产品结构设计中常用电子元器件介绍及应用注意事项

产品结构设计中常用电子元器件介绍及应用注意事项

作为产品结构设计师，你肯定是需要和各种材料，元器件打交道，尤其是常用的几种电子元器件，对于产品结构设计师新人来说，可能需要花时间去熟悉和了解，毕竟刚接触肯定是一头雾水的，不知道哪几种电子元器件，同时不清楚它们在应用中需要注意什么。下面优概念工业设计就为大家揭晓产品结构设计中常用电子元器件介绍及应用注意事项。

01、屏（LCD）

屏的类型有多种，有单玻璃的OLED，也有模组屏LCD，玻璃的显示种类也很多，如LCD,OLED,TFT等，想详细了解的可以自己上知乎，百度去查。

那么在我们结构设计时常用的屏有2种：模组屏跟单玻璃的。

以下为单模组屏图片：

模组屏的结构一般是由玻璃基板+塑胶中框+光学部分组成，此类屏常用于手机上。

那么在结构设计的时候，我们需要详注意以下几个关键点：

1， 玻璃基板上的AA显示区域大小，这里关系到贴镜片或者触摸TP时是否遮盖住显示区域。

2， 玻璃基板上的COF也就是FPC排线，在结构设计时需要避开弯曲空间，同时需要查询规格书是否有特殊要求。

3，模组 屏的光学部分，也就是屏的背面。一般尺寸大的模组屏背面都会设计一片不锈钢背板，而小尺寸的一般为了节约成本直接用塑胶或者PET贴纸做背板。这里需要用刚性强度强的材料来支撑屏，可以防止背面按压造成显示有水波纹的问题。 

以下为单玻璃的屏图片：

单玻璃的OLED屏在结构设计的时候需要注意上面所提的几点外，还需要注意4个角避空，防止装配的时候撞碎玻璃。此类屏常用于智能手表，智能配件以及早期的双屏手机上。

LCD屏的详细结构方式，后续会做一场详细图解，此处不做详解。

02、电池（BATTERY）

电池的种类很多

1，一次电池：用完即丢，无法重复使用者。比如：碳锌电池、碱性电池、糊式锌锰电池、纸板锌锰电池、碱性锌锰电池、扣式电池(扣式锌银电池、扣式锂锰电池、扣式锌锰电池)、锌空气电池、一次锂锰电池等、水银电池。

2，二次电池：可充电重复使用。比如：二次碱性锌锰电池、镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池、太阳能电池。铅酸蓄电池可分为：开口式铅酸蓄电池、全密闭铅酸蓄电池。

3，绿色环保电池。比如：金属氢化物镍蓄电池、锂离子蓄电池，无汞碱性锌锰原电池，及燃料电池、太阳能电池(光伏电池)等

还有其他如：铅酸蓄电池，镉镍电池和金属氢化物电池等

1， 常用于手机类的可拆卸电池：见下图

2， 常用于电子玩具或家用遥控器类5号圆柱形电池，见下图

3， 常用于测量仪器。手表类的纽扣电池，见下图

4， 常用于充电宝，大型手持测量仪器类的18650圆柱形电池，见下图

从形体上可以归纳为可重塑型的方块电池与标准化的圆柱电池。

可重塑型的方块电池指的是可以根据你自己设计的外形尺寸开模制作。见下图

标准化的圆柱电池指的是现有的不可改变外形的电池

在结构设计的时候需要注意以下几个关键点：

1， 首先是电池的外形尺寸，这关系到电池能不能放入需要设计的产品内部，空间是否满足。

2， 其次是正负极的位置，这个关系到链接电池接触的线路会不会造成结构干涉，导致无法装配，比如圆柱形电池需要设计弹片，还要考虑串联还是并联供电问题，都牵扯到结构设计空间。

3， 最后是电池的容量以及膨胀系数。电池的大小决定了容量，是否满足日常电子产品的使用，并且需要电池厂给出电池在充电时的膨胀系数。

电池大体结构爆炸图见下图

电池膨胀后夸张实物图

当然有点夸张，实际并没有这么大。正常情况下为0.2mm左右，详细的需要自己配合的电池厂商给出。

03、PCB主板

PCB( Printed Circuit Board)，中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为"印刷"电路板

在结构设计的时候需要注意以下几个关键点

1， PCB板的外形尺寸以及厚度，一般情况下PCB板可以根据设计需求自定义，所以除外形 外，厚度也很重要，这个关系到主板的成本以及结构强度。

2， PCB板的加工排版方式，如上图一，小板是在一块大的主板上加工出来的，在结构设计的时候需要注意板与板链接位置的邮票孔的大小，结构设计时需要避位，防止实物出来后干涉装配。

3， PCB板定位孔的设计，在自定义的时候一定要把主板的固定定位孔以及锁螺丝的孔位先预留好，一旦板子定型，后续修改起来很麻烦。

04、FPC(俗称柔性电路板)

柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，简称软板或FPC，具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点.

由于柔性FPC具有很高的可塑性以及厚度优势，在电子产品上一般应用在以下几个方面

1， 手机上摄像头的连接。

2， 手机上侧键的连接以及早期功能手机大键盘上的连接。

3， LCD屏幕上的连接。

4， 听筒，喇叭上的连接。

5， 天线信号的连接。

6， 距离传感器的连接。

以及需要特殊定制电路驱动小器件的连接。

在结构设计的时候需要注意以下几个关键点

1， FPC的固定，基本上需要用双面胶粘贴在大面积的实体上，以保护它免受挤压破 。

2， FPC链接器的位置需要做加强处理，防止装配时破损。一般FPC厚度为0.2mm左右。使用加强板一般做到0.5mm-0.7mm总厚度，这里取决与加强板的厚度。

3， 由于FPC的柔软性，一般用在厚度空间狭小，需要转折避位其他器件走线来链接，那么在转折位置需要留有0.5mm以上的空间，否则折弯太急会造成破损，造成损坏。

05、按键（KEY）

按键的形式一般分为一下几种：

1， 超薄型的DOME片硅胶按键，一般用在手机，智能配件上。

2， 实体的Switch按键，一般用在手机，移动电源，显示器上。

3， 硅胶导体按键，一般用在电视遥控器上，或者对成本要求很低的电器上。

在结构设计的时候需要注意以下几个关键点

1， 超薄DOME片按键，设计时需要考虑单个锅仔片的直径，常规直径在3.0以上，尺寸越小，相应的手感就越弱，按压的力度要小。另外需要表面贴合的PET贴纸不能复合面太小，否则按久了后会按键失灵，影响整体寿命。

2， 实体的Switch按键是属于以及设计完好的成品按键，设计时只要注意空间避位以及触点离按键0.1mm以上即可，此处根据实际结构情况而定，自由调整接触间隙。

3， 硅胶触电按键基本上没有太大设计要求，只要确保触点能够覆盖到按键板的镀层即可。

06、听筒（receiver）

常用于手机以及智能手表上，听筒连方式有2种，弹片式与线材焊接式。

以下为弹片式图片

以下为焊线式图片

在结构设计的时候需要注意出音方向要用带泡棉的，出音方向必须要有0.8mm高的以上的前音腔，并且密封死，只留出音口，出音面积在13%左右，要确保听筒的音质与音量。

07、喇叭扬声器（Speaker）

喇叭的种类很多，比如动圈式，电磁式，电感式，平面式等等。

那么这里说说我们电子产品常用喇叭的几种外形。

1，圆锥形/跑道形大功率高音喇叭，常用于蓝牙音响，电脑音响，电视机音响。 

2，圆形小功率喇叭，常用于蓝牙耳机，接线式耳机。

3， 方块形/跑道形小功率喇叭，也有大功率圆形喇叭。常用于手机，智能手表，智能配件上。 

4， 喇叭音腔盒子，这种的属于成品喇叭，在设计上基本不需要做音腔设计，只需考虑好出音面积即可

在结构设计的时候需要注意前后音腔的设计，前音腔要计算好出音面积13%-15%，后音腔要留好后音腔体积，根据功率以及外形大小留够。

08、麦（MIC）

麦俗称受话器，常用于手机，智能手表，语音智能配件上

麦常规有接线式

针插贴板式，FPC贴板式

方形贴板式 

在结构设计的时候需要注意以下几点

1， 受音口开口位置必须对准，开口直径一般在0.8mm-1.2mm之间。

2， 圆形MIC固定设计做0配合，尽量不要有破口，影响受话质量。

3， 方形MIC需要设计硅胶套密封受音口。

4， MIC放置的位置尽量远离喇叭扬声器，防止串音，否则就要多放置个MIC来降噪。

09、马达（Motor）

电子产品用的基本属于微型马达，一般分为扁平式与立式2种，常用于手机，智能手表，智能配件上，用于震动提醒。

立式马达又分为弹片式，接线式，贴片式。

以下为弹片式马达图片

以下为接线式马达图片

以下为贴片式马达图片

以下为接线式扁平马达图片

在结构设计的时候需要注意以下几点

1， 立式马达需要避位旋转头，避空0.6mm以上，防止转动时触碰到其他器件，造成异响。

2， 马达固定必须要压死，防止震动时松动异响。

3， 走线马达需要考虑好走线方向，防止装配时干涉。

10、摄像头（Camera）

电子产品用的基本属于微型头，常用于手机，智能产品，小型智能电子设备等

在结构设计的时候需要注意以下几点

1， 结构件开设成像孔时，要大于规格书上所标识的成像角度去开，防止成像时被遮住，形成黑影。

2， 成像孔位置需要做泡棉预压防尘。

3， 变焦摄像头，需要预留活动变焦空间，防止功能启动时造成干涉，形成噪音。