B05-应用 CAE 技术于残留应力影响电子连接器断裂问题之探讨

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)属于接续元 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。