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LTCC专用烧结炉的结构设计及温度场实验研究

作　者: 邓斌
导　师: 何汉辉；魏唯
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 机械工程
关键词: LTCC 烧结炉温度场传热实验研究
分类号: TK175
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 69次
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内容摘要

随着LTCC(Low Temperature Co-fired Ceramic,低温共烧陶瓷)产业规模的不断扩大,国内外企业和研究机构加大了对LTCC专用烧结炉的研制。长期研究表明,烧结炉的温度均匀性和烧结曲线的满足性一直是影响高性能LTCC产品质量的重要因素,因此深入研究烧结炉内传热过程的物理机理,建立一套完善的理论模型,优化烧结炉的结构设计和开展温度场实验研究是十分必要的。本文根据目前LTCC烧结设备发展的趋势,结合“微组装关键设备研制及集成技术研究”项目的具体要求,对采用辐射与强制对流综合传热方式、用于LTCC低温共烧工艺的LTCC专用烧结炉系统的结构设计及其温度场技术,开展基础性的研究,在充分研究论证的基础上,提出了具体的整体设计方案。论文系统阐述了LTCC专用烧结炉炉内的热工过程特点,分析了炉内气体的流动状态,进行了温度场的实验研究。重点阐述系统关键技术的设计和实现。应用已有技术,并通过温度场实验研究和关键技术攻关,深入探讨LTCC专用烧结炉炉内传热过程的物理机理,理论上分析炉内温度场和气氛流场,建立了传热数学模型,从而为合理地设计和布置炉内结构及组织炉内气体流动来改善炉内温度均匀性提供了有力的理论依据,并进一步通过实验予以验证,得出的结论可准确地指导生产实践,有利于节能降耗,提高产品产量和质量,并为炉子的结构优化奠定基础。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章绪论  11-25
  §1.1 课题研究的背景与意义  11-12
  §1.2 LTCC技术概述  12-19
    §1.2.1 LTCC技术的特点  13-15
    §1.2.2 LTCC技术的工艺流程  15-18
    §1.2.3 LTCC技术的应用  18-19
  §1.3 LTCC技术的现状及发展动态  19-21
    §1.3.1 LTCC技术的现状  19-20
    §1.3.2 LTCC技术的问题  20
    §1.3.3 LTCC技术的发展动态  20-21
  §1.4 LTCC专用烧结设备概述  21-23
  §1.5 本文的研究内容和总体结构  23-25
第二章 LTCC技术的低温共烧工艺与烧结设备需求分析  25-32
  §2.1 LTCC烧结收缩率的控制  26-27
  §2.2 LTCC基板烧结过程  27-28
    §2.2.1 排胶  27-28
    §2.2.2 烧结  28
  §2.3 LTCC共烧工艺研究热点  28-29
    §2.3.1 零收缩LTCC基板  28-29
    §2.3.2 LTCC铜布线  29
  §2.4 LTCC低温共烧工艺对烧结设备的需求分析  29-31
  §2.5 本章小结  31-32
第三章 LTCC专用烧结炉总体结构设计与计算  32-57
  §3.1 总体结构设计与结构图  32-35
  §3.2 炉体加热系统设计与计算  35-46
    §3.2.1 炉型选择  35
    §3.2.2 炉膛尺寸的确定  35
    §3.2.3 选择耐火保温材料  35-36
    §3.2.4 炉体结构设计  36
    §3.2.5 炉子功率的确定  36-45
    §3.2.6 电热元件的选择  45-46
  §3.3 升降机装载系统设计与计算  46-52
    §3.3.1 同步带传动的设计  47-50
    §3.3.2 滚珠丝杠传动的设计  50-52
  §3.4 气氛系统设计与计算  52-56
  §3.5 本章小结  56-57
第四章温度场传热分析及传热数学模型  57-74
  §4.1 温度场传热分析  57-69
    §4.1.1 传热的基本概念  58
    §4.1.2 传热方式的分析  58-65
    §4.1.3 综合传热计算  65-69
  §4.2 传热数学模型  69-73
    §4.2.1 炉内气体的流动状态  69
    §4.2.2 对流换热基本控制方程组  69-71
    §4.2.3 辐射换热模型  71-73
  §4.3 本章小结  73-74
第五章温度场的实验研究  74-85
  §5.1 实验目的  74
  §5.2 实验内容  74-75
  §5.3 实验方法  75-80
  §5.4 实验结果及分析  80-84
  §5.5 实验研究结论  84
  §5.6 本章小结  84-85
第六章总结与展望  85-87
  §6.1 研究工作总结  85-86
  §6.2 课题研究展望  86-87
参考文献  87-90
致谢  90-91
作者在攻读工程硕士学位期间参与的科研项目  91
作者在攻读工程硕士学位期间取得的学术成果  91-92
附录A LTCC专用烧结炉实物照片  92

LTCC专用烧结炉的结构设计及温度场实验研究

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