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我也知道 但從沒人真正試過-專訪線上即時熱能分析儀團隊

PanSci_96
・2014/11/11 ・2285字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 548 ・八年級

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圖3

文/劉珈均

「很多事情都是從很不偉大的事情開始作啦!」此次受訪的周佩廷與王建評是工研院電子與光電研究所、元件測試驗證部的經理與專案副理,周佩廷口中開端並不起眼的線上即時熱能分析儀奪下了百大科技研發獎,背後也是一群工程師長時間摸索,不斷研究與改良的心血。

任務指示:「品質可靠度。That’s all。」

周佩廷回憶研發歷程,難以界定這專案投入研發的時間有幾年,因為一位工程師身上常常同時扛了幾件或大或小的專案,有許多構想都在「檯面下」進行,漸漸成熟後才「正式列管」。

周佩廷與王建評所在的「光電元件與系統應用組」在工研院約已20幾年歷史,主題始終專注於LED。七八年前,元件測試驗證部剛成立不久,組長朱慕道認為LED的品質可靠度是個重要議題,該部門的技術主軸分為LED的品質可靠度與標準。市面上有宣稱LED可用兩萬五千小時或更多,但消費者可能拿到不良品,LED燈泡一下子就損壞,這便是LED可靠度的範疇,也牽涉到統計學、田口式品質工程[註1]等。

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周佩廷說:「當時我們接到的指示就是品質可靠度五個字,大家自己去想要作什麼事情。」可靠度並不是一項技術,而是許多技術的集合、相互支撐出來的。成員構思著如何針對可靠度作技術開發,前幾年一直處於摸索期,試圖抓到主軸,大約四年前開始研究熱阻主題,挑選業者可能有需求的題目,其中一個便是快速熱阻檢測。

負責「線上即時熱能分析儀」的研發成員專業領域有來自光電、物理、應用力學、機械等,都是進工研院後才開始接觸LED的。王建評是主導技術開發的負責同仁,他想到,若從加強品管著手,讓廠商能快速量測熱阻,甚至於生產線上即時量測,就能大幅提升LED的品質可靠度。

「這原理我也知道!」 但從沒人真正試過

快速熱阻技術的關鍵點在於解析固晶層,「這不是什麼聽起來就讓人興奮的新發現,但卻沒有人真正把它作出來。」周佩廷說。這不是破天荒的物理發現,或是劃時代的嶄新發明,大家起初都不太看好該技術的價值,內部的人或廠商亦多持觀望態度。

「只是看似簡單,但工程實務上從沒有人真正實現過啊!」周佩廷笑說,這大概是這研究最特別的地方。工研院與各LED廠商接洽、討論此點子的技轉時,「好像很多東西說破就不值錢,所以一開始不願講太多。後來想想,我們要作到就算我跟你說破,你還是作不出來的程度,這樣的技術才有價值。」周佩廷說。

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熱結構分析是即時熱能分析儀的核心技術,該技術已有國外業者開發設備,也訂下標準,「但只有他們懂得如何作這設備,大家都不知道怎麼作。」王建評說,它會畫出一條有趣的曲線,稱為「熱結構圖」,大家也只會用那設備,不清楚圖怎麼畫的。許多單位也想開發這種設備。

周佩廷便請王建評專心研究該設備,一開始王建評也沒太多心力鑽研,畢竟身上已同時背了好幾件工作,這項工作又相當耗時,「後來……也不能說是破解了儀器,而是重新開發技術出來,熱結構分析跟演算法有很密切的關係。」以往最快速度也需要十幾分鐘,王建評另設計了演算法,由原本的定點截取變成動態截取法,最快3分鐘內就能量出來,卻能達到相同的量測精度。「這也是得獎原因,否則只是跟別人一樣也沒特色。」

技術走出「車庫」 進入市場

約莫2012年底,周佩廷與當時的電光所副所長劉軍廷(現為所長)談到這點子,劉軍廷隨即認真地說,隔年三月有「台灣國際照明科技展」,就做一台原型機參展吧!周佩廷笑說:「我們就這樣慢慢在『車庫』研發了幾年,後來才被所長『列管』為正式計畫。」當時距離展覽只剩兩三月,時間緊迫,但大家還是成功趕製出原型機參展。

後來,工研院帶了三四項技術與儀器廠商旺矽科技洽談,最後決定合作熱阻檢測這技術,從合作到技轉花了約一年時間。王建評回想從合作到技轉的那一年時間:「廠商會不斷的『挑戰』工研院的能力,一直給我們『考試』。」拿了幾十顆LED給工研院的即時熱能分析儀測試,檢驗精度與誤差是否符合工業標準,一開始明測,後來也作盲測,「還好都有pass!」

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「我們研發的出發點單純只是為了『解決問題』,一切順其自然,獎項是隨之而來的肯定。」周佩廷與王建評回想這段過程,敘述的口吻與神色十分沉穩淡然。團隊一路走來,並沒有像動漫《海賊王》裡的魯夫總大喊著「我要成為海賊王!」那樣,立一個雄心萬丈的目標、要發明厲害的機器、拿下發明大獎。

其實光電元件與系統應用組從2008年到現在,已經拿了三個美國百大科技獎(R&D 100 Awards)[註2],但朱慕道組長認為真正的任務才剛開始,他們要思考如何讓技術的貢獻完全發揮。

一條生產線上,一天產出數萬顆以上的LED,現有的熱能量測技術卻只能抽樣,LED廠商不會覺得效率低落,主動想要採用這項技術嗎?周佩廷說:「很多技術的應用,其實也看時機點。」各廠商其實是需要這項技術的,但站在廠商的角度,「品管、研發」與「成本」是天秤的兩端,而LED品質採抽樣或「普查」,也關乎LED產品「良率」的數字變動。LED的競爭激烈,因此,除非客戶刻意要求,廠商較少主動投資設備,大多跟風國外大廠的作法,但一些LED國外大廠其實已經有投入快速熱阻量測這部分。

周佩廷說:「得獎只是開始,我們接下來還要努力,想著如何把技術的效應作得更大。」目前市面上類似儀器幾乎全屬國際大廠,價格亦是居高不下,國產儀器價格預計可控制成本在進口儀器價格的一半以下。若此儀器能建置於生產線上,大幅提高LED良率,就長遠來看,LED業者的投資負擔並不重。

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註:

  1. 品質工程(Quality Engineering):由日本學者田口玄一所創,以統計學方式進行實驗及生產過程管控,以達產品品質改善及成本降低的目的,也應用在生物學、行銷及廣告。(資料來源:維基)
  2. 工研院國際獎項紀錄:https://www.itri.org.tw/award/chi/award.htm
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當開發遇上「術前檢查」:環境影響評估大揭密!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/16 ・4339字 ・閱讀時間約 9 分鐘

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本文由 環境部 委託,泛科學企劃執行。 

無論是在立法院的質詢臺,還是網路媒體或社論上,你應該經常聽到「環評」這個詞吧?它的核心理念其實很簡單,就是要在「經濟發展」和「環境保護」之間取得平衡。不管是建設重金屬冶煉廠、台積電進駐,還是打通山壁開闢新道路,都必須經過像動手術前的詳細檢查一樣,透過環評的嚴謹審查程序,確保這些開發不會對環境造成過度或無法挽回的損害。

 環評的概念起源於 70、80 年代,當時大規模開發導致嚴重的環境破壞,人們開始反思,發現單靠法規和污染處理技術不足以應對這些問題,環境惡化越來越嚴重,於是「事前預防」的想法應運而生。

我國的環評制度是借鑒美國的經驗,但並不是所有開發案都需要環評,只有那些可能對環境產生較大影響的開發行為,才需要在開發前進行環評。環評其實是開發許可的一部分,環保機關負責審查環評報告,並擁有否決權。但即便環評通過,並不代表開發案就能立即進行,最終的開發許可還是需由相關主管機關綜合考量政治、經濟、環境等多方面因素後,才能做出決定。

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環評到底在忙什麼?

環評的全名為「環境影響評估」(Environmental Impact Assessment, EIA)。就像動手術會有術前檢查、術後定期追蹤及按時服藥,健康的把關需要仰賴定期進廠維修,同樣在開發行為實施前,我們需要評估其可能對環境造成的影響,提出相應的預防或減輕措施,施工中或營運後也需要由目的事業主管機關來進行追蹤,並由環保機關進行監督,確保不會進一步損害環境品質。

環評負責評估開發對環境的影響,並制定措施與監督確保環境品質。圖/envato

雖然「環評」這個名字大家耳熟能詳,但實際上它的評估過程可一點也不簡單,就像醫療檢查一樣,科學、客觀且精密,評估項目可不只侷限在空氣品質、水質或土壤是否受農藥或化肥影響、生態景觀與棲地等和自然環境切身相關的議題。根據環評法第 4 條規定,評估還涵蓋了社會、經濟、文化等多個層面。

環評就像是開發案的「術前檢查」,確保開發行為不會對環境造成不必要的風險和破壞。那麼,大家常聽說環評要耗費很長時間,那它到底在忙什麼呢?其實,環評的目的是要求開發單位對開發可能帶來的環境影響進行詳細調查和分析,這些調查結果會寫成報告,並進行公開,讓社會大眾了解並參與討論。最後,由專家組成的委員會審查,只有通過審查的案子,才有機會繼續進行開發,從而保護我們共同的生活環境。

誰應該接受環評的「考驗」?

根據環評法的立法精神,不是所有的開發案都需要進行環評,環評主要是針對那些可能對環境造成不良影響的開發行為。那麼,哪些開發案需要環評呢?環境部依法訂定了「開發行為應實施環境影響評估細目及範圍認定標準」(簡稱「認定標準」),這些標準主要是根據開發案可能帶來的影響程度、所在的敏感區域(如國家公園、重要濕地、野生動物棲息地等),以及開發的規模(如面積、處理量)來判斷是否需要進行環評。

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舉例來說,像高速鐵路、大眾捷運、機場、離岸風力發電系統等這些建設,不論它們的規模或地點,都必須經過環評。而像科學園區、高爾夫球場的建設,若位於國家公園、重要濕地或野生動物棲息地,也需要辦理環評;至於太陽能光電設施,則是當它位於重要濕地時,才需要進行環評。

宛如開發前的「術前檢查」!淺談環評流程

我國的環評審查採取專家審查機制,環評主管機關依法成立環評審查委員會。委員會的成員包括政府機關的代表和專家學者,其中專家學者的比例不得少於總人數的三分之二。以環境部為例,環境部的環評審查委員會共有 21 位委員,其中 14 位是來自不同專業領域的專家學者,這些專家分別在生活環境、自然環境、社會環境等方面進行把關,確保審查過程的專業性與公正性。

臺灣的環評制度通常分為兩個階段。一階環評是透過報告書撰寫前的公開意見蒐集,開發單位將意見回應情形納入報告書後由專業的環評審查委員進行審查,若經審查後認為開發後對環境有重大影響之虞,則應對症下藥,進入二階環評,這個階段的審查更為嚴謹,並且依法規定進行範疇界定,篩選出環境關鍵項目與因子。整個環評流程大致包括以下幾個重要步驟,讓開發案能夠更透明、公開地接受環境影響的評估與檢驗。

STEP 1 資料填寫:開發行為規劃

這就像醫生在手術前,先為病患制定計畫,並在檢查前登錄好病患的個人資料,例如身分訊息、健康問題、藥物過敏或病史等。同樣地,環評也是這樣運作的。開發單位首先要擬定開發案的規劃,並且將這些內容在網路上公開蒐集意見 20 天,同時也會舉行公開會議,讓大眾參與討論。

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接著,開發單位需要編寫環境影響說明書的主要章節,並且決定是否自願進入二階環評。這個階段開發單位會進行初步的計畫,確認開發的目標與範圍,並評估這個開發案可能對環境產生的潛在影響。這些步驟都是為了確保開發行為在開始前,能夠徹底評估可能的風險和影響

開發單位需撰寫環境影響說明書,初步評估目標、範圍及潛在影響。圖/envato

STEP 2 初步評估:編製環境影響說明書

就像術前檢查結果會匯集成一份醫療報告,在這個階段,開發單位也需要把他們的調查結果、預測和分析整理成一份「環境影響說明書」(簡稱環說書),環說書會說明如何預防或減少對環境的負面影響。

開發單位需要根據作業準則製作環說書,交給目的事業主管機關,確認無非屬主管機關所主管法規之爭點後,再轉請主管機關審查;主管機關確認沒有需要補正的地方(例如:沒有檢具環境保護對策與替代方案、執行評估的人忘了簽名等),環保主管機關所設的「環境影響評估審查委員會」則會著手進入審查階段。

STEP 3 手術可行與必要嗎:審查與結論

這部分就像醫療團隊評估手術的風險。環保機關會審查這份環境影響說明書,專家委員會會進行詳細的審查,並在一定的時間內做出結論。如果所有的環保問題都能得到妥善解決,開發案就能獲得初步通過並公告審查結論,告訴你這個「手術」(開發項目)可不可以做、在甚麼條件下做比較安全,或是可能要再做更進一步的檢查等等。以離岸風電開發為例,可能就會要求開發商調整風機位置,以避開白海豚的棲地。

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對應環評法施行細則裡的審查結論,除了通過審查、不應開發等結果,也可能會出現「有條件通過審查」或「進行第二階段審查評估」的狀態。

STEP 4 完善的手術方案:進入二階環評

就像術前檢查發現可能有重大問題或可能帶來影響的副作用時,醫生可能會要求進行更詳細的檢驗及評估更好的治療方案,環評也是如此。如果第一階段的環評顯示這個開發案可能對環境造成較大的影響,那麼它就必須進入「二階環評」。

進入二階環評的開發案,意味著要進行更加深入的分析與評估。就像醫生要進行更精密的檢查來了解手術風險。除了基本的環評程序,開發單位還需要舉辦公開說明會與範疇界定會議、編製更複雜的「環境影響評估報告書初稿」送目的事業主管機關,目的事業主管機關收到初稿後需進行現場勘查與公聽會,讓當地居民或關心這個開發案的人可以參與,了解開發案的影響,並提出意見。

二階環評需更深入分析,與舉辦說明會、公聽會,讓居民一同參與評估影響。圖/envato

同時,開發單位也要依據這些意見,編製更詳細的「環境影響評估報告書」,將所有的調查、分析結果都納入評估報告書中,才能由目的事業主管機關轉送環保主管機關審查。而如果在審查過程中發現需要修改或補充資料,就像醫生建議調整手術計畫一樣,開發單位會進行修正,並重新提交補正及取得定稿備查。只有在所有問題解決後,開發案才是真正通過環評審查並進入下一階段。

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如果在你生活周遭環境的開發案正好遇到環評的爭議,或者你關心的案件正在環評階段,你可以隨時上「環境部環評書件查詢系統」(https://eiadoc.moenv.gov.tw/eiaweb/)查詢相關的最新資訊。不僅如此,環評審查委員會的會議還有線上直播,讓大家能夠親自參與,為國內的開發案共同把關!

整個環評流程耗時多久?

環評法第 7 條規定,主管機關在收到環境影響說明書後,必須在 50 天內完成審查並公告結果,並通知相關主管機關和開發單位。如果遇到特殊情況,最多可以再延長 50 天。

根據環評法施行細則第 15 條,這個審查期限是從開發單位備妥所有資料,並繳交審查費後開始計算。但是有一些情況是不計入這個審查時間的,包括:

  1. 開發單位補充資料所花的時間。
  2. 請目的事業主管機關就法規進行釋疑,且不超過 60 天的時間。
  3. 其他不可歸責於主管機關的可扣除天數。

因此,整個環評流程的時間會因為不同情況有所變動,但主管機關的基本審查時間是 50 天內,特殊情況最多延長至 100 天。

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然而,實際所需要的時間,可能會根據開發案的複雜程度而有所不同。就像去放射科拍攝X光可能只要一、兩分鐘,但如果要做電腦斷層,可能就需要半個小時左右。

同樣地,根據環評法的規定,環境影響說明書的審查通常在收到資料後的 50 天內完成,若是進入二階環評,審查時間則是 60 天。聽起來似乎不算太久,通常三、四個月就能有結果。

但實際上,環評過程常常會因各種原因延長時間。環境部目前也正在進行環評總體檢,蒐集各界的意見,逐步檢視現行制度,並作為未來修正相關法規的參考依據。

環評帶來的效益是全方位的,它不僅幫助我們在追求經濟發展的同時,兼顧環境的永續。透過環評,開發行為的潛在風險可以提前被識別,並且在問題發生前採取預防和減輕措施。這樣的過程不僅讓開發行為更具透明度,減少未來可能面臨的環境爭議和成本,還能促進社會對環境議題的關注與參與。期待隨著法規的修正與完善,未來的環評制度在效率、透明度與公眾參與等方面有望取得更大進展,為可持續發展提供更有力的保障。這不僅是對環境的保護,更能促進經濟發展和社會福祉,實現政府、企業和民眾三贏的局面,讓我們共同打造一個更健康、更永續的未來。

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當心網路陷阱!從媒體識讀、防詐騙到個資保護的安全守則
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/12/17 ・3006字 ・閱讀時間約 6 分鐘

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本文由 國家通訊傳播委員會 委託,泛科學企劃執行。 

網路已成為現代人生活中不可或缺的一部分,可伴隨著便利而來的,還有層出不窮的風險與威脅。從充斥網路的惡假害訊息,到日益精進的詐騙手法,再到個人隱私的安全隱憂,這些都是我們每天必須面對的潛在危機。2023 年網路購物詐欺案件達 4,600 起,較前一年多出 41%。這樣的數據背後,正反映出我們對網路安全意識的迫切需求⋯⋯

「第一手快訊」背後的騙局真相

在深入探討網路世界的風險之前,我們必須先理解「錯誤訊息」和「假訊息」的本質差異。錯誤訊息通常源於時效性考量下的查證不足或作業疏漏,屬於非刻意造假的不實資訊。相較之下,假訊息則帶有「惡、假、害」的特性,是出於惡意、虛偽假造且意圖造成危害的資訊。

2018 年的關西機場事件就是一個鮮明的例子。當時,燕子颱風重創日本關西機場,數千旅客受困其中。中國媒體隨即大肆宣傳他們的大使館如何派車前往營救中國旅客,這則未經證實的消息從微博開始蔓延,很快就擴散到各個內容農場。更令人遺憾的是,這則假訊息最終導致當時的外交部駐大阪辦事處處長蘇啟誠,因不堪輿論壓力而選擇結束生命。

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同年,另一則「5G 會抑制人體免疫系統」的不實訊息在網路上廣為流傳。這則訊息聲稱 5G 技術會影響人體免疫力、導致更容易感染疾病。儘管科學家多次出面澄清這完全是毫無根據的說法,但仍有許多人選擇相信並持續轉發。類似的例子還有 2018 年 2 月底 3 月初,因量販業者不當行銷與造謠漲價,加上媒體跟進報導,而導致民眾瘋狂搶購衛生紙的「安屎之亂」。這些案例都說明了假訊息對社會秩序的巨大衝擊。

提升媒體識讀能力,對抗錯假訊息

面對如此猖獗的假訊息,我們首要之務就是提升媒體識讀能力。每當接觸到訊息時,都應先評估發布該消息的媒體背景,包括其成立時間、背後所有者以及過往的報導記錄。知名度高、歷史悠久的主流媒體通常較為可靠,但仍然不能完全放下戒心。如果某則消息只出現在不知名的網站或社群媒體帳號上,而主流媒體卻未有相關報導,就更要多加留意了。

提升媒體識讀能力,檢視媒體背景,警惕來源不明的訊息。圖/envato

在實際的資訊查證過程中,我們還需要特別關注作者的身分背景。一篇可信的報導通常會具名,而且作者往往是該領域的資深記者或專家。我們可以搜索作者的其他作品,了解他們的專業背景和過往信譽。相對地,匿名或難以查證作者背景的文章,就需要更謹慎對待。同時,也要追溯消息的原始來源,確認報導是否明確指出消息從何而來,是一手資料還是二手轉述。留意發布日期也很重要,以免落入被重新包裝的舊聞陷阱。

這優惠好得太誇張?談網路詐騙與個資安全

除了假訊息的威脅,網路詐騙同樣令人憂心。從最基本的網路釣魚到複雜的身分盜用,詐騙手法不斷推陳出新。就拿網路釣魚來說,犯罪者通常會偽裝成合法機構的人員,透過電子郵件、電話或簡訊聯繫目標,企圖誘使當事人提供個人身分、銀行和信用卡詳細資料以及密碼等敏感資訊。這些資訊一旦落入歹徒手中,很可能被用來進行身分盜用和造成經濟損失。

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網路詐騙手法不斷進化,釣魚詐騙便常以偽裝合法機構誘取敏感資訊。圖/envato

資安業者趨勢科技的調查就發現,中國駭客組織「Earth Lusca」在 2023 年 12 月至隔年 1 月期間,利用談論兩岸地緣政治議題的文件,發起了一連串的網路釣魚攻擊。這些看似專業的政治分析文件,實際上是在臺灣總統大選投票日的兩天前才建立的誘餌,目的就是為了竊取資訊,企圖影響國家的政治情勢。

網路詐騙還有一些更常見的特徵。首先是那些好到令人難以置信的優惠,像是「中獎得到 iPhone 或其他奢侈品」的訊息。其次是製造緊迫感,這是詐騙集團最常用的策略之一,他們會要求受害者必須在極短時間內作出回應。此外,不尋常的寄件者與可疑的附件也都是警訊,一不小心可能就會點到含有勒索軟體或其他惡意程式的連結。

在個人隱私保護方面,社群媒體的普及更是帶來了新的挑戰。2020 年,一個發生在澳洲的案例就很具有警示意義。當時的澳洲前總理艾伯特在 Instagram 上分享了自己的登機證照片,結果一位網路安全服務公司主管僅憑這張圖片,就成功取得了艾伯特的電話與護照號碼等個人資料。雖然這位駭客最終選擇善意提醒而非惡意使用這些資訊,但這個事件仍然引發了對於在社群媒體上分享個人資訊安全性的廣泛討論。

安全防護一把罩!更新裝置、慎用 Wi-Fi、強化密碼管理

為了確保網路使用的安全,我們必須建立完整的防護網。首先是確保裝置和軟體都及時更新到最新版本,包括作業系統、瀏覽器、外掛程式和各類應用程式等。許多網路攻擊都是利用系統或軟體的既有弱點入侵,而這些更新往往包含了對已知安全漏洞的修補。

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在使用公共 Wi-Fi 時也要特別當心。許多公共 Wi-Fi 缺乏適當的加密和身分驗證機制,讓不法分子有機可乘,能夠輕易地攔截使用者的網路流量,竊取帳號密碼、信用卡資訊等敏感數據。因此,在咖啡廳、機場、車站等公共場所,都應該避免使用不明的免費 Wi-Fi 處理重要事務或進行線上購物。如果必須連上公用 Wi-Fi,也要記得停用裝置的檔案共享功能。

使用公共 Wi-Fi 時,避免處理敏感事務,因可能存在數據被攔截與盜取的風險。圖/envato

密碼管理同樣至關重要。我們應該為不同的帳戶設置獨特且具有高強度的密碼,結合大小寫字母、數字和符號,創造出難以被猜測的組合。密碼長度通常建議在 8~12 個字元之間,且要避免使用個人資訊相關的詞彙,如姓名、生日或電話號碼。定期更換密碼也是必要的,建議每 3~6 個月更換一次。研究顯示,在網路犯罪的受害者中,高達八成的案例都與密碼強度不足有關。

最後,我們還要特別注意社群媒體上的隱私設定。許多人在初次設定後就不再關心,但實際上我們都必須定期檢查並調整這些設定,確保自己清楚瞭解「誰可以查看你的貼文」。同時,也要謹慎管理好友名單,適時移除一些不再聯繫或根本不認識的人。在安裝新的應用程式時,也要仔細審視其要求的權限,只給予必要的存取權限。

提升網路安全基於習慣培養。辨識假訊息的特徵、防範詐騙的警覺心、保護個人隱私的方法⋯⋯每一個環節都不容忽視。唯有這樣,我們才能在享受網路帶來便利的同時,也確保自身的安全!

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立刻看透LED熱情的內心-線上即時熱能分析儀
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圖1

文/劉珈均

工研院的「線上即時熱能分析儀」與「鈣迴路捕獲二氧化碳技術」雙雙獲得2014「全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)」,此獎項素有科技界奧斯卡獎之稱,是市場鑑定新技術的重要指標,今年邁入第52屆。「線上即時熱能分析儀」大幅提升發光二極體(Light Emitting Diode, LED)量測熱阻的速度達千倍,且可在生產線上即時量測,工研院也已與儀器業者旺矽科技合作技術轉移,實際應用於提升LED品管品質與生產效率。

深入了解這技術前,得先認識一下熱阻與LED的關係,熱阻(thermal resistance)是熱能在傳導途徑上遇到的阻抗,反映介質本身或介質與介質間的熱傳導能力,換言之,也是物體對熱能傳導的阻礙效果。

傳統光源如鎢絲燈或鹵素燈透過加熱燈絲發光,熱由光源正面以光輻射方式傳出,同時散發出的紅外光讓人感受到熱氣;LED不會讓人感受到熱,但並非不發熱,而是 LED所產生的廢熱從晶粒傳導而出,LED功率愈高,產生的廢熱愈多,加上體積要愈做愈小,散熱就成為問題。因此主要靠傳導進行的LED散熱機制,便需要以熱阻作為散熱性能好壞的指標。

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LED漸成照明光源主流,但高功率LED仍與熱的問題糾纏,熱會影響LED的壽命、顏色與亮度。過熱會造成LED波長改變、發光效率下降,繼而使顏色產生變化、亮度降低,隨之影響到可靠度。對於LED封裝散熱能力的評估,就透過熱阻量測,若熱阻的數值大,表示熱不易傳遞,套件產生的溫度較高,也有損LED壽命。

工研院電光所元件測試驗證部專案副理王建評比喻:「熱就像內傷一樣,若只從一般的光電檢測是看不出來,但長期影響很大。」不論設計、檢測或可靠度分析,都需要知道熱阻,只要能掌握LED熱阻數據,就能推估產品的壽命、效率及光品質。

王建評是主導此技術的研發人員,他解釋,早期熱阻量測程序複雜,要把LED擺在爐子裡利用空氣加熱以達到控溫目的,一顆LED要經過幾個溫度測試,以求出溫度與LED電壓的關係式;後來改以熱電制冷器,控溫速度較快;熱電控制器出現後,過程由半天縮短到10~20分鐘,一小時測六顆,但這樣的時間仍太久──對比LED光學量測,一顆只要0.1秒即能完成光度或電壓量測!生產線上一個機台一天產量可能是數萬顆以上,熱測與其他量測的速度差異非常大,所以熱測始終無法成為廠商品管時的依據,基於生產效率考量,業者多只在產品設計階段時於實驗室進行熱阻量測。

工研院技術的突破點在於解析「固晶層」,在生產線上,固晶的製程是影響LED熱阻最大的參數,王建評說:「我們發現,其實我們不需要從頭到尾將整個元件分析完畢,只要分析那層固晶層,就能知道這顆元件好不好。」以前要等整顆LED達到熱平衡,現在只要等熱能傳到固晶層,分析資訊就足夠了,量測時間因此大幅縮短。

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固晶製程難以達到品質完全均勻,一批產品有好有壞,但一顆熱阻量測的時間太久了,廠商都採抽樣,一批樣品可能只抽一顆測試,因此原有的技術限制之下,難以得知那批產品好壞比例,無法準確掌握LED產品可靠度。

而今工研院研發的「線上即時熱能分析儀」已能成功與LED自動化光電分類機台整合,在生產線上即時測量,組成全球首套自動化LED熱阻測試設備。兩相結合下,整套設備每小時的量測速度可達12000顆元件,相當於量測一顆元件只要0.3秒,比起以往在實驗室一小時量測六顆,速度快了整整2000倍。

「我們有些人畢業後就直接在工研院工作,我們也跟廠商學了很多業界的東西、機台開發的技巧。」王建評說,現階段量測光學與熱阻的機台分開,但可互相支援,一台光電量測機台可搭配數台熱能分析儀,如此便能應付生產線上大量的LED,這是廠商覺得可行的方法,未來團隊也會繼續研究將測試熱阻的功能整合到既有機台上。

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