精密光電儀器技術專題

複合結構光式動態三維形貌精密量測技術 [ 下載 PDF ]

陳亮嘉, 翁明軒

本研究提出一個複合結構光式動態三維形貌精密量測方法，乃結合傅立葉輪廓術 (Fourier transformprofilometry, FTP) 與相移輪廓術 (phase shifting profilometry, PSP) 兩種演算法，所發展出一種具即時量測能力之創新性複合式條紋輪廓術 (composite fringe profilometry, CFP)，其量測精密度可媲美 PSP，且可同時達到動態三維形貌量測之創新動態形貌量測技術。將不同相位的正弦條紋進行色彩編碼，以組合形成一種具獨特性的結構圖案並且投影至物體表面上，利用高速影像單元取像並且由所發展的帶通濾波器 (band-pass filter) 進行處理。本技術能夠以最高取像速度進行三維影像之重建能力 (目前可達數百 Hz 以上)，主要原理乃利用 FTP 萃取出的彩色結構光 (紅藍綠，RGB) 結構條紋，並同步進行三步之相位重建。在初步的驗證階段，本方法將可以達到接近於傳統相移術的量測精度與重複度，並且可即時獲得三維影像資訊的能力。針對標準階高量測所產生之最大誤差，可控制在全高量測範圍的 1.231% 以內。

三次元接觸式掃描探頭之研製 [ 下載 PDF ]

朱志良, 陳泓錡, 柯志憲

本研究主要目的是在發展一三次元接觸式掃描探頭。在機構設計上，Z 軸系統利用薄彈片之特性達到 Z 軸垂直移動。XY 軸系統採用微細樑之設計，針對所選擇特定接觸力來設計微細樑的長、寬、厚度與彈片的相關尺寸，並在結構中心安裝一頂針，以抑制 Z 軸位移誤差，達成整體三自由度之特色。光路設計選用雷射二極體、一維 PSD 與二維 PSD 作為感測元件使用，經由感測器記錄此位移量或角度偏擺量，再與三軸定位平台作座標定位，便能得到待測物的尺寸與三維形貌。經實驗證實後，X/Y/Z 軸具有 ±1 mm × ±1 mm × 1 mm 的量測範圍，不確定度為 0.7 µm，X/Y/Z 方向的接觸力分別為 0.26 N/mm、0.26 N/mm 與 0.4 N/mm。

AMOLED 顯示器關鍵製程檢測技術 [ 下載 PDF ]

楊富程

因應主動式有機發光二極體 (active-matrix organic light-emitting diode, AMOLED) 顯示器對薄膜電晶體 (thin-film-transistor, TFT) 的需求，面板廠使用低溫多晶矽 (low temperature poly- silicon, LTPS) 以提升 TFT 的通道層之材料電子遷移率 (electron mobility)，目前以準分子雷射退火 (excimer laser annealing, ELA) 結晶化的製程為主流，然而此製程的品質目前僅能使用離線或破壞性的方式進行分析，因此目前無法針對此製程做全面性的檢測，針對全面性的檢測的問題目前尚未有好的解決方案，本文針對 AMOLED 顯示器所要引入製程的主要因素進行探討，並針對此檢測的問題提出了以非接觸式面形取像的結晶化分析的方法以解決目前檢測的問題。

高速線掃描之晶背瑕疵自動光學檢測系統 [ 下載 PDF ]

陳銘福, 黃柏瑄, 周志忠, 翁睿謙

依據廠商需求設計一種運用高速線掃描取像裝置與高空間解析鏡頭之光機模組。配合影像處理與快速檢測演算法的開發，研發一種檢測驅動晶片瑕疵的光學檢測系統，以精確檢測晶背上大於規格的瑕疵。檢測系統由線陣列影像擷取、照明控制、瑕疵檢測及操作管理等模組構成，以檢測包含殘膠、缺角與晶裂等瑕疵。系統之取像照明採 LED 為光源，具有體積小、低功耗與高照度等優點。系統以低幾何形變之高性能線掃描光機取像及二值化邊緣像素統計分布方法，進行晶片瑕疵之偵測與尺寸解算。使得檢測系統具有：(1) 可在受檢晶片封裝的運送過程中取得檢測影像，避免停頓式取像的缺點；(2) 每一晶片對應一幅影像，不需影像幾何校正與拼接，可大幅縮減影像處理時間；(3) 以邊緣影像為基礎的新檢測法，可提高瑕疵檢測的精度與效率等優點。因此可大幅降低晶片瑕疵的檢測人力與時間，並且免用顯微鏡等檢測設備，具有可大幅降低成本及提高晶片品質控管等優勢。本系統已可整合於封裝設備之挑選機，並可依廠商之機台需求來修改及進行系統整合測試，以滿足驅動晶片瑕疵之自動化光學檢測需求。

震動調變之子孔徑接合干涉術 [ 下載 PDF ]

林柏至, 張鴻聖, 陳怡君, 梁肇文

本研究團隊開發出一套現代子孔徑接合量測技術，主要利用電動平台上的機械震動來達到量測表面之形變量之目的。當干涉儀連續擷取干涉條紋時，待測光學元件會對著本身的對稱軸旋轉。此設計利用同步旋轉掃描系統以及非均勻相移演算法，同時增進量測系統的擷取速度與量測能力以及子孔徑位置的準確性。經實際測試之後，其重疊部分之方均根誤差值只有 0.0037 個波長 (wave)，此結果顯示出此量測技術之可行性。

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微機械式射頻開關 [ 下載 PDF ]

蔡宗佑, 楊閔智, 戴慶良

微機械式射頻開關是利用標準互補式金氧半導體 (CMOS) 製程所製作，其驅動力為靜電力，開關的切換機制是以電容耦合方式進行運作，其構造包含金屬薄膜、訊號傳輸線、彈簧與圓形螺旋電感，電感結構用以提升微機械式開關的電性特性及增加工作頻率範圍。當微機械式開關需要後製程處理釋放懸浮結構，後製程處理採用反應性離子蝕刻 (RIE) 移除電感下方的矽基材以及濕蝕刻犧牲層。實驗結果顯示，微機械式開關的驅動電壓為 11 V，在工作頻率 35 GHz 時，其插入損失為 −0.8 dB；隔離度為 −25 dB。

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LED 光源之再生能源應用與發展 [ 下載 PDF ]

周榮源

隨著化石能源儲量的日益減少及環境污染的不斷惡化，尋找清潔的可再生能源來替代現有的化石能源，是人類急需解決的一項緊要任務。只有當再生能源所產生的廢棄物能被處理時，我們才真的能夠永續生存。氫氣是替代石化燃料的最好選擇，由於氫氣燃燒後的產物是水，不會造成環境的負荷，可謂是最乾淨的燃料。在所有已知生物系統中，光合菌是最有效率之氫氣生產者，其亦可將二氧化碳當做培養之碳源。因此，以光合菌之最佳培養條件為基礎下，設計具長壽命、高光電轉換效率而節能省電、無紫外線、不易損壞的固態元件 LED 燈源之光生物反應器，利用這些生物特性及物理性質，來進行益生菌培養條件之優化，不僅可以保護生態環境，亦可達到改善全球暖化現象之目的。本文主要是以農業生物科技與能源科技中：(1) 光合菌產氫、(2) 植物工廠、(3) 微生物燃料電池等技術應用於解決能源問題或開發再生能源為主要研究範圍，闡述在這三大技術中 LED 光源與光機交互作用研究之應用與重要性，以及在技術發展與設備商品化過程中常遇到的問題。為落實各項技術之可行性，本文以機械設計工程角度來思考 LED 光源在能源上之應用，並積極尋求與產業進行密切產學合作，朝向自主設備技術建立與開發目標努力。