奇菱科技減少開發提升TFT-LCD相關零組件（CAE分析报告）

Tommy_GZ

奇菱科技(奇菱)成立於 1964 年，隸屬於奇美集團當中的一員；業務範疇從成立最早期的 PE 產品加工，擴展到塑膠染色、複合材料等領域。四十多年來，在台灣塑膠加工的領域當中，一直扮演著重要的角色。於 2000 年，跟隨奇美集團的腳步往光電領域發展而轉型。自精密染色事業部後，奇菱又陸續成立 精密加工事業部、背光模組事業部及電子事業部，並於 2007 年，再成立 LCD 模組事業部及投影機事業部，全力深耕「 平面顯示器 」材料、零件及系統供應鏈之垂直整合。(資料來源：奇菱科技https://www.chilintech.com.tw)

隨著時代的演變，近幾年來奇菱科技為配合奇美集團往光電領域發展而進行企業轉型，由傳統染色配料代工進入精密射出成型加工領域。奇菱科技主要發展項目即為TFT-LCD之相關零組件，如：背光板支架、液晶螢幕顯示器外殼、背光板邊條等。由於各零組件的結構不同，在產品設計及成型加工上所發生的問題情況與解決方法也皆不相同。這些零組件位搭配液晶顯示器外型，常常在成品肉厚設計上有很多的差異，加上目前大尺寸的顯示器的開發及考量成本、時效性種種問題，相對上模具的設計開發將更具挑戰。

TFT-LCD顯示器目前都朝向輕、薄、大三項需求來發展，對於此類新產品開發上所面臨的挑戰，奇菱科技擺脫了傳統的思維，於2002年時導入Moldex3D模流分析技術，有別於以往傳統的設計流程，在模具設計初期即先利用模流分析工具驗證設計方案的可行性。

Moldex3D提早發現原始設計缺陷:
使用Moldex3D的最大優勢，即是在未成品階段就能透過虛擬分析發現設計缺陷，進而減少試模次數。第一組模流分析為原始的射出，四點進澆。在此案例中，藉由Moldex3D動態的流動波前圖，我們發現四主要問題：滯留現象、鎖模力大、壓力值偏高、與Z軸翹曲變形嚴重。

(1) 滯留現象
圖1~圖5 為流動波前圖與實際試模比對圖，由於圖中流動波前等位線中間處分佈較密集，得知此處有滯留現象。由圖中亦可以得知流動的波前分佈及熔接線產生的位置。判圖解析：藉由動態的流動波前圖，可看塑料在模穴中各時刻的充填情形，並可預測縫合線及包封位置，且可判斷是否會有短射現象發生，提供排氣孔位置安排等之參考。

圖1. 原始設計流動波前圖	圖2. 原始設計試模短射圖	圖3. 原始設計流動波前圖
圖4. 原始設計試模短射圖	圖5. 原始設計流動波前等位線圖

(2) 鎖模力大
圖6~圖7 澆口射出壓力及鎖模力曲線歷程圖，壓力分佈高114MPA(1 MPa=9.8kg/cm2)且所需鎖模力大1200 ton。判圖解析：藉由安裝感測器在噴嘴點上，來瞭解模穴內動態的壓力變化，觀察塑料在模穴中各時刻的充填壓力歷程情形，並可得知流道及澆口所佔的壓力值，且可判斷壓力降是否過大，提供流道設計或成形條件等之參考。

圖6.  原始設計試壓歷程曲線圖	圖7. 原始設計鎖模力歷程曲線圖

(3) 應力值偏高
圖8 為充填剪切應力分佈圖，此應力值偏高產品中間處在1MPa影響產品變形的主要因素。判圖解析：剪切應力代表塑料在加工過程中由於剪切流動造成的應力大小。可由圖判別塑料流動應力是否過高，以做為是否使塑膠材料產生裂解及過高殘餘應力 (residual stress)造成成品變形的參考。在一般的成品其此值應不大於0.5 MPa (1 MPa=9.8kg/cm2)。

圖8. 充填剪切應力分佈圖

(4) Z軸翹曲變形嚴重
圖9 所示為Z軸翹曲變形分佈圖，變形量範圍-1.46~1.56mm高低差共3.02mm (實際試模3mm以上)。變形位移量己超出產品公差範圍，翹曲情況非常嚴重。

圖9. Z軸翹曲變形分佈圖

透過模流分析成功改善設計結果：
原始設計成品充填到中間處因肉厚變薄，充填不易有滯留現象，因充填不平衡狀態，導致成型壓力及鎖模力竄升的問題，且中間薄區 域有過高的殘留應力問題，也因收縮不均導致翹曲變形嚴重及黏母模等問題，因此此組設計將中央區域加厚，以期能改善上述等問題。
(1) 圖10~圖14 為流動波前圖與實際試模比對圖由圖中流動波前等位線分佈較均勻，表示滯留現象已解決。

圖10. 設計變更─波前流動圖	圖11. 設計變更─試模短射圖 圖	12. 設計變更─波前流動圖
圖13. 設計變更─試模短射圖	圖14. 設計變更─流動波前等位線圖

(2) 圖15~圖16 澆口射出壓力及鎖模力曲線歷程圖，壓力分佈降低為89MPA(1 MPa=9.8kg/cm2)且所需鎖模力降低為920 ton。

圖15. 設計變更─設壓歷程曲線圖                             圖16. 設計變更─鎖模力歷程曲線圖

(3) 圖17 剪切應力分佈圖，此應力值皆小於0.5MPa以下。

圖17. 剪切應力分佈圖

(4) 圖18 為Z軸翹曲變形分佈圖，變形量範圍-0.52~0.56mm，高低差為1.08mm (實際試模1mm以下)已有顯著的改善。

圖18. Z軸翹曲變形分佈圖

就低縮水率非結晶性材料而言，其成品設計壁厚變化大致可控制在20%~25%以內，如此成型壓力、剪切應力、鎖模力皆可獲得大幅度的改善，因此在應不同模具設計、產品設計、塑膠材料選擇及射出機台加工條件設定，均可以在成品未開發模具之前做模流分析評估，可大幅降低因無謂的試模及修模的浪費。

試模結果前、後兩組變型比較圖

大量節省時間與金錢
奇菱科技李茂松總經理提到:「近幾年來，TFT-LCD顯示器市場競爭非常激烈，如何降低產品開發成本，並快速且有效的進行量產，是每家廠商必備的課題之一，而透過Moldex3D模流分析技術的導入正好能滿足此需求。2002年至今，奇菱利用Moldex3D軟體所成功協助開發的模具已超過上百件，其成效不只讓開發成本大幅下降，更進一步縮短開發週期與提高產品品質。」透過Moldex3D模流分析技術在模具開發上的輔助，奇菱科技在「液晶顯示器產業」中已扮演著十分重要的角色。

[ 本帖最后由 Tommy_GZ 于 2008-12-16 11:52 编辑 ]

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