手機跌落測試的仿真分析
如今電子產(chǎn)品設備更新?lián)Q代的速度非?？?，未來電子產(chǎn)品向著向小型化、集成化、智能化、高性能化以及使用人性化趨勢發(fā)展。電子產(chǎn)品不可避免的會經(jīng)受跌落帶來的撞擊情況，特別是從手中或者桌上掉下來產(chǎn)生的撞擊。能否經(jīng)受這種撞擊對于設計一個成功的產(chǎn)品很關鍵。
要評估一個電子產(chǎn)品受到撞擊載荷時的響應，需要結(jié)合實驗測試和仿真分析。與物理實驗相比，仿真分析有著明顯的優(yōu)勢：在設計過程中，任意階段都可以進行模擬，同時成本低，能夠提供詳細的結(jié)果和模型上任意點的信息（應力、應變、加速度等等）。手機是我們工作和生活中經(jīng)常使用的電子設備，下面我們將為大家分享一個手機跌落仿真分析的案例。
分析背景：
手機從 1 米處自由跌落到大理石地板。
跌落方向：本次只進行背面跌落-頂部到底部分析
芯片布局：
失效準則：
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部件 |
失效準則 |
失效判據(jù)值 |
單位 |
|
LCM |
LE |
3300 |
微應變 |
|
TP |
LE |
9000 |
微應變 |
|
IC |
LE |
1550 |
微應變 |
|
3D玻璃電池蓋 |
LE |
4500 |
微應變 |
|
前殼塑膠 |
PEEQ |
0.278 |
|
|
后殼 |
PEEQ |
0.405 |
|
|
EMN器件 |
PCB板應變 |
2000 |
微應變 |
|
芯片焊錫（焊球） |
焊錫四角PCB板應變 |
2000 |
微應變 |
|
芯片焊錫（焊盤） |
焊錫四角PCB板應變 |
5000 |
微應變 |
分析結(jié)果：
通過LCD跌落動畫可知：背面跌落，手機底部撞擊地面后，單層玻璃區(qū)域甩動變形嚴重，造成LCD玻璃以及IC邊緣應變較大。
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LCD玻璃單層玻璃最大主應變4951微應變，大于LCD玻璃失效判據(jù)值，失效風險高。 |
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LCD_IC最大主應變2329微應變，大于IC玻璃失效判據(jù)值，失效風險高。 |
如上圖云圖所示，灰色區(qū)域為LCD模組受撞擊區(qū)域，右側(cè)圖為受后攝影響，前殼對LCD模組沖擊頂起，請關注LCD白斑風險。
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TP玻璃最大主應變6485微應變，小于康寧玻璃失效判據(jù)值，失效風險低。 |
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玻璃電池蓋左側(cè)邊緣最大主應變8945微應變，接近玻璃失效判據(jù)值，需關注玻璃電池蓋破裂風險。 |
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前殼最大等效塑性應變0.218，小于材料PC+10GF%的最大斷裂延伸率0.278，失效風險低。 |
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后殼最大等效塑性應變0.38，小于材料PC7015的最大斷裂延伸率0.405 ，結(jié)構(gòu)斷裂風險低。 |
上圖前殼金屬件灰色區(qū)域為塑性變形區(qū)域。
通過芯片跌落動畫可知：背面頂部到底部跌落過程中，芯片WTR處主板拱起變形較大，BGA焊球有脫焊風險，建議芯片點膠規(guī)避風險。
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主板LE11應變（主板+器件）X方向應變云圖如上，重點關注彩色區(qū)域（大于2000微應變），器件長度方形與X軸平行有風險，建議器件旋轉(zhuǎn)90°擺放或者調(diào)整器件布置位置。 |
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主板LE22應變（主板+器件）Y方向應變云圖如上，主板器件處無大應變區(qū)域。 |
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主板LE11應變（主板+器件）X方向應變云圖如上，重點關注彩色區(qū)域（大于2000微應變，器件長度方形與X軸平行有風險），主板背面器件無失效風險。 |
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主板LE22應變（主板+器件）Y方向應變云圖如上，重點關注彩色區(qū)域（大于2000微應變，器件長度方形與Y軸平行有風險），主板背面器件無失效風險。 |
結(jié)果匯總：
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部件 |
最大主應變 e-6 |
|
LCD |
4951 |
|
IC |
2329 |
|
TP |
6485 |
|
3D玻璃電池蓋 |
8945 |
|
部件 |
焊錫類型 |
最大主應變 e-6 |
|
CPU |
焊球 |
951.6 |
|
DTV |
焊球 |
1730 |
|
EMCP |
焊球 |
945.2 |
|
FEM |
焊盤 |
3245 |
|
NFC |
焊球 |
1590 |
|
PAI |
焊盤 |
1600 |
|
PM660L |
焊球 |
1311 |
|
PM660 |
焊球 |
1778 |
|
SMB |
焊盤 |
1868 |
|
U2602 |
焊盤 |
2143 |
|
WIFI |
焊球 |
1379 |
|
WRT |
焊球 |
2508 |
結(jié)論：
→ 手機背面頂部到底部跌落LCD、IC、3D玻璃電池蓋最大主應變均超過各自失效判據(jù)值，破裂風險高；
→手機背面頂部到底部跌落芯片PM660L、WIFI、WRT有脫焊風險；
→手機背面跌落，主板部分器件擺向會造成器件失效，建議旋轉(zhuǎn)器件長度方向
在利用CAE仿真技術對手機進行各種模擬分析之前，手機仿真常會遇到手機的結(jié)構(gòu)復雜無法快速完成前處理過程的問題。有限元科技依托十余年的CAE技術背景和工程經(jīng)驗，對手機CAE二次開發(fā)進行深入的探索，有效實現(xiàn)了三臺電腦6小時完成CAE前處理，大大提高了仿真效率，推進企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新的進程。目前國內(nèi)的手機廠商中，諸如華為、oppo、vivo、小米、華勤、與德、龍旗、聯(lián)想、中興等知名品牌都選擇了與有限元科技長期合作。選擇有限元科技，為您的企業(yè)發(fā)展創(chuàng)造無限可能。
