指導學長：李明承 學長 學長 國立臺灣師範大學

國立台灣師範大學機電科技學系 -1-

UV- UV -LIGA LIGA製程應用於電熱式微致動器之研製 製程應用於電熱式微致動器之研製

指導教授：楊啟榮

指導教授：楊啟榮 博士 博士 指導學長：李明承

指導學長：李明承 學長 學長 國立臺灣師範大學

國立臺灣師範大學 機電科技學系 機電科技學系 機電整合實驗 機電整合實驗

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研究動機與目的

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結構設計與分析

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製程流程圖

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研究結果與討論

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結論

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研究動機與目的 研究動機與目的

研究動機：

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改善傳統的雙層式電熱致動器，會產生雙層材料剝離的缺點。

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改善冷熱臂式電熱致動器，需以高成本之半導體或X-ray LIGA製程 製造的缺點。

雙層式電熱微致動器 冷熱式電熱微致動器

研究目的：

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利用低成本UV-LIGA技術，製作輸出力大、結構強度增加之單層式 電熱式微致動器，並實際經由實驗驗證其性能。

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Li

G

A

LIGA製程： LIGA 製程：

5.模造 3. 電鑄

1. 光刻(X-ray, Laser, UV)

Base plate

Plastic (moulding compound)

Metal Resist structure

Electrical conductive base plate

Absorber structure

Mask membrane

Resist

2. 顯影

4. 金屬模仁

6. 脫模

Mould cavity Resist structure

Plastic structure

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電熱式微致動器結構設計與分析 電熱式微致動器結構設計與分析

微致動器是由兩根電阻不同之懸臂樑(beam)固 定接合於電極，當通入電流時，

=每單位體積所產生熱，並以求得

=單位控制體積 I =所施加的電流(A) R =結構的電阻(Ω)

=電阻係數(Ω-cm) L =電阻長度(cm) A =電阻截面積(cm

)

有較大之電阻，所產生之焦耳熱較大，因而溫 度上升較高，故形成“熱”懸臂樑。反之，形成

“冷”懸臂樑。當熱膨脹變形量不同之兩根懸臂

樑於電極固定時，微致動器將朝“冷”懸樑方向 成弧狀位移。

V R I² V

q&

/ R=ρL A

ρ

Direction of motion

Hot arm

Cold arm

Dimple

Gap Flexure

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製程流程圖 製程流程圖

Si基底上長SiO2與濺鍍Ti/Cu

曝光顯影主結構形狀

電鑄主結構 旋佈AZ4620光阻

曝光顯影蝕刻視窗

氯化鐵蝕刻Ti/Cu

BOE蝕刻SiO₂

KOH蝕刻Si基底

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各實驗步驟

各實驗步驟OM OM 圖 圖

曝光顯影主結構形狀 曝光顯影主結構形狀

電鑄主結構 電鑄主結構

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曝光顯影蝕刻視窗 曝光顯影蝕刻視窗

氯化鐵蝕刻

氯化鐵蝕刻

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BOE蝕刻BOE

蝕刻

KOH蝕刻KOH

蝕刻

基底

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未釋放

未釋放 釋放後

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結構的 結構的 SEM圖 SEM 圖

單臂式微致動器 微夾爪

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微致動器性能測試 微致動器性能測試

頻率產生器 頻率產生器

頻率控制程式 頻率控制程式 電源供應器 電源供應器

長工作距離 長工作距離 顯微鏡 顯微鏡 螢幕

螢幕

微結構測試設備

微結構測試設備

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作動影片 作動影片

單臂式微致動器

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微夾爪

作動影片 作動影片

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結 結 論 論

1.本實驗已成功利用UV-LIGA技術，製作出微 致動器。

2.本實驗之微致動器具有在電流0.16mA時，具 24 μm之大位移量。

3. 實驗證明線寬在 10-15μm的單熱臂和雙熱 臂 之製程，具有極佳的成功率。

4.當電流超過最大位移量之電流時，致動器之熱 臂會因過熱負載而燒毀。

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敬請批評與指教 敬請批評與指教

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