PBT电源模块外壳成型工艺的研究.pdf

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:TQ320166+2文献标识码:B文章编号:1005-5770(2003)11-0031-02

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

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#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
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。Fig4Fangate
213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
Fig3PowermoduleonPCB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