1. 1 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 熱機拋光鑽石膜之設備及方法 發明人：馬廣仁 博士 趙崇禮 博士 林宏彝博士 專利類型：發明 公告日期： 2005/02/01 國際專利分類號： B24B 49/00 ； B24B 51/00 專利法定起日： 2005/02/01-2022/12/25 專利公告號： 227182 ； US 6,739,946 B1 中華大學第二屆研發成果發表及推廣說明會

2. 2 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 鑽石與鑽石膜

3. 3 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 應用領域應用實例表面拋光需求 切削刀片、鑽頭、外科手術刀、線鋸、砂輪光滑之表面 抗磨耗軸承、噴嘴、氣閥、硬碟鍍膜、電極鍍膜光滑之表面 抗沾粘奈微米模具、生物晶片光滑之表面 聲波傳遞揚聲器、高頻濾波器超光滑之表面 防擴散、腐蝕坩堝、光纖披覆層、反應容器光滑之表面 光學 X 光視窗、 UV~IR 視窗、抗反射鍍層、雷達 罩 超光滑之表面 光電 X 光偵測器、光開關超光滑之表面 熱力工程 IC 及雷射之散熱片光滑之表面 半導體電晶體、微波元件、紫外線感測器超光滑之表面 電子裝置冷陰極場發射器、壓力規光滑之表面 CVD 鑽石膜之各項應用與表面拋光之需 求

4. 4 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 鑽石膜之應用

5. 5 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net Diamond SAW Filters Substrate (m/s)Velocity(m/s)Freq. IDT linewidth (  m) @2.5GHz LiTaO 3 3300 800MHz0.33 LiNbO 3 3500900MHz0.35 Quartz3200800MHz0.32 ZnO/Glass3200800MHz0.32 ZnO/Sapphire55001.4GHz0.55 ZnO/Diamond100002.5GHz1.0

6. 6 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net RF SAW Filters From Fujitsu Media Devices Ltd

7. 7 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net X-ray, UV, IR Diamond Windows and Diamond Filters

8. 8 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 成長鑽石膜方法之比較

9. 9 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 鑽石膜之表面形貌 MWCVD Hot filament

10. 10 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 各式鑽石膜拋光方式之比較 方式處理 溫度 拋光機 制 加工形 狀限制 加工尺 寸限制 特殊需 求 機台設 置自由 度 加工大 尺寸工 件費用 處理時 間 /cm 2 完成之 粗度 參數自 由度 殘留 污染 設備 成本 機械式拋 光 室溫磨粒磨 耗 平面為 主 無無較低低數十小 時 4.6nm 低無低~高低~高 熱化學式 拋光 800~ 900° C 石墨化 與擴散 平面為 主 加熱平 台大小 須環境 控制 較低低數十分 鐘 5.5nm 低無相較 偏低 化學輔助 機械拋光 >350 °C 氧化平面為 主 加熱平 台大小 無較低低數小時 49nm 低有相較 偏低 雷射室溫石墨化 與氣化 允許非 平面 無須掃描 工件 較高高數分鐘 27nm 高有高 離子束室溫濺射蝕 刻 允許非 平面 離子束 大小 須真空 設備 低高十數小 時 5nm 低有高 電漿 700° C 濺射蝕 刻 允許非 平面 電漿尺 寸 須真空 設備 低高數小時 71nm 高有高

11. 11 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 傳統熱機拋光鑽石膜之設備示意圖

12. 12 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net Schematic representation of the setup for hot polishing experiments

13. 13 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 專利特點 一、提供一種具有高拋光速率的熱機拋 光鑽石膜之設備及方法。 二、提供一種低成本的熱機拋光鑽石膜 之設備及方法。 三、提供一種易於維護與更替的熱機拋 光鑽石膜之設備及方法。

14. 14 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 本發明所提供之熱機拋光鑽石膜之設備及方法， 係包括：可高速轉動的第一轉軸，其圓周表面 係為一可於高溫下與鑽石進行化學反應之材料， 且該圓周表面上係定義有一預定加熱區；可高 速轉動且軸向移動的第二轉軸，係與該第一轉 軸成軸向垂直之配置，且該第二轉軸之一端係 具有一可用以承載鑽石膜工件的軸向承載座； 以及可用以加熱該第一轉軸圓周表面上之預定 加熱區的加熱單元，以令該第二轉軸朝該第一 轉軸進行軸向移動時，其承載座上之鑽石膜工 件可與該已加熱之預定加熱區接觸，以使該工 件上之鑽石膜表面可與該第一轉軸之圓周表面 材料產生化學反應以進行熱機拋光。 於拋光過程中，令該第二轉軸進行一適當的軸 向進給，以維持該鑽石膜表面與該預定加熱區 的適當接觸；以及當該鑽石膜之表面拋光至可 接受的表面平整度時，即結束拋光。 專利內容說明

15. 15 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 熱機拋光鑽石膜方法的流程圖

16. 16 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 鑽石膜於拋光過程中之接觸 表面放大示意圖

17. 17 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 拋光參數對表面形貌之影響 100 rpm/10min-0.39m/s 330 rpm/10min-1.28m/s 900 rpm/5min-3.49m/s900 rpm/15min-3.49m/s

18. 18 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 熱機拋光鑽石膜後表面成份分析

19. 19 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 熱機拋光鑽石膜的拋光速率

20. 20 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 熱機拋光鑽石膜表面形貌隨時間變化情形

21. 21 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 準分子雷射拋光鑽石膜之表面形貌 (380mJ) 2Hz, 3000 shots As grown

22. 22 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net 準分子雷射拋光鑽石膜之表面形貌 ( 380mJ ） 10Hz, 5000 shots 10Hz, 4000 shots

23. 23 中華大學機械系 奈米材料及微細加工實驗室 DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING ， CHUNG HUA UNIVERSITY NANOMATERIALS AND MICRO-MACHINING LABORATORY 21/11/2005 E-mail:ma600229@ms17.hinet.net Thank You !