iPhone X拆机：堆叠式主板、天线设计等深度分析与解密（附

显示全部楼层 · 2017-11-25 17:33:14

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2017年9月13日（北京时间），“苹果2017秋季发布会”上年度旗舰新机——iPhone X正式亮相。iPhone X新机大胆采用了“齐刘海”式的OLED全面屏设计，且融入3D touch、多传感器Face ID、A11 Bionic仿生芯片（集成神经网络引擎）等诸多黑科技。

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然而对于iPhone X的创新设计，大家却褒贬不一。有人疯狂吐槽新机定价太高，有人期望最先拥有，而我们更期待第一时间将它“大卸八块”，看看它的科技含量是否够“黑”。
以下是本次iPhone X拆机分享过程和要点解读。
一、iPhone X拆解与分析
1、外观及材质解读：
(1)外观与材质

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iPhone X 采用2.5D双面玻璃，第五代大猩猩（由1米抗摔达到1.6，抗摔22次）和不锈钢中框设计。苹果使用激光焊接的钢制基底和航空级铝金属边框进行加固，新型的钢制基底，以及更坚固的航空级7000系列铝金属边框，提供了进一步的强化。

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机身表面还覆有防油渍涂层，能轻易抹去污迹和指纹。不过在iPhone 8系列和iPhone X上，苹果使用了不同的金属材料和加固工艺。
（2）屏幕
苹果就称iPhone X上使用的这块由三星供货的OLED屏是第一次达到iPhone标准的OLED屏。
权威显示屏评测机构DisplayMate表示，iPhone X上配备的这块屏幕，是该机构迄今为止测试过的最佳的一款，并超越了三星在DisplayMate上的成绩。
DisplayMate称iPhone X拥有到目前为止他们测试过的屏幕当中最精准的色彩显示（0.9JNCD）、OLED屏幕上的最高亮度（634尼特）、最低的屏幕反射率（4.5%），且随视角变化亮度变化程度最低（22%）。还盛赞了True Tone、NightShift和Mobile HDR的功能。

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将 iPhone X OLED屏幕放到了显微镜下观察，并与iPhone 7传统LCD屏进行对比
上图为iPhone 7的传统LCD屏像素排列，为传统的RGB排列，其中约有 25% 的黑空区。下图为iPhone X的OLED屏的的像素排列，为P排列，共用子像素，其中约有50%的黑空区。
目前手机屏幕的PPI已经高到了一定程度，已经不会像多年前P排列的面板出现各种视觉不适和明显的粗糙感。
此外，关于iPhone X烧屏问题？苹果官方：属正常现象。其实烧屏现象并不只是iPhone X才有，在前不久谷歌”Pixel 2 XL同样有烧屏的问题。其实，OLED屏出现烧屏现象实属正常。（你是不是想到了等离子PDP烧屏？）
2、无线充电浅析：
iPhone 8/8 Plus以及iPhone X不仅支持快充（可于30分钟内从0充入50% 的电量），同样支持无线充电。作为一个长期落后于安卓阵营的痛点，iPhone 的充电功率（速度）一直饱受诟病。坦率地讲，有线快充比无线充电板实用多了。
利用两款1.2A、15W发射器同时进行充电，看看iPhone X的功率。

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目前，手机无线充电设备，主要由适配器（充电头）、发射器两部分构成，且是相互分离的。没整合在一起主要原因是发射器材料要求轻薄。
在 iPhone X 的官网介绍页面上，苹果给出了有关无线充电功能的更多细节 —— 比如可在 30 分钟内充满 50%，较去年的 iPhone 7（大约一个小时多点）要快许多。需要指出的是，要享受到快充的乐趣，你必须准备一个 USB-C 电源适配器。遗憾的是，它并不是新款 iPhone 的标配，而且你还需要一根 USB-C 转 Lighgting 线。因为普通 USB-A 连接器的输出功率仅 10 瓦，而 USB-C 最高可达 100 瓦（iPhone 8 的快充大约需要 18 W）。
不过即便没有默认为新款 iPhone 提供快充搭档，我们也并不感到奇怪。长期以来，iPhone 随机标配的都支持 5V/1A 的充电头。但实际上，你可以用 5V/2.1A 的充电头实现更快速的充电（比如用 iPad 的电源适配器连接 iPhone）。
由于苹果自家的AirPower充电底座要到2018年才发售，所以现在买到可支持无线充电的苹果产品只能使用其他支持Qi标准的无线充电板，比如Apple Store 上的 Belkin 和 mophine。Qi无线充电的原理，简单点来解释，就是一个“电→磁→电”的充电过程：充电底座上的磁感应线圈将电能转化为电磁波，然后手机背壳上的磁感应线圈再将电磁波转化为电能为电池充电。

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电磁感应的无线充电技术原理如果在iPhone和充电器之间放置磁性支架、磁性保护套或其他物体，可能会降低充电器的性能，或是损坏磁条或RFID芯片。磁条和RFID芯片常出现在某些信用卡、安全标志、护照和智能钥匙中。
3、拆解与分析：
正式拆机：

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底部螺丝螺丝顶部有防水处理（也可能处理了导电问题），螺丝底部无螺纹

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机体已经分离

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从iPhone 8之后，苹果手机开机都有个黑屏过程，这是IOS 11系统的优化

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内部结构

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前后壳的卡扣位，一个是解决力学的问题，提供结构扣合和固定作用，一个是提供可靠的接地（保障了天线性能、保障整机EMC（电磁兼容））。
苹果这种结构设计延续了多年（从iPhone 第4代开始），其他厂商比较少见。

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iPhone 8上大约有70多个螺钉，这些螺钉都做了EMC电磁兼容处理，这样既保证了天线性能，也保证了整机主板性能。

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iPhone X的X射线透视图

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手机四周都有胶，一是为防水，二是为固定

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iPhone X首次引入了OLED屏幕

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屏幕驱动IC，以往都是在手机正面，现在移到了背面

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导电泡棉，过去苹果不常采用，保障了很多接地的问题、降低干扰风险（但可能带来一些潜在问题）

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富士康曾帮助iPhone X实现量产，做了大量工艺改进工作。
iPhone X采用两片结构设计，国产手机一般采用三片结构（多了一层中板），

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此位置，是塑料和金属的结合体，这样避免了前文所拆的长螺钉穿过时由于螺钉和地的接触影响天线性能

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卡托上也有密封圈

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主板拆卸

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此处为（前壳背面贴了）石墨板，主要导热

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两块电池呈L型（串联）布局

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整个前壳厚度，3点几毫米（包括屏、支撑钢板、导电石墨），为整机厚度做薄做了贡献

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iPhone X的主板与iPhone 8不同，且面积只有原来的一半，由于内部空间所限，因此，两块电池呈L型。

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金属板，提供高强度保护

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1处缝隙很小，在2、3处不锈钢支架做了退让，而用塑胶替代，这样能为天线创造出更多的环境

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拆下电池（两块电池容量叠加为2716 mAh）

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拆卸电池时，在电池四周点了一些工业酒精，这样有利于脱胶便于拆卸。如果不使用（工业酒精），拆卸电池只能撬开，这样可能会对电池造成损伤。

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为天线退让的位置正好在边框缝隙处、这样才能对天线有效

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iPhone X的主板，为两层堆叠而成，比以往机型的要小，主板厚度不到5mm（做工很精密）

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iPhone X PCB很小，工程师都惊叹，只有苹果才能做出来。iPhone X PCB板由上下两层板堆叠而成（Substrate-like PCB/SLP），做成上下堆切焊接。相对于之前的iphne 8 Plus，面积减少了30%。三星S8若以精致来形容，那么iPhone X则要以极致来表达。iPhone X主板尺寸变小，层叠变高，从系统上来说，一手机内部集体变小，比如芯片制程、封装等等。

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iPhone 8新技术产业链投资图要想深入了解iPhone X 主板堆叠或电池布局形式，或许我们可以从手机主板布局方式更迭史上找到答案。（该部分内部引用自：知乎）
手机主板（电池）布局方式更迭
1、第一种：电池模组堆叠在主板上方
这种布局方式会造成手机整机厚度增加，同时这种设计也是比较简单粗暴。（看了后文你就会知道了）

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2、第二种：沉板，或破板
由于手机设计更趋轻薄，因此才有了新的设计布局方式。这种有人叫沉板，有人叫破板，字面很好理解，就是电池嵌入主板预留的凹槽内，使手机更趋轻薄。

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虽然手机会变轻薄，但这种设计也有缺点，在生产制造阶段很容易断裂（两头大中间弱，上图红色双箭头部位）。因为这个位置要走线，断了之后整块主板就报废了，报废成本很高。
3、第三种：手机主板、电池布局
你不是容易断嘛，那设计时就预先给你断掉。
那么现在的红色箭头位置就不容易断了吗？未必，但断掉的几率确实要比上第2种低很多了。

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4、第四种：三段式设计
如下图，三段式设计综合了上述所有的优缺点，这种布局方式有两个优点：（1）主板报废的几率大大滴降低了；（2）由于内部空间变大，电池容量得以大幅提升；

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这种主板、电池布局形式，是目前最主流的手机设计最常见的。当然，故障问题降低了，但是成本其实不低。
5、第五种：iPhone X 堆叠主板+L电池布局
为何iPhone X会采用这种设计？上文我们有分析。

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iPhone X主板、电池布局形式

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iPhone 8/8 Plus 与iPhone X几乎同时进行开发，但是前者使用单层主板工艺，后者却使用了3D堆叠的PCB工艺。

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主板模块拆开的样子，由于中间是焊接而成，所以不能用螺丝刀拆。分析：顶上一块板，下面一块板，上下两个板都是有芯片的，都是一个单独的主板，中间再用一个这样的结构件，中间的结构件也可以认为类似于一个独立的PCB板。一个整板再把中间络空，而孔中间填充的铜起到上下导通的作用，然后在装配的时候，把中间的转接板上下两块板进行焊接，工艺难度是非常高的。

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iPhone X光下可以更清晰地看清SOC处理器和周围电路板的立体结构，尤其是周边的穿孔。
图中黑色的部分就是过孔，上下两块板就是通过这些孔进行连接，芯片信号也是从这些孔中传递过去。在边框的周围还有个金属镀层，或者可以认为是类似于槽孔的金属边，将其包裹住，而包裹的作用就是作为一个屏蔽层（EMC）。我们知道，常规的手机主板都有一个金属罩，一个作用是屏蔽（EMC），一个是散热和结构加强的作用，但是它十分占用空间，因为它有一个单独的焊盘缠绕一圈。由于我们对整机的精密度要求越来越高，才使得主板的尺寸要求也越来越小。而iPhone X主板的使用策略非常巧妙，不占用焊接的空间，而焊接的空间就用来信号的传接。

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X 光扫描下的iPhone X主板 3D 结构。
另外，关于iPhone X堆叠主板的制造工艺，我们也找到了其他的分析观点。
苹果iPhone最近几年是不存在小板（sub board）的概念的，基本都是软板（rigid-flex），而这些软板都是苹果另外掏钱请软板制造商另外生产制造的，成本不低。还有下图是另一方面的原因（看FPC连接的位置，当然这个是基于预先的设计）：

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FPC位置也会限制主板的外形其实每部新手机硬件部分从立项到量产，都是硬件/结构/天线3个团队达到大和谐的结晶。
iPhone X 立体堆叠主板总结
优点：

缺点：

以往的电子产品的结构都是主板、屏、两个壳，直到Apple Watch问世，我们发现它没有以PCB做主导、做地，而是用了FPC做地。
传统的PCB板设计方式为一个主板，一个地，而iPhone X，上下有两个板、其PCB的地是在周围一圈连接的，这种地如何处理呢？，如何保证地的完整、信号的完整、电源的完整？另外一个，两个芯片背对背叠加，信号会产生相互干扰。苹果以它的创新方式解决掉了。再一个就是电源完整性。一般来说，电源有一个地层，一个电源层。有些分部电容和寄生的电容能够及时供电，如果上下有地，也有电源，且只在PCB板周围连接，这种情况如何保证性能？除此以外，还有很多器件也有一些问题。我们知道，很多DCDC需要电感升降压，有的是平行绕的，有的垂直绕的，如果你在垂直绕线的电感上面贴东西，可能会影响电感的感值。也就是说，当初设计的好的，但是换了不同厂家的料，可能就会出问题。而这种立体布板，就更容易发生这种问题。

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拆下的天线馈电部分

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下天线两个接地点

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天线器件上蓝色的是电感
常规的电感损耗会大一点，这里用的高Q的电感，这里封装也比较小，而天线方案形态上跟过去大体相似，有一定差异和进展。

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这里单刀多掷开关是调低频的，可切换多个低频频段，从699到960Mhz ，这个天线方案应该都可以现实，四个低频可以实现，中频可以实现。
高频也可以实现，而且低+中，低+高，中+中，中+高组合也能实现，甚至低+中+高组合也能实现。即：3CA 甚至部分4CA频段组合该天线应该都能实现。
如果是3CA或4CA 再结合分集、可达到的下载速率非常可观的。即：cat-9、cat-16

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下天线底部用了螺钉，但基本上没有弹片
问题：为什么有些厂商会用镀金弹片，苹果会用锁螺钉呢？
这是有技术原因的，部分厂家使用弹脚接触，然后逐渐发现由于接触问题，弹脚处往往不得不使用镀金弹片，而锁螺钉也可以解决相似接触问题。

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上天线的一个角上，后壳不锈钢用塑料替代，也是为了为天线争取环境

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此位置是空的，为天线预留的

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主天线，这里还有个走线

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iPhone X支持6模38频
支持：GPS、格洛纳斯、伽利略，
但不支持北斗

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双摄像头模组

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前置摄像头+人脸识别采集器

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底部扬声器

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震动马达

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听筒+送话MIC、距离感应、光线感应

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我们发现，iPhone X有一个比较大的长方形马达。苹果为何将小马达换成一个大马达(手机内部寸土寸金，不应该啊)？
分析：
苹果期望通过马达性能的升级来提升手机人机交互的效果。
以往的马达从静止状态到充电加速至最大震动状态，它需要几个旋转周期，而iPhone X这种线性马达，第一次震动就能达到最大的震动幅度，同时震动时的响应时间也非常快。
可见苹果为提升震动响应体验而牺牲空间（或合理分隔空间）的做法，多么的用心。

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iPhone X主板没有射频连接器，这也是iPhone 8与iPhone X不同的

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天线

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无线充电线圈，均匀加热处理

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无线充电：7.5W 、电压10V 如果未来功率达到8点几W，10点几W，届时发热量就会增大，FPC材料就不行了，只能更换成绕金属铜线。

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无线充电线圈拆卸掉了，黑色为石墨导热片

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FPC+石墨导热片，测量的厚度为0.3mm

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分析：
与其他厂商不同，苹果要求授权配件（线缆）厂商产品要过MFI（apple公司 “Made for iPhone/iPod/iPad”的英文缩写）认证。

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MFI认证的lightning接口数据线中包裹的金属丝是什么作用呢？
一方面是加固，防止扯断；其二，lightning接口PIN针（白色部分）与金属部位保持一定距离，用来调整阻抗。

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因为iPhone X主板集成度很高，它的干扰也就很严重，电容由800颗增加到1200颗，其实与电源完整性有关的。电容多了可以做滤波，同时电容也可以储能。

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这些空隙是给天线预留的环境

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分析：
iPhone X采用高通骁龙X16 LTE基带，支持Cat.16，因为该机处理器除了高通版，还有英特尔版。因英特尔版不支持Cat.16，传言称iPhone X MIMO没有采用4X4，正是基于此。
虽然高通骁龙X16 LTE基带支持Cat.16，但是与天线结合起来支持Cat.15，它的速率达到800M。
上天线走两个信号，一个是LTE信号，一个是Wi-Fi信号；下天线也是走LTE信号和Wi-Fi信号。到底差异在哪里呢？

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（iPhone 8支持频段数为27个（以LTE为主），iPhone7是 25，iPhone6是23个。)
LTE、Wi-Fi融合对于iPhone 8来说，它同时支持LTE、Wi-Fi以及MIMO，包括2.4G MIMO，5.8G MIMO。以一般情况来说，有一个技术做LTE到Wi-Fi的传输，还有一个技术就是用Wi-Fi频段来做LTE制式进行数据传输。
二、问答互动：
1、FPC、LCP做天线材料有什么好处？
材料涉及损耗问题。天线是一个系统器件。
FPC柔性板有个电磁损耗，S21，就是回损。频段越高，S21损耗率越大。2.4G的时候，损失就是3db，3db的损耗相当于1000倍了（3db的损耗是0.003db的1000倍数）。
LCP损耗值为2-4‰，已经作为高频板的基材，损耗更低。

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因为天线环境很恶劣，很少，所以会利用谐振来增加辐射。那么什么是谐振的呢？就是持续的给能量，最后在天线区域会聚集很大的能量，而这个聚集的能量可能会发生很多不同于传输线的情况。比如，正常的情况下你持续给1V的电压，那么在一段时间（几个周期）之后，天线某些地方会达到10倍的电压。如果这10倍的电压加在某个介质上进行损耗，那将会是一般情况下100倍（UR2）的损耗。因此，为何天线会计较这个问题（介质损耗），就是因为天线处于谐振状态。那么什么样的天线会计较这个问题呢：只要是窄带的天线就会遇到，而宽带的天线就不会遇到。很多大天线、宽频天线的设计，就会觉得金属材料没有必要用铜，用铝就可以了，或者用一些导电性能更差的材料。
对于现在该款手机的无线充电，或者NFC，它有很大的损耗，但是不是介质损耗是导体损耗。这样的充电线圈上会线聚集量很大的电流，如果只是电线连接充电是没什么影响的。但是如果用作谐振的方式，如果谐振电流是传输电流的10倍，它的损耗就是100倍（I2R）。所以无线充电主要是关注导体铜的损耗。导体铜的材质肯定要挑导电性能好点的，比如不能用黄铜，肯定会用紫铜，就是紫铜都会挑剔下具体的导电率。

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那天线如果是介质损耗，刚才说过的那些缝，还有说的那些填充的介质，都会有影响。那这些影响，如果没有办法，也就只能作罢。没有办法是什么意思呢，就是说供应商给什么你就用什么。如果说我们用一个供应商的，这个供应商与其他供应商提供的材料不一样，就只能用一家，或者说就只用一个材质的。实际上，玻璃也在吸收能量的，首先是这个玻璃，而天线真正辐射出来的能量其实占比比较小。
为什么前面说那两个螺钉表面一定要进行氧化处理，不导电处理？如果不那样，只要碰到螺丝刀拆卸，你会看到火花。这就是为什么加油站不能打电话，打电话可能产生火花...... 而原理就在于谐振。
扩展知识：关于iPhone X LCP天线技术解读
[blockquote]
经过技术人员深入拆解，发现iPhoneX首次采用了多层 Liquid Crystal Polymer天线，设计异常复杂，制作难度高。作为唯一供应商的日本村田制作所差点就不能满足生产需求，导致生产延后。
LCP就是液晶聚合物喂，不是屏幕那种液晶啦），是美国杜邦公司开发的高性能特种工程塑料，具有优异的耐热性与成型加工性能目前被应用在电子、光导纤维、汽车与航天航空等领域，但是作为天线衬底使用在智能手机中十分罕见（衬底就是字面意思，表面还要用激光镀上一层金属作为天线主体）。
苹果之所以使用这种LCP天线，很明显就是清楚未来5G网络将会使用更高频率的通信频段（28GHz、50GHz），目前已有的材料不能满足未来需求，而LCP 材料介质损耗与导体损耗更小，同时具备灵活性、密封性，因而具有很好的制造高频器件应用前景。

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因此在iPhone X率先部署LCP天线可以看做苹果对于未来5G手机的一次预演以及积极准备，毕竟距离5G约定的商用时间只剩下两年了，各大运营商已经放出信号说2018年将要建设大规模实验网，预演5G时代。苹果iPhone无疑是先走一步，积累起足够的经验，提供更好用户体验，避免iPhone 4死亡之握的翻车事故。
况且苹果分析师郭明錤已经表示苹果将会在明年全面使用LCP天线，支持更加强大的网络4×4MIMO通信能力。[/blockquote]2、iPhone X的前摄和3D摄像头是条形整体的模组，还是能再拆开.......
摄像头模组，它是一个整体集成的，应该说它是可以单独拆开的，只是被金属铁片固定了。

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iPhone X的前置摄像头模组，从外观来看它就是个“齐刘海”的样子，实际拆开后我们发现，它中间有一个听筒接收器，就是我们打电话、讲话声音的部分。传感器中间其实是空的，它是留给扬声器来用的，而两边各有三个器件，最左边一个是红外摄像头，中间是常规的视频摄像头，最右边是一个3D减震投影传感器，它可以测量深度、物体形状等一些信息。整个模组就是通过此三个传感器的结合以及内部算法，来进行面部解锁等一些深入的动作和功能。
另外，我们可以看到此模组上面有三个排线，三个FPC，三个座子。这三个器件是相互独立的，再一起连接到主板上。

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X光透视图
后摄像头是两个普通的摄像头。我们知道，现在很多手机都在用双摄，有些手机的摄像头一个是彩色的是一个黑白的，有些手机的摄像头一个是广角的一个是长焦的。

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3、为何苹果iPhone X主芯片与modern是分开的，而不像安卓手机SOC放在一起？关于苹果和高通芯片定制合作能不能分析下。另外，分析下iPhone X FPCB和主板PCB工艺？
其实 iPhone X主板材质的加工工艺可以说，是目前已有的加工工艺，只是说它的工艺组合方式非常的特殊，在以前的消费类产品中没有是用到的。

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目前拆解的这款iPhone X的主板供应商是OPC（美商），中间连接载体还是属于PCB性质，因为它周边镀了一层亮闪闪的铜，实际上它是通过长条槽孔加工出来的，有些基材部分是络段的。它中间部分还是PCB板材质，加工焊接工艺很复杂，但实际上它的生产工艺跟我们目前已知的电路板都是相通的。至于它的FPC工艺，没有什么特殊的，只是苹果（iPhone X）的集成度非常高，元器件尺寸非常的小。再一点，主板的工艺真是做到了极致。它的主板所有连接器上都采用泡沫海绵防潮防水，我们知道苹果手机的外壳已经做了一次防水，它做了密封胶，各种接头做了防水处理，然后它又在主板各连接处做了二次防水处理。因此，苹果手机内部不易受到潮气、汗水等腐蚀。（中低端厂商的产品工艺达不到这样的要求。）
苹果的产品一直都在使用高通的modern，不过现在它已经开始去高通化，比如它已经开始与英特尔合作，甚至自己已着手开发。未来，苹果与高通的专利纠纷可能常态化。
4、此前，iPhone X的量产进度低于预期，媒体报道为，一个是前置的传感器在那儿与PCB有关，一个与天线FPC有关？但是我们在拆机的过程中，专家有没有觉得这是不是一个稳妥的方案，还有上天线、下天线，看上去都是普通的FPC，那怎么会构成一个难点呢。

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不太确定。但是它的天线（技术）在过去还是有一些进展，还是很常见性的，其实之前还是用这样的方案，但现在在当前方案的基础上有一些调整，至于这些调整是不是有很大突破性，现在还看不出来，因为它的FPC走向还看不见，只有刮开来看，慢慢分析。还有射频口，到底哪些频段，哪些口.......哪些频段跟哪些频段合了分了。现在不太确定，只是能看出来过去的传递性还是比较清楚的。
上线天线主要是从iPhone 5开始连续传承。下天也有明显传承或说沿用，从iPhone 6的下天线开始，iPhone 7的天线和6相似但有改进和调整，而iPhone 7 Plus也是和6相似但又增加了一点点枝节，可以看出，现在iPhone X还是有明显的沿用，但又在此基础上有一些调整和增加...... 但其具体改动和改动的原理细节，还需要一些时间去专门分析。下天线方案主要还是在主体上沿用，并有逐步的改进和调整。
往往天线不是制约产能的因素，可能是FPC或者是别的。因为天线主要依托于结构（形态产生天线），结构形态稳定了，则其性能也与前期设计是一致的。
如果产量瓶颈是卡在这，那很容易克服啊。
往往天线不是产量制约的因素，可能是FPC或者是别的。因为天线依托于结构（形态产生天线），形态稳定了，那么其与前期设计是一致的。
媒体报道说，好像是iPhone X 的FPC有些瓶颈，不太容易理解。
不太确定，可能要问熟悉FPC生产的朋友。

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（从拆解我们能看得到，最大的困难还是3D电路堆叠的问题。刚才讲了，我们深度参与了整个过程，还有很多材料、设备没有完成，就不过多而言了。）

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刚才我们看到，模组（摄像头）上是两个摄像头加一个传感器。然后再看一下中间耳接听筒位置，还内置了传感器，应该像是环境、光、距离（传感器），我们没打开，它还在这上面。
也就是说，到这里还有一组传感器，在Receiver听筒这个位置。
三、iPhone X 测试数据分析与解读

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此报告主要是天线性能报告

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