淡江大學機械與機電工程學系碩士班學位論文
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本研究已成功將聚二甲基矽氧烷(PDMS)薄膜給予拉伸及固定應變後，於薄膜表面濺鍍沈積一層金鍍層；經應變回復後於薄膜表面形成漣漪結構。另外，大面積漣漪結構在薄膜表面形成過程中，會在PDMS彈性薄膜內強度較弱之分子鏈結構與缺陷處，產生類差排、裂痕及排向表面裂縫等缺陷。 本研究也探討拉伸應變、金鍍層厚度與應變回復量對漣漪結構、波長和振幅之影響。實驗結果發現，漣漪結構之波長隨拉伸應變（30%、50%、70%、90%及110%）增加而減小；隨金鍍層厚度增加而增加；隨應變回復量增加而減小。另外，本研究在PDMS彈性薄膜表面成型出微流道浮雕(Base-relief)，施予雙軸向拉伸後，以治具給予拘束固定，經鍍金後進行應變回復，於微流道兩側得到漣漪結構；PDMS薄膜給予雙軸向拉伸應變後，置於聚甲基丙烯酸酯平板上，藉由PDMS彈性薄膜與聚甲基丙烯酸酯界面間之摩擦阻抗，得到一種不規則波型之皺波型態。將此皺波結構予以電鑄鎳及使用UV膠轉印作二次翻模，成功地翻製高分子皺波結構。
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因應III / V通訊半導體產業與光電產業不斷的進步，各種精密電子及光學元件製造技術的開發，使得硬脆材料的應用早已日漸普及。而常用的硬脆材料有單晶矽、陶瓷、寶石、玻璃及Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體如砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)等。這些材料都擁有許多優良的物理及光學特性且這些材料都具有高硬度及高脆度的特點，很容易在加工時對工件產生破壞。因此在加工方面有一定的難度，故極需開發一種既經濟又可行的加工方法。本研究為探討矽晶圓材料做鑽石刻劃試驗時，刻劃參數對矽晶圓的影響。首先我們利用套裝軟體ANSYS來模擬分析鑽石刀具刻劃硬脆材料時矽晶圓之破裂情形。在模擬分析過程中我們將刀具傾角做不同角度的改變，藉由模擬分析來探討刀具傾角的改變對於硬脆材料會產生何種影響。另一方面我們也與工研院合作進行矽晶圓刻劃分析，經由一些參數的改變（刀具傾角、刻劃負載、刻劃速度），並藉由斜拋腐蝕試驗來觀察表面以及次表面的破裂情形，以探究刻劃參數對硬脆材的影響。經由ANSYS 2D模擬分析我們可以得知，刀具傾角的加大有助於得到較集中的應力與應變效果。經由ANSYS 3D模擬分析我們可以得知，刀具傾角的加大會使工件產生的破壞增加；且當刀具傾角超過15度時，會在鑽石刀尖的3個尖角產生較大的應力集中現象，經由此現象我們也可以得知當刻劃角度大時，鑽石刀尖的方向會導引成脆性材破裂的方向。由實際刻劃實驗我們可以得知，隨著刀具傾角及刻劃負載的增加，中央裂紋的深度亦會增加，不過側向裂紋亦會隨之增加；而刻劃速度的增加側向裂紋亦會明顯的增加，然而刻劃速度的增加會降低中央裂紋的產生。
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本文係研究承受電場或電壓致動且邊界為旋轉彈性支撐之壓電複合層板。首先採用簡化高階複合層板理論，配合壓電理論，並利用廣義雙重傅利葉級數法(The Generalized Double Fourier Series Method)將位移與電位函數假設成滿足邊界條件之傅利葉級數，對壓電複合層板之能量利用漢米爾頓定理分析，由此推導出一組非線性代數方程組逐步求解，以其了解壓電複合層板在承受電場或電壓致動時之行為。本文詳細探討各種不同之長寬比、材料係數、材料厚度、壓電材料疊層角度、邊界彈性係數、電場以及電壓等參數對非線性彎曲的影響，部分結果與文獻比較十分吻合。本研究成果將可提供壓電複合層板設計者和分析者參考之用。
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傳統樹脂砂輪使用熱固性樹脂作為結合劑，但熱固性樹脂其固化時間長，樹脂內含有機溶劑而造成環境污染，且製作成本高。而紫外光固化樹脂其固化時間短，無環境污染之問題，製作成本低，故本研究利用紫外光固化樹脂最為微小鑽石砂輪之結合劑，並利用輪磨試驗來觀察經輪磨加工後砂輪與加工件表面形貌之改變，砂輪之切削能力探討等。 本研究首先對紫外光固化樹脂進行基本特性分析，如影響固化時間之因素及固化後之機械特性，爾後再以紫外光固化樹脂作為微小鑽石砂輪之結合劑，並進行輪磨實驗。經研究發現，紫外光固化樹脂中壓克力單體之官能基數會影響固化時間、固化後之機械特性及固化後之收縮量，且在加入鑽石磨粒後會使固化時間拉長。輪磨實驗結果得知，利用不同之結合劑配合不同之輪磨參數，其輪磨效果皆不同，若是結合劑中混合有三官能基與單官能基壓克力單體者，經輪磨加工後具有較佳的實驗結果。 最後，以紫外光固化樹脂作為微小鑽石砂輪之結合劑並且應用於輪磨加工上是可行的，將來應用於更精密之輪磨加工其發展性與實用性是可以值得去探討與研究。
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刀具輪廓形狀誤差係影響精密鑽石切削作業精度之主要因素。傳統刀具輪廓量測方式是以LVDT直接接觸刀具輪廓，量測出其形狀，該方式之量測精度取決於探針之解析度，一般介於1∼10μm之間，然而在量測過程中極易因不當接觸造成鑽石刀具受損。 本研究在研發一套光學量測系統，利用影像處理技術，量測刀具輪廓，取代傳統刀具輪廓量測方式，改善解析度不足、無法線上量測之缺點。以現有之系統解析度（mm/pixel）仍無法滿足目前加工精度需求。本刀具輪廓量測系統，配合動差?痚坁k則，計算刀具輪廓至次像素（subpixel），依據刀具磨耗程度，即時補償輪廓誤差，能有效提升刀具輪廓量測精度。實驗證明本系統可將刀具輪廓量測誤差控制在 0.2μm以內。
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本研究利用化學氣相沉積法(CVD)成長多壁奈米碳管，以乙炔做為碳源、二茂鐵和二甲苯的混合溶液作為催化劑，藉由改變成長溫度、碳源種類、反應時間、催化劑濃度、反應氣體(乙炔)流量以及大氣電漿表面處理等實驗參數，觀察不同的製程參數對奈米碳管成長之影響。使用電子顯微鏡觀察奈米碳管之形態，並以拉曼光譜儀分析奈米碳管的性質。 實驗結果顯示：成長溫度、碳源種類、反應時間、催化劑濃度、反應氣體流量皆會在特定的範圍內，成長出濃密且排列良好的奈米碳管，在反應溫度810oC、反應時間10分鐘、乙炔流量2.5sccm、催化劑濃度10wt%的成長條件下，可成長出長度約130微米之直立奈米碳管。而經過大氣電漿表面處理後之試片，可藉由電漿活化試片表面，提高試片的表面能，增加試片表面的吸附性質，實驗證明適當的電漿表面處理可明顯改善試片表面的吸附能力，使得碳原子和催化劑能有效地沉積在試片表面。 奈米碳管的成長參數是影響奈米碳管的外型、數量、品質和純度的考慮因素，使奈米碳管在未來能朝向高成長速率、大面積與高純度的生長仍是一項需要努力的目標。
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本研究以銀奈米流體為工作流體，充填於寬211μm×深217μm的溝槽式圓形熱管中，奈米流體其銀顆粒粒徑為10nm和35nm，所使用的濃度範圍從1(mg/l) 到100(mg/l)。在實驗中量測熱管的溫度分佈狀態並計算其熱阻，並和充填純水之結果作比較。冷凝端由水冷套件及溫度設定在40℃之恆溫水槽所組成。 在相同充填率下，由充填奈米流體熱管的溫度分佈顯示，在加熱功率30~60W下，其平均熱阻比充填純水減少30%~75%。此外熱阻會隨著銀奈米流體顆粒粒徑的增大與濃度的增加而降低。
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本研究利用濕蝕刻製程技術在環氧玻璃感光電路板上製作微銅保險絲。保險絲結構尺寸長為600μm，寬為80μm，銅層厚度為30μm。 在數值模擬研究中，利用ANSYS軟體對保險絲輸入不同的電壓來預測溫度的變化。微保險絲經由控制蝕刻時間來獲得不同的截面積。實驗時，輸入電源以0.1安培電流為增加間隔，一直輸入到保險絲之熔斷電流，並擷取保險絲的特性變化。 實驗結果顯示量測溫度和模擬的數據一致。且所製作三種額定電流1.15安培、1.60安培及 2.10安培之微保險絲，在額定電壓3.6伏特中皆測試通過國際標準安全規格。
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本文利用台積電0.35μm 2P4M標準積體電路代工（CMOS foundry）和後製程程序（post process），製作壓力感測薄膜為50μm×50μm大小之壓阻式壓力感測器；壓力薄膜之材質為二氧化矽，壓電阻之材質為多晶矽。因應微小壓力薄膜之製作，本文利用正面濕式蝕刻的方式進行中空壓力腔之後製程，蝕刻孔洞大小為5μm×5μm。在濕式蝕刻製程中，預先設計之金屬犧牲層將被蝕去，得到感測薄膜之微結構，其後利用氫氧化鉀(KOH)對矽基底材蝕刻出V型槽(V-groove)，為得到與外界隔絕之壓力感測器之空腔結構，此處使用明膠(gelatin)來進行孔洞填塞，最後對晶片進行加壓測試。 加壓測試結果顯示，在壓力感測器的驅動電壓為1伏特，壓力量測範圍0~60psi之下，本壓力感測器之靈敏度為8.56±0.13 mv/v/psi，線性度4.3±1.6%，遲滯度小於1%。本文利用CMOS微機電製程製作壓阻式壓力感測器，並配合後製程和明膠封裝技術製作薄膜微結構，具面積小、靈敏度高之特性。
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本研究利用微機電系統技術製作拍撲式飛行器之鈦合金機翼骨架與聚對二甲苯(parylene)機翼薄膜，並結合非微機電製程製作之拍撲式傳動機構、機身骨架與尾翼，成為一全機重22gw以下，全機尺寸約15cm之拍撲式飛行器。本微飛行器放置於風洞內進行升力量測，就不同風速、拍撲頻率、攻角及機翼形狀等進行討論。 本研究另使用聚乙烯氟化物(PVDF)壓電薄膜材料，製作新型拍撲式機翼結構，本研究並將新型機翼之壓電輸出訊號與風洞測力計升力訊號，進行比對探討，可於風洞測試中進行現地升力量測(on-site lift measurement)。 本研究最後為微飛行器安裝鋰電池進行無遙控之自由飛行測試，飛行距離已達10~15m，成功驗證本拍撲式微飛行器飛行之可行性。