手机设计研发与制造全过程
手机设计、研发及制造全过程
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及及部门及部门之间的关系，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，以免及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，端口会及机壳干涉；
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+背胶及前盖连结。
分为两种形式：a. 仅仅在LCD上方局部区域；b.及整个面板合为一体。
2、上盖（前盖）
材料：材质一般为ABS+PC；
连结：及下盖一般采用卡勾+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+螺钉的连结方式及上盖连结；
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，即电池盖及电池合为一体；分体式，即电池盖及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）；通过弹片上的触点及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，通过触点及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，宽度分析及长度分析，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，主要界面的实现及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，物料的要求及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)及工业设计师(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也会及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。
6、Sourcing资源开发部
资源开发部的员工要不停地去挖掘新的资源，如新材质、新的手机组件、测试器材等，当手机开始试产时，他们要保证生产线上所需要的所有生产物料齐备。
手机进行小批量试生产，考察的不仅是软/硬件的成熟度，还包括考察生产工艺和生产的测试技术，有些手机在进行到这个阶段时，却通过不了这一关的话，最后是以失败告终。于是这款新设计的手机便不会出现在市场上了，而投入的开发资金和人力却付之流水，是一个极大的损失。
7、QA(QualityAssurance)质量监督
QA部门负担起整个流程质量保证的工作，督促开发过程是否符合预定的流程，保证项目的可生产性，有很多新设计的手机，就因为碰上了不可生产的某种因素而放弃了。
生产一部手机不是在实验室内做实验那么简单，一旦生产就是成千上万部，要保证每一部产品的优质绝非一件简单容易的事。生产一部手机的样品和生产10万部手机完全是两码子事。举例：中国的菜馆出的都是样品，麦当劳做的是产品，所以麦当劳可以做得很大，而且到目前为止，中国的菜馆暂时还没有做到像麦当劳的规模是事实，所以手机设计公司才会建立起很多流程来防止出现设计研制出来的手机却不能投入生产的情况。
不仅如此，一款手机的成功上市，能够卖个满堂红，仍然是需要及大众手机用户有亲密的接触，并且经过用户的反馈以及快速的改善才能成功。
三、鲜为人知的手机测试项目
1、压力测试
用自动测试软件连续对手机拨打1000个电话，检查手机是否会发生故障。倘若出了问题，有
关的软件就需要重新编写了。所以有时候手机上会出现不同的软件版本存在的情况，其实告诉大家一个秘密，手机的版本越多，这可以证明该手机在推出发售前，未经过充分的测试工作便发售了。
2、抗摔性测试
抗摔性测试是由专门的Pprt可靠性实验室来进行，0.5m的微跌落测试要做300次/面(手机有六个面)。而2m的跌落测试每个面需各做一次，还仿真人把手机拋到桌面，而手机所用的电池，也要经过最少4m的高度，单独的向着地面撞击跌落100次而不能有破裂的情况出现。
3、高/低温测试
让手机处于不同温度环境下测试手机的适应性，低温一般在零下20摄氏度，高温则在80摄氏度左右。
4、高湿度测试
用一个专门的柜子来作滴水测试，仿真人出汗的情况(水内渗入一定比例的盐分)，约需进行30个小时。
5、百格测试(又称界豆腐测试)
用H4硬度的铅笔在手机外壳上画100格子，看看手机的外壳是否会掉下油漆，有些要求更严格的手机，会在手机的外壳上再涂抹上一些“名牌”的化妆品，看看是否因有不同的化学成分而将手机的油漆产生异味或者掉漆的可能。
6、翻盖可靠性测试
对翻盖手机进行翻盖10万次，检查手机壳体的损耗情况，是用一部翻盖的仿真机来进行，它可以设置翻盖的力度、角度等。
7、扭矩测试
直机用夹具夹住两头，一个往左拧，一个往右拧。扭矩测试主要是考验手机壳体和手机内面大型器件的强度。
8、静电测试
在北方地区，天气较为干燥，手摸金属的东西容易产生静电，会引致击穿手机的电路，有些设计不好的手机就是这么样突然损坏了。进行这种测试的工具，是一个被称为“静电枪”的铜板，静电枪会调较到10-15KV的高压低电流的状况，对手机的所有金属接触点进行放电的击试，时间约为300ms-2s左右，并在一间有湿度控制的房间内进行，而有关的充电器(火牛)也会有同样的测试，合格才能出厂发售。
9、按键寿命测试
借助机器以给设定的力量对键盘击打10万次，假使用户每按键100次，就是1000天，相当于用户使用手机三年左右的时间。
10、沙尘测试
将手机放入特定的箱子内，细小的沙子被吹风机鼓吹起来，经过约三小时后，打开手机并察看手机内部是否有沙子进入。如果有，那么手机的密闭性设计不够好，其结构设计有待重新调整。此外，手机的测试还包含了更多更离奇的测项目，比如把手机放在铁板上打电话加以测试，由于此时磁场发生了变化，什么情况都会发生，例如寻找不到SIM卡等。
用铁丝在手机底部连接器内拨来拨去，主要是要考虑到手袋内有锁匙的情况下，是否会令手机出现短路的问题。
还有故意把充电器/电池反接测试，看看手机的保护电路设计是否能正常运作，靠近日光灯打电话的测试，人体吸收电磁波比例的测试，以及靠近心脏起博器打电话的测试等等，上述所提及的各种测试都是不可少的。
以上的测试基本上各大知名的手机制造商都会严格执行，因为他们卖的不仅只是手机本身，更重要的是他们在卖服务和信誉，谁都不想把自己辛苦建立起来的招牌砸了吧！
写在最后
编者在很多论坛上曾看到无数文章不断对“谁是手机的王者”的话题发生争执，各持己见，有赞赏
也有批评，甚至出现对骂，编者曾及一位手机设计师谈到身为一位手机制造从业者，每当听到来至用户对手机的种种抱怨有何感受时，他只是轻轻的回答：正因如此，所以在手机设计的初始阶段，就必须考虑会出现问题和种种情况，没有一个产品是完美的，改进再改进是必经之路。[52所以编者对“谁是手机王者”的看法是“没有最好的手机，只有更好的手机”。这是编者一向对手机设计和性能高低的看法，是手机制造者们追求的目标，也是我们大众手机用户的期待