手機(jī)跌落測(cè)試的仿真分析
如今電子產(chǎn)品設(shè)備更新?lián)Q代的速度非常快，未來(lái)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(shì)發(fā)展。電子產(chǎn)品不可避免的會(huì)經(jīng)受跌落帶來(lái)的撞擊情況，特別是從手中或者桌上掉下來(lái)產(chǎn)生的撞擊。能否經(jīng)受這種撞擊對(duì)于設(shè)計(jì)一個(gè)成功的產(chǎn)品很關(guān)鍵。
要評(píng)估一個(gè)電子產(chǎn)品受到撞擊載荷時(shí)的響應(yīng)，需要結(jié)合實(shí)驗(yàn)測(cè)試和仿真分析。與物理實(shí)驗(yàn)相比，仿真分析有著明顯的優(yōu)勢(shì)：在設(shè)計(jì)過(guò)程中，任意階段都可以進(jìn)行模擬，同時(shí)成本低，能夠提供詳細(xì)的結(jié)果和模型上任意點(diǎn)的信息（應(yīng)力、應(yīng)變、加速度等等）。手機(jī)是我們工作和生活中經(jīng)常使用的電子設(shè)備，下面我們將為大家分享一個(gè)手機(jī)跌落仿真分析的案例。
分析背景：
手機(jī)從 1.5 米處自由跌落到大理石地板。
跌落方向：本次只進(jìn)行背面跌落-頂部到底部分析
芯片布局：
失效準(zhǔn)則：
部件 |
失效準(zhǔn)則 |
失效判據(jù)值 |
單位 |
LCM |
LE |
3300 |
微應(yīng)變 |
TP |
LE |
9000 |
微應(yīng)變 |
IC |
LE |
1550 |
微應(yīng)變 |
3D玻璃電池蓋 |
LE |
4500 |
微應(yīng)變 |
前殼塑膠 |
PEEQ |
0.278 |
\ |
后殼 |
PEEQ |
0.405 |
\ |
EMN器件 |
PCB板應(yīng)變 |
2000 |
微應(yīng)變 |
芯片焊錫（焊球） |
焊錫四角PCB板應(yīng)變 |
2000 |
微應(yīng)變 |
芯片焊錫（焊盤(pán)） |
焊錫四角PCB板應(yīng)變 |
5000 |
微應(yīng)變 |
分析結(jié)果：
通過(guò)LCD跌落動(dòng)畫(huà)可知：背面跌落，手機(jī)底部撞擊地面后，單層玻璃區(qū)域甩動(dòng)變形嚴(yán)重，造成LCD玻璃以及IC邊緣應(yīng)變較大。
LCD玻璃單層玻璃最大主應(yīng)變4951微應(yīng)變，大于LCD玻璃失效判據(jù)值，失效風(fēng)險(xiǎn)高。 |
LCD_IC最大主應(yīng)變2329微應(yīng)變，大于IC玻璃失效判據(jù)值，失效風(fēng)險(xiǎn)高。 |
如上圖云圖所示，灰色區(qū)域?yàn)長(zhǎng)CD模組受撞擊區(qū)域，右側(cè)圖為受后攝影響，前殼對(duì)LCD模組沖擊頂起，請(qǐng)關(guān)注LCD白斑風(fēng)險(xiǎn)。
TP玻璃最大主應(yīng)變6485微應(yīng)變，小于康寧玻璃失效判據(jù)值，失效風(fēng)險(xiǎn)低。 |
玻璃電池蓋左側(cè)邊緣最大主應(yīng)變8945微應(yīng)變，接近玻璃失效判據(jù)值，需關(guān)注玻璃電池蓋破裂風(fēng)險(xiǎn)。 |
前殼最大等效塑性應(yīng)變0.218，小于材料PC+10GF%的最大斷裂延伸率0.278，失效風(fēng)險(xiǎn)低。 |
后殼最大等效塑性應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)低。 |
上圖前殼金屬件灰色區(qū)域?yàn)樗苄宰冃螀^(qū)域。
通過(guò)芯片跌落動(dòng)畫(huà)可知：背面頂部到底部跌落過(guò)程中，芯片WTR處主板拱起變形較大，BGA焊球有脫焊風(fēng)險(xiǎn)，建議芯片點(diǎn)膠規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
主板LE11應(yīng)變（主板+器件）X方向應(yīng)變?cè)茍D如上，重點(diǎn)關(guān)注彩色區(qū)域（大于2000微應(yīng)變），器件長(zhǎng)度方形與X軸平行有風(fēng)險(xiǎn)，建議器件旋轉(zhuǎn)90°擺放或者調(diào)整器件布置位置。 |
主板LE22應(yīng)變（主板+器件）Y方向應(yīng)變?cè)茍D如上，主板器件處無(wú)大應(yīng)變區(qū)域。 |
主板LE11應(yīng)變（主板+器件）X方向應(yīng)變?cè)茍D如上，重點(diǎn)關(guān)注彩色區(qū)域（大于2000微應(yīng)變，器件長(zhǎng)度方形與X軸平行有風(fēng)險(xiǎn)），主板背面器件無(wú)失效風(fēng)險(xiǎn)。 |
主板LE22應(yīng)變（主板+器件）Y方向應(yīng)變?cè)茍D如上，重點(diǎn)關(guān)注彩色區(qū)域（大于2000微應(yīng)變，器件長(zhǎng)度方形與Y軸平行有風(fēng)險(xiǎn)），主板背面器件無(wú)失效風(fēng)險(xiǎn)。 |
結(jié)果匯總：
部件 |
最大主應(yīng)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(yīng)變 e-6 |
CPU |
焊球 |
951.6 |
DTV |
焊球 |
1730 |
EMCP |
焊球 |
945.2 |
FEM |
焊盤(pán) |
3245 |
NFC |
焊球 |
1590 |
PAI |
焊盤(pán) |
1600 |
PM660L |
焊球 |
1311 |
PM660 |
焊球 |
1778 |
SMB |
焊盤(pán) |
1868 |
U2602 |
焊盤(pán) |
2143 |
WIFI |
焊球 |
1379 |
WRT |
焊球 |
2508 |
結(jié)論：
1、手機(jī)背面頂部到底部跌落LCD、IC、3D玻璃電池蓋最大主應(yīng)變均超過(guò)各自失效判據(jù)值，破裂風(fēng)險(xiǎn)高；
2、手機(jī)背面頂部到底部跌落芯片PM660L、WIFI、WRT有脫焊風(fēng)險(xiǎn)；
3、手機(jī)背面跌落，主板部分器件擺向會(huì)造成器件失效，建議旋轉(zhuǎn)器件長(zhǎng)度方向
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