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共 6 筆
------------------------------------------------------------------------ 第 1 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-1308200911223300
論文名稱(中文) 五線電阻式觸控面板之可靠度與耐久性測試分析研究
論文名稱(英文) A Study of Reliability and Durabiliy Test Analysis of Five-Wire Resistive Touch Panel
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 機電整合研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Mechatronic Engineering
學年度 97
學期 2
出版年 98
研究生(中文) 洪建成
學號 95408505
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2009-07-08
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-蘇春熺
委員-盧中仁
委員-廖駿偉
關鍵字(中) 觸控面板
線性度
靈敏度
可靠度
觸控力
耐久性
浮脹
關鍵字(英) Touch Panel
Linearity
Sensitivity
Reliability
Touch Force
Durability
Puffy
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文在於探討五線電阻式觸控面板的可靠度及耐久性測試,雖然目前業界對於觸控面板可靠度及耐久性的測試方法不盡相同,但透過對觸控面板運作原理的瞭解及從使用端回饋的異常現象分析,規劃出符合須要的測試項目,常見的異常現象有觸控作動時線性度及靈敏度變差、觸控力變大、觸控面板之導電膜的浮脹及導電膜與導電玻璃貼合區的剝落,藉由對單款15吋觸控面板可靠度及耐久性測試來模擬五線電阻式觸控面板在一般使用情況下所會呈現的疲勞現象,其中耐久性的測試項目以震動試驗的方式在觸控面板上執行16個位置的硬式觸擊測試與一般業界使用的單點軟式擊測試對照比較,可靠度測試以恆溫恆濕的條件執行,進而對多款15吋觸控面板以相同條件執行可靠度及耐久性測試分析,依數據分析從所能承受的耐測程度裡選擇表現較為優異的15吋觸控面板
英文摘要 This paper is to explore the five-wire resistive touch panels to test the reliability and durability, while the touch panel industry reliability testing methods but not the same operation through the touch panel on the principle of understanding and from the use of client feedback anomaly analysis, planning out the project in line with the need to test, the abnormal phenomenon common touch when deteriorate linearity and sensitivity, touch force large, touch panel of the floating conductive film and conductive film expansion Laminated glass with the conductive zone off by a single paragraph by the 15" touch panel reliability and durability tests to simulate the five-wire resistive touch panel used in the general case will be presented by the fatigue phenomenon, in which durable projects to test the vibration test in the implementation of the touch panel 16 of the rigid position hit testing and general industry use soft hit single point of comparison testing, reliability testing to the implementation of a hot and humid conditions, and thus number of 15" touch panel to the same conditions, the implementation of analysis of reliability and durability tests, according to data analysis from the measured resistance can bear the level of performance in a more excellent choice 15" touch panel.
論文目次 目 錄

中文摘要 i
英文摘要 ii
致謝 iv
目錄 v
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究目標、方法與步驟 5
1.4 論文架構 6
第二章 基礎理論 7
2.1 觸控面板介紹 8
2.1.1 電阻式 8
2.1.2 電容式 11
2.1.3 音波式 13
2.1.4 紅外線式 15
2.1.5 觸控面板種類辨識 15
2.2 電阻式觸控面板作動原理 16
2.2.1 四線電阻式觸控面板作動原理 17
2.2.2 五線電阻式觸控面板作動原理 18
2.2.3 五線電阻式觸控面板觸控力量測 19
2.2.4 五線電阻式觸控面板線性度量測 21
2.2.5 五線電阻式觸控面板反應時間量測 22
2.2.6 觸控面板線性度校正點數與線性偏移量分析 24
2.2.7 觸控面板硬度、透光率、霧度量測 26
2.2.8 電阻式觸控面板製程 27
第三章 觸控面板靈敏度異常分析 28
3.1 控制板與驅動程式對靈敏度異常之補償比較分析 28
3.2 觸控面板觸控不靈敏異常分析 30
3.3 分析結果討論 34
第四章 可靠度及耐久性測試分析 35
4.1 可靠度測試分析 35
4.1.1 可靠度35℃,90%RH,240hrs分析 36
4.1.1.1 觸控面板T3分析 37
4.1.1.2 觸控面板T4分析 40
4.1.2 可靠度60℃,90%RH,120hrs測試分析 43
4.1.2.1 觸控面板T1分析 43
4.1.2.2 觸控面板T2分析 46
4.1.2.3 60℃,90%RH,120hrs測試後外觀狀況 49
4.2 耐久性測試分析 50
4.2.1 軟式觸擊頭測試分析 50
4.2.2 硬式觸擊應力之有限元素分析 51
4.2.3 硬式觸擊測試分析 52
4.2.4 觸控面板不靈敏分析 57
4.3 多款15吋觸控面板可靠度及耐久性測試分析 59
第五章 結論與建議 61
5.1 結論 61
5.2 建議 62
參考文獻 63
作者簡介 65

參考文獻 參考文獻

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------------------------------------------------------------------------ 第 2 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-1607201020490700
論文名稱(中文) 高靈敏度石英溫度感測器之熱傳設計與製造
論文名稱(英文) The High Sensitivity Quartz Temperature Sensor Heat Transfer Design and Manufacture
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 製造科技研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Manufacturing Technology
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生(中文) 趙升陽
學號 97568043
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-07-09
論文頁數 112頁
口試委員 委員-林水泉
委員-李石頓
指導教授-王金樹
關鍵字(中) 石英
熱傳遞方程式
反應時間
靈敏度
線性度
關鍵字(英) Quartz
heat transfer equation
reponse time
Sensitivity
Linearity
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文分為石英溫度感測器的熱傳設計、製程與實驗三部分,由熱傳率 計算其溫度改變量對時間的影響,設計出三種不同對高靈敏度石英溫度感測器內的熱通路(內含銅柱型、凹陷上蓋型、填充氮氣型),模擬三種不同設計熱通路之高靈敏度石英溫度感測器,由穩定時間(Settling Time)、半衰時間(Decay Time)、延遲時間(Delay Time),瞭解其溫度反應對時間的變化。
製作出平均切割角度為(YXι)4.1∘14´55"的平板型石英晶片,經由倒邊處理使石英晶片發振集中,則以蒸鍍面積為X(1.66㎜)× Z(1.22㎜),上下厚度為5650Å並以四種方式進行封裝製作出四種石英溫度感測器。
實驗結果顯示本論文所製作之Crystal(MQ) 5×3.2OSC (W/B)抽真空製程高靈敏度石英溫度感測器其靈敏度(Sensitivity)與線性度(Linearity)分別為86.431(ppm/℃)和Lin)measure為0.999711~1之間,優於NTFL在2008年所製作的Crystal(MQ) 5×7OSC (W/B)抽真空製程高靈敏度石英溫度感測器79.479(ppm/℃)和Lin)measure為0.76636~1之間,在靈敏度(Sensitivity)方面大於STATEK公司所出售的The TS Quartz Temperature Sensor 34.526(ppm/℃),本論文所設計的(製程A)高靈敏度石英溫度感測器其靈敏度(Sensitivity)為84.395(ppm/℃),線性度(Linearity)Lin)measure為0.99941~1之間,以非接觸式無對流的環境內,其溫度差設定範圍在25℃~45℃時只需88秒就可以完成反應,使用範圍在-40.00℃~85.00℃之間,解析度可達1/100℃,透過NTFL所製作的溫度讀取電路板可以進行溫度的顯示。
未來可提高製程良率,増加溫度使用範圍,透過外部電路設計進行無線傳輸,透過精確的溫度控制,可應用在核能冷卻系統或生物晶片上的溫度量測等。
英文摘要 This research will discuss three parts: the design, manufacture and experiment of heat transfer of high sensitivity quartz temperature sensors and utilize Heat Transfer rate ( ) to calculate the effect of the change of temperature to reacting time. The author designs three different high sensitivity quartz temperature sensors which contain three different heat route(Copper piller、Concave lid、N2)and simulates three different heat route high sensitivity quartz temperature sensors. In order to study the change of the reacting time of temperature, the author considers the variations of settling time, decay time and delay time.
The author make evenly cut plate quartz which angle is (YXι)4.1∘14´55". Then beveling quartz make the quartz vibrate to the quartz chips center. The coating area is X(1.66㎜)× Z(1.22㎜) and the thickness is 5650Å. The author further use four different packing ways to made four different quartz sensors.
The research result indicates that the sensitivity and linearity of the Crystal(MQ) 5×3.2OSC (W/B) vacuum type high sensitivity quartz temperature sensor are 86.431(ppm/℃) and Lin)measure 0.999711~1. The sensitivity is better than The TS Quartz Temperature Sensor 34.526(ppm/℃) sold by STATEK Company. The sensitivity of the high sensitivity quartz temperature sensor (Process A) is 84.395(ppm/℃) and the linearity is 0.99941~1. It can complete a reaction by 88 seconds when the temperature is between 25℃ to 45℃ in an isolated and convective environment. The usable range is between -40.00℃ to 85.00℃ and dip can reach to 1/100℃. The temperature can be shown by the circuit board of reading temperature made by NTFL.
In the future, raising Yield Rate and expanding the usable range of temperature could still be improved. It could be applied to the temperature measuring of nuclear cooling system or biochips through wireless transfer by external circuit design and accurate temperature control.
論文目次 摘 要 i
ABSTRACT i
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 viii
圖 目 錄 ix
第一章 緒 論 1
1.1 前言 1
1.2溫度對熱力學的定義及對溫度感測元件的要求 2
1.2.1溫度對熱力學定義 2
1.2.2溫度感測元件的要求 3
1.3溫度計種類與測量系統 3
1.3.1溫度計的種類[5] 3
1.3.2溫度量測系統 4
1.4實用溫度計測定法 5
1.4.1熱電偶溫度測定法 5
1.4.2金屬電阻溫度測定法 6
1.4.3熱阻體溫度計測定法 8
1.4.4放射溫度測定法 9
1.4.5色溫度測定法 9
1.5石英溫度感測器之生產良率介紹 10
1.6文獻回顧 10
1.6.1國內參考文獻 10
1.6.2國外參考文獻 13
1.7研究動機 14
第二章 高靈敏度石英溫度感測器之理論分析 21
2.1 石英晶體與切割角度 21
2.1.1.石英晶體的基本特性介紹 21
2.1.2.切割角度的介紹 22
2.2高靈敏度石英溫度感測器之基本介紹 22
2.2.1.石英溫度感測器之基本頻率特性 22
2.2.2.石英溫度感測器靈敏度(Sensitivity)與線性度(Linearity) 24
2.3 石英溫度感測器之封裝外型之介紹 25
2.4 溫度感測器之暫態響應 25
2.5石英溫度感測器熱傳導及反應時間之數學推倒 26
2.6 MATLAB之程式撰寫與使用 29
第三章 石英溫度感測器之製造 43
3.1 石英感測器之規格選用 43
3.2 選用石英晶片之資料讀取電路板與驅動除頻IC 44
3.3 石英溫度感測器之設計及製造流程 46
3.4銅柱與凹陷上蓋設計之參數 53
3.5石英溫度感測器各製程目的和良率 53
3.5.1. 機械加工室 54
3.5.1.1石英晶片之切割製程(Cutting) 54
3.5.1.2上膠製程 (Waxing) 54
3.5.1.3晶片條切割製程(Helfing) 55
3.5.1.4 XZ平面研磨製程(Lapping) 55
3.5.1.5煮膠製程(Dewaxing) 55
3.5.1.6 5B研磨製程(Frequency Lapping) 55
3.5.1.7 4B研磨製程(Frequency Lapping) 56
3.5.1.8 石英倒邊製程(Beveling) 56
3.5.1.9 化學蝕刻製成(Etching) 56
3.5.2. 無塵加工室 57
3.5.2.1石英晶片清洗製程(Quartz Cleaning) 57
3.5.2.2蒸鍍製程(Coating) 57
3.5.2.3套裝製程(Auto-Mounting) 57
3.5.2.4硬化退火製程(Auto-Mounting) 58
3.5.2.5輪焊封裝製程(Seam Sealing) 58
3.5.3 品質管制(QC)室 59
3.5.3.1測漏製程 59
3.5.3.2成品老化製程 59
3.6溫度特性量測與反應量測 59
第四章 石英溫度感測器之量測 64
4.1 石英晶片之溫度特性量測 64
4.1.1 石英晶片之初始溫度與頻率特性量測 64
4.1.2 三種熱傳設計之石英溫度感測器溫度與頻率特性量測 64
4.2 石英晶片之溫度反應量測 65
4.2.1 石英晶片之初始溫度與頻率特性量測 65
4.2.2 各種類形之溫度感測器之溫度反應量測 65
第五章 結果與討論 80
5.1 石英溫度感測器製作之結果與討論 80
5.1.1 石英晶片之角度切割製程的結果與討論 80
5.1.2 上膠製成、切割製程、平面研磨整形製程和煮膠製程的結果與討論 81
5.1.3 5B與4B研磨製程結果與討論 82
5.1.4 石英晶片倒邊製程結果與討論 82
5.1.5 蒸著製程結果與討論 83
5.1.6 輪焊封裝製程結果與討論 83
5.2溫度與頻率特性實驗與溫度反應實驗結果與討論 84
5.2.1靈敏度(Sensitivity)結果與討論 84
5.2.2線性度(Linearity)結果與討論 85
5.2.3溫度反應實驗結果與討論 86
第六章 結論 104
6.1製程結果 104
6.2實驗結果 105
6.3高靈敏度石英溫度感測器量測系統 106
參考文獻 107
符號彙整 110

參考文獻 [1] http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%86%E5%8E%8B%E7%94%B5%E6%95%88%E5%BA%94,維基百科。
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------------------------------------------------------------------------ 第 3 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-2008200812500300
論文名稱(中文) 基因法則於車用光碟機H∞控制器設計之應用
論文名稱(英文) Application of Genetic Algorithm to the Design of H∞ Controller for DVD Drive in vehicle
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 電機工程系研究所
系所名稱(英) Department of Electrical Engineering
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 楊凱程
學號 95318039
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-09
論文頁數 113頁
口試委員 指導教授-姚立德
委員-駱榮欽
委員-王乃堅
關鍵字(中) 車用光碟機
基因演算法
混合靈敏度
強健性控制
關鍵字(英) DVD Drive in vehicle
genetic algorithm
mixed sensitivity
robust control
學科別分類
中文摘要 本論文提出一種基於H∞控制理論設計出混合靈敏度控制器,並應用於車用光碟機之伺服系統。混合靈敏度控制器主要是改善傳統架構所應用的並聯式(領先-落後)補償控制器之穩定度問題,並克服汽車在行駛之間所產生震動的影響。本論文的研究方式是基於H∞控制理論,以基因演算法選擇符合車用光碟機的頻率響應規格之權重函數,本論文亦透過三軸運動平台模擬實際汽車所產生震動之情況,並經由此測試平台的實驗結果證實,本論文所提出的研究方法可以有效降低車用光碟機震動問題之影響。
英文摘要 This thesis proposes a mixed sensitivity controller which is designed according to H∞ Control Theory and is applied to the serve system of DVD Drive in vehicle. The mixed sensitivity controller is mainly to improve the stability of parallel-typed (lead-lag) compensation controllers applied in the traditional structure, and to overcome influences of tremble caused by the moving of automobile.The research method of this thesis is based on H∞ Control Theory, and utilizes Genetic algorithm to select a weight function matching the frequency standard of DVD Drive in vehicle. This thesis also simulates the situation of tremble practically caused by an automobile through a 3-degree-of-freedom motion platform. Results of the experiment on this testing platform show that the research method proposed by this thesis can effectively mitigate influences of the tremble problem to DVD Drive in vehicle.
論文目次 中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 2
1.3 文獻回顧 3
1.4 本文架構 5
第二章 車用光碟機基本介紹 7
2.1 DVD發展與簡介 7
2.2 車用光碟機構說明 11
第三章 車用光碟機硬體測試與伺服系統架構 17
3.1 車用光碟機硬體測試流程 17
3.2 車用光碟機伺服控制系統 32
第四章 H∞控制設計 38
4.1 前言 38
4.2 標準H∞一般控制問題 41
4.3 擴增系統控制問題 43
4.4 奇異值整型 46
4.5 求解H∞控制器 56
第五章 系統鑑別 60
5.1 聚焦伺服系統致動器之模型建立 60
5.2 循軌伺服系統致動器之模型建立 62
5.3 動態信號分析儀之聚焦與循軌模型鑑別 63
5.4 動態信號分析儀之實驗數據 66
第六章 基因演算法應用於權重函數 71
6.1 前言 71
6.2 決定權重函數型式 72
6.3 基因演算法選擇權重函數 78
6.4 實際車用光碟機驗證系統架構與實驗結果 85
6.5 實驗結論 105
第七章 結論 106
7.1 結論 106
7.2 未來展望 107
參考文獻 108

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------------------------------------------------------------------------ 第 4 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-2107200613425400
論文名稱(中文) 高科技廠房自動撒水設備設置之研究
論文名稱(英文) Study for the Application of Sprinkler Systems in High-Tech Factory Buildings
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 土木與防災研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Civil and Disaster Prevention Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生(中文) 沈義哲
學號 93428523
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2006-05-29
論文頁數 160頁
口試委員 指導教授-張寬勇
委員-陳建忠
委員-雷明遠
委員-曹文琥
關鍵字(中) 高科技廠房
潔淨室
撒水頭
FDS
反應靈敏度
放水量
關鍵字(英) High-Tech Factory Building
Clean Room
Sprinklers
FDS
RTI
Delivery Water Quantity
學科別分類 學科別應用科學土木工程及建築
中文摘要 蓬勃發展的高科技產業,讓台灣贏得「科技矽島」的美名,惟在政府積極發展高科技產業升級及提高國際競爭力的同時,卻因接連發生數起高科技廠房重大火災事故造成嚴重損失,使高科技產業蒙上一層陰影,雖然於事故背後潛藏的致災因子複雜繁多,但可以肯定的是,為降低高科技廠房火災所造成的損失,於廠房中設置適當之消防安全設備係必要的,一般國內高科技產業在興建廠房時,消防安全設備之設置除必須符合國內現行「各類場所消防安全設備設置標準」的要求外,通常均會再採用國際間先進的規範,例如:NFPA 318、FM 7-7/17-12等規定。
本研究除蒐集國內、外有關高科技廠房潔淨室(Cleanroom)設置自動撒水設備之相關規定,綜合研擬高科技廠房潔淨室自動撒水設備之相關設置建議,另為了解高科技廠房潔淨室設置自動撒水設備之適用性,並採用火災流體力學計算程式軟體FDS(Fire Dynamics Simulator)模擬高科技廠房潔淨室發生火災時,在受潔淨室下吹式氣流影響下,其所設自動撒水設備之動作狀況,探討不同反應靈敏度(RTI值)或不同放水量之撒水頭作動放水時,火場之變化情形。
由本研究火災模擬情境顯示,相同之環境條件下,快速反應型撒水頭之動作放水時間係較標準反應型撒水頭來得快,故於高科技廠房潔淨室中所設置之自動撒水系統,應搭配選用反應靈敏度較高、動作放水較快之快速反應型撒水頭(RTI值低於50m1/2s1/2),方可於潔淨室此類特殊氣流循環之環境下,及早偵測到火源並動作放水,將火勢控制於初萌之時,以降低人命財產損失。
研究並發現潔淨室中為及早偵知火災並動作撒水,除應設置反應靈敏度較高之快速反應型撒水頭之外,放水量亦是密閉式撒水頭能有效控制火勢的重要性能因子之一,撒水頭之放水量愈大對火場之降溫效果愈好,但並非表示撒水頭之放水量愈大愈好,實應經仔細評估後設置符合現場實際需求之各項消防安全設備,才是兼顧安全考量與成本效益之良好設計。
英文摘要 The blooming high-tech industries earn Taiwan the fame for “Green Silicon Island”. However, while Taiwan government was actively upgrading high-tech industries, and raising global competitive abilities, a series of serious fires happened in the high-tech factories and caused huge losses. These fires negatively affect the development of high-tech industries. Although there are many complicated potential factors in these fires, it is for sure that installation of proper fire protection systems to decrease the damage and losses is necessary. High-tech factory buildings in Taiwan at construction levels should follow not only local fire regulation, called “Standard for Installation of Fire Safety Equipments Based on Use and Occupancy” but also international standards, such as NFPA 318 and FM7-7/17-12.
This study collects domestic and foreign standards, and related recommendation for sprinklers to be installed in the cleanrooms of high-tech factory buildings. Besides, to understand the applicability of sprinklers used in cleanrooms, FDS (Fire Dynamics Simulator) computer simulation program is applied to observe the activation of sprinklers under ventilation. The effects of the varied sensitivities (RTI) and delivered water quantity of sprinklers to the fires are studied.
For the same environment, the fire simulation results show quick-response sprinklers actuate faster than standard sprinklers. Therefore, the sprinkler systems installed in cleanrooms of high-tech factory buildings should adopt quick-response sprinklers. The RTI of sprinklers should be below 50m1/2s1/2 for more sensitive and quick spray to detect fires and early actuate under special air circulation of cleanrooms, in order to suppress fires at early stage and to decrease loss of lives and properties.
Besides, in this research we discovered that delivered water quantity is also an important factor related to the performance of fire control. The higher the delivered water density is the lower temperature in fire sites can reach. However, it doesn’t mean more water delivered is better. A good design of fire protection systems should not only balance both safety and cost but also should meet practical needs.
論文目次 目 錄

中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 iv
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.1.1 研究動機 1
1.1.2 研究目的 4
1.2 研究範圍與限制 5
1.2.1 研究範圍 5
1.2.2 研究限制 5
1.3 研究方法與流程 6
1.3.1 研究方法 6
1.3.2 研究流程 8
第二章 高科技廠房之空間特性與潔淨室自動撒水設備設置情形 9
2.1 高科技廠房之空間配置 9
2.1.1 高科技廠房之建築概要 9
2.1.2 高科技廠房之用途分區 11
2.1.2.1 晶圓製造區 11
2.1.2.2 其他區域 12
2.1.3 潔淨室之構成 13
2.1.3.1 潔淨室的定義 13
2.1.3.2 潔淨室之應用範圍 14
2.1.3.3 潔淨室之空間配置情形 15
2.1.3.4 潔淨室之潔淨度等級及標準 18
2.1.3.5 潔淨室之型式 24
2.2 高科技廠房之火災危害 27
2.2.1 高科技廠房之火災案例分析 27
2.2.1.1 案例一:A電子公司火災 27
2.2.1.2 案例二:B半導體公司火災 32
2.2.2 高科技廠房之火災危害特性 37
2.3 高科技廠房潔淨室自動撒水設備之設置情形 41
2.3.1 自動撒水設備之功能特性 42
2.3.1.1 自動撒水設備之設置型式分類 43
2.3.1.2 撒水頭種類 48
2.3.1.3 密閉式撒水頭之作動理論 50
2.3.2 高科技廠房潔淨室自動撒水設備之設置規範探討 53
2.3.2.1 各類場所消防安全設備設置標準 53
2.3.2.2 NFPA 318 60
2.3.2.3 FM 7-7/17-12 62
2.3.2.4 SEMI S2-0703a 64
2.3.2.5 潔淨區消防安全設備設置指導綱領 64
2.3.2.6 小結 66
2.3.3 高科技廠房潔淨室自動撒水設備之設置建議 69
第三章 火災工學及FDS火災模擬軟體之探討 75
3.1 火災工學基礎概述 75
3.2 火災工學對於火災情境設計火源之探討 79
3.2.1 決定設計火源之位置 79
3.2.2 設計火源之規模大小 79
3.3 火災模擬軟體FDS簡介 83
3.3.1 FDS模擬軟體之沿革 84
3.3.2 運用FDS的理由 86
3.3.3 FDS的架構與功能 87
3.3.3.1 控制方程式 88
3.3.3.2 紊流模式 89
3.3.3.3 燃燒模式 91
3.3.3.4 撒水頭滅火模式 93
3.3.3.5 邊界條件之設定 94
3.3.4 格點設定之探討 95
3.3.4.1 格點設定 95
3.3.4.2 格點分析 98
3.4 FDS電腦平行運算之探討 99
3.4.1 FDS之平行運算介紹 99
3.4.2 平行運算之應用 101
3.4.2.1 平行運算之應用領域 101
3.4.2.2 FDS平行運算之應用 103
3.4.2.3 硬體建置之規劃 106
3.4.2.4 FDS平行運算系統呈現 106
3.5 小結 108
第四章 高科技廠房潔淨室設計案例分析 110
4.1 起火源選定 110
4.2 火源設計及火災情境條件 113
4.2.1 火源尺寸設定 113
4.2.2 火災成長模式 114
4.2.3 潔淨室空間尺寸及格點設定 115
4.2.4 火災模擬情境過程 118
4.2.5 火災模擬情境所假設之各項參數 119
4.3 模擬結果分析 121
4.3.1 CASE 1 121
4.3.2 CASE 2 128
4.3.3 CASE 3 134
4.3.4 CASE 4 140
4.4 小結 144
第五章 結論與建議 148
5.1 結論 148
5.2 建議 150
5.3 未來研究方向 153
參考文獻 154
符號彙整 158


表目錄

表1.1 國內科學工業園區科技產業分類 1
表1.2 近年來國內高科技廠房重大火災事故一覽表 3
表2.1 潔淨室之應用範圍分類 14
表2.2 FED-STD-209E潔淨度定義 20
表2.3 JIS B 9920 潔淨度定義 21
表2.4 ISO-14644-1潔淨度定義 22
表2.5 NBH-5340潔淨度定義 23
表2.6 A電子公司火災燃燒概況表 27
表2.7 B半導體公司火災燃燒概況表 32
表2.8 密閉式撒水頭種類區分 49
表2.9 潔淨室設置自動撒水設備相關規定比較分析表 68
表3.1 常見物質之熱變化係數表 76
表3.2 常見火源之溫度 78
表3.3 火災成長係數差異之比對表 81
表3.4 可燃液體單位面積熱釋放率 82
表3.5 FDS發展過程表 84
表4.1 火災成長係數α值 114
表4.2 火災模擬情境各項參數 120
表4.3 CASE 1火災初期標準反應型撒水頭(K1)動作情形 121
表4.4 CASE 1標準反應型撒水頭(K1)動作個數 127
表4.5 CASE 2火災初期快速反應型撒水頭(K2)動作情形 128
表4.6 CASE 2快速反應型撒水頭(K2)動作個數 133
表4.7 CASE 3火災初期快速反應型撒水頭(K3)動作情形 134
表4.8 CASE 3快速反應型撒水頭(K3)動作個數 139
表4.9 CASE 1、CASE 2、CASE 3火災初期撒水頭動作情形 144


圖目錄

圖2.1 半導體製程廠房橫向剖面圖 10
圖2.2 半導體廠房潔淨室空氣流程圖 18
圖2.3 紊流式 24
圖2.4 層流式 25
圖2.5 層流、紊流混合式 26
圖2.6 A電子公司A廠一樓 28
圖2.7 A電子公司A廠二樓 29
圖2.8 A電子公司A廠三樓 29
圖2.9 A電子公司A廠四樓 30
圖2.10 A電子公司A廠頂樓 30
圖2.11 B半導體公司平面圖 33
圖2.12 B半導體公司A棟大樓1F平面圖 34
圖2.13 B半導體公司A棟大樓3F平面圖 35
圖2.14 B半導體公司A棟大樓北側管路圖 36
圖2.15 有/無自動撒水設備之溫度曲線比較圖 42
圖2.16 濕式自動撒水系統設計圖例 44
圖2.17 密閉乾式自動撒水系統設計圖例 45
圖2.18 開放式自動撒水系統設計圖例 46
圖2.19 預動式自動撒水系統例設計圖例 47
圖2.20 密閉式撒水頭圖例(一) 48
圖2.21 密閉式撒水頭圖例(二) 48
圖2.22 密閉式撒水頭圖例(三) 49
圖2.23 撒水頭與熱煙氣之熱傳示意圖 51
圖3.1 輻射熱與溫度關係圖 77
圖3.2 NFPA火勢成長曲線圖 81
圖3.3 FDS功能架構圖 85
圖3.4 FDS之 Smokeview樣本圖例 87
圖3.5(a) 紊流模式示意圖 89
圖3.5(b) 紊流模式示意圖 89
圖3.6(a) 距火源水平1.65公尺處垂直溫度比較 96
圖3.6(b) 火源處垂直溫度分布比較 96
圖3.7(a) 不同格點之時間平均軸心速度(熱釋放率=24kW) 97
圖3.7(b) 不同格點之時間平均軸心溫度(熱釋放率=24kW) 97
圖3.8 平行運算示意圖 100
圖3.9 平行運算之效率/電腦數示意圖 101
圖3.10 獵鷹式戰機地面效應之流場 102
圖3.11 大量運算所需計算能量之尺度 103
圖3.12(a) 單一區塊圖 105
圖3.12(b) 單一區塊圖 105
圖3.13 FDS4.0.6版平行運算DOS畫面 107
圖3.14 FDS平行運算電腦效能圖 107
圖3.15 FDS平行運算電腦網路功能圖 108
圖4.1 液態化學品槽台(Wet Bench)外觀圖示 111
圖4.2 機台發生意外事件數統計(西元1977年至1997年) 113
圖4.3 火災成長曲線圖 115
圖4.4 模擬潔淨室之外觀圖 115
圖4.5 起火源熱釋放率曲線圖 116
圖4.6 模擬潔淨室之區塊圖 117
圖4.7 模擬潔淨室之網格圖 117
圖4.8 模擬潔淨室之下吹式氣流 118
圖4.9 CASE 1第1顆標準反應型撒水頭(K1)動作撒水 121
圖4.10 CASE 1第2顆及第3顆標準反應型撒水頭(K1)動作撒水 122
圖4.11 CASE 1第4顆標準反應型撒水頭(K1)動作撒水 122
圖4.12 CASE 1第5顆標準反應型撒水頭(K1)動作撒水 123
圖4.13 CASE 1火源附近粒子分佈圖 123
圖4.14 CASE 1火源上方溫度偵測點之溫度變化圖 124
圖4.15 CASE 1火源位置(Y=55.25)剖面溫度評估圖 125
圖4.16 CASE 1火源後側(Y=56.25)剖面溫度評估圖 126
圖4.17 CASE 1火源前方(Y=54.25)剖面溫度評估圖 126
圖4.18 CASE 2第1顆快速反應型撒水頭(K2)動作撒水 128
圖4.19 CASE 2第2顆快速反應型撒水頭(K2)動作撒水 129
圖4.20 CASE 2第3顆及第4顆快速反應型撒水頭(K2)動作撒水 129
圖4.21 CASE 2第5顆快速反應型撒水頭(K2)動作撒水 130
圖4.22 CASE 1火源上方溫度偵測點之溫度變化圖 131
圖4.23 CASE 2火源位置(Y=55.25)剖面溫度評估圖 132
圖4.24 CASE 2火源後側(Y=56.25)剖面溫度評估圖 132
圖4.25 CASE 2火源前方(Y=54.25)剖面溫度評估圖 133
圖4.26 CASE 3第1顆快速反應型撒水頭(K3)動作撒水 134
圖4.27 CASE 3第2顆及第3顆快速反應型撒水頭(K3)動作撒水 135
圖4.28 CASE 3第4顆及第5顆快速反應型撒水頭(K3)動作撒水 135
圖4.29 CASE 3火源上方溫度偵測點之溫度變化圖 136
圖4.30 CASE 3火源位置(Y=55.25)剖面溫度評估圖 137
圖4.31 CASE 3火源後側(Y=56.25)剖面溫度評估圖 138
圖4.32 CASE 3火源前方(Y=54.25)剖面溫度評估圖 138
圖4.33 CASE 4火源位置(Y=55.25)剖面溫度評估圖 140
圖4.34 CASE 4火源後側(Y=56.25)剖面溫度評估圖 141
圖4.35 CASE 4火源前方(Y=54.25)剖面溫度評估圖 141
圖4.36 CASE 4火源上方溫度偵測點之溫度變化圖 142
圖4.37 CASE 4之燃燒熱釋放率 143
圖4.38 CASE 1至CASE 4火源上方溫度偵測點之溫度變化圖 151

參考文獻 參考文獻

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------------------------------------------------------------------------ 第 5 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-2307200814311300
論文名稱(中文) 高靈敏度石英溫度感測器之設計與製造
論文名稱(英文) High Sensitivity of The Quartz Temperature Sensor Design and Manufacture
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 製造科技研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Manufacturing Technology
學年度 96
學期 2
出版年 97
研究生(中文) 吳宗晟
學號 95568003
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2008-07-17
論文頁數 133頁
口試委員 委員-李石頓
委員-翁宗賢
指導教授-林水泉
指導教授-王金樹
關鍵字(中) 壓電材料
石英
溫度感測器
一階頻率溫度係
靈敏度
關鍵字(英) Piezoelectric Material
Quartz
Thermometer
First-Order Temperature Coefficient of Frequency
Sensitivity
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究理論利用壓電材料之本構方程式(Constitute Equation)、無限平板的運動方程式(The Infinite Plate of Motion Equation)和方向餘弦(Direction Cosines),藉由Christoffel stiffnesses,求出壓電材料之特徵值(ci)、頻率常數(Nm,n)、基本頻率(fm(n))、一階頻率溫度係數、二階頻率溫度係數和三階頻率溫度係數,將以上方程式使用MATLAB之程式軟體自行開發兩套人機介面(Main_pro和contour),模擬結果顯示切割角度為phi=90?and theta=4.1?之單一旋轉角度的石英晶片,頻率常數為1896.83 (kHz?mm),在振盪特性為C Mode的厚度剪切模式下,一階頻率溫度係數94.007 [10-6/℃]為最大值,且二階頻率溫度係數61.4622 [10-9/(℃)2]和三階頻率溫度係數24.8797 [10-12/(℃)3],其頻率與溫度的特性曲線圖之線性度Lin)T0=0.999為很好的直線性,而理論的靈敏度為94.0(ppm/℃),故適合作為高靈敏度之石英溫度感測器。
本研究藉由合作公司的成品溫度特性測試製程,實驗發現石英溫度感測器之最佳的製程上,採用無倒邊晶片與抽真空封裝製程(Seam Sealing),其可克服頻率偏移(Dip)之現象,其餘製程組合,抽真空封裝製程與倒邊晶片,會有模態轉變的現象,而灌氮氣封裝製程,有頻率偏移(Dip)之現象。
研究結果顯示吾人製作的石英溫度感測器,其實驗線性度為0.9~1之間、精確度(Precision)為220 ppm和準確度(Accuracy)為1520 ppm,而靈敏度(Sensitivity)為80 (ppm/℃)~85 (ppm/℃)之間或800[Hz/℃]~850[Hz/℃]之間,故溫度量測的精度可達0.0013℃~0.0018℃之間,其靈敏度優於美國大廠(STATEK)所生產名為The TS Quartz Temperature Sensors的石英溫度感測器,其靈敏度為34.5(ppm/℃)與46.4 (ppm/℃)。
英文摘要 The applied theories in this research are Constitute Equation, The Infinite Plate of Motion Equation and Direction Cosines of piezoelectric material. Christoffel stiffness is applied to generate the eigenvalue (ci), frequency constant (Nm,n), fundamental frequency(fm(n)), 1st order frequency of the temperature coefficient, 2nd order frequency of the temperature coefficient, and 3rd order frequency of the temperature coefficient. I then combined the above mentioned formulas with the “MATLAB” software to develop two sets of graphical user interfaces: Main_pro and contour. The simulation result is - when the cutting angle of the single rotating-angle quartz is =90 degree and =4.1 degree then the frequency constant (Nm,n) =1896.83 (kHz.mm); when the thickness shear mode of the oscillating property is in C mode, the maximum of 1st order frequency of the temperature coefficient T1f1 is 94.007 [10-6/℃], 2nd order frequency of the temperature coefficient =61.4622 [10-9/(℃)2] , and3rd order frequency of the temperature coefficient =24.8797 [10-12/(℃)3], then the linearity of the frequency-temperature characteristic curve design figure : Lin)T0=0.99999, which is sound. The sensitivity of this theoretical application is 94.007 (ppm/℃) , which is qualified to produce a highly sensitive Quartz Thermometer.

Through the temperature-characteristic test process of the product of the collaborative company, the experiment in this research found the best process of Quartz Thermometer is to use a none-beveling chip combined with vacuum seam sealing, which can overcome the Dip of the frequency. The rest of the combinations: vacuum seam sealing with beveling chip cause the mode-changing phenomenon and the nitrogen seam sealing causes Dip of frequency.

My quartz thermometer, of which the experimental linearity is between 0.90179 and 1, precision is 220 ppm, accuracy is 1520 ppm, and the sensitivity is between 80 (ppm/ ?C) -85 (ppm/℃) or 800[Hz/℃] -850[Hz/℃], reaches the accuracy between 0.00125℃ and 0.001765℃. It’s sensitivity is better than a quartz thermometer named “The TS Quartz Temperature Sensors” by American big brand Statek of which the sensitivity is 34.5(ppm/℃) and 46.4 (ppm/℃).
論文目次 目 錄
摘 要 i
ABSTRACT iii
誌 謝 v
目 錄 vi
表 目 錄 ix
圖 目 錄 xi
第一章 緒 論 1
1.1前言 1
1.2溫度的量測原理和感溫元件的條件要求 2
1.2.1溫度的量測原理 2
1.2.2感溫元件的條件要求 3
1.3一般溫度量測技術的種類介紹 3
1.3.1電阻式溫度檢測器 3
1.3.2熱敏電阻式溫度感測器 4
1.3.3熱電偶 5
1.3.4感溫IC 6
1.3.5膨脹式測溫法 7
1.3.6輻射式測溫法 8
1.3.7紅外線溫度計 8
1.4文獻回顧 9
1.4.1 國內有關石英水晶方面之文獻回顧 9
1.4.2 國外有關石英水晶在溫度感測器方面的文獻回顧 12
1.5研究動機 13
1.6石英溫度感測器之設計與製造流程圖 15
第二章 石英溫度感測器之數學模型推導與分析軟體模擬程式的建置 20
2.1壓電效應 20
2.2石英晶體的介紹 20
2.3 石英溫度感測器的數學模型推導 21
2.4 溫度感測器之精確度、準確度、靈敏度和線性度的定義 26
2.5 石英之各特性常數之歸納 28
2.6 石英晶片之特性分析軟體的建置 29
2.7 石英晶片之特性分析軟體的驗證 30
2.8 訂定石英溫度感測器之石英晶片的切割角度 31
第三章 高靈敏度石英溫度感測器的製造 56
3.1石英溫度感測器之規格 56
3.2 石英晶片之驅動IC的選用 57
3.2.1 CMOS IC之特點 57
3.2.2 TTL IC之特點 57
3.3 石英溫度感測器之製造流程 59
3.4 石英溫度感測器之製程參數流程 60
3.5 石英溫度感測器之製作 64
3.5.1 機械加工室 64
3.5.1.1 石英晶片之角度切割製程 64
3.5.1.2 上膠製程 64
3.5.1.3 切割製程 64
3.5.1.4 平面研磨製程 64
3.5.1.5 煮膠製程 64
3.5.1.6 5B研磨製程 65
3.5.1.7 4B研磨製程 65
3.5.1.8 石英晶片倒邊製程 65
3.5.1.9 化學蝕刻製程 65
3.5.2無塵加工室 65
3.5.2.1 晶片清洗製程 65
3.5.2.2 蒸著製程 66
3.5.2.3 套裝製程 66
3.5.2.4 硬化退火製程 66
3.5.2.5 輪焊封裝製程 66
3.5.3 品質管制(QC)室 67
3.5.3.1 成品老化製程 67
3.5.3.2 成品溫度特性測試製程 67
第四章 結果與討論 68
4.1 MATLAB之人機介面程式模擬結果 68
4.1.1 MATLAB之人機介面(contour)程式之結果 68
4.1.2 MATLAB之人機介面(Main_pro)程式之結果 69
4.2 實驗結果 70
4.2.1 石英晶片之角度切割製程的結果與討論 70
4.2.2 上膠製程、切割製程、平面研磨整型製程和煮膠製程的結果與討論 70
4.2.3 5B研磨製程和4B研磨製程的結果與討論 71
4.2.4 石英晶片倒邊製程的結果與討論 73
4.2.5 化學蝕刻製程的結果與討論 73
4.2.6 蒸著製程的結果與討論 74
4.2.7 套裝製程的結果與討論 75
4.3 石英溫度感測器的頻率與溫度特性曲線圖的結果與討論 75
4.4 石英溫度感測器之靈敏度、線性度、準確度和精確度的探討 77
4.4.1 石英溫度感測器之靈敏度(Sensitivity)的探討 77
4.4.2 石英溫度感測器之精確度(Precision)的探討 78
4.4.3 石英溫度感測器之準確度(Accuracy)的探討 79
4.4.4 石英溫度感測器之線性度(Linearity)的探討 80
第五章 結 論 122
5.1 理論模擬之結論 122
5.2 實驗結論 123
參考文獻 127
符號彙整 131

表 目 錄
表1.1 紅外線測溫技術在機械、電氣、爐窯等設備中的運用[9] 17
表1.2 石英水晶製品之機能分類及主要的應用範圍[37] 18
表2.1 石英的各種特性常數之數值表 34
表2.2 MATLAB之人機介面軟體,模擬所得的各特性參數與文獻[44] 之TABLE Ⅲ的各特性參數比較表 37
表2.3 MATLAB之人機介面軟體(Main_pro),程式中所使用的程式符號標示,其所相對應本論文所論述的理論符號,以及各符號所代表的意義 38
表2.4 MATLAB之人機介面軟體(contour),程式中所使用的程式符號標示,其所相對應本論文所論述的理論符號,以及各符號所代表的意義 40
表2.5 MATLAB之人機介面模擬的Upper區域和Lower區域之一階頻率溫度係數最大值之晶片切割角度之各參數對照表 42
表2.6 MATLAB之人機介面模擬的Right區域和Left區域之一階頻率溫度係數最大值之晶片切割角度之各參數對照表 43
表4.1 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,模擬計算出在A模態、B模態和C模態下,其各別的各種特性參數之數值表 81
表4.2 在石英溫度感測器的製作上,第一次作5B研磨製程時,其石英晶片厚度大小的分類表 81
表4.3 實驗量測無倒邊晶片,且經過4B研磨製程,研磨過後之石英晶片的厚度e和基本頻率 ,並計算出所實際切割之石英晶片的實驗頻率常數值 之數值表 82
表4.4 倒邊晶片和無倒邊晶片,分別取樣50片石英晶片,來各別量測其頻率輸出的情形,並計算出各別的發振不良率和發振良率 82
表4.5 實驗量測無倒邊晶片,且經過化學蝕刻製程,蝕刻過後之石英晶片的厚度e和基本頻率 ,並計算出所實際切割之石英晶片的實驗頻率常數值 之數值表 83
表4.6 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,模擬計算出在A模態、B模態和C模態下,其各別的各種特性參數之數值表 84
表4.7 在石英溫度感測器的製作上,依石英晶片的外型,有分倒邊晶片和無倒邊晶片兩種,且在輪焊封裝製程上,有採用灌氮氣製程和抽真空製程之兩種封裝方式,其四種組合之優缺點,如表所示 84

圖 目 錄
圖1.1 RTD白金電阻式溫度感測器之電阻與溫度變化特性曲線圖[6] 19
圖1.2 熱敏電阻溫度感測器與RTD白金電阻式溫度感測器 19
之電阻與溫度變化之特性曲線圖的比較[6] 19
圖1.3 熱電偶基本構造圖[7] 19
圖2.1 石英之單結晶結構圖[37] 44
圖2.2 單一旋轉角( )和雙旋轉角( 和 )之石英晶片[39] 44
圖2.3 各種石英晶片的切割角度在Z塊人工水晶上的切割情形[37] 45
圖2.4 AT-cut( )之石英晶片在石英棒上的切割情形[45] 45
圖2.5 石英之各種不同振動模式和相對應之晶片切割角度[38] 46
圖2.6 各種不同石英晶片之切割角度下,其各別頻率與溫度之特性曲線圖[38] 47
圖2.7 傳遞物質的波傳遞方向之方向餘弦 、 、 的定義之示意圖[42] 48
圖2.8定義理論之石英晶片的旋轉角度 ,以及石英晶片之實際切割角度 ,兩者的關係式為( = )[43] 48
圖2.9 厚度振盪的石英薄片之三個主要方向的位移示意圖 49
圖2.10 線性度之定義的示意圖 49
圖2.11 中間差分法(Central difference method)之示意圖 49
圖2.12 MATLAB之程式軟體之人機介面(Main_pro)示意圖 50
圖2.13 MATLAB之程式軟體之人機介面(contour)示意圖 51
圖2.14 MATLAB模擬所得之AT-cut群的頻率變化率與溫度的特性曲線圖,並對照文獻[37]的圖5.26(於25℃為基準AT Cut頻率溫度特性群),結果兩者完全吻合 52
圖2.15 從檔名為contour的MATLAB人機介面中,探討石英晶片之切割角度範圍,在 和 內,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,模擬所得的 和 與一階頻率溫度係數 的contour圖 53
圖2.16 從檔名為contour的MATLAB人機介面中,探討石英晶片之切割角度範圍,在 和 內,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,模擬所得的 和 與二階頻率溫度係數 的contour圖 54
圖2.17 從檔名為contour的MATLAB人機介面中,探討石英晶片之切割角度範圍,在 和 內,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,模擬所得的 和 與三階頻率溫度係數 的contour圖 55
圖2.18 NTFL-Cut之石英晶片在石英棒上的切割情形[45] 55
圖4.1 從檔名為contour的MATLAB人機介面中,探討石英晶片之切割角度範圍,在 和 內,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,模擬所得的 和 與靈敏度( * )的contour圖 85
圖4.2 從檔名為contour的MATLAB人機介面中,探討石英晶片之切割角度範圍,在 和 內,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,模擬所得的 和 與線性度(Lin1)的contour圖 85
圖4.3 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 86
圖4.4 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 87
圖4.5 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在B模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 88
圖4.6 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在B模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 89
圖4.7 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在A模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 90
圖4.8 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在A模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 91
圖4.9 自行切割之石英晶片,產生厚度不均勻,呈現梯形的外形之晶片側視圖 92
圖4.10 本論文所採用之石英晶片的尺寸為 ,而在石英晶片的尺寸製作上,必須依序經過兩次的石英晶片之整型過程的示意圖 92
圖4.11 在石英溫度感測器的製作上,第一次作5B研磨製程時,其石英晶片厚度大小的分類情形 93
圖4.12 已經過蒸著製程的倒邊晶片(石英晶片的四周圍,呈現四周較薄,中央較厚的外形,其倒邊角度約為 ,使得上圖石英晶片中央,出現較為暗沉的圓形)之石英晶片的外形圖 94
圖4.13 已經過蒸著製程的無倒邊晶片(石英晶片之厚度均勻)之石英晶片的外形圖 95
圖4.14 從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 96
圖4.15從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在C模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 97
圖4.16從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在B模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 98
圖4.17從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在B模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 99
圖4.18從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在A模態下,其相對於基本頻率 的頻率變化率-溫度的特性曲線圖 100
圖4.19從檔名為Main_pro的MATLAB人機介面中,模擬石英晶片的實際切割角度為 ,石英晶片的變動溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,且石英晶片的振動模態在A模態下,其基本頻率 的頻率-溫度的特性曲線圖 101
圖4.20 本論文之石英溫度感測器的種類,有Oscillator(SWO)和Crystal(MQ)兩種,故在封裝製程時,須分別選用不同的陶瓷基座,其基座之結構圖(上圖為Oscillator型的基座,中央為加裝之IC,下圖為Crystal型的基座) 102
圖4.21套裝過後倒邊晶片(上圖)和無倒邊晶片(下圖)的結構圖 103
圖4.22 本論文之石英溫度感測器,其封裝過後之成品的結構圖,上圖為感測器之正面,下圖為感測器之反面,其4個pad的功能說明 104
圖4.23 輪焊封裝製程,採用灌氮氣製程,且石英晶片外形為有倒邊晶片,抽樣測試的5個石英溫度感測器,在測試溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,其相對於基本頻率之頻率變化率-溫度的特性曲線圖 105
圖4.24 輪焊封裝製程,採用灌氮氣製程,且石英晶片外形為無倒邊晶片,抽樣測試的5個石英溫度感測器,在測試溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,其相對於基本頻率之頻率變化率-溫度的特性曲線圖 106
圖4.25 輪焊封裝製程,採用抽真空製程,且石英晶片外形為有倒邊晶片,抽樣測試的5個石英溫度感測器,在測試溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,其相對於基本頻率之頻率變化率-溫度的特性曲線圖 107
圖4.26 輪焊封裝製程,採用抽真空製程,且石英晶片外形為無倒邊晶片,抽樣測試的5個石英溫度感測器,進行第一次成品溫度特性測試製程,在測試溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,其相對於基本頻率之頻率變化率-溫度的特性曲線圖 108
圖4.27 輪焊封裝製程,採用抽真空製程,且石英晶片外形為無倒邊晶片,抽樣測試的5個石英溫度感測器,進行第二次成品溫度特性測試製程,在測試溫度範圍為-40℃~100℃之間,石英晶片的參考溫度 ,其相對於基本頻率之頻率變化率-溫度的特性曲線圖 109
圖4.28 本論文之石英溫度感測器的精確度(Precision)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片的石英溫度感測器(Sample 1) ,其溫度感測器之頻率輸出的最大誤差量為220 ppm 110
圖4.29 本論文之石英溫度感測器的精確度(Precision)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片的石英溫度感測器(Sample 2) ,其溫度感測器之頻率輸出的最大誤差量為200 ppm 111
圖4.30 本論文之石英溫度感測器的精確度(Precision)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片的石英溫度感測器(Sample 3) ,其溫度感測器之頻率輸出的最大誤差量為220 ppm 112
圖4.31 本論文之石英溫度感測器的精確度(Precision)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片的石英溫度感測器(Sample 4) ,其溫度感測器之頻率輸出的最大誤差量為150 ppm圖 113
圖4.32 本論文之石英溫度感測器的精確度(Precision)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片的石英溫度感測器(Sample 5),其溫度感測器之頻率輸出的最大誤差量為220ppm 114
圖4.33 本論文之石英溫度感測器的準確度(Accuracy)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,其抽樣測試的5個石英溫度感測器,進行第一次成品溫度特性測試製程的頻率與溫度之特性曲線圖與經由模擬比對判定出本論文之實際切割角度約為 的石英晶片,其理論靈敏度為94.0046 的理論模擬之頻率與溫度的特性曲線圖作比較,其與理論頻率最大誤差量為1520 ppm 115
圖4.34 本論文之石英溫度感測器的準確度(Accuracy)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,其抽樣測試的5個石英溫度感測器,進行第二次成品溫度特性測試製程的頻率與溫度之特性曲線圖與經由模擬比對判定出本論文之實際切割角度約為 的石英晶片,其理論靈敏度為94.0046 (ppm/℃)的理論模擬之頻率與溫度的特性曲線圖作比較,其與理論頻率最大誤差量為1470 ppm 116
圖4.35 本論文之石英溫度感測器的線性度(Linearity)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,將抽樣測試的5個石英溫度感測器,其作第一次成品溫度特性測試製程,所得的實驗數據,分別作其理論的線性度 與實驗的線性度 比對,而Sample 1的溫度感測器之實驗線性度 為0.90179~1之間 117
圖4.36本論文之石英溫度感測器的線性度(Linearity)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,將抽樣測試的5個石英溫度感測器,其作第一次成品溫度特性測試製程,所得的實驗數據,分別作其理論的線性度 與實驗的線性度 比對,而Sample 2的溫度感測器之實驗線性度 為0.90278~1之間 118
圖4.37 本論文之石英溫度感測器的線性度(Linearity)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,將抽樣測試的5個石英溫度感測器,其作第一次成品溫度特性測試製程,所得的實驗數據,分別作其理論的線性度 與實驗的線性度 比對,而Sample 3的溫度感測器之實驗線性度 為0.78378~1之間 119
圖4.38 本論文之石英溫度感測器的線性度(Linearity)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,將抽樣測試的5個石英溫度感測器,其作第一次成品溫度特性測試製程,所得的實驗數據,分別作其理論的線性度 與實驗的線性度 比對,而Sample 3的溫度感測器之實驗線性度 為0.78378~1之間 120
圖4.39 本論文之石英溫度感測器的線性度(Linearity)檢測,採用抽真空封裝製程,且石英晶片之外形為無倒邊晶片,將抽樣測試的5個石英溫度感測器,其作第一次成品溫度特性測試製程,所得的實驗數據,分別作其理論的線性度 與實驗的線性度 比對,而Sample 5的溫度感測器之實驗線性度 為0.76636~1之間 121
圖5.1 吾人所自行製作的高靈敏度之石英溫度感測器的靈敏度,優於目前美國STATEK所生產名為The TS Quartz Temperature Sensors的石英溫度感測器,其靈敏度為34.5 (ppm/℃) 126

參考文獻 參考文獻
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------------------------------------------------------------------------ 第 6 筆 ---------------------------------------------------------------------
系統識別號 U0006-2807200509250300
論文名稱(中文) 微型電磁脈衝電磁場感測器之研製
論文名稱(英文) Study of Miniature EMP Electromagnetic Field Sensors
校院名稱 國立台北科技大學
系所名稱(中) 機電整合研究所
系所名稱(英) Graduate Institute of Mechatronic Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生(中文) 彭光平
學號 92408032
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-06-30
論文頁數 95頁
口試委員 指導教授-黃榮堂
指導教授-陳正光
委員-張衍智
委員-孫卓勳
關鍵字(中) 電磁脈衝
磁場感測器
電場感測器
靈敏度
關鍵字(英) EMP(Electromagnetic Pulse)
B-dot sensor
D-dot sensor
sensitivity
學科別分類 學科別應用科學電機及電子
學科別應用科學機械工程
中文摘要 本論文主要目的,乃研製一種用於量測脈衝磁場的B-dot感測器,其主要特徵是利用軟性印刷電路板製作半圓柱面狀迴路曲面,此電路板利用蝕刻技術在銅片面上蝕刻兩條100歐姆之傳輸線與留下間隙,將曲面設置於介電係數高於一的介電層基板上,基板之正面有一條100歐姆之傳輸線以及接地面,基板之背面為接地面或稱之為下電極,半圓柱面狀迴路上其中一條100歐姆傳輸線經由中間板之100歐姆傳輸線連接至輸出接頭,半圓柱面狀迴路上之另一條傳輸線透過基板上之100歐姆傳輸線連接至輸出接頭,兩條100歐姆傳輸線透過阻抗匹配接至50歐姆之SMA接頭輸出。由於此感測器圓柱半徑縮小,可將感測器的量測範圍提升,與習知感測器相比,本發明之B-dot感測器體積縮小數倍以上但其靈敏度仍可符合理論值。
另外本論文也將過去所研製之電場感測器做進一步發展,增加感測器之頻寬並且利用更簡單的結構來製作感測器,達到價格便宜以及容易製作之優點。
英文摘要 A B-dot sensor is designed for measuring magnetic pulse field. The major characteristic of the sensor uses a half cylinder loop which is formed by a flexible print circuit board with two gaps and two 100 ohm transmission lines etched in the copper. The half cylinder loop sited on a substrate with dielectric constant greater than 1. The front side of the substrate has a 100 ohm transmission line and the ground plane. The back side of the substrate is ground plane. By impedance matching of transmission lines, the SMA terminal connects two transmission lines as output. Because using the flexible print circuit board formed the half cylinder loop, the radius can be reduced a lot. So the sensor’s measurement range can be raised a lot. Comparing with the other B-dot sensor that we knew, volume of the proposed sensor is reduced a lot and sensitivity still can be acceptable.
This thesis also improved the performance of the D-dot sensor that we developed before. The developed sensor can measure higher frequency and use another structure that we didn’t see before to fabricate the sensor. The merit of developed sensor is cost down and easy to be fabricated.
論文目次 中文摘要......................................i
英文摘要......................................ii
誌謝..........................................iii
目錄..........................................iv
表目錄........................................vii
圖目錄........................................viii
第一章 緒論..................................1
1.1 研究背景.............................1
1.2 研究動機.............................2
1.3 文獻回顧..................................3
1.3.1 MGL(Free Field)-複間隔迴路..............3
1.3.2 MGL-8原型...............................4
1.4 論文架構..................................5
第二章 脈衝磁場感測器之研究原理與設計........6
2.1 脈衝磁場感測器研究原理...............6
2.1.1 戴維寧等效電路..........................7
2.1.2 諾頓等效電路............................9
2.2 脈衝磁場感測器之設計原則..................10
2.3微型脈衝磁場感測器初步設計規劃........11
2.3.1 MGL (Free Field)磁場感測器..............11
2.3.2 磁場感測器整體結構考量..................12
第三章 微型磁場感測器之模擬分析與製作........14
3.1 簡介.................................14
3.2 感測器之阻抗匹配..........................14
3.3 感測器之模擬分析..........................19
3.3.1 感測器之時域分析........................19
3.3.2 感測器之頻域分析........................23
3.4 感測器之規格..............................30
3.5 感測器之製作..............................31
3.5.1 上半圓迴路結構之製作....................31
3.5.2 基板之製作..............................32
3.5.3 感測器成品之製作........................34
第四章 感測器之量測..........................36
4.1 高壓脈衝電磁場介紹........................36
4.1.1 平行板線電場裝置介紹....................36
4.1.2 實際量測環境介紹........................37
4.2 量測數據..................................39
4.2.1 感測器之頻域量測數據....................39
4.2.2 感測器之時域量測數據....................42
4.3 製作之感測器有效面積計算..................46
4.4 感測器靈敏度實測值........................47
第五章 電場感測器之研製......................53
5.1 電場感測器簡介............................53
5.2 新型電場感測器分析設計....................53
5.3 空心圓柱形上電極感測器之實作與分析........56
5.3.1 以上電極直徑為變數進行實作量測..........56
5.3.2 以上電極長度為變數進行實作量測..........61
5.3.3 以下電極基板直徑為變數進行實作量測......66
5.3.4 以下電極基板厚度為變數進行實作量測......70
5.3.5 以下電極基板介電材料為變數進行實作量測..74
5.3.6 第二代電場感測器之規格..................77
5.4 電場感測器封裝之研究......................78
5.4.1 未上膠前感測器之特性....................78
5.4.2 利用AB膠為封裝材料後感測器之特性........80
5.4.3 利用透明漆為封裝材料後感測器之特性......81
5.4.4 電場感測器封裝量測之結論................83
5.5 市售HSD感測器與實作電場感測器量測比較.....84
第六章 結論..................................89
6.1 結論......................................89
6.2 建議與未來展望............................92
參考文獻......................................93
作者簡介......................................95
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