精密电子连接器平坦度之模流分析与实际射出组件比较
摘要：精密电子连接器在电子产业进入轻薄短小的需求下，以从早期穿孔式(DIP)焊接于印刷电路板上演变成表面粘着技术(SMT)。在此技术下，精密电子连接器焊脚的平整度成为最重要的产品规格。在影响连接器塑料组件平整性的众多参数中，以翘曲变形最为关键。本研究针对此问题，以目前产业实际使用的电子连接器为例，利用田口实验规划，探讨在两种不同材料(PA6T, LCP)，三种射出条件(射出温度、射出压力、充填时间)，对于连接器平坦度的影响。结果发现，就PA6T材料而言，模流分析所预测的较佳成型条件与实际射出成品相符，然而LCP材料，模流分析所预测的最佳成型条件与实际成品有些许误差。就射出成型条件而言，两种材料的射出温度均在315度可达到最佳平坦度，而射出压力则分别为130 MPa (PA6T)及140 MPa (LCP)，差距并不大。而由于LCP的流动性较PA6T好，因此充填时间LCP只需0.9秒，而PA6T则需1.5秒。此外，以玻璃纤维含量针对LCP 材料做平坦性分析，发现玻璃纤维含量越多时，其平坦度越好。因此，玻璃纤维含量似乎可补偿因流动性佳所造成的翘曲变形。然而在实际应用上玻璃纤维含量过多将造成实际成型不易。因此不同射出料的物性，需搭配不同的射出条件，而模流分析提供一个有效的评估标准。
一、 前言
近年来电子产业的趋势朝向高密度及薄型化，伴随着相关芯片零组件的薄型化，基板接续用连接器也被要求低背化、细脚距化与省空间化[1-3]。对于表面粘着技术的连接器(SMT connector)而言，由于连结器的焊接温度介于240-260℃，因此在材料选用上，必须考虑成型性及耐热性。一般基于成本考量，常用的材料有 PA6T及LCP。由于这些材料在射出成型过程中，树脂(resin)会因为在各个方向的不同的收缩率而产生翘曲变形，此变形对于组装后之成品平整度影响甚钜，因此本文针对此一主要产品特征，探讨射出温度、射出压力、充填时间三种制程参数，及添加纤维的量对于所射出的连结器其翘曲度的影响，进而提供业界在设计与制造连结器的重要参考数据。
二、实验规划
精密电子连接器射出成形产品，因其尺寸小及厚度薄，故在材料选择上或是制程参数规划上应有所差异，故透过模具制作与产品实际射出成形以便修正及核对实务之正确性。在材料选择上，不同材料如PA 6T、LCP，其流动性有不同，选择适合材料至为重要，而不同产品因造型各异，是否材料各异，也为重要探讨范围。在制程参数上选择、射出温度、射出压力、充填时间等作为控制参数，从文献中得知射出温度为制程中最重要参数[4-7]，然而对于业界量产考量，射出压力及充填时间之调整，可使成型时间变短，进而增加产量，然而射出压力太大将导致成品收缩、变形，因此这些变量彼此相互影响，关联性非常复杂，因此必须利用田口法[8-9]，以最少仿真次数，得出不同材料的最佳化射出制程参数。而判别的主要参数为连结器的翘曲度。 透过本研究实验所规划之流程(图1)，搭配田口实验规划法，加以探讨模流分析与实际射出成形所得之结果，是否可有效改善塑料平坦度，进而获得最佳化之射出成形参数。
塑料射料PA 6T在设定射出温度、射出压力、充填时间之条件参数后，这些参数将作为仿真之参数，如表1所示。透过田口方法实验规划，可得L9直交表，如表2所示。依据 L9直交表，可清楚得知有9组田口规划之实验参数，再分别针对这9组参数，实际作射出成形，并量测实际其塑料翘曲度，量测之结果，大部份数据皆不符合塑料翘曲度(Flatness) 0.05mm规格内，如表3所示。仿真实验数据为第2组，其参数为射出温度315℃、射出压力 130 MPa、充填时间1.5 s，如表4所示。
