液滴量制御による微小物体の液架橋力マニピュレーション手法の確立

液滴体积控制微物体液体桥力操控方法的建立

• 批准号: 14655100
• 负责人: 恩澤 忠男
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14655100/
• 关键词: 液架橋力; ラプラス方程式; マニピュレーション; 液体; 毛細管現象; 微小体; 実装; 条件決定; 凝着力; 液滴量制御; 微小物体; Pick; Place; 理論解析

液架橋によるマニピュレーションを可能とするための条件決定手法を確立した.物質の質量は大きさの3乗に比例するのに対し凝着力は大きさの1乗に比例するので,マイクロマニピュレーションにおいては固体間凝着力が無視できなくなる.マニピュレーション用のプローブに凝着した操作対象をそのプローブから離す為に,今までに機械的方法および静電力による方法を検討してきたが,各々欠点を有するため,さらに異なる機構によるマニピュレーションも含め,メカニズムを物理的に理解しマニピュレーション可能条件域を検討する必要がある.そこで本研究では液架橋による力の大きさを理論的に検討することとした.操作対象と基板もしくは操作対象とプローブ先端の間に液体を配した状況を平面と球体およびその間に配した液体としてモデル化した.プローブや基盤は剛体と見なし,液体の静的な安定状態を求めるためにラプラスの方程式を用いた.境界条件として接触角および液体の体積を与えることでこの方程式を解くことができる.幾何学的に取りうる形状を方程式の解として求める手法を提案した.その手法に基づき,操作対象と基板間もしくは操作対象とプローブ先端間距離を与えたときに発生する力を計算した.力,変位,体積,等の量は対象のサイズや物性値を用いて厳密に無次元化することができた.その力と距離の関係であるフォースカーブは液体の体積によって4つの種類に分類されることを明らかにした。さらに,液架橋力の大きさを無次元化体積の関数として表し,条件設定の為のダイアグラムを作成し,液架橋によるマニピュレーションにおける条件設定の手続きを明らかにした.

Liquid bridging による による ニピュレ による ショ ショ ショ ショ を may とするため the <s:1> condition determines the technique を establishes the た. Material quality of の は big き さ の 3 乗 に proportion す る の に し seaborne setting focus on big は き さ の 1 乗 に proportion す る の で, マ イ ク ロ マ ニ ピ ュ レ ー シ ョ ン に お い て は setting between solid emphatically が ignore で き な く な る. マ ニ ピ ュ レ ー シ ョ ン with の プ ロ ー ブ standing に し た operations like を seaborne そ の プ ロ ー ブ か ら from す に, today ま で に mechanical method お よ び electrostatic force に よ る method を beg し 検 て き た が, each 々 owe point を have す る た め, さ ら に different な る institutions に よ る マ ニ ピ ュ レ ー シ ョ ン も contain め, メ カ ニ ズ ム を physical に understand し マ ニ ピ ュ レ ー シ ョ ン possible conditions domain を beg す 検 る necessary が あ る. そ こ で this study で は liquid bridge に よ る の potent き さ を theory に beg す 検 Youdaoplaceholder0 とと た た. Operations like と substrate seaborne も し く は operations like と seaborne プ ロ ー ブ apex の に liquid を match between し た condition を plane と sphere お よ び そ の に match between し た liquid と し て モ デ ル change し た. プ ロ ー ブ や base plate は rigid-body と see な し, liquid の static な stability state を め る た め に ラ プ ラ ス を の equations with い た. Boundary conditions と し て contact Angle お よ び liquid を の volume and え る こ と で こ を の equations solution く こ と が で き る. Geometry に take り う を る shape equation is の solution と し て o め る technique proposed を し た. そ の gimmick に base づ き, operation like と substrate between seaborne も し く は operations like と seaborne プ ロ ー ブ apex を and the distance between え た と き に 発 raw す を る force calculation し た. Amount of force, variations, volume, etc. の は like の seaborne サ イ ズ や property numerical を with い て 厳 dense に no dimensional change す る こ と が で き た. そ の force と distance の masato is で あ る フ ォ ー ス カ ー ブ は liquid に の volume よ っ て 4 つ の kinds に classification さ れ る こ と を Ming ら か に し た. さ ら に, liquid bridge force の き さ を no dimensional change volume の masato number と し て table し, conditions set の is の ダ イ ア グ ラ ム を し consummate, liquid bridge に よ る マ ニ ピ ュ レ ー シ ョ ン に お け る conditions set の hand 続 き を Ming ら か に し た.

项目成果

尾畑賢一, 齋藤滋規, 他: "微小物体操作のための液架橋力解析"Proceedings of the 9th Symposium on "Microjoining and Assembly Technology in Electronics"(MATE 2003). 81-86 (2003)

Kenichi Obata、Shigenori Saito 等人：“微物体操纵的液桥力分析”第九届“电子微连接和组装技术”研讨会论文集（MATE 81-86）（2003 年）。