挑戰(zhàn)

TFT-LCD 顯示器目前都朝向輕、薄、大三項需求來發(fā)展，對于此類產(chǎn)品開發(fā)上面臨許多挑戰(zhàn)。

【資料圖】

解決方案

透過虛擬分析發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，將產(chǎn)品中間區(qū)域加厚，成功改善以下問題：

充填不易有滯留現(xiàn)象成型壓力及鎖模力竄升的問題嚴(yán)重翹曲變形及黏母模等問題效益

moldex3d 成功扮演奇菱科技在縮短開發(fā)周期與提高產(chǎn)品質(zhì)量歷程中的一大推手

近幾年來，TFT-LCD 顯示器市場競爭非常激烈，如何降低產(chǎn)品開發(fā)成本，并快速且有效的進(jìn)行量產(chǎn)，是每家廠商必備的課題之一，而透過 Moldex3D模流分析技術(shù)的導(dǎo)入正好能滿足此需求。2002年至今，奇菱利用 Moldex3D 軟件所成功協(xié)助開發(fā)的模具已超過上百件，其成效不只讓開發(fā)成本大幅下降，更進(jìn)一步縮短開發(fā)周期與提高產(chǎn)品質(zhì)量 –李茂松總經(jīng)理, 奇菱科技

隨著時代的演變，近幾年來奇菱科技為配合奇美集團(tuán)往光電領(lǐng)域發(fā)展而進(jìn)行企業(yè)轉(zhuǎn)型，由傳統(tǒng)染色配料代工進(jìn)入精密注射成型加工領(lǐng)域。奇菱科技主要發(fā)展項目即為 TFT-LCD 之相關(guān)零組件，如：背光板支架、液晶屏幕顯示器外殼、背光板邊條等。由于各零組件的結(jié)構(gòu)不同，在產(chǎn)品設(shè)計及成型加工上所發(fā)生的問題情況與解決方法也皆不相同。這些零組件位搭配液晶顯示器外型，常常在成品肉厚設(shè)計上有很多的差異，加上目前大尺寸的顯示器的開發(fā)及考慮成本、時效性種種問題，相對上模具的設(shè)計開發(fā)將更具挑戰(zhàn)。

TFT-LCD 顯示器目前都朝向輕、薄、大三項需求來發(fā)展，對于此類新產(chǎn)品開發(fā)上所面臨的挑戰(zhàn)，奇菱科技擺脫了傳統(tǒng)的思維，于 2002 年時導(dǎo)入 Moldex3D 模流分析技術(shù)，有別于以往傳統(tǒng)的設(shè)計流程，在模具設(shè)計初期即先利用模流分析工具驗(yàn)證設(shè)計方案的可行性。

Moldex3D 提早發(fā)現(xiàn)原始設(shè)計缺陷

使用 Moldex3D 的優(yōu)勢，即是在未成品階段就能透過虛擬分析發(fā)現(xiàn)設(shè)計缺陷，進(jìn)而減少試模次數(shù)。第一組模流分析為原始的注射，四點(diǎn)進(jìn)澆。在此案例中，藉由 Moldex3D 動態(tài)的流動波前圖，我們發(fā)現(xiàn)四主要問題：滯留現(xiàn)象、鎖模力大、壓力值偏高、與 Z 軸翹曲變形嚴(yán)重。

(1) 滯留現(xiàn)象

圖 1 ~圖 5 為流動波前圖與實(shí)際試模比對圖，由于圖中流動波前等位線中間處分布較密集，得知此處有滯留現(xiàn)象。由圖中亦可以得知流動的波前分布及熔接線產(chǎn)生的位置。判圖解析：藉由動態(tài)的流動波前圖，可看塑料在模穴中各時刻的充填情形，并可預(yù)測結(jié)合線及包封位置，且可判斷是否會有短射現(xiàn)象發(fā)生，提供排氣孔位置安排等之參考。

(2)鎖模力大

圖. 6~圖. 7 澆口注射壓力及鎖模力曲線歷程圖，壓力分布高 114 MPA (1 MPa=9.8kg/cm2)且所需鎖模力大 1200 ton。判圖解析：藉由安裝傳感器在噴嘴點(diǎn)上，來了解模穴內(nèi)動態(tài)的壓力變化，觀察塑料在模穴中各時刻的充填壓力歷程情形，并可得知流道及澆口所占的壓力值，且可判斷壓力降是否過大，提供流道設(shè)計或成形條件等之參考。

(3)應(yīng)力值偏高

圖. 8 為充填剪切應(yīng)力分布圖，此應(yīng)力值偏高產(chǎn)品中間處在 1 MPa 影響產(chǎn)品變形的主要因素。判圖解析：剪切應(yīng)力代表塑料在加工過程中由于剪切流動造成的應(yīng)力大小。可由圖判別塑料流動應(yīng)力是否過高，以做為是否使塑料材料產(chǎn)生裂解及過高殘余應(yīng)力 (residual stress)造成成品變形的參考。在一般的成品其此值應(yīng)不大于 0.5 MPa (1 MPa=9.8kg/cm2)

圖8. 充填剪切應(yīng)力分布圖

(4) Z 軸翹曲變形嚴(yán)重

圖. 9 所示為 Z 軸翹曲變形分布圖，變形量范圍-1.46~1.56 mm 高低差共 3.02 mm (實(shí)際試模 3 mm以上)。變形位移量己超出產(chǎn)品公差范圍，翹曲情況非常嚴(yán)重。

圖9. Z 軸翹曲變形分布圖

透過模流分析成功改善設(shè)計結(jié)果

原始設(shè)計成品充填到中間處因肉厚變薄，充填不易有滯留現(xiàn)象，因充填不平衡狀態(tài)，導(dǎo)致成型壓力及鎖模力竄升的問題，且中間薄區(qū)域有過高的殘留應(yīng)力問題，也因收縮不均導(dǎo)致翹曲變形嚴(yán)重及黏母模等問題，因此此組設(shè)計將中央?yún)^(qū)域加厚，以期能改善上述等問題。

(1) 圖. 10~圖. 14 為流動波前圖與實(shí)際試模比對圖由圖中流動波前等位線分布較均勻，表示滯留現(xiàn)象已解決。

(2) 圖. 15~圖. 16 澆口注射壓力及鎖模力曲線歷程圖，壓力分布降低為 89 MPA (1 MPa= 9.8kg/ cm2)

(3) 圖. 17 剪切應(yīng)力分布圖，此應(yīng)力值皆小于 0.5 MPa 以下。

圖17. 剪切應(yīng)力分布圖

(4) 圖. 18 為 Z 軸翹曲變形分布圖，變形量范圍 -0.52~0.56 mm，高低差為 1.08 mm (實(shí)際試模 1 mm 以下) 已有顯著的改善。

圖18. Z 軸翹曲變形分布圖 試模結(jié)果前、后兩組變型比較圖

就低縮水率非結(jié)晶性材料而言，其成品設(shè)計壁厚變化大致可控制在 20 %~ 25 % 以內(nèi)，如此成型壓力、剪切應(yīng)力、鎖模力皆可獲得大幅度的改善，因此在應(yīng)不同模具設(shè)計、產(chǎn)品設(shè)計、塑料材料選擇及注射機(jī)臺加工條件設(shè)定，均可以在成品未開發(fā)模具之前做模流分析評估，可大幅降低因無謂的試模及修模的浪費(fèi)。

大量節(jié)省時間與金錢

奇菱科技李茂松總經(jīng)理提到:「近幾年來，TFT-LCD 顯示器市場競爭非常激烈，如何降低產(chǎn)品開發(fā)成本，并快速且有效的進(jìn)行量產(chǎn)，是每家廠商必備的課題之一，而透過 Moldex3D 模流分析技術(shù)的導(dǎo)入正好能滿足此需求。2002 年至今，奇菱利用 Moldex3D 軟件所成功協(xié)助開發(fā)的模具已超過上百件，其成效不只讓開發(fā)成本大幅下降，更進(jìn)一步縮短開發(fā)周期與提高產(chǎn)品質(zhì)量。」透過 Moldex3D 模流分析技術(shù)在模具開發(fā)上的輔助，奇菱科技在「液晶顯示器產(chǎn)業(yè)」中已扮演著十分重要的角色。