收縮與翹曲仿真
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-13
收縮與翹曲仿真的視頻教程
基于workbench的電路板翹曲模擬仿真，視頻免費無聲音，提供附件（需購買）練習。
印刷電路板翹曲模擬對于確保生產過程中的高產量和操作過程中的耐用性非常重要。隨著電子封裝尺寸的減小和印刷電路板的厚度的增加，需要跟蹤映射技術來準確預測印刷電路板的翹曲變形。
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收縮與翹曲仿真的實例教程
摘要：轎車儀表板由于結構復雜、局部區域厚度分布不均勻，在注塑過程中產生了很大翹
曲和收縮問題。MoldFlow 在建立復雜產品的中面模型的建模能力有限，比較耗時耗力，因
此采用了HyperMesh 與MoldFlow 聯合仿真技術，利用HyperMesh 強大的幾何處理和網
格生成技術，快速產生網格指標優良的模型。在MoldFlow 中對冷卻方案進行優化，基本
解決了儀表板的翹曲和收縮問題，避免了重新開模帶來的成本和時間上的損失。
關鍵詞: 儀表板 中面模型 翹曲 收縮 工藝模擬 工藝優化
HyperMesh與MoldFlow聯合仿真在解決轎車儀表板翹曲收縮上的應用--謝曉龍.pdf
展開 塑膠材料的收縮與翹曲(一)
■ 型創科技/ 劉文斌 技術總監
前言
在射出成形制程中，當高溫塑料熔膠射入模穴后開始進 行冷卻時，因材料熱漲冷縮的特性，所以會使塑料在冷 卻的過程中，持續伴隨著材料比體積 (specificvolume) 的減小，此冷卻過程所產生的體積減小，就是塑膠材料 的收縮現象。此收縮現象會持續進行直到成品冷卻到室 溫條件后，體積收縮變化才達到平衡狀態。然而有的材 料甚至會在室溫條件下，或因為吸濕、照光、受熱等狀 況，而啟動了產品內部的應力釋放，所以會再造成產品 體積上的持續收縮變化，此現象即是所謂的產品后收 縮，所以一般要檢驗產品尺寸是否已穩定沒有收縮變形 狀況,會去要求產品需靜置48小時后，再進行尺寸上的量測。
產品翹曲
而所謂的產品翹曲就是指成型產品的表面外觀發生變 形，使的產品外型無法依照設計上的外觀尺寸及形狀。 如果產品的整體收縮相當均勻，那產品就不會發生變形 或是翹曲的現象。換言之產品的變形或翹曲現象，主要 的形成原因就是在產品的局部位置上,發生了不均勻的 收縮現象。然而造成產品不均勻收縮變形的原因有許 多，例如：在成型過程中所產生的產品內部應力(流動 應力或收縮應力)，或是因為產品在某些位置上發生較 劇烈的分子鏈定向效果或補強纖維的排向現象，或是在成型時產品的整體溫度分布差異很大或溫度變化不一 致，或是在成型過程中產品的作用壓力差異極大(例 如常見在澆口附近發生過飽壓現象，遠離澆口的流動 末端卻飽壓壓力不足等)，或是在產品厚度方向不同 位置上，于成型冷卻固化階段時，所感受的壓力程度 也不盡相同等等??，因為造成產品不均勻收縮的原因 很多，且會互相影響；所以要使產品在成型后能有較 均勻的收縮，且產品的變形及翹曲程度能被接受或是 可藉由成型條件來調整控制，都需要先對塑料產品的 收縮及翹曲特性有所了解。
展開 成品幾何形狀不對稱性對產品翹曲的影響
成品的幾何形狀如果具有不對稱性的設計，將會造成產品容易發生不均勻的冷卻現象，所以也會因為局部 的不同收縮量，而造成產品容易發生翹曲問題。例如 一平板產品其背面具有數目很多的補強肋(rib)設計， 或是補強肋都設計在特定單方向上，此種設計的產品 就很容易發生翹曲問題。在圖中的補強勒設計上，因 為在補強勒的內側勒墻位置很難去設計冷卻水路，所 以在此位置是屬于冷卻效果較差的區域。冷卻效果不 良將會造成此區域會有較高的收縮量，所以會導致如 下圖右邊所顯示的翹曲趨勢。
圖2: 不同厚度將影響產品的冷卻與結晶而造成翹曲 ;
翹曲現象的形成原因
翹曲現象的形成原因，主要是射出件產品的不同區 域，產生了不一致的收縮量值。對于產品厚度的變化、 不均勻的模溫分布、由成品厚度較薄區域充填到較厚 區域以及射出充填所產生的分子定向及纖維補強材的 定向效果都會影響射出件產品的翹曲變形。
圖3: 不良的補強肋設計所造成的翹曲問題
塑膠材料 在射出成行加工過程中進行冷卻固化時將會產生收縮 現象，而整體射出成品的收縮變化將會造成射出產品 的翹曲及變形。影響射出產品翹曲的因素有模具的冷 卻效果、定向效果、保壓效果及成品的厚度變化。不 均勻的模具冷卻效果，將會造成產品不同區域的收縮 速率不同，進而所產生的收縮量值也不同。而纖維補 強塑料一般會表現，在垂直流動方向上的收縮量值會 大于流動方向的收縮量值的趨勢。不均勻的纖維定向將導致在成品中產生不同的收縮量。成品中較厚區域 的收縮量值會高于成品中厚度較薄的區域，且較厚區 域因為冷卻速率慢，相對的持續的保壓效果也有限。
所以相對較厚區域的保壓效果不足也會使較厚區域的 收縮量值更大。
展開 不均勻收縮對塑件的影響
塑件翹曲的原因在于不均勻的收縮，如果在模具設計階段不考慮填充過程中收縮的影響，則制品的集合形狀會與設計的要求相差很大，嚴重的變形會導致制品的報廢。
在注塑成型過程中，熔融料在注塑充模階段，由于聚合物分子沿流動方向的排列使塑料在流動方向上的收縮率比垂直方向的收縮率大，而使注塑件產生翹曲變形。
除填充階段會引起制品的變形外，模具上下壁面的溫度差也將引起制品上下表面收縮的差異，從而產生翹曲變形。對翹曲分析，收縮本身并不重要，重要的是收縮的差異。
貼近冷模腔面的熔體很快冷卻下來，而貼近熱模腔面的料層則會繼續收縮，收縮的不均勻將使塑件翹曲。
一般均勻收縮只引起塑料件體積上的變化，只有不均勻收縮才會引起翹曲變形。結晶型塑料在流動方向與垂直方向上的收縮率之差較非結晶型塑料大，而且其收縮率也較非結晶型塑料大，結晶型塑料大的收縮率與其收縮的異向性疊加后導致結晶型塑料件翹曲變形的傾向較非結晶型塑料大得多。
展開 另一方面，假如無添加填充材料的塑件具有高度的分子鏈配向性，則為非等向性之收縮，它在分子鏈排列方向有比較大的收縮率。液晶聚合物具有緊密規則排列的自我強化結構，其收縮傾向于非等向性。
圖7-9 塑件添加填充料與否，造成不同方向的收縮率差異。
不均勻冷卻以及塑件在公模、母模之間肉厚方向的不對稱冷卻都會導致收縮差異，如圖7-10所示。材料從模壁到中心層發生不均一的冷卻與收縮，結果會在頂出以后造成翹曲。
圖7-10 塑件翹曲，導因于(a)不均勻冷卻；和(b)不對稱冷卻。
塑件之收縮量隨著肉厚增加而增加。不均勻肉厚所造成的收縮差異是無添加強化填充材料之熱塑性塑料塑件發生翹曲的主要原因。更具體地說，塑件剖面肉厚的變化通常造成冷卻速率差異與結晶度差異，結果就造成收縮差異與塑件翹曲，如圖7-11所示。
圖7-11 低冷卻速率區域的高度結晶使塑件產生較大的收縮量
不對稱的幾何形狀會導致冷卻不均勻和收縮差異，造成塑件翹曲，例如圖7-12所示，在平板件的一側加設一排補強肋即為不對稱的幾何形狀。
圖7-12 塑件帶肋一側冷卻較差，導致翹曲。
殘留應力也會造成翹曲，加長成形品在模具內的冷卻時間可以改善此類翹曲。不均勻的冷卻也會造成翹曲。頂出時成形品溫度太高，頂針使成形品翹曲。另外，當熱的成形品掉入集料箱也會造成翹曲。
塑件溫度分布不均勻會造成塑件翹曲。
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3D輪廓掃描儀是一種專門用于捕捉物體三維形狀和幾何特征的高精度測量設備
在高分子材料的廣闊領域中，PVT 曲線作為一種關鍵的研究工具，正逐漸展現出其不可忽視的重要性。PVT 曲線，即聚合物材料的壓力（Pressure）、體積（Volume）和溫度（Temperature）之間的關系曲線，它如同一個微觀世界的解碼器，為我們揭示了高分子材料在不同條件下的物理行為奧秘，對高分子材料的研發、加工以及產品質量控制都起著舉足輕重的作用。
一
高分子材料的獨特 “指紋
摘要：本文基于國產自主仿真軟件PERA SIM Mechanical建立了某疊層封裝翹曲的仿真過程，從導入幾何模型開始，到劃分網格、賦予材料參數、施加邊界條件和加載載荷，以及設置分析參數、進行分析得到仿真分析結果，實現了芯片翹曲全過程三維仿真。分析得到翹曲位移結果和應力結果，對預測和分析電子封裝潛在可靠性問題，優化芯片的結構和布局并提高芯片的整體性能提供依據。
關鍵詞：芯片翹曲；電子封裝
在過去，熟化所導致的體積收縮在翹曲仿真中常會被忽略，但是最近有更多證據顯示其只考慮單純的PvT效應對于翹曲與殘留應力的計算是不夠的，尤其對于流長比較大的部件。只不過熱固塑料的PvT-C(熟化)關系并沒有被完整的確立，所以也沒有模型來描述熟化的影響，所以除了常數比容與修正版Tait模型2，也新增了兩個PVTC模型來納入熟化的影響。
度差異效應 (Differential Temperature Effect) 注1 與收縮差異效應 (Differential Shrinkage Effect) 注2 為影響塑件變形的兩個主要原因。若能分析這兩種因子對塑件產品的影響，對于解決翹曲問題將會有很大的幫助。為了提升翹曲分析準確度，Moldex3D在翹曲分析新增這項分析功能，讓產品設計者能夠解析溫度差異效應和收縮差異效應的位移
塑膠材料的收縮與翹曲(二)
■ 型創科技/ 劉文斌 技術總監
纖維補強塑料
纖維補強塑料由于其纖維具有高度纖維排向效果，所以 此材料射出件也會因纖維排向造成不同方向具有不同 的特性。對于一無補強材添加的純料塑料及一有纖維補 強的塑料，在相同產品設計下相互比較其翹曲方向，不 難發現可能對于相同射出件會產生出完全相反的翹曲趨 勢，如(圖1)所示。
圖1: 未補強材料與纖維補強材料對射出件產品翹曲的影響
塑膠材料的收縮與翹曲(一)
■ 型創科技/ 劉文斌 技術總監
前言
在射出成形制程中，當高溫塑料熔膠射入模穴后開始進 行冷卻時，因材料熱漲冷縮的特性，所以會使塑料在冷 卻的過程中，持續伴隨著材料比體積 (specificvolume) 的減小，此冷卻過程所產生的體積減小，就是塑膠材料 的收縮現象。此收縮現象會持續進行直到成品冷卻到室 溫條件后，體積收縮變化才達到平衡狀態。然而有的材 料甚至會在室溫條件下
客戶: Plazology
國家: 英國
產業: 顧問咨詢
解決方案: Moldex3D eDesign
Plazology創立于2009年，以為全球射出成型相關產業提供顧問服務為宗旨，并于客戶的支持下持續擴張版圖，現在的服務項目已涵蓋了從產品設計到制造等整體的流程。Plazology是個擁有豐富經驗和活力的公司，隨時與日新月異的科技接軌，并將專業知識和經驗與市場及客戶分享
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