학과/분반실험일시실험조보고서 작성자 이름6.결과[1] 실험값※계산에 쓰인 식Fc (N): 측정한 구심력 크기Fg (N): 측정한 도르래에 걸친 추의 무게(1) r= 14 cm 일 때3중 고리 달린 추의 질량, m= 0.1512 kg도르래에 걸린 추의 질량, M= 0.1456 kg중력가속도 = 9.807 m/sec2회회전수회전시간 (sec)주기T ()Fc (N)Fg (N)(%)13023.410.78031.37241.42793.8871223.380.77931.37593.6403323.470.78231.36544.3779423.550.78501.35615.0264523.280.77601.38782.8107평균0.78061.37153.9485(2) r= 15 cm 일 때3중 고리 달린 추의 질량, m= 0.1512 kg도르래에 걸린 추의 질량, M= 0.1606 kg회회전수회전시간 (sec)주기T ()Fc (N)Fg (N)(%)13022.90.76331.53671.57502.4353222.850.76171.54342.0079323.020.76731.52073.4499423.220.77401.49465.1059523.150.77171.50364.5312평균0.76761.51983.5060중력가속도 = 9.807 m/sec2(3) r= 16 cm 일 때3중 고리 달린 추의 질량, m= 0.1512 kg도르래에 걸린 추의 질량, M= 0.1806 kg회회전수회전시간 (sec)주기T ()Fc (N)Fg (N)(%)13022.380.7461.71611.77113.1053222.860.7621.64487.1317322.650.7551.67555.4016422.250.74171.73631.9698522.310.74371.72692.4963평균0.74971.69704.0209중력가속도 = 9.807 m/sec2결과분석일정한 각속도로 원운동하는 물체에 작용하는 구심력에 대해,구심력의 크기가 회전하는 물체의 질량에 관계하는가?실험 메뉴얼을 따르다보니 독립변인으로 추의 질량을 선택하고 실험을 하지 않았다. 즉 3개의 큰 실험1,2,3의 경우 모두 구심력 측정에 영향을 주는 3중 고리 추의 질량을 같게하였다. (실험 1,2,3에서 m은 모두 0.1512 kg) 하지만 다른 물리량의 변화에 따라 구심력의 크기가 모두 도르래의 걸린 추의 무게와 비교했을 때 8% 오차범위 내에 있었다. 따라서 다음 식으로서 구심력의 크기가 회전하는 물체의 질량에 어느 정도 관여한다고 할 수 있겠다. (식에서는 질량과 구심력은 비례관계)=(식1)그러나 정확한 결론을 위해서는 독립변인으로 추의 질량을 택한 실험이 있었어야 한다.구심력의 크기가 회전하는 회전주기에 관계하는가?실험 1에서 회전반경을 14cm로 했다가 실험2에서는 15cm로 늘렸다. 그때 회전시키기 전 3중고리 추의 위치가 정확히 작은 도르래와 알루미늄 트랙등에 수평, 수직에 되게하였다. 그 뒤 수준계의 위치를 바꾸었는데, 이것이 회전주기를 바꾼것이라고 할 수 있다. 따라서 실험 1과 실험2, 실험3에서 모두 수준계의 위치가 바뀌었고, 그 결과 측정한 시간과 그때의 회전수를 계산하여 () 주기가 달라졌다.(식1)과 그래프로서 구심력의 크기가 회전주기 제곱에 반비례함을 알 수 있었다.구심력의 크기가 회전하는 회전반경에 관계하는가?실험1,2,3에서 독립변인으로 회전반경을 택했다. 즉 실험1에서는 14cm, 실험2에서는 15cm, 실험3에서는 16cm으로 회전반경을 잡았다. 그 결과 종속변인인 구심력의 크기는 회전반경이 증가함에 따라 같이 증가하는 값을 나타냈다. 보다 정확히 말하면(식1)과 그래프에서 보듯이 구심력은 회전반경에 비례관계에 있다고 할 수 있다.오차논의 및 검토실험 준비 단계에서 알루미늄 트랙의 수평에 대해서 문제점이 있었다. 두 번의 수평맞춤으로 수평이 됬다고 하겠지만 약간의 움직임도 없다고는 할 수 없겠다. 또 회전하는 실험이다보니 신경썼다고는 하나 A자형 스탠드가 움직여서 처음의 수평이 더욱더 흐트러졌을 수도 있다.그리고 주기를 계산하기 위해 회전수에 대한 시간을 측정했는데 정확하게 측정했다고는 할 수 없다. 기계가 아닌 사람의 눈으로 0바퀴에서, 그리고 30바퀴에서 정확히 초시계를 눌렀다고는 기대하기가 어렵다.보다 더 정확한 값을 얻기 위해서는 바퀴수를 최대한으로 높여서 측정하면 됬을 것으로 생각된다.수준계와 흰물체(수준계에 맞춰지는)에 대해 오차를 빼놓을 수 없다. 수준계를 고정하고 회전시켰을 때 이때의 속도를 맞추기 위해 흰물체가 수준계에 정확히 도달하였다고는 할 수 없다. 또한 나중에 도르래에 걸친 구심력과 추의 무게와 상등관계를 알아보는 과정에서 추의 무게에 대해 흰물체가 수준계에 갔다고 하기에는 어렵겠다.실험1에서는 구심력의 측정오차가 평균 3.9845%, 실험2에서는 3.5060%, 실험3에서는 4.0309%로 나타났다. (
구심력 측정 실험1. 실험 목적등각속도로 원운동 하는 물체에 작용하는 구심력을 측정하고 그 결과로부터 구심력의 크기가 회전하는 물체의 질량, 회전주기, 회전반경에 관계하는지 알아본다.2. 실험 개요이 실험은 등속원운동을 실험을 통해 관찰함으로서, 원운동을 일으키는 구심력에 대한 바른 이해를 도모하기 위해 구성된 실험이다. 용수철과 연결된 물체를 매달아 등속원운동 시키는 실험을 통해 매달린 물체의 질량, 회전주기, 회전반경이 구심력의 크기를 결정짓는 다는 것을 확인하고, 또한 용수철의 늘어난 길이에 의한 탄성력이 이러한 구심력의 원인임을 확인한다. 또한, 원운동 중에 용수철은 원의 지름을 따라 놓이며, 그 복원력의 방향은 항상 원의 중심을 향한다는 것도 관찰 한다.3. 원리[1]구심력이란질점에 힘이 작용하고 있을 때 그 힘을 질점의 속도의 방향과 그에 수직인 방향으로 나눌 수 있다. 속도는 질점이 그리는 궤도의 접선 방향으로 향하므로 속도에 수직인 힘은 궤도의 법선 방향에 놓이며 궤도의 곡률중심을 향하게 된다. 그 때문에 향심력(向心力)이라고도 한다. 접선 방향의 힘은 속도와 같은 방향으로 작용하므로 질점의 속도의 크기를 변화시키는데, 구심력은 속도에 수직이므로 속도의 방향만을 변화시킨다. 예컨대 균일한 자기장 속에 수직으로 전자가 뛰어들어 운동할 때처럼 일정한 구심력만이 작용할 때는 질점은 등속원운동을 한다. 질량 m인 질점이 일정한 크기 F의 구심력을 받아 속도의 크기 v로 반지름 r인 원둘레를 등속운동하고 있을 때 F=mv2/r 이 성립된다.[2]구심력을 구하는 원리그림 1과 같이 점 O를 중심으로 반지름 r로 등속 원운동을 하는 질량이 m인 물체를 생 각해 보자.위의 그림에서 와 는 각각 점 p와 q에서의 속도이다. 와 의 크기는 로 같지만 방향이 다르다.각각의 x, y성분을 알아보면--------(1)점 p에서 점 q로 가는데 걸리는 시간은---------(2)이다. 각 성분별로 가속도를 알아보면---------(3)이다. 점 p와 q가 점점 가까워져 점 s근처에서 만난다고 생각하면 θ가 작아져서이 된다. 그러면 가속도 는---------(4)가 된다.여기서 (-) 부호는 점 P에서 아래로 향하는 것을 의미하는데 원의 중심을 향하는 것이다.원운동의 속도와 가속도의 모양은 아래의 그림 2와 같다.위에서 구한 구심 가속도를 이용하여 구심력을 구하면---------(5)이다. 각속도를 ω라 하고 한 번 회전하는데 걸리는 시간 즉 주기를 T라 하면, ----------(6)를 식(5)에 대입하면 구심력은----------(7)이 된다.[3]구심력 측정 장치를 이용한 구심력의 측정물체에 전혀 힘이 작용하지 않을 때의 운동형태는 방향이나 속력이 변화하지 않는 등속도 운동이다. 원운동은 이러한 물체의 운동방향을 계속 변화시켜주는 운동형태이므로, 원운동을 시켜주기 위해, 즉 물체의 운동방향을 계속 바꾸기 위해 가해주는 힘이 바로 구심력이며 그 방향은 운동 방향에 수직하게 된다. 그리고 관성에 의해 운동 방향을 변화시키는 쪽(곧 원운동의 중심방향)과 반대방향으로 관성력이 작용하게 되고 이것이 바로 원심력이다.구심가속도의 크기는 일정하고 다음 식과 같이 주어진다.a = v2/r (1)구심력의 크기는 일정하고 뉴턴의 제 2법칙에 의해F = ma = mv2/r (2)이다.만일 이 힘이 작용하지 않는다면 물체는 등속원운동을 할 수 없다.구심가속도와 구심력은 모두 벡터인데 그 크기는 일정하지만 방향은 계속 변하며 언제나 원의 중심을 향한다.[4]본 실험의 구심력 측정다음의 그림(b)는 용수척에 매달린 질량 m의 물체가 반지름 r의 등속원운동을 하는 것을 묘사한 것이다. 다음 세 그림에서 묘사한 장치를 이용한 측정 방법을 논의해 보자.그림(a)에서 묘사한 구심력 측정 장치는 평평한 막대를 회전장치 위에 올려놓고, 이 막대 위에 수직하게 두 개의 기둥을 세운 후, 하나에는 용수철과 도르래를 설치하고 다른 하나에는 실을 이용하여 질량 m의 물체를 매달아 둔 상태에서 물체의 다른 쪽을 용수철과 실로 연결한 장치이다. 이 장치에서 회전장치 위에 놓인 막대는 연직으로 놓인 용수철을 매단 기둥을 회전축으로 하여 임의의 속도로 회전 운동이 가능하다고 하자. 이제 이 장치를 서서히 회전시켜보면 회전속도가 증가하며 용수철은 늘어나고. 이에 따라 질량 m의 위치는 회전축으로부터 바깥쪽으로 점점 멀어지게 될 것이다. 이때, 일정한 접선속도 v로 회전을 유지시키면 물체는 일정한 회전반경을 유지하며 원운동을 하게 된다. 만일, 이 원운동의 반경이 그림 (b)에서와 같이 회전축으로부터 질량 m을 매단 기둥 가운데의 연직 쇄선까지의 수평거리 r이라고 하면, 이러한 등속원운동을 일으킨 힘인 구심력은-----①이다. 이식으로부터, 등속원운동 하는 물체에 작용하는 구심력은 물체의 질량 m, 원운동의 반경 r, 등속원운동의 접선속도 v를 측정함으로써 얻을 수 있다. 그런데 그림 (a),(b),(c)와 같은 등속 원운동의 고찰로부터 질량 m과 회전반경 r의 측정은 간단하나, 접선속도 v의 측정은 결코 쉽지 않다는 것을 알수 있다. 하지만, 접선속도는 또 다른 측정용이한 물리량으로 나타낼 수 있으므로,, 접선속도의 간접 측정을 이용하면 구심력은 어렵지 않게 측정될 수 있다. 그 방법은 다음과 같다. 먼저, 원운동의 접선속도는 회전 각속도와 회전반경로 나타낼 수 있어-----②이다. 이관계식을 식 ①에 대입하면, 구심력은----③으로 쓸수 있다. 한편, 물체의 단위 시간당 회전수를, 한 바퀴 회전하는 데 걸리는 시간을 주기 T라고 하면, 각속도
[1]실험값(1) 회전축에 대한 축의 관성모멘트 측정 -실험13단 도르래의 반경 : r= 1.778 cm추걸이(또는 추)의 질량 : m= 5.6 g각가속도 측정 (각가속도단위 : rad/s²)회12345평균각가속도()17.8518.6419.3417.0018.0918.184< 표 1 >519.4515(2)원반에 수직하게 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정 -실험23단 도르래의 반경 : r= 0.73 cm추(추걸이 포함)의 질량 : m= 130.6 g원반의 질량 : M= 1487.3 g원반의 반경 : R= 11.4 cm각가속도 측정 (각가속도 단위 : rad/s²)회1차2차3차4차5차6차7차8차9차10차평균11.010.950.970.940.930.950.980.960.950.950.95920.990.940.950.960.940.950.950.950.940.970.95430.940.970.990.980.970.970.940.930.940.940.95740.930.930.960.950.950.930.960.940.940.960.94550.930.950.940.920.950.960.920.940.920.940.937평균0.960.9480.9620.950.9480.9520.950.9440.9380.9520.9504< 표 2 >1회2회3회4회5회평균()96836.6597347.2697040.2598279.9999124.1297725.65표준오차()957.3782-1.11841< 표 3 >98237.684497725.6596644.758(3)링의 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정 -실험33단 도르래의 반경 : r= 0.73 cm추(추걸이 포함)의 질량 : m= 200.6 g링의 질량 : M= 1200 g링의 안쪽 반지름 : R₁= 1.054 cm, 링의 바깥쪽 반지름 : R₂= 12.3 cm각가속도 측정 (각가속도단위 : rad/s²)회1차2차3차4차5차6차7차8차9차10차평균10.760.770.720.710.760.720.710.760.710.760.73820.780.760.760.80.80.720.710.710.740.720.7530.760.720.760.760.750.710.740.760.750.740.74540.740.770.770.750.740.760.710.720.720.730.74150.740.760.730.760.710.710.720.760.720.750.736평균0.7560.7560.7480.7560.7520.7240.7180.7420.7280.740.742< 표 4 >1회2회3회4회5회평균()96112.380693001.069294285.268295325.105596640.796395072.92표준오차()1459.047-3.97238< 표 5 >193310.604495072.9291440.5496(4)원반의 직경을 따라 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정 -실험43단 도르래의 반경 : r= 0.73 cm추(추걸이 포함)의 질량 : m= 150.6 g원반의 질량 : M= 1487.3 g원반의 반경 : R= 11.4 cm각가속도 측정회12345평균각가속도()2.152.212.162.142.152.162()49511.5681848151.081149279.571549745.73349511.568249233.59425-1.88570(각가속도 단위 : rad/s²)< 표 6 >49752.8812549233.5942548322.377[2] 결과분석(1) 회전축에 대한 축의 관성모멘트 측정다른 실험에 대하여 기준이 되는 축에 대한 관성모멘트의 실험은 5회에 걸친 각가속도 측정이 있었다. 그 결과 < 표 1 >에서 보는 것처럼 평균 18.184rad/s²의 각 가속도를 얻었고,= 519.4515라는 값을 알아냈다.(2)원반에 수직하게 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정원반의 중심을 회전축이 지날 때 원반에 대한 관성모멘트를 측정하는 실험이었다. < 표 2 >에서 보듯이 50회의 각가속도 측정을 하였고, 그 결과 < 표 3 >에서처럼= 97725.65평균값을 구할 수 있었다. 이 값은 이론값인= 96644.758보다 큰 값을 나타냈다.(3)링의 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정앞에서의 쓰인 원반 대신 속이 빈 링에 대한 관성모멘트를 측정하였다. 원반위에 링을 놓고 하여서 링의 관성모멘트 값은 실험값에서 축, 원반의 관성모멘트 값을 빼서 구할 수 있었다. 각가속도의 실험값들은 < 표 3 > 에 나와있고, 이것을 토대로 링의 관성모멘트의 값은 < 표 5 >에 나와있다. 요약하면= 95072.92을 최종적으로 얻을 수 있었고,= 91440.5496과 비교했을 때 근접했지만 다소 크게 나왔다.(4)원반의 직경을 따라 중심을 지나는 축에 대한 관성모멘트 측정원반의 중심을 회전축이 지나지 않고 직경을 회전축이 지날때의 실험이었다. 각가속도 측정값은 < 표 6 >에 나와있고, 이 값으로 얻은= 49233.59425의 값은 이론값으로 계산해낸= 48322.377과 비교했을 때 약간 큰 값을 나타냈다.[3] 오차논의 및 검토실험2에서= 97725.65로 계산되었는데= 96644.758의 값과 비교하였을 때 표준오차는 957.3782, 그리고 -1.11841%의 차이가 나왔다. 실험3에서 역시= 95072.92과= 96644.758의 값과 견주었을 때 표준오차는 1459.047, -3.97238%의 차이를 볼 수 있었다. 그리고 실험4에서도= 49233.59425과= 48322.377로 알 수 있듯이 -1.88570%의 오차를 알 수 있었다.->실험2, 3, 4에서 실험값을 통한 관성모멘트는 이론값으로 구한 관성모멘트의 값보다 모두 큰 값을 나타냈다. 여러 번 실험함으로서 최대한 오차요인을 줄였다고는 하나, 처음 기준실험이라고 할 수 있는 실험1과 그리고 실험2, 3, 4에서 많은 오차요인들이 있었다. 가장 크게 작용한 것은 측정한 축이나 원반, 링의 무게중심이 정확히 회전축에 없었다는 것을 들 수 있다. 그렇기 때문에 하나의 강체로 보는 것보다 여러 질점을 가진 강체의 연속체라고 할 수 있고, 하나의 강체로 계산된 이론값과 다르게 나오는 것은 당연했고, 여러 질점들이 중앙에서의 거리를 조금씩 아니면 멀리 두고 있었기 때문에 관성모멘트의 값은 크게 나온 것이다.이론값과 실험으로 계산된 관성모멘트의 값이 보다더 근접하려면 실험에 쓰인 강체의 무게중심이 정확히 회전축을 통과해야하고 즉, 하나의 질점으로 볼 수 있는 강체가 되도록 선정했어야 했다.[4] 결론물체가 회전이나 정지등을 유지하려고 하는 성질은 관성모멘트라는 것으로 표현된다.에서알 수 있듯이 질량에 비례하고 거리의 제곱에 비례한다. 본 실험에서 알 수 있듯이 질량이 큰 물체는 큰 관성모멘트를 가지게 되고, 그 때의 유지하려는 성질은 더 커진다고 할 수 있다. 그리고 관성모멘트는 다른 모양을 가질 경우 다른 값을 가지고, 비록 같은 모양과 같은 질량의 강체라도 회전축을 다르게 잡으면 강체를 이루고 있는 질점들의 축에 대한 거리 차 때문에 다른 관성모멘트 값을 가진다는 것을 알 수 있었다.
1. 실험 목적물체의 관성모멘트를 측정함으로써 관성모멘트의 정의와 의미를 이해한다.2. 실험개요◎ 관성모멘트의 개념을 이해한다◎ 강체의 회전동역학을 이해한다◎ 관성모멘트의 측저값은 이론값과 일치하는지 확인한다.◎ 원반을 이용한 실험에서 같은 모양의 강체라도 회전축의 선택에 따라 관성모멘트값이달라지는지 알아본다.3.원리⑴ 관성모멘트고립된 강체의 회전운동 상태는 그대로 유지된다. 강체의 회전운동 상태를 변화시키는 요인을 돌림 힘이라고 부르며, 같은 돌림 힘에 대해서도 물체에 따라서 회전운동 상태가 변화하는 정도는 다르다. 물체의 회전운동 상태는 각속도 ω 로, 회전운동 상태에 변화가 일어나는 정도는 각가속도 α로 정량화되며, 물체의 각가속도와 물체에 가해진 총돌림 힘 τ사이에는τ = I dω/dt = I α즉, 정비례 관계가 성립하는데 이 비례상수 I를 물체의 관성 모멘트라고 한다.어떤 물체가 질량은 있으나 크기가 없거나 매우 작은 경우 그 물체를 질점으로 취급할 수 있다. 우리 주위에 있는 실제의 물체들은 모양과 크기를 갖기 때문에 모양, 크기, 질량의 분포에 따라 회전 운동이 달라질 것이다. 관성모멘트는 이와 같이 크기가 있는 물체의 회전 운동을 기술하는 데 필요한 물리량이다. 직선 운동하는 물체의 경우, 질량이 관성(운동 상태를 유지하려는 성질)의 역할을 하는 것처럼, 회전 운동하는 물체의 경우, 관성모멘트가 관성의 역할을 한다. 즉, 물체의 관성모멘트는 회전 운동의 변화에 대한 관성이다. 예를 들어 질량이인 질점의 한 입자가 회전축으로부터 거리만큼 떨어진 위치에서의 속도로 회전하는 경우, 그 때의 운동 에너지는이다. 이 입자의 각속도가라면, 운동 에너지는이 된다.개의 질점으로 구성된 강체가 회전축 주위를 각속도로 회전하는 경우,개 질점의 총 운동 에너지는이다. 이 강체의 모든 질점은 동일한 각속도로 운동하므로,임을 이용하면,이 되며, 이 식은 다음과 같이 나타낼 수 있다.위식에서는 주어진 축에 대한 물체의 관성모멘트이며 다음과 같이 정의한다.강체 내의 질점이 연속적으로 분포되어 있는 경우, 위의 식은으로 표현된다. 위의 두개의 식에서의 관성모멘트에 관한 정의식을 보면, 회전축으로부터 질점까지의 거리가 크면 강체의 관성모멘트가 커짐을 알 수 있다.위의 식을 이용하여 다음 경우에 대해 관성모멘트 값을 계산해 보면 다음의 결과를 얻게 된다.(2) 에너지 보존 법칙을 이용한 관성모멘트 측정관성 모멘트 장치에서 질량 M인 추가 정지 상태로부터 시간동안에만큼 떨어지면서 원판을 회전시키면 에너지 보존 법칙에 의해 추의 초기 위치 에너지()는 추의 병진 운동 에너지 (
실험이론1.Flow & Reflow Soldering의 차이점.가.Flow SolderingSoldering을 하기 전 PCB 기판에 접착제를 이용하여 Bonding을 한 후 Soldering Machine을 사용해 접속하는 방법이다. Flow Soldering에 사용되는 접착제는 Soldering이 종료 될 때 까지 PCB와 부품을 정확하게 고정시키고 있어야 하며 접착제를 도포하는 방법에는 Screen인쇄, Dispenser토출, Pin전사 등이 있다. 이중 Dispenser 토출 방법이 가장 많은 비중을 차지하고 있다.부품의 크기, 부품의 성질 등에 따라 접착제의 양을 조절하는것이 우수한 Bonding의 관건이 된다. 접착제의 도포량이 적절하지 못하면 여러 가지 공정 불량의 원인이 되는데, 도포량이 과다 할 경우 Soldering이 되는 부분까지 접착제가 묻어 제대로 Soldering이 되지 못해 전기적 접속이 원활하지 못하게 되는 결과를 일으키기도 한다. 또한 도포량이 적을 경우 제대로 PCB와 부품이 고정이 안 되어 Soldering이 정확한 위치에 안 되는 원인이 된다. 접착제는 Viscosity를 가진 유체이기 때문에 Solder와 마찬가지로 정량을 도포하기 위해서는 온도에 대한 제어가 필수적이다. 최신 기기들은 이러한 온도를 세밀하게 제어 할 수 있는 기능을 가지고 있으며도포량도 조절이 가능하다. 나.Reflow SolderingPCB에 미리 Solder를 묻혀 놓은 후 부품을 올려 재 Reflow Oven 내에서 재 용융시켜 Soldering 하는 방식이다. Reflow Soldering은 Flow Soldering과 달리 부품의 본체가 직접 Solder에 침적되지 않으므로 부품 본체의 열 충격이 작게 도며 또필요한 부분에 적정량의 Solder를 공급하는 것이 가능하므로 불필요한 부분에 Solder가 묻는 것을 피할 수 있다. 용융한 솔더의 표면장력에 의해 위치 틀어짐이 다소 발생하여도 위치에 부품을 고정하는 셀프 얼라인먼트 효과가 있다. 또한 솔더 중에 불순물의 혼입 위험성이 적고 솔더 페이스트를 이용하는 경우 플로우 공정에 비해 솔더의 조성을 정확하게 유지 할 수 있으며 솔더의 공급량을 규제 하므로 브릿지 등의 솔더링 불량이 작게 된다. 이러한 많은 장점 때문에 현재는 실장 품질 향상에 있어 Flow Soldering 공정보다 Reflow Soldering공정을 더 선호 하는 추세이다.Flow Soldering과 비하여 Reflow Soldering은 Solder를 공급하는 방법과 열원으로 무엇을 사용하는지가 그 중요점이다. Solder는 Paste형태로 공급하게 되는데 그 공급 방법에는 Flow Soldering에서 언급한 Screen인쇄와 Dispenser토출 방법, 랜드면에 솔더를 코팅하는 방법등이 이용되고 있다. 랜드면에 솔더를 코팅하는 경우는 코팅면에 플럭스를 도포하고 그 접착성에 의해 부품을 고정한다.Reflow Soldering에서는 주로 Screen인쇄 방법이 쓰인다. Screen인쇄 방법은 패턴이 형성된 Screen mask 위에 Solder Paste를 스퀴지로 압력을 가하여 이동시켜 개구부에서 압출되는 Paste를 PCB에 Printing하는 작업이다. Solder paste 인쇄공정은 인쇄된 회로기판에 표면실장부품을 조립하는 데 있어서 가장 중요한 부분이다.리플로우 솔더링은 그 솔더링 방식에 따라 두가지 방식으로 나뉜다.① 국부 리플로우 솔더링 방식? YAG 레이저 방식파장 1.56m의 YAG 레이저를 이용하는 방식이다. 솔더에 잘 흡수되는 반면에Glass epoxy 재료는 흡수되기 어려운 성질이 있으며, 석영 화이버(fiber)에서 전송할 수 있기 때문에 자동화가 쉬워 가장 많이 사용된다.? 광빔 방식광원으로 휘도가 강한 크세논 램프, 할로겐 램프를 사용한다. 화이바 전송형태와 직접 집광형태가 있다.? 펄스 히트(Pulse Heat) 방식저항용접을 응용한 방식으로 각종 형상의 팁(Tip, 히터재료)을 접합부에 가압 접촉시켜, 팁에 전류를 단시간 흘려 그 때 발생하는 팁의 줄(Joule)열에 의해 접합부를 가열접합하는 방식이다. 가압 접촉시킨 팁은 전류를 흘린 시간만 발열 하므로 솔더링과냉각 과정이 거의 동시에 이루어지므로 주변 부품에 대하여 열영향이 적은 특징이 있다. 팁 재질은 몰리브덴(Mo)이나 텅스텐(W)을 사용한다.? 핫 램(Hot Ram)방식피복히터(sheath heater)를 열원으로 하는 일정 가열형태로, 플럭시블(flexible)한 기판과 같은 폭이 넓은 다수의 도체를 동시에 균등 가열하는 것에 적합하다. 온도 제어는 핫 램에 부착된 열전대로 제어한다. 펄스 히트와 다른 점은 피접합재를 일정시간가압하여 솔더링을 한 후, 핫 램이 상승할 때 늘 가열되고 있기 때문에 피접합재가 움직여버릴 수 있기 때문에 별도로 눌림판을 준비해야 한다②일괄 리플로우 솔더링 방식일괄 리플로우 솔더링은 예비 가열부, 본 가열부, 냉각부로 구성된 일체화된 로(furnace)안에 컨베이어를 설치하고 그 로 안에 기판을 통과시켜 솔더링하는 방식이다. 이 방식에서 가장 신경을 써야할 부분은 로(Furnace)안의 온도분포와 컨베이어의 이동 속도이다.일괄 리플로우 솔더링 장치에는 대량생산에 적합한 적외선(IR)이나 열풍의 강제대류, 빛을 이용하는 것, 증기의 잠열, 레이저에 의한 부분가열 등 여러 가지가 있다. 리플로우 솔더링 시 가장 중요한 것은 부품에 가해지는 온도의 제어로서 PCB에 장착된 각 부품에 가해지는 열의 편차를 줄이는 것과 항상 같은 온도 프로파일을 유지하는 것이다.리플로우 장비의 구성을 진행 순으로 살펴보면 입구->예열승온영역->예열등온영역->본가열영역->냉각영역->출구 순으로 구성이 되어 있다.2.Aging 처리가 시편에 미치는 영향(솔더에 초점)용체화 처리 후에 얻어진 과포화 고용체를 급랭시킨 뒤 상온(자연 시효)또는 이보다 약간 높은 온도(인공 시효)에서 유지하여 석출물을 형성시키는 일이다. 이 모든 과정을 시효경화열처리 라 하고 그 시효경화 합금의 대표적인 예인 Al-4% Cu 합금을 예 로든 자세한 경과는 다음과 같다.1단계:용체화처리합금을 솔버스 온도 이상으로 열처리하여 균일한 고용체 α가 형성 될 때까지 유지시킨다. 이 과정은 θ석출물을 용해시키고 원래의 합금에 존재하는 편석을 감소시킨다. 고상온도 바로 아래까지 합금을 가열하여 균질화 속도를 증가시킬 수도 있지만 비평형공정 미세구성물의 발생으로 용융을 초래 할 수 있다.2단계:급랭용체화처리 후에 조직중에 α만을 함유하는 합금을 빠르게 냉각시키거나 급랭한다. 원자가 핵생성이 가능한 위치로 확살한 시간이 없어 θ는 형성되지 않는다. 급랭 후의 조직은 여전히 α만을 함유하게 되며, 이 α는 과잉구리를 함유하고 있는 과포화고용체(supersaturated solid solution) α로 이것은 평형조직이 아니다.3단계:시효마지막으로 과포화된 α를 솔버스 온도 이하에서 열처리한다. 이런 시효온도에서 원자는 단지 짧은 거리를 확산한다. 과포화된 α는 불안정하여 여분의 구리원자는 수많은 핵생성 자리로 확산하여 석출물이 성장하게 된다. 결국 시효온도에서 충분한 시간동안 합금을 유지시킨다면 평형 α+θ조직이 형성된다.3.무연솔더의 대표적 조성중 하나인 Sn-Ag-Cu솔더? 솔더란 : 솔더란 일반적으로 주석(Sn)과 납(Pb)의 이원계 합금으로, 일반적으로 땜납이라고도 부르는데 낮은 온도에서 금속과 금속을 접합시키는 기술을 말한다.솔더는 일반적으로 낮은 융점, 용융시 점성, 유동성 표면장력이 우수하여야한다. 납땜을 한 후에는 접합부의 강도나 전기전도도, 기계적 물성치등이 사용 목적에 적합해야 한다. 환경문제가 대두 되면서 EU를 중심으로 Pb가 포함된 솔더의 사용이 전면적으로 금지되기 시작했고 현재 모든 Pb계 솔더는무연솔더로 전부 대체 되었으며 현재도 그 보안점에 대한 연구가 활발하게이루어지고 있다. 무연솔더는 융점이 높은 순서대로 고융점계, 중융점계, 저
관성모멘트 측정 결과
