自从 2007 年首部 iPhone 推出以来，智能手机市场发展迅速，但直到最近才日趋成熟并变得日益触手可及。OEM（原始设备制造商）的格局在过去几年里也经历了剧烈变化。知名品牌如诺基亚 (Nokia)、摩托罗拉 (Motorola)、黑莓 (RIM) 都已经消失，而像 Vivo 和 OPPO 由于在中国强大的市场份额，已位居世界五大智能手机制造商之列。即使这些品牌在许多国家仍旧不为人知，但它们与华为 (Huawei) 竞争以争夺继三星 (Samsung) 和苹果 (Apple) 之后的第三大市场份额。各品牌之间的设计、性能和功能都如出一辙。然而，随着手机普及化的发展预期，电子产品 OEM 正在提高对智能可穿戴设备和智能家居等新市场的关注度。智能手机技术很快会出现重大变化，使得OEM 在激烈的竞争中产生差别。对于手机行业而言，2017 年和 2018 年将令人振奋，不仅移动通信产业将见证效益上的增值，并且如柔性屏等新硬件技术以及如人工智能方面的突破将使得您的智能手机成为更亲密的伙伴。

智能手机 OEM 的创新何在？接下来，将讨论一些 OEM 们即将在2017 年和 2018 年推出的结合了其最新创新技术的机型的重要特点。

新型充电功能和数据传输端口2016 年推出的首款以新型 USB-C 端口的设备无疑是非常重要的，这一年 USB-C 端口将成为主流端口，特别是在 Android 设备上。USB-C 搭载更多的功能、更快的充电速度和数据传输速度。利用一种方案即实现了高清显示器、耳机、存储器和电源组的广泛互连。且数据传输速度是前几代 Mircro USB 2.0 和 3.0 传输速度的 10 倍。

速度更快的芯片毫无疑问，多核处理器的采用使得芯片处理速度不断提高，且由于尺寸更小，晶体管切换时间缩短。此类新型处理器将使智能手机更快、更流畅地运行复杂游戏、高分辨率图片，支持更多虚拟/增强现实等应用。高通公司 (Qualcomm) 在 2017 年国际消费类电子产品展览会 (CES) 上宣布推出其最新骁龙 835 处理器。这款处理器在速度和耗电量上成为了行业新标杆。较最新的三星 10nm 光刻技术的速度提高了 27%；耗电量较上一代骁龙 820 降低了 40%，可显著延长电池寿命，且尺寸缩小了惊人的 30%，这意味着制造商可以设计更薄的设备，进一步扩大电池容量。即将推出的三星 S8 很可能将成为首款搭载骁龙 835 处理器的智能手机。

智能手机趋势

让智能手机更智能随着运行速度和处理高分辨率图片的能力的提升，智能手机将能够运行诸如虚拟现实 (VR) 等要求极高的应用。智能手机将与头戴式设备轻松配对，让您沉浸在人造 3D 世界或增强现实 (AR)中，轻松访问实用信息或切换至全新游戏选项，可识别对象、映射空间并在对象旁边显示相关信息。Pokémon Go 在全球取得的巨大成功表明，（消费者已经具备开放的心态来迎接这些新技术）。语音识别、脸部识别和唇读相结合的深度学习技术可为用户提供更多的便利，让智能手机自然而然地成为人们的辅助工具。尽管存在隐私问题，亚马逊 (Amazon) 在美国的 Echo 平台也深受用户的广泛认可。NVIDIA 在 2017 年 CES 开幕式上发表了令人印象深刻的主题演讲，对智能手机的美好未来做出了展望，其中包括与 Google Assistant、Microsoft Cortana 和 Amazon Alexa 相关的公告。

速度更快的无线连接虽然爱立信 (Ericsson)、诺基亚 (Nokia) 和高通 (Qualcomm) 等公司即将推出的 5G 电信网络，在 CES 上以优异的表现占据了各大媒体的头条，但是，通过采用先进的调制解调器，可显著提高当前的 4G LTE 速度。目前最新的高端智能手机（包括三星 Galaxy S7 和苹果 iPhone 7）的下载速率为 600Mbps，上传速率为 150Mbps。根据网络运营商的能力，2017 年初，新推出的搭载骁龙处理器的调制解调器将进一步提升下载速度，达到令人难以置信的 1Gbps，超过首款 5G 原型机的下载速度。 为了优化智能手机数据传输性能，天线周围的材料应含有较低介电常数，以减少耗电和提升天线增益。除电介质材料外，提升天线增益性能的设备会让使用者受益颇多，特别是在室内环境中。在这种环境中，砖或水泥等建筑材料会影响射频性能（尤其在高频率范围内），进而影响天线性能。

无线充电全球无线充电市场价值预计将在四年内翻三倍以上，由 2016 年的 45 亿美元左右增长至 2020 年的 150 亿美元以上。除了为消费者提供便利外，无线充电也是提高移动设备防水、防尘性能的大势所趋。无线充电目前主要采用两种技术：辐射式充电（基于射频 (RF) 或微波）或非辐射式充电（基于电感耦合）。辐射式无线充电通过发射电场传输能量。但由于对接触辐射的担忧，辐射式无线充电通常在 10-15mW 左右的较低功率范围内进行。非辐射式充电通过将传输线圈的磁场与接收线圈的磁场相耦合而产生电流。因为磁场比电场的衰减速度快得多，所以传输电能的距离远远小于辐射式充电可实现的距离。由于非辐射式充电对人体的影响较小，因为，许多制造商均广泛采用该技术，并通过在谐振模式进行线圈耦合来优化该技术。我们在机场、餐厅和咖啡店等场所也将看到越来越多的无线充电站，并在较短的时间内快速普及。

不再需要耳机线苹果摒弃了其 3.5” 音频插孔，开启了新一轮的轻薄化革新。虽然最初反响平平，但无线音频所具有的优势将帮助消费者快速适应该技术。它使您不再需要携带两套耳机，也省去了解开耳机线的麻烦。2016 年，联想（Lenovo）/摩托罗拉（Motorola） 和乐视生态 (LeEco) 紧随苹果的步伐各自推出了其首款无线耳机型号。我们预计，在 2017 和 2018 年，无线音频市场将进一步快速扩大。未来的 5.0 代蓝牙将会大大促进该市场的发展。5.0 代的速度是现有低功率 4.0 代蓝牙的两倍，传输范围是现有低功率4.0代蓝牙的四倍，而传播能力将提高八倍，可穿过墙壁，实现更优异的室内和室外通信效果。性能的提升也将吸引大量高级音乐玩家选择无线耳机。

不再需要机械开关和按钮取消智能手机的实体按钮可简化防水智能手机的生产工艺，并降低硬件的复杂性。现在，几个常见的按钮（例如主页按钮、打开按钮和返回按钮）已由触摸式按钮取代，音量开关和电源按钮预计也会紧随其后，被置于显示屏或手机机身内的 3D 触摸式和压力敏感式按钮所取代。

集成式电子设备

图 1 展示了将电子设备与塑料基材或外壳直接集成的方案。图 a) 展示了传统 LDS 工艺，采用该工艺，可将电路转移到刚性基材上。图 b) 和图 c) 展示了银浆印刷工艺，该工艺可将电路印刷到柔性基材，甚至是可折叠基材上。

激光直接成型 (LDS) 技术已问世多年。现在，其用途更加广泛，包括便携式移动设备、汽车及医疗设备等等。对 LDS 技术感兴趣的制造商可从帝斯曼获取相关技术，帝斯曼不仅拥有适用于低温制程要求的方案（低于150度），还包括那些需要高温制程（峰值温度240到270摄氏度）的生物基聚合物。通过LDS技术在此材料表面实现3D电路后，可以直接通过SMT制程焊接电子元件。ForTii 和 ForTii Eco LDS 聚合物材料具有较高的机械强度和良好加工性，使注塑周期时间达到最短，并显著缩短化镀时间，使其成为高性能设计的理想解决方案。与传统材料（如聚碳酸酯）相比，ForTii 和 ForTii Eco的优异耐化学性，进一步提升了制程良率， 降低了系统成本。帝斯曼可以提供各种阻燃等级的材料，涵盖 UL94-V0 至 UL94-HB。

为了向设计人员提供更多的电路集成可能性，例如将天线安装在柔性基材上，帝斯曼基于其 Arnitel 热塑性共聚物 (TPEE) 开发了使用银浆印刷工艺 (Sliver Printing) 及在柔性基材上转移电路时所需的特殊聚合物和技术。目前客户已经可以获得样品，并进行测试。为了进一步帮助 OEM 实现其长期技术规划，帝斯曼以Arnitel VT薄膜为基底，开发印刷电路技术，使之适用于可折叠基材上（如图 1 所示）。

设计创新

智能手机金属外壳的后继创新何为智能手机金属外壳之后的趋势?长久以来，苹果一直偏爱铝制机身的智能设计，这是一种 20 世纪 80 年代晚期在日本索尼公司及其随身听上大量应用的高端设备概念。随着 iPhone 的流行，铝、不锈钢、钛或镁合金材料的金属外壳成为一种潮流，这些材料结合了优秀的机械性能、美感和质感。在大多数中高端机型中，金属外壳已替换了塑料外壳。金属有助于散发日益强大的处理器不断增加的发热量，但金属外壳的导电性也造成了射频 (RF) 的衰减，因此造成了无线电信号接收和传输上的衰减。其中一个克服金属外壳电磁(EMI) 屏蔽问题的方法是将天线外延设计至后壳。现代智能手机拥有多种天线：移动通讯 (GSM、EDGE、3G、4G、LTE)、GPS、WiFi 和蓝牙。智能手机有两套手机天线，以确保良好的信号接收效果，以及避免信号干扰。主天线位于手机顶部，辅天线位于底部。手机可以在两套天线之间切换，取决于哪一个的信号接收更佳。为了确保良好的信号接收效率与手机外观设计的结合，金属外壳主要分成三部分（如图 2 所示）：手机上背部的金属机身与顶部主天线连接，作为天线放大器加倍了信号强度；机身接地；机背底部的外壳与辅天线连接，再次加倍放大了天线信号。

a) 刚性基材 b) 柔性基材 c) 可折叠基材

图 2：各代 iPhone 产品天线隔断条的演变 (来源于互联网图片)

顶部和底部的天线必须彼此绝缘隔离，这是绝缘塑料天线隔断条的主要职职能，可以用颜色作为特征，与金属外壳的颜色不同。

同时，最新的 iPhone 6 和 7已经加大了这些隔断条的宽度。作为射频透射窗口，进一步增强了接收效率，无线电频率信号可以在外壳内部从天线隔断条发出或接收。加厚的外壳也有助于减少隔断条的电容漏电。绝缘设计提供了电阻和电容，可以在两者之中传导电流。这些隔断条需要较高的电阻，所以在实际应用中很少漏电。电容功率是具有频率相关性。随着智能手机数据传输的增加，加宽隔断条将直接有助于在绝缘体中减少漏电。

然而，尽管这些设计十分精密，但金属外壳并非射频设计的理想材料，特别是在通讯频率持续增加时。金属外壳已成为普遍的设计选择，其已经不再作为区分不同OEM 的标识。OEM势必着重开发新的材料和设计，以达到陈品差异化。整个产业将会于 2017 年践行向玻璃材质背壳转变的巨大变革。华为在 2016 年 12 月推出了精美的玻璃外壳荣耀 Magic，并在 2017 年的 CES 中展出。该手机完全无卤素的亮白色 USB-C 充电线的丝滑手感同样举世瞩目。

玻璃外壳支持无线充电且不吸收任何核磁共振，而金属外壳则不然。同时，OEM 将界限向前推进了一步，设计了符合审美需求的智能手机，厚度变得更薄。目前，世界上最薄的手机是 Vivo X5，厚度仅为 4.75mm，如下图 3 所示。

图 3：智能手机厚度的轻薄化从10 年前的首款 iPhone 推出时就开始了。

就美学观点来看，全玻璃智能手机外壳展示了工业设计师的雄心。然而，它可能不具备足够的机械强度以通过产品测试，例如跌落和滚筒测试，这对于确保日常使用是必需的。结合持续发展的轻薄化的潮流，只要全柔性显示屏没有推出，我们将继续可以看到拥有全玻璃设计的高端产品继续使用金属框架作为天线放大器，以抵消印刷电路板（PCBs）、电磁干扰屏蔽及金属外壳等造成的射频衰减。

用于框架的金属选择涵盖了机械完整性、重量、耐久度、可实现的加工工艺和效果。铝由于其自身的低密度、再循环性、低原材料成本和制造成本，是一种具有吸引力的材料。然而铝合金在长期使用后会出现腐蚀。与铝合金相比，不锈钢合金具有更多的抛光选择，包括从哑光表面到高光表面，从抛光到拉丝，甚至精细的拉丝表面。其表面可以用真空镀膜 (VM)、物理真空沉积 (PVD) 或电镀 (ED) 进行处理。PVD 还可作为镀镍的一种替代品，因为有些消费者对镍过敏，而且废物处理也有环保限制。由于

不锈钢较高的密度而增加的重量或许令人担忧，然而它更高的机械性能也可以减少壁厚。因此，每部设备增加的净重微不足道，或许钛 (Ti) 也可作为备选。

性能 铝 不锈钢 304 钛

密度 2700 kg/m3 8030 kg/m3 4540 kg/m3

熔点 660 ºC 1399 ºC 1668 ºC

拉伸强度 72 MPa 290 MPa 400 MPa

延伸率 60 % 55 % 27 %

弹性模量 70 GPa 286 GPa 116 GPa

抗腐蚀性 极佳 优秀 优秀

不锈钢合金 SUS 304 是应用最广泛的材料。 纳米注塑技术 (NMT) 提供了金属与高分子聚合物直接粘结技术，是一道重要的在外观处理制程前（如阳极氧化处理或 PVD）进行的加工工艺。NMT 将经过特殊表面处理的金属与高分子聚合物粘结在一起，产生强劲粘合。这种结合强度可能受到金属表面、加工条件或聚合物材质的影响。不同的金属需要用不同的处理方法以达到合适的表面形态，但是表面处理的关键点是不同类型的表面粗糙度，其包含了微米和纳米级的孔洞，来实现和改良的聚合物的彼此结合。NMT 工艺概览如下文所示，也包含了具有适当纹理的金属表面示例，重要的是，要取得高的结合强度，需避免积压的空气间隙，防止在压力或较差条件下剥离。

选择不锈钢而非铝对选择适合 NMT 的高分子聚合物提出了额外挑战。铝一般采用阳极氧化，用以保护柔软的铝材表面，避免受到刮擦和腐蚀，同时可以着色，这主要取决于设计要求。由于阳极氧化处理在 NMT 之后进行，所以一定要使用能够经受住阳极处理工艺的高分子聚合材料，如聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、PBT/聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 聚合物，或聚砜 (PSU)。尽管阳极处理非常适合铝，但它并不适合其他拥有更高机械强度的金属，如不锈钢或钛。这些可替代合金是为新一代智能手机提供结构完整性的最佳候选者，然而它们需要用于 NMT 的高分子聚合物，这些聚合物可以承受外观处理时的高温，如 PVD（物理气相沉积法）。PVD 需要三个小时 150°C 至 180°C 的加工温度，使得以往常用于 NMT 的高分子复合物并不适合。PPS 由于较差的抗紫外线性能和染色性不能满足外观部件的高度审美要求。因此，OEM必须选择高温塑料，如具有较高玻璃转化温度 (Tg) 和热变形温度 (HDT) 的新型芳香族尼龙（PPA）。

NMT 工艺通常可描述为如下流程：

图 4：NMT 工艺流程

a) 金属清洗过后，表面会形成微米和纳米级孔隙。对于铝而言，常用的工艺是化学溶液腐蚀。

b) 一旦金属受到合适的腐蚀和清理，通过高压将塑料共混物与其结合。这样聚合物可以填充进入金属表面的结构从而得到很高的金属聚合物之间的结合力。

c) 在金属和塑料注塑成型后，就可对金属进行表面处理了，如 PVD。

通过腐蚀工艺在金属基底产生微米级和纳米级孔隙

通过注射制模，填充表面孔隙 针对钛或不锈钢表面的金属层进行 PVD 等处理

等离子体

宽型天线隔断条 宽型天线隔断条

顶部天线WiFi + 蓝牙GPS + 二级蜂窝网络

底部天线主要蜂窝网络

天线绝缘隔断条

纤细型天线隔断条 隐藏式天线隔断条 纤细型天线隔断条

图 5：适用于 NMT 结合法的铝的电子扫描显微镜图像（左）和不锈钢（右）基体表面。

图 6：上图是一个NMT剪切力强度的样板，由NMT的工艺实现聚合物和金属基材的结合。下图显示了测试后的样本，显示了性能和优秀粘结强度不受交界面限制。

帝斯曼研发了一款基于高性能 ForTii Ace 高分子聚合物的新型材料，适合用于 NMT。ForTii Ace 拥有所有 PPAs 中最高的 Tg（转化温度）。它的独特性在于 C4 分子的化学性，这产生比其他 PPAs 更优越的结晶行为。另外，受到较高芳香烃含量影响，它较高的 Tg 使其具备优异的耐温性和耐化学性，在较高工艺温度中的机械强度甚至比PEEK还要高。ForTii Ace 高分子聚合物和分子强度使其具有所有 PPAs 中最高的机械强度。ForTii Ace 材料能与钛和不锈钢结合达到异常高的 NMT 粘结力度。这是由于该材料具有较高的高分子聚合物强度和优秀的加工性能。控制流速和结晶对于通过 NMT 形成良好粘结非常必要，以便充分填充微米/纳米级孔洞。一旦金属表面结构受到充分填充，该材料自身的结晶确保优秀的结合强度、高刚性和聚合物强度。对于与钛和不锈钢合金的结合，帝斯曼已经研发了两种用于 NMT 等级的牌号，ForTii NMX33 和 ForTii Ace NMX5。对于高尺寸稳定性、耐热性和浅色物料的紫外线稳定性的应用而言，或需要高介电性能要求的场合，ForTii Ace 聚合物是理想材料。这两种等级均有市售，设计者可以利用他们设计出新一代全玻璃外壳以及具有极致美感和材料性能的创新性金属塑料粘结部件。

NMT 是一种精妙的技术，将金属和塑料粘结在一起，用于不同的应用和工业中，包括工业、航空航天和汽车行业。需要强调的是，帝斯曼为我们的客户提供了完整 NMT 组合，包括 PBT 和 PPS 共混物。这种广泛的产品组合使得制造商通过一个聚焦接触点便能获得多种设计和工业材料选择以及应用支持。

图 7：通过 NMT 技术达到的不同塑料和不锈钢的粘结力度

图 7 显示了一些 通过NMT 技术达到的常用塑料和不锈钢的粘结力度。 ForTii NMX33 和 ForTii Ace NMX5 材料显示了不锈钢和钛两者粘结力度的最高性能。另外，它们的熔点分别为 320°C 和 340°C。这些牌号的超高耐热性，使得它们可以承受 PVD 工艺所要求的极端温度。PEEK 的粘结力度为理论模型估算值 ，而其他数值为测量值。

定制智能手机个性化定制智能手机的趋势正在兴起。荷兰公司 Fairphone 和知名的 Alphabet’s Google Ara 的开发成功为个性化、模块化定制手机提供了新的方向，消费者在保持个性化定制的同时，可以替换或升级手机模块并保留智能手机较高水平的性能、质量稳定性和外形的美观。诸如 Moto Z 或 LG G5 等手机是此领域的最新加入者。

消除显示屏边框

图 8：Xiaomi Mi Mix

由法国设计师 Philippe Starck 设计的 Mi Mix，因其陶瓷机身和覆盖手机正面区域近 91% 的几乎无边框显示屏脱颖而出。用户几乎看不到屏幕周围的边框。Mi Mix 听筒由抛光黑陶制成。为了让屏幕延伸到手机顶部边缘，Mi Mix 的前置摄像头位于机身底部，常规手机扬声器被替换为一块屏幕后方的压电陶瓷驱动器。

曲边手机-曲面手机-柔性手机的演变在 2017 年，我们可以看到基于柔性 OLED （有机发光二极管）显示屏的新设计，而非传统的刚性 LCD （液晶显示屏）面板。虽然 Samsung 和 LG 的初始概念实现了一些小幅度曲面手机和曲边手机设计，但拥有真正柔性显示屏才是实际需求，正如 Samsung 或 Lenovo 近期在 2016 联想全球科技创新大会 (Tech World 2016) 上所展示的。尽管 Samsuang 和 Lenovo 的新产品都尚未推出，但可从中窥见一斑。

结论随着智能手机逐渐成熟，其设计和特色创新趋势也快速发展起来。从小型企业到全球跨国公司，都在尽最大努力酝酿新设计概念，以便在这数十亿美元的市场中占有份额。2017 年将见证许多新机型的诞生，智能手机的趋势很清晰，它正在远离铝制外壳走向玻璃或陶瓷外壳，配以具有较高机械强度的金属框架，如不锈钢或钛。这些设计将依赖基于帝斯曼高性能工程塑料的久经考验的塑料金属粘结技术，这种工程塑料在 2017

0

10

20

30

40

50

60

Bonding force(Mpa)

免责声明——帝斯曼尽力确保本资料所载内容均为准确最新信息，但帝斯曼对此类信息的准确性、可靠性或完整性不作表述或担保。帝斯曼对本出版物不做任何明示或暗示担保。任何情况下，帝斯曼对用户因相信或使用本资料而造成损失概不承担任何责任。用户应自行承担本文所述材料的解释说明或使用责任。本文内容如有变更恕不另行通知。如需了解更多详情，请联系您当地的帝斯曼代表。本宣传册所用商标均为帝斯曼在荷兰及/或其他国家的商标。

©帝斯曼2017

年刚刚发布的新一代概念中得到证明。然而标准的 NMT 技术广泛应用于 PBR、PBT/PET 和 PPS 高分子聚合物中，帝斯曼的新型 ForTii Ace 聚合物将性能提升到目前只有 PEEK 才能达到的水平。这些新型材料由于具有与 PEEK 相近的耐化性、机械性和耐热性，为具有更高机械强度的金属提供了极佳的尺寸稳定性和优秀的粘结韧性。ForTii Ace 让设计师超越现有材料性能，实现下一次智能手机创新的巨大飞越。

2018 年，我们甚至还可以期待一些真正“星际迷航”般的科技从实验室走向大众市场。曲面屏幕或柔性屏幕将进一步丰富设计领域，为全息显示屏开拓道路，例如加拿大金斯顿大学 (University of Kingston) 人类媒体实验室 (Human Media Lab) 的研究者提出的 Holoflex 原型概念。目前，显示屏上必需的附加微透镜栅格造成了一些分辨率限制，但仍不失为这种概念的完美体现。其他基于纳米技术的技术也在发展之中，如加州初创公司 Leia 3D 展示的原型为对特殊玻璃有额外需求的 3D 显示屏。很快，我们将看到首批商业机型开启全新用户体验。