電子連接器翹曲最佳化應用案例

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CAE技術輔助電子連接器翹曲最佳化之應用

作者：
王維達
Marvin Wang

科盛科技股份有限公司
(CoreTech System Co., Ltd.)

摘要
電子連接器在現今科技中扮演非常重要的角色，在任何電子零件間或者需要電子訊號傳遞的地方都需要電子連接器的輔助，隨著電子零件產品肉厚設計日漸趨薄、所需精度要求愈來愈高以及產品開發週期愈來愈快的狀況下，透過CAE技術輔助電子連接器產品開發變顯得格外重要。

關鍵字: Moldex3D模流分析、電子連結器、翹曲變形、纖維配向

一、前言
隨著產品開發週期的日漸趨快，模具的開發流程時間也逐漸縮短，因此如何快速的找到好的產品與模具設計成為一項重點工作。透過CAE的輔助，可在電腦上快速的得到分析結果並用於設計可行性的確認，進而縮短開發時間、降低試模成本的浪費並且提升產品品質。
電子連接器產品因產品微小化以及需要高精度的要求，而電子連接器翹曲變形的問題往往比起其他類型產品，更容易受到肉厚設計、流動平衡、纖維配向等等問題影響，而傳統開發流程往往需要花費非常多的時間來找出產品潛在性問題所在，透過CAE技術輔助電子連接器產品開發變顯得格外重要。

二、案例簡介
此案例為一DDR 2的電子連接器，如圖一所示，產品尺寸長約70 mm、寬約4.7mm、高約15mm，Frame厚度約0.35。原始流道設計如圖二所示，採用潛伏式進澆，澆口約0.8 mm，所使用的材料為LCP Vectra E130i ，圖三為原始設計的製程條件，其中充填時間約0.04秒，熔膠溫度約350度，模具溫度100度，保壓時間0.15秒，保壓壓力60MPa。

三、原始設計分析結果
圖四~圖七為原始設計流動波前圖(50~95%)，由圖可以發現原始設計中有明顯流動不行衡的問題，上側塑料明顯比下側塑料流動較快，當上側塑料先充填完成後再回包下側塑料，因而，因此容易會有過度充填、壓力分布不平均以及結合線的問題發生。而從流動波前也可以發現到因為產品厚度設計上有明顯差異，如圖八所示，上側流動區域厚度設計明顯比下側區域厚，因而出現流動不平衡的狀況，在充填至95%時在產品中心處可能會有明顯的結合線強度上的問題。
圖九為原始設計中保壓結束瞬間時產品內部溫度分布圖，由圖中可以得知在保壓結束時，產品內部仍處高溫區域，而不均勻的產品溫度分不容易產生不均勻的體積收縮狀況，因而發生產品變形問題。
圖十為原始設計Y軸向變形圖，變形量分布約為0.09~-0.08mm，圖十一為Z軸方向變形圖，變形量分布約為0.12~-0.06mm，圖十二為原始設計平面度變形圖，其平面度變形量約0.13~-0.13。

四、設計變更分析結果
設計變更內容主要在於掏除產品厚度，而欲掏除區域上選擇在側壁高厚度區域向內掏除肉厚，圖十三為更改產品厚度設計示意圖，由圖九可以發現到原始設計中，保壓結束時在厚度較厚的區域會有高溫環產生，因而有高體積收縮的現象，可能因產品兩側體積收縮不均而導致產品變形。因此利用掏除產品局部厚度的方式，藉以降低高體積收縮率的問題，進而達到解決流動平衡與體積收縮不均的問題。，圖十四~十五設計變更流動波前圖，由圖可以發現此組設計比原始設計流動波前較為平穩，最後包風位置已在靠近末端處。
圖十六為設計變更Y軸向變形圖，變形量分布約為0.06~-0.09，圖十七為設計變更Z軸向變形圖，變形量分布約為0.06~-0.11mm，圖十八為設計變更平面度變形圖，其平面度變形量約0.03~-0.06。

五、結論
透過Moldex3D的輔助，可有效縮短模具開發週期，並且可對於設計變更的可行性做確認，避免成本上的浪費。

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