3-1 研究內容概述
本研究使用Gambit 繪圖軟體建立3D模型，再使用Fluent數值分析 軟體對3D模型的重要特徵做分析，並且在特徵部位將數個參數帶入軟
為了有效率的進行模擬，過程依照分析流程將研究內容分為五大 類(圖3.1)，並且將工作內容再分成數個細項，這些分類以及細項內容 乃是完成本研究不可缺少的作業流程，若是將它定義清楚，之後再進 行相關的模擬以及實驗則有一個參考的依據。
環境參數制定
固定參數 實驗參數
建構流場模型
繪製模型 網格建立
數值模擬
邊界條件 流體性質設定
實驗規劃與方法
變形量 材料試驗
實驗結果整理
數據整理 資料歸檔
3-2 流場模擬參數設定
圖 3.2 雷諾數計算管徑說明圖
3-2-2 邊界條件設定
以下為本次模擬會使用的邊界條件:
Velocity inlet入口：設定入口速度給定計算。
Outflow出口：用於模擬無法知道出口的速度以及壓力情況設定。
Wall壁面：其餘的壁面皆為Wall邊界條件。
3-2-3 參數設定以及模型選用
針對影響分片機構空間流場分佈為主要探討，進行一系列不同條 件下的模擬、分析、評估，藉以探討、速度場、流線以及紊流干擾等 之分佈型態。
本論文內容將參數分成固定參數以及實驗參數，將部分參數歸類 為固定參數是因為某些數值的變化不具實驗模擬性質，因此將它歸類 為固定參數，實驗參數的部份則是搭配不同的模擬規劃而做調整，實 驗參數主要針對噴嘴的數量以及角度做為實驗對象(圖 3.3)。
圖 3.3 模擬架構式意圖
表 3. 1 參數表格
單對噴嘴 雙對噴嘴 雙對角度噴嘴
流量 30L/min 15L/min 15L/min
流體壓力 5kg/cm2 3.5kg/cm2 5kg/cm2 3.5kg/cm2 5kg/cm2 3.5kg/cm2 變形量 158mm，但在本論文以156mm x 156mm為模型的尺寸，因為2mm的預
產生重大的影響，因此將簡化模型達到網格建立以及數值分析的時效 性。
單位:mm
圖 3.4 晶片承載裝置機構尺寸圖-上視圖
噴嘴距離矽晶片為10mm(圖3.5)，本實驗將此距離歸類為固定參 數，因此在後續的研究模擬過程，將不會變更此參數尺寸。
單位:mm
圖 3.5 噴嘴裝置到晶片距離-上視圖
噴嘴中心位置於承載機構接近上緣的位置，是要讓分離的晶片能 夠快速的被取走，因此上方位置為一個自由流場的空間。
圖3.6顯示實際將晶片吹離上浮的高度，以及噴嘴口相對尺寸。被 吹離的晶片為五片，但是第三片之下的晶片被吹離的高度並不明顯，
原因是此位置的晶片位於噴嘴氣流量的邊緣位置，接受到的硫量比較 小，因此在本論文研究中並不對第三片之下的晶片做探討。
單位:mm
圖 3.6 噴嘴位置尺寸圖
噴嘴裝置的出口高度為6mm，寬度為0.5mm，由此可看到整體的 出風口為細長的尺寸(圖3.7) (圖3.8)，讓氣流可以比較集中在噴嘴中心 位置，才可以侵入堆疊的晶片縫隙中，而產生分片。
已分離狀態
尚未分離狀態
單位:mm
圖 3.7 噴嘴裝置尺寸圖-側視圖
單位:mm
圖 3.8 噴嘴裝置尺寸圖-前視圖
實數驗參
在實驗參數選擇的部份，會有許多總類的搭配組合出現，會導致 研究方向太發散，因此本論文在分析前先選定幾個值得研究探討的方 案，並且先給予假設預期的結果，待模擬完成後再與預期結果互相比 較。
實驗參數的選定是在預期結果的條件下選定，並且給予實驗結果 的期望值，以下針對實驗參數的部份做說明。
單對噴嘴預期結果:
優點:同一噴流方向的氣流不會產生互相干擾。
缺點:由於噴嘴的數量比較少，支撐晶片上浮的面積也相對較 少，所以造成晶片應力集中。
圖 3.9 單對噴嘴上視圖 噴流方向
噴流方向
雙對噴嘴預期結果:
優點:噴嘴的數量比較多，支撐晶片上浮的面積也相對較大，產 生的應力比較小。
缺點:噴流會於矽晶片中心互相撞擊，會產生互相干擾。
圖 3.10 雙對噴嘴上視圖 噴流方向
噴流方向
雙對角度噴嘴預期結果:
優點:1.與雙直線噴嘴產生的應力相同，相較於單噴嘴的應力小。
2. 噴流產生的應力小於單對噴嘴。
3. 同一噴流方向的噴嘴出口夾角，讓氣流不會產生互相干 擾。
缺點:氣流撞擊承載裝置支柱位置，造成壓力不均勻。
噴流方向
噴流方向
3-3 模型以及網格建立
本研究使用Gambit軟體建立模型特徵以及網格特徵，Gambit 是包 含在Fluent之中的套裝軟體，專門為Fluent前置作業所設計的軟體。
此軟體的模型建立與一般的3D建模軟體概念相似，由點、線、面、
體積四大主要功能的方式產生模型，另外模型特徵編修主要就是其它 次要工具的長出實體以及除料，來讓模型更趨近於實體。(圖3.12)
圖 3.12 Gambit 使用介面
若是直接使用體積長出的方式建模，可以提高工作完成的時效 性，可以不需要使用點、線、面的方式長出實體模型，因此本研究的 建模使用多個體積方塊產生，再將除料的部份使用體積除料指令完
成。在模型建立時應該要簡化模型，聚焦於主要的分析部位，而本研 究主要探討的對象是被噴嘴吹離的最上方二片太陽能晶片，因此在建 立模型的部份並不需要將整個承載裝置都放到模型中(圖3.13)。
依照實驗參數的規劃，首先建立單噴嘴的模型以及網格。
圖 3.13 單對噴嘴模型
網格的建立使用Tex/Hybrid，網格主要由四面體構成，但是可以有 彈性的使用六面體、錐形和楔形網格。建立網格完成後，查看網格數 量是1804004個。(圖3.14)
圖 3.14 單對噴嘴網格
邊界條件選定(圖3.15)
‧ 設定Velocity inlet入口邊界條件:設定入口速度給定計算，使用於 不可壓縮流體，若使用於可壓縮流會產生非物理的現象。
‧ 設定Outflow出口邊界條件:用於模擬無法知道出口的速度以及 壓力狀況下，不需要設定出口的參數，此一邊界條件不能用於 可壓縮流體的分析。
‧ 設定Wall固體壁面條件:Wall為Fluent預設的邊界條件，只需設定 完成出、入口條件後，其餘的壁面皆為Wall邊界條件。
圖 3.15 邊界條件操作介面
3-4 FLUENT軟體模擬 精度等級設定
開啟檔案之前，必須先要確定使用哪一種精度等級做模擬，3D 的模擬可以選擇3d單精度以及3dd雙精度，精度愈高模擬結果愈精 確，但是模擬的時間也會比較長，本論文研究需要的精度為中等精 度，使用3d單精度模擬可以滿足需求。(圖3.16)
網格體積檢查
網格文件開啟載入軟體後必須要先檢查網格，檢查訊息如圖所示
(圖3.17)，必須注意的是網格最小體積一定要大於零。
網格面位置檢查
網格面位置可以使用顏色的差異目測檢查，檢查建立邊界條件 時，是否有遺漏或是加選的網格面，本研究必須檢查三個網格面，也 就是Velocity inlet(圖3.18)、Outflow(圖3.19)、Wall(圖3.20)。
圖 3.16 精度等級選擇操作畫面
圖 3.18 Velocity inlet 網格位置檢查
圖 3.19 Outflow 網格位置檢查
圖 3.20 Wall 網格位置檢查 3-4-1 流場模擬結果
將研究預先規劃好的條件開始進行模擬，首先對模型的流場數學 式進行運算，若是設定疊代次數不足，運算的條件仍然處於未穩定狀 態，必須要增加疊代次數到可視化圖形為穩定平行之曲線，即可對模
擬結果開始判別優劣。(圖3.21,圖3.24,圖3.27,圖3.30)
由等角視圖可看出，紊流最大的位置集中在噴嘴與矽晶片交會位 置，流體在此位置碰觸到細薄狀的矽晶片，氣體在此處一分為二，此 位置是造成矽晶片產生加速度的最大原因。(圖3.22,圖3.25,圖3.28,圖 3.31)。
若是分析等角視圖所呈現之流場狀態可發現，使用雙噴流55度之 模擬結果，氣流脫離噴嘴後，有部分撞擊到矽晶片周圍之檔塊，因此 造成空氣動能的消耗，另一方面就是產生更大的紊流，若是互相比對 雙噴流65度之結果，則無發生此現象。(圖3.29,圖3.32)。
若要針對矽晶片的噴流分離之穩定狀態做探討，必須對此位置加 以分析數據，因此，必須將此位置的紊流強度加以量化並且比對，紊 流強度是依照流體慣性力除以黏性力之比值換算為百分比，若是慣性 力大於黏性力，紊流強度百分比就會比較高 。(圖3.23,圖3.26, 圖3.29, 圖3.32)。
單對噴嘴模擬
圖 3.21 單對噴嘴疊代圖
圖 3.22 單對噴嘴紊流強度等角視圖
圖 3.23 單對噴嘴紊流強度與位置關係圖
雙對噴嘴模擬
最大紊流強度=1100
圖 3.25 雙對噴嘴紊流強度等角視圖
圖 3.26 雙對噴嘴紊流強度與位置關係圖
最大紊流強度=500
雙對55度噴嘴模擬
圖 3.27 雙對 55 度噴嘴疊代圖
圖 3.29 雙對 55 度紊流強度與位置關係圖
雙對65度噴嘴模擬
圖 3.30 雙對 65 度噴嘴疊代圖
最大紊流強度=350
圖 3.31 雙對 65 度噴嘴紊流強度等角視圖
圖 3.32 雙對 65 度紊流強度與位置關係圖
最大紊流強度=300
3-5 實驗方法與過程
矽晶片於堆疊狀態時，因材料的平整度佳，加上材料重量以及長 時間的推疊，造成彼此之間低於外界之大氣壓力，因此將矽晶片互相 吸附，使用噴流分離過程中，必須要克服此負壓，才能將矽晶片分離，
但在初始分離時，矽晶片將產生整個過程中最大的變形量，若是矽晶 片原先有部分的缺陷，將會有破裂的情況產生，但有部分缺陷的矽晶 片，若是堪用的情況下，仍然不允許破片的狀況發生，因此必須將吹 離的狀態加以研究，讓吹離矽晶片的動作可以達到更佳的狀態。
圖3.33 單對噴嘴實驗照片
圖 3.34 雙對噴嘴實驗照片
圖 3.35 雙對角度噴嘴實驗照片
圖 3.36 噴嘴實物照片
單位:mm
圖 3.37 矽晶片劃分九等分位置
九個測量點
3-5-1 變形量研究
關於矽晶片的變形量研究，使用三個感測器分別測量矽晶片的位 置，首先將矽晶片劃分成九個位置(圖3.38)，並以三點測量的方式於 噴嘴啟動同一時間測量形狀的變化，並將其差值計算得出變型量。
關於矽晶片的變形量研究，使用三個感測器分別測量矽晶片的位 置，首先將矽晶片劃分成九個位置(圖3.38)，並以三點測量的方式於 噴嘴啟動同一時間測量形狀的變化，並將其差值計算得出變型量。