大綱

計算機在運算過程中會產生大量熱能，為了降低機體溫度，散熱模塊已廣泛為業界所運用。臺達集團作為全球電源管理與散熱方案的知名廠商，深耕此領域長達數十載，多年前就引進Moldex3D射出成型仿真技術，進行產品設計驗證及制程優化。本案例藉由Moldex3D多項精準分析，在散熱模塊實際生產前，檢視計算機散熱風扇支架潛在問題，進而調整并優化成型條件，成功達到節約成本、提升產品質量之雙重目的。

圖一 本案例為計算機散熱模塊中的散熱風扇支架

挑戰

• 改善產品變形問題

• 降低產品不良率

• 縮短開模周期

解決方案

臺達集團導入Moldex3D eDesign并藉由實際試模驗證，找出產品變形量至低的設計變更。

效益

• 變形量從原本3mm降至0.15mm

• 產品不良率自45%降到16%

• 開模周期縮短3天

案例研究

散熱模塊中的風扇支架，負責固定并支撐散熱模塊，其平面度對整個模塊裝配影響甚巨。本案例中，散熱風扇因收縮變形造成框角下塌，平面度超出標準規格，變形量達0.3mm。因此改善風扇支架的變形程度，使其平面度能符合要求規范，勢必為優化模塊制程的首要任務。

圖二 產品因收縮變形造成框角下塌，平面度超出標準規格

圖三 樣品變形量達0.3mm

為了有效提升產品質量，臺達集團研發團隊透過Moldex3D的充填、保壓、冷卻模塊進行分析，了解原始設計問題所在。

充填分析結果（圖四）顯示，產品結構差異設計造成強度不均，充填時框角為流動末段，保壓效果有限，導致容易產生收縮變型，影響產品結構支撐力。

圖四 充填分析結果

保壓階段溫度分布結果（圖五）顯示，黃色區域為保壓結束時溫度，仍高于230℃，此局部高肉厚區域容易因為內部積熱而導致產品塑料收縮不均。

圖五 保壓階段之溫度分布分析結果

冷卻分析結果（圖六）顯示，紅色區域在冷卻結束時仍出現積熱，高積熱區域容易導致產品變形，并延長冷卻時間。

圖六 冷卻分析結果

了解原始設計問題后，臺達集團接著透過Moldex3D翹曲模塊比對三種產品設計：單根肋條、雙根肋條、雙根肋條+圓柱，并觀察其Z軸變形量，作為衡量框角變形的重要參考數據。結果顯示設變2(雙根肋條+圓柱)的Z軸變形量最小，其Z軸總位移量在-0.39mm到0.36mm之間，是改善產品設計的最佳結構（圖七、圖八)。

圖七 以Moldex3D模流分析比對三種設計，結果顯示設變2為Z軸變形量最小的結構

圖八 經由Moldex3D模流分析，成功找出雙根肋條+圓柱為產品結構設計的最佳選擇

結果

臺達集團經由實際試模與Moldex3D模擬分析結果比對，證明Moldex3D提供的解決方案值得高度信賴。采用雙根肋條+圓柱之設計，Z軸變形量改善了20%，實際產品變形量從原本的0.3mm降至0.15mm，成型不良率更從45%降到16%。此外還縮短了3天的開發周期，成功節省可觀的開發成本。