實驗設計首先為製作出一具有微流道寬 200μm、300μm、400μm，深度 200μm 的模仁，進而進行射出成型實驗大量複製。整體製程可分為三大步 驟：(1)前置作業：模具及模仁設計(2)實驗部分：實驗設備、材料之介紹(3) 後處理部分：量測方式簡介。
3-1 前置作業(模具及模仁設計)
(1)模具實驗過程中所使用之精密射出成型機為一較小尺寸之射出成型機，可裝 置模具大小較一般常見模具來得小許多。模具採用二版式模座(圖 3-1、3-2) 的標準構造，此類型模座構造較簡單，製作成本較為低廉。模座可分為固 定側與可動側(圖 3-3)兩大部分，固定側固定於射出機的固定盤(Stationary platen)上，成為材料的射出部；可動側則固定於可動盤(Movable platen)上，
成型結束後開模，成型品附著於可動側，再利用成型機的頂出裝置，頂撞 頂出銷固定板，帶動頂出銷定位板上的頂針，將成型品頂出。固定側上包 含固定側固定板、固定側型模板、定位環、注道襯套、導銷襯套。可動側 上包含了可動側固定板、可動側型模板、承版、間隔塊、導銷、頂出銷固 定板、頂出銷定位版、頂出銷、回位銷、注道抓銷。固定側型模板與可動
側型模板的冷卻水道頂採雙 U 型設計，委託富比特塑膠模具公司製作，零 件部分委託聲遠實業公司製作，包含:定位環、灌嘴、拉料梢。
圖 3-1 模座
圖 3-2 模座剖面圖
圖 3-3 模座可動側(左)與固定側(右)
(2)模仁設計
模仁採用嵌入模座的方式，可動側與固定側各有一個模穴，做為埋入模 仁之用途。其中，本研究分別製作了兩個固定側之模仁(母模仁一及母模仁 二)，目的是要探討微流道之間距離對射出成形結果寬度方向尺寸變化之影 響。而其模穴之幾何形狀如圖 3-4。其中圖 3-4(a)可動側之模仁(公模仁)包 含澆道、澆口與模穴，而圖 3-4(b)、(c)為固定側之模仁(母模仁)，(b)之模仁 一 由 三 條 击 起 微 結 構 組 成 ， 其 大 小 從 近 澆 口 致 遠 離 澆 口 依 序 為 線 寬 400μm、200μm、300μm，深度 200μm，長度 40mm，微結構之間的距離約 在 2300μm 左右； (c)為模仁二則是由五條击起微結構組成，其大小從近澆 口致遠離澆口，依序為線寬 400μm、200μm、200μm、200μm、300μm，深
度 200μm，長度 40mm，微結構之間的距離大約在 1000μm 左右。微結構利 用 CNC 線切割放電加工及銑床來製作。
(a) 公模仁 (b) 母模仁一 (c) 母模仁二 圖 3-4 模仁
3-2 實驗部分（射出成型實驗儀器與材料）
進行射出成型實驗所需的儀器包含(1)射出成型機、(2)模溫控制機、(3) 塑膠材料，以及(4)烘料機。
(1)射出成型機
由於成品尺寸較小，且具有微特徵結構物，所以採用 Sodick 公司 TR05EH 型精密射出成型機(圖 3-5)，最大合模力為 5 噸，鎖模為直壓合模，塑料以 螺桿預塑方式射出，螺桿直徑為 14mm，最大射速可達 300mm/s 由於各參
一穩定及準確之精密射出成型機，詳細規格如表 3-1。
圖 3-5 TR05EH 型精密射出成型機
表 3-1 TR05EH 射出機規格性能表
(2) 模溫控制機
射出成型機還頇有模具溫度控制機搭配使用，才能控制模具溫度，所使 用的模具控溫機為信易牌 STM-120 型(圖 3-6)，採用全數位式 P.I.D. 溫度控 制及冷卻控制，在任何操作狀態下均可維持穩定模具溫度，溫度準確性在±
10℃以內，利用維持模具控溫機內高溫煤油，經由油管進入模具冷卻水道 進行循環與熱交換，維持模具於射出成型時穩定溫度，表 3-2 為詳細規格。
圖 3-6 模具控溫機 STM-120
表 3-2 模具控溫機 STM-120 詳細規格
溫 度 電熱 泵浦功率 泵浦流量 泵浦壓力 冷卻方式 模具接頭 外型尺寸 重量
kw kw L/min Bar Inch mm kg
油水兩用式, 水式 95℃, 油式 160℃
4.5 0.5 40 3.5 間接冷卻 3/8"2×2 260×670×620 65
(3) 塑膠材料
採用的塑料為奇美公司(CHI-MEI Corporation)型號 CM-205 的壓克力樹 脂(圖 3-7)，壓克力(聚甲基丙烯酸甲酯 Polymerthyl methacylate)簡稱 PMMA，
為耐熱型射出級，機械性質強硬，且具有高透明度可達 92％透光率，可塑 性佳，可製成各種形狀產品，材料特性如表 3-3。
圖 3-7 奇美 CM-205 壓克力及壓克力顆粒
表 3-3 PMMA 材料性質表
CM-205
特性 試驗法 單位
物理性質 Physical Properties
比 重 ASTM D-792 1.19
光學性質 Optical Properties
曲折率 ASTM D-542 1.491 全光透過率 ASTM D-1003 % 92
機械性質 Mechanical Properties
引張強度 ASTM D-638 PSI kg/cm2 10200 720 彎曲強度 ASTM D-790 PSI kg/cm2 15600 1100
延伸率 ASTM D-638 % 5.0 抗衝擊力 ASTM D-256 ft-lbs/in2
kg-cm/cm 0.37 / 2.0 熱性質 Thermal Properties
熱變形溫度 ASTM D-648 °C / °F 100 / 212 軟化點 ASTM D-1525 °C / °F 113 / 235
電氣性質 Electrical Properties
絕緣耐力 ASTM D-149 Volts/Mil 500 誘電率 ASTM D-150 3.7 誘電率力 ASTM D-150 0.5 失電率 ASTM D-150 0.19 體積固有抵抗 ASTM D-257 W cm 10 15
(4) 烘料機
壓克力吸濕性特高，加工前必頇加以烘料乾燥，烘料溫度為 85℃，連 續烘料 4 個小時以上，壓克力塑料才可進行射出成型，使用烘料機為信易 牌 SHD-烘料機(圖 3-8)，並搭配信易牌 SD 轉輪式蜂窩除濕機(圖 3-9)進行烘 料乾燥。
圖 3-8 烘料機
圖 3-9 轉輪式蜂窩除濕機
3-3 後處理部分（量測方式簡介）
本研究之量測可分為(1)模仁微結構之量測與(2)塑膠成品之量測兩部 分，分別使用共軛焦 3D 光學表面形貌量測儀(3D Confocal Microscope；
Nano Focus)及表面粗度儀(Alpha-step Profilometer；α-step)兩種儀器量測微 特徵結構物之切確尺寸大小，如寬度及量測物體表面輪廓，了解成品表面 微結構形態。
3-3-1 模仁量測之共軛焦 3D 光學表面形貌量測儀
共軛焦 3D 光學表面形貌量測儀(3D Confocal Microscope；Nano Focus)
（圖 3-10），利用多孔聚焦原理由最低點掃描至最高點的方式來量測線寬 內的深度，突破以前顯微鏡只能量測平面的問題，可以做 3D 的量測，且 Z 方向精度可達奈米等級。適合量測金屬及經過共軛光照射會產生反射之材 料，故本研究之模仁採用此儀器進行量測。其中，使用之放大倍率為 5 倍。
其詳細規格如表 3-4。
圖 3-10 共軛焦 3D 光學表面形貌量測儀
表 3-4 共軛焦 3D 光學表面形貌量測儀規格表
3-3-2 塑膠成品量測之表面粗度儀
使用表面粗度儀(Alpha-step Profilometer；α-step)進行表面輪廓的量測，
觀測成型品表面成型狀況，使用辛耘企業生產，型號 KLA-Tencor/AS500 之 表面粗度儀(圖 3-11)，量測前先將用丙酮(Acetone)擦拭成型品，去除油汙及 灰塵以利量測，詳細規格如表 3-5。
圖 3-11 表面粗度儀
表 3-5 表面粗度儀規格表