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具多重結構之仿生聚苯胺在超級電容之應用

本論文是以人工方式製作出具有微米結構及微/奈米多層次結構矽基板，其製程手法由微影製程與乾式蝕刻製作。藉由光學微影快速定義圖案做為乾蝕刻擋層，再結構乾蝕刻製作微米圓柱結構，完成微米圓柱結構。然後定義奈米結構的擋層，再次以乾蝕刻於微米圓柱結構上，達到多層次結構的效果。接著透過模板轉印將所製做出的矽模具複製其結構得到相反結構的PDMS模具，最後將化學氧化聚合而成的聚苯胺溶液滴於PDMS模具上，烘烤後得到具有微米結構及微/奈米多層次結構的聚苯胺薄膜，將其應用在超級電容上。結構檢測方面，利用場放射電子顯微鏡(SEM)對薄膜鑑定，確認所做的微/奈米結構成功複製於聚苯胺薄膜上。電化學檢測則是將聚苯胺薄膜放置電極上，使用電化學檢測儀(Galvanostatic)進行檢測，最後結果證實了聚苯胺薄膜電極的表面積增加，明顯得提升了比電容值。在1 A/g的電流密度下，無結構的比電容值和具有微/奈米結構的比電容值分別是270 F/g與530 F/g，電容值上升幅度約為96%。

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振幅影響霧化之研究

本論文主要為設計製作一中空圓柱型霧化器，藉由產生低頻率以及大振幅之機制來達到超音波霧化，並以滿足工業印刷之應用為目標。在壓電材料貼附於金屬管上，將整體結構前後兩端點固定，經選擇適當之振動模態可在金屬管之中央處產生最大振幅變形，而該處設計微小孔徑作為管內流體流出口而隨即霧化，可於該處產生液滴塗佈之效果。本文利用有限元素分析軟體ANSYS來進行模態分析，找出霧化器之共振模態、頻率響應，作為驅動源的設計參考依據。本研究亦架設一套霧化量測系統，包括微液滴影像觀測原理、中空圓柱型霧化管、夾固平台、影像處理四部分，利用高速攝影機所拍攝霧化影像搭配分析軟體ImageJ即可得到顆粒大小及粒徑分佈。從實驗結果發現粒徑符合工業印刷適合之粒徑20~60μm大約為89%，再者利用改變以及驅動電壓調整其振幅，以探討振幅對於整體霧化之影響，經實驗液體為水時發現，當頻率固定之情形下，振幅與平均粒徑之關係成正比。

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基於金屬孔洞陣列之廣域電漿子透鏡

輕薄的光學元件是光學系統微小化中重要的一環，並且為各式電子產品當前的發展趨勢。如何在尺寸縮小的同時，維持甚至於提升元件性能也成為近年各國研究單位努力克服的目標。電漿子透鏡藉由金屬奈米結構達到聚焦效果，其鏡面為平面、表面也不需要有複雜的三維浮雕結構，因此可進一步微小化透鏡尺寸，適用於微光學系統中。本論文以表面具有金屬洞狀結構陣列的石英基板進行電漿子透鏡開發，利用有限時域差分法(Finite difference time domain, FDTD)探討結構各項幾何變數(結構週期、結構直徑、金屬層厚度、透鏡尺寸)以及入射光條件(偏振方向、入射光斑尺寸)等參數對於穿透頻譜以及透鏡性能之影響。結果顯示，金屬洞狀結構具有多波長的聚焦功能，λ=400 nm～800 nm的入射光皆能於空間中產生聚焦點，其焦距取決於入射光的波長以及照射範圍；越小的波長或是越大的入射光斑皆會造成焦距增加。聚焦點的強度則與電漿子透鏡的穿透率成正比；當以共振波長入射時，異常光穿透現象將使穿透率大幅上升，進而提高聚焦強度。此外，當入射波長小於結構週期時，金屬孔洞會於空間中產生泰伯效應，將泰伯距離內的能量加總後，發現其強度分佈不論是圖形、週期、排列都與金屬洞狀結構相同；若將其應用於微影技術中，將可改善曝光製程中光罩的損壞與汙染問題。除了以數值分析模擬電漿子透鏡外，本論文同時開發膠體微影技術，以分散聚合法製備球徑為500 nm的聚苯乙烯球，並利用氣液介面沉降法以六角最密堆積的方式將聚苯乙烯球排列於基板表面；後續由氧電漿蝕刻縮小球徑，金屬蒸鍍後將表面聚苯乙烯球移除，即可完成電漿子透鏡製作。

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工業煙囪設計及最佳厚度研究

本研究中作者採用大震鍋爐企業公司生產的鍋爐所排放的煙囪之筒殼直徑與厚度的設計型式作為研究對象，研究過程中首先利用鍋爐種類及燃料選擇建構不同的分析模型，配合輸入大氣溫度、煙囪排氣溫度及廢氣流量計算以探討不同型式的煙囪結構在理論公式值下可達到的最小厚度及最適化設計。 為了深入探討煙囪在不同燃料及不同燃燒類型的鍋爐條件下，並符合現今通用的國內外法規，於本論文中作者應用法規分析，建構較符合實體煙囪之模型，進而由現有案例計算結果顯現煙囪較符合實際狀況之最小厚度，求出煙囪厚度最適合的數據。

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木工機械設計與誤差補償

本研究完成一台木工成型機機台設計並針對其加工路徑做分析。在木 工成型機的機台部分是由兩組伺服馬達所組成的龍門式平台來帶動Z 軸刀 具進行加工，兩組伺服馬達帶動龍門式平台的Z 軸進行XY 方向移動，另 外在龍門式平台的Z 軸方向裝設有一組線鋸機及一組鑽孔機，使得本機台 具有切割及鑽孔的能力。 在切割加工的路徑分析方面，切割作業的進行會隨著機台震動、刀具磨 耗與外力干擾等參數的不確定性，使得預設路徑產生額外的輪廓誤差進而 造成加工精度的降低。為了解決多軸運動間的不協調而導致運動路徑與原 先設定的路徑間之誤差，本研究採用交叉耦合控制來對雙軸作補償運算，以 增加各軸之協調性，進一步地改善輪廓誤差，使得實際的切割路徑能夠近似 於所預設的路徑。

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紅熒烯多晶薄膜之成長與特性探討

本實驗利用物理汽相沉積法 (Physical vapor deposition, PVD)，藉由固定粉末端溫度 (Tsou = 300℃)，調控基板端溫度 (Tsub = 103 ~ 221℃) 成長一系列多晶薄膜。使用 SEM（Scanning electron microscope, SEM）觀察 Tsub 與表面形貌和晶粒大小關係，當 Tsub 越大，表面結晶尺寸越大，超過 214℃ 會有明顯熱蝕刻現象。由 X-ray 繞射 (X-ray diffraction, XRD) 確認紅熒烯晶粒結構為正交晶系 (Orthorhombic)，並且計算出 Tsub = 189℃ ~ 221℃ 的同調長度 (Coherent length, 〈LC〉) 與晶格微應變 (Lattice microstrain, 〈e〉)。Tsub = 189℃ 之薄膜樣品的同調長度較大，221℃ 之薄膜樣品的晶格微應變較大。藉由 Arrhenius 分析成長速率，得到活化能 EA = 0.69 ± 0.01 eV，並且與其他小分子薄膜比較，發現因紅熒烯結構較平坦所以所需跨越之活化能較大。再由分析光穿透頻譜與光致發光頻譜得到能隙 (Optical energy bandgap, Eop) ，發現 Tsub 越大溫度 Eop 越小。本實驗觀察到基板溫度對於紅熒烯的多晶薄膜的表面形貌、生長速率與光學性質都有影響。

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Au-xSn銅柱凸塊之機械性質分析與LED封裝之應力模擬研究

本研究分為Au-Sn銅柱凸塊之實驗、模擬分析與LED封裝之模擬分析兩部分：第一部分利用電鍍方式於銅柱凸塊上製作15、20、25wt% Sn之Au-Sn合金焊料，再針對不同錫濃度之Au-Sn進行SEM、EDS、硬度試驗、推球試驗等材料性質之分析，分析Au-Sn/Cu之擴散情形，並可以觀察到Au-Sn焊料內部由Au5Sn與AuSn組成，而Au-Sn/Cu之介金屬化合物（Intermetallic Compound, IMC）成分有(Au,Cu)5Sn與AuCu，再由其它試驗得知IMC對強度之影響，接著利用模擬分析與實驗分析進行比對，並可找出不同迴焊（Reflow）次數對於整體強度之關係，以及錫球破裂之原因。第二部分為建構LED封裝之模型進行分析，分別有上板前與上板後兩種模型，將模型配合不同凸塊高度、不同IMC厚度、不同迴焊次數，模擬經過製程後之殘留應力（Residual Stress）之應力分布，找到其應力集中（Stress Concentration）之位置，並分析可能損壞位置之原因。藉由這兩部分之分析，找到不同因素對材料之影響，以及Au-Sn應用於LED封裝之製程最佳化。

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以鋁箔混合不同金屬添加劑之產氫機制：溫度變化與酸鹼度分析之研究

近年來，利用鋁金屬在水中水解可得到一種乾淨又環保的產氫方法，並且在工業領域當中廣泛的備受關注以及利用，以及燃料電池的興起，對於產氫就更加的重視，然而在整個產氫過程中，產氫效率以及產氫量是很重要的考量因素。因此在本文中，利用鋁粉末添加鎳金屬與鉍金屬粉末以及鋁箔並且在不同溫度的情形下進行產氫反應，混合了不同濃度的PH值，藉以改善產氫之效能與效率，希望可以應用於燃料電池方面。添加氫氧化鈉溶液是一個簡單又有效促進鋁與水的反應，但是過多的氫氧化鈉溶液會造成環境的破壞與儀器的腐蝕，所以我們利用了鎳與鉍來增加了產氫的效果，可以很明顯的提高產氫效率與產氫效果並在不同的溫度環境下，進而減少使用氫氧化鈉的溶液。再利用廢物回收的鋁箔進行產氫，提高反應時的溫度進而取代氫氧化鈉濃度的使用，以達到資源回收以及減少環境的破壞。此外，未了更加深入的探討鋁表面氧化的情形，使用了氧化成長動力論-線性拋物線模型研究鋁水反應表面生成的機制，藉此希望可以利用鋁水產氫的方法，找出一種最好的產氫方式，並應用於燃料電池，達成循環的概念。

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鋁／銅基複合材料添加熱還原氧化石墨烯之機械性質與材料特性研究

本研究分為兩大部分，首先是進行氧化石墨烯（Graphene Oxide, GO）與熱還原氧化石墨烯（Thermal Reduced Graphene Oxide, RGO）的材料特性分析，主要是利用哈默法（Hummer）以化學氧化合成的方式將石墨氧化成為GO，並以透析膜將酸鹼值為2的GO透析至pH 6，再在空氣環境下進行高溫還原，使得GO還原成RGO，將哈默法所得的pH 2與pH 6的GO與RGO進行SEM、XRD、FT-IR、Raman量測，藉以分析在不同酸鹼值下的GO與RGO的材料特性差異。第二部分為研究鋁/銅添加不同比例的RGO的機械性質分析，RGO所添加的比例為0%、0.25wt%、0.5wt%、1wt%四種條件，透過SEM觀察表面形態、XRD觀察晶體結構與晶粒尺寸、維克氏硬度（HV）分析材料硬度、熱傳導係數分析熱導率、I-V曲線分析導電率，探討添加RGO對鋁/銅的機械性質之影響。 本研究之實驗分析結果，可以觀察到由於部分官能團與酸性物質的影響，pH 2的GO材料特性相較於pH 6的GO來的差，而在RGO的部分則是因為經過高溫還原的步驟後，大部分官能團與酸性雜質受到去除，使得RGO不會受到酸鹼值之影響。而在鋁/銅添加不同比例之RGO的分析結果得知，當RGO添加的比例逐漸上升，金屬基複合材料之硬度、熱傳導與導電率都能夠有效的上升。

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應用雷射敏感活化粉末材料取代LDS專用材料之研究

現今的3C通訊及電子產品的小型化是科技進步的重要趨勢,而運用三維模型互連器件3D-MID (Three Dimensional Molded Interconnect Device)的技術可使電器與機械性能相互結合，並可靈活運用於迴路設計和縮短生產流程的品質與技術更為重要，它主要是利用近紅外光（Near-Infrared,NIR)雷射光和特殊的塑膠材料之間相互反應來建構具有導電性的線路製程，而最常見的尤其以LDS(Laser Direct Structuring)製程為主,但是此專用材料相較昂貴。 LDS製程是由射出成型、雷射光活化、金屬化、組裝等四步驟完成,此研究是找尋相似LDS功能的雷射敏感活化粉末(Laser Sensitive Activate Powder)後，將此粉末混鍊添加於塑膠原料中做均勻的混合,再透過LDS相同的製程的結果研究出取代的可能性。 再運用信賴性條件加以驗證，將以市售的雷雕加工粉末添加於PC塑料做混合，並做成射出成型產品後再用雷雕加工及化鍍沉積方式做出測試的圖形線路，條件是光纖式的雷雕機以光波長1064nm為基礎，而添加配方粉末比例為每公斤的PC塑料中混加40~45g的雷雕粉末，雷雕加工機參數由功率(P)：6W、頻率(F)：40~55mHz、速度(S)：2500mm/sec、雷射光間距(H)：45μm，化鍍參數以銅(Cu)：8~16μm、鎳(Ni)：2~6μm、金(Au)0.05μm,來研究出最佳效果，透過信賴測試有百格測試、高溫高濕、恆溫恆濕來確認並與原有的LDS原料比較,讓材料成本有降低的方案及可能性，藉此成為技術研究的方法與目的。 對於未來可以發展不同特性的高分子材料運用,例如:混合於各種高分子物性、不同的顏色,當使用LDS原材料發生限制時,則此研究的結果可供另一種選擇,可提供電子產業不同的思維及不同工程領域應用。 關鍵字: 3D-MID、NIR、LDS、雷射敏感活化粉末、金屬化、百格測試、高溫高濕、恆溫恆濕。