12.16“聚焦电子产品性能设计提升高峰论坛”精华一：高频电磁与热仿真在电子行业的应用

 12月16日，以“聚焦电子产品性能设计提升高峰论坛”为主题，旨在增强我国制造企业的产品研发能力、缩短开发周期、提高设计质量及优化开发流程、降低开发成本，推广仿真技术在产品研制过程中的深入应用，搭建交流平台，促进企业之间的交流与合作的会议成功举办。以下，将为大家分享会议上的精华一：高频电磁与热仿真在电子行业的应用。

 1、CAE技术在电子行业的应用

 电子行业面临痛点

 电子行业常见质量问题

 功能失效：

开路、短路发光      二极管开路失效

 结构外观失效：

 安全事故：

 CAE在电子行业发展背景

 1、消费电子产品设计制造周期要求越来越短，CAE仿真技术成熟度、认可度越来越高；

 2、各主流品牌厂商均已引入CAE仿真并建立成熟的仿真团队，并要求CAE仿真结果作为产品设计中必要的设计依据；

 3、CAE仿真作为产品设计中重要的环节已从产品“事后验证”逐渐发展到“CAE引领、指导设计”。

 CAE技术在电子行业应用范围

 DOE：是用最少的经验次数，在最短时间找到最佳的解决方案，如材料与厚度、形状的选择；优化设计一般多用于结构的减重等分析。

 结构仿真：主要有电子零部件的强度、振动、拉拔力、跌落、抗冲击能力等分析。

 热仿真：主要有热传递、热应力、散热、热焊接、热残余应力等分析。

 机构运动仿真：主要有机构运动规律、机构控制规律等分析。

 疲劳仿真：主要有疲劳寿命、零部件的老化等分析。

 声学仿真：解决声音的辐射、衍射、导向传播、吸收、减弱等分析。

 制造仿真：主要有冲压、锻造、模流分析等。

 多物理场仿真：如结构-温度场的耦合、压电场、磁场-结构耦合等分析。

 CAE导入电子产品设计中的关键点

　　CAE在电子行业应用举例-结构/光学

 CAE在电子行业应用举例-成型仿真

CAE在电子行业应用举例-散热/流体/电磁仿真

 2、高频电磁仿真在电子行业的应用

 为何需要高频电磁仿真？

 传统的EMC设计弊端：

 EMC设计新流程（导入CAE仿真）：

 信号传输过程---信号失真：

 信号传输过程——反射/产生振铃：

 高频信号电磁分析的重要性：

 解决电磁兼容问题的成本随着开发过程的呈指数级增长；

 越早发现电磁兼容问题，解决方法就越多；

 若后期才发现问题，解决的措施就大大减少，难度也会大很多；

 基于虚拟原型的仿真，是在早期发现电磁兼容问题、研究解决措施的最佳手段。

 总结：高频电磁仿真分析必不可少！

 高频电磁仿真案例汇总

 PCB走线布局优化：

 对走线布局仿真，可以考虑到走线周围特殊结构的影响，使其更符合实际值。调整走线的长、宽、高、拐角等结构优化其插入损耗、回波损耗、驻波比、特性阻抗等参数。

　　TDR/阻抗分析（TimeDomainReflectometry）：

 串扰仿真分析：

 连接器高频仿真：

 RLC仿真：

 PCB板眼图分析：

 噪声分析1：

 噪声分析2：

　　噪声分析3：

 高频电磁仿真与试验对比

 仿真结果与实验对比——案例一：

 仿真结果与实验对比——案例二：

　　仿真结果与实验对比——案例三：

 3、基于Hyperlynx的电磁与热仿真

 4、热仿真在电子行业的应用

 传统电源行业——笔记本适配器：

 

 新能源电池包——水冷：

 消费类电子——手机/平板/可穿戴设备：

仿真结果与实验对比——案例一

 仿真结果与实验对比——案例二

 电子行业是有限元分析应用的一个重要领域。电子产品跌落、新型电子材料的研发和制造、音频设备声场特性的设计和评估、电子产品的热力仿真、芯片封装的热分析、EMC/EMI等是电子领域中很深入、复杂并极具挑战性的课题，需要多门学科的理论和方法的综合应用。面对这些挑战，元王可以提供整体CAE解决方案。