手机平板散热方案仿真报告

某款手机平板的散热方案仿真分析1、方案目标本报告是依据客户提供的产品layout图纸及主要器件热性能参数，根据客户要求，结合我司产品特性，通过Thermal仿真，寻求满足客户要求或尽量接近客户要求的最佳热解决方案。本案，客户要求为：1、在25摄氏度环温时，产品后盖最高温度希望不高于40摄氏度；2、保证产品主要功率器件散热满足要求。2、设备结构及特性2.1基本资料本设备为一款高性能手机产品，外观结构接近扁平方体，机壳材质不定，本报告将分别使用铝合金（黑色阳极氧化）和ABS材质（黑色）进行分析。其他结构件：多块PCBA、充电锂电池、铝质中框、液晶屏、面板、绝缘片等。2.2结构尺寸设备最大轮廓尺寸为200X114X10.7mm，其他尺寸参见3D图纸。2.3主要热特性表一、本设备中主要热源及热耗功率如下表：上述资料为客户提供，其中应客户要求，本报告所做仿真，原始参数按照Vedio条件设置参数，提供该条件下的仿真结果。Baytrail-MTDPVideoIdle(displayon)N28074.51.5210.574SSD(64GB:PS3109)0.7530.4650.279Wi-Fi+BT(RL-UM02WBS-8723VAU)0.6270.4950.097Panel(KD070D21-31NA-A1)(BL*50%)2.61.8741.874Camera1.150.0230.023Codec(ALC662-VD)0.2240.2190.019DDR3L(2GB)1.60.3260.077TouchScreen0.10.0680.0683G(Phone)20.80.017OthersTotal13.5545.791w3.028w3仿真模型介绍及主要Thermal组件参数设置表3.1仿真模型建模说明构建模型时，忽略掉对散热没有影响或影响较小的零件模型构建，同时对部分不能省略的薄膜或薄板及孔网结构，模型中采用构建参数而不构建实体的方式进行建模，以此减少分析时的网格划分，减少计算时间。对结构中的曲面结构将简化为简单平面建模。仿真为获取系统在设置环境条件下运行达到稳态时结构件的温度分布情况。本报告将对三种方案进行仿真分析并给出相应仿真结果和对比分析。三种方案分别为：方案一、ABS（黑色，辐射系数0.9）后壳材质，不加任何散热片；方案二、ABS（黑色，辐射系数0.9）后壳材质，加A-sink散热方案，包括2个散热片，一个在主IC上，为40x40x0.8mm规格A-sink散热片；一个加载后壳上，为102x48x0.35mm铝箔；方案三、铝合金（Al6061，黑色阳极氧化处理，辐射系数0.85）外壳，加A-sink40x40x0.98mm散热片。3.2模型效果图图一、笔电锋3GPhone的模型外观（方案一）图二、笔电锋3GPhone的模型外观（方案二）图三、笔电锋3GPhone的模型外观（方案三）3.3设备仿真环境（边界条件）设置说明设备模型在放大求解域内进行计算，设备仿真环境温度25℃，无风；域外大环境为一个标准大气压的25摄氏度空气。重力方向为垂直手机外壳大面朝下（相当于手机屏幕朝下放置时的实际重力方向）。考虑辐射传热，自动湍流计算。4仿真分析结果4.1.1、方案一主要热源表面温度表二、方案一设备主要器件及部位的温度情况部位最高温度（℃）最高温升（℃）N280786.361.3SSD(64GB:PS3109)59.834.8Wi-Fi+BT(RL-UM02WBS-8723VAU)67.142.1Panel(KD070D21-31NA-A1)(BL*50%)75.550.5DDR3L(2GB)48.723.74.1.2、方案一设备温度分布彩色云图图四、方案一手机内部PCBA温度云图图五、方案一手机后盖温度云图图六、方案一手机前面板温度云图3G(Phone)64.939.9后盖53.628.6前面板53.328.34.2.1、方案二主要热源表面温度表三、方案二设备主要器件及部位的温度情况4.2.2、方案一设备温度分布彩色云图图七、方案二手机内部PCBA温度云图部位最高温度（℃）最高温升（℃）N280753.928.9SSD(64GB:PS3109)58.333.3Wi-Fi+BT(RL-UM02WBS-8723VAU)62.437.4Panel(KD070D21-31NA-A1)(BL*50%)61.436.4DDR3L(2GB)49.624.63G(Phone)61.736.7后盖48.823.8前面板52.127.1图八、方案二手机后盖温度云图图九、方案二前面板温度云图4.3.1、方案三主要热源表面温度表四、方案三设备主要器件及部位的温度情况部位最高温度（℃）最高温升（℃）N280748.323.3SSD(64GB:PS3109)55.830.8Wi-Fi+60.135.1BT(RL-UM02WBS-8723VAU)Panel(KD070D21-31NA-A1)(BL*50%)6035DDR3L(2GB)43.618.63G(Phone)60.435.4后盖41.916.9前面板50.825.84.3.2、方案三设备温度分布彩色云图图十、方案三手机内部PCBA温度云图图十一、方案三手机后盖温度云图图十二、方案三手机前面板温度云图5总结5.1、三种方案主要器件及部位的温度对比。表五、降温效果对比表（以方案一为基准，降温效果正值表示散热好，负值表示不好）5.2、结果分析1、当产品采用ABS材质的后盖时，如果不加任何散热措施，手机外壳温度将超出要求温度。25摄氏度环温时，实际温度可能达到将近54摄氏度，会影响手机的实际使用手感。且主IC温度亦偏高，在环温较高的情况（如夏季的户外）使用时，可能直接影响手机的使用和可靠性（依据或参考主IC的封装热性能）。2、当产品使用铝合金材质的后壳时，能有效降低手机的后盖温度，基本能满足客户对手机后盖外壳的温度要求，加上散热片后，也能很好的保证主IC的温度，单从热设计来说，方案三是最好的选择。3、当使用ABS材质后盖，加上A-sink散热片组合时，可以有效降低主IC温度，IC温升低于29摄氏度，能保证产品散热可靠。虽然比方案一对外壳能降温约5摄氏度，但是对后盖的降温还是不能满足客户要求，最高温度达到48.8摄氏度。部位方案一温度（℃）方案二降温幅度（℃）方案三降温幅度（℃）N280786.332.438SSD(64GB:PS3109)59.81.54Wi-Fi+BT(RL-UM02WBS-8723VAU)67.14.77Panel(KD070D21-31NA-A1)(BL*50%)75.514.115.5DDR3L(2GB)48.7-0.95.13G(Phone)64.93.24.5后盖53.64.811.7前面板53.31.22.55.3、总结与建议综合考虑产品成本及实际使用情况，做如下建议：1、基本可以排除方案一的可行性；2、考虑ABS材质加工后壳的成本优势，及加上A-sink方案的降温表现，方案二具有较高的性价比和实操性。此外，由于手机的实际使用情况不会苛于仿真条件，后盖温度应该略低于仿真温度。另外，考虑手机前面板温度也基本在50摄氏度左右，单一把后盖温度降的较低，对实际使用感觉来说，意义并不是很大。3、如果产品定位是高大上，对于铝合金后盖的加工成本能很好的吸收的话，建议使用铝合金材质后盖加主IC散热片（方案三），毕竟，铝合金的高导热性能很好起到均温效果，使手机外壳有一个均匀且不高的整体温度体验。5.4、结语上述仿真温度及温度场分布是在完全满足仿真条件及相关参数的条件下所得结论，仅供参考。