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X光厚膜光阻劑及其用於深刻電鑄模造製程之研究---子計畫四：厚膜光阻之X光深刻結構體的模造之研究(I)
(1998)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
用Ｘ光對厚膜光阻進行深刻加工所得的製品無論其表面的二維微細形狀為簡單的幾何圖形或複雜的紋樣，皆為具有垂直縱深的立體結構且其結構形態多屬高深寬比之薄壁、狹溝或細柱、微孔構造。對於此種微結構在進行模造複製時，由於模仁內的流路極為細、薄且具有非常銳利的凸、凹稜線合隅角，材料表面張力和材料與模仁內壁面間的摩擦作用以及壁面的冷卻效應等對於模造特性的影響很大，同時先天上又受到無拔模角之限制等因素，因此欲有效且經濟地得到品質完好的成品不僅在技術上相當困難，其學理依據亦有待建立。本計畫將針對此種微結構的熱壓及射出模造技術進行研究。第一年：利用具基本形狀（高度h=1mm，壁厚t=10，50μm的一字形，L字形，T字形及直徑d=10，50μm的實心圓形）的厚膜光阻Ｘ光深刻結構體為對象，進行初步的熱壓及射出模造實驗。針對實驗過程中材料壓力分佈、速度進行量測，同時觀察材料的變形行為，並配合對於模造所得成品的各項檢測，以暸解由厚膜光阻Ｘ光深刻所得微結構分別在熱壓及射出模造時的１、基本變形流動行為，２、充模舉動，３、模造條件對前述行為之影響，同時掌握各模造過程中４、可能發生的不良現象或產生的缺陷等基本模造特性。第二年：設計並進行簡單形狀狹長流路內的等溫及非等溫充填實驗，以模擬各種條件下Ｘ光深刻微結構模造的充模過程，用以探討材料表面張力、剪切黏度、壓力傳達效果、非流動層的成長、摩擦特性等在加工過程中對於模造機構的支配情形，並確立厚膜光阻X光深刻微結構的熱壓及射出模造的物理模型。第三年：根據前面兩年的研究成果，對於重要的模造缺陷設計適當的實驗，深入探討缺陷的生成機構及模造條件及模仁表面形狀對其所造成的影響，建立缺陷發生的數學模式，以做為電腦輔助工程的基礎依據。並在維持適當模造品質的條件下嘗試尋求降低模造溫度等措施，以縮短模造週期提高生產性。
一種適合微、奈米結構的新型模仁及其配套熱壓成形技術的開發(I)
(2004)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
本計畫將發展一種適合於微、奈米成形使用的具有創新概念的新型模仁，以及與其配合的相關熱壓成形技術。此種模仁是由矽晶片所做成，其特徵是在其模穴壁面的內側被設計、製作有電熱線，可供局部加熱模穴壁面自身及其近旁的成形材料。而該電熱線乃是根據摻雜改質的原理，對矽模仁的部分區域之表面淺層進行摻雜磷，而使其具有適當的導電性（或電阻）而成的矽基電熱線，它的存在不會影響微、奈米結構的模穴之形狀和尺寸。藉由利用上述的模仁，我們可以在成形過程中視需要而對模壁和成形材料做選擇性的加熱，以積極的控制成形材料的溫度分佈，達到增進材料在模穴內的流動充填，以及降低因材料的流動或冷卻收縮所引起的應力之目的。此種模仁若有熱壓機適當的動作配合，對於提升微、奈米熱壓成形的轉印性，以及促進其高深寬比化、大面積化會有非常顯著的成效。計畫分三年來進行。第一年：以建立矽基電熱線的設計、製作和評估技術，並完成具有選擇性加熱功能的微、次微米結構模仁的開發為目標。首先，針對矽基電熱線進行製程開發與設計。其次，完成摻雜方法與條件對於矽基電熱線的性能之影響的評估。然後，以此評估的結果為依據，對所定形狀和尺寸的微、次微米結構模仁進行矽基電熱線的規格與佈局設計。最後，根據模仁的設計並參考前述的評估結果，選定適當的模仁製程條件，並完成模仁的製作與開發。第二年：以使用具有選擇性加熱功能的模仁為基礎，發展高深寬比及大面積的微、次微米結構熱壓成形技術。首先，設計、製作成形實驗用模具，並完成與模仁的組裝。其次，選擇PMMA 和PP 兩種實驗材料，並決定各項熱壓成形實驗的條件。接著，進行微、次微米結構的熱壓成形實驗，並以掃瞄電子顯微鏡和偏光顯微鏡等來對成形所得微、次微米結構進行觀察和量測。最後，進行綜合整理和分析，並提出具體的建議。第三年：以建立奈米結構的熱壓成形技術為目標。首先，設計並製作具有選擇性加熱功能的奈米結構矽模仁。然後利用第二年度的研究成果為參考，進行奈米熱壓成形實驗。再藉由對實驗所得的成形奈米結構的顯微觀察與量測之結果，進行奈米結構的熱壓成形特性之分析。最後，提出有關高品質的奈米熱壓成形技術的建議。
一種適合微、奈米結構的新型模仁及其配套熱壓成形技術的開發(II)
(2005)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
一種適合微、奈米結構的新型模仁及其配套熱壓成形技術的開發(III)
(2006)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
以層倍增共擠出技術製作微/奈米多層膜並探討層界和層厚對薄膜的影響
(2013)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
以層倍增共擠出技術製作微/奈米多層膜並探討層界和層厚對薄膜的影響(II)
(2014)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
內視鏡微零件模組的精密射出成形研究(II)
(2000)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
冷卻速度控制對於射出成形品的內部結構和收縮特性的影響
(2015)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
塑膠微結構元件熱壓/射出成形時材料高次構造的發展及其對成形特性與產品性質的影響
(2008)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系(所)
本計畫將進行數種類型塑膠的微結構熱壓和射出成形實驗，以及成形體材料高次構造的各種顯微鏡分析，並配合數值模擬的輔助，以探討塑膠微結構元件在熱壓和射出成形時的材料高次構造的發展，及其對成形特性與產品性質的影響。本計畫的研究成果對於提升各種類型塑膠的微結構的成形品質與效率非常重要，並可做為發展創新功能性的微結構元件的重要基礎。計畫分三年來進行。第一年：設計製作ㄧ組微結構模仁和模具來對非結晶性和結晶性兩種塑膠進行熱壓和射出成形實驗，以調查微模穴的充填行為以及微結構的成形特性；並且利用偏光顯微鏡和掃瞄電子顯微鏡來觀察微結構成形體的外觀缺陷以及材料高次構造。根據對這些結果的比較和分析，瞭解材料的結晶性質、微結構的尺寸等級、製程條件等因素對於模穴充填行為和微結構成形特性以及材料高次構造的影響。第二年：首先，針對液晶性、聚摻物、以及具有極性分子的塑膠重覆與上年度相同的實驗、量測及分析。其次，合併將上年度與本年所有種類塑膠的微結構成形體做穿透式顯微鏡分析與原子力顯微鏡分析；探討是否產生差排線與更微細的高次構造狀態；以及調查微結構成形體的收縮率和硬度、楊氏係數等物性的狀況。然後，進行輔助的數值模擬並與實驗量測數據做比對，以得到微結構成形過程中的塑膠的溫度與壓力的數據。最後，綜合各項數據以推斷微結構成形過程中的材料高次構造的發展，並用以解釋微模穴的充填行為以及微結構的成形特性。第三年：使用本研究室所開發完成的可快速自發熱的模仁進行各種類型塑膠的微結構射出成形實驗，並於成形過程中利用該模仁對於模穴內的塑膠實行精密的動態溫度場控制，以及施予塑膠電磁場的作用。其次對實驗所得的微結構成形體進行與前面兩年的研究相同的顯微觀察分析。最後，進行各項資料與數據的整理比較及分析，以瞭解動態溫度場控制以及電磁場作用對於微結構射出成形所帶來的效果。
塑膠微結構元件熱壓/射出成形時材料高次構造的發展及其對成形特性與產品性質的影響
(2009)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系(所)
本計畫將進行數種類型塑膠的微結構熱壓和射出成形實驗，以及成形體材料高次構造的各種顯微鏡分析，並配合數值模擬的輔助，以探討塑膠微結構元件在熱壓和射出成形時的材料高次構造的發展，及其對成形特性與產品性質的影響。本計畫的研究成果對於提升各種類型塑膠的微結構的成形品質與效率非常重要，並可做為發展創新功能性的微結構元件的重要基礎。計畫分三年來進行。第一年：設計製作ㄧ組微結構模仁和模具來對非結晶性和結晶性兩種塑膠進行熱壓和射出成形實驗，以調查微模穴的充填行為以及微結構的成形特性；並且利用偏光顯微鏡和掃瞄電子顯微鏡來觀察微結構成形體的外觀缺陷以及材料高次構造。根據對這些結果的比較和分析，瞭解材料的結晶性質、微結構的尺寸等級、製程條件等因素對於模穴充填行為和微結構成形特性以及材料高次構造的影響。第二年：首先，針對液晶性、聚摻物、以及具有極性分子的塑膠重覆與上年度相同的實驗、量測及分析。其次，合併將上年度與本年所有種類塑膠的微結構成形體做穿透式顯微鏡分析與原子力顯微鏡分析；探討是否產生差排線與更微細的高次構造狀態；以及調查微結構成形體的收縮率和硬度、楊氏係數等物性的狀況。然後，進行輔助的數值模擬並與實驗量測數據做比對，以得到微結構成形過程中的塑膠的溫度與壓力的數據。最後，綜合各項數據以推斷微結構成形過程中的材料高次構造的發展，並用以解釋微模穴的充填行為以及微結構的成形特性。第三年：使用本研究室所開發完成的可快速自發熱的模仁進行各種類型塑膠的微結構射出成形實驗，並於成形過程中利用該模仁對於模穴內的塑膠實行精密的動態溫度場控制，以及施予塑膠電磁場的作用。其次對實驗所得的微結構成形體進行與前面兩年的研究相同的顯微觀察分析。最後，進行各項資料與數據的整理比較及分析，以瞭解動態溫度場控制以及電磁場作用對於微結構射出成形所帶來的效果。
塑膠微結構元件熱壓/射出成形時材料高次構造的發展及其對成形特性與產品性質的影響
(2007)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系(所)
本計畫將進行數種類型塑膠的微結構熱壓和射出成形實驗，以及成形體材料高次構造的各種顯微鏡分析，並配合數值模擬的輔助，以探討塑膠微結構元件在熱壓和射出成形時的材料高次構造的發展，及其對成形特性與產品性質的影響。本計畫的研究成果對於提升各種類型塑膠的微結構的成形品質與效率非常重要，並可做為發展創新功能性的微結構元件的重要基礎。計畫分三年來進行。第一年：設計製作ㄧ組微結構模仁和模具來對非結晶性和結晶性兩種塑膠進行熱壓和射出成形實驗，以調查微模穴的充填行為以及微結構的成形特性；並且利用偏光顯微鏡和掃瞄電子顯微鏡來觀察微結構成形體的外觀缺陷以及材料高次構造。根據對這些結果的比較和分析，瞭解材料的結晶性質、微結構的尺寸等級、製程條件等因素對於模穴充填行為和微結構成形特性以及材料高次構造的影響。第二年：首先，針對液晶性、聚摻物、以及具有極性分子的塑膠重覆與上年度相同的實驗、量測及分析。其次，合併將上年度與本年所有種類塑膠的微結構成形體做穿透式顯微鏡分析與原子力顯微鏡分析；探討是否產生差排線與更微細的高次構造狀態；以及調查微結構成形體的收縮率和硬度、楊氏係數等物性的狀況。然後，進行輔助的數值模擬並與實驗量測數據做比對，以得到微結構成形過程中的塑膠的溫度與壓力的數據。最後，綜合各項數據以推斷微結構成形過程中的材料高次構造的發展，並用以解釋微模穴的充填行為以及微結構的成形特性。第三年：使用本研究室所開發完成的可快速自發熱的模仁進行各種類型塑膠的微結構射出成形實驗，並於成形過程中利用該模仁對於模穴內的塑膠實行精密的動態溫度場控制，以及施予塑膠電磁場的作用。其次對實驗所得的微結構成形體進行與前面兩年的研究相同的顯微觀察分析。最後，進行各項資料與數據的整理比較及分析，以瞭解動態溫度場控制以及電磁場作用對於微結構射出成形所帶來的效果。
多層膜共擠出製程的層厚均勻性改善及奈米多層膜的開發
(2012)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
多層膜各層的厚度均勻性是多層膜共擠出製程的重要加工特性之一，其對於多層膜產品的性能和品質有重要的影響。本計畫擬探討多層膜各層的厚度均勻性對於共擠出製程參數、模具條件以及熔膠性質等的關聯度和依存特性，以發展能改善層厚均勻性的技術措施，並且藉由開發奈米多層膜來做為技術提升的載具和驗證指標。計畫時程共兩年，茲分年敘述如下。第一年：首先進行PC/PMMA/PC三層膜共擠出實驗，利用高速相機攝錄熔膠在模具內合流後的層間界面位置和平穩性的變化，並與模口流出並冷卻後的多層膜之各層厚度分布進行比較分析。其次利用有限元素軟體POLYFLOW，並選用黏彈性模型的White-Metzner模型，進行合流部以及合流部下游至模唇的非等溫三維流動分析。最後進行實驗結果與數值模擬結果的綜合比較和檢討，以了解共擠出多層膜的各層厚度分布對於諸影響因子的依存特性，並研擬改善層厚均勻性的策略。第二年：首先依據第一年度研究所擬定的策略，實施必要的模具修正和材料性質調整，並以類似第一年度的手法進行新階段的共擠出實驗和數值模擬分析，以發展改善層厚均勻性的軟硬體技術。其次應用前階段所得的知識技術，配合使用多重的模流分割再疊合的方法，進行奈米多層膜的開發，以驗證本計畫所發展的技術之有效性和品質。
多層膜共擠出製程的模內材料變形與流動行為探討
(2011)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
多層膜共擠出製程是製作各種高品質的功能性塑膠膜的重要方法。本計畫擬針對多層膜共擠出製程中材料在模具內的變形與流動行為進行探討，以了解層間材料性質差異、成形條件、模具設計等對於多層膜製品品質的影響，並提供做為多層膜的膜層設計、各層材料的選擇與性質調整、模具設計、以及成形條件的決定等的參考依據。計畫分兩年來進行，茲分述如下。第一年：首先進行由兩種材料構成的三層膜的共擠出實驗，觀察、量測合流後的材料變形流動行為。其次利用有限元素軟體POLYFLOW，並選用Bird-Carreau純黏性非牛頓模型，進行衣架形流路、合流部、以及合流部下游至模唇的三維流動分析。最後進行實驗結果與數值模擬結果的相互比較與檢證，期能了解各層材料的黏度與流速、合流角度、合流部間隙等因子對於合流後的材料變形流動的影響，並掌握材料在模具各階段流路內的變形與流動特性。第二年：改為使用三種素材以進行材質非對稱的三層膜共擠出實驗，並增加對合流部下游的寬度面進行高速攝影，以觀察層間界面不穩定現象的發生過程。數值模擬的部分，改用White-Metzner黏彈性模型進行三維流動分析，並分別與實驗結果、第一年的純黏性數值模擬結果做比較，以進一步了解材料的黏彈特性對共擠出的變形流動的影響，以及對模內各階段流路使用黏彈性模型模擬的必要性。
多層膜共擠出製程的模內材料變形與流動行為探討
(2010)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系（所）
多層膜共擠出製程是製作各種高品質的功能性塑膠膜的重要方法。本計畫擬針對多層膜共擠出製程中材料在模具內的變形與流動行為進行探討，以了解層間材料性質差異、成形條件、模具設計等對於多層膜製品品質的影響，並提供做為多層膜的膜層設計、各層材料的選擇與性質調整、模具設計、以及成形條件的決定等的參考依據。計畫分兩年來進行，茲分述如下。第一年：首先進行由兩種材料構成的三層膜的共擠出實驗，觀察、量測合流後的材料變形流動行為。其次利用有限元素軟體POLYFLOW，並選用Bird-Carreau純黏性非牛頓模型，進行衣架形流路、合流部、以及合流部下游至模唇的三維流動分析。最後進行實驗結果與數值模擬結果的相互比較與檢證，期能了解各層材料的黏度與流速、合流角度、合流部間隙等因子對於合流後的材料變形流動的影響，並掌握材料在模具各階段流路內的變形與流動特性。第二年：改為使用三種素材以進行材質非對稱的三層膜共擠出實驗，並增加對合流部下游的寬度面進行高速攝影，以觀察層間界面不穩定現象的發生過程。數值模擬的部分，改用White-Metzner黏彈性模型進行三維流動分析，並分別與實驗結果、第一年的純黏性數值模擬結果做比較，以進一步了解材料的黏彈特性對共擠出的變形流動的影響，以及對模內各階段流路使用黏彈性模型模擬的必要性。
機械固力與自動化學門e化製造技術應用之現況國外參訪計畫
(2008)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系(所)
熱壓成形微結構的收縮特性研究
(2001)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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國立交通大學機械工程學系
鏡面可調式內視鏡的研究---子計畫IV：內視鏡微零件模組的精密射出成形研究
(1999)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
高深寬比的次微米結構的模具開發與熱壓成形之研究(I)
(2002)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
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交通大學機械工程系
高深寬比的次微米結構的模具開發與熱壓成形之研究(II)
(2003)
陳仁浩
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CHEN REN HAW
;
國立交通大學機械工程學系