臺北科技大學製造科技研究所學位論文
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本論文分為兩大部份，第一部份是利用電漿輔助化學氣相沉積系統製備鋅奈米結構於sapphire(0001)基板上，其中探討沉積溫度對於鋅奈米結構的影響。檢測結果顯示，在沉積溫度100 ℃以下製備出的樣品其形貌為薄膜狀，隨著溫度提高至175 ℃時，其形貌由薄膜轉變為鬚晶狀，所以由此可以得知沉積溫度對於鋅的形貌是有著很大的影響。第二部份是先將鋅奈米結構經由退火爐管進行450 ℃和550 ℃的退火，其檢測結果顯示經由550 ℃退火後的樣品其結晶性質較450 ℃的樣品佳，故選擇經由550 ℃退火的氧化鋅奈米結構來製備金屬-半導體-金屬結構之元件歐姆接觸，先以物理氣相沉積系統鍍上約100 nm的白金電極，接著利用微影蝕刻及舉離法製作指叉狀電極，為了讓電極與材料之間有較高靈敏性及低功率損耗，故利用快速熱退火其製程壓力為5 Torr，退火環境為氬氣，退火溫度為450 ℃、持溫時間為10分鐘。元件接續做電性檢測，發現結構為鬚晶狀的樣品有著較佳的響應，其上升時間為20.5秒，電流增益值為1.8 orders，且經由5次的開關以及相隔120秒後，穩定性以及重現性是相當好，所以本研究成功製備氧化鋅奈米結構及在紫外光檢測器之應用。
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鑽石具有寬能隙及許多優異的物理與化學複合特性，被科學界喻為下個世代的半導體材料，但是一般化學氣相沈積法所合成的微米晶鑽石膜(MCD films)，其粗糙度過大且不易透過摻雜提高其半導體特性，是MCD膜無法導入光電元件與應用的最大問題，故合成晶粒尺寸為奈米/超奈米等級之鑽石膜(Nanocrystalline/Ultrananocrystalline diamond, NCD/UNCD)，被視為最佳解決方法之一。因此，本研究以微波電漿束化學氣相沈積系統改變甲烷濃度合成超奈米晶鑽石膜(UNCD films)，並且透過氮元素之摻雜形成含氮超奈米晶鑽石膜(UNCD:N films)，提升UNCD膜之電性，並探討在氬氣電漿改變甲烷濃度、工作壓力及氮氣濃度的影響，亦討論其薄膜之結構、光學、電性及薄膜基本性質之影響，並將鑽石薄膜製備為紫外光感測器，且探討其紫外光感測器之特性與效能。 研究中發現在氬氣電漿下提升甲烷濃度將使MCD薄膜轉變成UNCD薄膜，合成出低表面粗糙度以及晶粒大小為超奈米級之鑽石薄膜。在摻氮後薄膜之微結構及電性均明顯受到氮元素摻雜之影響，其中，在1%微量氮摻雜下將有效誘導鑽石朝(100)結晶面及特定方向成長，並發現晶粒形成針狀(needle-like)結構。 利用不同鑽石薄膜製備出紫外光感測器於光電導之探討，發現UNCD:N薄膜具有明顯的電流值變化(2.89 orders)，主因是摻氮後晶粒成針狀可增加比表面積之光吸收率、表面較為平滑可降低暗電流及摻氮後提升電性所導致，且具備有良好的時間響應以及穩定的再現性，可應用於紫外光感測器。
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本研究係有關曝光機玻璃抽拉框之設計與分析，玻璃抽拉框是由固定於下框的多個改良夾具所夾持固定，並由氣壓缸帶動，驅動夾具以滑動之動作滑向玻璃抽拉框進行夾持，減少玻璃變形及底片框平面度不佳的狀況。 玻璃抽拉框之主要材料是由鋁材所製，將曝光機玻璃抽拉框分離成兩個部分，並使用簧片連結，形成一撓性結構，使得曝光機準備曝光時，上、下玻璃底片之間互相靠近之抽真空時期，玻璃於當時發生破裂之情形可以經由撓性結構來獲得改善。 本研究先廣泛蒐集各國專利公報與相關文獻，將其依機構型態分類與分析，根據設計限制與規格擬定較佳之機構型態，並利用電腦輔助繪圖軟體建構本設計之3D模型，驗證設計機構無干涉情況。
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本設計之軟墊裁切機使用圓盤滾刀及承靠砧板達到裁切軟墊之效果；砧板為浮動並與下工作臺間設置彈簧，使滾刀與砧板保持接觸維持剪切力。本設計之傳動部分，輸入源為兩顆變速馬達，並採用時規皮帶與時規皮帶輪及齒輪組。本研究相較於複雜之超音波震動機構，省去了震盪元件使結構更加精簡，採用傳統式之機械作動，可收降低成本之效；研究中收集相關專利文獻並進行專利分類與分析，且根據現有機台之規格加以訂定限制條件，隨後利用軟體草繪功能完成機構型態建立及尺寸抓取，並藉由軟體建立3D模型，以確認模型無干涉，且利用CAE分析軟體確定各零件強度無安全之虞，本研究之相關成果已提出專利申請。
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引伸加工現今被廣泛應用，其常被用來製造杯狀之產品。選用不同參數將影響所生產出的成品品質，其中壓料板與模具的幾何形狀是一個重要的因素。本文先使用有限元素法，比較JIS G3141 SPCEN-SD軟鋼板在不同角度的壓料板與模具的設計下之引伸成品減薄率，探討其對產品品質的影響，再搭配田口法進行實驗設計與分析，其包含六個控制因子如壓料板傾斜角、沖壓速度、沖頭肩半徑、下模圓角半徑、摩擦係數、沖頭與下模間隙，並使用L18直交表，目標為降低成品之減薄率，故採用望小特性之S/N比進行各因子重要程度的比較，分析結果顯示控制因子中，影響度較大的因子依序為壓料板傾斜角、摩擦係數、沖壓速度。經過田口法分析後使用最佳製程參數的成品減薄率(8.58%)與使用原始製程參數的成品減薄率(11.34%)相比減少了24.34%。
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一般管件彎曲成形會造成一些幾何上的缺陷，尤其對於高強度的管件容易產生明顯的回彈現象，所以本文針對Ti-2Al-2.5Zr鈦合金探討回彈量及減薄率以改善彎管尺寸的準確度及管件承受內壓的能力。為了能提高彎管的精度，選擇正確的成形參數為重要的考量，所以在此以有線元素分析技術針對∅10×t1鈦合金管做彎曲成形模擬分析，並且搭配田口法(Taguchi Methods)做實驗設計，其中有12個因子，各因子包含3個水準，利用L_27 (3^13 )直交表進行27組模擬分析，並且經由望小之訊號雜訊比(S/N ratios)得知最佳製程參數組合。本個案研究結果顯示影響回彈量程度依序為：材料性質、彎曲半徑、助推速度、心軸伸出量、彎曲模與管子摩擦係數、壓模與管子間隙、壓模與管子摩擦係數。而影響減薄率依序為：彎曲半徑、心軸伸出量、助推速度、材料性質、壓模與管子間隙。最後經過逼近理想解排序法TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution)分析找出回彈量及減薄率多品質的最佳化製程參數，結果顯示最佳化製程參數可比原始製程參數之回彈量減少8.57%，減薄率之百分比減少6.83%。
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本研究欲設計具中央入紗功能的橫編針織機，以輸入源傳動至各部分機構，其中離合器在此扮演重要腳色。透過離合器控制來使得紗線的進入，搭配導紗桿與導紗器的運作，達到針織的功能。本研究所設計之橫編針織機中央入紗機構與先前設計比較，控制入紗的方法較為簡單，且構造不複雜，藉此提升市場上的競爭優勢。本研究中，分別以兩種控制紗線進入的方法來進行設計構想。第一種以棘爪與棘輪為離合器的主要構造，第二種方式是透過離合器與導紗器帶動塊間的接觸來控制紗線進入。本研究首先針對橫編針織機入紗方式廣泛收集專利與文獻，並進行文獻分類與分析，再依據分析之結果歸納出優缺點。根據現行機台之模型尺寸，再以創新設計方法發展橫編針織機中央入紗機構之設計改良。本研究透過電腦輔助繪圖軟體繪製電腦模型，同時確認運動模擬及干涉檢查。
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隨著生活型態改變及醫學工程進步，近幾年生物科技已經成為全球先進的明星產業之一，尤其是預防醫學的意識崛起更帶動生物試片儲存市場的巨大商機；生物細胞在使用上並沒有相當的立即性，所以長期保存生物細胞的方式，多數是利用超低溫儲存設備在零下196ﾟC的環境中保持其細胞的活性。目前國內外儲存業者使用超低溫液態氮儲存設備，並搭配上即時監控系統確保儲存系統正常運作。 但是生寶現用監控系統有主要兩個問題:警告時間不準確，造成人員處理狀況不便；簡訊無排序延遲機制，會導致系統容易當機，而失去監控能力。這兩個問題輕則造成液態氮的浪費，嚴重則造成生物細胞死亡，需要補償高額賠償金。 本論文主要的研究目的為開發精確且穩定的即時監控系統，其定位為準確的發出警告，穩定的持續監控，將生物試片損害的風險，以及液態氮的浪費量降低。 經過項目測試以及長時間現場結果顯示：本論文所撰寫的程式，已經改善了舊型系統的諸多缺點，整體系統能達到警告精準、穩定持續監控大幅減少成本及風險。
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傳統上板金單點增量成形，主要是以三軸的CNC銑床來執行。本文實驗探討若干特殊幾何形狀的板金產品製造採用CNC五軸加工機單點增量成形法，諸如包含斜凸緣孔的偏心錐、曲線側壁的偏心錐以及變化形狀錐管等。五軸加工機除了三個線性軸外還包含了兩個旋轉軸，可以五軸同動以適當的刀軸方位加工複雜形狀零件。本文研究，透過CAD/CAM系統的五軸加工模組，採用指向點法(Toward_Point)及側傾法(Tilt_Angle)設定刀軸方位之五軸加工法進行各項五軸單點增量成形加工實驗。由實驗結果顯示以五軸加工法成形的板金製品和三軸加工法相比，由於可設定刀軸方位而能加工的成品更具有彈性，並且在成品斷面厚度上亦有明顯的改善。
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本文之研究目的為BMS (Backlight Module System)液晶顯示器於推力試驗中的機械行為分析。藉由無保護狀態下的模組推力試驗，分析C型樑補強結構在正向之位移關係與產品變形現象，並分析不同材質的成品對於補強效果之比較，驗證其結構設計變更有效。接著分析背光模組在液晶玻璃面朝下，高度80 cm時，落下實驗之碰撞行為；同時考慮C型樑補強結構設計對其測試結果之影響，最終依據背光模組顯示器之落下G值比較，進而求得優化設計值。 主要是利用SolidWorks Simulation有限元素分析軟體，進行應力與落下實驗分析，模擬產品在推力實驗過程中之變形狀態。並分析產品於落下實驗中之應力、位移與合加速度，並將電腦模擬分析CAE導入產品設計之流程，對於開發過程中的結構設計，提供修改變更的參考依據。