手机结构设计手册.docx
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手机结构设计手册
手机结构设计手册
***目录***
下篇主机部分
第一章、主机部分零部件明细图示说明………………………113
第二章、主机部分元器件选型…………………………………115
第三章、零部件详细设计说明…………………………………115
A、MatelDome的设计…………………………………115
B、按键的设计规范………………………………………118
C、电池壳体的设计规范…………………………………126
D、屏蔽轨迹的设计规范…………………………………127
E、天线的设计规范………………………………………129
F、摄像头的结构设计规范………………………………130
G、SIM卡座的设计规范…………………………………131
H、密封性及配合元器件的结构设计规范………………132
I、主机部分部件的壁厚设计规范………………………136
J、主机背壳与背支之间卡扣与螺丝的设计布局………137
K、主机部件之间间隙的设计规范………………………138
L、主机部件拔模角的设计规范…………………………138
总结………………………………………………………………138
上篇翻盖部分
第一章、翻盖部分零部件明细图示说明………………………4
第二章、设计进行的步聚………………………………………6
A、元器件选型阶段……………………………………6
B、设计输入阶段………………………………………11
C、工业设计、模型阶段………………………………11
D、零部件可行性分析阶段……………………………12
E、3D建模阶段--零部件设计…………………………12
F、正式模具开发阶段…………………………………13
G、外购件开发阶段……………………………………14
H、试产阶段……………………………………………14
I、量产阶段……………………………………………15
第三章、零部件详细设计说明………………………………16
A、FPCB的设计…………………………………………16
B、导光件的设计………………………………………18
C、密封性的设计………………………………………19
D、翻盖壳体选材………………………………………20
E、翻盖加强肋的设计…………………………………21
F、壳体角结构的设计…………………………………23
G、翻盖部件壁厚的设计………………………………24
H、壳体注塑浇口的设计原则…………………………24
I、嵌件与螺丝载体的结构设计………………………25
J、Bosses的设计………………………………………29
K、翻盖面支与面壳之间卡扣与螺丝的设计布局……31
L、翻盖的转轴设计……………………………………34
M、翻盖LCD部分的设计要点…………………………50
N、音腔设计……………………………………………55
O、翻盖部件之间间隙的设计…………………………64
P、拔模角的设计………………………………………66
第四章、表面处理……………………………………………67
第五章、装饰件设计…………………………………………84
第六章、视窗设计……………………………………………93
第七章、具体的设计数据……………………………………105
上篇翻盖部分
第一章、翻盖部分零部件明细图示说明
翻盖部件明细图示说明如下三图：
其是包括零部件，装饰件，元器件。
组装后效果图零部件明细分布如上图
外观面装饰件明细分布如上图
翻盖内部元器件明细分布如上图
第二章、设计进行的步聚
A、元器件选型阶段
元器件的选型要本着满足硬软件要求，服务于结构设计的基本原则。
1、LCD的选型
从手机、PDA、车载DVD、GPS，到桌面显示器、笔记本电脑、液晶电视，我们的日常生活已经不能离开LCD。
但是对于LCD我们究竟了解多少？
怎样鉴别LCD的优劣呢？
对于LCD，我们通常考虑以下一些方面是否会满足我们的需要。
首先，分辨率
指能够分辨出图象的最小细节的能力。
对于LCD，通常用分辨率（resolution）表示。
如图一：
分辨率为1024×768的LCD，其象素点的总数为1024×768＝786432，即其全屏显示的画面由786432个象素点构成，而每个象素点又由红、绿、蓝（R、G、B）三个亚象素点构成。
同样尺寸的LCD，分辨率越高，能显示的画面就越清晰，质量越高。
表一给出了几种常见LCD分辨率对照。
图一
表一
第二，响应时间
如图二，分为上升时间（Tr）和下降时间（Td）。
上升时间是指施加电压后，透光强度由90％降到10％所需时间；下降时间是指撤去电压后，透光强度由10％升到90％所需时间。
非主动发光型的LCD响应时间一般为10～500ms，而主动发光型显示器件的响应时间都可小于1ms，因此响应时间长一直是LCD的一大弱点。
过长的响应时间会造成图面变换时的拖尾现象。
要播放快速变换的画面，LCD的响应时间至少要在20ms以下。
图二
第三，亮度
即明亮程度，单位坎德拉每平方米（cd/m2），即尼特（nit），如图三。
对画面亮度的要求与环境光强度有关，如：
在电影院，30～45cd/m2就可以了；室内看显示器，要介于70～200cd/m2；在室外，则至少要达到300cd/m2。
所以，高质量LCD亮度要达到300cd/m2以上。
图三
3M中国光学实验室BM-7在±60°视角范围内的量测数据
黑色曲线表示参照基准LCD的量测数据
红色曲线表示加入一层3MDBEF后的量测数据
绿色曲线表示加入一层3MDBEF和一层BEFII90/50后的量测数据
蓝色曲线表示加入一层3MDBEF和两层正交BEFII90/50后的量测数据
图四
3M中国光学实验室Eldim对LCD上同一点的全视角全方位量测
从左向右数据依次为参照基准LCD、加入一层3MDBEF后的LCD
加入一层3MDBEF和一层BEFII90/50后的LCD、加入一层3MDBEF和两层正交BEFII90/50后的LCD
同时，亮度又联系着一系列关键的光学参数：
1）均匀度
均匀度是指整个显示器屏幕各点亮度的均匀性，通常小尺寸显示器用9点法，大尺寸用13点法测量（如图五）。
均匀度＝9点（或13点）中最高亮度/9点（或13点）中最小亮度×100％，各点亮度由亮度计（BM-7等）测量。
图五
2）对比度
对比度是指在某一个倾角及某一个转动角度上，LCD亮状态与暗状态的亮度比较值。
在正常环境光强下，显示器的对比度至少要大于30:
1；在暗室中的测试数据，可以达到数百比一。
具体量测由亮度计（BM-7等）完成。
3）视角
即可接受的观测角度范围。
对其的界定，通常有以下两种：
a）对比度10:
1所围成的等对比曲线范围
b）50％最大亮度值所围成的等亮度曲线范围。
如图六，红色曲线围成范围即等亮度值视角范围
图六
由3M中国光学实验室Eldim量测
不同的显示终端，需要不同的视角范围来满足其要求，如手机需要高亮度、小视角，电视需要高亮度、大视角。
对于LCD各项能力的评测，仅凭肉眼太有限，很多问题是不可能马上被发现的，因此必须借助专业实验室的仪器设备进行。
对于结构而言，LCD的选型范围通常都很宽，因为针对重要器件我们都会选择宽恕的态度！
2、Speaker/Receiver/Motor/Camera/B-BConnector的选型
一般在选用S/R产品时，总是希望选到尺寸规格小，价格便宜以及发声功率大的产品，事实上这样完美的产品很难找，因此如果您需要选用S/R产品的话，就看您需要的产品在哪个具体方面需要具有优势。
Speaker：
/Receiver：
/Speaker&Receiver二合一：
/Motor：
/Camera：
/B-Bconnector：
B、设计输入阶段
即元器件及零部件确定以后，接下来要做的工作。
根据手机功能及市场定位需要，将元器件所需位置布局好，针对翻盖部分的设计输入来说，相对简单很多，所设及到的部件大约如第一章内容所示。
为此需考虑的因素如下：
1）外观目标尺寸，例如外形的长宽厚等等
2）就是详细的器件空间，音腔空间，塑胶壁厚，视窗壁厚，螺丝位置，卡扣方位，泡棉空间，各类导线，FPC的缠绕空间，连接器的安全空间，转轴大小，camera空间等的设计需求，详细的设计说明请参见第三章。
C、工业设计，模型阶段
在整体的设计输入完成后，按以往的经验都将提供给工业设计公司进行外观的设计及模型的制作，其中包括MOCK-UP及3Ddata的设计。
ID设计应严格依照设计输入完成的sketch选型rendering评审，确认Mockup&designmanual评审，定型线框图，最后3Ddata。
D、零部件可行性分析阶段
此部分是基于零部件的结构设计及加工工艺的评估的可行性分析，此部分的设计具有很强的针对性，请参加附属资料。
但需系统考虑的因素如下：
1）结构强度。
2）各零部件的制造方法，加工工艺的可行性，良品率。
3）产线组装的可行工艺性分析，量产的可行性分析。
4）信赖性测试。
（性能测试、静态灵敏度、高低温、机械跌落与振动、恒定温热、ESD、盐雾实验、砂尘实验、按键测试等等）
5）对ESD,EMI的影响。
6）研发成本的控制。
7）环保要求。
E、3D建模阶段--零部件设计
参考第三章零部件详细设计说明
F、正式模具开发阶段
在正式模具开发前期，我们都会与模具工程师进行模具开发的可行性作系统的分析。
但在此之前，我们一定要对结构的自身功能需进行全面的检讨，例如：
1）各部件之间的干涉分析。
含静态与动态的干涉
2）组装间隙的安全设计。
3）配合硬件需要的结构设计是否合理？
（例如音腔、自拍镜、EMI、安全性能的设计等等）
4）整体结构的强度分析。
卡扣及螺丝的设计与布局是否合理？
在与模具工程师检讨时需注意的问题：
1）模具结构设计可行性。
模具的可行性、结构外观的影响等等
2）注塑工艺的需求。
是否能同时满足供应商与自已的注塑与喷涂工艺的需求。
3）浇口选择，顶出设计，模号。
4）对表面处理潜在影响。
例如双色喷涂等的可行性分析。
5）模具互换性考虑。
G、外购件开发阶段
外购件对于结构来说，可能除了装饰件、按键、FPCB比较重要以外！
其它的比如胶、泡棉、转轴等工艺都相对成熟，并具替代性强。
据以往的设计开发的经验来看，外购件的开发，应根据外购件的加工工艺来选择供应商，选择了一个成功的供应商就等于成功开发了一半。
外购件的开发应考虑以下问题：
1）供应商的选择。
2）目前市场上此类加工工艺是否成熟？
建议选择成熟工艺来加工外购件。
3）外购件自身的加工工艺的可行性分析。
4）结构配合HOUSING的设计是否可行？
H、试产阶段
试产阶段对于结构来说，即为生产工艺可行性及问题点全面抛露的一个过程。
这一块，生产部门的工艺小组会根据以往的生产经验对产品进行系统的生产工艺问题检查，质管部会对产品进行全面的信赖性测试。
但在试产之前，一般要做的事情如下：
1、备料。
2、部件初期问题的改善。
3、生产线组装顺序的合理化建议。
4、初期文档的完善（包括3D,2D图档、产品工艺说明、样机的提供、生产制具的需求等等）
5、初期BOM的制作。
在试产之后，一般所要做的事情就是针对工艺评估、质管部测试结果进行失败原因分析及改善。
I、量产阶段
即试产问题解决相对完善之后要做的事情，以以往的经验，量产一般数量为4K或以上！
这一般都会在部品的品质已相当稳定。
信赖性测试也已完善。
工艺改善已成熟之后进行。
视情况而定，以重复改善，在达到产品性能能满足最初规划所需，根据经验，一般量产至20K量的时候，设计部门的工作才能算是一个结束，之后都将由产品部进行现场品质的跟踪改善。
第三章、零部件详细设计说明
A、FPCB的设计
Fpc对结构的设计而言，主要在尺寸方面，应该留有足够的间隙让其自由的变形。
由于其变形的不确定性，需要根据Mockup或软模塑件作测试，不能刮到壳体。
一般次序是先估算手工作样，根据壳体实物测试一下，然后正式打样再测一下，修改一次。
一般两次后就可确定Fpc尺寸，其他我就没有什么特别的经验了。
以下针对DA60FPCB的设计进行一些简单说明：
A）FPC线宽：
即FPCB布线的宽度，一般为4mil，一般电源线、Speaker、Motor线会因为功能电流的原因而做得宽一些，一般为6-10mil。
B）线距：
即线与线之间的安全距离，一般为4mil.
C）最外围线到边缘距离：
由于FPC在翻盖时（或者旋转时）会做不规则运动，造成与Housing之间发生磨擦，为使其达到可选使用寿命，建议最外围线到边缘的距离保持在10mil以上。
D）走线层数：
要考虑到翻盖时（旋转时）运动不受损坏而接受的范围，运动部分不宜太宽，也不宜太厚（即不宜太多层），现在目前针对手机来说，一般的翻盖手机都会设计为3层，而针对功能多，翻盖部分器件多的手机来说，一般设计为4层。
其中中间层为布线最密集的层，外两层为保护层并布少量的导线。
E）补强措施：
FPCB需要补强的地方一般有两个部分，一是设计在CONNECTOR易脱处，例如DA60的设计，即为B-BConnector处。
一般为0.3mm厚的补强料。
一是FPCB转弯处的增加铜箔的补强方式。
F）接地铜箔设计：
接地的设计相对比较简单，一般都会参考硬件的整体而做！
并且在空间方面也很大。
外围尺寸设计（示意图）：
这具有很强的针对性！
基本取决于Housing自身的结构。
补充说明：
1）FPC与壳体在静态与动的配合间隙都应保持在0.50mm以上，
2）对于FPC易发生断线的地方一般集中在转弯处，所以建议转弯处的内圆角加大，外圆角减小。
B、导光件的设计
1、塑料导光柱的设计
由于手机内空间有限，所以一般高性能的导光设计会受到局限，一是因为导光柱的形状不一（针对条状及LOGO状的设计都会有所不同），二是因为LED灯与导光柱之间的空间受到严重的限制。
针对手机状况，一般LED与导光柱距离0.2mm至0.5mm为最佳透光状况。
所以一般我们都会有以下的设计：
2、导光条的设计
导光条的设计有两种方式：
一是直接运用导光条做外观效果，二是运用PC料结构进行固定设计。
导光效果均匀。
导光条在应用时，应与LED灯紧连接无间隙设计，导光效果好。
3、EL背光的设计
EL
C、密封性的设计
泡棉的设计完全是因为吸震及防尘的需要而设计的。
这里一般都会因为实际的情况需要而进行材质的选择以及外形的设计，一般考虑的因素有：
吸震性，密封性，撕拉强度等
尺寸示意图：
（最窄宽度，厚度，背胶）
D、翻盖壳体选材
针对夏新以往的设计及经验多选GEPCEXL1414、SamsongPCHF1023IM-C7425和ABSMC1300,为最多。
Front-cover//Front-back-cover
Battery-covery
Rear-cover//Rear-back-cover
等部件一般多选GE-PCEXL1414和SAMSONG-PCHF1023IM-C7425）
Battery-lock//Decoration等多选PC+ABS（MC1300）
一般手机部品选材的考虑应在部品本身的加工工艺可行性及模具的成型上进行考虑。
E、翻盖加强肋的设计
针对手机上盖加强肋的设计，基本是基于面支LCD屏周围及面壳支撑LCD的加强或者外屏的周围。
不管是周围还是单条组成的加强肋群，与LCD接触的区域不要采用凸起式结构或者不要设计受力不均匀的加强肋群形成的平面，防止droptest时引起LCD应力集中破裂。
原则是针对LCD自身的补强设计而定方案。
再就是vibrator安装位置的选择的时候要注意避开Rib很复杂的区域，因为vibrator在ALT时会有滑动现象，如碰到附近的rib位可能被卡住，致使来电振动失败。
对于手机壁厚1.00mm至1.20mm来说，加强肋的宽度就在0.5mm至0.75mm之间，并且保证每个加强肋之间的距离在2倍的壁厚以上。
关于肋的重要规则：
1、增强刚度的办法是加肋，而不是增加壁厚。
2、肋厚度就为壁厚的50％至75％之间。
3、在肋与壁的结合处加圆角可以改善强度。
圆角半径应是肋厚度的40％至60％之间,
4、肋根的厚度不应超过壁厚的25％，肋的高度不应超过肋厚度的5倍。
1）交叉肋板的设计规则
1、刚度与壁的惯性矩成比例
2、一定要遵守肋的基本设计规则
3、如果肋交叉处太厚，就加一个芯销。
4、使用计算曲线来确定肋的高度与数量
2）单向肋的重要规则
1、肋间的间隙至少为标准壁厚的2倍，最好是三倍或以上。
2、遵循肋的基本原则。
3、使用电脑曲线来计算等劲度的肋高。
4、使用扶壁肋来加固侧壁。
F、壳体角结构的设计
角的设计重要的规则：
1、决不用尖锐的内角
2、内圆半径须至少是壁厚的0.5倍，最好是0.6至0.75倍。
3、角的壁厚度应尽可能均匀。
4、外圆半径应等于内圆半径加壁厚。
5、要针对空间，外观，以及分模线等要求，灵活使用角设计。
G、翻盖部件壁厚的设计
手机翻盖的主要部件即面壳及面支，在壁厚的设计上，据经验及强度和内空间的需要，建议壁厚设计为1.0m至1.2mm之间。
嵌件与壳体表面最薄不能少于0.50mm，局部可以实现0.6mm的成型，但面积不易过大,大小视周边的结构而定。
H、壳体注塑浇口的设计原则
1）不要将浇口置于高压力区域
2）尽量避免或减少熔合线
3）尽量使熔合线远离高压力区域
4）对于增强型塑料，浇口位置决定零件的翘曲性能
5）提供足够的排气口以避免空气存集
I、嵌件与螺丝载体的结构设计
手机嵌件一般指的是螺母的模内成型嵌接或者热压成型嵌接，在设计的时候，一定是先本着从基本的设计规则入手，再根据特殊的情况进行处理。
在设计嵌接载体的时候，尽可能的远离侧壁，好处有二，一是模具的设计更方便，刚度更好。
二是可以勉免壁太厚而造成缩水。
一般手机嵌件的设计（即螺母嵌件）。
而热熔嵌件相对来说，效率高，可换性强，但在设计精度上不如模具内成型嵌件的精度高。
A）嵌件及外表面的距离以壁厚1.20mm来计算，应保持在0.60mm以上。
请遵循肋的设计规则，如果太薄会引起外表面的收缩，会严重影响外观，如果太厚同样会产生收缩现象。
B）螺丝顶部与螺母根部的距离应保证在0.2mm以上，以保证有足够的空间和作用力去支持螺丝，如果距离太小会引起外表面被顶白的现象。
C）普通的螺丝档片的设计，建议使用橡胶，会有比较好的韧性，档片与面支的断差一般应设计为0.05mm至0.1mm之间，不应太深，建议设计段差为0.05mm为好。
D）关于螺丝连接结构的设计技巧，请参考下图。
螺母在塑胶壳上的固定方式：
•注塑成型时直接将螺母镶嵌在模具上,成型后螺母被直接固定在塑胶壳上;该方式螺母固定牢固,但塑胶件的生产效率低;
•塑胶件成型后,螺母通过超声焊接或热熔焊接压入塑胶件中;该方式的优点是塑胶件的生产效率高,缺点是螺母固定相对不牢固,整机组装时对电动螺丝刀的扭矩有限制;
•以下分别介绍两种固定方式的柱子设计参考;
（1）注塑固定
•如图所示,塑胶壁厚单边可取0.5-0.6;
•孔的深度L1=L+（0.1-0.2）;
•螺母要求有凹台阶,外表面滚花无特殊要求;
（2）超声焊接或热熔固定
•镶嵌螺母外圈单边壁厚可取0.5-0.6;
•超声焊接孔的直径及深度有要求,可见下表;
•螺母要求有凹台阶,外表面滚花不能为直拉丝纹,常用斜纹及八字纹;
•下表为常用螺母的超声孔推荐尺寸;
J、Bosses的设计
具体的BOSSES的设计需要考虑缩水及模具成型的模具刚度，可参考上下图视具体情况而定。
K、翻盖面支与面壳之间卡扣与螺丝的设计布局
卡扣的设计主要在于布局、卡入的方式，各间隙的数据等等。
由于一般手机上盖的左右对称的特征，所以受力的位置都很有规则，卡钩的设计都会分布在前部的Speaker/Receiver及马达两侧（如A1/A2）的受力处和LCD的上下角的邻近处（如B1/B2），可根据LCD的规格及整体的强度，可以选择单边双卡扣或者三卡扣的设计（如#B1/#B2），但据目前状况市场非概念手机来说，一般单边卡扣数量不易超过三个卡扣。
而螺丝的设计布局一般会选择最受力处（如C1/C2）的左右各一，由于结构设计与加工工艺成熟，上盖现在用四颗螺丝已经很少了！
关于卡扣与螺丝的布局，请参考下图：
补充说明：
在普通非旋转转轴上面增加卡扣，可以减少面壳与面支之间的前上方的间隙。
在设计的时候要因情况而定。
普通卡扣的设计：
A、壳与面支的配合间隙一般为紧配合0.00mm。
B、卡钩与卡扣之间的间隙设计一般为0.05mm以内,甚至可以紧配。
C、内钩与壁的距离设计为0.10mm至0.15mm之间。
D、两扣的卡入量一般设计为0.5mm到0.6mm之间。
E、外钩与壁的距离设计为0.1mm至0.15mm之间。
F、一定要注意设计卡扣本身强度。
否则将失去作用。
A、面壳与面支的配合间隙一般为紧配合0.00mm。
B、卡钩与卡扣之间的间隙设计一般为0.05mm以内,甚至可以紧配。
C、内钩与壁的距离设计为0.10mm至0.15mm之间。
D、两扣的卡入量一般设计为0.5mm到0.6mm之间。
E、外钩与壁的距离设计为0.1mm至0.15mm之间。
一定要注意设计卡扣本身强度。
否则将失去作用。
面支与面壳周围圈的配合设计：
A、外围与内围的间隙设计，一般为0.10mm左右。
B、内围与定位柱的间隙设计，一般为0.05mm，可以增加强度，并保证面支与面壳间段差的出现。
C、面支与面壳内围的间隙一般建议大于0.20mm至0.30mm之间，太小的话会造成面支与面壳间的间隙，太大的话会让内围失去作用。
D、外围的厚度尽量保证为0.5倍壁厚以上。
E、内围的厚度可以相对来说小一些。
定位柱的设计一定要本着肋的设计规则，以勉缩水，并与外围在同一部品上。
F、外围与内围的卡入量就保持在1.00-1.50mm之间
卡勾的设计问题：
卡勾以前是打通的（如图1），这样导致强度不够，容易破裂，ALT（AccelerateLifeTest）时无法通过，现在改成封闭式（如图2），加上0.3mm的肉厚，这对于强度有相当大的帮助。
图1改进前的卡勾图2改进后的卡勾
美工线问题：
手机上美工线一般有以下两种（图3、图4）：
图3美工线截面图1图4美工线截面图2
图中的
（1）、
（2）尺寸根据需要给出，一般为0.2~0.3mm。
第二种美工线的方式较为普遍，美工线应设计在分模线下方。
L、翻盖的转轴设计
转轴是翻盖手机的重要部件之一，转轴的设计直接影响到翻盖测试是否能通过，本篇将主要介绍各类转轴的设计。
1．几种常用转轴的介绍
1．1普通转轴
普
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