12.16“聚焦电子产品性能设计提升高峰论坛”精华二：从手机整体性能提升 · 看仿真
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2018-01-12 10:16:06
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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二：从手机整体性能提升·看仿真。一、手机行业仿真发展现状
1、手机行业引进CAE仿真的原因
①产品更新换代加速，设计周期压缩
② 产品研发成本增加
③产品设计集成度越来越高
④设计风险点增多
⑤产品设计精细化程度越来越高
⑥元器件趋于精密化
⑦要求有数值模拟结果指导设计
结语：
① CAE仿真成熟度、认可度越来越高；
② 各主流手机品牌厂商均已引入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”。
2、手机行业CAE仿真引入后开发流程对比
传统产品设计开发流程
引入CAE产品设计开发流程
引入CAE后产品设计问题收敛性
开发时间对比
① 解决问题：
能准确评估设计风险；
能提供合理的改善建议。
② 降低成本:
能降低产品的研发成本；
能降低产品的采购成本；
能降低产品投入的人力成本。
③ 研发、生产制造：
能考虑产品生产中的问题；
能考虑产品组装中的问题。
④ 时效性：
能有效缩短产品研发周期，使产品更快地进入市场，占领先机。
提升产品的可靠性，降低返修率。
结语：
从公司层面讲，仿真能从财务、研发和市场等各个方面对公司做出一定的贡献。
4、手机行业仿真发展历程及现状
1、利用仿真解决壳体在跌落中破裂的问题
壳体风险-仿真结果
从以上云图可以看出,手机壳体在跌落过程中应变较大(灰色区域),有断裂风险。
壳体风险-实测结果
壳体风险-设计变更
壳体风险-设变仿真结果
后续的可靠性测试验证未出现前壳四角扣位断裂失效问题。
2、利用仿真解决TP在跌落中破裂的问题
TP风险-仿真结果
TP风险-测试结果
上照片可以看出，TP在四个角跌过程中全部破裂，和仿真结果相符。
TP风险-设计变更
TP风险-设变仿真结果
TP风险-实测结果
3、利用仿真解决LCD玻璃在跌落中破裂的问题
LCD玻璃风险-仿真结果
LCD玻璃风险-实测结果
LCD玻璃风险-设计变更
原方案 后摄钢片和前壳大面有0.15mm的高度差
改进方案1 后摄钢片和前壳大面有0.05mm的高度差
改进方案2 后摄钢片和前壳大面完全持平
原方案中，后摄钢片和前壳有0.15mm的高度差，疑是造成LCD玻璃大应变的原因；
改进方案1中，后摄钢片和前壳的高度差降为0.05mm；
改进方案2中，后摄钢片和前壳的高度差降为0.00mm。
LCD玻璃风险-仿真结果
原方案 后摄钢片和前壳大面有0.15mm的高度差
改进方案1 后摄钢片和前壳大面有0.05mm的高度差
改进方案2 后摄钢片和前壳大面完全持平
原方案中，后摄钢片和前壳有0.15mm的高度差，LCD玻璃所对应后摄钢片位置应变较大，有破裂风险；
改进方案1中，后摄钢片和前壳的高度差降为0.05mm，LCD玻璃应变变小,仍有潜在破裂风险；
改进方案2中，后摄钢片和前壳的高度差降为0.00mm，LCD玻璃应变进一步变小，破裂风险较小。
LCD玻璃风险-实测结果
供应商1
供应商2
从实测结果可以看出，供应商1提供的9片LCD中有1片在实测时玻璃破裂，占比约1/9，但其破裂位置在玻璃左侧边缘；而供应商2提供的8片LCD在实测时没有破裂。结论：后续项目LCD大面不得有局部凸起以规避局部应力大导致屏裂。
4、利用仿真解决光敏传感器在跌落中破损的问题
Light Sensor风险-实测结果
光感本体
光感焊脚
PCB板应变
另外，光敏传感器所对应的PCB板上应变也很大，说明PCB板在如图所示的灰色区域变形较大。
Light Sensor风险-点胶后仿真结果
点胶前-光感焊脚 点胶后-光感焊脚
从仿真结果可以看出，光敏传感器本体下的焊脚在点胶前部分区域(灰色)应变较大，有脱焊风险；点胶后，光敏传感器本体下的焊脚部分区域(灰色)应变较大，但较之前情况好，趋势明显。
Light Sensor风险-设变实测结果
5、利用仿真解后摄在跌落中受损的问题
后摄风险-测试结果
右图为原设计方案，后壳上的后摄保护钢片厚度为0.2mm。
后摄风险-仿真结果
从右图可以看出，后壳上的后摄保护钢片部分区域(灰色)在跌落过程中应力较大，没能起到保护后摄的作用.
后摄风险-设计变更
后摄风险-设变仿真结果
三、手机仿真行业发展展望
1、嵌入研发流程：真正把仿真嵌入产品研发流程，用仿真来指导设计；
2、提升准确度：结合实验，对材料、产品各模组、整机进行精细研究，提升准确率，得出能够指导实践的结论；
3、多学科联合仿真：在目前的单一仿真场景、多物理场分析、多步分析的基础上能进行多学科联合仿真。
4、建立产品全生命周期，仿真数据管理：仿真经验保留在系统里，方便查看产品仿真周期，指导新产品设计和研发。
电子行业是有限元分析应用的一个重要领域。随着全球电子工业的飞速发展，电子产品的设计越来越精细、复杂；市场竞争要求电子产品在性能指标大幅度提高的同时还要日趋小型化。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、芯片封装的热分析等的力学仿真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。
