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系統識別號 U0002-0908200515021800
中文論文名稱 微保險絲製造與測試
英文論文名稱 Fabrication and Test of Micro Fuses
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 機械與機電工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Mechanical and Electro-Mechanical Engineering
學年度 93
學期 2
出版年 94
研究生中文姓名 林俊偉
研究生英文姓名 Jun-Wei Lin
學號 692341547
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-07-19
論文頁數 78頁
口試委員 指導教授-康尚文
委員-楊龍杰
委員-夏曉文
中文關鍵字 環氧玻璃  濕蝕刻  微保險絲  ANSYS 
英文關鍵字 Glass Epoxy  Wet Etching  Micro Fuse  ANSYS 
學科別分類 學科別應用科學機械工程
中文摘要 本研究利用濕蝕刻製程技術在環氧玻璃感光電路板上製作微銅保險絲。保險絲結構尺寸長為600μm,寬為80μm,銅層厚度為30μm。
在數值模擬研究中,利用ANSYS軟體對保險絲輸入不同的電壓來預測溫度的變化。微保險絲經由控制蝕刻時間來獲得不同的截面積。實驗時,輸入電源以0.1安培電流為增加間隔,一直輸入到保險絲之熔斷電流,並擷取保險絲的特性變化。
實驗結果顯示量測溫度和模擬的數據一致。且所製作三種額定電流1.15安培、1.60安培及 2.10安培之微保險絲,在額定電壓3.6伏特中皆測試通過國際標準安全規格。
英文摘要 In this study, a micro copper fuse was developed on glass epoxy plate by wet etching technology. The fuse structure has a length of 600μm and a width of 80μm.The thickness of the copper layer is 30μm.
Numerical simulation was studied with ANSYS software to predict the temperature distribution of micro fuse with variation of input voltage. Different cross-section area of micro fuse was obtained from controlling etching time. The characteristic of the fuse were evaluated experimentally by input power to its blowing current with an increment of 0.1A.
Measured temperature showed a good agreement with the simulation data. Under safety standard test requirement, the normal rated current of the design micro fuses are 1.15A, 1.60A and 2.10A at an input voltage of 3.6V.
論文目次 總目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
總目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
符號說明 Ⅹ
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 5
1.3 文獻回顧 7
1.3.1 國內相關研究 7
1.3.2 國外相關研究 10
第二章 基本簡介 14
2.1 簡介 14
2.1.1 目的 14
2.1.2 組成 14
2.1.3 重要性 15
2.1.4 安全規格 18
2.2 工作現象說明 19
2.2.1 熱力學第一定律 19
2.2.2 輸入能量 20
2.2.3 輸出能量 23
2.2.4 工作現象 25
第三章 數值模擬分析 27
3.1 電腦輔助模擬分析軟體 27
3.1.1 計算機輔助工程技術 27
3.1.2 ANSYS軟體特點 27
3.1.3 分析流程 29
3.2 數值分析 30
3.2.1 前處裡 30
3.2.2 求解分析 31
3.2.3 後處理 32
第四章 實驗製程與測試 35
4.1 實驗設備 36
4.2 製程步驟 41
4.3 測試步驟 44
4.3.1溫度及電壓測試 44
4.3.2熔斷時間測試 46
第五章 結果與討論 47
5.1 尺寸與蝕刻時間的關係 47
5.2 溫度、電壓與電流的關係 49
5.3 熔斷時間和安全係數 59
第六章 總結與未來建議 63
6.1 總結 63
6.2 未來建議 64
參考文獻 66
附錄 一 元素參數 69
附錄 二 邊界條件 70
附錄 三 量測端電壓值 73
附錄 四 結構部份溫度值 76

圖目錄
圖1 保險絲的熔斷時間比較圖 2
圖2 0402型電流與熔斷時間關係圖 5
圖3 RC時間延遲 6
圖4 林甲森研究群製作保險絲的電流量測波形 9
圖5 林甲森研究群製作保險絲的熔斷曲線 10
圖6 D. W. Greve研究群製做出電阻保險絲
(a)oxide isolated fuse(b)etched fuse 11
圖7 D. W. Greve研究群實驗的電流及電壓變化圖
(a)較小功率(b)較大功率 11
圖8 D. W. Greve研究群實驗微保險絲熔斷 12
圖9 D. M. Schneider研究群製做出微保險絲 12
圖10 D. M. Schneider研究群模擬微保險絲的溫度分佈 13
圖11 環境溫度的影響 23
圖12 微保險絲圖案之示意圖 26
圖13熔斷後之微保險絲示意圖 26
圖14 模擬流程圖 29
圖15 ANSYS元素69示意圖 31
圖16 ANSYS元素90示意圖 32
圖17 實體模型 33
圖18 網格劃分 33
圖19 邊界負載 34
圖20 輸入2.1A下的模擬溫度分布 34
圖21 單面光罩對準曝光機 36
圖22 蝕刻機 37
圖23 表面形貌儀(α.step) 37
圖24 電源供應器 38
圖25 探針台 38
圖26 數據擷取機 39
圖27 熱電耦線k型 39
圖28 碼錶 40
圖29 電子掃描顯微鏡(SEM) 40
圖30光罩局部放大圖,圖中單位為μm (結構部分線寬80μm) 42
圖31 製程示意圖 43
圖32微保險絲成品 44
圖33 實驗測試示意圖[a]溫度量測 [b]電壓量測 [c]電壓量測 46
圖34 蝕刻時間和截面積關係圖 48
圖35 量測電壓時的輸出波形 52
圖36 額定電流1.15A下電流和電壓關係圖 53
圖37 額定電流1.60A下電流和電壓關係圖 54
圖38 額定電流2.10A下電流和電壓關係圖 55
圖39 額定電流1.15A下電流和溫度關係圖 56
圖40 額定電流1.60A下電流和溫度關係圖 57
圖41 額定電流2.10A下電流和溫度關係圖 58
圖42 微保險絲熔斷前後 59
圖43 熔斷時間和電流關係圖 62















表目錄
表1 D. M. Schneider研究群實驗的參數值 13
表2 電流與觸電程度的關係 17
表3 一般現象的熱對流係數 24
表4 額定電流下平均實驗溫度和模擬溫度值 52
表5兩倍額定電流下平均實驗熔斷時間 60









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