1、11.翹曲之改善1-1 前言由於 LCP 的抗熱、耐高溫、抗化學品、良好 thin-wall 流動性等特性，所以可廣泛運用在很多電子材料上。在所有工程塑膠中，LCP 展現高度的 thin-wall 流動性與成形性。然而，在為具高度 thin-wall portion 與複雜的 3D 連接器的產品成形時，必須要了解 LCP的特性與其專業知識。在以下部分將探討如何減少以 LCP 射出成形連接器時，所產生的翹曲情形。1-2 可能造成翹曲問題的原因大致而言，melt polymer ，包括 LCP 會先流向較厚的部分，然後再流向較薄的部分，這是由於在較薄部分的 pressure-loss 比較厚部分時
2、的還大，而在大部分的連接器設計中，底部的厚度比 rib 的部分還要厚，而 polymer 流動的情形大致上如圖 1-1a。aba 0.8LFig. 3-1 Situation of retention resin at nozzle, screw, and cylinder(The recommendable design of nozzle is also drawn in the bottom of this figure)3-3 成型機、溫度設定設定溫度和實測樹脂溫度的差異其中最重要的原因在於，許多層次較低的成型方式在：設定溫度和實際樹脂溫度上，有很大的差異。特別現代的射出成型機，在射嘴
3、及料管溫度方面有數位式指示器，操作者容易產生指示器顯示溫度，相等於實際樹脂溫度的假象。然而經過我們測量過後，幾乎所有的成型機指示器的數值和實際溫度都不相同。1.樹脂溫度的測量步驟：一般測量樹脂溫度的方法為插入一支針型探針到清洗料館後流出的熔膠round ball中 在成形溫度起過以上的案例中round ball 球形注膠因輻射所散失的熱量造成溫度降低的情形不能被忽視，於是精準地測出樹脂溫度是有困難的，我們自行用非接觸式紅外線溫度計來測量剛從注（射）膠嘴的滴落物。儀器：紅外線輻射溫度計測點直徑：對紅外線輻射溫度計射定輻射率是非常重要的，我們由產品製造廠得知，確定各種塑膠可靠的輻射率為2.結論如表
4、 3-1.的結果所示，幾乎所有的案例中，實際溫度與測量溫度都有很大的差距3 Vertical type(B company)89 ditto ditto 370 395 400(+25 +30)407(+37)片控制不精確。如Fig.3-2所示Table 3-1 Result of temperature measurementNoInjectionmachineInjectionrateTemperatureMoldingSettingtemp.Actualtemperature(deg.C)1)(cm3/sec)controlsystemmaterial(deg.C)Metering2)P
5、urging3)1Verticaltype(Acompany)27ON-OFFtypePES3601GL30(GF30%)38040407(+20+25)040(60)2 ditto27PIDditto38075380(-50)400(+20)4Horizontal type-1(B company)114 ditto PES 3601GL20(GF 20 %)380 380 385( 0 +5)360 364(-20 -16)5 ditto 114 ditto PBT GF30% 270 275 280(+ 5 +10)270( 0 )6 Horizontal type-2(B compan
6、y)42 ditto LCP-R(GF40%)408 -4) 375 390(-18 -33)1) Using IT-240 infrared emission thermometer (Horiba Ltd.: spot size 1.2mm, emission rate 0.86)112) Measured at drawing strand from nozzle during purging process (measuring point : 1mm Fig. 3-2 Comparison of thermocouple position in various types of in
7、jection machine3-4 料管滯料情形和起泡問題的關係1. 根據之前所述，樹脂的變質容易發生的原因來自於樹脂實際溫度遠高於適合成型的溫度，這些耗損容易導致起泡問題原因為滯料時間過長，我們發現有極強烈的依據，起泡現象和樹脂成形溫度或樹脂滯留料管時間有關。測試方法樣品：成型機台：PS-40E5ASE(日精 NISSEI) 起泡及變形測試片在投入錫爐後在和維持 6秒後起泡及變形。這些試片用各種不同的條件來成型成型溫度 滯留時間 不同的成型條件下的測試片 from nozzle tip)3) Measured at the same manner as above except for s
8、etting with injection speed 10%4) Impossible to measure because of unstable meteringThe reason why the actual resin temperature differ from the setting temperature is thought that the position of the probe(thermocouple) to control the nozzle heater is not suitable as shown in Fig. 3-2.HeatThermocoup
9、leNozzle heatersetting temp.deviation +2030 ThermocoupleNozzle heatersetting temp.Temp.TimeTemp.Timeactual temp.actual temp.不同的鬆退程度 低壓、低速. 結果由表 3-2 測試結果指出，不論是變形量或起泡現象在內厚。測試板並無發生變化。同時在不同測試條件下，在內厚時，變形量或起泡都有發生。可見變形成起泡的原因傾向於成形條件。當樹脂滯留料管時，確定在焊錫時會起泡，而且樹脂溫度在下成形品就會起泡。改變鬆退大小對耐焊錫並無影響，根據以上測結果指出起泡現象發生主要原因為（成形溫度
10、）和滯留料管時間，不幸地，在時，測試片有稍微變色，似乎有點容易色變的樣子。假如鬆退太大，空氣容易從射噴最前端接觸部份進入射嘴內，空氣會包含在模具中，而且12在焊錫時可發生起泡現象。Table 3-2 Result of retention test360 low pressure/ low speed360 decompression 9mm360 decompression 5mmBlisteredBlisteredSlightlycolored400 retention for 15 minBlisteredBlisteredSlightlycolored400 retention for
11、 10 minBlisteredBlistered400 retention for 5 min400 no retentionBlisteredBlisteredSlightlycolored380 retention for 15 minBlisteredSlightlycolored380 retention for 10 min380 retention for 5 min380 no retentionBlistered360 retention for 15 min360 retention for 10 min360 retention for 5 min360 standard
12、 conditions0.8360 standard conditions0.5250 60sec210 60secSoldering Temp. testConditions aftermoldingMolding conditionThickness of testpiece(mm)13Standard conditions : decompression degree 2mmV = 50%, P = 30%, cycle time = 20 secLow pressure/low speed : V = 30%, P = 15%“ shows that neither change in
13、 form nor blister were found.3-5 其他可能3-5-1.溼氣的影響Sumikasuper LCP 與一般塑膠相較之下有極低的吸水率 () ，然而空氣中的溼氣仍會附著在膠粒的表面，這些溼氣會導致 LCP 起泡或裂解，這些溼氣必需在成型前藉由乾燥來移除。建議乾燥條件小時以上，我們經常發現儘管 Hopper 的溫度指示器顯示很高的溫度，但實際溫度則不然。例如以的條件下，有二個重點導致這種的煩麻。 熱空氣因乾燥機的濾網阻塞而無法循環，這樣的情況下，測量膠粒溫度時溫度偏低（例：） 滯留在空氣輸送料管線，介於乾燥機和成形機上的料筒中的膠粒，混到新的膠粒，假如膠粒經由熱風乾燥後
14、又再度冷卻，空氣中的溼度會再度“吸附在膠粒表面”而比冷掉的膠粒在成型前必需要移除。heaterblowerfilterpelletinjection machinehopperservice line of pelletFig. 3-3 Schematic view of hopper dryer and service line of pellet3-5-2. 拖曳空氣混入熔融膠在某些情形下，伴隨熔融捲入的空氣導致起泡（聚合物會發生氧化現象，而且導致色變或黑點經常在這樣的情形下被發現） （please refer nection 4 also）拖曳空氣混入熔融膠的原因如下. 背壓太低：LCP
15、 並不需要太高的背壓，但過低的背壓導致料桶的空氣會混入溶膠內14. 計量段螺桿減壓刻度太高，空氣會從噴嘴最前端接觸部份捲入熔融膠內. 計量段的轉數過高， （起過）反生原因和所述相似moldsprue airairFig. 3-4 Schematic view of cylinder3-5-3. 加熱筒大小和塑模量之間不平衡使用較大型的成型來提升塑模量，計量長度會變得過短。接著滯留加熱管的時間過長，除此之外這麼大的機台在進料段或壓縮段對樹脂容易增加過大的剪切力，在這樣的情況下，樹脂容易發生裂解、老化。1)測試方法：如 Table 3-3 所述，用二台不同螺桿直徑的成型機，成型測試片並測其耐焊錫性
16、。Table 3-3 Result of the soldering test using 2 injection machines having different screw diameterSample Amount of gas(ppm)Condition 1 10.8Condition 2 12.1Normalcondition 6.8Soldering resistance(dgree C)280(285:blister)280(285:blister)300(no blister)SG-150(Sumitomo)PS-40E5ASE(Nissei)SG-150 condition
17、 1: N C1 C2 C3 C4 (150T, 40mm ) 330 330 320 310 300 degree C *Real resin temp.: 350 degree C condition 2: N C1 C2 C3 C4 360 360 350 340 330 degree C *Real resin temp.: 380 degree C PS-40E5ASE condition 1: N C1 C2 C3 (40T, 22mm ) 360 360 350 330 degree C *Real resin temp.: 350 degree C2) 結果Fig-3-5 指出
18、，模次計量與成型機最大總計量的關係，假如模次的計量相較全計量15而言，顯得太短，聚合物滯留料管時間變得太長，而且會導致劣解、變異。full scale of measuring(100%)4% for each shotSG-150PS-40E5ASEfull scale of measuring(100%)28.6% for each shotFig. 3-5 The relationship between the metering for 1 shot and the max. metering range因為幾乎所有 LCP 的成品都很小，所以成型機最適合的尺寸如下所述：夾模力：， 加
19、熱筒內徑：。更小成型品夾模力：，加熱筒內徑：。3-6. 結論3-6-1. 有關於成型條件.樹脂需乾燥或更久. 完全清洗乾淨成型機原有的樹脂，因為之前樹脂有可能會殘留在成型機中而變成膠滯體，而此膠滯體很難被移除乾淨，無論在清洗料管或射嘴或螺桿方面都有可能發生。.先正確的料溫設在以下，設定開始成型時的溫度前必需先測量實際樹脂溫度。3-6-2. 相關的設備用測量器來檢查烘料乾燥機和烤箱的實際樹脂溫度檢查溫度控制器（控制器的熱感探針） ，和加熱片。熱電耦某些情況下，溫差電耦成控制器會因損壞而失控清洗料管加工流程清洗切換點 清洗流程 料管溫度設定1、射出終止 A、請向後推移噴嘴/射座後退。B、將前面加工
20、使用並殘留於料管內成成形溫度和前面加工溫度相同(例如 360、350、320、300)16形材料清除排出。(PURGING)2、投入建議清洗材料 開始清洗約 1520 模次/約 200 克(PURGING)上述相同成形溫度3、降低成形設定溫度 請繼續清洗料管動作，直到預定降低之成形溫度約 2030上述成形溫度降低 20304、請持續清洗動作(PURGING)將前面加工使用並殘留於料管內之成形材料完全清除排出/PURGING上述降低後之成形溫度5、設定成形加工溫度 A、停止清洗/PURGINGB、提高成形加工溫度提高成形加工溫度(例如360、350、320、300)6、重新開始射出成形 達到成形
21、加工溫度後，投入生產材料LCP，請清洗至少 510 模次後/PURGING，再正式射出成形同上成形溫度注意事項：1、LCP 原料滯留料管時間請勿超過 35 分鐘，如長時間中斷成形(超過 5 分鐘以上) ，再成形加工前，請進行清洗/PURGING 1520 模次。2、建議在長期間射出生產下，每週或至少在二週內須清洗料管乙次，防止及減少碳化材料殘留。4. 減少成型後的氣泡現象4-1. 導引 在 LCP 的成形項目中幾乎很少在成形後成品就起泡的現象，而且成品在焊錫過後也幾乎很少產生，似乎自從焊錫後會起泡開始，一直困擾著我們，成形後成品起泡與焊錫後成型品起泡是否同樣的原因造成，為了清楚分辨其中的不同，
22、我們定義焊錫後起泡的現象為the blister成品在成後就起泡的現象為the bubble 在這裡我們開始比較the bubble和the blister4-2.the bubble和the blister 的比較表 4-1 指出the bubble 和the blister的比較經由此表仔細觀察後便可以清楚的分辨出什麼是起泡問題the blister trouble Table 4-1 Comparison between “the bubble“ and “the blister“*Item the bubble the blisterafter molding yes rareafte
23、r soldering rare yesarising spot fixed randomthe decomposition of material(without regard to causes)rare yesthe dependence of molding conditiontemperature no yes17speed yes a littlepressure a little nothe dependence of tooling designcavity design yes rareair vent yes a little* : the order of frequen
24、cy is yes a little rare no4-3. 降低氣泡現象為了減少空氣拖曳進入模穴中，適合的成型條件和適合的模具設計，兩種適用性都必需考慮到(1) 合適的成型條件根據 3-5-2 所述，拖曳空氣混入熔融膠內會導致氣泡（the bubble）和起泡（the blister）除了 3-5-2 的敘述外，以下的措施能更有效的減少氣泡的問題，當熔膠經過時為了能順利地排除澆口和澆道內的空氣，射速必需放慢（ca.）必要的話第二段射出速度要比第一段來得更快（見 Fig.4-1）如第二部份所述，現有的產品內厚相當薄（）而且需要更高的射速。然而要完全的移除不只是模穴內，還有澆口和澆道內的空氣介由
25、排氣孔是非常困難的，因為通常過高的射速（）和射出時間相當的短（）Injection speed (mm/sec)screw positionex. 150ex. 30Fig. 4-1 Suitable injection condition (example)18(2) 適當的模穴設計在改善成形條件之後，偶而在薄內厚產品還是會有氣泡產品，如 Fig.4-2 指出，這樣的氣泡我們認為是殘留在模穴內的空氣被包入熔融膠。這樣的情況下，氣泡發生在較薄內厚的地方而且就在肉厚較部份的旁邊， （見 Fig.4-3）我們通常推蒍兩種方式安置更多排氣孔見Fig.4-4（不只是模穴還有在流道也很有效）在直角端也要做，讓直角變鈍。ToolingToolingToolingToolingToolingToolingairFig. 4-2 Schematic view of dragged air in the cavityblisterFig. 4-3 Arising spot of the bubbleair ventInstall the edgeToolingTooling19Fig. 4-4 Install the enough numbers of air vents Fig. 4-5 Install the edge at the corner
