RESIDUAL STRESS EFFECT ON ELECTRONIC CONNECTOR BREAKING BY USING CAE TECHNIQUE 廖伟纶、林秀春、王维达 Alan Liao, Alice Lin, Marvin Wang 科盛科技 Core Tech System Co., Ltd 中文摘要 随着塑料射出成型制程技术的进步，3C 产品组件除了要求高质量、高精度外，微小化及轻量化更成为近来趋势，其使得3C 产品内的电子连接器愈趋精微，但产品强度的要求却未减反增。而影响强度的因素有很多种，其中残留应力是很重要的因素之一。在高速射出成型时，电子连接器局部区域可能会产生残留应力，导致在承载外力作用时可能会发生断裂问题。因此，本文利用Moldex3D 模流分析软件探讨残留应力影响电子连接器断裂问题，透过Moldex3D 结果分析有助于观察残留应力分布并使其改善，达到有效解决电子连接器断裂问题。 英文摘要 With the progress in molding technology, high quality, precision, miniaturization and lightweight have become major trend in 3C industry recently. It implies that parts, such as electronic connector in 3C products, are demanded much lighter and smaller as well. And meanwhile, product strength required is increasing. There are many factors which can affect product strength, and residual stress is one of the most important ones. It is known that local residual stress probably occurs under high injection speed in molding electronic parts, which results in part breaking under external force. Therefore, in this paper, we introduce a CAE simulation tool, Moldex3D, to study the effects of residual stress on electronic connector breaking. Through simulation, residual stress can be observed to find out better processing conditions for solving part breaking. 关键词: Moldex3D、残留应力、断裂、电子连接器 一、前言 电子零组件可分为被动组件、接续组件及能源组件等类别，而连接器(Connector)属于接续组件[1]，如图一所示。其起源于美军在第二次世界大战期间，为了缩短战斗机的维修时间，从原本使用「焊接」方式组装改变成「连接器」组装，使得维修人员可快速针对损坏组件作更换，因而开启了连接器产业的蓬勃发展。 连接器泛指所有用在电子讯号与电源上之连接组件及其附属配件，主要功能为接通电路或电子机器以传输电源或信号，亦即，连接器是所有讯号间的桥梁，其产品质量之良莠不仅影响电子机器间讯号传输之可靠度，亦会左右电子设备整体运作[2]。连接器功能在提供一可分离接口，连接电子系统内部的两个子系统，使能顺利传输讯号或电力，简单来说，连接器是所有组件间讯号或电力传输的桥梁，一般连接器会依不同应用在接触阻抗、插拔力、插拔次数、耐环境性、高频稳定性有不同要求，其质量会影响讯号传输可靠度，进而影响整个电子机器运作质量[3]。在市场上高传输速率、轻薄短小的细密结构需求下，连接器产品可应用范围广泛，在供应方面，我国连接器产业占全球市占率接近10%，且以3C 应用连接器(板对板、FPC、角型I/O…)为主，达9成比重[4]；在应用方面，即计算机及其接口设备、消费性电子、交通运输、通讯、医疗器材及航天工业等领域。就台湾厂商而言，连接器市场主要是着重在计算机及周边、网络通讯、消费性电子产品。 一般塑料制品所承受的应力作用可依应力来源区分为外部应力及内部应力两种[5]，外部应力是成品在使用时所承载之外力作用，此部分是依产品应用场合而定，通常是无法控制其程度。 而内部应力通常是成品在加工成型过程中所产生而留存在成品内部，即为残留应力。 在射出成型产品中存在的残留应力主要由两个原因所导致，一为充填阶段之由流动残留应力所引发之分子排向，二为冷却阶段不均匀收缩所产生之热残留应力[6]。流动残留应力在塑料充填过程中主要受到高剪切率之影响，而在充填之后的冷却与脱模阶段持续被释放或冻结；热残留应力则由高温的塑料材料冷却到玻璃转移温度(Tg)后不均匀的体积收缩与密度变化所生成。因此当高速射出成型时，电子连接器靠Pin 区域可能会在承载外力作用时会发生断裂问题的原因是残留应力所导致。
图一 电子零组件产业范畴[1] |
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