一次解決電子零件的流動不平衡、縫合線及包封問題

時間：2023-07-17作者：東莞市幾何科技有限公司瀏覽：111

挑戰(zhàn)

改善包封、結(jié)合線、缺料等缺陷

改善流動不平衡之流道

縮短周期時間

 

 

解決方案

圜達團隊藉由使用Moldex3D分析來幫助改變并設計流道位置，使產(chǎn)品充填時流動平衡，并降低殘留應力及縮短成型周期。

后又藉由增加溢流區(qū)及變更產(chǎn)品外型等設計，來改善包封、縫合線、缺料等外觀缺陷。

較終應用Moldex3D將整體良率提升了39.68%，生產(chǎn)周期也降低16%。

 

 

效益

有效控制縫合線位置

流動平衡

減少澆道料頭節(jié)省材料

縮短成型周期

提升良率

 

 

案例研究

本案例之T3C輕觸零件尺寸為3mm * 2mm * 0.6mm，模具為八個模穴的設計(圖一)，內(nèi)側(cè)模穴的平均厚度為0.06~0.09mm，使得制造技巧難度較一般產(chǎn)品高。

 經(jīng)由Moldex3D模擬，發(fā)現(xiàn)確實有流動不平衡的問題。由于魚骨型的流道設計，造成內(nèi)側(cè)的塑料會流動得比外側(cè)還要快(圖二)。

 
圖二 分流道區(qū)域有流動不平衡的情形

此外因流道區(qū)域的較大冷卻時間過長，使得成型周期也連帶拉長，達到7~8秒(圖三)。




圖三 仿真顯示冷卻時間過長

進一步觀察到縫合線(圖四紅線處)集中在產(chǎn)品背部凹孔處，此將導致流體*滲入，使產(chǎn)品導通不良。




圖四 潛在的縫合線位置

此外，較大剪切應力(圖五)約為6MPa也過高，將使塑料產(chǎn)生裂解及過多殘余應力。




圖五 產(chǎn)品有過高的剪切應力

仿真結(jié)果及實驗都清楚顯示，流道設計為影響流動不平衡的主因。因此根據(jù)Moldex3D的分析及多次實際驗證結(jié)果，設計了新的流道以取代原始方案。最后圜達團隊決定采用S型流道，來改善流動不平衡問題(圖六)。




圖六 新的S型流道設計

多模穴模具若達到流道平衡，每個模穴就會在同樣的時間點進行充填和保壓。增加模穴有助于提高產(chǎn)能，因此對于多模穴模具而言，流道平衡顯得至關(guān)重要。圜達團隊以Moldex3D評估新的流道設計，發(fā)現(xiàn)包括流動不平衡(圖七)、高剪切應力和過長的成型時間等原本困擾團隊的問題，都已成功解決。




圖七 流動不平衡問題已顯著改善

 在改為S型流道后，剪切應力也從原本的7MPa降至3MPa(圖八a)，較大冷卻時間也從8秒降為5秒(圖八b)。




圖八 (a)剪切應力成功降低；(b)成型周期成功縮短

 此外，S型流道系統(tǒng)較幫助節(jié)省了11%的原料，降低生產(chǎn)成本(圖九)。




圖九 原始設計(左)與設計優(yōu)化(右)之后的流道重量比較

 然而若只變更流道系統(tǒng)，卻無法解決縫合線和包封問題。此外還有背部0.03至0.05深的凹孔必須解決(圖十a(chǎn))，以及須將外觀更改為外部四個頂針(圖十b)以解決縫合線和包封問題。




圖十 消除背部凹孔(a)及變更為外部四個頂針(b) 的較終優(yōu)化設計

 實際制造后的產(chǎn)品顯示，縫合線位置已移動道產(chǎn)品上方(圖十一紅圈處)，比原始設計改善許多。實際驗證后也發(fā)現(xiàn)與模擬結(jié)果高度相符。




圖十一 模擬的流動波前趨勢與實驗結(jié)果高度相符

 

進一步觀察發(fā)現(xiàn)，有凹孔的原始設計呈現(xiàn)明顯的縫合線(圖十二紅圈處)。在消除凹孔并更改頂針設計后，新的設計就達到了制造所需的質(zhì)量。




圖十二 原始設計(左)與設計優(yōu)化(右)后的縫合線比較

 

 

結(jié)果

Moldex3D可幫助圜達團隊以較低的成本進行試模工作，并早期診斷流動不平衡、縫合線及包封等成型缺陷，最后成功省下制造成本、降低制造風險。


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