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문제 정의
- 반도체 전자 부품용 대체 세정제로 개발된 친환경적 제품 중, PCB 먼지 제거용 스프레이 분사형 세정제를 선택하여 [7] 분무 세정의 원리를 적용시킨 제품의 분사력과 세정성능을 측정하고 비교하는 것이 이 연구의 목적이다
- 본 연구에서는 오염물질의 정량적인 평가를 위하여 세정성능 평가 방법에서 일반시험 평가법인 중량법을 이용하여 세정성능을 평가하였다. 중량법에 의한 세정성능 평가 방법은 세정 후 피세정물 시편에 잔류한 오염물의 무게를 1.
제안 방법
- 처음 위치에서부터 기판이 실을 타고 이동한 거리를 측정한다. 각각의 분사 시간(1, 2, 3, 4, 5, 6초)에 따라 실험을 11회씩 반복한 후, 평균값을 측정한다.
- 이때 오염물의 도포량은 철가루와 먼지의 도포량의 편차가 작도록 한다. 강하게 분사되는 세정제의 특성에 따라 30초에 모두 세정이 될 것이라 예측하여 10회 (총 30초 세정)까지의 세정은 3초의 동일한 분사 시간으로 실험을 하며 총 30초 세정이 끝나도 모두 세정되지 않으면 강한 분사로도 세정이 잘 되지 않는 오염물인 것으로 보고 이후 세정에는 6초씩 분사하여 세정성능을 평가한다. 재현성의 확인을 위해 4회 실험을 반복한다.
- 스프레이 세정제로 노즐과 기판의 거리가 10 cm 가 되는 지점에서 3초간 분사하여 세정한 후, 다시 50 oC 오븐에서 10 분간 건조시키고 실온에서 10분간 방치 후 기판의 무게를 측정한다. 같은 실험을 10회 더 반복하여 오염물의 무게에 따른 1회 세정효율을 구한다. 먼지 오염물은 먼지 0.
- 철가루와 아세토나이트릴의 혼합물을 IPC기판에 고르게 도포하여 50 oC 오븐에서 1시간 건조시켜 아세토나이트릴을 모두 날려버린 후, 철가루만 남은 IPC기판을 실온에서 10분간 방치하여 식힌다. 기판의 무게를 측정하여 도포된 오염물의 양을 확인한다. 스프레이 세정제로 노즐과 기판의 거리가 10 cm 가 되는 지점에서 3초간 분사하여 세정한 후, 다시 50 oC 오븐에서 10 분간 건조시키고 실온에서 10분간 방치 후 기판의 무게를 측정한다.
- 같은 실험을 10회 더 반복하여 오염물의 무게에 따른 1회 세정효율을 구한다. 먼지 오염물은 먼지 0.4 g과 아세토나이트릴 10 ml를 혼합하여 철가루와 같은 방법으로 도포하고, 위의 방법과 마찬가지로세 정성 평가를 하여 철가루의 1회 세정효율과 비교한다.
- 먼지와 철가루 오염물의 세정이 모두 될 때까지 위와 같은 방법으로 오염물이 모두 제거되어 기판의 무게가 도포전의 초기무게가 될 때까지 세정제를 3초간 분사하는 실험을 한다. 이때 오염물의 도포량은 철가루와 먼지의 도포량의 편차가 작도록 한다.
- 본 연구에서 사용된 스프레이 세정제는 세정액이 침투하여 오염물을 제거하는 역할 보다 스프레이로 분사의 영향을 직접적으로 받는 면적과 스프레이 분사가 끝난 뒤에는 분사된 세정제가 오염물질을 충분히 끌어내려 준 뒤에 증발하는 특성을 육안으로 확인하였다. 세정제가 분사되는 면적이 받는 분사압력이 세정에 많은 영향을 미치는 것은 육안으로 확인되었고, 오염물의 무게와 입자의 크기에 따른 영향 또한 큰 것으로 나타났다.
- 일정한 오염물의 무게에서의 단일 세정성능을 구하기 위해 오염물 양의 편차가 작도록 8회의 실험결과를 모아 오염물의 차이가 50 mg이 넘지 않도록 하여 추가 실험을 한다.
대상 데이터
- 사용하였다[7]. 분사력과 세정성능 평가에 사용하기 위해 Fig. 1, a의 IPC-A-36기판 (10.2x11.2 cm)을 준비하였고, 두꺼운 실을 준비하여 분사력 측정에 사용하였다.
- 85)는 덕산약품공업(주)에 서구입하였고, 먼지는 실내에서 손이 닿지 않는 위치에 약 5개월 정도 쌓인 먼지들을 채취하여 사용하였다. 오염물과 혼합하여 도포를 쉽게 만들어줄 시약으로는 덕산약품공업의 아세 토나이트릴을 사용하였다.
- 오염물로 사용된 철가루 (Fe F.W. 55.85)는 덕산약품공업(주)에 서구입하였고, 먼지는 실내에서 손이 닿지 않는 위치에 약 5개월 정도 쌓인 먼지들을 채취하여 사용하였다. 오염물과 혼합하여 도포를 쉽게 만들어줄 시약으로는 덕산약품공업의 아세 토나이트릴을 사용하였다.
- 지난 연구에서 사용한 동일한 PCB 먼지 제거용 스프레이 세정제를 사용하였다[7]. 분사력과 세정성능 평가에 사용하기 위해 Fig.
성능/효과
- 본 연구에 사용된 스프레이 세정제는 높은 분사압으로 세정 시에 세정대상에 침투하여 세정하는 세정제와 달리 오염물을 끌어 내린 뒤 증발하는 특성을 보였다. 세정제의 분사압을 직접적으로 받은 IPC기판의 이동거리는 분사된 시간(1, 2, 3, 4, 5, 6초)에 따라 증가하였으며 세정성능 또한 세정 대상의 무게에 따라 영향을 받았다.
- 57 g) 이 장치된 실을 타고 밀려난 이동거리의 측정의 10회 실험의 평균 값과 표준편차를 나타낸 표이다. 분사시간이 길어 질수록 이동거리가 증가됨을 확인할 수 있었고 이러한 이동거리의 증가를 Fig. 2의 통해 분사 시간이 1초씩 늘어날 때마다, 이동거리가 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
- 확인하였다. 세정제가 분사되는 면적이 받는 분사압력이 세정에 많은 영향을 미치는 것은 육안으로 확인되었고, 오염물의 무게와 입자의 크기에 따른 영향 또한 큰 것으로 나타났다.
- 증발하는 특성을 보였다. 세정제의 분사압을 직접적으로 받은 IPC기판의 이동거리는 분사된 시간(1, 2, 3, 4, 5, 6초)에 따라 증가하였으며 세정성능 또한 세정 대상의 무게에 따라 영향을 받았다. 1 회 세정(3 sec 분사) 했을 경우, 철가루와 먼지는 오염물의 도포량이 증가함에 따라 세정효율의 일정한 감소를 보여주었는데 특히 먼지는철가루에 비해 매우 급격한 세정효율의 감소를 보여주었다.
- 이는 오염물의 입자의 크기와 무게의 차에 많이 기인한 것으로 보이며 작은 입자로 엉겨있는 먼지 오염물은 끌어내려 주는 세정제의 특성에도 작은 입자가 서로 엉겨 붙어 세정이 수월하지 않은 것으로 보인다. 오염물이 모두 세정될 때까지의 4번의 실험에서 철가루와 먼지의 도포량은 철가루 0.1678 g, 먼지 0.2198 g으로 오염물의 양을 비교했을 때 차이가 작았으며, 평균 1938 g의 오염물이 도포되었을 때, 각각 철가루는 21초만에, 먼지는 1분이 걸려서야 세정이 된 것을 볼 수 있다.
- 입자자체의 무게가 매우 큰 철가루는 11회 의 세정 시 93.75%의 좋은 평균 세정효율을 보였으며 철가루에 비해 매우 작은 먼지의 입자의 경우 11회의 세정 효율의 평균이 44.50%로 좋지 않은 세정 효율을 보였匸다. 전체척으로 철가루와 먼지는 오염물의 양이 증가함에 따라 1회 (3초) 세정효율이 감소했으며 오염물의 양이 증가함에 따라 먼지의 세정효율이 철가루보다 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있었다.
- 50%로 좋지 않은 세정 효율을 보였匸다. 전체척으로 철가루와 먼지는 오염물의 양이 증가함에 따라 1회 (3초) 세정효율이 감소했으며 오염물의 양이 증가함에 따라 먼지의 세정효율이 철가루보다 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있었다. 추세선을 통해 철가루는 0.
- 기록하였다. 철가루는 평균 455.8 mg의 오염물이 도포되었을 때 93.4%의 세정효율을 보였으며 먼지는 평균 72.5 mg의 오염물이 도포되었을 때 69.2%의 세정 효율을 보였다.
- 전체척으로 철가루와 먼지는 오염물의 양이 증가함에 따라 1회 (3초) 세정효율이 감소했으며 오염물의 양이 증가함에 따라 먼지의 세정효율이 철가루보다 급격히 떨어지는 것을 볼 수 있었다. 추세선을 통해 철가루는 0.855, 먼지는 0.926의 비교적 높은 R2값을 구하여 일정한 경향성을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 이러한 실험의 결과는 향후의 스프레이 세정제 분사력과 세정성능 개발에 도움이 될 것이다.
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