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研究生:黃英修
研究生(外文):Ying-Hsiu Huang
論文名稱:局部電化學沈積樑及疲勞特性
論文名稱(外文):Localized Electrochemically Deposited Cantilever Beam and It’s Fatigue Characteristics
指導教授:李春穎李春穎引用關係林招松林招松引用關係張舜長
指導教授(外文):Chun-Ying LeeChao-Sung LinShun Chang Chang
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械工程研究所碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:61
中文關鍵詞:局部電化學沈積樑LabVIEW壓電致動器微柱結構之密度懸臂樑疲勞特性
外文關鍵詞:Localized Electrochemical DepositionLabVIEWPiezo-electrical devicesDensityCantilever BeamFatigue Characteristics.
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局部電化學沈積可製作出具有微米等級尺寸且具有高細長比之結構物,當此技術逐漸成熟之時,若能以自動控制方式精準且快速的進行沈積動作,那不僅可以節省人力及時間而且可以利用編寫電腦程式進行控制而得到不同特性之沈積結構。本研究提出一新的陽極移動控制方法,並以LabVIEW程式架構建立實驗控制回路,用來改進微柱之幾何形狀和內部組織。以不同之控制沈積方式所製作之微懸臂樑,再使用壓電致動器激振之基底激振量測方法,量測其動態共振頻率,並以此動態特性來探討微結構之密度及機械性質。此外,利用SEM觀察微結構之表面形貌,比較在不同沈積方式下結構之特性。最後,本研究於懸臂樑結構之自由端外加一集中質量,並於共振頻率下以簡諧激振方式使懸臂樑固定端承受疲勞負載,用以探討局部電化學沈積材料之疲勞特性。
Localized electrochemical deposition method can be used in the fabrication of micro-sized structure with high aspect ratio. As the process is getting more and more popular, the automatic control utilizing computer programming not only can speed up the process but also increase the variety of the fabricated structures. A new methodology in controlling the movement of the anode in order to improve the surface uniformity and reduce the porosity inside the deposited structure was proposed in this thesis. This control algorithm was implemented employing LabVIEW. The fundamental resonance frequency of the fabricated microstructure in cantilever configuration was determined by using base excitation of a piezoelectric actuator platform. Therefore, the apparent Young’s modulus and porosity of the microstructure can be inferred from the measured resonance frequency. Furthermore, the outer appearance of the microstructure was also examined employing SEM. Finally, the fatigue strength of the deposited material was evaluated by exciting the microcantilever beam in harmonic oscillation with an attached mass at the free end to increase the dynamic loading effect.
目錄
封面內頁
頁碼
簽名頁
授權書 iii
中文摘要 v
英文摘要 vi
誌謝 vii
目錄 viii
圖目錄 xi
表目錄 xiii
符號說明 vxi

第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 本文架構 3
第二章 國內外有關本問題之研究情況 5
2.1 局部電化學基本原理 5
2.2 局部電化學沈積樑之觀察及偵測 6
第三章 研究方法與進行步驟 7
3.1 實驗設備 8
3.2 局部電化學沈積反應 9
3.3 步進馬達之控制設備 11
3.3.1 繼電器 11
3.3.2 達靈頓電路 12
3.4 前處理 14
3.4.1 尖端電極之製作方式 14
3.4.2 陰極底材之製作方式 15
3.4.3 鍍液調配 17
3.5 LabVIEW的簡介及程式設計概念 18
3.5.1 簡介 18
3.5.2 程式設計概念 19
3.5.3 LabVIEW程式編寫 20
3.6 電流訊號之量測 23
3.7 微柱結構金相之觀察 24
3.8 間歇式沈積之方法 25
3.9 往復式沈積之方法 27
3.8 微柱結構疲勞特性量測 28
第四章 結果與討論 32
4.1 間歇式沈積法製作之微柱結構 32
4.2 微柱結構長度之控制 34
4.3 微柱結構密度之影響 35
4.3.1 使用LabVIEW控制其電流 36
4.3.2往復式沈積之方法 40
4.4 微柱結構機械性質量測 46
4.4.1 微柱結構之密度 46
4.4.2 一般懸臂樑之理論分析 49
4.4.3 微柱結構疲勞特性之實驗結果 51
第五章 結論與未來展望 55
5.1 結論 55
5.2 未來展望與研究方向 57
參考文獻 58
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[5] E. M. El-Giar, R. A. Said, G. E. Bridges, and D. J. Thomson, “Localized Electrochemical Deposition of Copper Microstructures,” Journal of the Electrochemical Society, pp. 586-591. (2000)


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[10] 蕭子健、儲昭偉、王智昱,“LabVIEW基礎篇”,高立圖
書股份有限公司。(2002)
[11] 蕭子健、朱朔嘉、孫家偉,“LabVIEW入門篇”,高立圖書股份有限公司。(2002)
[12] 楊仁泓,“局部電化學沈積法之一維結構製程及機械性質 量測”,碩士論文,大葉大學機械工程學系。(2004)
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[14] 吳顯堂,“實用電子電路設計手冊”,全華科技圖書股份有限公司。(1993)
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