iPhone 4 Gyroskop Teardown

Trinn 1 iPhone 4 Gyroskop Teardown

• Før vi kommer inn i det nitty gritty av ting, la oss forstå hva et gyroskop faktisk gjør.

• Ifølge Wikipedias definisjon, "Et gyroskop er en enhet for måling eller opprettholdelse av orientering, basert på prinsippene for bevaring av vinkelmomentet." Nøkkel setningen er måle eller vedlikeholde orientering, som er den eksakte grunnen til at en iPhone 4 inneholder en av disse gizmene.

• Et mekanisk gyroskop - som det som vises til venstre - bruker en roterende rotor i midten for å oppdage forandringer i orientering.

• IPhone 4 benytter en mikroskopisk, elektronisk versjon av et vibrasjonsgyroskop, kalt et MEMS-gyroskop.

Steg 2

• Et mikroelektromekanisk system (MEMS) er et innebygd system som integrerer elektroniske og mekaniske komponenter i svært liten skala.

• En grunnleggende MEMS-enhet består av en ASIC og en mikrobearbeidet silisiumsensor.

• AGD1 2022 FP6AQ-brikken som ble funnet i iPhone 4, er et MEMS-gyroskop som ryktes for å være designet av STMicroelectronics.

Trinn 3

• Chipworks har bekreftet at MEMS gyroskopet funnet i iPhone 4 er nesten identisk med et off-the-shelf STMicroelectronics L3G4200D gyroskop.

• Bildet av dysen du ser til venstre er den av GK10A MEMS døren, funnet i L3G4200D.

• GK10A består av en plate, kalt "sikker masse", som vibrerer (oscillerer) når et stasjonssignal blir brukt på sett med drivkondensatorplater.

• Når en bruker roterer telefonen, blir bevismassen forskjøvet i retningene X, Y og Z av Coriolis-styrker. En ASIC-prosessor registrerer massens forskyvning gjennom kondensatorplater plassert under prøvemassen, samt fingerkondensatorer ved kantene av pakken..

Trinn 4

• V654A ASIC dør (sett til venstre) konverterer de små kapasitive signalene fra GK10A MEMS dør til et digitalt signal som blir matet inn i iPhone 4.

• Disse dataene brukes for eksempel til å snu rattet på en bil eller å sikte en pistol i en av iPhone 4s mange videospill.

• For de mekaniske ingeniører: følsomheten til MEMS-gyroskopene er vanligvis i mV / dps (eller grader per sekund), slik at utgangen av oscillatoren (i mV) dividert med følsomheten (mV / dps) gir vinkelhastigheten på pakken , i grader per sekund.

Trinn 5

• Sjetongene i trinnene nedenfor er ikke en del av iPhone 4, men er inkludert for å illustrere de utrolige strukturer av MEMS-gyroskoper.

• Vist på disse bildene er ST LYPR540AH Tri-aksel MEMS gyroskop, skutt av et skanningelektronmikroskop (SEM).

• MEMS-enheter krever ekstremt kompliserte og sensitive produksjonsprosedyrer for å produsere den type nøyaktighet som trengs for pålitelige sensorer.

• De fleste MEMS-enheter krever en kombinasjon av avsetning av et filmlag, mønster til maskering av områder av den avsatte film for å forbli etter etsning og etsing for å fjerne overflødig film for å oppnå sluttproduktet.

Trinn 6

• MEMS gyroskoper kan inneholde fantastiske oscillator design, som dette Kionix gyroskop. Denne typen skjønnhet er usynlig for det blotte øye, begravet dypt under et svart deksel.

• Mikronstengene på bildene gir en følelse av deres dimensjonale skala. Tykkelsen på oscillatoren vist i det andre bildet er omtrent en fjerdedel av det gjennomsnittlige menneskehårets diameter, eller om tre røde blodlegemer plassert side om side.

Trinn 7

• Vist her er et bilde av SiTime SI8002AC-pakken med det ytre beskyttelseshuset fjernet.

• En ASIC - som konverterer oscillatorens røde signaler - stables på toppen av oscillatoren selv, og de to er trådbundet sammen for signaloverføring. Hele enheten er helt forseglet inne i plastemballasjen.

• Det andre bildet er en røntgenstråle med en stablet dysekonfigurasjon av en Bosch BMA 220. Ledningsbindingene forbinder dørene både sammen og til ballgitteret.

  • Stacking dør gjør det mulig for chipprodusenter å pakke mer funksjonalitet på samme fotavtrykk. Dette er spesielt viktig i mobile enheter som iPhone 4, hvor brettet er minimal.

Trinn 8

• Disse to bildene er SEM-skanning av oscillatoren inne i SiTime SI8002AC.

• En stor del engineering går inn i design, produksjon og implementering av MEMS-enheter. MEMS-enheter overgår virkelig gapet mellom elektrisk og maskinteknikk, og deres design innebærer bidrag fra industri-, material-, mekanisk, elektrisk, kjemisk, datamaskin- og programvareingeniør.

• En stor takk til Chipworks for å gi de fantastiske bildene som ble brukt i denne teardown!

Legg merke til forskjellene mellom de nedre "armene" i X-strukturen i midten, og overarmene: begge ser for dybt etset ut, den øvre høyre ser ut som den brøt av kroppsstrukturen. Kanskje ble bildet skannet av en test-mislykket die.