臺灣博碩士論文加值系統

近年來，由於科技的迅速發展，微小化的生產技術已成為趨勢，製程所要求的特徵結構也朝向奈米技術邁進。本研究針對壓印及射出於奈微米元件的製作，購買原子力顯微鏡具有奈微米特徵之標準校正規塊當作模仁，基材為矽，模穴外型分別為82 nm深陣列長方形，模穴為1.5 μm深陣列三角形及模穴為0.9 μm深陣列梯形特徵元件，具有奈微米特徵結構校正規塊，一個成本只需4000台幣，省下許多昂貴的模具費用，並使用本實驗室自製奈微米射出機與熱壓成型機成型，即可製作出不同形狀與結構深度的奈微米特徵元件。
在奈米與微米結構射出製程方面，利用簡單的模具將矽模仁鑲埋在模具中，使用本實驗室自製奈微米射出機，以PMMA/PC塑料進行實驗，研究深度82 nm及0.9 μm的微結構製作的可成型性。並且以低成本又快速的方法成功製作出高精度奈微米結構元件。結果顯示，使用簡單的模具以及射出機，皆能將奈米與微米微結構成型，提高模具溫度與射出壓力，能夠得到清楚的邊緣及表面較高的品質。
在壓印製程方面，研究82 nm、1.5 μm及0.9 μm的奈微米結構製作的可成行性，成型實驗以PMMA與PC光學薄膜為實驗材料，使用熱分析儀器找出材料的玻璃轉換溫度，以做為製程參數的參考依據。再尋找出矽模仁壓印所需的成型視窗。以單一參數法，探討模具溫度、壓印壓力、壓印時間及脫模溫度對於奈米結構和微米結構表面粗糙度及成型性影響。結果顯示，成型高度與壓印壓力及壓印溫度呈線性關係。壓印溫度越接近玻璃轉換溫度，則越不容易成型；而影響粗糙度最重要的製程參數為脫模溫度。
檢測方面以工具顯微鏡初步判別成品的好壞，以電子顯微鏡觀察奈微米結構表面形貌，並以原子力顯微鏡作量測其奈微米結構高度及表面粗糙度。

In recent years, there is a considerable development in technique which has been a tempting trend of miniaturization in production technology and the techniques which demands the quality and structures which face the role in nanotechnology. In this study, molding of nano-and micro-features using injection and imprint technique is focused. A square, silicon grating in a 3x3 mm2 array, with a depth of 82 nm 1.5µm 0.9µm, and a pitch of 3.0µm. The grating costs only about NT 4000. It provides a simple way to replicate high quality nano-scale molded parts by using a simple custom-made injection machine and hot embossing machine results in manufacturing the different shape and the structure depth nano-and micro-features part.
In the injection molding process, nano-and micron structures will be masked in the mold inserts molds with a simple silicon dye using the assist of simple custom-made injection machine. In this technique polymethylmethacrylate (PMMA) and polycarbonate (PC) act as the nano-micro-features. In the analysis the depth of 82 nm and 0.9 μm can be produced by the micro-structural formability. It is a low-cost and fast way to successfully produce high-precision nano-and micro structural elements. The results shows that, when the simple mold and custom-made machine were employed, structure is encountered with the nano-micron micro-structure shape, by improve the mold temperature and injection pressure, which can be a clear edge and the surface of a higher quality.
Generally in the press printing process, nano-micro-features structure can be produced 82 nm, 1.5 μm and 0.9 μm can be obtained. An optical film of PMMA and PC is used in molding experiments. The depth of 82 nm, 1.5 μm and 0.9 μm can be produced by the micro-structural formability. To identify the glass transition temperature thermal analysis instruments were used to control the parameters as a reference. For a silicone mold-jet we required the imprinted molding window. A single parameter method is used to investigate the dye temperature imprints pressure, imprint time and ejection temperature of nano and micro-structure for the surface roughness and shape effects. The result shows that, forming a high pressure and imprinted with the injection temperature is linear. If the Injection temperature is closer to the glass transition temperature, will be difficult to form the shapes and also affects the roughness of the most significant process parameters in the ejection temperature.
To investigate the surface morphology of the obtained micron-sized structures we require Chanai electron microscopy. Further to make the measurements of height and surface roughness of the samples we use atomic force microscope (AFM), Chennai-micron structure of its.

摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 塑膠在微成型技術的應用 1
1.3 微射出成型技術 2
1.4 壓印成型技術 3
1.5 論文架構 5
1.6 研究動機和方法 6
第二章 文獻回顧 7
2.1 奈米壓印技術相關文獻 7
2.1.1 奈米壓印微影技術 7
2.1.2 步進光感式奈米壓印技術 8
2.1.3 軟微影技術 9
2.1.4 雷射成形式直接奈米轉印技術 10
2.2 微射出成型相關文獻 11
2.3 壓印成型相關文獻 12
第三章 實驗設備與實驗方法 13
3.1 概述 13
3.2 實驗設備 14
3.3 熱分析儀器 14
3.4 奈微米射出成型機 15
3.4.1 微射出單元 16
3.4.2 鎖模單元 17
3.4.3 加熱控制設備 17
3.5 奈微米結構矽晶片模仁 19
3.6 微射出成型實驗模具 23
3.6.1 矽晶片置具模具製作 23
3.7 微熱壓成型機之設備 27
3.8 成型材料 30
3.9 品質量測設備 30
3.9.1 工具投影機 30
3.9.2 掃描式電子顯微鏡 31
3.9.3 原子力顯微鏡 32
3.10 壓印成型實驗 33
3.10.1 壓印成型視窗實驗 33
3.10.2 奈微米結構表面粗糙度實驗 36
3.10.3 不同的壓印壓力對於奈米結構成型之影響 36
3.10.4 不同的壓印溫度對於微米結構成型之影響 36
3.11 奈微米結構射出成型實驗 37
第四章 結果與討論 39
4.1 概述 39
4.2 熱分析實驗結果 39
4.3 壓印成型實驗 40
4.3.1 SEM觀察PC/PMMA於TGZ02奈米結構 40
4.3.2 SEM觀察PC/PMMA於TGG01微米結構 41
4.3.3 SEM觀察PC/PMMA於TGX01微米結構 42
4.3.4 成型視窗實驗結果 43
4.4 奈微米結構表面粗糙度實驗結果 45
4.4.1 矽晶片模仁TGZ02於壓印成型表面粗糙度 45
4.4.2 矽晶片模仁TGG01於壓印成型表面粗糙度 47
4.5 壓印壓力與壓印溫度於奈微米結構成型影響 49
4.5.1 以不同壓印壓力於成型奈米實驗結果 49
4.5.2 不同壓印溫度對於成型微米結構成型實驗 51
4.6 奈微米結構射出成型實驗 53
4.7 奈微米結構於射出及壓印比較 57
第五章 結論 59
參考文獻 60
符號說明 62
附錄 63

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