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低壓注塑成型製程詳解

目錄

什麼是低壓? I射出 M老?

低壓注塑成型是一種塑膠加工技術,它利用相對較低的壓力將熔融的熱熔膠材料注入模具中,包裹並保護內部組件。

與傳統射出成型相比,低壓射出成型的壓力和溫度較低,主要適用於精密敏感電子元件或醫療器材的包裝。

低壓注塑成型的優點包括降低零件損壞的風險,增強密封性能和保護效果,以及加工週期短、能耗低。

 什麼是低壓注塑成型?

低壓中使用的材料 注射成型

PA

聚醯胺(PA),特別是PA12系列,是低壓注塑成型中最常用的材料。它是由生物基蓖麻油精製而成。

這種材料的一個關鍵優勢是:其熔體黏度極低。加熱後,它會變得像水一樣稀薄,從而具有極佳的流動性。

因此,它只需很小的壓力就能填滿模具中最細微的細節。它還能完美地包裹住易碎部件,而不會使其移動。

  • 優異的機械強度
  • 耐熱性好
  • 優異的耐化學腐蝕性能

PA

TPU

TPU在低壓注塑成型的應用主要得益於其優異的彈性、耐磨性和耐低溫性。

與聚醯胺相比,TPU 可以提供更靈活的封裝體,常用於需要頻繁彎曲或承受機械應力的組件,例如穿戴式裝置中的電纜連接器和柔性電路。

TPU具有優異的抗衝擊性和吸震效果,其表面觸感更細膩,並具有一定的黏合性。

  • 優異的防水密封性能
  • 高摩擦係數
  • 良好的抗衝擊效果

聚烯烴共聚物

聚烯烴共聚物是由聚乙烯或聚丙烯改質而成的熱熔膠。它們最顯著的特點是性價比高,以及優異的電絕緣性能和耐水解性能。

聚烯烴材料固化後硬度範圍很廣,從半剛性到柔性都有,但其整體耐溫等級和黏合強度通常不如聚醯胺和TPU。

  • 良好的電氣絕緣性能
  • 良好的耐水解性

低壓注塑成型的工作原理是什麼?

原料預處理

低壓注塑成型中使用的特殊聚醯胺(PA)或熱熔膠顆粒對水分高度敏感,必須經過嚴格的乾燥處理才能投入生產。通常,橡膠顆粒會被放入除濕乾燥機中,並在特定溫度下烘烤數小時以去除微量水分。

請注意:

  • 嚴格控制乾燥溫度和時間
  • 將原料存放在密閉的儲料桶中,以防止吸潮和再次污染。

插入固定

嵌件和模具準備是關鍵步驟。首先,將PCB板和感測器等精密電子元件放置並固定在下模中。夾具可以是自動化的,也可以是手動的。然後,合上模並夾緊。這種強大的夾緊力可在註塑過程中保持模具密封,防止材料洩漏。

請注意:

  • 確保嵌件安裝到位且牢固。
  • 模具表面必須清潔,無殘留物,以確保黏合效果。

插入

熔體注射

在模具準備期間,乾燥的塑膠顆粒被送入註塑機的料筒。料筒透過精確控制的加熱器將物料加熱到熔點以上,使其轉化為黏度極低的熔融狀態。

注塑機通過螺桿或活塞,以極低的壓力將熔融橡膠化合物緩慢而穩定地註入封閉的模腔中。

請注意:

  • 控制注射溫度和速度
  • 確保流暢的流動路徑

熔體注射

保壓壓力

模腔填充完畢後,系統進入保壓階段。此時會持續施加較低的壓力。此壓力會將更多材料壓入模腔,以補償塑膠冷卻時的收縮。這確保了最終零件尺寸精確、表面光滑,並與內部組件緊密結合。

接下來,零件在模具內冷卻。它可以自然冷卻,也可以透過模具內的水道加速冷卻。冷卻過程持續進行,直到零件凝固且足夠堅固,可以無損地脫模為止。

請注意:

  • 保壓時間應適中。
  • 均勻冷卻速率
  • 精確調節局部溫度

彈射

確認零件冷卻凝固後,注塑機將移動模板打開模具。隨後,模具內建的頂出系統(例如頂針或頂板)立即啟動,將已成型的包裝平穩地推出模腔。

請注意:

  • 保持一定的模具開啟速度
  • 平衡彈射裝置上的力
  • 及時檢查是否有黏模或脫模不良的情況。

品檢

突出部分可能還帶有少量輔助結構,例如閘門或小噴嘴,這些通常需要用手或簡單的夾具將其移除。

之後,需要對成品進行全面檢查,檢查其外觀是否完好,包裝是否完整,以及是否存在材料缺失或氣泡等缺陷,以確保每個產品的品質均符合要求。

請注意:

  • 清除流道中的殘留物或閃光物
  • 檢查產品的外觀和功能
  • 對包裝產品進行防水、防塵或電氣性能測試

低壓注塑成型的優勢

卓越的組件保護

低壓注塑成型的核心特點是使用極低的注射壓力,這確保了在包裝印刷電路板、感測器和精密連接器等易碎元件時,元件不會因高壓衝擊而移位、變形或損壞。

低壓注塑成型所用材料固化後可形成堅韌的外殼,使產品具有優異的防水性、防塵性和耐化學腐蝕性,從而全面提高產品在惡劣環境下的可靠性和使用壽命。

高流程效率

低壓注塑成型製程速度極快。從模具閉合、注塑成型到冷卻脫模的整個過程通常只需幾十秒,比傳統的灌封或殼式組裝方法快得多。

低壓射出成型的高效性非常適合大規模連續生產,可以大幅提高生產能力,滿足現代製造業對生產效率的嚴格要求,從而幫助企業降低單位時間的生產成本。

高流程效率

高結構整合

低壓注塑成型技術可以將電路板、連接器和電纜等多個獨立零件一步成型為一個整體。這取代了傳統的、更為複雜的先製造外殼再進行組裝和密封的方法。

低壓注塑成型過程既減少了生產步驟,也減少了所需零件數量。它還能避免潛在的組裝錯誤,並簡化供應鏈和庫存管理。

優異的封裝質量

成型的封裝具有優異的密封性和絕緣性,能有效防止潮氣和有害氣體的侵入,確保電子元件的長期穩定運作。

該材料本身俱有耐高低溫性能、優異的電絕緣性能和抗衝擊性能,使最終產品能夠輕鬆滿足汽車和工業設備等領域的複雜工作條件。

卓越的成本效益

用於低壓注塑成型的特種橡膠化合物的每公斤成本可能高於普通塑膠。然而,考慮到其製程簡化帶來的許多優勢,例如縮短組裝時間、降低人力成本、減少缺陷率和廢品率,產品的綜合製造成本通常能夠有效控制。

低壓注塑成型的挑戰

嚴格的材料要求

用於低壓成型的熱熔膠容易吸收空氣中的水分。吸收的水分會在加工過程中導致水解,破壞材料的分子結構。

這會導致黏度變化,並在最終產品中產生氣泡、銀紋或燒焦等缺陷。更嚴重的是,它會損害零件的密封性能、強度和電絕緣。

因此,嚴格的儲存和乾燥程序至關重要。物料在使用前必須徹底乾燥,並在生產過程中保持乾燥,以防止再次吸收水分。

卓越的成本效益

具有挑戰性的 模具設計

低壓注塑成型的熔體黏度和流動性較低,注射壓力也較低。

  • 精密配合: 模具必須經過精密加工並密封嚴實。這樣可以防止液態材料洩漏,並在零件上產生飛邊。
  • 高效通風: 模具需要設計良好的排氣系統。否則,滯留的空氣會導致注塑不充分(出現未填充區域)或材料燒焦。
  • 優化流程: 流道和澆口必須引導熔體均勻平穩地填充型腔,這樣才能避免損壞內部精密零件。

精確插入定位

在註塑成型過程中,熔體的流動會對嵌件施加一定的力。如果嵌件在模具中定位不準或固定不牢固,則可能在壓力作用下發生漂浮、移位或變形,導致最終產品品質不合格。這就要求模具必須設計有精確的定位機構和可靠的固定裝置,並確保在每個生產週期中嵌件都能正確放置。

初始成本高

穩定的低壓注塑成型需要專門的設備,包括專用機器、高精度模具和輔助乾燥設備,因此初始成本比傳統製程更高。

此外,適用的材料僅限於某些低黏度、快速固化的特定聚醯胺和TPU。這些材料比傳統塑膠成本更高、種類更少,在一定程度上限制了該技術的應用範圍。

低壓注塑成型和高壓注塑成型

項目 低壓注塑成型 高壓注塑成型
注射壓力 低壓(約 2–5 MPa) 高壓(通常為 50–150 MPa)
主要材料 熱熔聚醯胺(PA)、EVA、聚烯烴、TPU等。 各種熱塑性塑料,如ABS、PC、PP、PE、PA、POM等。
模具結構 結構簡單;可使用鋁模或軟模。 複雜鋼模,使用壽命長
模具成本 低成本和短製造週期 成本高且製造週期長
壓力對嵌件的影響 對嵌件和內部組件溫和 高壓可能導致嵌件變形或受力過大。

低壓注塑成型和高壓注塑成型

低壓注塑成型的應用

汽車電子

  • 引擎控制單元
  • 防鎖死煞車系統中的車輪速度感知器
  • 安全氣囊感知器

在汽車領域,低壓注塑成型廣泛應用於各種電子控制單元和感測器的封裝。這些汽車零件需要在振動、油污、高溫高濕和化學腐蝕等極端環境下保持高可靠性。

低壓注塑成型技術可為汽車零件提供堅固密封的保護殼,有效防止水分、鹽霧和汽油的侵入,確保車輛關鍵電子系統的長期穩定運行,大大提高行車安全。

汽車電子

消費類電子產品

消費性電子產品是低壓注塑成型的主要應用領域之一,尤其適用於保護核心精密零件。

電子產品的內部零件十分脆弱,且對潔淨度要求極高。低壓注塑成型製程能夠在極低的壓力下安全密封這些元件,避免加工過程中造成任何損壞。形成的保護層能夠有效抵抗汗水、灰塵以及日常使用時的輕微衝擊。

醫療器械

醫療產業對設備的可靠性、密封性能和生物相容性有極高的要求。

此製程形成的封裝層可實現完全密封,並能抵抗反覆的化學消毒劑清洗,並能承受高溫高壓滅菌。這有助於防止液體和細菌進入設備內部。
所用材料必須通過嚴格的醫療認證,以確保其對人體安全無毒。

  • 內視鏡中的電路板和感測器
  • 助聽器
  • 便攜式診斷設備

醫療器械 1

工業傳感器

在工業自動化領域,大量的感測器、接近開關、編碼器和PLC連接器需要在高粉塵、高濕度、腐蝕性氣體或強烈的機械振動的工廠環境中運作。

低壓注塑成型製程可為這些工業級元件提供全面保護。其堅固的封裝體能夠抵抗物理衝擊和振動,優異的密封性能可防止灰塵和濕氣損壞內部精密電路。

智能家居設備

  • 智能門鎖
  • 環境傳感器
  • 智慧水錶/電錶

隨著物聯網的普及,越來越多的智慧型裝置進入家庭和城市。這些設備通常處於無人看管的戶外或半戶外環境。

採用低壓注塑成型技術保護其核心控制模組和通訊模組,有效應對四季溫差、雨水和紫外線等自然老化因素的影響。

這種一體化包裝方法不僅提高了產品的耐環境性,而且使其結構更加緊湊耐用,非常適合物聯網終端設備的大規模部署。

智能家居設備

高貴: 專業低壓注塑成型服務供應商

在NOBLE,我們專注於低壓注塑成型(LPM)-一種成熟的封裝和保護精密電子元件的製程。憑藉先進的設備、專業的工程技術和嚴格的品質控制,我們提供可靠的成型解決方案,確保功能性和美觀性兼備。

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憑藉我們的低壓注塑成型技術,我們幫助客戶實現電子元件的卓越保護、更簡潔的產品設計和更長的使用壽命。

的常見問題 壓力注射成型

什麼是低壓注塑成型?

低壓注塑成型(LPM)是一種利用低壓熱熔材料封裝和保護精密電子元件的製程。它能夠在不損壞敏感部件的情況下,提供優異的密封性、絕緣性和機械保護。

 低壓注塑成型中使用哪些材料?

常用材料包括熱熔聚醯胺(PA)、EVA、聚烯烴和TPU。這些材料熔點低、黏合性好,並且具有優異的耐水性、耐化學性和耐溫差性。

低壓注塑成型有哪些優點?

LPM 具有許多優勢:對敏感元件的溫和加工、優異的密封性和防水性、簡化的產品設計,以及與灌封或高壓成型相比降低的整體製造成本。

哪些產業使用低壓注塑成型技術?

它廣泛應用於汽車電子、消費性電子、醫療設備、工業感測器和智慧家居產品,尤其是在耐用性和防護性至關重要的領域。

低壓注塑成型與高壓注塑成型有何不同?

低壓成型 (LPM) 的工作壓力和溫度遠低於高壓成型,其重點在於保護和密封,而非結構強度。高壓成型則用於批量生產具有精確形狀的剛性塑膠零件。

 

撰稿

皮斯卡里·赫斯科維奇

Piscary Herskovic 是 NOBLE 的內容行銷總監,擁有超過 20 年的內容寫作經驗。他精通 3D 建模、CNC 加工和精密注塑成型。他可以為您的專案提供建議,幫助您選擇合適的零件製造工藝,降低成本並縮短專案週期。

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