NEPCON电子展：材料的日新月异让智能手机功能丰富多彩

上海2017年4月21日电 /美通社/ -- 手机从功能机向智能机的演进成就了一大批手机品牌，除了苹果、三星，国内的华为、小米、OPPO/VIVO也已经声名鹊起，这得益于智能手机具有庞大的用户群。据全球市场研究机构集邦咨询的数据显示，2016年全球智能手机出货量为13.6亿部，年成长率为4.7%。如今，通信已经不再是手机的主要功能，伴随用户需求的改变，大屏幕、高清拍照、高速视频播放等已经成为衡量智能手机是否新潮的标准，在优化各种手机应用的道路上，手机制造材料的升级对其也起到了推波助澜的作用。如：OLED让手机屏幕实现可折叠；光学指纹传感器可以穿透玻璃后盖；散热材料迭代满足快速散热需求，防水材料层出让手机更加安全… 

哪些手机制造材料的演进对手机功能完善起到推动作用？手机制造材料的快速发展让未来手机具有哪些出乎意料的功能？让我们一一来分析。 

OLED：一场屏幕抢夺战开始 

对比LCD显示屏，OLED屏幕的最大优势在于自发光与柔性曲面。在手机电源容量无法革新的前提下，手机厂商致力于降低能耗，提高手机续航能力，而OLED显示屏是有机电激发光二极管，不需要背光源。而且柔性曲面屏延展性好，给予手机厂商更广阔的手机ID设计空间。根据液晶市场咨询机构DSCC预估，2017年全球将有5.25亿部智能手机采用AMOLED面板，同比增长42%，2021年全球采用AMOLED的智能手机将达12亿部，其中有超过半数为三星与苹果。 

去年，Galaxy S6 Edge的曲面屏设计不仅赚足了大众的眼球，还给三星带来了漂亮的销量成绩单，随后国产手机厂商也陆续采用OLED显示屏，例如OPPO的R系列、vivo的X系列、华为P9、小米note2等机型。预计从iPhone 8开始，OLED屏幕将成为高端手机的标配。苹果一向对市场有良好的导向作用，OLED显示屏势必也会受到更多青睐。但由于产业链发展尚不成熟，中小尺寸的OLED屏幕三星一家独大，必然发生供应紧缺现象，苹果的加入会让僧多粥少的局面加剧。但据业内人士观察，这会倒逼中国的屏幕生产商加快研发速度，以适应市场需求。 

指纹识别：从电容器件到光学器件背后的意义 

相对于密码解锁，指纹解锁更加快捷、便利，如今已经成为高端智能手机的标配。据统计，2016年的指纹识别传感器的出货量已达6.89亿颗。调研机构Yole预测，未来5年，指纹识别市场的复合年增率将达到19%，市场规模有望从2016年的28亿美元，增加到2022年的47亿美元，市场前景被各界看好。 

然而，随着OLED屏幕的大范围使用，以及未来智能手机对高屏占比的追求，智能手机的下一步极有可能是可折叠。在这样的大背景下，金属后壳极有可能被淘汰，转而被玻璃所替代，原来的电容式指纹识别传感器将无法应用于新兴手机上，于是传感器厂商将目光投向了光学指纹识别。光学指纹识别器具有抗静电能力强，耐刮，成本较低等优势，目前主流智能手机厂商已经计划采纳，相信不久的将来会出现在用户手中。 

手机快速散热，好材料是降温的“冰床” 

手机高频运转时会发热，尤其是智能手机，应用不断增多，运行速度加快，发热现象更加明显。而如今，超薄是大部分智能手机的卖点，手机品牌产商为了赢得用户青睐，极尽所能在有限的体积空间中紧密排列了大量的电子元器件，这就导致手机散热出现困难。一般情况下，手机正常运营的温度范围是30度到50度，当温度超过50度以后，不仅手持舒适感会降低，而且手机性能会受到影响。如何在紧凑的空间中让手机快速散热？这成为所有手机品牌商面临的一大挑战。手机散热主要是通过热传导和辐射散失到大气中，因而良好的导热材料成为手机降温的首选。目前来看，手机散热材料主要有石墨片、金属背板、导热凝胶、冰巢和热管五大类，每种材料优缺点兼而有之。 

石墨贴片散热：石墨具有可塑性，我们可以把石墨做成一层贴纸的薄片，贴在手机内部的电路板上，手机工作发热时，热量可以通过石墨贴片快速传导到手机背板的外部和周边，从而加快散热速度。石墨又分为天然石墨片和人工石墨片，其中，天然石墨的导热系数是800-1200w/m.k，容易获得且成本较低，缺点是厚度只能达到0.1mm；人工石墨的导热系数是1500w/m.k，厚度可以达到0.03mm，缺点是价格昂贵。 

金属背板散热：如今的智能手机大部分都采用了一体化机身设计，后壳选用金属材质，这在本质上就实现了金属背板散热。目前普遍的方案是“石墨贴片+金属背板”的方式，热量可以通过石墨贴片传导到金属背板，用户几乎感受不到产品在发热。这得益于金属较高的导热系数，以及后壳的大面积优势，而且金属材质质感很好。缺点是金属强度低，表面容易磕损，从而影响美观。 

导热凝胶散热：导热凝胶是由多种导热粉体及导热硅胶完全熟化后凝练而成的凝胶状导热材料。相对于导热垫片，导热凝胶更柔软且具有更好的表面亲和性，而且几乎没有硬度，使用后不会对设备产生内应力。手机PCB设计非常紧凑，难免出现不平整或者不规则，导热凝胶可以与电子元器件实现良好接触。典型产品如华为荣耀6，就采用了这种散热技术。缺点是接力较弱，不能用于固定散热装置。 

冰巢散热：这是类液态金属的变相材料，能传导热量也能吸收热量，吸热特性和导热特性远远高于空气。散热原理是填充发热点与导热结构之间的缝隙，以达到快速散热的目的，典型产品如OPPO R5，缺点是成本较高。 

热管散热：在手机行业，也称之为水冷散热，就是将一个充满液体的导热铜管顶点覆盖在手机处理器上，处理器运算产生热量时，热管中的液体就吸收热量气化，这些气体会通过热管到达手机顶端的散热区域降温凝结后再次回到处理器部分，周而复始从而进行有效散热。典型产品如微软Lumia 950/950 XL。缺点是手机散热热管的直径比普通热管直径小。

这五种散热方式属于被动散热，目前都已经应用于不同品牌的智能手机中，发挥各自的优势。

手机防水：各个环节都要通过特殊材料实现

几乎所有手机用户都希望自己的手机掉在水里拿出来擦擦还能正常使用，但是现实往往很残酷，手机防水一直是用户和厂商的大痛点，手机厂商也在尽力实现手机全面防水，从而帮助用户解除“后顾之忧”。然而，手机防水无法通过简单地增加一层保护外壳完成，需要在手机工艺的各个环节(设计、制造、测试)分别完成。在外壳上以硅橡胶密封和防水粘胶、声学防水(防水透气隔膜)，进一步采用电路板防水(纳米材料覆膜)等多种方式，以达到高等级的防水效果。 

密封防水： 硅橡胶密封是防水的第一层级，在机身各处潜在进水口采用硅橡胶密封结构件(硅胶圈、硅胶垫)是保证消费电子产品外壳不漏水的基础手段。目前结构件选择使用的橡胶材料一般考虑硅橡胶或者三元乙丙橡胶，选择必须综合考虑橡胶的性能。其中邵氏硬度、粘接要求、抗拉强度、伸长率、工作温度、耐寒度、耐老化等是主要考虑的指标，硅橡胶尽管价格高于三元乙丙橡胶，但各方面性能均优于三元乙丙橡胶，因此成为电子产品防水首选材料。 

与金属嵌件和塑料复合成型的特殊能力，使液态硅胶LSR 成为防水硅胶结构首选材料。LSR 具有优异的电气绝缘性能、耐老化性能，机械强度高、弹性好、成型快速方便，反应无副产物、无毒无味，使用温度较宽，且安全卫生、产品可延伸性强等优点，可制成不同形态、不同用途的系列化、差别化产品。如今手机机身各处的零组件，包括SIM卡托、听筒、Micro USB 接口、耳机孔等，都添加了LSR 与金属件复合成型，保证了这些部位的防水可靠性。 

声学防水： 与橡胶密封不同，声学防水要求保证防水的同时不影响声音穿透。以三星S7 智能手机为例，其声学部件采用了硅胶和泡棉防水结构件，在底部扬声器开孔和扬声器之间采用了防水透气膜。高分子材料GORE-TEX和粘合剂组成的薄膜产品可以实现IP67/68 级别的防水效果。GORE-TEX面料是美国戈尔公司独家发明和生产的一种轻、薄、坚固和耐用的薄膜。它具有防水、透气和防风功能，代表产品是GORE-TEX(R) 膨体聚四氟乙烯(ePTFE)，目前膨体聚四氟乙烯主要运用在医疗植入体、含氟聚合纤维、垫圈和密封剂、工业电子设备的高级介质材料中。 

电路板防水 ： 电路板防水是智能终端防水的最后一道防线，主要采用具有荷叶效应的高分子纳米材料技术。纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，通过涂料就能获得的功能。为电子设备增加防水纳米涂层的方法是将电子设备放入到真空环境中，在低压状况下注入气态的防水纳米材料，使气体包围住电子设备，此时设备就会放出等离子体纳米材料附着到电子设备表面，进而凝固。设计过程结束后，整个电子设备上的纳米涂层厚度约为头发直径的千分之一，表面光滑且具备了与荷叶相似的表面。由于表面张力的作用，落到涂层表面上的水会变为水珠，不会破坏电子设备的内部材料。 

该技术可以加入到手机的各个层面及元件上，这样即使有液体流入到设备中，也不会对元件造成任何影响。看不见的抗液涂层的保护效果非常持久，可在相当程度上减少故障保修和修理成本，它最大的特点就是在不影响外观以及使用的情况下对机身进行保护。典型应用如：华为P9已经采用P2i 纳米防水涂层技术。 

手机市场竞争日益积累，各大手机品牌商也想在防水问题上推出差异化解决方案，从而提高品牌竞争力。苹果透露了“通过孔口排出液体”、“隐藏式接口的电子器件”和“耐液声学设备”三项“黑科技”,用于扬声器、耳机和充电的防水，吊足用户的胃口。随着手机厂商的不断创新，未来会有更多新的防水材料涌现出来。 

从智能手机的演进历程来看，屏幕尺寸越来越大，材质逐步走向曲面设计，传感器功能越来越全，使得用户体验大大进步。对于散热和防水，手机厂商也在不断探求对新材料、新技术的创新，从而给用户带来更完美的体验。 NEPCON China 2017 主办方励展博览集团及其子公司上海励扩展览有限公司联合Counterpoint Research、深圳市手机行业协会倾力打造2017手机产业链峰会 – 材料、元器件同期活动。两大主题紧密贴合行业热点，共同展示智能手机产业技术发展最新成果、引领未来智能手机关键技术和应用创新相结合。4月25日-4月27日，NEPCON China 2017与你相约上海世博展览馆 。