微射出成型

微机电(MEMS)一直是这几年备受瞩目的研究方向，在光通讯、3C、生化等产业的快速进步中已可看出产品体积持续小型化、轻量化、功能更多样化，加上IC的制程纳米化技术的纯熟，因此微细化零组件的生产制程预料将有急迫性的需求，虽然微细化加工成型的方法有许多种如：微射出、LIGA、微细机械加工、放电加工、雷射加工等，以生产效率而言，当属微射出效率最高，但微射出的模具却需利用到上述的许多制造方法进行制作。微射出一般微射出成形件可区分为三类：A、微量成形件(micro-injection molded part)：成品重量为mg，尺寸与精度不一定在μm级，B、微结构成形件(injection molded part with micro structured regions)：成品为一般尺寸，但其结构上具有μm级规格(如光盘片系列产品)，C、微精密成形件(micro-precision part)：成品重量为mg，且精度要求为μm级。

二、微射出的需求

       由于微射出的射出量小、成型品小，因此射出成型机的精度与模具等都有一定的影响，以下将逐一介绍：

A、   锁模模板平行度：由于成型品小，因此模板的平行度将大大影响成品的尺寸精度，

        锁模方式以直压方式较易达成维持平行度的要求，曲手机则因曲手间的累积公差大

所以较不适合。

B、   模板变形量控制：通常头板中央在锁模力建立时会有凹陷变形，射胶时射压会迫使模具随模板变形，容易造成成品尺寸精度不佳。

C、   成品顶出方式：成品小时顶出方式可能与一般射出成型不同，须注意不是容易伤害成品就是脱模不易，成型后成品的收集与搬运方法的问题需考虑。

D、   螺杆精密计量：因射出量非常少，所以更需精确的计量以避免过度充填射压将模具撑开形成毛边或射胶量不足造成短射。

E、    射胶精密定位：确保保压位置切换点位置的重现性，以确保成型品质量，建议将加料与射胶分离，使用柱塞式射胶，以使射胶定位精度控制容易。

F、    高射速：射出量小，需借助高速射出时塑料的流变特性使流动性提高，确保模穴充满，并充填压力降低，成型品的残留应力降低，减少收缩量。

G、   塑化单元缩小：在成形微量制品时，所需射出量过小，以致塑料滞留于料管中过久，造成裂解现象及因射出行程太短而塑化不均等问题，如若使用多模穴成形方式，虽可分摊机器射出量太大，借以生产微成形品，但会增加模具流道系统平衡设计之负担，造成质量不易掌握成形后废料比例过大成形周期过长。

H、   控制器控制精度：有效的精度控制与重现性，确保每一模的生产质量都相同。

I、      模具与其另件之加工与组装精度：模具的精度直接影响成型品精度，所以确保模具的各项精度是基本的要求。

J、     模具的温度控制：因为微射出的浇流道系统非常细小，充填时阻力非常大，除依赖高速射出使流动性提高外，高模温也会使充填阻力降低，但是成型品冷却时间加长，周期时间加长，所以模具最好能快速升温与降温，以提供更高的生产效率，但此做法却会缩短模具的寿命，因此需衡量成本效益决定做法。

K、  模具的排气：若熔胶射入模具中，空气无法快速有效的排出时会造成短射或烧焦的现象，因此在高速射出时排气问题需特别注意，建议采用真空辅助充填方式辅助成型。

L、    成型品的检测：需为微小的成品设计检测的方法、流程与设备，以CCD检验微小工件之关键尺寸及快速之特征比对，同时自动检测速度必需配合生产之速度。

M、 成型环境的考虑：微量射出成形设备技术与传统成形设备不同，必须摒除传统射出设计之观念，不仅在机体本身之设计，模具、脱模、取出、检测、堆叠、包装、甚至洁净室环境都必须考虑。

 

三、微射出模具制作方式

微模具设计及制造所需应用之技术目前大多以非传统加工方式制作，以下做简单介绍：

A、半导体蚀刻技术(矽基技术)：

B、 LIGA技术：分为同步辐射X光LIGA、紫外光LIGA(UV-LIGA)、雷射LIGA、高深

度反应离子蚀刻(Deep RIE)：

制程为1、光刻，2、去光阻，3、电铸，4、模仁，5、射出成型，6、成品脱模。

C、雷射加工技术`：分为长波长雷射如：CO2雷射和YAG雷射此两种属于溶化金属之加工法，有热影响区，精度较差，高能量的短波长雷射如准分子雷射(Excimer laser)与飞秒雷射(Femtosecond laser)属于破坏分子键结的加工法，无热影响区，精度高。

D、线放电研磨(WEDG)技术：此法用来加工各种形状的微小电极，再以此电极利用放电加工(EDM)或是超音波加工(Ultra sonic machining)技术加工模具。

E、 微细机械加工(Micro machining)技术：利用超小型加工机以传统机械加工的方式加工电极，以此电极利用放电加工(EDM)或是超音波加工(Ultra sonic machining)技术加工模具。(左为微车床，右为微铣床)

       四、结论：

        微射出虽然属传统加工范畴，但却是生产力最高的生产方式，在未来数年内仍是属于射出领域中较先进、技术难度较高的产业；微射出除了射出机需特别机能需求与精度外，其它如模具加工、成型塑料等牵涉的范围已不再只局限于传统机械制造，也包括化学、控制工程等专业领域的搭配才能相得益彰。