CAE技术在手机散热中的应用
随着夏天的到来，许多地区的室外温度已经高达35、6度了，很多时候我们站在室外甚至会有灼烧感，但是你要清楚，满身都是零件的手机其实也过的很不爽，高温对于手机的使用影响非常大，随着夏季温度持续攀升,很多手机用户都会遇到手机发烫严重的问题。
手机发热的原因是由于手机内置的处理器，这是一个高度集成的SOC芯片，其中集成了CPU中央处理器芯片和GPU图像处理器芯片，还有蓝牙、GPS、射频等一系列芯片模块，这些芯片在高速运转的时候会散发大量的热量。
当然，除了处理器之外，手机的屏幕越来越大，很多大内存的应用程序越来越多，耗电量也是增加了不少，手机缺少散热设置和优化不佳都会让手机热量难以发散，这也就是手机容易发热的原因。能够准确地计算出手机各关键部位的温升值，对提高手机的安全性和可靠性是至关重要的，通过CAE仿真可以精确分析出连接器在使用时的温升变化。以下为有限元科技为某手机企业做的热分析项目。
手机模型
材料属性
序号 | 名称 | 密度g/m^3 | 导热系数w/m*K | 比热容J/kg*K |
1 | 前盖/外框 | 1.13 | 0.2 | 1200 |
2 | 显示屏 | 1.18 | 0.18 | 1465 |
3 | 卡托 | 7.9 | 16.3 | 500 |
4 | PCB | 1.2 | 0.35 | 880 |
5 | 前壳 | 1.82 | 72 | 1110 |
6 | 电池 | 2.84 | 长度方向30/厚的方向1 | 880 |
7 | 屏蔽罩 | 8.66 | 83 | 410 |
8 | 铜皮 | 8.93 | 385 | 385 |
9 | 石墨片 | 1.0 | 长度方向1600/厚的方向8 | 1000 |
10 | 导热硅胶 | 1.0 | 3 | 1000 |
边界条件说明
1、仿真分析中涉及的传热方式 - 同时考虑了各个零部件/元器件自身的传导、与空气之间的对流换热，辐射换热；
2、分析模式 - 稳态分析，在给定元件发热功率的情况下，分析在此时间段内系统内部的温度分布情况；
3、分析级别 - 独立的子系统，假设产品放置在自然环境中；
4、仿真分析中的空间尺寸 - 电池包外围尺寸；
5、工作环境（温度/海拔） - 25℃环境温度/海平面；
6、边界条件说明 - 25℃环境下，总功率：前5min热功耗3.618w；5min后热功耗2.318w；
7、放置方式 - Z轴正方向（屏幕向下）；
8、其他处理 - 模型中不影响散热结果的一些特征和元件简化处理；
9、采用的软件 - Flotherm；
10、分析边界设定 - 设备孤立地置于自由空间中，周围空气初始速度为零，产品初始温度为25℃，环境温度为25℃，系统压力为大气压；
监控点说明及温度曲线
仿真计算温度
序号 | 名称 | 热功耗（W） | 仿真温度（℃）（5min） | 仿真温度（℃）（完成） |
1 | LED（14颗、背光灯） |
| 27.0223 | 32.9527 |
2 | Indicate linght |
| 35.2219 | 40.1846 |
3 | front Flash LED |
| 35.0654 | 40.3057 |
4 | EMMC |
| 36.577 | 41.1352 |
5 | AUDIO PA |
| 36.5534 | 41.1164 |
6 | Exynos7872(CPU) | 0.378 | 38.2534 | 42.2249 |
7 | PMIC | 0.24 | 37.6145 | 41.98 |
8 | Backlight IC |
| 36.6661 | 41.0418 |
9 | Charge IC | 前5分钟2w，其他时间0.7w | 57.1126 | 48.3985 |
10 | LCM DRIVER IC |
| 38.3852 | 41.7548 |
11 | 3G/4G PA | 1 | 46.1694 | 51.9769 |
12 | TX Module |
| 37.1005 | 42.7975 |
13 | 2G PA |
| 37.6748 | 42.7492 |
14 | WIFI BT FM |
| 36.1491 | 40.9593 |
15 | Front Camera |
| 34.914 | 40.522 |
16 | Rear FLASH light |
| 37.2094 | 42.1584 |
17 | Rear Camera |
| 33.9993 | 40.2627 |
18 | 屏幕最高温度（≤38℃） |
| 33.3 | 38.5 |
19 | 后盖最高温度（≤42℃） |
| 33.8 | 40.1 |
5min温度云图
手机外表面温度云图，屏幕侧温度在27-33.3℃左右，后盖温度26.9-33.8℃左右
PCB表面温度图，温度最高点在Exynos7872(CPU)（38.3℃）、 Charge IC （56.6℃）、3G/4G PA（46.3/45℃）处，PCB板左右温差2℃左右
Exynos7872(CPU)、Charge IC切面云图， Exynos7872(CPU)温度38.5℃左右，Charge IC温度57.2℃左右
60min温度云图
手机外表面温度云图，屏幕侧温度在32-38.5℃左右，后盖温度32.6-40.1℃左右
PCB表面温度图，温度最高点在Exynos7872(CPU)（42.2℃）、 Charge IC （48.2℃）、3G/4G PA（52.1/51℃）处，PCB板左右温差2℃左右
Exynos7872(CPU)、Charge IC切面云图， Exynos7872(CPU)温度42.3℃左右，Charge IC温度48.4℃左右
总结：
（1）、25℃环境下，前5min整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度38.3℃左右， Charge IC温度56.6℃左右、3G/4G PA（46.3/45℃） ；
（2）、屏幕最高温度33.3℃左右（标准温度 ≤38℃ ）；后盖最高温度33.8℃左右（标准温度 ≤42℃ ） 。
（3）、 25℃环境下，60min结束后整个系统中主要元器件温度Exynos7872(CPU)温度42.2℃左右， Charge IC温度48.2℃左右、3G/4G PA（52.1/51℃） ；
（4）、屏幕最高温度38.5℃左右（标准温度 ≤38℃ ）；后盖最高温度40.1℃左右（标准温度 ≤42℃ ） 。
随着智能手机迭代速度的加快，越来越多手机企业采用CAE仿真技术来优化产品，CAE仿真对手机行业对在提高可靠性、降低产品的损坏率、压缩成本方面起到了显著的作用。 有限元科技依托十数年来1000多家企业的CAE仿真应用经验，为手机行业提供全面的CAE应用解决方案，涵盖了CAE分析、CAE软件培训、CAE软件二次开发、元王手机行业性CAE软件、仿真实验室建设等各个方面。选择有限元科技，为您的企业发展创造无限可能。
元王提示：夏天在外玩手机，这些一定要注意
1、避免手机在高温环境下使用，或者太阳下直射使用过长。
2、避免长时间使用手机，可运行一段时间之后放置手机恢复正常温度后再继续使用。
3、避免使用散热不良的保护壳，或者在发烫时去掉保护壳等覆盖物。
4、外出尽量把手机放到包包中，若是放在口袋里，跟身体接触无疑会让手机热量增加不少，汗水的蒸发也会让手机积聚湿气，容易造成芯片短路。
5、若充电的时候玩手机，温度上来之后请拔去充电器。
6、发热严重的时候，建议清理后台，关闭超大应用，并及时去售后维修点让专业人士检查一下。
