臺北科技大學機電整合研究所學位論文
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巨磁阻感測器的輸出電壓對感測軸上磁場分量的響應為單極性(unipolar)且俱有磁滯(magnetic hysteresis)。以交流磁場驅動並對奇次諧波作同步偵測(synchronous detection)，可使其輸出電壓響應成為雙極性(bipolar)且降低磁滯，成為俱有較大的線性範圍的磁場感測器。本研究探討應用於巨磁阻磁場感測器的交流磁場驅動與同步偵測電路設計及製作， 晶片電路利用CIC提供TSMC 0.18 μm 1P6M CMOS製程來完成，並透過印刷電路板驗證部份的電路架構。電路架構區分激發輸出與感應訊號偵測電路，以10 kHz的方波磁場激發，能偵測巨磁阻感測器的電壓-磁場曲線受到外磁場影響而產生的偏移量，得到與磁場呈線性關係之直流輸出電壓。由於感測器輸出的相位受許多因素影響而變動，電路設計中包含移相器以使輸出電壓響應達到最大。未來將與驅動電路和激磁線圈整合在同一顆晶片上，來探討其特性與應用範圍，以便實現SOC〈System-on-a-chip〉之目的。
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本研究設計並製作運用CMOS製程及BGA錫球覆晶技術之雙磁芯微磁通閘感測器，並分析各種設計條件對元件的影響。覆晶式微磁通閘為先前銲線式微磁通閘的改良，由兩片具有相同感應與激發線圈的CMOS晶片以覆晶形態組成，透過的錫球陣列作上下晶片的電極連接。相較於銲線式微磁通閘，覆晶式微磁通閘具有兩倍的感應線圈的匝數，可達到更高的靈敏度。CMOS晶片的感應線圈及激發線圈採用TSMC 0.35μm 2P4M 製程，晶片整體面積為2.7 mm 2.4 mm，磁芯的製作及晶片貼合採用微影蝕刻及覆晶技術。為充份探討激發條作對覆晶式磁通閘的影響，我們也利用印刷電路板製作大尺度覆晶微磁通閘並測定其特性，證明此種設計可以達到高靈敏度以及低雜訊。經實驗結果證實，在激發頻率50 kHz及激發電流600 mA下，轉移率為593.44 V/T而雜訊可達0.054 nT/√Hz。此感測器設計充分改善本實驗室先前銲線式磁通閘之設計，除了增加其結構之穩定性外，更使感應訊號強度增為兩倍。未來針對設計與製程持續改良，將可實現靈敏且易於製造的微磁通閘感測器。
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The article presents an in-situ clouds-powered radioactive source detection and localization approach, namely color-depth-radiation (CDR) Mapping, using 3-D land mapping within hazardous indoor environment and incorporating sensor fusion between a RGB-D camera and a portable radiation detector. In the approach, to achieve fast and robust image registration, color images detected by the camera are initially employed to extract crucial visual features and establish pairs of matched image features between successive scanned images. Following this, matched features are incorporated with the corresponding calibrated depth information to generate 3-D keypoint cloud pairs. To remove potential noises in the acquired datasets, a novel geometric-based filtering algorithm is developed to reject incorrect keypoint pairs prior to ICP-based image registration. Most importantly, an algorithm to determine the radioactive sources’ parameters including strength and 3-D position is developed for accurate radioactive source detection and localization. With this, the radioactive sources can be accurately pinpointed in the established 3-D map for efficient contamination control and safety management. Two radiation testing experiments were performed to verify the feasibility of the approach and its detection accuracy. The simulation results indicate that the proposed approach can reach up to 95% accuracy of radiation source localization incorporated in the 3-D map.
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以現今的世界，大環境的不斷變化，各國經濟成長緩慢，甚至衰退，一個產業要在這樣惡劣的環境中持續生存，永續經營，是非常不簡單的。所以一個企業主需要對產業有明確認知，隨時了解市場的動態，並了解自身企業的優缺點，突顯優勢補足弱勢，運用本身的優勢，適時結合環境中的機會，並訂定完整的營運策略，才能於產業界中立於不敗。 本論文主要在分析與探討國內微型電機產業的現況，與如何分析此產業的價值鏈， 並以M公司為研究對象，分析其營運策略與競爭力，並整合價值鏈的分析，並對其需改進的環節，利用知識管理的精神與方法，改進與優化現有狀況，並透過個案研究與深度訪談的方法進行本研究的深入探討，將其方法與企業主做建議與討論，並評估其可行性，期望能提供M公司更好的建議與改善方案並提升其產業的競爭力。
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本研究的目的是分析民用型多層防爆門的結構強度，經由250g TNT炸藥至於防爆門前側中心位置進行接觸爆炸之後所造成的影響，為了模擬出防爆門接觸爆炸過程，利用專門模擬爆炸非線性動態的分析軟體LS-DYNA，經由LS-DYNA強大的流固耦合分析能力以及選取適當材料參數，對多層防爆門進行結構強度分析，因為接觸爆炸導致防爆門承受瞬間極大的爆壓，所以防爆門第一層鋼板必須達到一定的厚度，然而民用型防爆門必需考慮到輕量化的問題，為了不影響防爆門整體厚度以及重量，模擬結果顯示，正六邊形孔蜂窩梁骨架的應力值最小以及重量最輕，與原本空心管骨架相較之下減少了31.79%，重量減少了15.43%，明顯的，本研究證實，正六邊形孔蜂窩梁骨架之防爆門能夠有效地達到輕量化及最小化應力的設計目的。
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利用上下電極設計成電容式壓力感測器，感測器本身可以測量壓力大小。由於感測器製造有些微的誤差，必須由校準機台校準感測器。校準機台使用氣壓校準方式，因為感測器在同一壓力下有些微誤差，需要將每顆感測器校準到一致，所以校準完成後都會有校準表給程式方面做運算修正，因此製作一套自動化校準系統。 在電路設計方面，當感測器放置於鞋墊底部，使用陣列式的布線去掃描足底的感測器，當鞋底接觸到地面時，感測器內感測單元接收到不同的壓力，再用電路產生充放電計算電容值。經由微處理器將類比訊號轉換成數位訊號，依照不同電容值大小計算出壓力值並儲存在微處理機中。再利用藍芽模組透過無線傳輸的方式傳輸到手機或電腦。 在校準機台自動化方面，使用Arduino控制板來調整氣壓大小，以電腦寫成的人機介面做操控，一方面可以自動校準感測器，一方面可以將校準值建表做儲存。校準表也可以做為數據分析，因為人機介面也可以儲存成Excel檔做數值曲線分析，在內文中將會提供完整的設計流程及實驗數據。
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本論文使用台積電0.18μm 1P6M CMOS標準製程設計一個具備簡易後製程、低驅動電壓、低接觸電阻、低插入損失及高隔離度的新式單刀四擲射頻微機電開關。 本論文的研究內容從晶片的設計與模擬到後製程實驗，以及最終的量測結果，前三個章節分別介紹了本論文的研究動機、CMOS製程背景、射頻微機電開關之設計、模擬、後製程實驗，透過詳細的微機電背景知識介紹、鉅細靡遺的模擬與設計過程，最後再將實驗內容完整的呈現出來；第四章的部分敘述了後製程的實驗結果及量測結果，包括化鎳浸金製程的效果、微機電開關的驅動、單刀四擲功能測試以及高頻特性等等；第五章的結論及第六章的未來展望，總結了現階段研究的成果及可衍伸出的研究方向等議題探討。 本論文利用CoventorWare、HFSS等EDA模擬軟體輔助整體設計過程，並導入化鎳浸金(EN/IG)製程，可有效降低微機電開關的驅動電壓與接觸電阻值，在內文中將提供完整的設計流程及實驗數據。 本論文利用CoventorWare、HFSS等EDA模擬軟體輔助整體設計過程，並導入化鎳浸金(EN/IG)製程，可有效降低微機電開關的驅動電壓與接觸電阻值，在內文中將提供完整的設計流程及實驗數據。
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冷凍真空乾燥技術適合高熱敏性產品的製程，由於整個乾燥過程的時間往往很長且在低溫低壓下，因此，溫度的穩定與產品的品質是有絕對的關係，本研究使用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics, CFD)軟體Fluent進行分析棚板及螺旋管熱交換器在不同流量、幾何設計及不同流體的情況下之熱傳率，結果顯示，在棚板設計分析上，當流量為5L/min時，以入、出口皆為下方的設計(Case 3)之熱傳率較平均，但在10L/min及20L/min時，以在底部增加一段的入口設計(Case 5)有較好的熱傳效果。雖然流量增加熱傳率也相對增加，但5L/min之後增加幅度趨緩，因此，在建議的流量設定上，應在5L/min至10L/min之間。在螺旋管熱交換器的分析上，在殼側的入口流量對雷諾數與紐賽數有正比關係，而增加隔板能延長流體在殼測流動的路徑，進而增加熱傳率，當流量為5L/min時，W型隔板設計(Case 5)之熱傳率在三個階段有較好熱傳效果，尤其是二級乾燥階段。接著更換流體為奈米流體，30%乙二醇為基底流體及濃度8% Al2O3的奈米流體時，二級乾燥階段的熱傳率提升71%及冷凍階段的熱傳效果提升26%為最佳。
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本研究使用目前幾乎人手一機的手持式行動裝置作為平台，開發出讓使用者能隨身使用且易於操作之應用程式(mobile application, mobile app)，所開發的應用程式利用手持式行動裝置本身所具有的藍牙4.0(Bluetooth 4.0)功能，結合藍牙4.0低功耗技術(Bluetooth Low Energy, BLE)，可以減少對裝置本身的電池電量消耗，再配合周邊設備，例如安裝有藍牙4.0模組的運動手環可以計算使用者消耗的卡洛里，搭配包含有藍牙4.0模組的感測器可以做到像是呼吸吞吐偵測、足底壓力分佈感測以及人體血糖檢測等等功能，將藍牙4.0模組應用在照明設備上結合語音辨識可以進行照明設備亮滅控制、亮度調整…等等，最後建立起一以手持行動裝置為中心的藍牙4.0物聯網(the Internet of Things, IoT)，此一物聯網內搭配有藍牙4.0之設備，不管是手環、感測器、家電用品，甚至是個人的個人助理機器人皆可以相互交換各自所擁有的資訊，相互協助最後完成指定的命令。
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在嵌入射出製程中，嵌入件(inserts)可能是塑膠或非塑膠，為了強度的需求，常見為金屬材料與塑膠材料結合的產品，因材料特性不同而造成射出成型後易產生短射、翹曲變形、或其他的缺點。為能掌握此等問題，本論文使用Moldex3D CAE軟體進行模擬分析，並以田口方法探討嵌入件模具之橫流道、澆口設計與製程參數最佳化以得到最佳密度值。首先採用L8(27)直交表進行干擾實驗，結果顯示保壓壓力與保壓時間為重要的干擾因子；並進一步將此兩因子合併為複合干擾因子。再以L9(34)直交表進行主實驗，此時結果顯示影響成型品密度的重要因子分別為：保壓時間、保壓壓力。接著，再利用變異數分析進行S/N比與品質特性的誤差統合，在98%的信心水準之下，結果顯示影響成型品密度的重要因子與田口方法的分析結果是完全吻和的。之後更進一步利用信賴區間計算來評估因子效應的誤差，結果清楚地發現：預測值與實驗計算值在誤差範圍內，得知本實驗是足夠精確。最後，我們透過現場製程參數最佳化，得知改善製程後的拔脫扭力(pull-off torque)比原始製程有顯著提升(從7.14 N-m 增加到7.31 N-m)。