在手機(jī)市場激烈競爭的今天，折疊屏手機(jī)作為增長最快的細(xì)分市場，是手機(jī)廠家的兵家必爭之地，比如華為發(fā)布了Mate X折疊屏手機(jī)系列，三星發(fā)布的Flip Z 和 Fold 系列，以及Moto發(fā)布了RAZR系列。折疊屏手機(jī)以其特有的優(yōu)勢正迎來新的歷史性機(jī)遇，開啟新的增長周期

圖1：不同廠家折疊屏手機(jī)示意圖

折疊屏手機(jī)在滿足大屏的同時(shí)占用空間少、方便攜帶、而且柔性屏應(yīng)用可拓展至可穿戴設(shè)備、車載顯示屏等場景，未來將擁有極大的市場規(guī)模。但柔性屏/折疊屏的設(shè)計(jì)同時(shí)也會帶來折疊疲勞壽命、散熱、鉸鏈設(shè)計(jì)等問題，利用達(dá)索系統(tǒng)SIMULIA一體化解決方案，可對手機(jī)折疊疲勞壽命、5G天線、散熱、無線充電、觸摸屏、跌落等進(jìn)行仿真分析，預(yù)研和開發(fā)一些新結(jié)構(gòu)、新工藝，并通過多參數(shù)權(quán)衡分析找到最佳的技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)縮短研發(fā)、制造、交付的周期的目的。

折疊屏手機(jī)面臨的典型技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案

• 折疊屏疲勞壽命

折疊屏幕的疲勞壽命和折痕是影響折疊屏手機(jī)的使用和推廣的關(guān)鍵因素。折疊屏手機(jī)在經(jīng)過多次使用后，會出現(xiàn)屏幕外層貼膜翻起、脫落，同時(shí)出現(xiàn)屏幕豎線、黑屏等顯示故障，折疊部分有明顯的折痕和損壞（如圖2所示）。

圖2：不同廠家折疊屏手機(jī)折痕示意圖

通過SIMULIA Abaqus 可以模擬折疊屏的應(yīng)力和疲勞壽命，并結(jié)合Isight進(jìn)行不同層的組合優(yōu)化選型，達(dá)到快速選型設(shè)計(jì)，進(jìn)而節(jié)省開發(fā)周期和成本。

圖3：多層薄膜疊層組合優(yōu)化

•  手機(jī)鉸鏈

對于折疊屏手機(jī)鉸鏈的設(shè)計(jì)，有3個(gè)主要技術(shù)難點(diǎn)：一是當(dāng)兩個(gè)平面疊在一起彎折，由于兩個(gè)平面的彎曲半徑不一樣，導(dǎo)致疊在下面的平面會“變長”； 二是屏幕在折疊的過程中會遇到變形的難題，需要保證不管在展開態(tài)還是折疊態(tài)下，都保持平整；三是一些方便好用、性價(jià)比比較高的折疊方案已被其它手機(jī)廠家注冊了專利，后來者必須要嘗試各種可能的方案，迭代多次設(shè)計(jì)，以突破專利壁壘。

圖4：不同廠家折疊屏手機(jī)鉸鏈設(shè)計(jì)

通過Simpack 和 Abaqus快速驗(yàn)證新型鉸鏈方案，指導(dǎo)迭代設(shè)計(jì)，以突破專利壁壘。鉸鏈的設(shè)計(jì)應(yīng)使其保證較小的折疊半徑，展開時(shí)則完全拉伸柔性屏幕，以此來減少折痕。比如華為Mate X獨(dú)家專利設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)軸，在手機(jī)折疊與展開的過程中，能夠自主根據(jù)折疊的角度，自動伸縮，從而保證整部手機(jī)的平整狀態(tài)。

圖5：鉸鏈運(yùn)動分析動畫

• 柔性PCB板

手機(jī)折疊導(dǎo)致其內(nèi)置中的PCB板或線纜也需要折彎，進(jìn)而影響PCB板的信號完整性和電磁兼容，造成一系列手機(jī)使用故障，為保證柔性PCB板的信號完整性/電磁兼容，故提前需對不同彎折半徑及彎折角度進(jìn)行評估，以確保設(shè)計(jì)的可靠性。

 

圖6：柔性PCB板

通過SIMULIA CST，可以快速評估不同折疊角度和折疊半徑對信號完整性和EMC的影響。

圖7：不同折疊角度和折疊半徑對電磁性能的影響

• 柔性線纜的裝配工藝

柔性線纜或PCB在組裝的過程中，可能會發(fā)生脫落和破損斷裂的情況。通過Abaqus仿真分析快速驗(yàn)證cable在組裝過程中是否會有脫落或斷裂的風(fēng)險(xiǎn)，并找到FPC等最佳折疊路徑，以此改進(jìn)柔性線纜的組裝工藝，使其不脫落和不破損斷裂。

圖8：柔性線纜

總結(jié)：基于達(dá)索系統(tǒng)平臺的仿真核心價(jià)值

• 仿真與系統(tǒng)工程集成

基于3DEXPERIENCE實(shí)現(xiàn)仿真與系統(tǒng)工程的集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)端到端仿真閉環(huán)驗(yàn)證。統(tǒng)一平臺下，實(shí)現(xiàn)仿真流程、數(shù)據(jù)的有效管理、知識工程集成及與產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)之間的高效協(xié)同

圖9：仿真與系統(tǒng)工程集成   

• 多物理場耦合仿真

協(xié)同化創(chuàng)建、執(zhí)行、應(yīng)用和管理涉及多學(xué)科、多物理場的虛擬仿真驗(yàn)證。

圖10：SIMULIA手機(jī)多物理場解決方案

• 折疊屏手機(jī)一體化解決方案

圖11：SIMULIA 折疊屏手機(jī)一體化解決方案