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반도체 공정용 수직로 설계를 위한 열유동 제어.
The Third National Congress on Fluids Engineering: Thermal design for the vertical type oven of soldering process. 원문보기

유체기계공업학회 2006년 제4회 한국유체공학학술대회 논문집, 2006 Aug. 23, 2006년, pp.561 - 564  

정원중 (연세대학교 대학원 기계공학과) ,  권현구 (연세대학교 대학원 기계공학과) ,  조형희 (연세대학교 기계공학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Because of new requirements related to the employment of SMT(Surface Mounting Technology) manufacturing and the diversity of components on high density PCB(printed circuit boards), Thermal control of the reflow process is required in oder to achieve acceptable yields and reliability of SMT assemblie...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 입구부에서 유입된 주유동이 급격히 편향하여 충돌 후 분리되며, 각각의 분리된 유동이 재순환 유동을 생성하였다. 따라서 유동이 편향하는 덕트 유로를 따라 격벽과 다공판을 설치하여 유동의 편향을 개선하고 재순환 영역의 감소를 통하여 온도 균일성 향상 시키고자 하였다.
  • 본 연구에서는 이제까지 주로 수행되었던 수평형(컨베이버벨트) 이송방식 리플로우 오븐의 연구에서 대두되었던, hot spot 과 이송 시 유발되는 진동 등에 의한 Tombstone등의 용접공정에서 유발되는 품질 저하를 저감 시키고, 상대적으로 적은 사용공간에서 단위 시간 생산성을 향상 시킬 수 있는 수직형 이송방식을 취하는 리플로우 오븐에 대한 것이다. 작업 공간에 대한 열/ 유동 현상을 파악하고 다공판 및 격벽을 설치하여 유동 제어를 통한 온도 균일성을 확보하고자 하였다.
  • 이제까지 이러한 성능을 만족시키기 위하여 Whalley와 Hyslop"은 2차원 수치 해석모델을 사용하여 PCB 기판의 온도를 예측하였고, 실험을 통하여 리플로우 오븐에서의 공기 및 회로기판의 칩 온도를 측정하였으며, Yu와 Kivilatht冲는 3차원으로 리플로우 오븐을 모델링하여 온도 분포와 유동 패턴을 예측하였다. 이러한 연구의 근본 목적은 오븐 내부의 온도를 제어하여, 솔더링 공정의 안정성을 확보하기 위한 것이다. 이를 위해서는 회로기판의 이송 속도와 작업 공간상의 온도가 중요한 요소。)로 보고되고 있다.
  • 취하는 리플로우 오븐에 대한 것이다. 작업 공간에 대한 열/ 유동 현상을 파악하고 다공판 및 격벽을 설치하여 유동 제어를 통한 온도 균일성을 확보하고자 하였다.

가설 설정

  • 난류 모델은 k- e 모델을 사용하였다. 또한 작동 구간의 설정 온도가 413K에서 30K의 간격点 상향되므로 공기의 밀도는 이상기체로 가정하고 점성계수는 Sutherland's law를 비열은 온도에 대한 Third - order Polynomial을 적용하였다. 분리판, 격벽 그리고 회로기판을 통한 열전도를 고려하기 위하여 밀도 비열, 열전달 계수를 지정하였다(Table.
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