電極引導微電鍍系統之開發

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姓名

廖信凱(Xin-kai Liao) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

電極引導微電鍍系統之開發
(The develop of an electrode-guide Micro-electroplating system)

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摘要(中)

本論文主要的目的是測試與改善本實驗室自行開發的模組化微電鍍控制系統之性能。借由實際量測電鍍過程中的參數資料，改良系統性能，如：電流感測器的校正，使得迴路電流值皆在量測範圍、新的通訊協定，使得資料傳輸較快，較穩定、蝕刻時的電壓量測電路修改，使得AD模組能量測得到負電壓的範圍、以及擴充資料傳輸時間的設定及其最佳化。
在系統修正過後，也嚐試藉由量測電極間距之電路特性作為伺服控制的參數以改進電鍍進程之可行性研究、並進一步分析各種不同的脈衝模式及不同的工作環境，對於鍍出物結構的影響，如：採用不產生脈波模式，在低電場強度下，析出速率慢，析鍍結構較均勻、採用不同間距的連續脈衝來作實驗，在低電場強度下，析出柱徑較為均勻，在高電場強度下，析出柱徑會隨著脈衝間距的變大而變寬、採用電鍍搭配短暫的蝕刻動作來作實驗，則發現析出物結構並沒有太大的改善。

摘要(英)

To improve the Micro-electroplating system’’s properties.Use the improved system to observe the solution resistance’’s change by increase the distance between anode and cathode.And find the influence of educt’’s structure for different electroplate pluse mode.

關鍵字(中)

★ 電極引導
★ 微電鍍

關鍵字(英)

★ Microanode-Guide Electroplating
★ Micro-electroplating

論文目次

論文摘要 I
誌謝 II
目錄 III
圖目 VI
表目 IX
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目標 3
1.3 論文架構 5
第二章電鍍原理及採用方法 6
2.1 電鍍原理 6
2.1.1 微電鍍 7
2.2 電鍍方法 8
2.2.1 量測方法 9
2.2.2 電雙層 10
2.2.3 電鍍等效電路說明 11
2.3 脈波模式 14
2.3.1電鍍脈波模式說明 14
第三章系統架構與量測校正 18
3.1 系統架構簡介 18
3.1.1 PC端監控軟體 19
3.1.2 微電鍍電控系統 20
3.1.3 電鍍平台 22
3.2 PC – RS-232介面 – DSP 資料通訊協定 25
3.3 電流量測部分 28
3.1.1 光耦合器-電流感測電路 29
3.1.2 光耦合器檢測電路 30
3.1.3 光耦合器- 線性區 31
3.4 反向電壓量測 34
第四章電極間距觀測實驗與系統改良 36
4.1 電極間距觀測之目地 36
4.1.1 Step Response 量測 36
4.2 系統傳輸時間影響之改善 38
4.2.1 每週期電鍍時間與離子濃度關係 40
4.3 在不同溫度底下量測結果 41
4.4 上升間距與析鍍速率之關係 42
4.5 量測數據與間距之函數關係 43
第五章電鍍結果與討論 44
5.1 電鍍訊號取樣結果 44
5.1.1 脈波模式0 → 不產生脈波 44
5.1.2 脈波模式1 → 反向脈波期間不電鍍 46
5.1.3 脈波模式2 → 反向脈波期間反向電鍍 48
5.1.4 脈波模式3 → 反向脈波期間馬達上下振動 50
5.1.5 脈波模式4 → OFF期間反向電鍍 52
5.2 實驗結果 55
5.2.1 不產生脈波模式與調變電壓實驗 55
5.2.2 反向脈波期間不電鍍與脈衝間距調變實驗 58
5.2.3 反向脈波期間反向電鍍實驗 61
5.2.4 反向脈波期間馬達振動實驗 62
第六章結論與未來展望 65
6.1 結論 65
6.2 未來展望 66
參考文獻 67
附錄 A. 析出高度與時間圖 69
附錄B. 採用不作資料傳輸下，析鍍結果 70

參考文獻

2. John D. Madden and Ian W. Hunter,” Three Dimensional Micro-fabrication by localized Electrochemical Deposition ”, Journal of micro-electro-mechanical systems. Vol. 5 No.1, Mar. 1996, pp24-32。
3. Ian W. Hunter, Swrge R. Lafontaine and John D. Madden, “ Three Dimensional Micro-fabrication by localized Electrochemical Deposition and Etching ”, United States Patent 5641391, Jun.24, 1997。
4. 江士標, 林景崎, 李棟樑, 陳承志, “ 微電鍍控制系統 ” , 第十一屆全國自動化科技研討會, 論文編號G013, Jun. 1999。
5. 李勝富， “ 微電鍍控制系統之開發 ” ，, 國立中央大學機械研究所碩士論文, 2002。
6. 川崎原雄等六人編著,呂政峰編譯, “ 電鍍學 ”, 世一書局, 1993。
7. Geoffrey Prentice, “ Electrochemical Engineering Principles”, 新月圖書代理, 1991。
8. 陳承志, “ 銅基材上之單軸微電析鎳製程研究 ”, 國立中央大學機械研究所碩士論文, 1999。
9. 田福助編著, “電化學理論與應用 ”, 五洲出版社, 1997。
10. 游絢博, “ 陽極單軸間歇運動下之直流、脈衝微電析鎳 ”, 國立中央大學機械研究所碩士論文, 2000。
11. D. R. Crow,”Principles and Applications of Electrochemistry”, Edition, 高立圖書代理, 1994。
12. Analog Device, “ ADSP-2100 Family User’s Manual “, Analog Device, 1995。
13. 鄭錦聰，「Matlab程式設計基礎篇」，全華科技圖書印行，2000。

指導教授

江士標、葉則亮
(Shyh-Biau Jiang、Tse-Liang Yeh)

審核日期

2003-7-9

推文