Tarkkuutta mikrokokoonpanoon pintajännityksen avulla
26.06.2012
Mikro- ja nanovalmistustekniikoilla pystytään tuottamaan äärimmäisen pieniä rakenteita ja komponentteja. Niiden kohdistaminen on kuitenkin haastavaa. Rakenteiden pienentyessä teollisuudessa tarvitaan yhä tarkempia kokoonpanomenetelmiä. Tuore väitöskirja tarjoaa itsekohdistustekniikkaa ratkaisuksi vaadittavan tarkkuuden saavuttamiseen.
Nestepisaran itsekohdistus on mikrokokoonpanoprosessi, jossa nesteen pintajännitys kohdistaa kappaleen alustalle siten, että pintojen kuviot asettuvat vastakkain. Veikko Sariolan väitöskirjan mukaan itsekohdistuksella saavutetaan teollisesti merkittävä tehokkuus. Tuloksia voidaan hyödyntää tulevaisuuden prosessisuunnittelun pohjana.
Vesi ja liima sopivat itsekohdistukseen
Perinteisesti itsekohdistuksessa on käytetty nesteenä sulaa juotetta. Veikko Sariola tutki väitöskirjassaan juotteen korvaamista vedellä tai liimalla.
– Epätavallisten nesteiden, kuten veden tai liiman käytöllä itsekohdistuksessa on monia etuja. Vesi on yhteensopiva useimpien materiaalien ja prosessien kanssa. Liimat taas pystyvät muodostamaan pysyvän liitoksen. Molempia nesteitä voidaan käyttää matalissa lämpötiloissa, Sariola selittää.
Tutkimuksessa mitattiin vesipisaraan perustuvasta itsekohdistuksesta sen saantoa, tarkkuutta ja nopeutta sekä soveltuvuutta monimutkaisiin rakenteisiin.
Työssä kehitettiin myös uusi piipohjainen työkalu: kapillaaritarttuja. Se pystyy poimimaan mikrokappaleita käyttäen veden pintajännitystä. Kappaleet itsekohdistuvat työkaluun vesipisaran avulla. Tarttuja mahdollistaa mikrokappaleiden käsittelyn tarkasti ja niitä vahingoittamatta.
Liimapisaraan perustuvan itsekohdistuksen ongelmana on, että on olemassa vain vähän luonnollisia pintoja, jotka rajaavat liimapisaran leviämistä. Väitöstyössä ratkaisuksi kehitettiin kuvioituja nanohuokoisia pintoja, joilla liima leviää vain halutuille alueille.
Väitöstilaisuus
DI Veikko Sariola väittelee Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa perjantaina 29.6.2012 klo 12. Väitöskirjan otsikko on "Droplet Self-Alignment: High-Precision Robotic Microassembly and Self-Assembly" (suomeksi "Pisaran itsekohdistus: Tarkkuusmikrokokoonpano hyödyntäen robotiikkaa ja itsekokoonpanoa").
Aalto-yliopiston kirjasto, elektroniset väitöskirjat (otalib.aalto.fi)
Lisätietoa:
Veikko Sariola
puh. 050 362 5732
veikko.sariola [at] aalto [dot] fi
