iPhone 16の電気的リリース接着剤の仕組み
(ifixit.com)- iPhone 16ラインアップはバッテリー取り外し方式と内部アクセス構造が変わり、とくに標準モデル・Plusの電気的リリース式バッテリー接着剤が修理難度を大きく下げた
- 新しい接着剤は電圧をかけて接着を弱める方式で、Apple公式修理マニュアルにはバッテリー取り外しに9V電圧を使う手順が含まれている
- iFixitの実験では12Vで約60秒、20Vで約5秒、5Vでは6分少々かかり、古い接着剤では最大30Vまで必要になる場合がある
- A18の発熱対策として強磁性ヒートシンクとCamera Controlボタン構造も確認されたが、ボタンはレーザー溶接されており、故障時はフレーム交換が必要になる
- Repair Assistantと前後両方向からのアクセス構造も加わり、iPhone 16の修理しやすさスコアはiPhone 15の4/10から7/10へ上がった
iPhone 16の修理しやすさを変えた設計
- iPhone 16ラインアップにおける修理面での変化は3点に整理できる
- 標準モデルとPlusはバッテリー固定用接着剤が電気的リリース接着剤に変更された
- 16 Proのバッテリーは柔らかいパウチではなく硬いスチールケースを採用している
- iPhone 14標準モデルで始まった前面・背面の両方向アクセス構造が全モデルに拡大された
- 標準モデルとPlusは切れやすい引っ張り式接着ストリップへの依存が減り、電流を流してバッテリーを再現性のある手順で取り外せるようになった
- 16 Proは新しい接着剤を使っていないが、こじ開けが必要な場面では硬いケースがバッテリー穿孔のリスクを下げる
- 16 Pro Maxはバッテリー関連の改善がないモデルのままとなっている
- 背面からも機器にアクセスできるため、簡単な修理では高価で壊れやすいProMotion OLEDを外さずに済む
iOS 18 Repair Assistant
- iOS 18のRepair Assistantは、修理を妨げていた部品ペアリングのソフトウェア障壁を減らすことに重点を置いている
- iPhone 15シリーズでのテストでは可能性は見えたものの、完成度はまだ不十分だった
- iPhone 16標準モデルでは1回のクリックですべての部品ペアリングと補正が進み、テスト中にバグは見つからなかった
電気的リリース接着剤の仕組み
- 電気的リリース式バッテリー接着剤のうわさは6月のWayne MaによるThe Information報道で出ており、Tesaの「Debonding on Demand — Electrical Release」動画以後、iFixitはTesa技術が使われた可能性が高いと見ている
- Apple公式のiPhone 16修理マニュアルは発売日に公開され、バッテリーガイドには接着剤へ9V電圧を流す手順が含まれている
- 関連研究論文によると、アルミニウム基板表面の酸化とAl3+の接着剤への移動が急速な剥離を引き起こす
- 電流が陰極／陽極の接触面を酸化させて接着剤を緩め、バッテリーとフレームの間の接着層は陽極につながった側の表面に残る
実験結果と電圧別の取り外し時間
- iFixitはUSB-Cケーブル片側にワニ口クリップを付けた試作バッテリー修理ツールを使用した
- 電源はFixHub Power Stationに接続した
- アース線は近くのネジに、赤線はバッテリー横の銀色タブに接続した
- 12V設定ではTesaが示した60秒という基準どおり、約1分後にバッテリーがほとんど力を入れずに持ち上がった
- フレーム下側には残留物がほとんどなかったが、バッテリー側には粘着感が残った
- 新しいバッテリーを入れる前にisopropyl alcoholで一度拭く工程は、依然として必要な場合がある
- 電圧によって取り外し時間は大きく変わる
- 20V: 約5秒でバッテリーを取り外し
- 5V: 6分少々かかった
- Appleのマニュアルでは、接着剤は時間がたつほど長くかかる可能性があり、電気的リリースには最大30Vまで使えると案内している
- 接着剤はフレーム内側の溝に配置されており、しっかり接着するようリブと粗い表面加工が施されている
新しいツールは修理の障壁なのか
- Appleが過去にpentalobeネジを導入した際は、公式修理店以外ではドライバーへのアクセスが難しく、修理は事実上妨げられていた
- iPhone 16の電気的リリース接着剤は性質が異なる
- 世界中のハードウェアストアでワニ口クリップと9V電池を妥当な価格で入手できる
- Appleの9V電池方式も十分に実行可能である
- USB-Cも必要な電力を出力できるため、状況によってはより便利だ
- iFixitは、バッテリー修理キットに同梱できるより頑丈な試作ツールを開発中としている
極性、残留物、再利用性
- 9Vを逆につないでも接着剤が再びくっつくことはなく、接着力も回復しなかった
- 逆極性では残留物が残る位置が変わる
- 正しい極性では接着剤がバッテリー側に付着し、フレームはきれいに残る
- 逆極性では接着剤がフレーム側に残り、清掃すべき残留物が増える
- 自宅で試すなら、極性を合わせたほうがフレーム清掃の負担を減らせる
- Appleの修理マニュアルには、新しい接着剤のピンク色のリリースライナーを剥がす手順も含まれている
バッテリー修理が重要な理由と規制上の論点
- 以前の携帯電話は背面カバーを爪で開けてバッテリー交換ができ、Fairphoneは現代的なスマートフォンのフォームファクタとIP55等級でもそれが可能だと示している
- 一般的なスマートフォン業界がその方向へ進まない限り、バッテリー交換は依然として最も重要な修理の1つだ
- バッテリーは消耗品なので、携帯電話のほかの部品が無事でも最終的には劣化する
- 携帯電話の寿命を1年延ばせば、携帯電話重量の約100倍に相当するCO2排出を減らせ、簡単なバッテリー交換は寿命延長に必要だ
- 新しい接着剤は最近可決された欧州の修理する権利規制への対応だという推測もあるが、iFixitは接着剤変更だけで適合性が変わるとは見ていない
- 関連規制はEcodesign for Smartphonesとnew Battery Regulationである
- 両規制とも容易に取り外せるバッテリーを求めているが、引っ張り式接着剤と電気的リリース接着剤はバッテリー下では同等に適合可能に見える
- iPhone 16のディスプレイ取り外しはpentalobeネジのためEcodesign Directiveに適合せず、開口に熱が必要なためBattery Regulationにも適合しない
- 電圧リリース接着剤を携帯電話の開口にも使えるなら、Battery Regulation適合に役立つ可能性がある
A18の熱処理の変化
- iPhoneはプロセッサーが過熱するとスロットリングで性能を下げる必要があるため、放熱が重要だ
- オンデバイス機械学習モデルを使うAI環境では、性能維持がより重要になる
- AppleはA18プロセッサーの熱を逃がすため、新しい強磁性ヒートシンクを追加した
- 写真ではEMIシールドのように見えるが、実際には硬い材料のブロックである
- ヒートシンクはメインボードのサンドイッチ内部にあり、RF側ロジックボード内部にはんだ付けされている
- 熱伝導ペーストがA18の熱をヒートシンクへ伝える
- ヒートシンクはA18 SoCの約半分しか覆っていない
- ダイ表記の向きがAppleのマーケティング画像と一致するなら、ヒートシンクはAppleの機械学習ハードウェアであるNeural Engineの上にある
- この改善は、iPhoneが従来設計よりも最大性能で長く動作する助けになると評価されている
Camera Controlボタン構造
- 新しいCamera Controlは物理的に押し込めるボタンで、内部に小さな集積回路がある
- ボタンはフレームにレーザー溶接されているように見える
- 以前のモデルのボタンはラッチ構造で、完全交換や修理が可能だった
- 新構造ではボタンが故障するとフレーム全体を交換する必要がある
- サービス履歴には新しい「enclosure」部品があり、ボタン交換時にはこの項目が記録される
- 部品内チップは部品ペアリングを可能にするが、iPhone 16ではRepair Assistantが問題なく動作したため、新しいシリアル化部品のリスクは以前より小さく見える
- ボタンの位置にはiPhone 15やiPhone 12以降のモデルで5G mmWaveアンテナがあったが、現在はカメラアセンブリ近くにmmWaveアンテナが1つ残るだけのようだ
- ボタン固定ブラケットにはエポキシで貼り付けられたフレックスケーブルがあり、これは小さな変形を抵抗変化に変えるひずみゲージ方式の力センサーとみられる
- iPhoneはこのセンサーを、実際のクリック前に半押しを検知するために使っている
iPhone 16の修理しやすさスコア
- iPhone 15は部品ペアリングが実際の修理にもたらす複雑さのため、10点満点で4点だった
- iPhone 16は10点満点で7点を獲得した
- Appleの修理マニュアルはほかのメーカー平均よりよく書かれており、発売日に用意されていた
- 残る不満は、基板レベル修理向けの回路図がないことと、充電ポート・ボタンの修理手順が欠けていることだ
- 修理部品はまだ販売されていないが、iPhone 15シリーズ並みであれば概ね高評価を得られそうだ
- 充電ポート、ボタン、enclosureといった部品の欠落は残っている
- ディスプレイアセンブリは大半のユーザーにとって魅力的な修理選択肢になるには高価すぎる
- 新しいバッテリー手順は今回の設計で最大の利点だ
- さまざまなツールと時間条件で接着剤の無効化が繰り返し機能した
- 高価な専用ツールがなくても9V電池と電線だけで手順を組める
- 新しいバッテリー装着前には清掃と準備が必要である
- 接着剤サプライヤーは修理市場にもこの接着剤を提供すべきである
- 前後両方向からのアクセス構造により、バッテリー、スピーカー、Taptic Engine、カメラ、ディスプレイ、背面カバーなどへ個別にアクセスでき、分解順序を減らせる
- 最大の残る障壁は、多様なネジ種類と、ディスプレイ・背面パネル接着剤を熱で緩めなければならない構造だ
1件のコメント
Hacker News のコメント
このサイトが自分たちのミッションにどれだけ本気かが好きだ
コンテンツやツールを超えて政策にも影響を与えていて、実際に良いことをしながら成功も収めている
自分の業界でも、もっと小さい規模で再現してみたいモデルだ
DIY 修理技術者向けのツールキットを製造・販売するビジネスをしているわけだから
メディアは iFixit をかなり好意的に扱っているようだが、Ford がトラック寄りの政策をロビーしたり、Smith & Wesson が銃器寄りの政策をロビーしたりするのと大きくは違わないように見えるので、その理由はよく分からない
それでも良い人たちだし、とくに自分の地元に本社があるので、大きく成功してほしい
リンク先の論文から引用されている箇所はこうだ: 「2つ目のシナリオでは、アルミニウム基板表面の酸化と Al3+ の接着剤への移動により、陽極はく離が発生する。接着剤に付着していた基板層はもはや支持されないため、急速な接合解除が起こる。」
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/admi.202101...
記事でもリンクされていた研究チームの実際の動作映像はかなり印象的だ
接着ストリップの抵抗が低めなら、電流を流して標準的な接着剤を加熱できるはずで、そういうもっと単純なアプローチも検討されたのか気になる
iFixit が iPhone の実際の修理しやすさを10点満点中 7点としたのは誇張に思える
経済性の部分が反映されていない
たとえば iPhone 15 のディスプレイは 350 ユーロだが、S23 は 108 ユーロだ
両者はおおむね似ていて、S23 は 120Hz OLED、iPhone は 60Hz OLED で、欧州での販売価格も近い（800 ユーロ対 869 ユーロ）
違いは、S23 のディスプレイはサードパーティ製造元から買えるのに対し、Apple はそうできないか、できたとしても True Tone のような、すでにお金を払って買った機能を失うことにある
交換部品の価格合計が、新品を買う費用、あるいはもっと新しいものを買う費用よりはるかに大きくなることさえある
自動車には、修理費が交換費より高くついて車を「全損扱い」にするという用語まである
修理には隠れたコストもあり、一度「封印」を破れば、その機器はもはや「純正のまま」ではなくなる
防水シールが以前ほどきちんと機能しないかもしれないし、ディスプレイコネクタが少し緩んで異常動作するかもしれないし、ネジが工場出荷時のトルクで締められていないかもしれない
車も似たようなもので、事故後にフレームがごくわずかにずれているかもしれないし、俗にいう「正体不明の余ったボルト」が出てくるかもしれない
機会費用もある。本当に修理が時間とお金の最善の使い道なのか、その時間で別のことができなかったのかも考える必要がある
言いたいのは、反復可能性がすべてではないということだ
修理性は、セキュリティ、ユーザー体験、品質、コスト、発売時期、サイズと重量、耐久性といった製品設計上のさまざまなトレードオフの1つにすぎない
スコア自体は妥当だと思うが、別に「修理する価値があるか」という2つ目のスコアが欠けている
「標準の iPhone 16 で驚くほどスムーズに動作した。ワンクリックですべての部品をまとめてペアリングおよび補正でき、バグもなかった」と書かれている
eBay を見れば、iPhone 15 用の OEM ディスプレイは Apple 以外から 150〜170 ドル程度で手に入るし、Apple から直接買うと 235 ドルだ
一方で Samsung のスマートフォン向け OEM ディスプレイを実際に購入する方法は見つけにくく、修理サービスしか提供していないように見える
iFixit は、本当にハッカー寄りだった場所から、遅すぎて不十分な企業スポンサー制度を代弁する側へと変わってきているように思える
そのお金が彼らの事業に流れ込んでいるのも見えるし、その市場を強く追っているのも分かる
ただ、これが消費者の利益になるのかは確信が持てない
最近の 300 ドルのはんだ付けステーションの発売は、とくにいまひとつだった
そのくらいの金額をはんだ付け工具に使うなら Metcal を買ったほうがいいし、そうでなければ Pinecil と USB-C モバイルバッテリーで 4 分の 1 の価格で同等レベルの品質と制御が得られる
それでも、電気的分離接着剤がものすごくクールなのは否定できない
賢い人たちが生涯を捧げて大作を作り、その成果が接着剤だという世界に生きていることがうれしい。
美しい。今では大聖堂をたくさん建てることはなくなったが、少なくとも接着剤と包装材の世界は繁栄している
26トンのコンクリートスラブを誤った接着剤で支えようとして起きた事故で、すぐに「では正しい接着剤もあるのか？」と思うようになった
すべて輸入大理石で、この団体は各地で建設を続けているようだ
「London(1995), Nairobi(1999), New Delhi(2004), Houston(2004), Chicago(2004), Swaminarayan Akshardham(New Delhi)(2005), Toronto(2007), Atlanta(2007), Los Angeles(2012), Robbinsville(New Jersey)(2014) に複数の shikharbaddha mandir（大型の伝統的石造寺院）が開設された」
https://en.wikipedia.org/wiki/Bochasanwasi_Akshar_Purushotta...
https://www.churchofjesuschrist.org/temples/photo-gallery/sa...
ちなみに彼らは cathedral ではなく temple と呼ぶが、建築に多大な労力を注いだ礼拝の場という大枠では似ている
大聖堂は何世紀にもわたる材料科学、物理学、幾何学の研究の成果であり、それは建物自体を見てもそうで、内部の複雑な宗教美術を除いても言えることだ
大聖堂建築の難題とその解決策の一部は、世代を超えて解決されてきた
とりわけ内部の支柱なしに高い身廊を持つゴシックおよびネオゴシックの大聖堂では、壁を外側から支えるためにフライング・バットレスのような解決策が考案され、ときにはその上にさらに何層もの扶壁を重ねることさえあった
適切なセメントを開発し、どの石を単独で使えるかを把握するだけでも、とくにランドマーク級の教会では何年もかかるプロジェクトであることが多かった
こうした教会は、測り方にもよるが、数十年から数世紀を要し、大規模な再建まで含めればなおさらだ
また大聖堂は、ほぼどの地域においても平均的な建設プロジェクトを代表してはいなかった
一般的な建築は、住宅、商店、港湾構造物のような商業建築だった可能性のほうが高い
フライング・バットレスや華麗でありながら機能的な新しいアーチ設計も、当時の平均的なイノベーションを代表していたわけではない
地域によっては、平均的なイノベーションとは、新しい模様を作れる織機の改良や、より高価な長期熟成チーズに十分近い味を出しつつ早く熟成する新しいチーズのようなものだったかもしれない
要するに、どの時代でも平均的な発明は小さく退屈なものだということだ
専門家は貴重な資源だが、専門化が進むほど、その貢献はその分野の外にいる平均的な人には、より小さく退屈に見える
ランドマーク級のイノベーションは、何年、あるいは何十年にもわたって積み上げられた何千もの小さなイノベーションの上に成り立っており、その小さなイノベーションはたいてい、過去25年間ずっとごく小さな一つのことに執着して何十本もの論文を書き、あなたが聞いたこともない主題について何年も議論してきた人が生み出したものだ
とてもクールだ
バッテリーは普通、なぜ本体に接着しておくのだろうか？
薄いゴム層だけでも防ぎたい動きは防止できないのか？
その圧力がディスプレイモジュール下面に加わると、ディスプレイに問題が生じる
ディスプレイモジュール下面に圧力がかかってはならず、落下衝撃中もバッテリーがほんのわずかでも動いてはいけないため、接着剤が必要になる
片側だけを固定し、反対側に少し空間を残すのが最も簡単な方法だ
接着剤は圧力がまったくなくても保持できる
バッテリーから熱を逃がすうえでも、より良いはずだ
接着剤自体は良さそうだが、懐疑的に見れば、汎用バッテリーメーカーとの競争を防ぐための、もう一つの巧妙な手段なのかもしれない
接着剤がバッテリーと一緒に提供され、この魔法のような接着剤にはいくつか特許がある可能性が高いので、汎用バッテリーメーカーが新しいバッテリーに同じ接着剤を付けるのを阻止できるかもしれない
単にバッテリーを固定するための両面テープを1枚入れて、後で再びバッテリーを交換するなら、取り外しの過程でバッテリーを壊さざるを得ないことを受け入れさせるだろう
Tesaは、「温度、電気、レーザー、電磁誘導など多様なメカニズムを使う『Debonding on Demand』接着テープ」について、「50件以上の特許」を出願したとしている: https://www.tesa.com/en/about-tesa/press-insights/stories/de...
そのため、汎用バッテリーメーカーはTesaからテープを購入するか、自社生産のライセンスを受けるか、独自の派生品を生産するリスクを負うか、あるいは電気式の剥離機能がない交換品を供給することになるだろう
消費者は、交換用バッテリーが元のバッテリーと同じ剥離技術を使っていなくても、あまり気にしない可能性が高い
スマホの寿命の間にバッテリーを2回交換する人はそんなに多いのか?
スマホのメインボード写真を見ていて気になったのだが、なぜPCBに穴がこんなに多いのだろう?
かなり珍しく見えるし、穴しかない広い領域もある
AppleはiPhone Xからこのような形でPCBを積層してきた
https://www.ifixit.com/Teardown/iPhone+X+Teardown/98975の14段階目を見ればよい
もちろんグラウンドプレーンや信号線を接続するビアはたくさんあるだろうが、このボードではビアは非常に小さく、ソルダーレジストの下か、はんだの塊の下にあるはずだ
あれは、メインボードの2つの半分を、より厚いPCBインターポーザを介してサンドイッチのようにはんだ付けして接合するためのはんだランドだ
そのインターポーザがボード間の信号を伝送できる
標準的なメザニンコネクタより、おそらく一桁以上安く、占有体積もずっと小さく、はるかに堅牢だろう
ただし修理はかなり厄介だ
記事の動画の7分29秒あたりを見ればよい
記事でははんだ付けされたヒートスプレッダに触れているが、動画なしで写真だけを見ると、スタックアップの中で実際にどう動作しているのか明確ではない
なぜ両側をもっとクローズアップしなかったのかわからないし、別の記事にはあるのかもしれない
電磁干渉を減らすようサイズと数を最適化したグラウンドプレーン接続部だ
そこそこ良い説明がここにある: https://circuitcellar.com/research-design-hub/basics-of-desi...
記事では9V電池の人気が落ちたと言いながら、腑に落ちない説明へのリンクが張られていた
9V電池は1.5Vの小さなセル6個を直列接続して9Vを作る。しかし、それだけ多くのセルを小さなケースに押し込むと空間が減り、エネルギー密度が低く寿命も短くなる、という内容だ
しかし、なぜ9V電池が1.5VのAAセル6本よりエネルギー密度が低くなるのかがわからない
AAセルを小さくして長方形の9V形状に合わせて入れれば、フルサイズAAとまったく同じエネルギー密度になるのではないか?
AAAよりもさらに小さい
私が知る用途は、一部のSurface用描画ペンのようなものくらいだ
それでも9Vが必要なら、教会に聞けばいい
ワイヤレスマイクで完全に消耗する前に取り出さなければならないので、半分くらい残った9Vを箱いっぱい喜んでくれる場所があるはずだ
古いShureマイクも9Vを使う
技術的な話はさておき、これは依然として計画的陳腐化であり、脱着式バッテリーやネジ固定のような、機器の修理を容易にする方式を避けようとする悪意ある遵守にすぎない
スマホが硬い床に当たる瞬間を考えてみれば、比較的重いバッテリーの力は接着剤の広い面積に分散され、吸収される
一方でネジ留めでは、最も低い角の部分に非常に高い局所荷重がかかり、変形や破損がより起きやすくなりうる
スマホ内部で最も重い部品をしっかり固定するには、おそらく3〜4本のネジが必要になるだろう
またネジは組み立て時間を延ばし、取り付けミスのような製造上の故障点も増やす
人々はそうした妥協を受け入れた交換式バッテリーを望んでいない
スマートフォンでは、防水性能が向上したおかげで、完全に修理可能なスマホよりも、水濡れ損傷による丸ごとの廃棄量のほうがむしろ減っている可能性が高い