《手机结构设计》丨NOTES

Posted 2023-05-02

参考技术A 本书根据作者多年实际工作经验编写而成，系统、全面地介绍了手机结构设计的细节与技巧。

黎恢来，8年结构设计实战经验，1年工程绘图经验，从事过的行业有通信、机电设计、玩具设计、电子消费品设计等。其中有5年手机结构设计经验，曾任公司工程部主管、手机公司结构总监等，曾参与设计及评审手机产品达数百款之多。

手机方案公司处于手机产业链中的上层，主要提供整套主板方案的设计，包括结构堆叠、硬件设计、软件设计等。手机方案需要在手机芯片的基础上进行开发，主要内容有设计电路，编写软件，确定手机操作界面、操作功能等，并进行测试。完成之后的方案，再销售给其他公司用来做整机。手机质量的优劣，很大程度上是由主板质量的优劣来决定的。

整机公司主要负责整个手机项目的运作及销售，主要工作有以下内容：

立项。确定项目，根据市场需求确定方案。

确定方案。如做什么机型、手机售销价格定位等。

寻找合适的方案公司合作。找到方案公司后确定合作方式，是购买公板还是自定义方案等。

确定外观效果图。外观效果图至关重要，是影响销售的关键因素。

做整机结构。手机结构设计是非常重要的环节，手机结构设计的优劣，直接影响模具的修改次数，还影响整个项目的进程。

模具开模。模具是将手机设计成果直接转化成实际产品必不可少的工具。模具设计及模具加工的优劣直接影响项目的进程。

物料采购。

试产。

量产。

销售。

售后服务。

设计公司主要负责ID设计、MD设计。ID设计是工业设计，实际就是外观设计。MD 设计是结构设计，负责整机的结构。设计公司主要工作流程如下。

接到设计业务。

设计ID图。

建3D外观模型。

做外观手板给客户确认。

设计整机结构。

公司内部评审结构。

做结构手板（非必需的）。

模具厂评审结构。

模具跟进。

输出结构相关资料。

模具T1评审，出改模资料。

模具T2评审，出改模资料。

二频手机。支持GSM900MHz、GSM1800MHz频段的手机是二频手机，在国内及支持二频的国家适用。

三频手机。支持 GSM900MHz、GSM1800MHz、GSM1900MHz频段的手机是三频手机，在世界上大部分国家适用。

四频手机。支持GSM900MHz、GSM1800MHz、GSM850MHz、GSM1900MHz频段的手机是四频手机，在世界上通用。

负责ID图的评审。

负责整机的结构设计。

输出结构相关资料。

模具跟进相关工作。

解决模具试模后结构问题及提供输出改模资料。

项目沟通与跟进。

制订与产品生产相关的各类技术文件。

结构类物料规格、图纸制作和审核，打样确认。

结构类样品测试、小批量试产跟进并进行评估。

对不良现象的原因进行分析，并制定纠正与预防措施。

生产技术支持。

ID是Industrial Design的简称，中文翻译是工业设计。什么是工业设计？工业设计就是以工业产品为主要对象，综合运用工学、美学、心理学、经济学等知识，对产品的功能、结构、形态及包装等进行整合优化的创新活动。工业设计的核心是产品设计，广泛应用于轻工、纺织、机械、电子信息等行业。

手机ID就是手机产品设计，核心内容是手机外观设计，手机ID在手机行业非常重要，直接决定手机的市场受欢迎程度及产品销量。一个优秀的手机ID至少要包括以下内容。

美观性，这是最重要的一点。外形并不一定要花哨，但搭配一定要协调，外形美观的产品容易让消费者喜欢并产生购买欲望，从而产生一种渴望拥用的想法。

实用性，包括结构设计及模具制作实现的可能性等，华而不实的产品是得不到市场认可的。

独特性，在众多的手机产品中，独特的外观造型往往能吸引大家的目光，引起大家的注意。

科学性，包括是否符合人们的使用习惯等。

手机ID图是手机ID的输出成果，主要就是手机外观效果图。

分析手机ID图是手机结构设计的第一步，只有认识ID图，才能做好手机结构。直板手机分四大部分，分别是A壳组件、B壳组件、电池盖组件、按键组件。分析直板手机ID图就从这四大部分着手。

分析ID图，首先要找到主要拆件面。拆件面就是两个零件的共有面，沿这个共有面分拆成两个不同的零件。找拆件面可以根据不同颜色及ID图上的轮廓线来判断，如果不太确定，可与ID图设计人员沟通。步骤：找出A壳与B壳的拆件面，找出B壳与电池盖的拆件面。

分析A壳组件。

分析B壳组件。

分析电池盖组件。

分析按键组件。

五金件分析。

数字键帽分析。

塑料装饰件分析。

堆叠顾名思义就是堆积叠加，英语翻译是Stacking。手机堆叠就是将各种不同功能的电子元器件堆积叠加在一起，组合成一个会产生更多功能的组件。

堆叠板。 完整的手机堆叠板包括PCB、听筒、LCD屏、按键板、话筒、喇叭、摄像头、电动机、电池连接器、电池、TF卡座、TF卡、SIM卡座、SIM卡、天线、USB连接器、各电子元器件、手机芯片等。

听筒。 听筒英文名称是Receiver，是处理声音的元器件，主要作用是在通话中接听对方的声音，听筒与主板的连接常用弹片、弹簧或者引线焊接，听筒顶面有一层泡棉，主要就是用来密封音腔的，同时还有抗振缓冲和保护作用。

LED显示屏（LED display）。 一种平板显示器，由一个个小的LED模块面板组成。LED ，发光二极管（light emitting diode缩写）。LED显示屏一般用来显示文字、图像、视频、录像信号等各种信息。

按键板。 按键板与主板的连接方式很多，除了B-B连接器外，常用的还有FPC连接。按键板不能悬空，下面一定要有支架或者其他平面物件支撑。

话筒。 话筒的英文全称是Microphone，简写为MIC，又称麦克风、受话器，俗称咪头，是接收声音的元器件。MIC与主板常用引线焊接。MIC可正面放置，也可竖放，但不要放于主板两侧，以免使用时被手挡住声音孔。MIC要远离带有磁性的电子元器件，如电动机、喇叭等，以免影响效果。

主PCB。 主PCB是堆叠的母板，所有电子元器件围绕主PCB叠加。由于拼装PCB的工艺孔分开后如邮票边缘的齿一样，俗称“邮票孔”。

射频天线。 射频天线是接收手机信号的重要部件，通过馈点与主板连接。射频天线类型常分PIFA皮法天线与MONOPOLE单极天线。射频天线最好远离喇叭、电动机、屏蔽罩等带有金属的电子元器件。射频天线附近不能有大面积的五金装饰件，包括壳体不能做带导电的电镀工艺。天线弹片与主板接触，天线弹片弹性越大越好

（在电子学理论中，电流流过导体，导体周围会形成磁场；交变电流通过导体，导体周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波频率低于100khz时，电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输，但电磁波频率高于100kHz时，电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力，我们把具有远距离传输能力的高频电磁波称为射频。）

蓝牙天线。 蓝牙天线是用来短距离无线传输的元器件（使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电波）蓝牙天线要求低，位置没有具体要求，可靠近射频天线放置。

测试头。 测试头是测试射频天线时所用，设置在射频天线的附近。

摄像头。 摄像头英文是Camera，是一种视频输入设备，在手机中的作用就是拍照与摄像。摄像头与主板常用B-B连接器直接连接，或FPC加B-B连接器、FPC直接焊接等。

喇叭。 喇叭英文是Speaker，又名扬声器，是处理声音的元器件，主要作用就是声音输出。喇叭与主板常用引线焊接或者弹片连接。喇叭外形有圆形、椭圆形（又名跑道形）、四方形等。一般来说，喇叭外形尺寸大，出声就大。喇叭上表面有一层泡棉，喇叭底部要有支撑部件，最好密封后音腔。

喇叭支架。 固定喇叭的结构件称为喇叭支架，固定天线的结构件称为天线支架，喇叭支架与天线支架可共用一个。

电动机。 电动机英文是Motor，又名振子，旧称马达，主要作用就是产生振动功能。电动机与主板常用引线焊接或者弹片连接。电动机外形有矩式、扁平式。

电池连接器。 电池连接器主要作用就是连接主板与电池，通过贴片焊接在主板上。电池连接器的常用类型有立式、卧式、刀片式等。

电池。 电池是主板的电源，通过电池连接器给主板提供电量。电池容量的大小取决于电芯的容量，电芯越大，电池容量越大。电池馈点的正负极与主板一致，在电池上要标识清楚，电池在有馈点的那一侧要预留扣位位置，结构设计时做扣位固定电池，防止电池掉电。

根据电池外形计算最大电池容量公式：(长-3.00)×(宽-1.40)×(厚-0.20)×0.11(系数)。 以上公式相减后的数值就是电芯的外形尺寸，各大电芯制造厂商有标准电芯尺寸，设计时最好采用标准尺寸电芯。

USB连接器。 USB连接器主要作用是数据输入/输出，是手机与外部设备联系的通道，在主板上的位置没有要求。

TF卡及连接器。 TF卡英文是T-Flash，是内存卡中的一种。TF卡连接器（TF卡座）主要作用就是固定TF卡及读取TF卡信息。TF卡连接器类型常有掀盖式、弹出式、拔插式等。

SIM卡及连接器。 SIM卡英文是Subscriber Identification Module Card，是一种符合ISO标准的微型智能卡，是手机通信系统中的重要部分。SIM卡连接器（SIM卡座）主要作用就是固定SIM卡及读取SIM卡信息。

手机主板电池。 手机主板电池功能与计算机主板上CMOS电池功能一样，在主板断电时，给主板供应微电量，以便存储手机的基本信息。

DC连接器。 DC连接器是手机充电接口，通过弹片与主板连接。DC连接器不是必需的部件，因为USB连接器也可以充电。

耳机连接器。 耳机连接器是插耳机的接口，通过贴片焊接在主板上。耳机连接器不是必须的部件，因为USB连接器也可以插耳机。

触摸屏FPC连接器。 触摸屏FPC连接器用来连接触摸屏，通过贴片焊接在主板上。

屏蔽罩。 屏蔽罩主要作用就是对主板中各种电子元器件起屏蔽作用，防止电磁干扰（EMI）。

/*手机结构建模与手机结构布局设计等内容略*/

支持自定义日志级别和输出方式，KubeOperator开源容器平台 v3.8.0发布丨Release Notes

6月15日，开源容器平台KubeOperator正式发布v3.8.0版本。在这一版本中，KubeOperator支持Kubernetes的最新版本，即v1.20.6版本，同时支持自定义日志级别和输出方式。另外，该版本还提供了对GPU Operator的支持，并完成若干功能优化和Bug修复。

新增功能

1. 集群部署支持Kubernetes v1.20.6版本

KubeOperator v3.8.0支持Kubernetes最新的v1.20.6版本。注意：KubeOperator不支持跨大版本升级，即不支持将v1.18.x的Kubernetes集群升级至v1.20.x。KubeOperator v3.8.0离线包所携带的Kubernetes版本为 v1.20.6版本和v1.18.18版本。

图1 KubeOperator的版本管理

2. Server容器日志支持输出到控制台，并存储到文件

KubeOperator v3.8.0版本支持将KubeOperator Server核心组件的日志输出到控制台并存储到文件，同时支持自定义日志级别。

以默认的/opt/kubeoperator为例，配置文件为app.yaml，其中可以设定的参数如下：

level: debug                 # 日志级别，支持info、debug
out_put: fileAndStd     #  输出位置（file直接打印、std输出到文件、fileAndStd直接打印并且输出到文件）
max_age: 2592000     # 日志保留的最大时间，单位为秒，默认为10天
rotation: 86400           # 日志保留的间隔时间，单位为秒，默认为1天

图2 Server日志信息设置和查看

3. 持久卷支持添加NFS

支持在集群存储页面中，通过页面表单的方式在Kubernetes集群上创建NFS类型的PV（即PersistentVolume，持久化存储卷）。

图3 在存储页面添加NFS类型的持久化存储卷

4. 支持GPU Operator

KubeOperator v3.8.0版本支持GPU Operator。GPU Operator可以直接管理Kubernetes集群中的NVIDIA GPU资源，并自动执行与引导GPU节点相关的任务。由于GPU是集群中的特殊资源，因此需要先安装一些组件，然后才能将应用程序、工作负载部署到GPU上。

这些组件包括NVIDIA驱动程序（用于启用CUDA）、Kubernetes设备插件、容器运行时，以及其他诸如自动节点标记、监控等组件，通过GPU Operator可以自动帮助我们完成这些组件、驱动程序的安装操作。

GPU Operator适用于Kubernetes集群需要快速扩展的场景，例如在云或本地配置额外的GPU节点，以及管理底层软件组件的生命周期。由于GPU Operator将所有的内容作为容器运行，包括NVIDIA驱动程序，因此管理员可以轻松地交换各种组件，只需启动或停止容器即可。（原文可参见：
https://github.com/NVIDIA/gpu-operator）

图4 GPU Operator的架构实现

5. 集群扩容操作支持添加GPU主机

这一功能的使用场景为：在使用KubeOperator部署Kubernetes集群时未开启安装GPU套件，集群中也没有包含GPU的工作节点。若在扩容过程中，扩容的节点需要支持NVIDIA GPU，则可以通过开启“安装GPU套件”选项实现对NVIDIA GPU的支持。

图5 Kubernetes集群扩容时开启NVIDIA GPU支持

6. 集群健康检查增加节点数量同步功能

KubeOperator v3.8.0在集群健康检查时支持同步节点数量，若用户手动在Kubernetes集群上删除节点后，可通过节点信息同步来确保KubeOperator和管理的Kubernetes集群节点信息保持一致。

图6 KubeOperator集群健康检查

7. 启用docker-registry增加登录认证

在KubeOperator集群工具中启用docker-registry仓库，增加了Docker Login认证，从而有效提高仓库安全性。仓库登录的默认用户名和密码为：admin/kubeoperator。使用docker-registry前需要在系统当中配置Docker私有仓库信任，具体配置如下:

图7 修改Docker私有仓库信任

图8 使用Docker登录docker-registry

优化改进

■ 支持通过仓库设置页面直接跳转到Nexus仓库的操作；

■ 补全了绑定、解绑集群资源等操作日志；

■ 删去正常主机状态同步任务的日志打印；

■ 优化持久卷表单国际化显示；

■ 优化删除持久卷时的提示信息；

■ 集群监控支持自定义时间搜索；

■ 根据集群版本动态匹配Dashboard和CoreDNS版本；

■ 点击”集群详情“创建部署计划时，增加了是否存在仓库的判断。

BUG修复

■ 解决了用户添加存储类时，可以选择失败状态的存储提供商的问题；

■ 解决了添加Local Volume持久卷失败的问题；

■ 解决了监控界面数据被覆盖的问题；

■ 解决了项目管理员添加集群时默认项目显示错误的问题；

■ 解决了集群升级任务中断后，重启服务集群状态仍然处于升级中的问题；

■ 解决了创建集群时，容器网络设置不能恢复默认值的问题；

■ 解决了DNS缓存与Traefik同时启用导致集群创建失败的问题；

■ 解决了修改凭据明文显示的问题；

■ 解决了仓库高级搜索页地址选项显示错误的问题；

■ 解决了添加集群时，概览页面缺少部分信息的问题；

■ 解决了项目管理员高级搜索结果匹配错误的问题。