手機設計、研發與制造全過程現在的手機已經漸漸脫離了單純通訊工具的身份，逐漸轉變成為一個多媒體和信息的終端設備，未來日常的溝通、娛樂、理財等活動，都是可以透過手機來進行。當大家在每一次看到一部新奇而又擁有高性能、鮮亮的外觀設計的手機出現時，各位是否有這樣的好奇心，這樣的手機到底是怎么設計和制造出來的呢？所以今天我們嘗試用一個技術的客觀角度，來簡單描述手機設計部門的構造與及部門與部門之間的關系，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、手機的結構和組成一 首先給各位講一下手機的結構和組成部份:1、評估ID圖，確認其可行性，根據工藝、結構可行性提出修改意見； 2、建模前根據PCBA、ID工藝估算基本尺寸； 3、根據ID提供的線框構建線面。所構線面需有良好的可修改性，以便后面的修改。線面光順、曲面質量好，注意拔模分析； 4、分件時要注意各零件要避免出現銳角，以免倒圓角后出現大的縫隙。各零件之間根據需要預留適當的間隙； 5、采用TOP-DOWN設計思想建立骨架文件，各零件間盡量避免出現相互參考的情況； 6、翻蓋機的主要問題。要注意預壓角的方向，以及打開和運轉過程中FLIP和HOUSING之間的干涉。如果轉軸處外觀為弧形，需注意分件后FLIP轉軸處過渡自然，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留其空間。一般筆粗34mm，少數有到5mm的； 8、IO口不宜太深，否則數據線插入時，端口會與機殼干涉； 9、預留螺絲孔空間（ID設計FLIP時應充分考慮螺絲孔位，設計美觀的螺絲孔堵頭） 10、按鍵設計時需注意預留行程空間，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設計時注意避免） 12、滑蓋機要根據滑軌的位置定上下滑蓋的分割面； 13、設計滑蓋機的數字鍵時需注意上滑蓋滑開后不可遮擋數字鍵，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。手機的一般結構手機結構一般包括以下幾個部分： 1、LCD LENS 材料：材質一般為PC或壓克力； 連結：一般用卡勾+背膠與前蓋連結。 分為兩種形式：a. 僅僅在LCD上方局部區域；b.與整個面板合為一體。 2、上蓋（前蓋） 材料：材質一般為ABS+PC； 連結：與下蓋一般采用卡勾+螺釘的連結方式（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、孔徑）。Motorola 的手機比較鐘愛全部用螺釘連結。 下蓋（后蓋） 材料：材質一般為ABS+PC； 連結：采用卡勾+螺釘的連結方式與上蓋連結； 3、按鍵 材料：Rubber，pc + rubber，純pc； 連接： Rubber key主要依賴前蓋內表面長出的定位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間隙太小（0.2-0.3mm），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：通過卡勾 + push button（多加了一個元件）和后蓋連結； 6、電池蓋按鍵 材料：pom 種類較多，在使用方向、位置、結構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：在PCB上的固定有金屬彈片，天線可直接卡在兩彈片之間。或者是一金屬彈片一端固定在天線上，一端的觸點壓在PCB上。 8、Speaker 通話時發出聲音的元件。為標準件，選用即可。 連結：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。 Microphone (麥克風)通話時接收聲音的元件。為標準件，選用即可。 連結：一般固定在前蓋上，通過觸點與PCB連結。 Buzzer (蜂鳴器)鈴聲發生裝置。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：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：一種是直接通過導電橡膠接觸；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。結構了解了,下面了解一下在設計過程中必須注意的事項 :1) 建模前應該先根據規劃高度分析，寬度分析與長度分析，目的是約束ID 的設計。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，開蓋預壓為4-7度（建議5度）。合蓋預壓為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（實際情況應該是空間尺寸要足夠大，對不同的產品其數值會不同，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、手機的設計流程用一個較簡單的闡釋，一般的手機設計公司是需要最基本有六個部門：ID、MD、HW、SW、PM、Sourcing、QA。1、ID(IndustryDesign)工業設計包括手機的外觀、材質、手感、顏色配搭，主要界面的實現與及色彩等方面的設計。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設計的范疇，一部手機是否能成為暢銷的產品，手機的工業設計顯得特別重要！2、MD(MechanicalDesign)結構設計手機的前殼、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，怎樣實現自動往上彈，SIM卡怎樣插和拔的安排，這些都是手機結構設計的范疇。繁瑣的部件需要MD的工作人員對材質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選擇十分關鍵，所以V3的外殼是由技術超前的航空級鋁合金材質打造而成。可以這樣說，特殊外殼材質的選擇成就了V3的成功。另外有個別用戶反應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，這就是手機結構設計出了問題，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生了共振。3、HW(Hardware)硬件設計硬件主要設計電路以及天線，而HW是要和MD保持經常性的溝通。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。可想而知一部內置天線的設計手機，其制造成本是會較一部外置天線設計的手機貴上20-25%，其主要因素就是天線的設計，物料的要求與及電路的設計和制造成本平均都是要求較高一些。 通常結構設計師(MD)與工業設計師(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，不按他們的設計做，所以手機賣得不好。所以，一款新的手機在動手設計前，各個部門都會對ID部門的設計創意進行評審，一個好的ID一定要是一個可以實現的創意，并且客戶的體驗感覺要很好才行。當年摩托羅拉V70的ID就是一個很好的實現創意例子，后期市場的反應也不錯，而西門子的Xelibri的創意雖然也很好，也可實現，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意，不但要好看，可實現，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計以及容易產生靜電的問題，因此HW會很惱火，ID/MD會開發新材料，才能應付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，大家經常看到的手機九官格操作菜單的實現，這都是SW設計的范疇。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，硬件的驅動是軟件來實現，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，這種關系的繞來繞去，所以便需要有PM(ProjectManagement)項目管理來協調了。5、PM(ProjectManagement)項目管理大規模公司的PM都分得非常細致，比如TPM(TechnologlyOfProjectManagement)，即專門管技術的PM，而普通的PM，只管理項目的進度各協調工作，PM這個部門通常存在于那些自己設計，自己生產，自己銷售手機的公司，AM（AccountManager）的職位恐怕大家都不陌生，作為客戶經理，對公司內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資源開發部資源開發部的員工要不停地去挖掘新的資源，如新材質、新的手機組件、測試器材等，當手機開始試產時，他們要保證生產線上所需要的所有生產物料齊備。手機進行小批量試生產，考察的不僅是軟/硬件的成熟度，還包括考察生產工藝和生產的測試技術，有些手機在進行到這個階段時，卻通過不了這一關的話，最后是以失敗告終。于是這款新設計的手機便不會出現在市場上了，而投入的開發資金和人力卻付之流水，是一個極大的損失。7、QA(QualityAssurance)質量監督QA部門負擔起整個流程質量保證的工作，督促開發過程是否符合預定的流程，保證項目的可生產性，有很多新設計的手機，就因為碰上了不可生產的某種因素而放棄了。生產一部手機不是在實驗室內做實驗那么簡單，一旦生產就是成千上萬部，要保證每一部產品的優質絕非一件簡單容易的事。生產一部手機的樣品和生產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，麥當勞做的是產品，所以麥當勞可以做得很大，而且到目前為止，中國的菜館暫時還沒有做到像麥當勞的規模是事實，所以手機設計公司才會建立起很多流程來防止出現設計研制出來的手機卻不能投入生產的情況。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對手機撥打1000個電話，檢查手機是否會發生故障。倘若出了問題，有關的軟件就需要重新編寫了。所以有時候手機上會出現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售前，未經過充分的測試工作便發售了。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。3、高/低溫測試讓手機處于不同溫度環境下測試手機的適應性，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成分而將手機的油漆產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面大型器件的強度。8、靜電測試在北方地區，天氣較為干燥，手摸金屬的東西容易產生靜電，會引致擊穿手機的電路，有些設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進行，而有關的充電器(火牛)也會有同樣的測試，合格才能出廠發售。9、按鍵壽命測試借助機器以給設定的力量對鍵盤擊打10萬次，假使用戶每按鍵100次，就是10