本文利用非線性Temosenko大變形理論，搭配模擬軟體CFD的模擬數值，分 析不同條件之薄膜最大變型量，在與實驗數據做比較，發現小變形理論分析薄膜 變形的部份，與實驗結果相吻合，誤差皆在一個百分比內，而大變形部份變形趨 勢也相差不遠，由數值範例可獲得以下幾點結論：
（１）古典薄膜變形理論以垂直於平面之變形視為主要位移，因此當薄膜受 力變形後只能適用於較小變形量的分析，無法達到真正的大變形情 況。而本文所探討的Temosenko大變形理論，由我們所計算的數值範例 結果可得知，確實能真正達到大變位之變形，呈現非線性變形。而模 擬部份，也能精準算出小變形的線性變形量。
（２）本文所使用的CFD模擬軟體，其計算主體為有限容積法，有限容積法 對於小應變、小位移的分析結果相當準確，但是大變形部份，則無法 精準算出。古典薄膜理論忽略剪力變形部分，但當變形量達到一定程 度之後橫向剪應力所帶來的影響將無法忽略，因此無法計算出真實的 變形情況。由第四章計算結果得知，當厚度100 μm的薄膜，在變形 大約超過 20 μm 後，剪應力所造成的影響必須要考慮。因此在分析 薄膜變形問題時，必需考慮剪應變對於整體變形之影響，而我們所探 討的Temosenko大變形理論，除了影響變形的正向力外，還考慮的橫向 正應力、剪應力，以及法線變位等各項因素，所算出的大變形部份，
正好補足我們模擬所不足的地方。
（３）由第四章的計算結果我們得知，影響薄膜變形的主要邊界條件，除了
塗佈光阻時塗佈機得旋轉速度，影響光阻厚度的部份，都會改變我們計 算薄膜的變形量。光阻塗佈越厚，薄膜與基板玻璃之間寬度越大，變形 也更加明顯，氣室與流道之間厚度越薄，雖變形也可以更加明顯，但是 晶片製作上也更加困難。
參考文獻
[1]. 陳建人, “微機電系統技術與應用,”行政院國家科學委員會精密儀器發展 中 心出版,2003.
[2]. W. N. Sharpe, JR., J. Bagdahn, K. Jackson and G. Coles, “Tensile testing of MEMS materials-recent progress,” Journal of Materials Science, Vol. 38, pp.
4075-4079, 2003.
[3]. 徐泰然著,朱銘祥譯,“微機電系統與微系統設計與製造,”美商麥格羅希爾,普林 斯頓國際有限公司,2003.
[4]. A. Soldera, Y. Grohens, “Cooperativity in stereoregular PMMAs observed by molecular simulation,” Polymer, Vol. 45, pp. 1307-1311,2004.
[5]. C. W. Yong, W. Smith, and K. Kendall, “Molecular dynamics simulations of (001) MgO surface contacts: effects of tip structures and surface matching,”
Nanotechnology, Vol. 14, pp. 829-839, 2003.
[6]. G. B. Lee, S. H.Chen, G. R. Huang, W.C. Sung and Y. H. Lin,“Microfabricated plastic chips by hot embossing methods and their applications for DNA separation and detection,” Sensors and Actuators B,. 75, pp. 142-148, 2001.
[7]. S. K. Lee, K. C. Lee and S. S. Lee, “A simple method for microlens fabrication by the modified LIGA process,” J. Micromech. Microeng., Vol. 12, pp. 334-340, 2002.
[8]. Unger, M A, Chou, H P, Thorsen, T, Scherer, A and Quake, S R,” Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography,” Science, Vol . 288 pp. 113–116, 2000.
[9]. Husband, B., Bu, M., Evans, A. G. R. and Melvin, T.,“Investigation for the
[10].Wang, C. H., Lee, G. B.,”Automatic Bio-sensing Diagnostic Chips Integrated with Micro-pumps and Micro-valves for Multiple Disease Detection,” Biosensors and Bioelectronics, Vol . 21,pp. 419-425, 2004.
[11].Chou, H. P., Unger, M. A. and Quake, S. R.,”A Microfabricated Rotary Pump,”
Biomedical Microdevices, Vol . 3, pp. 323-320, 2001.
[12].Tseng , H. Y., Wang, C. H.and Lee, G. B., “Membrane-activated microfluidic rotary devices for pumping and mixing ,” Biomed. Microdev., pp. 545-554, 2007.
[13].Wang, C. H. and Lee, G. B.” Pneumatically driven peristaltic micropumps utilizing serpentine-shape channels,” J. Micromech. Microeng., Vol . 16, pp.
341–348, 2006.
[14].Tabata, K. Kawahata, S. Sugiyama and I. IGARASHI, “Mechanical property measurement of thin films using load-deflection of composite rectangular membranes,” Senaors Actuators ,Vol. 20, pp. 135-141, 1989.
[15].F. Yang, “Thickness effect on the indentation of an elastic layer,” Materials Science and Engineering A, Vol. 358, pp. 226-232, 2003.
[16].J. Qi, C. Y. Chan, I. Bello, C. S. Lee, S. T. Lee, J. B. Luo and S. Z. Wen, “Film thickness effects on mechanical and tribological properties of nitrogenated diamond-like carbon films,” Surface and Coatings Technology,
Vol. 145, pp. 38-43, 2001.
[17].A. Misra, M. Verdier, Y. C. Lu, H. Kung, T. E. Mitchell, M. Nastasi andJ. D.
Embury, “Structure and mechanical properties of Cu-X (X = Nb,Cr, Ni) nanolayered composites,” Scripta Materialia, Vol. 39, pp. 555-560, 1998.
[18].J.H. Zha, I. Malik, T. Ryan, E. T. Ogawa and P. S. Ho,“Thermomechanical properties and moisture uptake characteristics of hydrogen silsesquioxane subμm films,” Applied Physics Letters, Vol. 74, pp. 944-946, 1999.
transverse vibrations of prismatic bars ,” Philosophical Magazines, Vol. 41, pp.
744-746, 1921.
[20].S. P. Timoshenko, “ On the transverse vibrations of bars of uniform cross-section ,” Philosophical Magazines, Vol. 43, pp. 125-131, 1922.
[21].A. Brenner and S. Senderoff, “Calculation of stress in electro- deposits from the curvature of a plated strip,” J. Research of the Natl.,pp. 105-123, 1949.
[22].N. N. Davidenkov, “Measurement of residual stress in electrolytic Deposits,” Sov.
Phys., Vol. 2, pp. 1595-2598, 1961.
[23].C. H. Hsueh and S. Lee, “Effects of viscous flow on residual stresses in film/substrate system,” Journal of Applied Physics, Vol. 91, pp. 2760-2764.
[24].D. L. Thomas, J. M. Wilson and R. R. Wilson, “ Timoshenko beam finite elements,“ Journal of Sound and Vibration, Vol. 31(3), pp. 315-330, 1973.
[25].CFD Research Corp., CFDRC User Manual, 2003.
[26].蘇仁寶, “流體於歧管式微型裝置流道內流場不均勻狀況數值分析,” 中原大學 機械工程科學系碩士論文,2007.
[27].林建甫, “微流體多功能電化學檢測系統,”國立成功大學工程科學系碩士論 文,2005.
[28].曾家豪, “微型球柵陣列構裝翹曲及應力分析,”國立雲林科技大學機工程科學 系碩士論文,2004.
[29].林基正, “微電子元件封裝可靠度暨散熱特性之設計分析與驗證,”國立清華大 學博士論文,2002.
[30].陳宣穆, “旋轉體薄殼之大變形分析,”國立成功大學土木工程科學系碩碩士論 文,2007.
Vessel Technology, Vol. 111, pp. 88-96, 1989.
[33].J. N. Reddy, “On refined computational models of composite laminates,”
International.
[34].楊桂通, “彈性力學,” 中國,高等教育出版社,1997.
[35].I. S. Sokolinkoff, “Mathematical theory of elasticity,”Mc Graw-Hil, America, 1956.
[36].江英良, “平板大變形理論分析,”國立成功大學土木工程科學系碩士論文,2006.
[37].蓋永鋒, 林裕城, 李國賓,“應用MEMS 設計與製作微型壓阻式壓力感測器,”
2000.
[38].陳丕宇,“應用MEMS微型壓力感測器於風洞實驗之研究,”立成功大學航空太 空工程科學系碩士論文,2001.
[39].林彥亨,“利用介電泳力操控細胞之生物晶片研究,”國立成功大學工程科學系 碩士論文,2002.
[40].葉泰巖,“新型薄膜氣動微幫浦的研究與設計,”義守大學機械與自動化工程學 系碩士論文,2008.
[41].曾維國“壓電式致動器設計製作及其在霧化器與微混合器之應用,”國立成功大 學工程科學系,2004.
[42].王志豪, “整合氣動式微閥門與微幫浦之多功能生醫微流體檢測晶片及其疾病 偵測之應用,” 國立成功大學工程科學系碩士論文,2003.
[43].楊忠煌、黃博俊、李文昌編, “單晶片8051 實務與應用,” 全華書局,2000。
[44].C. Nikolas , L. Gang . Liu, K. H. Jeong, and P. Luke. Lee,” Tunable liquid-filled microlens array integrated with microfluidic network,” OPTICS EXPRESS ,Vol.
11, No. 19 ,pp. 2370-2378 ,2003.
自述
姓 名：劉高瑋
出 生：民國 71 年 9 月 24 日 籍 貫：高雄市
學 歷：高雄市立楠梓國小 高雄市立楠梓國中 國光高級中學
逢甲大學機械與電腦輔助工程學系 義守大學機械與自動化工程研究所 住 址：高雄市楠梓區楠梓舊街 29 巷 17 號 電 話：(07)351-3968
E-mail：[email protected]