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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:謝友智
研究生(外文):Yu-Ching Hsieh
論文名稱:變模溫系統對精密微射出成型微溝紋複製度影響研究
論文名稱(外文):Investigation of the Effects of a Vario-Thermal Mold System on the Degree of Replication of Precision Molded Micro Grooves
指導教授:曾世昌曾世昌引用關係
指導教授(外文):Shi-Chang Tseng
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:101
中文關鍵詞:高速動態模溫控制光波導V型溝微射出成型紫外光刻術
外文關鍵詞:Vario-thermal mold systemOptical waveguidesV-groovesUV-LIGAMicro injection molding
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本文利用UV-LIGA製程製作出平面光波導分光器微結構之模仁,藉由微射出成型、微射出壓縮成型及高速動態模溫控制系統結合微射出成型對於分光器的微結構V-Groove之Pitch的轉寫能力進行成型參數探討,經由模流分析及田口實驗計畫法進行實驗,規畫控制因子及配置直交表,以最經濟且節省時間找出各成型因子貢獻度及最佳成型條件。以利提升分光器溝紋複製。同時透過數位光彈檢測系統掌握各成型方式對殘留應力的影響。
由田口實驗結果顯示,射出壓縮成型製程以壓縮速度對於V-Groove之pitch尺寸收縮的貢獻度(45.33%)為最高,其次為射出壓力(14.11%)。變模溫射出成型以模具溫度對於V-Groove之pitch尺寸收縮的貢獻度最高(53.86%)為最高,其次為射出壓力(35.60%)。傳統射出成型由於射出壓力的關係,微結構至澆口距離影響其尺寸的變化,在澆口附近尺寸的收縮較流動末端來的小,隨著射出壓力越大對於整個成品及微結構收縮越小。射出壓縮成型可克服澆口的遠近對微結構尺寸的變動。變模溫射出成型其成品之微結構尺寸的收縮較傳統射出成型及射出壓縮成型小。本實驗於三種成型方式,經由數位光彈光彈應力量測方法,發現射出壓縮成型之成型品應力分佈情形有較其他兩種成型方式的應力分佈較為均勻。
Investigation of the Effects of a Vario-Thermal Mold System on the Degree of Replication of Precision Molded Micro Grooves


M.S. Student: Yu-Ching Hsieh Advisor: Shi-Chang Tseng

National Yunlin University of Science and Technology
Gradual school of Mechanical Engineering

A BSTRACT

The manufacture of optical waveguides by thermoplastic micro injection molding was introduced in this work. There are several micro channels, y-branches and v-grooves on the surface of the waveguides. The v-groove on the micro mold was made by Silicone wet etching and the channels and y-branches were fabricated by the subsequent UV-LIGA process. Micro molding is believed to be one of the most efficient low-cost and mass-production processes. And the qualities of molded wave guides by three different molding processes were examined and compared through Taguchi’s experimental studies. The most important factor for conventional molding is the injection pressure. Shrinkages of the channel width near and far from the gate were compared. The far one has larger shrinkage in the convention molding. But shrinkage differences can be reduced by the injection compression molding because it provides more uniform cavity pressure distribution. Injection compression molding achieves higher degree of replication under higher compression speed. (45.3%) and also lower residual stresses. The vario-thermal molding process can also help increase the replication degree, especially near the y-branches, but it takes longer cycle time.


Key words: Optical waveguides, V-grooves, UV-LIGA, Micro injection molding,
Vario-thermal mold system
目 錄


中文摘要 -------------------------------------------------------------I
英文摘要 -------------------------------------------------------------II
誌謝 -------------------------------------------------------------------III
目錄 -------------------------------------------------------------------IV
表目錄 ----------------------------------------------------------------VII
圖目錄 ----------------------------------------------------------------VIII

一、緒論 -------------------------------------------------------------1
1-1 前言 --------------------------------------------------------------1
1-2 研究動機 ----------------------------------------------------2
1-3 精密射出成型製程 ----------------------------------------------2
1-3-1 傳統射出成型 -------------------------------------------------2
1-3-2 射出壓縮成型 -------------------------------------------------3
1-4 高模溫之射出成型 -------------------------------------------------5
1-4-1薄肉射出成型---------------------------------------------------5
1-4-2 微結構射出成型 ------------------------------------------------5
1-5 變模溫控制系統 --------------------------------------------------6
1-6 文獻回顧 --------------------------------------------------------7

二、研究問題描述 -----------------------------------------------------14
2-1 研究方向 ---------------------------------------------------------14
2-2 影響射出成型品收縮與翹曲變形的因素 -------------------------------14
2-2-1模具設計之影響 --------------------------------------------------15
2-2-2成品設計之影響 --------------------------------------------------16
2-2-3成型技術之影響 --------------------------------------------------16
2-2-4殘留應力的影響 --------------------------------------------------18

三、理論分析 ---------------------------------------------------------22
3-1 前言 -------------------------------------------------------------22
3-2 動態模溫控制系統之模具熱傳分析 -----------------------------------23
3-3 塑膠件之冷卻分析 -------------------------------------------------24
3-4 平面光彈基本原理 -------------------------------------------------24
3-4-1 平面光彈應力光性定律 -------------------------------------------25
3-4-2受應力平板在圓偏振儀中的效應 ------------------------------------26
3-4-3 數位光彈理論 ---------------------------------------------------27
3-5 田口品質工程(Taguchi''s Quality Engineering) ----------------------29
3-5-1 望小特性的損失函數 ---------------------------------------------29
3-5-2 信號雜訊比(Signal to Noise Ratio) ------------------------------30
3-5-3 直交表(Orthogonal Array)應用 ---------------------------------31
3-5-4 數據分析流程 ---------------------------------------------------32

四、實驗設備與方法 ---------------------------------------------------38
4-1 實驗設備 ---------------------------------------------------------38
4-1-1 感應式加熱器 ---------------------------------------------------39
4-1-2 高速動態模溫模具設計與模仁製作 ---------------------------------39
4-1-3 模溫記錄 -------------------------------------------------------41
4-2 模流分析步驟 -----------------------------------------------------41
4-3 實驗方法與步驟 ---------------------------------------------------42
4-3-1 射出成型 -------------------------------------------------------42
4-3-2 尺寸收縮量測 ---------------------------------------------------46
4-3-3 表面凹痕量測 ---------------------------------------------------46
4-3-4 光彈干涉儀分析 -------------------------------------------------46

五、實驗結果與討論 ---------------------------------------------------56
5-1 光波導分光器射出成型----------------------------------------------56
5-2田口實驗分析 ------------------------------------------------------57
5-2-1 射出壓縮成型 ---------------------------------------------------57
5-2-2 變模溫射出成型 -------------------------------------------------62
5-3 實驗結果 ---------------------------------------------------------66
5-3-1傳統射出成型結果分析 --------------------------------------------66
5-3-2 射出壓縮成型結果分析 -------------------------------------------68
5-3-3 變模溫射出成型結果分析 -----------------------------------------69
5-3-4 光彈分析 -------------------------------------------------------70

六、結論與建議--------------------------------------------------------80
6-1 結論 -------------------------------------------------------------80
6-2 建議 -------------------------------------------------------------81

參考文獻 -------------------------------------------------------------82
附錄A 實驗塑料規格 --------------------------------------------------84
附錄B FANUC射出成型機規格 -------------------------------------------85
附錄C 實驗設備與儀器照片 --------------------------------------------86
參考文獻

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