1、Connector 常用工程塑膠知識,內容,一、塑膠材料全名中英文對照表; 二、常用工程塑膠參數一鑒表; 三、連接器用塑膠材料簡介; 四、工程塑膠特性簡介;,塑膠材料全名中英文對照表,常用工程塑膠參數一鑒表_電氣特性,常用工程塑膠參數一鑒表_机械特性,常用工程塑膠參數一鑒表_物理特性,連接器的常用塑膠材料優缺點一鑒表,連接器的常用塑膠材料特性比較,連接器用塑膠材料簡介,內容,高分子概念 塑膠材料分類 塑膠微結構與物性之關係 連結器與塑料之關係,高分子的概念,Homopolymer,Copolymer,AAAAAAA (ex. Polystyrene),Alternating,Block,Gra
2、ft,Random,AAAAAAA (ex.HIPS),AABBBABABBA (ex. SBR),ABABABA (ex. Polyester),AAAABBBBAAAA (ex. SBS),B B,B B,Scheme of classification of polymer composites,軟脆PVC,軟韌SBR,硬剛PP,硬脆PS,strain(%),stress(kg/cm2),硬韌PC,高分子物性決定因素,MFR(melt flow rate)=f(molecular weight)Density=f(molecular branch)Molecular weight dis
3、tribution,塑膠材料分類(1),以基本結構來分 熱塑性：（thermoplastics）1)線性高分子組成2)藉加熱與冷卻具有改變液態與固態的可逆性反應3)加工過的材料可重複回收使用 熱固性：（thermosets）1)分子構造呈網狀、三次元結構2)無法進行液態與固態的可逆性反應3)加工過的材料無法重複回收使用,塑膠材料分類(2),以分子之配列來分結晶性：1)具有明顯熔點2)當結晶結構被破壞時，比容(單位重量的體積)會有明顯的變化。非結晶性：1)無明顯之熔點2)具透明性3)抗化學性較差,塑膠材料分類(3),以功能來分塑膠依其機械、電氣、熱學及其他性質功能來分。1 )泛用塑膠：通常以美觀
4、及低功能使用要求，為訴求重點。如：PE、PVC、PMMA、ABS2 )工程塑膠：常用以取代鋁、鐵等金屬鑄造及高功能要求的精密零件上。如：POM、PBT、NYLON、 PC3 )高級工程塑膠：運用於特別要求之電子精密零件。 如：LCP、PES、PEEK、PEI,塑膠微結構與物性之影響(1),分子量與物性之關係1)分子量增加，強度增強。2)不可無限制增加，因分子糾纏，不易流動，加工困難，無定形與結晶狀態。1)聚合物分子鏈之間以雜亂糾纏卷曲的方式聚集在一起，此狀態稱之為無定形狀態 (Amorphos state) 。2)聚合物分子鏈和其他分子鏈互相以有規則的方式聚集在一起，則稱有規則排列的部分為結晶
5、狀態 (Crystal state) 。,不定形 V.S. 結晶性,不定型與半結晶狀態,決定高分子是否具有結晶性的關鍵因素： 高分子鏈排列的規則性 不定型（amorphous）Tg 半結晶（semi-crystallization）Tm、Tc,不定形狀態的五種黏彈性行為,溫度T（）,Log Er,Tg,玻璃狀態,皮革似區域,橡膠似區域,橡膠似流動,流體流動,玻璃轉換,Semicrystallinpolymer,Tm,塑膠微結構與物性之影響(2),結晶狀態 結晶化速度表成結晶核發生速率與結晶核成長速率之積 熔融塑膠的結晶核發生速率是愈低溫愈大。結晶核成長速率取決於分子鏈的擴散速度，所以愈高溫愈大
6、。此關係的模型，若適當控制射出成形時的模具溫度，即可得希望的結晶狀態。往模具射出後，徐冷的話推進結晶化，急冷的話未結晶前就固化，結晶程度小。,結晶速率（模溫之設定）,結晶成長之範圍：TgTm 結晶速率結晶核生成速度結晶核成長速度低溫時；結晶核生成速率大高溫時；結晶核成長速度快 球晶大具有較高的機械模數，但易脆 材料中添加0.010.1之核生成劑,影響結晶性高分子性質的因素,結晶結構的本性 結晶度（degree of crystallinity） 球晶（spherulites）的大小與數目 結晶的位向性（Orientation）,結晶度（degree of crystallinity）,沒有10
7、0的結晶性高分子高分子鏈從熔融狀態冷卻下來，在有限的結晶時間內並無法完全的鬆弛且排列成行，填充至晶格中。結晶度決定於：molecular structurethermal pretreatment,結晶度（degree of crystallinity）,由實驗計算結晶度的方法：1-ray Diffraction絕對值2密度3熱卡計（DSC）相對值,結晶對高分子性質的影響,密度（Density） 剛性或倔強性（Rigidity or Stiffness） 抗張強度（Tensile strength） 耐衝擊強度（Impact strength） 硬度及抗磨損性 （Hardness and ab
8、rasion resistance）,結晶對高分子性質的影響,熱機械性質 （Thermal mechanical properties） 光學性質（Optical properties） 溶解性（Solubility）,不定型與結晶性聚合物之性質比較,連接器與塑料之關係,在操作及製程溫度期間的熱安定性 材料的抗化學性 結構設計 抗張應力應變 韌性 成形性 填充物及添加劑 燃燒性 變形,連接器與塑料之關係(1),熱要求1)熱變形溫度( HDT )-評估其短期耐熱能力2)連續使用溫度（RTI）等級-評估其長期耐熱功能3)材料本身的熱膨脹係數(CTE)-與印刷電路板的熱膨脹係數相近而搭配，熱膨脹速率
9、不同則會引起翹曲，並且損壞焊接點。4)熔點(Tm)及玻璃轉移溫度(Tg)-高分子從玻璃態轉變成橡膠態的溫度，溫度高於其點，尺寸安定及性質將降低，也有可能造成分子的應力釋放而造成高分子不可逆的膨脹。,連接器與塑料之關係(2),抗化學性 連接器 Housing的要求是能夠在寬廣的化學環境中，依然能發揮其功能。他們必須能承受清洗劑、焊錫助劑及二次加工的清洗溶劑之侵蝕。抗潛變Housing 材料在受荷重下的抗潛變能力來自端子在Housing 內之預先荷重力，也會影響到連接器長期的可靠度，一般而言，有較高熱變形溫度或彈性模數的高分子有較低的潛變。,連接器與塑料之關係(3),結構分析的考慮端子保持力流道平
10、衡抗張應力應變提供材料在受負荷下響應的訊息，為了使連接器塑膠之設計的結構分析能有效執行，設計者必須有在特定操作溫度下的應力應變曲線，並且精確的以內插或外插模擬在實際操作條件下之材料行為。,連接器與塑料之關係(4),韌性無缺口之衝擊強度所顯現的是樹酯的韌性，韌性對於連接器之所以重要，在於使用中能順應彎曲伸縮，特別是薄壁的地方及扣環。模收縮當融熔塑膠在模具中冷卻其收縮的現象稱之收縮作用變數有材料模溫、成形壓力、射出速率、融熔溫度、 流動方向,連接器與塑料之關係(5),成形性成形性影響價格、可靠度及品質許多因素影響成形性1)流動難易2)成形收縮程度及預測3)翹曲的傾向4)製程中熱劣化的敏感性5)材料
11、回收使用的能力,連接器與塑料之關係(6),翹曲翹曲乃收縮不均造成的結果，不均衡的冷卻速率造成不均衡的收縮。另一原因是玻纖補強材之異向性導致微差收縮所造成(大多以 END GATE DESIGN),連接器與塑料之關係(7),添加物添加物或組成的變化造成材料特性改變，例如玻纖加入其中，抗張強度、比重及使用溫度範圍將增加，然而延伸率、熱膨脹係數及收縮將減少。燃燒性在實際燃燒條件下，產品之燃燒特性的取決評估預測或描述，這些測試並非準確並且不可信任，燃燒性要視零件大小著火難易、燃燒蔓延速度及產品的氧化程度而定。,工程塑膠材料簡介,內 容,工程塑膠特性 聚醯胺類工程塑膠(PA46、PA66、PA6T、PA
12、9T) 聚酯類(PBT、PCT、PET、PC)工程塑膠 PPS工程塑膠 LCP工程塑膠 SPS工程塑膠 PC/ABS工程塑膠 連接器與面板材料之要求,何謂工程塑膠？,能被用以取代鋁、鐵等金屬鑄造的材料 能適用於結構及高功能精密零件的材料 工程塑膠其相對溫度指數（RTI）必須大於100,工程塑膠特性,優點 缺點結晶性 耐化學藥品性 結晶收縮翹曲耐熱性 流動性 耐衝擊性非結晶性 耐衝擊性 耐化學藥品性大多數具透明性 耐熱性 尺寸安定 流動性,非結晶型和結晶型熱塑性塑料的主要特征,結晶性聚酯類特性,結晶收縮高 成品尺寸安定性佳 在熱水高溫高溼下易加水分解 價格低廉 缺口脆性高,電子用工程塑膠基本成份
13、,物性補強填充物玻纖、碳纖、礦物質 基材尼龍聚酯 、PPS、LCP.etc 界面活性劑表面處理改質劑 難燃劑鹵素與非鹵素系化合物,填充物的主要功能,承受主要負載 提高使用壽命與可靠性 提高耐熱性 改善抗變疲勞特性、強度與剛性 尺寸安定性與平整度 降低成本 防火導電等特殊功能,聚醯胺類工程塑膠（Polyamide）,PA66 (尼龍 66 , NYLON 66)Poly (hexamethylene adipamide)DU PONT , 南亞 , 新光 PA46 (尼龍 46 , NYLON 46)Poly (tetramethylene adipamide)DSM PA6T (尼龍 6T ,
14、 NYLON 6T)Poly (hexamethylene terephthalamide)MITSUI , DU PONT , AMOCO,尼龍材料特性,耐油性佳 耐磨耗優良 韌性佳 高吸溼性 潤滑性 耐酸性差 流動黏度對溫度敏感度高,高溫尼龍特性比較表,PA66 PA46 PA6T 流動性 結晶度 韌性 常溫剛性 高溫剛性 耐熱性 成形週期 吸溼性 焊錫性 價格 ,新高溫尼龍 - PA9T,優 點,低瓦斯氣及低模具腐蝕性低吸水性及尺寸安定性佳熱穩定性佳韌性佳,缺 點,需較高之模溫(1400C)原料價格昂貴,高溫尼龍中仍無法獨占鰲頭,綜合評估,聚酯類工程塑膠,PBT 聚對苯二甲酸丁二酯 長春
15、、南亞、新光、GEPoly(butylene terephthalate) PET 聚對苯二甲酸乙二酯 新光、杜邦、遠東Poly(ethylene terephthalate) PCT 聚對苯二甲酸環己烷二甲酯 EASTMANPoly(1,4-cyclohexamethylene dimethylene terephthalate) PC 聚碳酸酯(非結晶聚酯) GE、Bayer、三菱、帝人 Polycarbonate,結晶性聚酯類工程塑膠特性比較,PBT PET PCT 成形週期 耐熱性 機械強度 加水劣解性 價格 吸溼性 結合線強度 延展性 ,上表僅為聚酯類之互相比較,PBT PCT PE
16、T 特性,PBT - 耐熱及抗化學性符合連接器基本要求，且易加 工，但耐熱程度較差，僅能使用於T/H之製程PCT - 熱性能超過PBT、PET，可適用於SMT製程但強度較脆PET - 衝擊強度較低結晶時間太長,主要熱性能參數比較,PBT、PET和PCT的電性能比較,聚碳酸酯(PC)特性,耐衝擊性極佳 耐磨耗性差 透光率高於 90 % 以上 成品收縮率低，尺寸安定性高 易生殘留應力 高吸溼性 低流動性，黏彈效應明顯,PPS類工程塑膠,PPS,聚苯硫醚Polyphenylene sulfide-直鏈型白色 Linear type Fortron 1140A6-交鏈型咖啡色 Cross-linked
17、 typeTonen GB8411 , Phillips BR-4-230NA，Toso GS40-混合型咖啡色 Linear + Cross-linked typeToray A504X95,57,PPS樹酯特性,耐熱性極佳 撞及地面有清脆金屬聲響 脆性高 易生毛邊 低吸溼性，尺寸安定性佳 本身即符合 UL-94 V0、不需添加耐燃劑 高剛性高強度 耐藥品性僅次於 Teflon 需高模溫成形,二種形態PPS特性比較,直鏈型 交鏈型 流動性 韌性 色澤 紫外光安定性 毛邊 價格 ,上表僅針對兩種類型之PPS互相比較,液晶類(LCP)工程塑膠,Type I , HDT 280-350 Sumik
18、asuper Type IIa , HDT 240-280 Sumikasuper , Xydar , Vectra , Siveras Type IIb , HDT 200-240 Vectra Type III, HDT 60-200 Rodrun,液晶類工程塑膠特性,高流動性 高產品尺寸安定性 TYPE I、a具高耐熱性 優越的振動吸收特性 低熱膨脹係數 自身補強效應 自消火特性，無須添加耐燃劑 極佳的抗化學藥品性,不同形態液晶類工程塑膠特性比較,TypeI/IIa TypeIIb Type III 流動性 機械強度 耐熱性 表面光澤 次料粉末 結合線強度 價格 ,上表為LCP類材料之相
19、互比較,化腐朽為神奇 - sPS,sPS - Syndiotactic Polystyrene 對位聚苯乙烯,SPS 工程塑膠,出光( IDEMITSU )單一料源，Y2K後DOW加入 目前亞洲市場用量最大產品為 CONNECTOR 成型時易生瓦斯氣及毛邊 流動性佳 電氣性質佳、僅次於Telfon系列,SPS工程塑膠特性,優點 比重輕,流動性佳 原料價格低廉 均勻的機械物性 優異的電氣特性缺點 需較高之模溫(120) 端子保持力較差 不耐磨耗 成型週期長, 脫模性差 易生毛邊 瓦斯氣太重,缺 點,SPS & PCT & PPS綜合比較,PC/ABS 工程塑膠,聚碳酸酯(PC)與ABS的合金材料
20、 具備PC耐衝擊性和優良的耐候性及ABS的高流動性 GE (奇異 ) 與 BAYER (拜耳) 為世界上兩大供應廠商 環保材料（使用非鹵素系之耐燃劑） 應用範圍 電腦外殼電腦零件汽車內外部件通訊器材,PC/ABS工程塑膠特性,優良的成形加工性 優於 ABS 者：耐熱性、耐衝擊性、尺寸安定性 優於 PC 者：流動性、耐寒性、降低成本 -35至室溫保有極佳之物性 隨PC含量不同，可彈性調整不同耐熱性及耐衝擊性 耐 UV、螢光、長時間色澤保持性優 耐磨性 環保性,新光學材料 - COC,COC : Cyclic Olefin Copolymer 由Norbornene或其衍生物與乙烯或其他olefi
21、n等單體共聚而成,高穿透率 (93%) 耐熱溫度高 (130) 吸水率低，尺寸安定性高 (0.01%) 雙折射率低 (20nm, PC=60nm) 比重低 (1.021.10),新光學材料 - COC 特性,註 : 其他傳統光學材料有 PMMA, PC,熱塑性彈性體(橡膠) - TPE(R),TPO TPS TPU TPEE TPAE,TPE(R) : Thermoplastic Elastomer(Rubber),Price,Performance,TPE基本分類,TPE - AES Santoprene,Santoprene是AES公司將EPDM以動態硫化方式, 混煉於 PP 中, 故又可
22、稱為“變性TPO” or “ TPV”EPDM（ethylene-propylene diene mixer）：三元乙丙橡膠 or 乙烯-丙烯二烯混合物 PP（Polypropylene） 聚丙烯,TPE - AES Santoprene,與傳統橡膠比較之缺點,加工方法和熱塑性塑膠一樣的硫化橡膠,與傳統橡膠比較之優點,(1) 比重輕 (2) 可射出成型加工(易於量產) (3) 次料可回收利用,仍無法完成取代傳統橡膠之特殊性能要求 如 : 耐磨耗性, 耐候性, 耐油性, 耐壓縮變形性等,連接器與面板材料之要求,高剛性-保護機械內部零件（日本 IBM 碳纖強化）重量輕-為求輕便性，輕量化為其要求耐衝擊性-外觀件著重此特性耐燃性-符合 UL 安規即可低價趨勢-ABS、HIPS、PVC,材 料 電腦用零件趨向高頻要求 SMT 製程 Fine pitch 特性 製 程 Gas injection Insert molding,未來趨勢,
