Разборка гироскопа iPhone 4
Введение
Последнее творение Apple - iPhone 4 - оснащено гироскопом MEMS в красивом корпусе. Но как работает этот маленький чип и что он делает?
Мы сотрудничаем с компанией Компания Chipworks чтобы предоставить вам подробный обзор науки, лежащей в основе этих микромасштабных гироскопов.
Мы также подготовили руководство по ремонту iPhone 4 с пошаговыми инструкциями по ремонту, чтобы вы могли самостоятельно починить свой iPhone. В настоящее время мы уже предлагаем множество запчастей для iPhone 4.
Шаг 1 Разборка гироскопа iPhone 4
Прежде чем мы перейдем к сути дела, давайте разберемся, что же на самом деле делает гироскоп.
Согласно определению Википедии'Гироскоп - это прибор для измерения или поддержания ориентации, основанный на принципах сохранения углового момента'. Ключевая фраза - измерение или поддержание ориентации, именно поэтому в iPhone 4 есть один из этих гироскопов.
Механический гироскоп - такой, как показан на рисунке слева, - использует вращающийся ротор в центре для обнаружения изменений ориентации.
В iPhone 4 используется микроскопическая электронная версия вибрационный гироскопа, называемого гироскоп MEMS.
Шаг 2
A микроэлектромеханическая система (MEMS) это встраиваемая система, объединяющая электронные и механические компоненты в очень малых масштабах.
Базовое устройство MEMS состоит из ASIC и кремниевого датчика, изготовленного методом микрообработки.
Чип AGD1 2022 FP6AQ, установленный в iPhone 4, представляет собой гироскоп MEMS, который, по слухам, был разработан компанией STMicroelectronics ..
Шаг 3
Chipworks подтвердила, что гироскоп MEMS, установленный в iPhone 4, практически идентичен готовому гироскопу STMicroelectronics L3G4200D гироскопом STMicroelectronics L3G4200D.
Изображение матрицы, которое вы видите слева, - это матрица GK10A MEMS, которая находится в L3G4200D.
GK10A состоит из пластины, называемой 'пробной массой', которая вибрирует (осциллирует) при подаче управляющего сигнала на набор пластин приводного конденсатора.
Когда пользователь поворачивает телефон, пробная масса смещается в направлениях X, Y и Z под действием силы Кориолиса силы. Процессор ASIC воспринимает смещение пробной массы через конденсаторные пластины, расположенные под пробной массой, а также пальчиковые конденсаторы по краям упаковки.
Шаг 4
Плата V654A ASIC (слева) преобразует крошечные емкостные сигналы от матрицы GK10A MEMS в цифровой сигнал, который поступает в iPhone 4.
Эти данные используются, например, для поворота рулевого колеса автомобиля или для прицелиться из пистолета в одной из многочисленных видеоигр для iPhone 4.
Для инженеров-механиков: чувствительность гироскопов MEMS обычно составляет мВ/дпс (или градусов в секунду), поэтому выход осциллятора (в мВ), деленный на чувствительность (мВ/дпс), дает угловую скорость, подаваемую на пакет, в градусах в секунду.
Шаг 5
Чипы, показанные ниже, не являются частью iPhone 4, но приведены для иллюстрации невероятных структур гироскопов MEMS.
На этих фотографиях изображен трехосевой МЭМС-гироскоп ST LYPR540AH, снятый с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM).SEM).
МЭМС-устройства требуют чрезвычайно сложных и чувствительных производственные процедуры для получения точности, необходимой для надежных датчиков.
Большинство МЭМС-устройств требуют комбинации осаждения слоя пленки, нанесения рисунка для маскировки участков осажденной пленки, которые должны остаться после травления, и травления для удаления излишков пленки, чтобы получить конечный продукт.
Шаг 6
Гироскопы MEMS могут иметь потрясающие конструкции осцилляторов, как, например, этот гироскоп Kionix. Такая красота невидима невооруженным глазом, она скрыта глубоко под черной крышкой.
Микронные полосы на изображениях дают представление об их миниатюрном масштабе. Толщина осциллятора, изображенного на второй картинке, составляет примерно четверть диаметра среднего человеческого волоса, или около трех эритроцитов, расположенных рядом друг с другом.
Шаг 7
Здесь показана фотография корпуса SiTime SI8002AC со снятым внешним защитным кожухом.
ASIC, преобразующий исходные сигналы осциллятора, расположен поверх самого осциллятора, а для передачи сигнала они соединены между собой проводами. Весь этот блок полностью запечатан внутри пластиковой внешней упаковки.
На втором рисунке - рентгеновский снимок уложенной в стопку матрицы Bosch BMA 220. Проволочные соединения соединяют матрицы между собой и с массивом шариковых решеток.
Штабелирование матриц позволяет производителям микросхем размещать больше функциональных возможностей на той же площади. Это особенно важно для мобильных устройств, таких как iPhone 4, где площадь платы минимальна.
Шаг 8
Эти две фотографии представляют собой SEM-сканы осциллятора внутри SiTime SI8002AC.
При проектировании, производстве и внедрении МЭМС-устройств используется огромное количество инженерных решений. МЭМС-устройства действительно преодолевают разрыв между электротехникой и машиностроением, и в их разработке участвуют инженеры-технолог, материаловед, механик, электрик, химик, компьютерщик и программист.
Огромная благодарность Chipworks за предоставленные удивительные изображения, использованные в этом разборе!
Комментарии к статье
На снимке 50 похоже, что один из рычагов отломился - интересно, можно ли показать им эту фотографию и получить телефон по гарантии?
(И да, я знаю, что на последних фотографиях не гироскоп iPhone - это просто шутка, друзья, просто шутка!)
Чувак. Некоторые из этих фотографий великолепны сами по себе. Они выглядят так, будто они с чертова Марса. Не могли бы мы получить фотографии 5, 6 и 8 в размере обоев для рабочего стола, с ненавязчивым прозрачным водяным знаком (если таковой имеется)?
Шаг 5: https://s1.guide-images.Делаете.ру.net/igi/Me...
