研究簡介

在人工智慧 (AI)、物聯網 (IoT) 與 5G 技術蓬勃發展的今天，半導體晶片已成為現代科技的心臟。然而，在微米甚至奈米等級的製造過程中，任何微小的灰塵或應力偏差，都可能導致整片晶圓的報廢。

我們實驗室的核心使命，是針對微影製程中至關重要的光罩保護膜 (Pellicle) 進行深入研究，確保這些極其脆弱的「守護者」能完美履行職責，進而提升產品良率並降低生產成本。

我們在研究什麼？

光罩保護膜是一層厚度僅約 1.1 微米（約為頭髮直徑的數十分之一）的聚合物薄膜。我們的研究涵蓋了薄膜從安裝到服役的全生命週期：

1. 薄膜應力分析 (Stress Analysis)：探討薄膜在安裝到光罩框架過程中所受到的機械與熱應力，分析這些應力如何導致薄膜變形或破裂，並提供理論支持來優化安裝工藝。

2. 波傳特性與頻散曲線 (Wave Propagation)：我們假設薄膜具有板波傳播特性，透過研究聲波在薄膜中的傳遞方式（如蘭姆波），繪製「頻散曲線」來精準掌握材料的物理性質。

3. 張力估算與疲勞預測 (Fatigue Prediction)：結合模擬模型與實驗數據，我們能逆向計算出薄膜的張力，並預測其在長時間使用後的疲勞狀態，判斷薄膜是否需要更換。

我們的核心技術優勢

為了保護這層極薄的膜不受到任何損傷，我們專精於非接觸式檢測技術：

• 彩色共焦雷射位移計 (Confocal Chromatic Sensor)：利用光譜編碼原理，以微米等級的精度即時量測薄膜的動態位移與振動頻率。

• 空氣耦合超音波 (Air-coupled Ultrasonics)：以空氣作為媒介傳遞超音波，無需接觸膜面即可探測薄膜內部的波傳訊號，甚至能靈敏地偵測到肉眼難見的細微皺褶。

• 水下耦合超音波 (water-coupled Ultrasonics)：以水作為媒介傳遞超音波，無需接觸膜面即可探測薄膜內部的波傳訊號，甚至能靈敏地偵測到肉眼難見的細微皺褶。

• ANSYS 有限元素模擬：建立高精度的模擬模型，模擬薄膜的大變形行為，將實驗結果與理論預測完美結合。

為什麼這很重要？

目前半導體代工廠往往只能定期更換昂貴的光罩保護膜，這造成了巨大的資源浪費。我們實驗室開發的方法，能精準判斷薄膜的「健康狀況」。這不僅有助於企業降低生產成本，更能有效促進半導體工業的持續發展。

想了解更多嗎？我們致力於解決半導體產業最前線的力學難題。如果你對微小薄膜中的宏大科學感興趣，歡迎加入我們，一同成為晶片世界的守護者！

我們致力於解決現代微創手術中的核心技術難題。透過機械振動理論、非線性模擬與精密感測技術的結合，我們深入研究醫療器械的動態行為，目標是提升手術器的穩定性、精確度與臨床安全性。

我們專注的核心問題：彎頭諧波刀的穩定性

諧波刀（Harmonic Scalpel）是現代外科手術的利器，利用每秒55,000 次（55 kHz）的高頻振動來切割組織並凝血，相較於傳統電燒，它能顯著減少手術煙霧與熱損傷。然而，為了提升手術視野與操作靈活性，刀具常設計為「彎頭」形狀。這種設計雖方便醫師操作，卻會導致刀尖重心偏移，意外激發出 22 kHz 與 34 kHz 的異常彎曲振動。這不僅會產生刺耳異音，更會讓能量流失，危及手術的安全與精確度。

我們的突破：首創可拆卸式 DVA 消音穩定技術

針對上述難題，本實驗室成功研發出一套「可拆卸式 PDMS 動態振動吸收器 (DVA)」方案：

• 精準抑振：在不改變刀具外形的前提下，透過自研的矽膠套環，成功將異常振動振幅削減達 88%。

• 穩定輸出：我們精確找出縱波節點（Nodes），確保在抑制雜音的同時，完全不影響原有的 55 kHz 切割效能。

• 熱穩定評估：結合熱顯像技術與非線性動力學模擬，我們建立了嚴謹的熱安全監測標準，確保器械在長時間運作下的安全性。

我們的核心技術與設備

我們強調「理論、數值與實驗」的一體化驗證：

1. 高階數值模擬：運用 ANSYS 進行模態分析，並導入 LS-DYNA 處理複雜的大變形與材料黏彈性非線性問題。

2. 精密實驗量測：使用 Keyence 雷射位移感測器（取樣頻率高達 392 kHz）與 FFT 頻譜分析，精確捕捉微米級的高頻振動。

3. 創新製程：結合高解析度 3D 列印與精密模具成型技術，開發醫療級高分子材料組件。

未來展望

我們的研究成果已為超音波手術器械的臨床應用提供了堅實的數據支持。未來，我們將持續優化醫電耦合模型，並探索更廣泛的醫療器械穩定設計，致力於成為推動微創外科手術器械創新的領航者。

想了解更多嗎？我們致力於解決生醫工程最前線的力學難題。如果你對超音波手術刀感興趣，歡迎加入我們，一同成為生醫工程界的拓荒者！