在结构设计的时候就需要将XYZ方向定位好,防止装配后松动。

3,后壳内部小结构非常多,虽然看不到细节图,但是,可以看出都是由不锈钢与铝合金或与不锈钢点焊焊接一体设计,对于制造工艺要求非常高,稍有几个部件精度不准,就会造成装配干涉问题。

4,后壳与主板屏蔽罩上面有粘贴部分石墨烯散热片,对于智能手机高速运转产生高热量是不可避免的,所以结构设计的时候需要考虑核心器件的散热,考虑好预留贴散热片的空间。

5,前壳屏与触摸TP部分采用的是全贴合一体设计,对于装配制造加工精度要求非常高。所以,手机要是触摸TP坏了,就要将整个前壳更换,只是单独更换TP,会造成进灰尘或者粘贴对位不准问题,所以要三思哦。

6,最后总结一下,你会发现,iphone 8 plus结构设计固定分为前壳与后壳2大核心组件,所有的零部件都固定在这2件组件上面,器件装配关系非常清晰,并没有来回串线等问题。

对于结构设计而言,整个过程不是画图有多复查,而是这么多零散的零部件,需要设计的非常有条理,才能将它们很好的有序装配起来,就跟串珠子一样,不急不躁。并且还要设计控制好每一个零部件的公差,对于制造,对于结构装配循序,逻辑关系,要求都非常高。

如有错误地方可以点击下方↓留言吐槽


以上部分图片素材来自于:快科技 http://www.mydrivers.com,其他信息归结构弹设计所有,原作者不同意可删。

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