メガソニック場中の複数気泡ダイナミクスの解明とダメージレス洗浄への応用

• 研究課題/領域番号: 26820038
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 落合 直哉 東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40614508)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: メガソニック / キャビテーション / 気泡間相互作用 / 誘起圧力波 / 数値解析 / Bjerknes力 / メガソニック場 / 振動位相 / 多数気泡挙動 / 誘起衝撃圧

研究成果の概要

MHz帯の音波を用いたメガソニックによる半導体デバイスの物理洗浄手法の確立のために, 数値流体力学を用いてメガソニック場中の非球状複数気泡挙動の数値解析を行った. 気泡の並進運動に注目した研究では, 二気泡の平衡半径毎の気泡挙動の分類を行い, 気泡挙動を制御したメガソニック洗浄のために有用な知見を得た. 気泡の振動挙動に注目した研究では, 気泡個数が増加すると, より小さな平衡半径の気泡が高い圧力を誘起することがわかった. これは, 多数の気泡が存在する現実のメガソニック場中では, 単一気泡解析から想定されるよりは小さな気泡が洗浄及びダメージ発生に影響を与えていると考えられることを示している.

研究成果

• [雑誌論文] Numerical investigation of multiple-bubble behaviour and induced pressure in a megasonic field (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Ochiai and Jun Ishimoto
  • 雑誌名: Journal of Fluid Mechnics 巻: 印刷中 ページ: 562-594
  • DOI: 10.1017/jfm.2017.154
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational Study of the Dynamics of Two Interacting Bubbles in a Megasonic Field (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoya Ochiai and Jun Ishimoto
  • 雑誌名: Ultrasonics Sonochemistry 巻: 26 ページ: 351-360
  • DOI: 10.1016/j.ultsonch.2015.04.005
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] メガソニック場中の複数気泡並進運動メカニズムの数値的解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森勇斗, 落合直哉, 石本淳
  • 学会等名: 混相流学会混相流シンポジウム2016
  • 発表場所: 京都, 同志社大学
  • 年月日: 2016-08-09
• [学会発表] メガソニック場中における壁面近傍での複数気泡挙動の数値シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 落合直哉, 石本淳
  • 学会等名: 日本機械学会第93期流体工学部門講演会
  • 発表場所: 東京, 東京理科大学葛飾キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] メガソニック場中の気泡崩壊に及ぼす気泡間相互作用の影響に関する数値的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 落合直哉, 石本淳
  • 学会等名: 日本混相流学会混相流シンポジウム2015
  • 発表場所: 高知, 高知工科大学
  • 年月日: 2015-08-04
• [学会発表] メガソニック場中の二気泡間に作用する相互作用力に関する数値シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 落合直哉, 石本淳
  • 学会等名: 第23回ソノケミストリー討論会
  • 発表場所: 秋田, 秋田市にぎわい交流館AU（あう）
  • 年月日: 2014-10-31
• [学会発表] Numerical Investigation of Two Interacting Bubbles Behavior in a Megasonic Field (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Ochiai and Jun Ishimoto
  • 学会等名: Eleventh International Conference on Flow Dynamics (ICFD2014)
  • 発表場所: Sendai, Sendai International Center
  • 年月日: 2014-10-10
  • 招待講演
• [学会発表] Computational Study of Bubble Behavior for Clarification of Particle Removal Mechanism in Megasonic Cleaning (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoya Ochiai, Jun Ishimoto and Jin-Goo Park
  • 学会等名: Eleventh International Conference on Flow Dynamics (ICFD2014)
  • 発表場所: Sendai, Sendai International Center
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] メガソニック場中における複数気泡挙動の数値解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 落合直哉, 石本淳
  • 学会等名: 日本混相流学会混相流シンポジウム2014
  • 発表場所: 札幌, かでる2・7
  • 年月日: 2014-07-28