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陶瓷基板之自動化上下料設備的設計

導入陶瓷基板之自動化上下料作業設備並將其組成機構模組化應用，是本論文研究的主要方向，其目的在於能夠將自動化的基板上下料設備取代傳統的多人工上下料作業。過去利用大量人力的整個生產作業上，常常會導致產品在上下料的過程中，人為的作業疏失及不穩定作業，致使產品的品質無法有效的控制，而使生產的產品良莠不齊；因此導入陶瓷基板之自動化的上下料設備，不但能解決人力不足的問題，亦能提高產品的品質良率。 本論文是先針對整體上下料設備進行研究記錄，了解並記錄生產技術的實際需求，考量上下料生產自動化設備設計可能的問題，進行機構模組化設計與分類，據此設計出符合需求的基板自動化上下料模組機構，再導入視覺影像檢測系統以及機電控制系統整合並進行功能測試。經由生產作業的回饋訊息得知，可達到預期效益，主要包括有不良率降低至2%以及大幅降低人為不穩定的操作方式所造成之高基板耗損率; 另在自動化設備中使用了視覺影像的自動偵測判定基板方式，使得基板制程作業更加順暢，使效率整體的生產效率提昇3%。

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導磁體設計搭配多層式線圈應用於感應加熱均溫性提升之研究

感應加熱技術為動態模溫控制技術之一，並且擁有節能、高效率等優點，隨著科技進步，感應加熱技術漸漸被廣泛應用在射出成型上，但感應加熱線圈在設計上較難避免線圈中心之低溫區，此低溫區使整體溫度均勻性降低，因此在線圈中心加入多層式線圈及導磁體提升中心溫度使溫度均勻性提高為本論文之目的。 本研究分為三個階段，第一階段分別針對多層式線圈的線圈層數、線圈內徑以及多層式線圈不同加熱間距進行中心溫度和溫度均勻性之探討，第二階段針對不同導磁體截面積和導磁體高度對於線圈中心溫度和溫度均勻性進行探討，並同時探討熱傳5秒後之結果，第三階段則是利用分析軟體對於實驗結果進行分析驗證，研究結果顯示，多層式線圈層數越多將會使中心溫度提升10.32%但溫度均勻性將降低7.31%；線圈內徑越大將會使中心溫度降低2.57%並使溫度均勻性降低1.45%；線圈距離模面越遠將會使中心溫度降低5.24%但溫度均勻性將會提升4.87%；相同的導磁體截面積隨著導磁體高度上升，中心溫度可提升7.38~39.15%，當導磁體截面積大於100mm2，隨著導磁體高度增加，溫度均勻性將會降低，反之則會升高；在相同導磁體高度下，隨著導磁體截面積增加，中心溫度會呈現一非線性趨勢，溫度均勻性隨著導磁體截面積增加，也呈現一非線性趨勢，而最佳溫度均勻性之導磁體設計組別較傳統線圈設計之溫度均勻性提升14.87%，熱傳後可提升溫度均勻性4~8%，最佳均溫組別由89.51%上升至93.65%。 利用ANSYS®軟體進行模面溫度場模擬分析，其分析與實驗結果趨勢相同，成功建立多層式線圈搭配不同導磁體設計之分析技術。

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微流道血型檢驗晶片之製作及光學感測分析

本研究提出微流體血型檢驗晶片，依靠流道中的毛細力、表面張力與重力等驅動血液與試劑，不需要其他外部驅動設備。晶片製作是以光學微影製程為基礎製作模仁，再使用PDMS翻模最後與玻璃基板結合製作出微流道晶片。為了使血液反應量測順利，反應完成後需加入振盪器減少反應結果的沉澱時間。流道的反應槽下方以Ｖ型設計，同時在最下面設計了通氣井幫助氣體排出以減少氣泡產生。血液試驗使用MP法 (Manual Polybrene)為基礎，但不同之處為MP法中使用的為離心後3%稀釋的紅血球，但在本實驗中使用稀釋過的全血來進行反應，最後根據光強度的變化來檢測出反應結果。研究結果顯示，透過使用微流道晶片有利於進行血液反應，無需施加額外的動力驅動液體流動，也能有效的幫助血液反應沈積，在量測結果方面，研究發現使用稀釋過的全血與標準血球一樣，可以測量出相同的趨勢，也歸納出本微流道血型檢驗晶片的最佳量測位置。

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以鎳鈷奈米線指叉電極檢測亞硝酸鹽之應用

在這項研究中提出鎳鈷奈米線合金結合銅指叉電極之分析晶片，使用5-amino-1,3,4-thiadiazole-2-thiol（ATT）改變晶片表面的特性，利用ATT改質後增加的H_2 N官能基（Functional group）可與亞硝酸鹽離子產生鍵結的機制，提升鎳鈷奈米線抓取亞硝酸鹽離子的能力，再利用指叉電極可增強感測訊號的特性，並以吸附層析法（Adsorption chromatography）為基礎設計的拋棄式晶片上進行反應。實驗檢測樣品為亞硝酸鹽結晶（乾式量測）與亞硝酸鹽水溶液（濕式量測），測量電流與電壓之曲線變化。實驗結果表示，以ATT改質後的鎳鈷奈米線可提高抓取亞硝酸鹽的能力，且濕式量測可測得亞硝酸鹽的極限濃度（可測出0.04mM）遠低於乾式量測的極限濃度（可測出3mM），證明以此方式能量測出亞硝酸鹽之濃度。

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MCAD與ECAD在電子產品 之空間設計的整合與應用

因應現今3C產業及經濟的快速發展，必須縮短產品的設計週期，對於許多企業而言，電子機械設計是產品設計中重要的一環，若想改善產品設計的速度，必須將電子與機械設計進行整合，現今的機械電腦輔助設計MCAD(Mechanic Computer-Aided Design)與電子電腦輔助設計ECAD(Electronic Computer-Aided Design)已有可交換的資訊傳遞格式IDF(Intermediate Data Format)，該格式能描述電路板外型、電子零件資料、PCB設計資訊等圖形資料及設計資訊，因為有了傳遞的格式，MCAD產生IDF的速度相對的重要，所以電路板上限高空間的產生，決定了整體的效率。 本研究以IDF3.0的版本與電腦輔助設計軟體Pro/ENGINEER為架構進行二次開發，透過簡單的使用者介面，利用參數與關係式連結，再配合使用者定義特徵(User-Defined Feature, UDF)建立空間資訊，將此空間資訊以實體、草繪輪廓等特徵呈現，利於使用者設計限高空間並取代傳統設計的方法，這些動作輔助使用者在設計電路板時，能有效簡化建模繁瑣、不直覺及重複性操作等問題，在設計流程中，能加速設計時程與減少設計錯誤的發生率。透過本研究所開發的功能，能夠節省73.1%以上之設計時間，達到縮短整體開發時間的目的，來提升產品的開發效率。

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以奈米線指叉電極提升免疫分析晶片之偵測能力

本研究提出了結合銅指叉電極與鎳鈷合金奈米線之免疫分析晶片，利用 了固定化金屬親和層析法 (Immobilized metal affinity chromatography,IMAC)，鎳鈷合金可與組胺酸標記蛋白質產生特異性結合之機制，在奈米線表面進行免疫反應。其中指叉電極是以黃光微影製程製作；鎳鈷合金奈米線則使用陽極氧化鋁模板，透過電化學的方式於孔洞中沉積鎳鈷合金，再經酸蝕刻的方式去除模板取得。實驗結果顯示，鎳鈷奈米線對His-tagged biotin 有特異性吸附能力且具有較大的表面積-體積比，因此相較於鎳鈷薄膜能夠吸附較多His-tagged biotin；而透過與指叉電極結合之感測器進行吸附能力檢測，可得到電流-電壓曲線並換算出響應值變化，其最低可量測到的濃度為142.9 ng/ml。另外利用此感測器進行免疫反應量測，得到之響應值與稀釋濃度的關係呈現負相關，且可測得之抗體最低濃度為714.2 ng/ml；而以螢光檢測免疫反應時，當抗體濃度到達1000 ng/ml 就無法量測出螢光值，此結果則確認出電性量測法擁有比螢光掃描法優異的靈敏度。

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預彎基板對於IGBT功率模組之接合可靠度分析與研究

由於現今功率模組負載之功率需求愈來愈高，晶片工作溫度也隨之上升，這導致功率模組的散熱需求相對地提高需多。功率模組高工作溫度下所導致散熱不良與熱應力，已經有不少學者藉由修改結構，更換材料等方法來克服。然而，製程所產生的熱應力與翹曲量，也是導致功率模組散熱不良的原因，已經發現直接將翹曲之模組做組裝，會使結構中燒結銀破裂之情況。因此，本研究藉由將基板往翹曲之反方向預彎之方法，來抵銷製程上所產生之不良翹曲量。 根據功率模組之實際結構建立之三為有限元素模型，透過有限元素數值分析的方法，且藉由DBC板與基板接合之製程實驗測量之翹曲量驗證使用有限元素法模擬之可信度。分別對結構中燒結銀厚度、DBC基板中之銅片厚度、Diode晶片厚度與Diode晶片偏移距離作參數化分析，觀察改變參數後對於結構中銲料之製程應力的影響。並且觀察預彎基板對於製程應力與翹曲量之效果。結果顯示，修改燒結銀之厚度比較好，但須注意Solder是否會因為應變過大產生裂縫。

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C6A高頻連接器結構與電容耦合分析與設計

針對 Cat 6A 網通連接器的結構與印刷電路板佈局進行電容耦合補償的設計，以改善網路插座的近端串音雜訊，使其可以符合TIA/EIA-568-C.2 的規範，並觀察傳輸訊號品質的變化情形，進而達到平衡網通連接器之訊號完整性。 本論文以 RJ45 Cat 6A 連接器為研究對象，探討其串音雜訊、回波損耗與插入損耗……等高頻電氣特性。研究方式包括實驗量測與數值電磁分析模擬，並比較兩者的結果。實驗量測部分包括連接器之高頻測試模組的設計與製作、測試儀器的使用操作、測試系統的組合、量測結果的分析……等等，使用的量測儀器有網路分析儀與線纜分析儀。模擬分析部分為 CST Microware Studio 分析模擬軟體。說明如何建立模型、設定、運算、參數的萃取，與最後的電路分析。 該網路連接器插座在補償後之特性，已有明顯之提升且符合規範中所定義之永久鏈路要求，後續仍以達到 Cat 6A 單體性能為目標，持續發展網路連接器之設計。

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圖案化透明導電基板之撓曲負載研究

行動裝置與穿戴式裝置的快速發展，平面顯示元件與觸控面板等裝置被需求具有高度的可撓性。因此，可撓式顯示技術成為下一世代的平面顯示技術。對於可撓式顯示技術發展，軟性透明導電薄膜為最重要的材料之一，而氧化銦錫為目前使用最廣泛的透明導電薄膜。由軟性基材和氧化銦錫構成的多層堆疊薄膜，其受到一定程度撓曲負載後，氧化銦錫因其陶瓷性質受到破壞，致使功能失效。從力學角度觀之，多層堆疊薄膜其軟性基材的厚度，與實際應用上具圖案化氧化銦錫的圖案寬度，對於氧化銦錫薄膜破壞的撓曲負載，擔當重要因素。 本研究和介面光電公司合作，取得實際銷售具圖案化氧化銦錫的軟性透明導電薄膜試片，其具有二種不同的圖案，寬度為3.92mm和0.37mm；與三種基材厚度，分別為50μm、100μm和125μm。在不同的曲率半徑下進行撓曲負載實驗，並量測電阻值變化。結果顯示同基材厚度的試片其圖案寬度為3.92mm的電阻值變化較小；相同圖案的試片其基材厚度為50μm的電阻值變化較基材厚度為100μm小。並採用有限元素法對於試片的簡化結構，模擬不同曲率半徑下的撓曲負載與應變的關係。模擬結果顯示於圖案寬度較寬，與基材厚度較薄的試片，其撓曲負載的應變值也較低。此外，於電阻變化最小的圖案寬度3.92mm，基材厚度50μm的試片在曲率半徑低於4mm時的撓曲負載，其電阻值變化會有突然升高的情況。相同條件下的模擬結果也得到於曲率半徑低於4mm時，應變會超過相關文獻討論的氧化銦錫薄膜破壞應變約為1.1％。 實驗結果和模擬結果的比較，發現在不同曲率半徑下的撓曲負載其電阻變化和應變具有高度的相關性。故可用模擬的方式來參數調整圖案寬度和基材厚度，達成運用氧化銦錫薄膜的可撓式元件的最佳化設計。

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磁性奈米流體於微管道內永磁驅動流之研究

本論文完成磁性奈米流體於微管道內永磁驅動流之研究。主要目的在探討 粒子體積分率、磁場梯度與磁盤轉速對微管道內磁驅動力之影響。首先，我們 完成水基磁鐵礦(Fe3O4)奈米流體之製備與材料性質之實驗量測。接著，提出磁 驅動力之理論公式，並透過實驗驗證該公式之合理性。最後，透過流率實驗數 據與磁驅動力公式計算以進行磁性奈米流體於微管道內永磁驅動流之特性分 析。 實驗結果發現，磁驅動力會隨著粒子體積分率、磁場梯度及磁盤轉速上升 而提升，隨著上升的值越高，提升的值將漸趨平緩。此外，磁盤與微管道的距 離越短，磁驅動力的提升越趨明顯，並且提升的幅度相當劇烈。所有結果在較 粗的微管道中有較明顯的變化趨勢。