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1、第31卷第11期塑料工业2003年11月CHINAPLASTICSINDUSTRY#31#PBT电源模块外壳成型工艺的研究李艺,窦安平(苏州大学机电工程学院,江苏苏州215006)摘要:研究了电源模块的工程塑胶外壳在作为元器件焊装到功能PCB板上时,经过波峰焊炉的190e高温,造成严重变形的原因,通过对变形成因的分析和对成型工艺和塑胶性能的探讨,找到了解决变形问题的方法。关键词:聚对苯二甲酸丁二酯(PBT);电源模块;注塑工艺;模具;波烽焊炉+中图分类号:TQ3201662文献标识码:B文章编号:1005-5770(2003)1
2、1-0031-02针对模块电源的使用状况,为使产品结构简单,的高温;所以选取GE公司生产的耐高温和阻燃性良防止引脚短路以及保证产品的可拆装性,其外壳常采好的30%玻璃纤维增强的聚对苯二甲酸丁二醇酯用绝缘性良好的热塑性工程塑料注塑成型(见图1);(PBT+30%GF)加工电源模块的外壳。理论上,此而其盖板需要设计为平板形状(见图2)。当将其作种材料可以耐受200bC的高温的;但实际上,在通为元器件、在大批量生产的PCB板上应用时,需通过了波峰焊炉后盖板发生了较大的扭曲变形。其影响过波峰焊炉完成焊接过程(见图3);此时,工程塑因素是
3、多方面的,塑胶材料的物性、注塑速度、保压料的选取、注塑工艺过程的控制是保证焊接质量至关时间、模具温度、模具的冷却情况、玻璃纤维的方向重要的因素。如果控制不好,经过波峰焊炉后,盖板性、产品的冷却条件以及模具入水口的设计都将影响将出现扭曲变形、产品被顶起,甚至产生虚焊的情产品的内应力,进而影响再次高温时(过波峰焊时)况,严重影响产品质量。的变形情况。本实验通过反复试验,摸索出在此情况下的最佳2影响因素的分析与解决注塑工艺,解决了产品在过波峰焊炉时存在的问题。211PBT物性因素对产品成型和使用性能的影响PBT为结晶性材料,它的一个重
4、要特性是采用冷模注塑(模具温度为30~80e),注塑后冷却过程中变形较小;但再次使用于150e以上时,将发生二次塑变。而采用热模注塑(模具温度130e左右)可减轻二次收缩;但出模后产品的降温是在自由状态下进行的,在这个过程中亦造成产品的变形。为减小此时的变形,可以采取两种方法:第一种方法是模具内冷图1模块电源示意图却,即在注塑成型后,延长保压时间,同时降低模具Fig1Powermodule的温度,进行随模冷却,在我们的试验中保压冷却时间超过1min才能得到较好的效果;第二种方法是设计专用夹具,在盖板出模后,装入夹具内冷却以防止自
5、由变形,这样可以提高注塑的效率,但需设计加工一定数量的冷却用夹具,同时也增加了出模后的辅助工时。以上两种方法尽管都能保证一次注塑不变形且避图2点浇口成型的电源盖板示意图免了过波峰焊炉时的二次塑变的问题;但生产效率极Fig2Pin-pointgate低,将造成产品成本的增加。1盖板变形的影响因素通过对不同模温、不同注塑参数下变形情况的比由于电源模块通过波峰焊炉焊接,需耐受190e较,最终确定采用60e模温快速注射,保证产品出X作者简介:李艺,女,1962年生,博士,主要从事机械设计,E-mail:douliyi@yahoo1com
6、X#32#塑料工业2003年模后变形很小;同时由于内应力很小,在使用时,经通过改进模具,将点浇口改为侧浇口并加大入水过波峰焊炉后的二次塑变能控制在满意的范围内。面积(如图2、4所示),并增加模具的排气量,产品212入水口设计对产品变形的影响经过波峰焊炉的二次高温(190e)后,依然保持平对于玻璃纤维增强的工程塑料,其注塑时的流动整,达到了满意的效果。方向将影响其纤维的排列方向,在顺纤维方向上冷却变形较小,而在垂直于纤维方向上冷却变形则大很多。在开始的设计中,采用了常用的点浇口,由于纤维是发散分布,在冷却过程中,产生较大的变形且很
7、难控制;经分析后将其改为侧浇口,加大入水面积,使纤维分布向一个方向,从而减小扭曲变形;再通过图4侧浇口成型的电源盖板示意图调整模具尺寸,补偿垂直于纤维方向上的收缩变形。Fig4Fangate213注塑速度对产品变形的影响3结论在使用结晶性耐高温玻纤增强热塑性工程塑料时,尽量不将产品设计成较大平面的薄壁形状;如必须采用这样的形状,需在模具设计时考虑选择较大的入水口,多加排气孔,在注塑时应采用冷模快速注塑成型,以尽量减少内应力,使其在一次注塑后冷却过程中不产生变形,而在高温使用条件下又不出现较大图3模块电源焊装于PCB板上示意图Fi
8、g3PowermoduleonPCB的二次扭曲变形。参考文献在选定了冷模注塑方式进行注塑后,注塑速度对1罗河胜1塑料材料手册1广州:广东科技出版社,198813产品变形的影响也是不可忽视的。由于在塑料进入模2丁闻1实用塑料成型模具设计手册)注射模、压缩模和压具的
