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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張堯嘉
研究生(外文):Yao-Jia Chang
論文名稱:間隙式滾輪微結構轉印製程之研究與開發
論文名稱(外文):A Study of Stamping Micro-Structures by Rolling Wheels
指導教授:劉士榮劉士榮引用關係
指導教授(外文):Shih-Jung Liu
學位類別:碩士
校院名稱:長庚大學
系所名稱:機械工程研究所
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:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:93
中文關鍵詞:滾輪轉印微結構紫外光固化聚二甲基矽氧烷
外文關鍵詞:RollerPrintMicro structurePDMSUV-curing
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本研究最主要的目的為開發具備供料系統的新式滾輪轉印設備以達到大量生產之目的。PDMS軟模的製作方式非常簡單,它的性質會隨著硬化劑的比例而有所不同。另外光微影及軟微影技術已相當成熟,在微米尺寸之下皆有良好成型性,因此製作微米結構模具可輕易達成。但因為成型時間過長,因此,極需開發連續、快速且高良率的新世代製程。滾輪式的應用可有效縮短製程時間,配合連續式特點,以Roll To Roll的概念,更可達到全製程量產及大面積的製作。若將兩者的優點結合,將有機會改善原有微影技術成型時間過久的問題。在軟模特性與滾輪轉印製程的研究中發現,PDMS膠體與硬化劑的混合比例上,若是硬化劑比例站的越重,則製作出來的軟模抗壓強度比較高。實驗中所找出最佳的混合比例是六比一,在這比例下所製作的PDMS軟模抗壓強度高,軟模不易變形,轉印出來的結構排列也比較整齊。在轉印製程方面,若是轉印速度太快,則結構會有拖移的現象;隨著轉印速度減低,或者是材料吸收能量提高,都可有效改善拖移的現象。另外,轉印間隙為負值時,轉印出來的結構側壁會往中心塌陷,原因是軟模再轉印中變形所導致。滾輪式轉印製程的成型和能量有莫大的關係,以實驗中結構尺寸為200μm × 80μm × 40μm為例,所吸收的能量小於1150mJ/cm2,則轉印結構與模穴的誤差極大,若是超過1150mJ/cm2則誤差會降低。
This thesis is devoted to development of stamping micro-structures by rolling wheels process. Experiments were carried out on a lab-developed micro-stamping machine. This machine combines the soft mold of colloid PDMS, roller, and automatic feeding system. The roller of machine is cutting a fillister which store PDMS on the surface, and the experiment material is UV-curable resist. When the roller rotate, UV-curable material will coated on the PDMS mold. The soft mold surface have micro-structure, the material will fill these micro-cavity. Then these micro-structures are cured by UV-light.
The dimension of micro-cavity is 200μm × 80μm × 40μm. These micro-structure are lower than micro-cavity, because the resist is effect by universal gravitation. When the UV-curable resist absorb enough energy, the micro-structure will to be getting the dimension of mold cavity. If the speed of substrate is too fast, the micro-structure has slide. When the power of UV-light is strong enough, the slide phenomenon have die out. However, the UV- curable resist absorb enough energy, micro-structure must be perfect.
In this study, a micro-stamping machine and system are setup. This system can print micro-structure successfully and quickly. The potential of the rolling micro-stamping is demonstrated.
目錄
授權書………………………………………………………………… iii
中文摘要……………………………………………………………… v
英文摘要……………………………………………………………… vi
目錄…………………………………………………………………… vii
圖目錄………………………………………………………………… xi
表目錄………………………………………………………………… xv

第一章 導論…………………………………………………………… 1
1.1 成型技術簡介………………………………………………… 1
1.1.1 熱壓成型………………………………………………… 1
1.1.2 軟微影…………………………………………………… 4
1.1.3 滾輪式製程……………………………………………… 5
1.1.4 結合滾輪與軟微影微結構技術的應用………………… 6
1.2 轉印材料與模具……………………………………………… 6
1.2.1 轉印材料………………………………………………… 6
1.2.2 PDMS模具……………………………………………… 7
1.3 研究動機……………………………………………………… 7
1.4 研究目標……………………………………………………… 8
1.5 論文架構……………………………………………………… 8
第二章 文獻回顧……………………………………………………… 9
2.1 熱壓成型相關文獻…………………………………………… 9
2.2 PDMS材料………………………………………………… 10
2.3 軟微影相關文獻…………………………………………… 11
2.4 其他文獻…………………………………………………… 13
2.5 文獻總結…………………………………………………… 15
第三章 實驗設備與材料…………………………………………… 17
3.1 滾輪轉印設備……………………………………………… 17
3.1.1 轉印設備簡介………………………………………… 17
3.1.2 曝光光源……………………………………………… 21
3.1.3 驅動力源……………………………………………… 21
3.1.4 轉印滾輪……………………………………………… 23
3.1.5 供料系統……………………………………………… 25
3.1.6 精密平移機構………………………………………… 26
3.2 量測設備…………………………………………………… 29
3.2.1 光學顯微鏡…………………………………………… 30
3.2.2 掃瞄式電子顯微鏡…………………………………… 31
3.2.3 表面輪廓儀…………………………………………… 32
3.2.4 原子力顯微鏡………………………………………… 33
3.3 實驗材料…………………………………………………… 33
3.3.1 PDMS…………………………………………………… 34
3.3.2 UV光可固化阻劑……………………………………… 34
第四章 實驗方法…………………………………………………… 36
4.1 不同性質之軟模與轉印製程關係………………………… 36
4.1.1 模具製作……………………………………………… 36
4.1.2 PDMS軟模印章製作………………………………… 37
4.1.3 單一參數實驗………………………………………… 38
4.2 間隙式滾輪微轉印製程探討……………………………… 41
4.2.1 模具製作……………………………………………… 41
4.2.2 軟模印章製作………………………………………… 43
4.2.3 調配UV光可固化阻劑……………………………… 44
4.2.4 單一參數實驗………………………………………… 44
4.3 轉印成品表面粗糙度實驗………………………………… 47
4.4 滾輪與基板接觸均勻度實驗……………………………… 47
第五章 實驗結果與討論…………………………………………… 49
5.1 不同性質軟模印章實驗結果……………………………… 49
5.2 轉印實驗結果……………………………………………… 54
5.2.1 轉印成品外觀………………………………………… 55
5.2.2 轉印參數與結構高度關係…………………………… 59
5.2.3 轉印參數與結構寬度關係…………………………… 65
5.2.4 轉印結構拖移現象…………………………………… 68
5.2.5 轉印製程成型視窗…………………………………… 75
5.3 滾輪與基板接觸均勻度實驗……………………………… 77
5.4 轉印結構表面粗糙度實驗………………………………… 78
5.5 凸型軟模印章轉印實驗…………………………………… 79
第六章 結論與未來發展…………………………………………… 81
6.1 結論………………………………………………………… 81
6.2 未來發展…………………………………………………… 82
參考文獻……………………………………………………………… 84
1.方煌盛,「滾輪式微結構轉印製程開發研究」,國立台灣大學,碩士論文,民國94年。
2.Stephen Y. Chou, Krauss P.R., Renstrom P.J. "Nanoimprint lithography", J. Vac. Sci. Technol. B, 14, pp. 4129-4133, 1996.
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13.Taniguchi J., Tokano Y., Miyamoto I., Komuro M., Hiroshima H., "Diamond nanoimprint lithography", Nanotechnology, 13, pp. 592–596, 2002.
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15.Gale M.T., "Replication techniques for diffractive optical elemants", Microelectric Engineering, 34, pp. 321-339, 1997.
16.Ram W. Sabnis, "Color filter technology for liquid crystal displays", Displays, 20, pp. 119-129, 1999.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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1. 〈以文述樂--白居易的「琵琶行」與劉鶚「老殘遊記」的「明湖居聽書」〉 羅基敏 《中外文學》第二十七卷第4期,1998年9月,頁76—93
2. 〈白居易〈琵琶行并序〉之意象解析〉 吳泰嶔 《中國語文》第九十七卷第5期,2005
3. 〈「長恨歌」中「情」與「恨」的意涵試探〉 張美娟 《古今藝文》第三十一卷第2期,2005年2月,頁44—53
4. 〈談白居易感傷詩 -下〉 林曉筠 《國文天地》第十九卷第10期,2004年,頁59-62
5. 〈談白居易感傷詩 -上〉 林曉筠 《國文天地》第十九卷第9期,2004年,頁54—59
6. 〈宋代樂天詩學--以「言意」問題為主的討論〉 鄭芳祥 《中國文學研究》第19期,
7. 〈析論蘇軾詩中的內模仿說〉 江惜美 《臺北市立師範學院應用語文學報》第五號,
8. 〈居易以俟命——論白樂天思想行為的變而不變〉 陳照明 《文與哲》第一期,2002
9. 〈析論蘇軾詩中的心理距離〉 江惜美 《臺北市立師範學院應用語文學報》第四號,
10. 〈相逢何必曾相識 「琵琶行」裡知音惜〉 陳嘉英 《國文天地》第十五卷第12期,2000年5月,頁93—102
11. 〈讀〈與元九書〉後談白居易的文學主張〉 吳佳芬 《中國語文》第八十六卷第1期,
12. 〈淺探琵琶行的構篇〉 張靖遠 《國文天地》第十四卷第11期,1999年4月,頁59-65
13. 〈「平常心是道」與「中隱」〉 賈晉華 《漢學研究》第十六卷第2期,1998年12月,
14. 〈白居易詩的內容演變與「俗」〉 崔末順 《中國文化月刊》第207期,1997年6月,頁120—127
15. 〈試論白居易詠物詩的藝術表現〉 林明珠 《花蓮師院學報》第7期,1997年6月,頁479—517