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[制造故事] 智能硬件采用金属外壳的优点和缺点分析-- 原创故事连载:智能硬件创业的那些事

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发表于 2016-7-4 18:20:37 | 显示全部楼层 |阅读模式

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前面我讲到我们的智能手表采用了铝合金氧化外壳,我想有必要就金属外壳的优缺点做一个详细的分析,本文主要是以智能手机为例。我们都知道,任何人都喜欢美好的事物,我们对智能手表的要求也是如此。金属外壳的手机比塑料外壳质感更好,也成为很多用户的购机标准之一。不过,仍然有很多高端手机没有选择金属外壳,最主要的原因是成本问题。除了造价更高,金属对手机信号存在屏蔽效果,也增加了设计难度。正如我前面讲到的蓝牙天线的信号问题。


采用铝合金氧化边框的智能手机

智能硬件采用金属外壳的优点和缺点分析

优点:
· 质感出众:采用金属外壳的智通硬件产品常具有出众的质感,让整个设备更为精美、看上去也更加高档。

· 散热效果好:金属外壳带来的另一个优点,是金属相比塑料本身更容易传导热量,这也使得金属手机不容易发生过热死机等故障。

缺点:
· 热量导致手感不适:虽然金属外壳手机的散热效果更好,但这也是把双刃剑,因为金属的导热性可能会让手机变得烫手,影响手感。

· 易划伤:目前手机金属外壳通常使用阳极氧化和多色喷漆处理,如果发生物理碰撞,非常容易掉漆;同时,由于铝合金的硬度较软,发生磕碰容易留下痕迹。


金属材质的使用并非起源于智能机时代,早在在功能机时代,许多厂家就开始使用各种各样的金属材质了。只不过当时的采用的金属材质主要是“钢”与“镁铝合金”,而后来在iPhone上出现的“阳极氧化铝”则是为了更好的耐磨与着色效果。


1.金属光泽 & 细腻冰凉的手感 & 重

采用金属材质,最大的好处当然就是能让产品拥有金属独有的光泽与触感。金属独有的冰凉而细腻的触感来自于其良好的导热性与致密的原子排列结构,而美丽的金属光泽则是因为金属内部的自由电子在吸收外部光线之后,再释放出的光线大部分是可见光。这也就是为什么金属在抛光之后会显得“亮闪闪”的原因了。

金属相较塑料更重一些,但不同金属重的程度也是不同的。比如镁铝合金就在强度接近的情况下就比钢要轻,但是镁铝合金的价格就比钢要贵多了。所以手机要想在保持强度的情况下尽可能轻薄,那势必就要用到贵一些的镁铝合金。但是到底是轻一些好还是重一些好,每个人恐怕都有自己的见解。笔者自己是比较喜欢轻薄的,但是笔者的很多朋友却说轻薄的手机没有“手感”,轻飘飘得像个玩具。所以,这个就是个很纠结的问题,看手机厂家怎么去权衡了。

2.高强度 & 加工难度高

小米手机4采用了金属边框增加强度 但是其加工过程也很长

金属材质的一大特点是强度普遍较高,其抗拉,抗压及抗弯能力也是高出塑料一截的。这也就是为什么很多厂商即使不用金属来制作手机外壳,也会采用金属材料来制作中框,边框又或是背盖的原因了(就如iPhone5c的聚碳酸酯外壳内还有一个金属中框,就是为了加强机身的强度)。目前有许多手机为了在有限的单手握持宽度内塞入更大的屏幕,不得已只能将边框做得越来越窄,这势必对于边框的强度要求更高,所以高强度的金属材料就成为了窄边框手机的首选。

但是金属材料的强度也不完全等于金属机身的强度。如果认为机身是金属材质就能随便乱用,那万一你的手机被你一屁股坐弯,你可就欲哭无泪了。金属虽然强度是有,但是韧性却较差,一旦发生了形变,想要还原可就很难了(特别是铝合金外壳的手机要注意)。

除此之外,也正是因为强度的原因,金属的加工难度相较塑料更高。一般塑料材质的成型仅需要一个模具就能搞定,而金属材质就需要经过诸多的切割、打磨等一系列工序。不仅在加工工艺上要求更高,加工时间也远远超过塑料。所以在很多需要快速反应的市场上,费时费力的金属外壳就很难占据优势。

3.高硬度 & 抗刮抗划伤 & 着色难

iPhone5边框容易出现刮痕

相比于一般塑料,金属材料的硬度是较强的,所以在抗划伤与抗刮方面,金属机身是占据明显优势的。但是如果机身上有颜色附着的话,颜色还会被刮掉的。

这也是金属面临的一个大问题,就是着色稳定性不好。金属不能像塑料一样直接在成型过程中加入着色剂,只能靠在金属表面进行喷涂或者电镀等工艺来着色。这样的着色工艺虽然比其塑料更加复杂,成本也更昂贵,但是其附着能力却是远比不上塑料的。唯一的好处就是这些工艺能够在在漂亮的金属光泽上再加上颜色的渲染,让整机的质感更上一层楼。

苹果是这种工艺的好手,但即便是苹果,也同样在这上面栽过跟头。iPhone5刚发布时饱经诟病的“掉漆门”事件大家应该还记忆犹新,苹果最后也是不得不在新一代iPhone 5S上让原本的纯黑色降低为浅一些的深空灰,才解决掉这个问题(浅色相比深色的附着能力更强)。所以厂商在选择金属材质的机身时,也同样要考虑到着色的问题。毕竟市场对于多种颜色的需求,还是很强烈的。

4.金属的导体特性 & 信号问题

乔布斯曾经为iPhone4的天线门事件伤透脑筋
如果要说制造金属外壳手机最大的难点,自然就是信号问题了。无论你的外壳做得多精致,但手机就是手机,它仍旧是要发射与接受信号的。而恰恰金属的良导体特性会在很大程度上影响手机天线的性能,所以这也是很多厂家不愿采用金属外壳的原因。

目前采用金属外壳(无论是边框,中框还是后盖)的手机,一般都会选择采取用其他非导体介质(如橡胶)来对金属部分进行隔断,从而让信号可以良好通过。但即便这样能改善信号问题,但是对于隔断材料的选择,隔断宽度、隔断位置等方面的判断也要花费大量的研发成本。即便花了这么大代价,这其中也很容易出现问题,其中最著名的例子就是iPhone4的“天线门”事件。

iPhone4采用的解决方案是直接将不锈钢边框充当两部分的天线,一部分是WIFI/GPS/蓝牙天线,另一部分则是3G天线,而中间就是我们很熟悉的那条握住就没信号的“缝”。由于苹果的设计缺陷,一旦用手去握住手机,人体这个良导体就会将两个原本隔开的“边框天线”短路,从而改变天线工作长度(天线长度很大程度上决定了其谐振频率,所以会影响到信号的发射与接受)。并且由于人体直接接触到了天线,这会让天线阻抗产生极大的改变,进而产生天线与终端的阻抗适配问题,这也会让整个天线的工作效率大幅下降。所以,“死亡之握”就成为很自然的事情了。

目前其他厂商采取的解决方案是要么是直接将天线内置,不让人体接触到天线;另外要做外部天线的的话,就要对金属表面进行阳极氧化处理,形成一层致密的氧化层以消除人手的干扰(氧化层是绝缘的)。当然,也有其他的做法,比如苹果的iPhone 4S就是采用的双天线智能切换和改变“隔断”位置来解决的信号问题。所以我们可以看出,采用金属外壳对于手机的天线设计是有很高要求的。这样的设计成本与风险,有很多厂家是不愿意去承担的。
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