連接器變形的中心議題：

• 連接器塑料組件平整性的翹曲變形研究

連接器變形的解決方案：

• 模流分析提供一個有效的評估標準

摘要：精密電子連接器在電子產業進入輕薄短小的需求下
，以從早期穿孔式(DIP)焊接於印刷電路板上演變成表麵粘著技術(SMT)。在(zai)此(ci)技(ji)術(shu)下(xia)，精(jing)密(mi)電(dian)子(zi)連(lian)接(jie)器(qi)焊(han)腳(jiao)的(de)平(ping)整(zheng)度(du)成(cheng)為(wei)最(zui)重(zhong)要(yao)的(de)產(chan)品(pin)規(gui)格(ge)。在(zai)影(ying)響(xiang)連(lian)接(jie)器(qi)塑(su)料(liao)組(zu)件(jian)平(ping)整(zheng)性(xing)的(de)眾(zhong)多(duo)參(can)數(shu)中(zhong)，以(yi)翹(qiao)曲(qu)變(bian)形(xing)最(zui)為(wei)關(guan)鍵(jian)。本(ben)研(yan)究(jiu)針(zhen)對(dui)此(ci)問(wen)題(ti)

，以(yi)目(mu)前(qian)產(chan)業(ye)實(shi)際(ji)使(shi)用(yong)的(de)電(dian)子(zi)連(lian)接(jie)器(qi)為(wei)例(li)

，利(li)用(yong)田(tian)口(kou)實(shi)驗(yan)規(gui)劃(hua)，探(tan)討(tao)在(zai)兩(liang)種(zhong)不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)(PA6T, LCP)，三種射出條件(射出溫度、射出壓力、充填時間)，對於連接器平坦度的影響。結果發現，就PA6T材料而言，模流分析所預測的較佳成型條件與實際射出成品相符，然而LCP材料，模流分析所預測的最佳成型條件與實際成品有些許誤差。就射出成型條件而言，兩種材料的射出溫度均在315度可達到最佳平坦度
，而射出壓力則分別為130 MPa (PA6T)及140 MPa (LCP)

，差距並不大。而由於LCP的流動性較PA6T好，因此充填時間LCP隻需0.9秒

，而PA6T則需1.5秒。此外，以玻璃纖維含量針對LCP cailiaozuopingtanxingfenxi，faxianbolixianweihanliangyueduoshi
，qipingtanduyuehao。yinci，bolixianweihanliangsihukebuchangyinliudongxingjiasuozaochengdeqiaoqubianxing。ranerzaishijiyingyongshangbolixianweihanliangguoduojiangzaochengshijichengxingbuyi。yincibutongshechuliaodewuxing，xudapeibutongdeshechutiaojian，ermoliufenxitigongyigeyouxiaodepinggubiaozhun。

一、 前言

近年來電子產業的趨勢朝向高密度及薄型化，伴隨著相關芯片零組件的薄型化
，基板接續用連接器也被要求低背化、細腳距化與省空間化[1-3]。對於表麵粘著技術的連接器(SMT connector)而言
，由於連結器的焊接溫度介於240-260℃，因此在材料選用上，必須考慮成型性及耐熱性。一般基於成本考量，常用的材料有 PA6T及LCP。由於這些材料在射出成型過程中
，樹脂(resin)會hui因yin為wei在zai各ge個ge方fang向xiang的de不bu同tong的de收shou縮suo率lv而er產chan生sheng翹qiao曲qu變bian形xing
，此ci變bian形xing對dui於yu組zu裝zhuang後hou之zhi成cheng品pin平ping整zheng度du影ying響xiang甚shen钜ju，因yin此ci本ben文wen針zhen對dui此ci一yi主zhu要yao產chan品pin特te征zheng
，探tan討tao射she出chu溫wen度du、射出壓力、充填時間三種製程參數
，及添加纖維的量對於所射出的連結器其翹曲度的影響，進而提供業界在設計與製造連結器的重要參考數據。

二、實驗規劃

jingmidianzilianjieqishechuchengxingchanpin，yinqichicunxiaojihoudubo
，guzaicailiaoxuanzeshanghuoshizhichengcanshuguihuashangyingyousuochayi
，gutouguomojuzhizuoyuchanpinshijishechuchengxingyibianxiuzhengjiheduishiwuzhizhengquexing。zaicailiaoxuanzeshang
，butongcailiaoruPA 6T、LCP，其流動性有不同，選擇適合材料至為重要
，而不同產品因造型各異
，是否材料各異，也為重要探討範圍。在製程參數上選擇、射出溫度
、射出壓力、充填時間等作為控製參數
，從文獻中得知射出溫度為製程中最重要參數[4-7]
，然而對於業界量產考量
，射出壓力及充填時間之調整
，可使成型時間變短，進而增加產量，然而射出壓力太大將導致成品收縮、變形，因此這些變量彼此相互影響，關聯性非常複雜
，因此必須利用田口法[8-9]，以最少仿真次數
，得出不同材料的最佳化射出製程參數。而判別的主要參數為連結器的翹曲度。

透過本研究實驗所規劃之流程(圖1)
，搭(da)配(pei)田(tian)口(kou)實(shi)驗(yan)規(gui)劃(hua)法(fa)，加(jia)以(yi)探(tan)討(tao)模(mo)流(liu)分(fen)析(xi)與(yu)實(shi)際(ji)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)所(suo)得(de)之(zhi)結(jie)果(guo)，是(shi)否(fou)可(ke)有(you)效(xiao)改(gai)善(shan)塑(su)料(liao)平(ping)坦(tan)度(du)
，進(jin)而(er)獲(huo)得(de)最(zui)佳(jia)化(hua)之(zhi)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)參(can)數(shu)。 塑料射料PA 6T在設定射出溫度、射出壓力
、充填時間之條件參數後，這些參數將作為仿真之參數，如表1所示。透過田口方法實驗規劃，可得L9直交表，如表2所示。依據 L9直交表，可清楚得知有9組田口規劃之實驗參數，再分別針對這9組參數，實際作射出成形
，並量測實際其塑料翹曲度，量測之結果
，大部份數據皆不符合塑料翹曲度(Flatness) 0.05mm規格內，如表3所示。仿真實驗數據為第2組
，其參數為射出溫度315℃
、射出壓力 130 MPa

、充填時間1.5 s，如表4所示。

塑料射料LCP在已設定射出溫度、射出壓力、充填時間之條件參數後，再設定仿真之各參數，如表5所示。透過田口方法實驗規劃
，可得L9直交表，如表6所 示。依據L9直交表
，可清楚得知有9組田口規劃之實驗參數，再分別針對這9組參數，實際作射出成形，並量測實際翹曲度，量測之結果，大部份數據皆不符合塑 料翹曲度(Flatness) 0.05mm規格內
，如表7所示。仿真之最佳化參數為第三組
，其參數為射出溫度315℃、射出壓力 140 MPa 、充填時間0.9 s


，如圖3所示。 由實驗數據輸入田口法計算機程序後，經因子變動計算
，可得S/N(訊號/噪聲比)，如圖3所示。所得到最佳化成形參數為射出溫度315 ℃、射出壓力130 MPa 、充填時間0.8 s。此最佳化參數出現於田口規劃法L9直zhi交jiao表biao內nei之zhi第di二er組zu實shi際ji數shu據ju，但dan與yu實shi際ji射she出chu及ji仿fang真zhen射she出chu之zhi最zui佳jia值zhi是shi不bu相xiang符fu的de
，仿fang真zhen射she出chu為wei第di三san組zu最zui佳jia，然ran實shi際ji射she出chu數shu據ju為wei第di三san組zu最zui佳jia，雖sui然ran田tian口kou最zui佳jia化hua組zu合he與yu實shi際ji和he仿fang真zhen並bing不bu相xiang符fu，不bu過guo距ju離li最zui佳jia實shi際ji射she出chu數shu據ju僅jin差cha0.001mm，已相當接近；最佳化成形之塑料其平坦度為 0.05mm，符合平坦度不超過0.05mm之目標值。

三、結果與討論

從PA 6T 之S/N (訊號/噪聲比)，可觀察出，不論是射出溫度、射出壓力、充填時間，均有相當明顯之趨勢，S/N(訊號/噪聲比)亦是取最大值，故所呈現之最佳成形參數為射出溫度315 ℃、射出壓力130 MPa
、充填時間1.5 s，這組最佳化成形參數，出現於田口規劃法L9直交表內之第2組實驗數據，然而實際射出之塑料平坦度數據為0.04 mm，此量化數據符合平坦度不超過0.05 mm之目標值，其餘仿真之8組
，均未能符合小於0.05 mm規格內。塑料PA 6T經田口法所規劃出L9直交表後

，分別作9組實際射出與仿真射出，從實際射出可得知第2組為最佳，其數據呈現之分布
，最大數值為0.097 mm
，最小數值為0.040 mm，兩者相差值為0.057 mm
，然仿真射出也是為第2組最佳，其最大數值為0.1151mm

，最小數值為0.0452 mm
，兩者相差值為0.06911 mm
；然實際射出與仿真射出之總相差值為0.0294 mm；兩(liang)者(zhe)相(xiang)較(jiao)之(zhi)下(xia)
，可(ke)看(kan)得(de)仿(fang)真(zhen)射(she)出(chu)的(de)差(cha)異(yi)性(xing)較(jiao)高(gao)。數(shu)據(ju)波(bo)動(dong)也(ye)比(bi)較(jiao)實(shi)際(ji)射(she)出(chu)之(zhi)數(shu)據(ju)波(bo)動(dong)來(lai)得(de)大(da)。實(shi)際(ji)射(she)出(chu)與(yu)仿(fang)真(zhen)射(she)出(chu)之(zhi)翹(qiao)曲(qu)度(du)，有(you)相(xiang)同(tong)之(zhi)趨(qu)勢(shi)，如(ru)圖(tu)4所示。故從仿真中，就可以先觀察其最佳值為何，如圖5-圖7所示，若異常之處，可隨時作調整。在PA 6T實際射出與仿真射出中
，知射出溫度最為重要，再者為射出壓力，最後為射出時間。


從LCP之S/N(訊號/噪聲比)，可觀察出
，除 了射出溫度外，射出壓力與充填時間，均未有相當明顯的趨勢

，S/N(訊號/噪聲比)亦是取最大值，故所呈現之最佳參數為射出溫度315℃
、射出壓力130 Mpa
、充填時間0.8 s，這組最佳化成形參數，正好出現於田口規劃法L9直交表內之第2組實驗數據
，然而實際射出成形第二組之塑料平坦度數據為0.051mm

，此量化數據未符合於0.050mm目標值內,實際射出最佳值是第3組，其平坦度數據為0.050mm符合目標值之內，與田口法之最佳化組合相比，兩者不相符；其餘8組均未符合不超過平坦度0.050mm目標值內。實際射出之數據中，第三組實驗數據是0.050mm最佳的
，次者為第二
、四組，兩組實際射出之塑料平坦度為 0.051mm

；在此說明為何田口規劃之第二組最佳化成形
，於實際射出中，並不是最好的，因為從S/N(訊號/噪聲比) ，可觀察出，射出溫度的斜率趨勢是相當清楚的，但射出壓力所呈現之斜率趨勢卻是相當不明顯的，並且其值已相當接近S/N標準值(紅色虛線)，這顯示在此射料LCP中

，射出壓力所扮演的參數，並不屬於關鍵參數
，但反之也可以說，因設定之射出壓力太高，導致斜率趨勢不明顯
，然就充填時間0.8s、0.9s而言
，其呈現兩者相互接近之狀況
，與0.7s區隔相當明顯，這顯示出時間以0.8s、0.9s，均為佳，0.7s是(shi)不(bu)可(ke)行(xing)之(zhi)參(can)數(shu)。綜(zong)合(he)上(shang)述(shu)之(zhi)因(yin)素(su)
，可(ke)能(neng)因(yin)為(wei)設(she)定(ding)射(she)出(chu)壓(ya)力(li)過(guo)大(da)，導(dao)致(zhi)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)之(zhi)實(shi)驗(yan)值(zhi)，無(wu)法(fa)很(hen)明(ming)確(que)被(bei)區(qu)分(fen)，對(dui)此(ci)將(jiang)安(an)排(pai)實(shi)驗(yan)，以(yi)厘(li)清(qing)射(she)出(chu)壓(ya)力(li)影(ying)響(xiang)程(cheng)度(du)為(wei)何(he)
，故(gu)田(tian)口(kou)規(gui)劃(hua)法(fa)L9直交表內之第二組實驗數據最佳化成形之組合
，雖然未符合不超過0.050mm目標值內、但與三、四組均相當接近，僅差0.001mm，如圖8所示
，此實驗仍具有參考性，從仿真射出中可得到LCP所須之壓力較小，如圖9-圖11所示
，在此可得知

，射出溫度為最重要，次之為射出時間，再者為射出壓力。 因射出壓力所呈現之斜率趨勢卻是相當不明顯的，並且其值已相當接近S/N標準值(紅色虛線)

，這顯示在此射料LCP中(zhong)，射(she)出(chu)壓(ya)力(li)所(suo)扮(ban)演(yan)的(de)參(can)數(shu)，並(bing)不(bu)屬(shu)於(yu)關(guan)鍵(jian)參(can)數(shu)
，但(dan)反(fan)之(zhi)也(ye)可(ke)以(yi)說(shuo)，因(yin)設(she)定(ding)之(zhi)射(she)出(chu)壓(ya)力(li)太(tai)高(gao)，導(dao)致(zhi)斜(xie)率(lv)趨(qu)勢(shi)不(bu)明(ming)顯(xian)，如(ru)果(guo)調(tiao)降(jiang)射(she)出(chu)壓(ya)力(li)的(de)話(hua)，或(huo)許(xu)可(ke)以(yi)找(zhao)出(chu)更(geng)有(you)利(li)找(zhao)出(chu)射(she)出(chu)壓(ya)力(li)之(zhi)最(zui)佳(jia)參(can)數(shu)，為(wei)此(ci)，再(zai)次(ci)以(yi)仿(fang)真(zhen)方(fang)式(shi)，將(jiang)9組壓力參數全部調降70 MPa
，然射出溫度與時間均維持不變，來反推壓力是否有影向到塑料平坦度品質，仿真結果發現，壓力經全部調降60 MPa後，再次仿真，所得之塑料平坦度數據

，均與未降調射出壓力之時，所得之塑料平坦度數據是相同的，這顯示壓力在LCP塑料而言，不是重要的因子，這也映證即有之基礎理論，因為LCP塑料其流動性高，故其所使用之射出壓力，遠比PA 6T塑料
，來得低許多。此時麵臨到，成形參數已無法再作調整時，又為了找出如何優化LCP所射出之塑料平坦度時，特別安排一仿真實驗，於LCP塑(su)料(liao)中(zhong)
，增(zeng)加(jia)其(qi)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)含(han)量(liang)，藉(ji)由(you)不(bu)同(tong)比(bi)例(li)之(zhi)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)含(han)量(liang)，來(lai)優(you)化(hua)塑(su)料(liao)平(ping)坦(tan)度(du)，實(shi)驗(yan)方(fang)式(shi)，安(an)排(pai)四(si)組(zu)不(bu)同(tong)比(bi)例(li)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)成(cheng)量(liang)，含(han)原(yuan)先(xian)30%之玻璃纖維含量，增加為 40%、50%與60%
，實驗結果發現
，LCP塑料
，隨著增加玻璃纖維至40%、50%及60%之後，其塑料平坦度愈來愈更好了，這是因為玻璃纖維有助於加強塑料的強度
，可有效改善了塑料平坦度，60%玻璃纖維含量
，最大可改善0.00723mm

，如表9、圖12所示。

在(zai)隨(sui)著(zhe)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)含(han)量(liang)增(zeng)多(duo)的(de)同(tong)時(shi)
，也(ye)要(yao)注(zhu)意(yi)到(dao)，玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)含(han)量(liang)增(zeng)多(duo)
，相(xiang)對(dui)的(de)實(shi)際(ji)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)也(ye)會(hui)變(bian)得(de)較(jiao)不(bu)易(yi)，係(xi)因(yin)玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)韌(ren)性(xing)
，會(hui)影(ying)響(xiang)熔(rong)料(liao)流(liu)動(dong)的(de)順(shun)暢(chang)性(xing)
，進(jin)而(er)造(zao)成(cheng)實(shi)際(ji)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)不(bu)易(yi)。在(zai)此(ci)仿(fang)真(zhen)射(she)出(chu)成(cheng)形(xing)中(zhong)

，射(she)出(chu)溫(wen)度(du)其(qi)斜(xie)率(lv)相(xiang)當(dang)明(ming)顯(xian)，次(ci)者(zhe)為(wei)射(she)出(chu)時(shi)間(jian)，射(she)出(chu)壓(ya)力(li)在(zai)LCP料中

，並不是關鍵參數之一，故可得知在此LCP仿真射出中
，射出溫度最為重要
，再者為射出時間及射出壓力。 綜合上述之結果討論，PA 6T與LCP經過仿真分析與射出實驗
，實際射出之連結器可改善至0.05mm以yi下xia，這zhe是shi藉ji由you田tian口kou法fa與yu仿fang真zhen所suo得de之zhi結jie果guo。在zai本ben研yan究jiu中zhong

，為wei了le追zhui求qiu更geng好hao之zhi平ping整zheng度du效xiao果guo，特te此ci增zeng加jia一yi仿fang真zhen試shi驗yan，以yi增zeng加jia塑su料liao本ben身shen之zhi玻bo璃li纖xian維wei含han量liang，可ke使shi平ping整zheng度du更geng佳jia。這zhe可ke帶dai給gei設she計ji工gong程cheng師shi另ling一yi觀guan念nian
，在zai選xuan用yong適shi當dang的de塑su料liao，及ji其qi配pei合he之zhi玻bo璃li纖xian維wei含han量liang的de多duo寡gua，都dou是shi相xiang當dang重zhong要yao的de，這zhe也ye是shi一yi門men學xue問wen。從cong這zhe個ge研yan究jiu當dang中zhong
，可ke得de知zhi在zai射she出chu製zhi程cheng參can數shu上shang，無wu論lun是shi實shi際ji射she出chu或huo仿fang真zhen射she出chu，均jun顯xian示shi射she出chu溫wen度du是shi最zui重zhong要yao的de因yin子zi；然在射出壓力中，PA 6T所須之射出壓力相較於LCP所須之射出壓力來得大
，因為LCP流動性較佳；在此研究中可得知，最適合的材料為PA 6T，因其射出成形所得之塑料平整度為最佳。PA 6T從S/N(訊號/噪聲比)，可觀察出，不論是射出溫度
、射出壓力
、充填時間，均有相當明顯的趨勢，且實際所射出之數據，差異性明顯
，故PA 6T適合高精度之產品
；LCP從S/N(訊號/噪聲比)
，可觀察出，除了射出溫度、充填時間外，射出壓力並未有明顯的趨勢，且實際所射出之數據，差異性不甚明顯，故LCP適合高穩定性之產品製作。