Liu Guangda1 Wang Xiaodong1 Yin Fengfu1 Fu Yonggao2

1. 칭다오 과학기술대학교 기계전기공학부

2. 중국 전기장비 연구 연구소

초록

초록

중고 스마트폰의 내부 구조적 연결 특성은 중고 스마트폰의 비파괴 분해 연구에 핵심이 됩니다. Xiaomi, Huawei 및 iPhone 브랜드의 여러 시리즈 스마트폰을 분해하여 테스트하고 스마트폰의 내부 구조 및 연결 특성을 체계적으로 비교 분석했습니다. 세 브랜드의 구조 및 연결 방법의 장점, 단점 및 개발 동향. 현재 스마트폰 분해의 구조적 문제점과 개선점을 정리하면 다음과 같은 결론이 도출된다. 이러한 분해 실험 결과는 중고 스마트폰 분해 장비의 시험 생산에 대한 정보를 제공하고 새로운 스마트폰의 친환경 디자인이 강력한 지지를 제공했습니다.

키워드

사용된 스마트폰, 구조 분석; DOI: 10.19784/j.cnki. [ 1]. 2020년에 생성된 중고 휴대폰의 수는 5억 5천만 대에 달할 것이며, 2020년에는 10억 대 이상의 중고 휴대폰이 존재할 것입니다.

중고 휴대폰을 어떻게 처리해야 하는지가 시급한 과제가 됐다. 폐회로기판에는 Cu, Al, Au, Ag, Pd, Pt와 같은 일반 금속과 귀금속이 풍부합니다[2]. 파괴적인 분해는 현재 재료 재활용을 위한 주류 분해 방법입니다[3]. 중고 휴대폰의 80개 부품을 재사용할 수 있습니다.[4] 파괴적인 분해는 제대로 작동하는 일부 부품을 손상시키고 특히 수질 생태계에 피해를 줍니다. 토양 생태학 [5]. 자동 비파괴 분해는 중고 스마트폰을 다루는 추세입니다. 휴대폰의 내부 구조와 연결에 대한 더 나은 이해는 완전 자동화된 비파괴 분해의 기초입니다[6].

현재 국내외 많은 전문가들이 전자제품 해체에 관해 심층적인 연구를 진행해 왔지만, 연결성, 구조 등을 고려한 중고 휴대폰 해체에 대한 연구는 거의 없는 실정이다. 특징 중고 휴대폰의 구조는 복잡하고, 부품이 많고, 나사가 정밀한 특성을 갖고 있어 분해가 더욱 어렵다. 최근 5년간 국내외 스마트폰의 내부구조와 연결방식에 대한 비교분석을 통해 휴대폰 구조의 발전 동향을 정리하고, 주류 스마트폰 유형의 연결특성과 구조를 분석하고 개선방안과 개발을 진행한다. 중고 스마트폰에 대한 솔루션을 제공하기 위한 방향을 제안합니다.

2 중고 스마트폰의 구조적 분해 분석

2.1 샤오미 시리즈 휴대폰의 구조적 분해 분석

2015년에는 샤오미 5 휴대폰이 출시되어 구성품이 출시되었다. 포함 사항: 스크린, 후면 커버, 1층 마더보드 나사, 2층 마더보드 나사, 2층 테일 플레이트 나사, 호흡 조명, 마더보드 커버, 프레임 어셈블리, 후면 카메라, 후면 카메라 커버, 전면 카메라, 버튼, 테일 패널, 동축 케이블, 카드 슬롯, 마더보드, 배터리, 테일 패널 커버.

샤오미 미5 휴대폰은 전형적인 3단 구조로 되어 있으며, 메인보드 커버는 M1.4 나사를 사용해 프레임과 메인보드에 연결된다. 테일 패널 커버는 7개의 M1.4 나사를 사용하여 테일 패널에 연결됩니다. 메인보드 커버는 스프링 피스로 접촉되는 NFC 안테나와 통합되어 있으며, 테일 패널 커버는 스피커와 통합되어 있습니다. RF 커넥터로 연결됩니다. 마더보드의 왼쪽 부분은 M1.4 나사 1개로 프레임에 고정되어 있고, 오른쪽 부분은 버클로 고정되어 있어 이를 제한합니다. 전원 버튼은 작은 강철 조각으로 고정되어 있으며 프로세서 칩과 메모리 칩은 각각 마더보드에 납땜되어 있습니다. 버튼 케이블은 BTB 인터페이스를 통해 테일 패널에 연결되고, 테일 패널은 진동 모터 및 충전 인터페이스에 연결됩니다.

휴대폰 화면은 실런트를 통해 프레임에 연결되고, 동축선은 프레임 틈을 통해 마더보드에 연결됩니다.

Xiaomi 6 휴대폰의 SIM 카드 슬롯에는 방수 고무 링이 있으며 후면 덮개는 실런트로 연결되어 있습니다. 실런트는 300W 열풍기를 사용하여 70도로 가열합니다. 2분 동안 -90입니다. 실런트는 녹습니다. 후면 커버는 휴대폰의 방열 기능을 향상시키기 위해 흑연 방열 필름으로 덮여 있습니다. 듀얼 카메라를 채택하고 헤드폰 잭을 없애고 방수, 방진 구조 설계를 갖췄다. 전체 기계는 18개의 나사를 사용합니다.

샤오미 8 휴대폰에는 지문 인식 기능이 추가되었으며 리본 케이블을 사용해 마더보드에 연결됩니다. 마더보드 커버는 금속과 플라스틱이 혼합되어 있으며 마더보드는 나사 2개로 고정되어 있습니다. 로터 모터를 리니어 모터로 교체하고 네 모서리를 사출 성형으로 두꺼워졌습니다. 전체 화면 상단에는 센서, 적외선 카메라, 적외선 조명, 이어폰 및 기타 구성 요소가 통합되어 있습니다. Xiaomi Mi 9의 후면 지문 센서가 화면 아래 지문 센서로 변경되었습니다. 무선충전 기능이 추가되었습니다.

샤오미 미 10 휴대폰은 방열필름, 카메라 보호 커버, 플래시 전체적인 디자인을 추가해 더블 레이어 2열 레이아웃과 L자형 메인보드로 전환됐다. 배터리에는 퀵 릴리스 포트가 장착되어 있으며 더블 레이어 마더보드 디자인은 내부 공간을 절약하고 열 방출에 대한 더 높은 요구 사항을 제시하며 향후 마더보드 디자인의 주류 모드가 될 것입니다.

샤오미 5부터 샤오미 10까지 5세대 제품의 내부 구조를 분석하여 각 세대의 내부 구조적 특징과 연결 방식, 분해 모듈, 개발 방향 등을 정리한다. 분해모듈의 분해에 관한 정보는 표 1과 같다.

2.2 화웨이 시리즈 휴대폰 구조 분해 분석

화웨이 시리즈 휴대폰은 최근 출시된 지 5년 된 P 시리즈를 대상으로 선정됐다. Huawei P8 뒷면 커버 스냅 연결, L자형 마더보드, 2가지 사양의 나사 16개, 다음으로 분해 가능: 뒷면 커버, 배터리, 스피커, 보호 개스킷, 소음 감소 마이크 마더보드, 헤드폰 잭, 호흡 조명, 쉴드 커버 1, 충전 플러그 , 차폐 커버 2, 후면 카메라, 전면 카메라, 마더보드, SIM 카드 슬롯 1, SIM 카드 슬롯 2, 프레임 및 스크린. Huawei P9 충전 포트 양쪽에는 나사 2개가 있습니다. 프레임과 후면 커버가 일체형으로 밀봉되어 있으며 스냅으로 연결되어 있습니다. 화웨이 P10은 마더보드 보호 커버를 제거하고 부품 실드를 설치해 마더보드 면적을 줄이고 통합 수준을 더욱 높였다. 스피커와 진동 모터는 BTB 커넥터로 연결되며 두 대의 카메라는 하나의 부품으로 통합되어 나사로 고정된 금속 배플로 보호됩니다.

화웨이 P20은 3단 3단 구조로 마더보드 보호 커버와 방열판을 갖췄다. 화웨이 P30은 3단 3단 구조로 후면 커버에 실런트가 연결되며 후면 커버와 일체형으로 잠망경 렌즈가 추가된다. 마더보드는 이중 레이어 디자인으로 되어 있으며, 이중 레이어 마더보드는 카메라를 위한 공간을 제공합니다. SIM 카드 슬롯은 하단 테일 패널로 이동되었으며 센서는 접점을 통해 마더보드에 연결됩니다. 배터리는 퀵 릴리스 디자인을 채택합니다. Huawei P40은 3중 구조로 되어 있으며 후면 커버에는 플래시, 온도 센서 및 레이저 초점이 통합되어 있습니다. 12개의 M1.4 나사로 고정되어 배터리 공간을 압축합니다. 언더 스크린 지문 스캐너는 초박형 모듈로 대체됩니다. 전체 기계는 2가지 유형과 19개의 나사로 고정됩니다.

화웨이 P 시리즈 휴대폰은 주로 3단 3단 구조를 채택하고 있으며, 마더보드는 L자형, C자형, C자형이 있는데, C자형이 가장 일반적이다. 마더보드 커버에는 더 많은 모듈식 부품이 있습니다. 카메라의 공간 점유 문제로 인해 이중 레이어 마더보드 디자인이 채택되었습니다. Huawei P 시리즈 휴대폰의 카메라는 우수한 보호 조치를 갖추고 있으며 이를 해결하기 위해 여러 개의 안티롤 케이지가 추가되었습니다.

2.3 아이폰 시리즈의 구조적 분해 분석

아이폰6 충전 포트 하단은 2개의 오각형 나사로 고정되어 있으며, 분해 토크는 0.15kg·cm이다. 전체 iPhone 시리즈는 이중 레이어 디자인으로 되어 있으며 뒷면 커버는 완전히 금속으로 포장되어 있습니다. 마더보드 구성 요소는 Y자 모양의 나사 고정 실드로 보호됩니다. 이어피스, 전면 카메라, 센서 등은 나사 고정 쉴드를 통해 스크린에 설치됩니다. 스크린 보호 백플레이트는 측면에 12개의 나사로 고정되어 있으며 백플레이트 상단은 버튼으로 접착되어 고정되어 있습니다. 나사 고정 실드로 보호되며 배터리는 쉽게 당기는 접착제로 고정됩니다. 마더보드는 L자형으로 일반 나사를 사용하다가 육각나사로 고정됩니다. 스피커와 서브보드는 하단에 나사와 접착제로 연결되어 있습니다.

스피커 사운드 홀 위치의 프레임에 방진 철망이 내장되어 있으며 하단 케이블은 전원 버튼과 플래시에 연결됩니다. iPhone6 ​​부품은 다음과 같이 분해할 수 있습니다: 화면, 나사, 이어피스, 홈 버튼, 방열판, 전면 카메라, 배터리, 후면 카메라, 마더보드, 테일 플러그 케이블, 커넥터, 카드 트레이, 진동기, 스피커, 전원 케이블, 볼륨 케이블, 뒷 표지.

아이폰7은 화면 상단에서 화면 하단으로 케이블을 바꿔서 화면 오른쪽이 열리고, 왼쪽 케이블이 연결되고, 카메라 2대, 안티롤 케이지 1대가 고정되고, 뒷면은 폼 접착제로 뒷면 패널에 고정되어 있으며, 홈 버튼의 물리적 누르기를 취소하고 대신 압력 센서를 사용합니다. iPhone8에는 무선 충전 코일이 추가되었습니다. 이 코일은 휴대폰 케이스 하단에 접착제로 부착되며, 나사 종류도 줄어들고 다재다능해졌습니다.

iPhone X는 물리적인 홈 버튼을 없애고 전체 화면 디자인을 채택했습니다. 스크린 모듈에는 주변 광 센서, 거리 센서, 투광 센서, 스피커 수신기, 전면 카메라, 적외선 센서 등이 통합되어 있습니다. 마더보드는 포장이 겹치는 이중층 디자인을 채택했습니다. 두 개의 배터리는 L자형 직렬 연결로 설계되었으며 구성 요소는 방수 접착제로 밀봉되어 있습니다. iPhone11은 직사각형 배터리 1개를 사용하며, SIM 카드 슬롯은 마더보드와 분리되어 나사만으로 고정됩니다. 마더보드는 최대 15개의 BTB 인터페이스를 갖춘 I형 더블 레이어 마더보드입니다. 전체 기계에는 27가지 유형과 73개의 나사가 있습니다. iPhone 12는 L자형 더블 레이어 마더보드를 사용합니다. 마더보드는 왼쪽으로 이동하고 선형 모터와 스피커의 크기를 줄여 마더보드에 더 많은 공간을 제공합니다.

6세대 아이폰을 종합적으로 분석한 결과, 아이폰의 구조적 구성 요소는 안정적인 모듈화를 보이는 경향이 있으며, 본체 부품의 신뢰성을 높이기 위해 내부에 많은 차폐 커버가 사용되었습니다. 중간 프레임을 제거하면 본체의 크기와 품질이 낮아지지만 조립 기술에 대한 요구 사항이 높아지고 분해 난이도도 높아집니다.

3 스마트폰 전체 비교 분석

3.1 분해 난이도 비교 분석

국내 브랜드 휴대폰에 비해 아이폰 시리즈 휴대폰은 주로 투레이어를 채택하고 있다. 디자인은 프레임과 백커버가 일체형이며, 분해 방향은 화면부터 시작됩니다. 아이폰 전체는 케이블을 분리하기 위해 차폐 커버를 고정하기 위해 수많은 나사를 사용합니다. 각 아이폰은 약 70개의 나사로 고정되며 메인 보드는 주로 L자형이며 선형 모터를 사용합니다. iPhone 시리즈의 스피커 구성 요소는 Xiaomi 및 Huawei 시리즈의 스피커 구성 요소보다 크고 별도로 설계되었습니다. 국내 휴대폰 제조사들은 케이블 보호를 위해 메인보드 전체 보호 커버를 주로 사용하고 있으며, 분해 방향은 일반적으로 후면 커버부터 시작되며, 스피커는 3단 3단형이다. 테일게이트 커버에 통합하여 부품 수를 줄였으며, 국내 스마트폰 브랜드는 이를 고정할 수 있는 나사가 약 16~20개 정도입니다. 스마트폰의 내부 연결 방식으로는 나사, 버클, 접착제, BTB 커넥터, RF 커넥터 등이 있으며, 그 중 나사가 가장 많은 연결을 가지며, 접착제 분해가 가장 오래 걸리고 히트건으로 가열해야 한다.

표 2에는 스마트폰의 주요 내부 연결 유형과 분해 에너지 소비 비교 및 ​​장단점 ​​분석이 나와 있습니다. 마더보드 패널에는 주로 M1.0, M1.2, M1의 4개 나사가 있습니다. 4, M1.6 모델 중 M1.4 나사가 가장 일반적으로 사용되며 표준 분해 토크 값은 0.48kg·cm입니다.

휴대폰의 내부 연결 방식은 주로 나사 연결 방식으로, 나사 연결 방식에 따라 분해 용이성이 직접적으로 결정됩니다. 그림 1은 3개 브랜드의 나사 분해 시간 비교 차트입니다. 나사 분해 시간은 3회 수동 분해 시간의 평균으로 계산됩니다. 평균 나사 분해 시간은 5초/개입니다. X축은 분해된 휴대폰 모델을 나타내고, Y축은 분해 시간을 나타냅니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 기본적으로 나사 분해 시간은 휴대폰 세대가 증가함에 따라 증가합니다. iPhone 시리즈 휴대폰은 나사 개수가 많고 모델 종류도 다양하기 때문에 iPhone 시리즈의 최대 나사 분해 시간은 360초입니다. 이는 최대 105초인 Xiaomi 브랜드보다 훨씬 길며, Xiaomi 시리즈의 평균 나사 분해 시간은 Huawei 시리즈의 평균 분해 시간인 90초보다 약간 더 높습니다. 다른 연결 방법의 경우 스냅온 연결의 분해 시간은 3초/개이고 접착 연결의 분해 시간은 약 90초/개입니다. BTB 연결은 약 4s/개이고, RF 라인 연결은 약 6s/개입니다.

3.2 스마트폰의 구조적 특징과 분해가 용이한 디자인 제안

스마트폰 3개 브랜드의 구조에는 약간의 차이는 있으나 비슷한 개발 경향을 보이고 있으며, 주로 다음 사항:

(1) 풍부한 기능, 다중 카메라

(2) 물리적 버튼을 점차적으로 취소하고 전체 화면 디자인을 채택합니다. 3) 더블 레이어 마더보드 디자인이 주류가 되고 마더보드 공간이 점차 줄어들고 있습니다.

(4) 밀봉이 점점 더 단단해지고 방진 및 방수 성능이 좋습니다.

5) 통합이 더 좋고 모듈화가 더 명확합니다.

스마트폰의 구조적, 기능적 다양성을 발전시키는 과정에서 분해 난이도를 높이는 몇 가지 구조적 결함이 주요 포인트로 꼽힌다.

(1) 국내 생산 휴대폰의 주류인 3층 구조는 화면을 교체하려면 기기 전체를 ​​완전히 분해해야 하기 때문에 분해와 수리가 번거로워 2층 구조를 개발하는 것이 좋습니다.

(2) 일부 마더보드는 모양이 불규칙하고 갑작스러운 모양 변화로 인해 휴대폰을 떨어뜨렸을 때 응력 집중이 더 커져 마더보드가 파손될 위험이 높아집니다. 과도한 모양 변형을 줄이거나 버퍼 레이어 보호를 추가하는 것이 좋습니다.

(3) 최근 몇 년 동안 일부 제조업체에서 리프트 카메라를 출시했지만 리프트 카메라는 고장률이 높고 먼지 저항이 떨어지며 기계 구조가 내부 공간을 차지하고 마더 보드 볼륨을 압축하며 열 방출이 잘 되지 않습니다.

(4) 모듈화와 통합 정도가 충분하지 않습니다. 예를 들어 여러 대의 카메라를 여러 대의 BTB 커넥터로 연결하면 하나의 인터페이스로 여러 대의 카메라 구조로 통합할 수 있습니다. 부품 수가 급증하는 것을 방지하기 위해 뒷면 덮개를 사용합니다.

(5) 마더보드 영역의 과도한 압축 예를 들어 일부 Xiaomi 시리즈 마더보드는 BGA 기술로 패키징되어 있어 CPU 열 방출이 좋지 않습니다. 동시에 낙하 중에 납땜 제거가 발생하기 쉽습니다. 프로세스 및 납땜 다리를 추가하여 문제를 해결해야 합니다.

4결론

(1) 국내 휴대폰 브랜드는 주로 3단 3단 구조를 채택하고 있다. 3층 및 3섹션 구조에는 내부 차폐 커버가 거의 없습니다. 그러나 분해 에너지 소비가 높고 분해 시간이 짧으며 동체가 두껍습니다. 이중 레이어 2열 유형은 보호를 위해 여러 개의 차폐 커버가 필요합니다. 분해 에너지 소비가 낮고 분해 시간이 길며 동체가 상대적으로 얇습니다.

(2) 스마트폰의 발전 추세는 연결이 점점 더 강해지고, 밀봉이 좋아지고, 나사 및 접착 연결의 수가 점차 증가하고, 스냅 연결이 점차 감소하는 것입니다. 분해 난이도가 점차 높아지고 있는 추세입니다.

(3) 아이폰 시리즈는 연결이 빡빡하고, 부품이 많고, 나사 종류가 복잡하고, 차폐 커버가 여러 개 있어 분해가 가장 어렵다. Huawei 시리즈는 최고의 모듈식 디자인과 클리어 레이어를 갖춘 반면, Xiaomi 시리즈는 더 나은 방열 시스템을 갖추고 있으며 많은 방열 부품을 추가합니다. iPhone 3개 브랜드의 전체적인 분해 난이도는 Xiaomi보다 훨씬 크며, Xiaomi 시리즈 휴대폰은 Huawei 시리즈 휴대폰보다 약간 더 어렵습니다.

참고 자료

[1] 2020년 11월 지정된 규모 이상의 산업 생산에 대한 주요 데이터 [EB] /tjsj/zxfb/202012/t20201215_ 1809262.html.

[2] Qi Zhengdong, Liu Hongjun. 폐회로기판 내 비철금속의 기계적 및 물리적 회수 기술 [J], Materials Herald, 2015, 29(17): 122-127. p>

[ 3] Song Xiaowen, Pan Xingxing. 부분 손상 모드에서 전자 기계 제품의 분해 순서 계획 [J], 2012, 18(05): 927-931. > [4] Song Xiaolong, Li Bo, Lu Bin 등 폐휴대폰 재활용 및 처리 시스템의 수명주기 에너지 소비 및 탄소 배출량 분석 [J], 2017, 37(06): 2393- 2400.

[5] Chai Bingwen, Yin Hua, Wei Qiang, et al. 전자 폐기물 분해 구역의 미세 플라스틱과 주변 토양 환경 사이의 관계 [J/OL], 1-13. [2020-12-26].

[6] An Rui. 휴대폰 나사 자동 해체 장치 설계 [J], 2021(01): 106-109 113.

[7] M. V. A. Raju Bahubalendruni, Vara Prasad Varupala. 수명이 다한 전기 및 전자 장비의 안전한 폐기를 위한 분해 순서 계획[J], 2020.

(편집자: 장루이)