手机设计、研发与制造全过程现在的手机已经渐渐脱离了单纯通讯工具的身份,逐渐转变成为一个多媒体和信息的终端设备,未来日常的沟通、娱乐、理财等活动,都是可以透过手机来进行。
当大家在每一次看到一部新奇而又拥有高性能、鲜亮的外观设计的手机出现时,各位是否有这样的好奇心,这样的手机到底是怎么设计和制造出来的呢?所以今天我们尝试用一个技术的客观角度,来简单描述手机设计部门的构造与及部门与部门之间的关系,最后向大家展示手机由制造到面世前的种种测试,好让大家更进一步了解手机,更加珍惜你的爱机,或许你日后不会轻易的更换它了吧!一、手机的结构和组成一首先给各位讲一下手机的结构和组成部份:1、评估ID图,确认其可行性,根据工艺、结构可行性提出修改意见;2、建模前根据PCBA、ID工艺估算基本尺寸;3、根据ID提供的线框构建线面。
所构线面需有良好的可修改性,以便后面的修改。
线面光顺、曲面质量好,注意拔模分析;4、分件时要注意各零件要避免出现锐角,以免倒圆角后出现大的缝隙。
各零件之间根据需要预留适当的间隙;5、采用TOP-DOWN设计思想建立骨架文件,各零件间尽量避免出现相互参考的情况;6、翻盖机的主要问题。
要注意预压角的方向,以及打开和运转过程中FLIP和HOUSING之间的干涉。
如果转轴处外观为弧形,需注意分件后FLIP转轴处过渡自然,以免与HOUSING上盖干涉;7、如有手写笔,则建模前需讨论其固定方式以预留其空间。
一般笔粗3~4mm,少数有到5mm 的;8、IO口不宜太深,否则数据线插入时,端口会与机壳干涉;9、预留螺丝孔空间(ID设计FLIP时应充分考虑螺丝孔位,设计美观的螺丝孔堵头)10、按键设计时需注意预留行程空间,让开螺丝孔位;11、饰片不可压住螺丝孔,给以后的拆装带来不便(ID设计时注意避免)12、滑盖机要根据滑轨的位置定上下滑盖的分割面;13、设计滑盖机的数字键时需注意上滑盖滑开后不可遮挡数字键,不可做突出状的防盲点,以免阻碍滑动;14、滑盖机的电池分割要注意尽量将螺丝孔放在电池里面,避免放在外观面上。
手机的一般结构手机结构一般包括以下几个部分:1、LCD LENS材料:材质一般为PC或压克力;连结:一般用卡勾+背胶与前盖连结。
分为两种形式:a. 仅仅在LCD上方局部区域;b.与整个面板合为一体。
2、上盖(前盖)材料:材质一般为ABS+PC;连结:与下盖一般采用卡勾+螺钉的连结方式(螺丝一般采用2,建议使用锁螺丝以便于维修、拆卸,采用锁螺丝式时必须注意Boss的材质、孔径)。
Motorola 的手机比较钟爱全部用螺钉连结。
下盖(后盖)材料:材质一般为ABS+PC;连结:采用卡勾+螺钉的连结方式与上盖连结;3、按键材料:Rubber,pc + rubber,纯pc;连接:Rubber key主要依赖前盖内表面长出的定位pin和boss上的rib定位。
Rubber key没法精确定位,原因在于:rubber比较软,如key pad上的定位孔和定位pin间隙太小(<0.2-0.3mm),则key pad压下去后没法回弹。
4、Dome按下去后,它下面的电路导通,表示该按键被按下。
材料:有两种,Mylar dome和metal dome,前者是聚酯薄膜,后者是金属薄片。
Mylar dome 便宜一些。
连接:直接用粘胶粘在PCB上。
5、电池盖材料一般也是pc + abs。
有两种形式:整体式,即电池盖与电池合为一体;分体式,即电池盖与电池为单独的两个部件。
连结:通过卡勾+ push button(多加了一个元件)和后盖连结;6、电池盖按键材料:pom种类较多,在使用方向、位置、结构等方面都有较大变化;7、天线分为外露式和隐藏式两种,一般来说,前者的通讯效果较好;标准件,选用即可。
连结:在PCB上的固定有金属弹片,天线可直接卡在两弹片之间。
或者是一金属弹片一端固定在天线上,一端的触点压在PCB上。
8、Speaker通话时发出声音的元件。
为标准件,选用即可。
连结:一般是用sponge 包裹后,固定在前盖上(前盖上有出声孔);通过弹片上的触点与PCB 连结。
Microphone (麦克风)通话时接收声音的元件。
为标准件,选用即可。
连结:一般固定在前盖上,通过触点与PCB连结。
Buzzer (蜂鸣器)铃声发生装置。
为标准件,选用即可。
通过焊接固定在PCB上。
Housing 上有出声孔让它发音。
9、Ear jack(耳机插孔)为标准件,选用即可。
通过焊接直接固定在PCB上。
Housing 上要为它留孔。
10、Motor (电动机)motor 带有一偏心轮,提供振动功能。
为标准件,选用即可。
连结:有固定在后盖上,也有固定在PCB上的。
DBTEL一般是在后盖上长rib来固定motor。
11、LCD直接买来用。
有两种固定样式:a.固定在金属框架里,金属框架通过四个伸出的脚卡在PCB上;b.没有金属框架,直接和PCB的连结:一种是直接通过导电橡胶接触;一种是排线的形式,将排线插入到PCB上的插座里。
12、Shielding case(隔离罩)一般是冲压件,壁厚为0.2mm。
作用:防静电和辐射。
13、其它外露的元件test port直接选用。
焊接在PCB上。
在housing 上要为它留孔。
SIM card connector直接选用。
焊接在PCB上。
在housing 上要为它留孔。
battery connector直接选用。
焊接在PCB上。
在housing 上要为它留孔。
charger connector直接选用。
焊接在PCB上。
在housing 上要为它留孔。
结构了解了,下面了解一下在设计过程中必须注意的事项:1) 建模前应该先根据规划高度分析,宽度分析与长度分析,目的是约束ID 的设计。
2) 建模时将硬件取零件图纸的最大值(NND 厂商通常将公差取为正负0.1)3) 设计尺寸基本上为二次处理后的尺寸(NND 模具厂肯定反对了)4) 手机的打开角度为150-155,开盖预压为4-7度(建议5度)。
合盖预压为20度左右5) 壁厚必须在1.0以上(为了防止缩水,可以将基本壁厚作到1.5,此时一定要注意胶口的选择)。
6) 胶口的选择一定要考虑熔接线的位置,注意7) 尽力减少配合部分(但是不代表减少必要的配合)。
8) 音腔高度在1.2以上(实际情况应该是空间尺寸要足够大,对不同的产品其数值会不同,最好采用MIC SPEAKER RECERVE的厂商建议值)。
9) 粘胶的宽度必须在4mm以上(大部分厂商可以作到3。
5,但是为了安全起见,还是留点余量好)(另外电铸件的胶宽可以作到1,原理也较为简单可行,如果有人用过的话请补充)。
二、手机的设计流程用一个较简单的阐释,一般的手机设计公司是需要最基本有六个部门:ID、MD、HW、SW、PM、Sourcing、QA。
1、ID(IndustryDesign)工业设计包括手机的外观、材质、手感、颜色配搭,主要界面的实现与及色彩等方面的设计。
[52RD.co]m] 例如摩托罗拉“明”翻盖的半透明,诺基亚7610的圆弧形外观,索爱W550的阳光橙等。
这些给用户的特别感受和体验都是属于手机工业设计的范畴,一部手机是否能成为畅销的产品,手机的工业设计显得特别重要!2、MD(MechanicalDesign)结构设计手机的前壳、后壳、手机的摄像镜头位置的选择,固定的方式,电池如何连接,手机的厚薄程度。
如果是滑盖手机,如何让手机滑上去,怎样实现自动往上弹,SIM卡怎样插和拔的安排,这些都是手机结构设计的范畴。
繁琐的部件需要MD的工作人员对材质以及工艺都非常熟识。
摩托罗拉V3以13.9mm的厚度掀起了手机市场的热潮,V3手机以超薄为卖点,因为它的手机外壳材质选择十分关键,所以V3的外壳是由技术超前的航空级铝合金材质打造而成。
可以这样说,特殊外壳材质的选择成就了V3的成功。
另外有个别用户反应在使用某些超薄滑盖手机的时候,在接听电话时总能感觉到手机前壳的左右摇动,这就是手机结构设计出了问题,由于手机的壳体太薄,通话时的扬声器振动很容易让手机的机身产生了共振。
3、HW(Hardware)硬件设计硬件主要设计电路以及天线,而HW是要和MD保持经常性的沟通。
比如MD要求做薄,于是电路也要薄才行得通。
同时HW也会要求MD放置天线的区域比较大,和电池的距离也要足够远,HW还会要求ID在天线附近不要放置有金属配件等等。
可想而知一部内置天线的设计手机,其制造成本是会较一部外置天线设计的手机贵上20-25%,其主要因素就是天线的设计,物料的要求与及电路的设计和制造成本平均都是要求较高一些。
通常结构设计师(MD)与工业设计师(ID)都会有争论,MD说ID都是画家,画一些大家做不出来的东西,而ID会说MD笨,不按他们的设计做,所以手机卖得不好。
所以,一款新的手机在动手设计前,各个部门都会对ID部门的设计创意进行评审,一个好的ID一定要是一个可以实现的创意,并且客户的体验感觉要很好才行。
当年摩托罗拉V70的ID就是一个很好的实现创意例子,后期市场的反应也不错,而西门子的Xelibri的创意虽然也很好,也可实现,但可惜的是最终客户的使用感觉并不好,所以一个真正好的创意,不但要好看,可实现,而且还要好用。
另外HW也会与ID吵架,ID喜欢用金属装饰,但是金属会影响了天线的设计以及容易产生静电的问题,因此HW会很恼火,ID/MD会开发新材料,才能应付ID的要求。
诺基亚8800就是一个好例子,既有金属感,又不影响天线的接收能力。
4、SW(Software)软件设计相对来说,SW是更容易为大家所理解,由于计算机的普及,让我们最大程度地接触了各种各样的软件,手机操作界面的模式,大家经常看到的手机九官格操作菜单的实现,这都是SW设计的范畴。
SW要充分考虑到界面的可操作性,是否人性化,是否美观的因素。
SW的测试非常复杂,名目繁多,SW的测试不仅只是在寻找Bug,一致性的测试、兼容性的测试等都是非常重要的项目,在目前“内容为主”的信息时代,软件才是手机的最终幕后支柱,硬件的驱动是软件来实现,软件和硬件的工程师之间的冲突相信是不会比其它部门少,这种关系的绕来绕去,所以便需要有PM(ProjectManagement)项目管理来协调了。
5、PM(ProjectManagement)项目管理大规模公司的PM都分得非常细致,比如TPM(T echnologlyOfProjectManagement),即专门管技术的PM,而普通的PM,只管理项目的进度各协调工作,PM这个部门通常存在于那些自己设计,自己生产,自己销售手机的公司,AM(AccountManager)的职位恐怕大家都不陌生,作为客户经理,对公司内部是代表客户提出要求,对外则代表公司的整体形象,在两者之间起着不可或缺的桥梁作用。