3D陽極引導微電鍍系統開發

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姓名

鄧淮謙(HUAI CIAN Deng) 查詢紙本館藏

畢業系所

機械工程學系

論文名稱

3D陽極引導微電鍍系統開發
(The developing of a anode guided 3D micro electro-plating System)

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摘要(中)

本論文的主要目的是希望析鍍出3D微結構(像微彈簧、空心管等三度空間微小元件)，而著手研究『3D微電鍍』的可行性，為此目標而開發3D陽極引導微電鍍系統。本系統是採用模組化的架構，可細分為三大模組：三軸電鍍機構平台、陽極引導微電鍍模組、及監控(程式)系統。當系統運作後，使用者可透過操作監控程式介面對3D陽極引導微電鍍硬體下達電鍍相關指令，3D陽極引導微電鍍系統在處理完電鍍指令或完成特定的程序後，即會經由系統的通訊介面將相關資訊回應於監控程式介面。
文中將對系統各模組的規劃、機構設計與軟體編寫加以說明與介紹，而實驗上主要是進行3D陽極引導微電鍍系統的功能驗證並以伺服電流模式或伺服電壓模式析鍍微結構進行各種實驗，最後，驗證『析鍍3D微結構』的可行性。

摘要(英)

The main purpose of this thesis is to hope to electro-plating 3D micro-structure (like small components of three-dimensional space , such as little spring , in charge of hollowly ,etc.), and set about studying the feasibility that " 3D micro electro-plating " , develop anode guided 3D micro electro-plating system for this goal. This system use the structure of the module , can subdivide into three major module : Three axles electroplate mechanic-platform , anode guided micro electro-plating module , and control program . After the operation of the system, the user can give electroplate instructions to anode guided 3D micro electro-plating hardware through interface of control program, the anode guided 3D micro electro-plating the system after finishing electroplate instructions or finishing the specific procedure , communication interface of the system will receive electroplate- information and show on control program interface .
It is explain and introduced how every module of the system is designed、planned and program is coded . On electroplating-experiment that the anode guided 3D micro electro-plating function is verified and proves server current mode or server voltage mode to electroplating micro-structure , finally , verify the feasibility of " electroplate 3D micro-structure ".

關鍵字(中)

★ 陽極引導
★ 3D微電鍍

關鍵字(英)

★ 3D micro electro-plating
★ anode guided

論文目次

第一章緒論 1
1.1前案說明: 1
1.1.1前言 1
1.1.2局部析鍍法原理 2
1.1.3歷史回顧 3
1.2突破技術 3
1.3本文方法優點: 4
1.4論文組織架構: 4
第二章電鍍基礎理論 5
2.1電鍍原理: 5
2.1.1 一般電鍍 5
2.1.2 微電鍍概念 7
2.1.3 影響微電鍍的因素： 8
2.1.4 電雙層效應： 9
2.2 微電鍍等效電路： 10
2.3伺服電壓電鍍與伺服電流電鍍原理 11
2.4 3D電鍍原理與目的 12
第三章系統架構 14
3.1系統目的 14
3.2系統架構簡介 14
3.3系統規格表列 16
3.4 3D微電鍍實驗平台簡介 17
3.4.1電源供應器 17
3.4.2電鍍槽組件與電極 17
3.4.3 三軸微步進機構（含平台底座） 20
3.4.4個人電腦 21
3.5陽極引導微電鍍硬體簡介 22
3.5.1恆電位/電流控制板 22
3.5.2 電極Connecter板 23
3.5.3 AD/DA/DIO卡 23
3.5.4 運動控制卡 24
3.5.5微步進馬達驅動器 25
第四章實驗平台機構設計 27
4.1 實驗平台機構設計目的與功能 27
4.2 三軸微步進實驗平台機構分解說明 28
4.2.1平台底座組件 28
4.2.2三軸微步進機構 30
4.2.3鍍槽組件 32
4.2.4陽極組件 34
4.2.5整體機構組合 36
第五章軟體設計 38
5.1程式功能與目的說明 38
5.2監控程式介面說明 40
5.2.1動作指令說明 40
5.2.2 參數設定與狀態回傳 41
5.2.3圖表說明 45
5.3流程圖 51
第六章實驗數據與結論 52
6.1前言 52
6.2 影響微電鍍的因素 52
6.3實驗設置及步驟說明 53
6.3.1 實驗前置步驟(SOP) 53
6.3.2配製硫酸銅鍍液與開始電鍍銅實驗 57
6.4 電鍍銅實驗之結果與討論 59
6.4.1.實驗一：伺服電壓與伺服電流電鍍可行性驗證 59
6.4.2.實驗二：伺服不同電流電鍍微結構比較其差異 65
6.4.3.實驗三：比較使用不同電極直徑電鍍的差異性 71
6.4.4.實驗四：2D微結構電鍍可行性驗證與結構傾斜度不同所造成差異 78
6.4.5.實驗五：3D微結構電鍍可行性驗證 88
第七章結論 96
7.1本文貢獻 96
7.2未來可發展方向 96
參考文獻： 97
附錄A 機台零件設計圖 99

參考文獻

[1] P. Rai-Choudhury editor,” HANDBOOK of Microlithography Micro-machining, and Micro-fabrication ”, Volume 1 and 2,IEE Materials and Devices series12 and 12B, 1997。
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[5] S H Yeo and J H Choo "Effects of rotor electrode in the fabrication of high aspect ratio microstructures by localized electrochemical deposition"，JOURNAL OF MICROMECHANICS AND MICROENGINEERING，19 July 2001。
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[13]田福助編著, “電化學理論與應用 ”, 五洲出版社, 1997。

指導教授

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

審核日期

2005-7-20

推文