光学行业应用报告2014

– Multi-mode Model 、Generalized Maxwell Model 25
Major Technical Issues 模具設計：成形週期最佳化
結合Moldex3D Conformal Cooling優化水路設計 採用異形水路(或稱隨形水路), 冷卻時間約可降一半
冷卻時間25s 縮短成 15s
> 鏡頭肉厚分佈不均是形成流動遲滯，為內部結合線、包封等成 型缺陷的主要原因
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Curl Flow 流動捲曲
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Major Technical Issues 模具設計：多模穴平衡設計
> 光學鏡片一般為多模穴設計，流道設計至關重要
A
B
C
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Major Technical Issues 光學性質：殘留應力、折射率
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Major Technical Issues Fiber模組：澆口最佳化設計
纖維配向
> 纖維作用
– 增強產品強度、剛性 – 增加衝擊承受力 – 尺寸穩定且抑制翹曲 – 降低產品重量
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Major Technical Issues 模具設計：優化產品變形
最大直徑 最小直徑
最大直徑: 38.60 mm 最小直徑: 38.36 mm
> 黏彈機械性質 – E' Storage Modulus 儲存模數. 彈性性質 – E” Loss Modulus 損失模數. 黏性性質 – Tan Delta = E” / E’ 阻尼相
TA DMA Q800
Generalized Maxwell Model 24
CAE Interpretation Residual Stress 殘留應力
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行業發展趨勢及挑戰
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塑膠光學產品主要訴求點
噴流痕 遲滯
產品變形 面形控制
結合線/包封/ 真空泡/
多模穴流動 平衡
成型週期 模具強度
光學特線
剪切生熱
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Jet Flow 噴流痕
> 光學鏡頭由產品肉厚、澆口尺寸以及成型參數的影響，易出現 噴流痕現象
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Hesitation Flow 流動遲滯
> 塑膠內在機理
> 到底發生什麼? > 到底對光學性質有
何影響?
> 掌握與控制 > 光學特性及品質 > 解決問題 > 提升競爭力
從塑膠材料特性進行深入之探究
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成功客戶
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光學產業客戶群
>白件Lens
–Canon、Nikon、Konica、Olympus、Hitachi Maxell –今國光學、先進光電、新巨科 –三星航太、揚明光學、華美光學、鴻海科技
公司產品：
專業從事光學、航空、精密儀器以及軍工產品
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今國光學工業股份有限公司
購買產品：
➢ Moldex3D Advanced Modules ➢ Moldex3D Solution Add-on：Optics
公司簡介：
今國光學於 1980 年 6 月成立於臺中縣梧棲鎮草湳裏，從創立至今已達 30 餘年。為光學元件、 光學鏡頭之專業製造廠，擁有從設計、開發、原料、生產一貫作業之優秀製造團隊，生產各種 高精密之光學產品，所生產的各種光學產品獲得世界各大品牌大廠的肯定與使用。 在公司董 事長秉持著“根留臺灣”的一貫理念下，公司目前生產基地除在臺中梧棲擁有兩座廠房；且在
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Moldex3D與CODE V的整合
原始設計
成型後的折射率效應
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CAE Interpretation Viscoelastic Testing
> 對於高分子粘彈性物質，在一定的應力下，彈性率會因時間經過而降 低，也會因溫度上升而減小
> DMA 動態黏彈機械分析儀 – 偵測樣品在溫度、力量、或頻率改變下，其機械性質變化的情形 – 採用三個溫度、每個溫度30個角頻率Angular Frequency(rad/s)反覆進行量測
最大直徑 最小直徑
最大直徑: 38.68 mm 最小直徑: 38.24 mm
真圓度: 0.24
真圓度: 0.44
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Major Technical Issues 模具設計：模具結構強度設計
結合Moldex3D FEA Interface與結構分析軟體 分析最佳範本厚度、降低模具鋼材成本、提升模具壽命
充填過程模擬
保壓過程模擬 熱塑性材料的密度變化
翹曲變形模擬 體積收縮 (PVT 改變)
光學性值預測
折射率
பைடு நூலகம்
雙折射
光彈條紋
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光彈條紋模擬
> 光彈模擬
流動導致條紋級數與光彈條紋
熱導致條紋級數與光彈條紋
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折射率預測
> 折射率 (與密度成正比)
– 中心融膠的收縮受到抑制 → 較低的折射率與密度 – 靠近模壁區域被影響而收縮更多 → 較高的折射率與密度
光學行業應用報告
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光學產業
> 光學鏡頭應用範圍
– 行動裝置 • 手機鏡頭 (Global 60% from Taiwan) • 相機、數碼攝像機頭 (Global 40% from Taiwan) • NB、iPad
– 電腦周邊： • 掃描器鏡頭 • 印表機鏡頭 • 滑鼠感光鏡頭 • CD-ROM/DVD-ROM/HD讀寫頭 • Web CAM
大 陸廣東佛山與江蘇蘇州設廠生產；並在新加坡設有辦公室。 本公司在2002年股票上櫃，並於 2004年由上櫃轉上市。目前已通過ISO 9001、ISO 14001認証。 隨著科技的不斷發展，光 學產品的運用領域也不斷地擴大。舉凡數位相機、手機、微型投影機、筆記型電腦、遊戲機 3D影像、光學式觸控…等產品皆有今國產品在內。 公司產品： 相機用光學鏡片及鏡頭組之製造;手機、NB用鏡頭之設計與製造;投影機鏡頭之設計與製造;各 種安控鏡頭、網路攝影機(VGA~百萬像素) 之設計與製造;車用鏡頭之設計與製造;智慧電視用 鏡頭之設計與製造;工業鏡頭、望遠鏡、條碼機…等鏡頭之設計與製造;各種球面玻璃鏡片;非 球面玻璃鏡片代工;各種客制化鏡頭之設計與製造.
> Moldex3D能充分掌握材料黏性、彈性、鬆弛的影響
> 泛牛頓流體 (GNF) – 純黏性模型
– 流動一停止就沒有應力
> 黏彈性模型 – 考慮黏性與彈性
(1)
– 流動停止後, 應力仍有記憶效應
> 流動導致殘餘應力
– 加工過程中受到剪切應力或拉伸應力而延展變形
– 主要支配的溫度範圍 : >Tg
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LENS
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精密光學元件之應用
> 因應各項需求 所須建立之核心技術不盡相同 但是
– 因應大量需求量產: 採用塑膠射出成型技術 – 塑膠產品之精度與品質主要決定之重要參數
• 產品設計: 因應不同之需求 • 制程條件與操作控制:非常敏感 • 塑膠材料之選定 •…
> 模產品設計 > 具設計 > 材料 > 制程操作
> 光學元件代表廠商 – 臺灣三雄：亞光、大立光、今國光 – 大陸三雄：鳳凰光學、舜宇光學、利達光電 – 韓國五雄：三星電機、三星高科、韓星愛肯特、高偉光學、Sunyang DNT – 德國三雄：蔡司、來卡、施耐德 – 日本光學：佳能、尼康、賓得、富士龍、柯尼卡美能達、松下、奧林巴斯
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鏡片
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投影機鏡片
充填溫度分佈
在轉彎的時候， 高溫層被轉到內 側，導致同一個 產品，相同的結 構，兩側的溫度 不同。
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厚度修改
A A-A截圖
A
中間可視區域的厚度無法 改變，修改裝配部份的厚 度有原來的1.3mm降低到 1.15mm
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雙折射
雙折射，為一道光線穿透明之非等向性晶體時將分解成兩道光束，雙折射量值可以為正值或負值。總和 雙折射為成品最後之雙折射，為流動殘餘應力與熱殘留應力所共同造成。
– 投影機鏡頭 – 車載鏡頭 – 監控鏡頭
> 分類：鏡片、鏡筒、配件 > LED二次光學元件
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光學產業
> 鏡面弧度 – 球面：具有一致的圓形弧度 – 非球面：可減少球面鏡片所造成的影像扭曲，改善影像質素，縮減鏡片的大小
> 材料 – 玻璃鏡片：精確度、解像度、耐熱度更佳。 • 日本和德國等少數廠商掌握了大規模量產玻璃非球面鏡的技術 • 臺灣的光學企業也可以生產小批量和較低技術含量的玻璃非球面鏡產品 – 塑膠鏡片：抗震性較佳、成本低
> 熱導致殘餘應力
– 主要受到pvT影響 (如:溫度差導致收縮)
– 主要支配的溫度範圍 : <Tg
> 支援多種流動殘留應力計算模型
– Upper Convected Maxwell Model、Convected Jeffrey’s Model
– White-Metzner Model、Modified White-Metzner Model、Giesekus Model 、PPT Model
原始設計
設計變更
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光彈條紋
原始設計
設計變更 模擬結果，光彈條紋較稀疏， 光學特性有改善
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鏡筒分析重點
> 本次分析產品為相機鏡筒，對變形要求高：產品兩端的真圓度及產品 的平面度。
> 本產品採用冷流道多澆口進澆，縫合線強度問題。 > 使用含纖維的塑膠成型，瞭解產品內部纖維配向。
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產品流道設計
Ø3-6 mm Ø1.5-4 mm
Ø4 mm
澆口尺寸： 3× 1mm
產品採用冷流道的方式進澆。
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流動波前動畫
按F5+Shift 可播放動畫
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纖維配向
縫合線處的纖維配向， 纖維配向平行於縫合線
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纖維配向
在澆口附近的區域，纖維配向為 X/Z方向，三股熔膠匯合後，纖 維配向為Y方向，進澆口處的纖 維配向呈放射狀。
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流動波前82%~100%
流動波前82%
流動波前88%
流動波前90%
流動波前93%
流動波前95%
流動波前98%
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充填溫度分佈
在流道內側，由於高剪切作用，導致溫度 升高。下圖用紅色線段表示高溫區域分佈， 藍色表示低溫區域分佈
一個產品中，左右 兩側溫度有差異。 流動方向右側溫度 較高，左側低。
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新鋸科技股份有限公司
購買產品：
➢ Moldex3D Advanced Modules ➢ Moldex3D Solution Add-on：Optics
公司簡介：
新鋸科技股份有限公司成立於1999年8月，主要致力於各式光學應用產品所需之光學鏡片及光 學鏡頭等設計、研發、製造與行銷。公司成立10年來，在董事長梁啟泰先生及總經理鄭勝全 先生領導下，輔以優秀之經營團隊，整合資源並帶領公司轉型，專注在光學技術之研發、積極 提升企業的競爭力及提供客戶更高的附加價值。 公司產品： 設計、研發各式光學應用產品所需之光學鏡片及光學鏡頭、
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群光電子(蘇州)有限公司
購買產品：
➢ Moldex3D Professional Modules
公司簡介：
群光電子(蘇州)有限公司成立於2001年10月，為臺灣群光電子在大陸投資設立之第三家新工 廠，位於蘇州市吳江開發區，總投資金額一億兩千兩百五十萬元，主要進行鍵盤 (桌面型/筆 記本型/折疊型)及數位相機的生產及出口，主要客戶為IBM、COMPAQ、HP、DELL、 Microsoft、Panasonic、Palm、Wistron、聯想、方正、實達、浪潮、東海等國內外知名 企業。 公司產品： 進行鍵盤 (桌面型/筆 記本型/折疊型)及數位相機的生產及出口
>黑件Housing、Barrel
–建興電子/光寶集團 –致伸科技, 群光電子, 三光化成
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SAMSUNG Techwin
購買產品：
➢ Moldex3D Advanced Modules ➢ Moldex3D Solution Add-on：Optics
公司簡介：
三星集團（簡稱：三星，英文標識：SAMSUNG）三星集團成立於1938年,是韓國第一大企 業，同時也是一家大型跨國企業集團，三星集團包括眾多的國際下屬企業，旗下子公司有：三 星電子、三星物產、三星航空、三星人壽保險等等，業務涉及電子、金融、機械、化學等眾多 領域。2013年，三星電子在《財富》雜誌全球500強排名中位居第14位。SAMSUNG Techwin，它成立於1977年，是韓國三星集團專業從事光學、航空、精密儀器以及軍工產品 等事業的集團子公司，到目前已有33年的特殊行業經驗，積累了雄厚的光學以及數碼影像技 術開發能力。
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案例報告
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Lens分析重點
> 本次分析產品為手機鏡頭上的鏡片，為一凸凹鏡片，因產品結構關係， 塑膠充填時易於中心可視區域，產生遲滯，因而造成縫合線產生，而 無法正常使用。
> 產品體積小，採用一模多穴的流道設計，易產生多模穴不平衡問題。
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產品尺寸
A A-A截圖
A
• 產品為一凸凹鏡。 • 可視區域的厚度： 中間最小，為0.3mm，邊 緣最大厚度區域為0.7mm • 邊上用於裝配的區域厚度 為1.3mm • 最大厚度差異為1mm