【转帖】全球最薄的卡片式手机揭秘

　【日经BP社报道】 “手机的终极设计就是卡片式。以往公司里经常这么讲，因此说实话，听说“N900”问世时确实非常震惊”——正如日本某著名手机厂商董事此番话所言，“N900”手机的超薄袖珍设计给手机业界带来了巨大冲击。  
  
　　令业界为之震惊的这款产品就是2004年3月NEC在中国市场推出的卡片式手机“N900”。其高54mm，宽85mm，尺寸与信用卡差不多。厚度仅8.6mm，重量仅70g。换算成体积，只有39cc

不仅如此，该产品还配备了1.8英寸TFT（薄膜晶体管）彩色液晶显示屏和基于30万像素CMOS（互补金属氧化物薄膜半导体）传感器的数码相机。虽说必须使用附带的耳麦才能通话，但比任何手机都更小、更薄。通信方式与日本不同，采用欧洲等地的主流规格--GSM。  
  
3层结构消除内部间隙  
  
　　那么，这种尺寸到底是如何实现的呢？  
  
　　超薄型卡片式手机的构想所产生的时间要追溯到2001年。该方案是由NEC生产技术研究所主任研究员小野寺隆夫提出的。其动机一是来自于“如果不探索更高级的封装技术，就无法提高公司自身的竞争力”的危机感，二是来自“希望不断突破设计极限”的挑战精神。  
  
　　在这一点上，从产品规划的制定上来看，“N900”从一开始就不同于普通手机的开发流程。作为普通手机，产品规划阶段所探讨的核心内容是采用什么样的理念、功能和设计。接下来，再由技术人员与规划和销售负责人员商讨将产品的厚度和重量设计到什么程度。  
  
　　而N900所采取的方法则是在超薄型、信用卡尺寸的前提条件下，争取配备尽可能多的功能。最初是按照日本国内的通信规格进行设计的，不过后来则改成了针对商品规划自由度更高的中国市场的产品。  
  
　　至于说内部结构，同样是NEC在中国市场推出的“N708”和“N700”可以称得上是N900的设计原型。不过，形状和尺寸则完全不同。尤其是厚度，原来为23mm，差不多是N900的3倍。尽管如此，原产品所内置的CMOS传感器也只有11万像素，相比之下，N900的尺寸更小，相机性能更强。一般来讲，在8.6mm的厚度中，不可能集成与厚度约为3倍的手机同等或更多的功能的。

N900的开发是从拆解包括竞争对手在内的各种手机开始的。如果像过去那样按照普通的产品理念进行设计，元件和元件之间就会产生间隙。于是作为项目负责人的小野寺主任研究员等人就一边研究各类手机的内部结构，一边摸索将多余间隙减小到极限的手法。  
  
甚至连标签浆糊都不放过  
  
　　此时想出的设计思路是根据手机功能将元件分为3层进行封装的“层结构”。  
  
　　在N900的产品规划中，由于已经在尺寸上做了规定，因此机身正面必然就会被液晶屏和操作键所占据。假设这些输入输出部分为第1层，那么作为第2层，封装的就是用于通信及通话的电路。第3层是为了确保通话时间而拥有一定尺寸的电池。机身两侧用来配置相机和天线。  
  
　　剩下的问题是能否合理地在每个层中配置元件。  
  
　　“其实，就连功能与N708相同的元件，基本上也不能通用”，NEC生产技术研究所研究部长成尾信之坦率地说。  
  
　　不仅是电子元件，就连印刷电路板和覆盖在液晶上的玻璃板也都使用了比现有产品更薄的特制品。电路板厚度一般是0.8mm，而N900只有0.4mm左右。通过将电池容量减小到300mA（约为普通手机电池的一半），实现了电池的小型设计，而且还取消了电池的塑料外壳。电池内置于手机机身中，采用了不可拆卸的构造。  
  
　　为了尽可能多地减小厚度，研究人员甚至连贴在电池上的标签都不放过。电池标签主要用来标记元件种类和生产编号等内容，开发过程中标签的厚度都成了需要减小的对象。移动终端业务部商品开发部的项目经理南洋一郎笑着说，“包括粘贴标签用的胶水在内的尺寸，厚度不允许达到50ms”。  
  
抗冲击的“昆虫结构”  
  
　　还有很多部分则根据机身的薄度对功能与N708相同的模块进行了重新设计。  
  
　　比如为操作键打光的背照灯。一般都是每个键配置一个LED（发光二极管），从下向上打光。而N900则在操作键下面铺上了一层加工成透镜状的塑料薄膜，在薄膜下面水平配置了一个LED。其工作原理是：LED打开后，来自薄膜侧面的光线会扩散到整个薄膜，这样就会照亮上面的全部操作键。  
  
　　记录手机电话号码的IC卡也采用了全新的安装方法。N708取下电池后，会露出插入口。而不能拆卸电池的N900则将插入口设计到了机身侧面。  
  
　　很多元件都成了特制品，“尽管具体数据不便透露，但元件单价确实涨了不少”（成尾部长）。N900的价格约为7000元人民币，差不多是N708价格（大约4000元）的2倍。看来元件单价至少要高出数十个百分点。  
  
　　即使达到了机身的超薄设计要求，机身的强度也会因元件变薄而下降。由于玻璃板和电路板均比平常薄，当然也就容易扭翘变形，难以承受外部冲击。于是内部框架就采用了薄但结实的不锈钢合金。  
  
　　不过，虽说金属具有良好的抗冲击性，但却存在外部一旦受到扭曲力量、就容易变形或折断的缺点。经过反复摸索试验，最后决定采用先用树脂框将被分为3层的内部电路板包起来，然后再用不锈钢合金从上下两面夹住电路板的构造。其原理是：外部冲击由不锈钢合金来承受，同时通过树脂来防止变形。  
  
　　另外，还用计算机分析了在受到外部压力时机身所承受的负荷分布情况。为了避免机身弯曲时相邻的元件因接触而受损，在不同的位置还有意地保留了相应的间隙。在确定保留间隙位置和大小时，还考虑了元件散热的分析结果，提高了元件的散热效率。  
  
　　这种刚柔并济的结构如同独角仙和鹿角虫，所以NEC的成尾部长将其比喻成“昆虫结构”：“这种结构外刚内柔，抗冲击和弯曲能力强。一直都是我们想开发的”。  
  
目标是“更薄”  
  
　　综合考虑各种因素后的整个设计工作如同立体拼图一样。南洋项目经理介绍说，“使用计算机进行设计的人员，选择的都是能够通过对三维空间进行抽象的想象，来立体配置元件的人才”。  
  
　　通过反复试制，成品率也得到了改善，终于从今年开始得以上市。当然，生产基地位于日本国内。首席中国业务专家山崎耕司说，“如果不使用日本厂商的元件并在日本国内进行生产，就不可能有N900这样的手机”。  
  
　　作为设计部门，目前已经开始构想下一款超薄手机了。目标当然是尺寸更小，厚度更薄，性能更高。不过，由于封装密度将进一步提高，因此必然会面临新的课题。机内产生的热量如何释放到外部？如何控制元件产生的电磁波对其他元件的工作造成的影响？等等，很多地方都需要全新的设计思路。  
  
　　“一定还要造出更薄、更小的手机！”，小野寺非常坚定地说。看来手机的小型轻量化设计还没有止境

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看见一个产品后面的一个强大的产业链