#標簽#手機,材料,手機外殼#
導讀：手機材質變換不斷，可謂花樣百出，縱觀iPhone 手機10年機殼材質設計，發現塑膠、玻璃、金屬都用了個遍，iPhone 4更是開創了一代手機材質與結構設計的先河，而當下所流行的玻璃+金屬機身更是與iPhone 4的配置一樣，只是2D玻璃變成了2.5D和3D，今天，我們回顧一下iPhone 手機10年間機殼材質，從性能參數上深入剖析不同的機殼材質的性能。
”
一、iPhone 手機10年間機殼材質
圖1 從第一代的iPhone一直到目前的iPhone7plus（圖中數值代表重量，下面數值代表尺寸）
第一代iPhone：用的是鋁機殼的設計
iPhone3G與iPhone3GS：背殼用的是塑膠PC的設計，前殼是玻璃
iPhone4：前后的2D玻璃與不銹鋼中框
iPhone5：正式開始用鋁的機殼設計，一直延續到今天。
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中間也嘗試過5C，用一些高質感的塑膠處理方式，但是市場不是很接受，因此還是以鋁機殼為設計主流。屏幕尺寸不斷的往大了走，一開始是穩定在3.5，接著是4寸，后來又是4.7與5.5寸。
如下這兩個表格是iPhone1--iPhone7機身信息的統計圖，有很多數值，有幾個比較關鍵的點是iPhone5，2012年6系列的鋁；另外一個是iPhone6的2.5d玻璃。
另外一部分我們可以看重量這一部分（如圖1，文章第一個圖片），大家可以看到，在iPhone6plus之前都控制得很好在140克以下，6plus和7plus達到了170、180克，這一點可能是未來的一個挑戰。因為如果iPhone8用的是不銹鋼，那么會更重，那么舒適性就會是一個挑戰。
表1：iPhone機型比較（1）
|
Model |
iPhone |
iPhone 3G |
iPhone 3GS |
iPhone 4 |
iPhone 4S |
iPhone 5 |
iPhone 5s |
|
Launch |
2007/June |
2008/July |
2009/June |
2010/June |
2011/Sep |
2012/Sep |
2013/Sep |
|
Housing Material |
Al |
Plastic |
Plastic |
Glass/SUS |
Glass/SUS |
6 series Al |
6 series Al |
|
Glass type |
2D |
2D |
2D |
2D |
2D |
2D |
2D |
|
Display |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
3.5 |
4 |
4 |
|
Dimension |
115X61X11.6 |
115.5x62.1x12.3 |
115.5x62.1x12.3 |
115.2x58.6x9.3 |
115.2x58.6x9.3 |
123.8x58.6x7.6 |
123.8x58.6x7.6 |
|
Weight |
135 |
133 |
135 |
137 |
140 |
112 |
112 |
|
Battery |
?mAh |
1150mAh |
1230mAh |
1420mAh |
1420mAh |
1440mAh |
1560mAh |
|
CPU |
ARM11 晶片 |
ARM11 晶片 |
ARM11 晶片 |
A4 晶片 |
A5 晶片 |
A6 晶片 |
A7 晶片 |
|
416MHz |
416MHz |
660MHz |
1GHz |
0.8GHz |
1.0GHz |
1.3GHz |
|
|
Camera |
2MP |
2MP |
3MP |
5MP |
8MP |
8MP |
8MP |
表2：iPhone機型比較（2）
|
iPhone 5C |
iPhone 6 |
iPhone 6 Plus |
iPhone SE |
iPhone 7 |
iPhone 7 plus |
Samsung S8 |
|
2014/Sep |
2014/Sep |
2014/Sep |
2016/Mar |
2016/Sep |
2016/Sep |
2017/Mar |
|
Plastic |
6 series Al |
6 series Al |
6 series Al |
7000 series AL |
7000 series AL |
Glass/ Al |
|
2D |
2.5D |
2.5D |
2D |
2.5D |
2.5D |
3D |
|
4 |
4.7 |
5.5 |
4 |
4.7 |
5.5 |
5.8 |
|
124.4x59.2x8.97 |
138.1x67x6.9 |
158.1x77.8x7.1 |
123.8x58.6x7.6 |
138.3x67.1x7.1 |
158.2x77.9x7.3 |
148.9x68.1x8 |
|
132 |
129 |
172 |
113 |
138 |
188 |
155 |
|
1510mAh |
1810 mAh |
2915mAh |
1642 mAh |
1960mAh |
2910mAh |
3000mAh |
|
A6 晶片 |
A8 晶片 |
A8 晶片 |
A9 晶片 |
A10 fusion 晶片 |
A10 fusion 晶片 |
MSM8998 |
|
1.0GHz |
2.0GHz |
2.0GHz |
1.85GHz |
2.34GHz |
2.34GHz |
2.35GHz |
|
8MP |
8MP |
8MP |
12MP |
12MP |
12MP |
12MP |
這里值得思考的是：與三星s8是5.8寸對比，用全面屏，但是重量只有155克。如何在大屏的情況下既要考慮結構強度、又要考慮到重量，這時候單一的金屬不銹鋼是不能解決這個問題的。
二、不同材質的機殼材料性能的比較分析
現在我們來看材質的特性，常用的有不銹鋼、鋁鈦鎂鋅合金、非晶合金（就是常說的液態金屬）、鎂鋰合金、玻璃、藍寶石、陶瓷、碳纖維和PC等。
個人認為，沒有最好的材質，只有合適材質，因為每個材質有不同的特性。要看這個材質的特性能不能滿足你的要求。這邊列了幾個不同的特性。
表：材質特性表
|
種類 |
金屬 |
其他 |
||||||||||||
|
特性 |
不銹鋼 |
鋁合金 |
鋁合金 |
鈦合金 |
鎂合金 |
鎂合金 |
鋅合金 |
非晶(ZFB) |
Mg-Li |
Glass |
Sapphire |
Ceramic |
Carbon Fiber |
PC |
|
SUS304 |
6061-T6 |
5052 |
6Al4V |
AZ91D |
AZ31B |
ZnAl4 |
Corilla |
ZrO2 |
||||||
|
拉伸強度(MPa) |
645 |
310 |
205 |
895 |
230 |
290 |
315 |
1500 |
200 |
2500 |
||||
|
屈服強度(MPa) |
285 |
276 |
105 |
825 |
160 |
220 |
276 |
/ |
160 |
863 |
690 |
1000 |
1300 |
104 |
|
E彈性系數(Gpa) |
193 |
69 |
73.2 |
250 |
45 |
45 |
84.3 |
93 |
44 |
65.8 |
470 |
200 |
150 |
6.7 |
|
比強度 |
80 |
115 |
76 |
197 |
127 |
163 |
46 |
221 |
147 |
1515 |
||||
|
密度(g/cm3) |
8.03 |
2.7 |
2.7 |
4.54 |
1.81 |
1.78 |
6.8 |
6.8 |
1.36 |
2.44 |
3.97 |
6 |
1.65 |
1.23 |
|
硬度(維氏) |
200 |
107 |
68 |
349 |
140 |
60 |
85 |
450 |
66 |
550 |
2200 |
1200 |
||
|
熱傳導系數(W/Km) |
16.3 |
167 |
137 |
7.1 |
78 |
96 |
105 |
2.9 |
44 |
1 |
41 |
3 |
0.2 |
|
以下幾個數值是比較重要的！
1. 彈性系數
彈性系數代表輕度越好，像不銹鋼、鈦合金、陶瓷和碳纖維。但是通常對應到強度越好，密度就越高。
2. 密度
大家可以看到，密度在4以上的材質對于大屏幕手機是一個負擔，比如不銹鋼（鈦還在中間）鋅合金、液態金屬或nivaflex45，密度高，重量也會相應高。
圖 不同材質
3. 比強度
航空領域會既希望的比強度是，既希望強度高但是又不想要重量過重，就會看比強度這一項，比強度越高就代表不需要付出太多的重量成本來得到想要的強度需求。
從比強度的角度來看，鈦合金或鎂合金都是不錯的選擇。而不銹鋼的挑戰就比較大，因此不銹鋼用于結構上面獨立存在會受到越來越多的挑戰，可能會需要與其他的金屬做搭配使用。
4. 硬度
通常一些奢華手機或者一些奢華的裝置會習慣性用高硬度的。如果維氏硬度在1千以上，基本上日常使用時不會劃傷的。
但是在消費電子上面，做到1千以上的很難，比如說陶瓷與藍寶石維氏硬度可以做到1千以上。其他都比較低。
目前消費電子用的最大眾的鋁合金或者是玻璃有一個特點是，加工的硬度是低的，但是加工完后借由2次強化把硬度拉起來，所以這兩個才這么受歡迎，要想要大量生產的話就要符合這一條件，不然就會為特殊機種的使用，因為高硬度不易加工，價格就會壓不下來。
5. 材質的熱傳遞問題
接下來全面屏的時代，不管是前蓋還是背蓋，不只結構的功能，還會需要考量更多的其他的性質，比如說熱傳遞，聲傳遞。
表：材料部位熱度比較
|
Thermal conductivily W/Km |
TP heat point Internal |
Battery cover heat point External |
|
|
SUS |
16.3 |
A+6.4 |
B+1.8 |
|
Mg-Al Alloy |
96 |
A+2.7 |
B+0.6 |
|
Zn Alloy-AG40A |
110 |
A+1.3 |
B+0.1 |
|
AL-6061-T6 |
167 |
A |
B |
圖 不同材質的熱傳導系數
上圖是熱傳遞的一個比較，首先以鋁材料為例（鋁的熱傳導系數最高），測出來的TP heat point內部溫度假設為A，那么當鋁材料換成其他的如鎂、鋅等材料時，溫度會比A要高，尤其是不銹鋼，內部溫度會增加到A+6.4度，那是因為不銹鋼的熱傳導性最差。
因此，從熱傳導系數來看，雖然不銹鋼中框結構強度好，但是熱傳導性差，溫度會容易過高，在選用此材料時需要找其他方式去解決這個熱傳遞的問題。
素材來源于聯想研究院施總，艾邦高分子加工編輯
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裝飾薄膜之旅——模內、模外、彩膜裝飾設計與工藝論壇
主辦方： 艾邦高分子 CMF設計軍團
時間： 7月29日
地點： 深圳 觀瀾格蘭云天酒店 觀瀾大道 觀南路
會議日程：
7月28日：下午13:00~19:00簽到
7月29日：9:00~17:00 會議
7月30日：9：00~12:00企業參觀（待定）
主要議題：（待定）
|
序號 |
主題 |
議題以及嘉賓 |
|
1 |
以CMF角度看模內裝飾工藝 |
CMF設計軍團創始人 黃明富 |
|
2 |
模內裝飾在家電中的應用 |
通達集團 郭金峰 鄧香華 |
|
3 |
模外裝飾成型 |
豐新科技股份有限公司 總經理 陳彥成 博士 |
|
4 |
IMD與OMD印刷工藝及其區別 |
愛元福 副總經理 洪玉純 |
|
5 |
薄膜裝飾在手機及汽車的應用 |
深圳華碩新材料應用科技有限公司 黃彩薇 總經理 |
|
6 |
模內裝飾在手機中的應用 |
擬邀請：東田轉印 陳松洲 |
|
7 |
模內裝飾趨勢 |
擬邀請：庫爾茲 |
|
8 |
彩膜裝飾創新應用 |
擬邀請河北鋼鐵、歐邦、拾比佰。 |
|
9 |
薄膜裝飾中的色彩管理 |
色彩顧問咨詢機構 |
|
10 |
模內裝飾注塑工藝 |
待定 |
|
11 |
薄膜裝飾技術分享 |
擬邀請：科思創 |
|
12 |
3D玻璃薄膜裝飾工藝 |
擬邀請華遠/蘇大維格光電/伯恩/藍思/聚龍高科 |
|
13 |
模內裝飾在汽車中的應用 |
華翔、通領、佛吉亞 |
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