沈弘俊臺灣大學：應用力學研究所朱信彰Chu, Hsin-ChangHsin-ChangChu2007-11-292018-06-292007-11-292018-06-292006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62395本研究利用微機電製程技術，成功製作出本身具有推動流體功能的微粒子分離器，即是不需要外加的動力源便可推動流體及分離微粒子。 此微粒子分離器以微幫浦作為基本元件，並於下游處連接三叉型流道，其驅動流體的原理是利用貼附在震動腔上的壓電片反覆震動並配合漸張漸縮管作為流體導向的元件，而分離的原理是利用非穩態週期流於三叉型流道產生的渦漩流場作為一阻擋粒子前進的擋體，再依據渦漩的方向帶動微粒子往分支流道前進，進而達到分離的效果。 在製程方面以矽晶圓為基材，利用顯影與乾蝕刻技術製作出微流道，再利用陽極結合使其與玻璃封裝，最後貼附壓電片作為驅動源便完成微粒子分離器的製作。實驗採用紅色螢光微粒子搭配脈衝式雷射作為燈源觀測流道內微粒子分離的現象，再利用影像處理計數下游出口的微粒子數目，以分析其分離效率。此外，利用微粒子影像測速儀量測非穩態週期流的流場特性，以評估渦漩流場發生的位置對於分離效率的影響。所製作出的微粒子分離器於較低驅動電壓時具有較佳的混合效果，若下游三叉型流道間的夾角角度愈小時，也有助於分離效率的提升。本研究僅以一道光罩完成具有雙重功能的晶片，大幅縮小元件的體積，更有益提高系統整合的可行性。摘要 i 目錄 ii 表目錄 iv 圖目錄 v 符號說明 vii 第一章 緒論 1 1-1背景 1 1-2研究動機 1 1-3微機電系統與微流體系統 2 1-4文獻回顧 2 1-5研究目的 5 第二章 原理與設計 7 2-1微幫浦工作原理 7 2-2分離原理 8 2-2-1自推式超音波型微分離器 8 2-2-2自推式流場特性型微分離器 8 2-3微分離器的設計 9 2-4基本壓電原理 9 2-5製程選擇 11 2-5-1微流道製程 11 2-5-2微流道封裝接合製程 12 第三章 元件製作 13 3-1光罩製作 13 3-2基材清潔 13 3-3矽晶圓微流道製作 14 3-3-1黃光室微影製程 15 3-3-2光阻的選擇 15 3-3-3 微影製作流程 16 3-3-4矽晶圓微流道乾蝕刻製程 17 3-3-5電感耦合電漿蝕刻機（ICP）工作原理 17 3-3-6乾蝕刻流程 17 3-4矽晶圓微流道之封裝 18 3-4-1 流道出入口開孔 18 3-4-2 7740玻璃與矽晶圓微流道之接合 18 3-4-3 壓電片的選用與黏貼 19 3-5實驗儀器與設備架設 19 第四章 實驗結果與討論 21 4-1微流道的製作結果 21 4-2元件封裝結果 21 4-3微粒子分離器測試結果 22 4-3-1 自推式超音波型微分離器 22 4-3-2 自推式流場特性型微分離器 23 4-4 微粒子分離器量化結果分析 24 4-4-1 實驗方法 24 4-4-2 影像處理量化分析 25 4-4-3分離效率量化結果 26 4-5 流場可視化結果 27 第五章 結論與未來展望 29 5-1結論 29 5-2未來展望 30 參考文獻 32 附表 35 附圖 363081393 bytesapplication/pdfen-US微機電製程微粒子分離器非穩態週期流壓電片。MEMSseparatorunsteady periodic flowPZTthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62395/1/ntu-95-R93543073-1.pdf