射出压缩成型模具之精度分析

导光板在LCD中主要为引导光线前进的方向，因此为LCD背光模块中的重要零件，而导光板的品质特性，主要在尺寸、外观、光学特性等三方面须有高精度的等级。但在一般射出成型中，由于保压是由入浇口进行模穴保压，致使产品易有残留应力产生。因此，结合射出与压缩的成型方式为新兴的制程技术。 然而不管是射出成型或者是射出压缩成型制程，其制程参数相当众多。因此为射出成型法和射出压缩成型来制造产品尺寸精密度、品质要求甚高的导光板，须选择适当的制程条件须互相调整搭配，才能制造出收缩、翘曲及残余应力值小的导光板。再者，于射出成型与射出压缩成型制程中，由于模穴压力、锁模力、模具温异等因素，亦会影响到模具的精度。 因此本研究旨在探讨导光板于射出成型与射出压缩成型制程下，造成成品精度不佳的主要因素。研究过程分别以C-MOLD和ANSYS工程软件，模拟射出成型与射出压缩成型模具的变形产品的收缩分析，并结合田口品质工程法找出最佳制程参数，来探讨成品精度不良之因素。1、前 言 现今的制程领域中，产品不仅朝轻、薄、短、小的目标迈进，且其制造精度亦由以往的厘米，进展成现今的次微米，甚至更欲往奈米的目标迈进，如光电系统中关键零组件之一的导光板。由于导光板在LCD中主要为引导光线前进的方向，因此为LCD背光模块中的重要零件，应用领域是十分广泛，举凡手机屏幕、笔记型计算机、影像电话、小型电视等，由于这些产品目前几乎是人人所须具备的随身工具，因此面对如此庞大市场，目前业界在制造导光板皆以具有低成本、高产量及可行自动化优点的射出成型法满足高精度产量之需求。 而导光板的品质特性，主要在尺寸、外观、光学特性等三方面须有高精度的等级，虽然目前业界大多采用射出成型来制造，但是对于尺寸长厚比大的导光板而言，在尺寸、外观、和学特性上即无法达到高精度的要求。此乃因为在传统的射出成型中，在每次制程循环中，保压是由油压缸加压，使入浇口的压缩，但由于压力源皆是由入浇口传递，致使产品易有流动残留应力产生、熔胶分子流向明显，因此很难同时兼顾到让成品收缩量减少、模穴内压力降低及熔胶分子定向减少，这些情形诸如：增加保压压力 或保压时间，虽然可减少收缩，却增加内应力与分子定向；再者，提高模具温度与塑料温度，虽然可减少压力降及熔胶分子的定向，却会增加成品的收缩，以及让成形周期时间增加。所以，为了改善传统保压方式的缺失，使能制造出尺寸精确、性质优异的产品，逐发展一新兴的制程技术一射出压缩成型（Injection Compress Molding，ICM）。 射出压缩成型乃在传统射出成型的后充填过程加一个压缩步骤，由压缩油压缸自模壁自浇口传输压力， 此一方式改善了成品收缩，又不致残太多分子定向与内应力。因此近年来随着政府提倡高精密产业的趋势，加上业者为了提升竞争力与获利，许多业界与学术单位纷纷投入精密射出成型之制程参数的研究。Greener[1]曾以传统射出成型与精密射出成型做一比较，如表1所示，由表中可知后填阶段的模温控制及保压机制，是决定品质的关键。 Yoon and Wang[2]依据分子定向产生的原因，提出影响分子定向主要有融胶温定、模具温度、充力值保持一定，而给予模穴适度的熔胶补偿。此种保压方式虽然可避免成品的收填速度、保压压力四者。Friedrichs[3]等学者就薄壁零件的设计及射出压缩成型制程，作过一系列的研究及探讨，该文中指出射出压缩成型具有易自动化、成形速度快，适合各类塑性塑料及可变化膜厚等优点，塑料及可变化膜厚等优点，并指出影响射出压缩成型的主要制程参数为压缩距离、后压缩起始延迟时间、后压缩油压缸压力、融胶温度、模温等五项。中原大学陈秋君的硕士论文[4]，以含加热系统的镜片模具，由热影像仪把热能变成视觉影像转换，采取模仁与模穴表面的温度，并藉由软件包C-MOLD与ANSYS的仿真 ,分别探讨含导热管与未含导热管的模具温度分布。中与大学凌启文[5]利用有限元素法，探讨模具温度对于模具本身与射出机模板的温度分布情形与变形趋势，及保压压力对于模穴变形与成品品质影响，以印证模具温度对模具寿命，和模温、保压压力对成品品质影响的重要性。 由上述文献可知不管是射出成型或者是射出压缩成型制程，其制程参数皆是众多，因此目前已有许多位学者皆以制程数为变量，探讨如何以制成条件的互相调整搭配，来制造出产品尺寸的精密度、品质要求甚高的产品。