论山寨手机与 Android 联姻【3】手机是怎样生产出来的

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2009-12-13 15:26

要说清楚 MTK 在商业模式上有什么优势,以及  Android 对于 MTK 未来的手机开发会有什么影响,首先得了解手机从设计,开发到生产的整个过程。

让我们先来看看手机的生产过程。在生产制造环节,山寨手机和正牌手机的区别其实不大。

1. 装配主板

大多数电子设备的制造过程,实际上就是按照设计图纸把各部分部件组合在一起,手机也不例外。手机的主要部件有:1. 硬件主板,目前大部分的手机是单板结构,2. 天线,3. 键盘,4. 显示屏,5. 外壳。其中主板是关键部件。各个手机制造商的技术能力不同,在手机制造产业链中的定位也不同。有实力的厂家会从 Gerber 文件开始,自己生产 PCB 板。 而不具备 PCB 生产能力的小厂,可以向其它厂家订购已经生产好的 PCB 板。Figure 9 是一款 MTK 出品的 PCB 板。

Figure 9. 一款 MTK 出品的 PCB 板 [13]

Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2638/4165315089_04cccc5383_o.jpg

有了 PCB 板以后,就可以着手印刷和贴片。随着技术发展,老式的过孔型的 PCB 板 已经几乎绝迹,现代 PCB 板大部分采用表面贴装技术。贴装工序分三步。
1. 把 PCB 板送入印刷机,印刷机把焊锡(Solder Paste)通过模板印刷在需要焊接的部位,参见 Figure 10。
2. 把印刷好焊锡的 PCB 板送入贴片机,贴片机把元器件贴装在 PCB 板上,Figure 11。小的元器件是装在大盘上,大一些的从塑料管中送进贴片机的,Figure 12。
3. 把贴好的板子送入回流焊机,经预热,加热后,元器件就焊装在 PCB 板上了。Figure 13 显示的是焊接好的主板。

Figure 10. 印刷机把焊锡通过模板印刷在 PCB 板需要焊接的部位 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2642/4166073144_858c9b9df6_o.jpg
Figure 11. 贴片机把元器件贴装在 PCB 板 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2738/4166074266_048dae75b2_o.jpg

Figure 12. 贴片机近景,小的元器件装在大盘上,大一些的从塑料管中送入贴片机 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2661/4169062298_565433bd94_o.jpg

Figure 13. 焊接好的手机主板 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2660/4166077558_91bc66bf8e_o.jpg

制造过程强调质量控制,质量控制体现在多个环节。

1. 生产线上配备多种自动设备,检测各个工序是否工作正常。Figure 14 显示的是手机生产线上的一个产品质量显示器。
2. 焊接好的手机主板被送入测试台,测试台给手机主板加电测试,Figure 15。
3. 如果各项指标合格,就可以进入下一工序,安装系统软件。没通过的就需要手工检验和修复,Figure 16。举个例子,有的 IC 是正方形的,贴的时候有可能被转了 90 度。

Figure 14. 手机生产线上的一个产品质量显示器 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2670/4165330751_b326843496_o.jpg

Figure 15. 测试台给手机主板加电测试 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2562/4165321507_de2b35349f_o.jpg

Figure 16. 手工检验和修复 [13]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2572/4166083106_e63709dcb5_o.jpg

2. 烧录系统软件

硬件制造结束并检验合格后,下一步是烧录手机系统软件。手机系统软件是以 Flash Image 的形式,存放在工作站里面。把手机主板,通过串口或者 USB 口,与工作站相连。然后启动工作站里的安装程序,把系统软件烧到手机主板上的闪存里,Figure 17。一台工作站可以同时烧录几十台手机裸板。

Figure 17. 手机系统软件安装工作台 [15]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2543/4168191161_f66d9740ce_o.jpg

3. 装配外围设备

有一些部件,是无法使用回流焊机这样的自动设备,需要手工处理。Figure 18 显示的是在主板上手工焊接手机话筒。有些零部件不需要焊接,手工装配,或者拧螺丝即可。Figure 19,装配无须焊接和螺丝的手机部件。Figure 20,装外壳。Figure 21,手工贴手机编码串号。

Figure 18. 手工焊接手机话筒 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2640/4168962000_7b8b2cf9a0_o.jpg

Figure 19. 手工装配无须焊接和螺丝的手机部件 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2544/4168985040_f7f4ddb504_o.jpg

Figure 20. 手工装配手机外壳 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2517/4168217589_ac6c4594de_o.jpg

Figure 21. 手工贴手机编码串号 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2546/4168228041_ab02af61db_o.jpg

4. 校准和检测

手机组装结束以后,还需要检测辐射量,发射功率,待机时间等等,另外还有一些部件校准,例如天线。Figure 22 估计是在校准天线。Figure 23 在测试声音。大厂会用更专业的检测仪器,Figure 24.

Figure 22. 可能是在校准天线 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2606/4168243487_9b4b9841db_o.jpg

Figure 23. 测试声音 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2785/4169007364_43fdd90aee_o.jpg

Figure 24 更专业的检测仪器 [16]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2623/4170586975_4bbbe14b62_o.jpg, http://farm3.static.flickr.com/2577/4171352084_c49427bdbb_o.jpg, http://farm3.static.flickr.com/2560/4171357448_f740bf3a91_o.jpg

5. 打包出厂

前叙工序都完成以后,就可以打包出货了,Figure 25。

Figure 25. 打包准备出厂的山寨机 [14]
Courtesy http://farm3.static.flickr.com/2702/4168249409_348a63a654_o.jpg
由此,我们可以明白手机的生产过程和其它所有电子设备的生产几乎相同。能不能生产手机,一方面离不开必要的资金,去购置生产设备和培训员工。另一方面,需要得到软硬件的设计方案。而后者可能更重要。软硬件的设计包括以下内容。

1. 主板设计,或者 Gerber 文件,或者 PCB 板。
2. 系统软件。
3. 需要组装的全部元器件的清单(BOM List)。

4. 配套的外壳。
1. 2. 属于设计,3. 4. 属于采购。一旦得到了软硬件的设计方案,以及 BOM List,就可以从市场上采购,备料,然后就可以开始制造了。问题是,谁提供软硬件的设计方案以及 BOM List 呢?
Reference,
[13] 山寨手机制造大揭秘。(http://news.xinhuanet.com/it/2009-02/02/content_10749450.htm)
[14] 山寨新闻调查。(http://laiba.tianya.cn/laiba/CommMsgs?cmm=34721& tid=2645440990215816570&ref=commmsgs-paging&na=3&nst=501& amp;pno=11&cpno=9& nid=34721-2645440990215816570-2655961375168415098)
[15] 友利通手机高层领导访谈记实。(http://www.unitone.com.cn/newsshow.asp?id=76)
[16] Metrico for mobile device performance assessment。(http://www.metricowireless.com/services/index.php)
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