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小功率集能電路設計

本研究探討並提出了由壓電材料，如壓電陶瓷或壓電聚合物所產生的微小功率輸出的電源管理電路設計。由於壓電材料的低功率輸出，所使用之電子零件數必須精簡，且任何時候輸出之能量都需被使用與收集。本研究提出了一種混合型升壓轉換器，讓壓電材料所產生的電能可以與充電電池結合，以滿足負載所需之電壓。這種混合型轉換器在材料的輸出電壓太低而無法驅動負載的時候運作。但當輸出的電壓足夠時，則由壓電材料單獨供給輸出。最後，如果壓電材料可以產生夠高的電壓，則將通過截波電路，向負載供應電壓並同時為電池充電。這三種模式的電源管理設計，可應用於大部分的壓電材料。 本研究還提出了一種用於控制轉換器模式和開關的全被動元件控制電路。這是通過多個電晶體來替代比較器來達成電壓的比較。此電路可同時運作且可滿足廣範圍的輸入電壓。供應轉換器跟混合轉換器互相做比較來選擇系統何時運行於某特定模式。完整電路包含了三種轉換器與其控制電路，並將在最後展示其所產生的輸出波形。

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以流量控制靜壓軸承等膜厚之探討

液靜壓軸承被使用在旋轉刀具主軸、工作頭、直線導軌、導螺桿、迴轉台導軌，蝸桿蝸輪以及蝸桿齒條；以外部加壓的油膜支撐著旋轉的主軸或是工作台。作為靜壓軸承其提供了比滾動軸承及空氣軸承更大的承載力及更高的剛度和制振阻尼，比硬軌及滾動軸承有更低的摩擦係數及更高的精度與壽命，比動壓軸承有更好的迴轉精度以及零扭矩啟動能力。但是液靜壓軸承仍然有先天上的優點沒有發揮出來，而基本上與硬軌、滾動軸承、動壓軸承及空氣軸承有相同的缺點，其包括膜厚隨負荷增加而減少造成剛度不足以及非均勻負荷造成水平失準，潤滑油黏度係數隨溫度改變造成流量變化進一步造成膜厚的變化，抵抗動態負荷之反應時間太長影響精度表現；同時，靜壓軸承系統的設計由所需軸承特性以分析方法建立軸承幾何尺寸、節流器之型式及幾何尺寸以及液靜壓軸承系統的物理參數；但是製作組裝後的實際軸承特性參數與設計的特性參數有一定的差異，因此需要一套鑑別方法得到實際的特性參數；這些參數若不是理想值，則須建立一套方法校準幾何尺寸去滿足特性參數之理想值，以確保實際的液靜壓軸承系統特性參數。 本文以靜壓閉式軸承油膜厚度保持不變化及全體油膜均一為目標，探討控制定量泵轉速之流量控制解決膜厚不均勻及膜厚隨負荷而變的問題，以閉式軸承工作平台上四個點之位移及八個油腔之壓力、流量、馬達轉速作為回饋信號，並建立流量補償液靜壓軸承的控制方法，根據設計整體控制迴路使工作台保持水平且穩定不變。本文以LabView軟體建立感測與控制的人機介面，以感測器回饋訊號後，人機介面計算出流量差值進行補償，達到等膜厚控制。

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封閉式靜壓軸承使用雙向節流器之靜態特性受設計因數之影響

本文為封閉式靜壓平面軸承使用不同節流器之研究，文中討論的雙向可變節流器包括圓柱滑桿節流器以及薄膜節流器。分析工作台承載力比對工作台位移率及軸承靜剛度之影響，探討不同節流器設計參數對於封閉式靜壓平面軸承靜態特性之影響。因此，根據工作台承載力對工作台的位移率或最大剛度可以得知各節流器最佳的設計參數及承載力的使用範圍。經分析可以知道，油墊與節流器的節流參數比改變了曲線的形狀和位置，但不影響軸承剛度趨勢的變化。而當節流器的節流係數大於10時，於較大的工作負荷處會有較大的無因次淨剛度，反之，節流係數小於10時，於較小的工作負荷處會有較大的無因次淨剛度。其中圓柱滑桿節流器較適用於大的工作負荷，而薄膜節流器較適用於小的工作負荷。

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靜壓止推軸承使用流量控制之圓形工作台動態特性

本文研究靜壓止推軸承之圓形工作台動態特性，使用伺服馬達流量控制。目的是為了實驗出定量泵在不同流量下於工作台施加簡諧之激振力，根據分析結果加以比較各參數的影響以及工作台之動態特性。將實驗結果與理論分析出的結果作比較，並提出使用於大型工具機上之益處。

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火焰噴覆合金及陶瓷於碳鋼表面之磨耗及摩擦探討

本文探討使用噴覆技術將不同抗磨材料噴覆於碳鋼表面，其對於噴覆層的結合力、表面硬度、材料磨耗及主軸表面磨潤特性之影響。 　　實驗採用噴覆設備將抗磨材料噴覆於低碳鋼及軸承鋼表面，再研磨使試片噴覆層至相同厚度，最後利用磨耗試驗機測試其噴覆層與油封材料間之摩擦特性。 　　實驗結果顯示在相同硬度下，其表面粗糙度越低磨潤特性越好。噴覆Ni-Cr-B-Si合金粉末與 陶瓷於低碳鋼試片能致使基材表面硬度(HRC)提升約10倍，合金粉末須加以融潤，噴覆層與基材有良好的結合效果及磨料顆粒均勻分佈；若使用AISI5210軸承鋼試片噴覆Ni-Cr-B-Si合金或 陶瓷於表面，因噴覆表面結構緻密，降低表面摩擦係數和粗糙度，進而提高噴覆層的耐磨性。

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以模糊理論進行血型辨識

輸血前血液分型檢測是確保捐血者和受血者血液相容性的關鍵測試。醫療手術中血液分型檢測是非常重要的一部份，輸血過程中，受血者血液與捐血者血液若不相容，可能導致紅血細胞發生溶血的狀況，甚至導致受血者死亡。 本文提出以影像辨識方法辨識血型凝集程度，光盤擁有八道微流道對血液樣本進行總共八次測定，包括正向血液分型測試、反向測試和不規則抗體測試，這些測定法同時在微流道光盤中進行，本文使用自動化設備操作光盤，並拍攝血液凝集照片，進行影像分析。 辨識部分本文使用影像處理與模糊推論進行血型凝集辨識，影像處理使圖片能篩選出血液凝集的目標物，並將目標物面積與亮度計算出數值，以達到自動化判讀的依據。血型凝集價數為人所定義，而凝集價數之間存在著模糊的地帶，故本文使用模糊推論分析，雙輸入經過解模糊化得到單輸出，分析40組血液，成功判斷出39組血液血型，成功率達97.5%，使用此種數值化分析減少因不同人判斷出現的誤差。

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以氧化鋅奈米線指叉電極電性分析進行血型辨識

本研究主要敘述以氧化鋅奈米線指叉電極晶片進行血球凝集反應的量測，由MP法(Manual Polybrene Method) 完成血液試驗的樣本，晶片主體指叉電極以微影製程製作，而為了提高晶片靈敏度，使用水熱法生長奈米線在晶片上，其中利用了正負光阻的相異性來達成可控制奈米線生長位置的目的；實驗中採用不同體積的紅血球來進行阻抗與電性的檢測，接著使用擬合的方式分析數據，比較兩種量測結果的優劣。 　　實驗結果顯示，電性量測獲得了比較好的量測結果，阻抗與電性量測在血球凝集的量測中，數值皆呈現出與血球體積成正比的線性關係，可以顯著的透過量測數值分辨出不同體積的血球，檢測最小體積量可達到0.2μl；兩種量測的主要差異在於非凝集的部分，阻抗的非凝集結果會過於靠近凝集，這導致較難以阻抗來辨別凝集與非凝集，電性量測非凝集的結果則可以明顯與凝集作出分別。

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內外部導磁體搭配多層式線圈於感應加熱提升溫度均勻性之研究

現今動態模溫技術發展蓬勃，其中感應加熱技術擁有高效率、低能損及淺層加熱等優勢。但也因為感應加熱技術因磁力分佈導致的低溫區域造成整體加熱均勻性不佳而形成應用上的限制。因此在線圈設計上導入多層式線圈以及導磁體來改善此現象。研究中將探討內外部導磁體設計應用於長形搭配中心多層式線圈來觀察其加熱均勻性的改善。 本研究分為三個階段，第一階段首先探討長形線圈搭配中心多層式線圈之可行性，並在多層式線圈內部加入導磁體，藉此改善中心低溫區域。第二階段將額外搭配中心多層式線圈外部之導磁體設計來進一步改善加熱均勻性。第三部份將以電腦分析軟體進行實驗結果之驗證，並且將此內外部導磁體設計移植到圓形線圈之中驗證其應用性。 　 研究結果顯示長型線圈搭配中心多層式線圈對溫度均勻性改善效果有限，但在中心多層式線圈內部加入導磁體後，中心低溫區域可以得到改善，然而改善效果並非加入越多的導磁體越好，當加入3顆導磁體時可獲得最好的溫度均勻性，與初始設計相比可以降低溫度標準差52.38%；但內部導磁體也會帶來局部高溫之現象，在3顆導磁體時，其最高溫度較初始設計相比提升了13.47%，額外再加入外部導磁體後可以降低此局部高溫之情況。當加入長邊及上蓋的外部導磁體後，最高溫度值比內部導磁體數量為3顆時低13.9%，整體溫度標準差與初始設計相比降低了68.63%。最後，利用電腦分析軟體ANSYS®進行溫度場之模擬，其分析結果與實驗結果相符，也因此驗證分析軟體之可靠性。此外將內外部導磁體設計應用至圓形線圈中也表現出與長形線圈相同的趨勢。

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磁場控制Ag-Fe3O4奈米粒子應用於大腸桿菌之抑制

銀作為抑菌材料已有很長的歷史，其優勢除抑菌效果卓越外，過程中亦無消毒副產物之增生。過去若須增強抑菌效能，最直接之方法為增加銀粒子濃度，以提升與細菌接觸之面積，若能藉由非接觸式外力操控銀粒子與細菌之接觸，預期於相同濃度下能達到更好的抑菌效果，因此，本研究遂結合銀抑制細菌的機制與操控四氧化三鐵運動的磁控系統，擬開發一套可提升銀抑菌的效能及能回收再利用的技術。 本實驗透過化學共沉法製備具有磁性及抑菌效能的Ag-Fe3O4奈米粒子，粒徑尺寸約在40至80奈米間。抑菌實驗係透過調配0.6wt.%、1.8wt.%、3.0wt.%、4.2 wt.%、5.4wt.% 、6.6wt.%等六種不同重量百分比濃度的Ag-Fe3O4粒子置入大腸桿菌溶液中，磁控系統則分別使用50 rpm、80 rpm、100 rpm、120 rpm、200 rpm等五種不同轉速以旋轉磁場攪動溶液中的粒子，每組溶液均經過3分鐘的攪動，再利用強力磁鐵將粒子吸附於底部並抽取其上層液體進行檢測，經分光光度計量測細菌的吸光度以了解殘餘細菌量，實驗結果顯示在重量百分比濃度5.4 wt.%與100 rpm轉速能達到99.4%的抑菌效果。

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製程導向與溫度循環之共伴負載效應對於薄化型三維晶片封裝結構翹曲與微焊點潛變行為之影響

由於現代生活對於電子產品的要求逐漸往輕薄短小之方向發展，因此 ，在有限的空間內必需設計高密度的晶片以達到需求。目前平面式的封裝技術雖然已發展得相當成熟且已到達瓶頸；故三維堆疊晶片封裝技術勢必成為未來技術發展的重點項目，而矽穿孔製程即為其中之一關鍵技術。 由於三維堆疊晶片設計複雜，封裝元件間之相互作用亦會影響可靠度 。有鑑於此，本研究提出的兩種三維超薄晶片堆疊封裝結構，分別進行載具在施加熱循環負載下，以及於製程導向與溫度循環之共伴負載效應下，其矽穿孔結構與錫銀微焊點之可靠度分析研究。上述兩種載具皆會針對晶片厚度、矽穿孔結構間距，以及矽穿孔半徑，在搭配具不同楊氏係數的底填膠材料進行參數化分析討論。 由本研究之模擬結果可知，雙層堆疊晶片封裝結構於熱循環負載作用下，當晶片厚度較薄，或是矽穿孔間距較大，亦或是矽穿孔半徑較小時，其錫銀微焊點會有較佳的疲勞壽命數；另一方面，單層晶片封裝結構於製程導向與溫度循環之共伴負載效應負載下，當晶片較薄，或是矽穿孔間距較大，亦或是矽穿孔半徑較小時，錫銀微焊點將會有較佳的疲勞壽命數。最後，藉由全因子實驗設計法之使用，針對具雙層堆疊晶片封裝結構其幾何參數進行探討。由分析結果顯示，當晶片兩層晶片厚度皆為10 μm、矽穿孔結構間距為230 μm，以及矽穿孔半徑為5 μm之幾何設計組合下，錫銀微焊點在所考慮的設計範圍內會有最佳的疲勞壽命數。