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高速斜角滾珠軸承保持器動態特性研究

滾珠軸承(ball bearing)是機械當中運用非常廣泛的元件之一，其品質的優劣往往影響使用軸承機械之動態特性十分深遠。雖然軸承之內、外環及滾珠是滾珠軸承最重要的元件，但規範滾珠排列之保持器也很重要，尤其在高速運轉時，保持器很容易因為受力，造成損壞。一個滾珠引導式的保持器，其球孔間隙、圓錐面接觸角、真圓度、保持器徑向間隙等等都是影響其動態特性的主要參數。 本文的研究目的就是在研究保持器的動態行為，利用實驗的方法，得到各種不同設計保持器的振動位移量。另藉由保持器之力學分析了解各參數對保持器之動態特性之定性影響，由實驗及力學分析找出能解釋實驗結果之依據，並由此提出設計良好動態特性保持器之方法。就不同設計之保持器，其表現的動態特性，從時域與頻域上觀察，N型(下沉量±0.5mm)皆有較好之動態特性，A型(下沉量±0.3mm)次之，B型(下沉量±0.5mm)較差。改善的方法，設計B/ 值中的各項參數，使其盡量接近1會有較好之動態特性。

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均時電子光斑影像干涉術於振動量測之理論與實驗再探討

本研究首先將環境干擾因素加入考量，推導出改良均時電子光斑測量術之理論，之後採用由靜態電子光斑影像干涉術所得影像以驗證快速傅利葉轉換可將影像中所存在光斑項加以濾除，接著運用快速傅利葉轉換分別將傳統均時電子光斑影像干涉術以及振幅變動電子光斑影像干涉術實驗所得影像之灰度值加以比對，而深入瞭解以傳統均時電子光斑影像干涉術和振幅變動電子光斑影像干涉術所得干涉條紋之意義，並加以驗證改良均時電子光斑測量術和改良振幅變動電子光斑測量術之理論。 本研究運用改良振幅變動電子光斑測量術量測平板在非共振頻率下之振動行為，亦利用商用有限單元法套裝軟體ANSYS進行平板振動之數值模擬，將數值與實驗兩種結果交互驗證。

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晶片尺寸封裝電路板層級衝擊測試可靠度分析

近年來消費性電子產品如行動電話、隨身硬碟、數位相機、個人數位助理等，多以小尺寸、輕量化與多功能為考量下陸續問世；然而，可攜性行動電子產品於使用過程中亦容易發生掉落情形，故針對增進行動電子產品可靠度與其內部封裝元件之動態行為探討所進行的相關研究即顯得日益重要。 本研究之主要目的為對於一具應力緩衝層之封裝結構進行電路板層級掉落試驗研究，於錫球下方之填充材料與介電層等高分子材料均為良好之應力緩衝材料，可有效釋放於撞擊過程中所產生之應力波，進而提升錫球之可靠度。由於錫球可靠度能藉由高分子材料優異之形變能力加以改善，故封裝結構之失效區域與傳統之晶圓級晶片尺寸封裝其結構失效區域有所不同；另，此高分子材料過大之變形可能導致於導線部分另一產品可靠度問題，並造成佈線層承受較大之應力波而產生破壞。 電子元件工業聯合會(Joint electron device engineering council, JEDEC)中之測試板(即印刷電路板)層級掉落試驗規範(Board-level drop test condition B)其相關規範適用於行動式電子產品之可靠度評估；於試驗中掉落台(Drop table)升高至所需要的高度後，以自由落體的方式讓掉落台沿著導桿自由落下，並產生一近似半正弦波之時間相關加速度函數，其最大加速度為1500G，脈衝波時間為0.5毫秒，並根據此規範進行實際掉落實驗。本研究於動態模擬部份使用有限元素分析軟體LS-DYNA®，並觀察測試板與封裝體於撞擊瞬間之機械行為，分為三個研究階段：第一階段，將實際量測所得之加速度與脈衝波時間輸入至有限元素模型，本模擬方法之可行性能藉由實際應變量之量測得到一定程度之驗證；第二階段，建立傳統之晶片尺寸封裝模型與具應力緩衝層之新型封裝模型，進行兩類型封裝之機械行為比較；第三階段，建立更細部之具銅導線之新型封裝模型。有別於其他掉落試驗研究，本研究主要針對具較佳錫球可靠度之新型封裝結構其銅導線部份之機械行為與力學趨勢進行探討。 研究結果可發現，具應力緩衝層之新型封裝結構於錫球可靠度部分已被有效的改善，然而，於導線部分產生另一產品可靠度問題；於改善銅導線可靠度部份，彎曲式之導線可有效降低導線頸部之應力集中現象，此外，較強之介電層亦可適度抑制導線過大之變形。本研究進行掉落測試動態模擬分析並與實驗結果進行相當之驗證，研究結果指出新型封裝設計可大幅提升晶片掉落測試之可靠度。

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塑膠光學鏡片模壓製程研究

光電產業蓬勃發展帶動光學零組件需求大增，而光學鏡片為光學元件之主軸，分為光學玻璃與光學塑膠兩類，本論文主要探討利用精密模壓的方式以解決射出成形塑膠鏡片之雙折射與殘留應力問題；採用經射出成形製程具殘留應力之初胚鏡片，經由模壓機以紅外線加熱後進行微量之退火壓縮，鏡片初胚經預熱至玻璃轉換溫度以上，可將鏡片表面殘留應力幾近消除，並輔以低壓力之模壓成形補償收縮現象，進而達到鏡片成品尺寸精度的改善；若使用渦流管式空氣冷卻系統進行模具快速冷卻，更可減少模壓之成形時間，故本論文之製程具成本低、速度快、生產效率高之優點，更能解決塑膠鏡片殘留應力與雙折射值等問題。論文之章節內容針對製程之參數、成品殘留應力、形狀精度分析、及環境因子之影響進行分析，期望能將精密塑膠光學鏡片之模壓製程相關參數及影響基礎研究成果提供業界參考。

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利用介電泳力捕捉單顆細胞之微晶片設計

近年來，在單細胞操控晶片不斷的發展下,許多操控生物分子的方法被研究學者們所提出，，但是大多數的方法有其限制與缺點。其中利用交流電動力學的方法來操控生物分子具有大量、快速且對生物分子無傷害的優點。而根據電動力學理論，當施加一交流電場時，可使其中可極化粒子產生出一與頻率相關的電雙極，藉由與周圍介質在非均勻電場下交互作用，可產生介電泳(dielectrophoresis)現象，而介電泳現像就是最常用來操控生物分子的方法。 在本論文中，我們提出一個新的單細胞補捉晶片，並利用介電泳現像來進行補捉。為了要達到補捉單顆細胞的目的，所以在此微晶片中設計了兩個補捉機制。首先利用正介電泳力將細胞集中在每個電極上，接著，藉由調整交流電的頻率而使細胞受到負介電泳力作用。因此，在電場較弱區域的細胞將會分別地被補捉住，而達到單顆細胞補捉的目的。我們利用CFDRC模擬軟體來驗證晶片的設計概念。在實驗中我們利用了乳膠粒子與人類血癌細胞株(HL-60)來當作捕捉的對像。而實驗結果顯示，補捉的特性取決於交流電的頻率和補捉物的特性。藉由調整適當的頻率，我們成功地補捉了單顆細胞。

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碟片擺動對DPD訊號之影響

本論文針對相位差分檢測訊號的模擬作介紹及分析。相位差分訊號在碟片以小角度擺動時，會產生一個規律且線性的結果。而徑向傾斜角度對此訊號的影響遠大於碟片切線方向傾斜角度所產生的影響，另一方面，碟片上光點的偏移造成的影響也非常的小。我們將討論分析在不同的情況下相位差分訊號所產生的變化及影響。 首先我們介紹和光學讀取模型相關的光學理論，並且探討在不同光學元件之間的轉移函數。接著，因碟片角度變化產生的像差理論也會被加入我們的模型。碟片在不同的徑向角度變化下的相位差分訊號會先被模擬。然後我們加入切線方向傾斜角度與碟片上光點偏移，模擬這些因素造成的影響。此外，在模擬相位差分訊號過程中，也同時建立RF訊號與傾斜角度的關係。 本論文所用以模擬的光學讀取模型主要是根據波動光學理論推導而得，是用數學軟體MATLAB來建立並且模擬。

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輪型機器人之即時影像追蹤系統控制與應用

現今智慧型機器人的發展越來越趨於成熟。機器人可以藉由各類型的感測裝置，來判斷其身處的環境狀況，以進行下一步動作。影像感測器因具有低成本及短時間內取得高資訊量這兩大優點，故影像感測器已被廣泛的運用在智慧型機器人上。智慧型機器人應用的範圍也非常廣泛，包含家庭服務、休閒娛樂、醫療照護、導覽服務等。 本文以一個FPGA即時影像追蹤模組以及雙輪機器人為主要平台，搭配即時影像處理，建構出一個即時目標色球追蹤以及色球夾取的系統。實驗中利用CMOS攝影機模組擷取色球影像，擷取的影像經過影像色彩分類、色彩選擇、二維濾波以及影像二元化處理，接著便可根據處理過後的二元化影像得知目標色球的位置，然後根據影像所得到的目標色球位置資訊，來驅動雙輪機器人進行目標色球的追蹤。 正確追蹤到目標色球之後，利用建置在雙輪機器人上的機械夾爪，夾取所追蹤的目標色球，並將目標色球放置到指定的箱子內，即完成追蹤、夾取以及置放色球的任務。最後，將四種顏色色球依序追蹤以及抓取並且置放於相對應顏色的箱子裡。

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積分模型預測控制與卡曼濾波器在半導體微影技術上的應用

本論文針對半導體微影製程中的覆蓋圖案對準，執行分析及改善覆蓋誤差。由於微影製程中，製程為後量測系統，只能在製程過後才能量測出結果。因此如何估測未來製程的狀態，並使製程結果穩定，便是一門課題。 　　本論文首先分析微影製程中圖案覆蓋誤差的來源，並建立幾何轉換模型，將覆蓋誤差轉換成補償控制量。在過去的微影製程中，大多利用結合統計原理的批次控制(Run-to-Run)方法，但是由於圖案線寬的縮減，因此必須要有更精確的估測以及控制。本論文延伸其運用，並以自動圖型覆蓋控制(Smart Overlay Control)為基礎，結合卡曼濾波器，估測下一批次的狀態；加入積分模型預測控制，計算出最佳的補償控制量。而在覆蓋誤差中存有非線性參數所造成的誤差項，其包含了許多晶圓、機台以及環境的訊息，因此必須利用上述的方法將其影響減至最小，並利用品質管制圖監控，適時地提出該檢修的情況。

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銲點之X-ray 斷層顯像技術中殘影效應之分析

傳統層析X射線攝影合成（X-ray computed tomosynthesis）應用於工業檢測下所建立之剖面影像因殘影效應（shadowing effect）的發生，無法準確判斷瑕疵或真實材料的邊界所在位置。 過去對殘影效應之認知主要建立在實驗影像或模擬影像的定性觀察，本研究推導殘影效應之影響範圍公式，首先探討單一薄板之殘影效應，並建立殘影效應之等效模型，由公式面驗證過去實驗觀察而知的特性；接著利用單層薄板之結論，推廣至連續體軸對稱材料（圓球）狀之殘影效應分析，將球體內外任意點殘影效應之厚度公式化，並比較所推導之公式與實際模擬影像殘影厚度之差距，以修正其誤差。 本研究亦將利用所推導之厚度公式，發展一方法以偵測瑕疵與真實材料所在位置之上下界，以解決過去無法從X射線剖面影像檢測中直接推估元件或瑕疵所在位置之問題。

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空調機暖氣模式下提升暫態性能與穩態效率之控制研究

在空調機系統中，結合變頻式壓縮機與可調變開口度之膨脹裝置作為致動器，藉由挑選適當的控制參數進行迴授控制，可有效地改善運轉效率與性能。而若挑選之控制參數不佳，則可能導致比傳統定頻空調機控制之下更差的性能。本研究中，我們針對空調機系統運轉於暖氣模式下進行探討。採用既有之內、外迴圈串聯控制架構，分別對於冷凝器過熱調變(CSR)與蒸發器過熱調變(ESR)兩種控制架構，進行控制實驗。由實驗結果中，可發現ESR與CSR兩種控制架構，分別在暫態以及穩態響應上，有較佳之實驗結果。為了使系統能同時擁有省電與急暖之優良性能，我們結合上述兩種控制架構，進行控制器切換之實驗。於暫態時採用ESR控制器，待系統趨於穩態時，切換至CSR控制器。同時我們引入了無顛簸補償器(Bumpless Compensator)以補償控制器切換時，致動器因狀態誤差累積過多時，可能產生之劇烈變化。