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手機設(shè)計、研發(fā)與制造全過程現(xiàn)在的手機已經(jīng)漸漸脫離了單純通訊工具的身份，逐漸轉(zhuǎn)變成為一個多媒體和信息的終端設(shè)備，未來日常的溝通、娛樂、理財?shù)然顒樱际强梢酝高^手機來進行。當(dāng)大家在每一次看到一部新奇而又擁有高性能、鮮亮的外觀設(shè)計的手機出現(xiàn)時，各位是否有這樣的好奇心，這樣的手機到底是怎么設(shè)計和制造出來的呢？所以今天我們嘗試用一個技術(shù)的客觀角度，來簡單描述手機設(shè)計部門的構(gòu)造與及部門與部門之間的關(guān)系，最后向大家展示手機由制造到面世前的種種測試，好讓大家更進一步了解手機，更加珍惜你的愛機，或許你日后不會輕易的更換它了吧！一、手機的結(jié)構(gòu)和組成一 首先給各位講一下手機的結(jié)構(gòu)和組成部份:1、評估ID圖，確認其可行性，根據(jù)工藝、結(jié)構(gòu)可行性提出修改意見； 2、建模前根據(jù)PCBA、ID工藝估算基本尺寸； 3、根據(jù)ID提供的線框構(gòu)建線面。所構(gòu)線面需有良好的可修改性，以便后面的修改。線面光順、曲面質(zhì)量好，注意拔模分析； 4、分件時要注意各零件要避免出現(xiàn)銳角，以免倒圓角后出現(xiàn)大的縫隙。各零件之間根據(jù)需要預(yù)留適當(dāng)?shù)拈g隙； 5、采用TOP-DOWN設(shè)計思想建立骨架文件，各零件間盡量避免出現(xiàn)相互參考的情況； 6、翻蓋機的主要問題。要注意預(yù)壓角的方向，以及打開和運轉(zhuǎn)過程中FLIP和HOUSING之間的干涉。如果轉(zhuǎn)軸處外觀為弧形，需注意分件后FLIP轉(zhuǎn)軸處過渡自然，以免與HOUSING上蓋干涉； 7、如有手寫筆，則建模前需討論其固定方式以預(yù)留其空間。一般筆粗34mm，少數(shù)有到5mm的； 8、IO口不宜太深，否則數(shù)據(jù)線插入時，端口會與機殼干涉； 9、預(yù)留螺絲孔空間（ID設(shè)計FLIP時應(yīng)充分考慮螺絲孔位，設(shè)計美觀的螺絲孔堵頭） 10、按鍵設(shè)計時需注意預(yù)留行程空間，讓開螺絲孔位； 11、飾片不可壓住螺絲孔，給以后的拆裝帶來不便（ID設(shè)計時注意避免） 12、滑蓋機要根據(jù)滑軌的位置定上下滑蓋的分割面； 13、設(shè)計滑蓋機的數(shù)字鍵時需注意上滑蓋滑開后不可遮擋數(shù)字鍵，不可做突出狀的防盲點，以免阻礙滑動； 14、滑蓋機的電池分割要注意盡量將螺絲孔放在電池里面，避免放在外觀面上。手機的一般結(jié)構(gòu)手機結(jié)構(gòu)一般包括以下幾個部分： 1、LCD LENS 材料：材質(zhì)一般為PC或壓克力； 連結(jié)：一般用卡勾+背膠與前蓋連結(jié)。 分為兩種形式：a. 僅僅在LCD上方局部區(qū)域；b.與整個面板合為一體。 2、上蓋（前蓋） 材料：材質(zhì)一般為ABS+PC； 連結(jié)：與下蓋一般采用卡勾+螺釘?shù)倪B結(jié)方式（螺絲一般采用2，建議使用鎖螺絲以便于維修、拆卸，采用鎖螺絲式時必須注意Boss的材質(zhì)、孔徑）。Motorola 的手機比較鐘愛全部用螺釘連結(jié)。 下蓋（后蓋） 材料：材質(zhì)一般為ABS+PC； 連結(jié)：采用卡勾+螺釘?shù)倪B結(jié)方式與上蓋連結(jié)； 3、按鍵 材料：Rubber，pc + rubber，純pc； 連接： Rubber key主要依賴前蓋內(nèi)表面長出的定位pin和boss上的rib定位。Rubber key沒法精確定位，原因在于：rubber比較軟，如key pad上的定位孔和定位pin間隙太?。?.2-0.3mm），則key pad壓下去后沒法回彈。 4、Dome 按下去后，它下面的電路導(dǎo)通，表示該按鍵被按下。 材料：有兩種，Mylar dome和metal dome，前者是聚酯薄膜，后者是金屬薄片。Mylar dome 便宜一些。 連接：直接用粘膠粘在PCB上。 5、電池蓋 材料一般也是pc + abs。 有兩種形式：整體式，即電池蓋與電池合為一體；分體式，即電池蓋與電池為單獨的兩個部件。 連結(jié)：通過卡勾 + push button（多加了一個元件）和后蓋連結(jié)； 6、電池蓋按鍵 材料：pom 種類較多，在使用方向、位置、結(jié)構(gòu)等方面都有較大變化； 7、天線 分為外露式和隱藏式兩種，一般來說，前者的通訊效果較好； 標準件，選用即可。 連結(jié)：在PCB上的固定有金屬彈片，天線可直接卡在兩彈片之間?；蛘呤且唤饘購椘欢斯潭ㄔ谔炀€上，一端的觸點壓在PCB上。 8、Speaker 通話時發(fā)出聲音的元件。為標準件，選用即可。 連結(jié)：一般是用sponge 包裹后，固定在前蓋上（前蓋上有出聲孔）；通過彈片上的觸點與PCB連結(jié)。 Microphone (麥克風(fēng))通話時接收聲音的元件。為標準件，選用即可。 連結(jié)：一般固定在前蓋上，通過觸點與PCB連結(jié)。 Buzzer (蜂鳴器)鈴聲發(fā)生裝置。為標準件，選用即可。 通過焊接固定在PCB上。Housing 上有出聲孔讓它發(fā)音。 9、Ear jack(耳機插孔) 為標準件，選用即可。 通過焊接直接固定在PCB上。Housing 上要為它留孔。10、Motor (電動機)motor 帶有一偏心輪，提供振動功能。為標準件，選用即可。 連結(jié)：有固定在后蓋上，也有固定在PCB上的。DBTEL一般是在后蓋上長rib來固定motor。 11、LCD 直接買來用。 有兩種固定樣式：a.固定在金屬框架里，金屬框架通過四個伸出的腳卡在PCB上；b.沒有金屬框架，直接和PCB的連結(jié)：一種是直接通過導(dǎo)電橡膠接觸；一種是排線的形式，將排線插入到PCB上的插座里。 12、Shielding case(隔離罩)一般是沖壓件，壁厚為0.2mm。作用：防靜電和輻射。 13、其它外露的元件 test port 直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。 SIM card connector 直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。 battery connector 直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。 charger connector 直接選用。焊接在PCB上。在housing 上要為它留孔。結(jié)構(gòu)了解了,下面了解一下在設(shè)計過程中必須注意的事項 :1) 建模前應(yīng)該先根據(jù)規(guī)劃高度分析，寬度分析與長度分析，目的是約束ID 的設(shè)計。2) 建模時將硬件取零件圖紙的最大值（NND 廠商通常將公差取為正負0.1）3) 設(shè)計尺寸基本上為二次處理后的尺寸（NND 模具廠肯定反對了）4) 手機的打開角度為150-155，開蓋預(yù)壓為4-7度（建議5度）。合蓋預(yù)壓為20度左右5) 壁厚必須在1.0以上(為了防止縮水，可以將基本壁厚作到1.5，此時一定要注意膠口的選擇)。6) 膠口的選擇一定要考慮熔接線的位置，注意7) 盡力減少配合部分（但是不代表減少必要的配合）。8) 音腔高度在1.2以上（實際情況應(yīng)該是空間尺寸要足夠大，對不同的產(chǎn)品其數(shù)值會不同，最好采用MIC SPEAKER RECERVE的廠商建議值）。9) 粘膠的寬度必須在4mm以上（大部分廠商可以作到3。5，但是為了安全起見，還是留點余量好）（另外電鑄件的膠寬可以作到1，原理也較為簡單可行，如果有人用過的話請補充）。二、手機的設(shè)計流程用一個較簡單的闡釋，一般的手機設(shè)計公司是需要最基本有六個部門：ID、MD、HW、SW、PM、Sourcing、QA。1、ID(IndustryDesign)工業(yè)設(shè)計包括手機的外觀、材質(zhì)、手感、顏色配搭，主要界面的實現(xiàn)與及色彩等方面的設(shè)計。52RD.com例如摩托羅拉“明”翻蓋的半透明，諾基亞7610的圓弧形外觀，索愛W550的陽光橙等。這些給用戶的特別感受和體驗都是屬于手機工業(yè)設(shè)計的范疇，一部手機是否能成為暢銷的產(chǎn)品，手機的工業(yè)設(shè)計顯得特別重要！2、MD(MechanicalDesign)結(jié)構(gòu)設(shè)計手機的前殼、后殼、手機的攝像鏡頭位置的選擇，固定的方式，電池如何連接，手機的厚薄程度。如果是滑蓋手機，如何讓手機滑上去，怎樣實現(xiàn)自動往上彈，SIM卡怎樣插和拔的安排，這些都是手機結(jié)構(gòu)設(shè)計的范疇。繁瑣的部件需要MD的工作人員對材質(zhì)以及工藝都非常熟識。摩托羅拉V3以13.9mm的厚度掀起了手機市場的熱潮，V3手機以超薄為賣點，因為它的手機外殼材質(zhì)選擇十分關(guān)鍵，所以V3的外殼是由技術(shù)超前的航空級鋁合金材質(zhì)打造而成?？梢赃@樣說，特殊外殼材質(zhì)的選擇成就了V3的成功。另外有個別用戶反應(yīng)在使用某些超薄滑蓋手機的時候，在接聽電話時總能感覺到手機前殼的左右搖動，這就是手機結(jié)構(gòu)設(shè)計出了問題，由于手機的殼體太薄，通話時的揚聲器振動很容易讓手機的機身產(chǎn)生了共振。3、HW(Hardware)硬件設(shè)計硬件主要設(shè)計電路以及天線，而HW是要和MD保持經(jīng)常性的溝通。比如MD要求做薄，于是電路也要薄才行得通。同時HW也會要求MD放置天線的區(qū)域比較大，和電池的距離也要足夠遠，HW還會要求ID在天線附近不要放置有金屬配件等等?？上攵徊績?nèi)置天線的設(shè)計手機，其制造成本是會較一部外置天線設(shè)計的手機貴上20-25%，其主要因素就是天線的設(shè)計，物料的要求與及電路的設(shè)計和制造成本平均都是要求較高一些。 通常結(jié)構(gòu)設(shè)計師(MD)與工業(yè)設(shè)計師(ID)都會有爭論，MD說ID都是畫家，畫一些大家做不出來的東西，而ID會說MD笨，不按他們的設(shè)計做，所以手機賣得不好。所以，一款新的手機在動手設(shè)計前，各個部門都會對ID部門的設(shè)計創(chuàng)意進行評審，一個好的ID一定要是一個可以實現(xiàn)的創(chuàng)意，并且客戶的體驗感覺要很好才行。當(dāng)年摩托羅拉V70的ID就是一個很好的實現(xiàn)創(chuàng)意例子，后期市場的反應(yīng)也不錯，而西門子的Xelibri的創(chuàng)意雖然也很好，也可實現(xiàn)，但可惜的是最終客戶的使用感覺并不好，所以一個真正好的創(chuàng)意，不但要好看，可實現(xiàn)，而且還要好用。 另外HW也會與ID吵架，ID喜歡用金屬裝飾，但是金屬會影響了天線的設(shè)計以及容易產(chǎn)生靜電的問題，因此HW會很惱火，ID/MD會開發(fā)新材料，才能應(yīng)付ID的要求。諾基亞8800就是一個好例子，既有金屬感，又不影響天線的接收能力。4、SW(Software)軟件設(shè)計相對來說，SW是更容易為大家所理解，由于計算機的普及，讓我們最大程度地接觸了各種各樣的軟件，手機操作界面的模式，大家經(jīng)?？吹降氖謾C九官格操作菜單的實現(xiàn)，這都是SW設(shè)計的范疇。SW要充分考慮到界面的可操作性，是否人性化，是否美觀的因素。SW的測試非常復(fù)雜，名目繁多，SW的測試不僅只是在尋找Bug，一致性的測試、兼容性的測試等都是非常重要的項目，在目前“內(nèi)容為主”的信息時代，軟件才是手機的最終幕后支柱，硬件的驅(qū)動是軟件來實現(xiàn)，軟件和硬件的工程師之間的沖突相信是不會比其它部門少，這種關(guān)系的繞來繞去，所以便需要有PM(ProjectManagement)項目管理來協(xié)調(diào)了。5、PM(ProjectManagement)項目管理大規(guī)模公司的PM都分得非常細致，比如TPM(TechnologlyOfProjectManagement)，即專門管技術(shù)的PM，而普通的PM，只管理項目的進度各協(xié)調(diào)工作，PM這個部門通常存在于那些自己設(shè)計，自己生產(chǎn)，自己銷售手機的公司，AM（AccountManager）的職位恐怕大家都不陌生，作為客戶經(jīng)理，對公司內(nèi)部是代表客戶提出要求，對外則代表公司的整體形象，在兩者之間起著不可或缺的橋梁作用。6、Sourcing資源開發(fā)部資源開發(fā)部的員工要不停地去挖掘新的資源，如新材質(zhì)、新的手機組件、測試器材等，當(dāng)手機開始試產(chǎn)時，他們要保證生產(chǎn)線上所需要的所有生產(chǎn)物料齊備。手機進行小批量試生產(chǎn)，考察的不僅是軟/硬件的成熟度，還包括考察生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)的測試技術(shù)，有些手機在進行到這個階段時，卻通過不了這一關(guān)的話，最后是以失敗告終。于是這款新設(shè)計的手機便不會出現(xiàn)在市場上了，而投入的開發(fā)資金和人力卻付之流水，是一個極大的損失。7、QA(QualityAssurance)質(zhì)量監(jiān)督QA部門負擔(dān)起整個流程質(zhì)量保證的工作，督促開發(fā)過程是否符合預(yù)定的流程，保證項目的可生產(chǎn)性，有很多新設(shè)計的手機，就因為碰上了不可生產(chǎn)的某種因素而放棄了。生產(chǎn)一部手機不是在實驗室內(nèi)做實驗?zāi)敲春唵?，一旦生產(chǎn)就是成千上萬部，要保證每一部產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)絕非一件簡單容易的事。生產(chǎn)一部手機的樣品和生產(chǎn)10萬部手機完全是兩碼子事。舉例：中國的菜館出的都是樣品，麥當(dāng)勞做的是產(chǎn)品，所以麥當(dāng)勞可以做得很大，而且到目前為止，中國的菜館暫時還沒有做到像麥當(dāng)勞的規(guī)模是事實，所以手機設(shè)計公司才會建立起很多流程來防止出現(xiàn)設(shè)計研制出來的手機卻不能投入生產(chǎn)的情況。不僅如此，一款手機的成功上市，能夠賣個滿堂紅，仍然是需要與大眾手機用戶有親密的接觸，并且經(jīng)過用戶的反饋以及快速的改善才能成功。三、鮮為人知的手機測試項目1、壓力測試用自動測試軟件連續(xù)對手機撥打1000個電話，檢查手機是否會發(fā)生故障。倘若出了問題，有關(guān)的軟件就需要重新編寫了。所以有時候手機上會出現(xiàn)不同的軟件版本存在的情況，其實告訴大家一個秘密，手機的版本越多，這可以證明該手機在推出發(fā)售前，未經(jīng)過充分的測試工作便發(fā)售了。2、抗摔性測試抗摔性測試是由專門的Pprt可靠性實驗室來進行，0.5m的微跌落測試要做300次/面(手機有六個面)。而2m的跌落測試每個面需各做一次，還仿真人把手機拋到桌面，而手機所用的電池，也要經(jīng)過最少4m的高度，單獨的向著地面撞擊跌落100次而不能有破裂的情況出現(xiàn)。3、高/低溫測試讓手機處于不同溫度環(huán)境下測試手機的適應(yīng)性，低溫一般在零下20攝氏度，高溫則在80攝氏度左右。4、高濕度測試用一個專門的柜子來作滴水測試，仿真人出汗的情況(水內(nèi)滲入一定比例的鹽分)，約需進行30個小時。5、百格測試(又稱界豆腐測試)用H4硬度的鉛筆在手機外殼上畫100格子，看看手機的外殼是否會掉下油漆，有些要求更嚴格的手機，會在手機的外殼上再涂抹上一些“名牌”的化妝品，看看是否因有不同的化學(xué)成分而將手機的油漆產(chǎn)生異味或者掉漆的可能。6、翻蓋可靠性測試對翻蓋手機進行翻蓋10萬次，檢查手機殼體的損耗情況，是用一部翻蓋的仿真機來進行，它可以設(shè)置翻蓋的力度、角度等。7、扭矩測試直機用夾具夾住兩頭，一個往左擰，一個往右擰。扭矩測試主要是考驗手機殼體和手機內(nèi)面大型器件的強度。8、靜電測試在北方地區(qū)，天氣較為干燥，手摸金屬的東西容易產(chǎn)生靜電，會引致?lián)舸┦謾C的電路，有些設(shè)計不好的手機就是這么樣突然損壞了。進行這種測試的工具，是一個被稱為“靜電槍”的銅板，靜電槍會調(diào)較到10-15KV的高壓低電流的狀況，對手機的所有金屬接觸點進行放電的擊試，時間約為300ms-2s左右，并在一間有濕度控制的房間內(nèi)進行，而有關(guān)的充電器(火牛)也會有同樣的測試，合格才能出廠發(fā)售。9、按鍵壽命測試借助機器以給設(shè)定的力量對鍵盤擊打10萬次，假使用戶每按鍵100次，就是10