目錄 中文摘要　I Abstract　III 致謝　IV 目錄　V 表目錄　VIII 圖目錄　IX 符號說明　XV 第一章 緒論　1 1-1 前言　1 1-2 文獻回顧　2 1-3 研究動機與目的　3 第二章 微型毛細式泵吸環路系統(mCPL)晶片之理論分析與設計 10 2-1 CPL操作原理與理論分析 10 2-1-1 環路壓力降分析　12 2-2 CPL微環路元件設計　18 2-2-1微環路幾何尺寸與熱傳量之分析　18 2-2-1 蒸發器設計原理　26 2-2-2 冷凝器設計　27 2-2-3 連接段(蒸汽線及液體線)　27 2-3微鉑熱電阻式溫度感測器原理與設計　28 2-3-1微鉑熱電阻式溫度感測器原理　28 2-3-2 微鉑熱電阻式溫度感測器電阻值的計算與設計　29 第三章 微型毛細式泵吸環路(mCPL)晶片製作與製程方法　42 3-1　CPL晶片塑膠光罩之設計與製作　42 3-2　CPL實驗晶片之清潔　44 3-3　微影製程　44 3-4　金屬薄膜沉積　45 3-5　金屬薄膜剝離　46 3-6　微管道晶片蝕刻　46 3-7　融合晶片接合　47 第四章 溫度感測器校正與實驗儀器設備　60 4-1　晶片(chip)封裝及溫度感測器校正　60 4-2　儀器架設及實驗設備　61 4-2-1　實驗儀器架設　61 4-2-2　實驗設備簡介　61 4-3　視流觀察(Observation of flow visualization)　62 4-4　實驗方法　63 第五章　實驗測試結果與討論　73 5-1等功率啟動　73 5-2固定功率下之等體積流率測試　74 第六章 結論92 參考文獻　94 自述　96 表目錄 表2-1微環路幾何尺寸分析表(mCPL Analysis)　20 表2-2微環路幾何尺寸預測表(mCPL Prediction)　26 表3-1AZ4620正光阻6um製程參數　49 表3-2金屬薄膜沉積製程參數－鉑　49 表3-3金屬薄膜沉積製程參數－金　50 圖目錄 圖1-1　各種不同冷卻方式之功率與散熱量關係圖【1】。5 圖1-2　理想化的雙相流熱輸送機構【2】。5 圖1-3　Kirshberg所提出兩種微型毛細泵吸環路(mCPL)示意圖【3】【4】(a)第一代環路設計；(b)第二代環路設計。 6 圖1-4　Kirshberg微型毛細泵吸環路(mCPL)結構圖【3】【4】。 7 圖1-5　Kirshberg以雷射光為加熱源，加熱蒸發器示意圖【3】【4】。　7 圖1-6　Thomas微型毛細泵吸環路(mCPL)示意圖【5】。　8 圖1-7　林唯耕所設計微型毛細式泵吸環路之蒸發區微流道【1】。 9 圖2-1　mCPL基本構造圖【6】。　31 圖2-2　mCPL熱力循環圖【7】。　31 圖2-3　蒸汽線長度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　32 圖2-4　蒸汽線寬度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　32 圖2-5　蒸汽線深度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　33 圖2-6　液體線長度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　33 圖2-7　液體線寬度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　34 圖2-8　液體線深度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　34 圖2-9　毛細導槽寬度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　35 圖2-10　毛細導槽深度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　35 圖2-11 毛細導槽數量與環路系統壓降及熱傳量之關係。　36 圖2-12 蒸發器長度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　36 圖2-13 蒸發器寬度與環路系統壓降及熱傳量之關係。　37 圖2-14　環路系統各部位元件配置圖。　37 圖2-15　蒸發器尺寸示意圖。　38 圖2-16　蒸發器毛細導槽尺寸示意圖。　38 圖2-17　蒸發器上、下基板整合完成示意圖。　39 圖2-18　冷凝器尺寸示意圖。　39 圖2-19　冷凝器液體導槽尺寸示意圖。　40 圖2-20　片電阻值【12】。　40 圖2-21　液體線內部的溫度感測器。　41 圖2-22　蒸汽線內部的溫度感測器。　41 圖3-1 上、下基板晶片光罩整合圖。　50 圖3-2 溫度感測器光罩圖(Mask#N1)。　51 圖3-3 溫度感測器金導線光罩圖(Mask#N2)。　51 圖3-4　上基板導槽晶片光罩圖(Mask#N3)。　52 圖3-5　下基板微環路管道晶片光罩圖(Mask#N4)。　52 圖3-6　溫度感測器製程步驟示意圖。　53 圖3-7　溫度感測器晶片實體完成圖。　54 圖3-8　微管道製程步驟示意圖。　55 圖3-9　蝕刻後微管道晶片實體圖。　56 圖3-10 上、下晶片熱融合示意圖。　57 圖3-11　上、下晶片進行熱融合之實體完成圖。　57 圖3-12　未設計微型方塊矩陣之晶片熱熔融接合照片。　58 圖3-13　(a)　微流道與微型方塊矩陣之上視圖【13】。　58 圖3-13　(b)　微流道與微型方塊矩陣之側視圖【13】。　59 圖3-14　包含微型方塊矩陣之晶片熱熔融接合照片。　59 圖4-1　晶片封裝完成後之實體圖。　64 圖4-2　溫度感測器之命名示意圖。　64 圖4-3 No.S1溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　65 圖4-4 No.S2溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　65 圖4-5 No.S3溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　66 圖4-6　No.S4溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　66 圖4-7 No.S5溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　67 圖4-8 No.S8溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　67 圖4-9 No.S9溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　68 圖4-10 No.S10溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　68 圖4-11 No.S11溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　69 圖4-12 No.S12溫度感測器之電阻-溫度曲線圖。　69 圖4-13　實驗儀器架設示意圖。　70 圖4-14　實驗儀器架設實際拍攝圖。　70 圖4-15　焊烙鐵與可調變式電壓器。　71 圖4-16　用以量測溫度感知器電阻之數位式三用電表。　71 圖4-17　Cole Parmer微注射泵浦。　72 圖4-18　工作流體流動示意圖。　72 圖5-1　加熱10分鐘後，蒸汽導槽中有微小氣泡成核現象。　81 圖5-2　蒸汽汽泡分別往液體線與蒸汽線兩邊推擠。　81 圖5-3　蒸發器持續加熱約至25分鐘左右，蒸汽線內與液體線內的液汽界面便無太大移動現象而趨於平衡。　82 圖5-4　無體積流率下感測器溫度變化與時間關係。 82 圖5-5　無體積流率下蒸汽線內工作流體溫度變化與時間關係。 83 圖5-6　時間約在18分鐘時液體線內的液汽界面會在 蒸發器入口趨於穩定位置圖。　83 圖5-7　感測器溫度變化與時間關係。　84 圖5-8　蒸汽線內工作流體溫度變化與時間關係。84 圖5-9　工作流體沿著蒸汽線內早已存在的蒸汽汽泡邊緣持續不斷的往冷凝器方向流動。　85 圖5-10 工作流體會由側蝕邊緣滲入蒸汽線(虛線為所定義的矩形管道)。　85 圖5-11　外界若注入更多的工作流體則汽泡便會被持續輸入的工作液體切斷，形成特殊的子彈型流動。　86 圖5-12　之感測器溫度變化與時間關係。　86 圖5-13　蒸汽線內工作流體溫度變化與時間關係。　87 圖5-14　液體切割汽泡圖。　87 圖5-15　感測器溫度變化與時間關係。　88 圖5-16　下蒸汽線內工作流體溫度變化與時間關係。88 圖5-17　液體以上下包圍蒸汽汽泡的方式把汽泡快速切割成小圓形汽泡。　89 圖5-18　小汽泡再被液體推送而互相融合(merge)成為大汽泡。 89 圖5-19　感測器溫度變化與時間關係。　90 圖5-20　蒸汽線內工作流體溫度變化與時間關係。　90 圖5-21　不同體積流率下蒸汽線內工作流體溫度變化。　91 圖5-22　不同體積流率下蒸發器入口溫度。 91