智能手機雙玻璃機身的行業需求,最大的動力基本上來源于智能手機的天線信號收發效率提升。其中為蘋果了解決iPhone4的“天線門”事件影響,在升級版的iPhone4S上采用雙玻璃機身來解決信號無故被遮擋引發最基礎通信功能的嚴重缺陷,從而造就了一款影響深遠的智能手機經典設計。
“天線門”影響了iPhone手機的機身材料選擇與設計
在2010年6月24日iPhone4發布的數個小時后,就有美國網友在專業論壇上發布消息,稱這款號稱“改變一切”的全新智能手機居然在最基本的通信問題上存在巨大缺陷,iPhone4引以為傲的邊框天線設計在用戶用手緊握手機的時候,其移動網絡的信號就會在數分鐘內完全衰減到無法通話的水平。
蘋果公司獨具匠心地將iPhone 4的手機天線和邊框整合在一起,外殼采用新型玻璃和不銹鋼材料,這種不同尋常的設計讓iPhone 4更優雅漂亮。 但是,iPhone 4卻在一個最基礎的技術上存在一個明顯缺陷,即用戶一旦緊握手機,(事實上是不小心握到了邊框天線隔斷白帶處旁通了邊框,與不銹鋼機殼一起形成了天線屏蔽罩效應)就會導致iPhone 4信號接收質量下降。
在iPhone 4S發布會上,蘋果高管僅僅用了一句話來談到這個問題,指出iPhone 4S機身外配置有雙天線,相互之間可以進行智能的信號切換,從而保證手機傳輸和接收數據的能力,并防止通話中斷。
實際上,蘋果在iPhone 4S的另一個重大的變化,就是采用了雙玻璃機身設計,這種變化雖然沒有徹底解決天線信號衰減難題,但是與同樣設計的iPhone 4相比卻得到了顯著的改善,加上蘋果把天線設計由三段的單天線設計變更為四段的雙天線智能工作設計,也防止了用戶不小心誤觸到邊框天線隔段白帶處的難題。
事實上,iPhone 4S并沒有完全信任玻璃機殼,為了防止玻璃的防意外跌落破碎,影響手機的使用壽命及意外事幫的發生,蘋果只是在塑料機殼的外面,貼了一層薄玻璃。不過當到iPhone 5手機時代,蘋果的雙天線設計進一步,為了支持4G LTE多天線系統,iPhone 5金屬后背采用三段式設計,上下兩部分是陶瓷和玻璃,這也是為防止金屬屏蔽電磁波,外觀設計必須做出的妥協。當然,為了保證手機的玻璃的防意外跌落破碎影響手機的使用壽命及意外事幫的發生,蘋果只是在邊框的天線隔段白帶處兩端上采用了小面積陶瓷和玻璃。
“無模具方案設計”的引入,徹底改變了智能手機機身行業
蘋果從iPhone 5開始在智能手機上采用“無模具設計方案”,也就是結構器件能用CNC數控車床加工的結構件,全部不再采用過往的開模注塑、沖壓等工藝,這樣一來即節省了大量的前期模具開發費用與公差適配時間,二來也能更靈活的設計出自己的產品。即便是iPhone 5C的機殼是采用塑料材質,蘋果最后的尺寸仍要求采用CNC數控車床來加工完成。
到了iPhone 6\ iPhone7時代,蘋果以全金屬機身引領了整個智能手機市場,蘋果把手機邊框的隔段白帶工藝擴展到了整個手機殼上下兩部分,把手機機殼分隔開來,留出上下兩部分天線信號通路部分。這種設計的好處是蘋果的機身一體完整性很為,即讓天線信號不受影響,也為蘋果手機尺寸變大后的使用壽命打下了基礎,同時也讓蘋果手機能更好的處理防水問題。
到了iPhone 8以后的階段,蘋果為了實現無線充電功能,同滿足4G+網絡和雙通路WIFI與新的藍牙標準,蘋果再次借鑒iPhone 4以前的天線擺放位置,把一些天線從更窄的邊框內側位置,恢復到上、下小主板位置上,這時全金屬機身設計也無法滿足手機天線信號通路和無線充電信號通路的要求了,要么在所有的天線信號溢出部分切割金屬,嵌入非金屬材料如玻璃和陶瓷,要么全部改用其它的非金屬材料如玻璃和陶瓷。
不過蘋果在iPhone 8以后的機殼設計上,還是遵循了iPhone 4S的設計思路,也就是在內襯的不銹鋼片上加工出所有的結構部位,并掏空了天線信號和無線充電信號通路部分,再在外面貼上一層2.5D薄玻璃。
由于當前的玻璃和陶瓷兩樣非金屬材料加工,大部分都采用了CNC數控機床來實現,與蘋果后面所推崇的“無模具方案設計”理念十分符合,所以蘋果對于金屬和非金屬的材料先擇,并沒有太大的排斥,能吸引它的最大問題在于,是否能實現“性能領先!”
國產手機從4G時代開始,全面復制蘋果的設計思路
智能手機進入4G時代后,由于對手機各部分的材料與性能測試變得越來越嚴格,很多國產手機已經沒有技術、精力、成本再來進行龐大的元器件測試工程工作。加上在移動互聯網的高速發展下,智能手機消費也進入了爆品快銷時代,直接復制結構設計ID,不但可以快速吸引到消費者的注意力,進而進入比價性價比模式,還能省去很多不必要的研發成本和品質風險。
特別是從蘋果進入全金屬機身時代后,蘋果手機的“無模具方案設計”理念,不但極大的降低了智能手機的設計開發難度,可以根據市場信息,隨時更改智能手機的結構設計,還節省了大量的模具設計成本、結構設計成本、元器件庫存成本與品質管控成本。當然,還有一個最主要的原因,就是加快了智能手機的上市速度,可以更快的占領市場先機。
因此,無模具設計方案理念在智能手機廣泛推廣之后,CNC數控加工出現空前的繁榮,面向3C行業的CNC數控車床市場保有量也從2012的不到5萬臺,增長到了2017年的25~28萬臺以上。而傳統的金屬壓鑄行業和塑料注塑行業,經過了不到三年的行業轉換,就基本上已經被CNC數控加工行業全面打殘,從整個智能手機產業鏈中退出。