Ultrazvučna disperzija sredstava za poliranje (CMP)
- Neujednačena veličina čestica i nehomogena distribucija veličine čestica uzrokuju ozbiljna oštećenja polirane površine tokom CMP procesa.
- Ultrazvučna disperzija je superiorna tehnika za raspršivanje i deaglomeraciju poliranih čestica nano veličine.
- Ujednačena disperzija postignuta ultrazvukom rezultira vrhunskom CMP obradom površina izbjegavajući ogrebotine i nedostatke zbog prevelikih zrna.
Ultrazvučna disperzija čestica za poliranje
Kemijsko-mehaničko poliranje/planarizacija (CMP) suspenzija sadrži abrazivne (nano-)čestice kako bi se pružila željena svojstva poliranja. Obično korištene nanočestice s abrazivnošću uključuju silikonski dioksid (silicijum dioksid, SiO2), cerijem oksid (cerija, CeO2), aluminij oksid (aluminij, Al2O3), α- i y-Fe203, nanodijamanti između ostalih. Da bi se izbjegla oštećenja na poliranoj površini, abrazivne čestice moraju imati ujednačen oblik i usku distribuciju zrna. Prosječna veličina čestica kreće se između 10 i 100 nanometara, ovisno o CMP formulaciji i njegovoj upotrebi.
Poznato je da ultrazvučno raspršivanje proizvodi ujednačene, dugotrajno stabilne disperzije. Ultrasonic kavitacija a sile smicanja spajaju potrebnu energiju u suspenziju tako da se aglomerati razbijaju, van Waalsove sile savladavaju i abrazivne nanočestice su ravnomjerno raspoređene. Sonikacijom je moguće smanjiti veličinu čestica točno na ciljanu veličinu zrna. Ujednačenom ultrazvučnom obradom kaše mogu se eliminisati prevelika zrna i nejednaka distribucija veličine – osiguravajući željenu brzinu uklanjanja CMP-a, a minimizirajući pojavu ogrebotina.
- ciljana veličina čestica
- visoka uniformnost
- niske do visoke koncentracije čvrste supstance
- visoka pouzdanost
- precizna kontrola
- tačna reproduktivnost
- linearno, bešavno povećanje

Ultrazvučna disperzija je pouzdana i visoko efikasna tehnologija za proizvodnju nanočestica cerijum oksida.
Ultrazvučno formulisanje CMP-a
Ultrazvučno miješanje i miješanje se koristi u mnogim industrijama za proizvodnju stabilnih suspenzija s niskim do vrlo visokim viskozitetima. Da bi se proizvele jednolike i stabilne CMP suspenzije, abrazivni materijali (npr. silicijum dioksid, nanočestice cerije, α- i y-Fe203 itd.), aditivi i hemikalije (npr. alkalni materijali, inhibitori rđe, stabilizatori) se raspršuju u baznu tečnost (npr. prečišćenu vodu).
Što se tiče kvaliteta, za visokoučinkovite polirne smjese bitno je da suspenzija pokazuje dugotrajnu stabilnost i vrlo ujednačenu distribuciju čestica.
Ultrazvučno dispergiranje i formuliranje daje potrebnu energiju za deaglomeraciju i distribuciju abrazivnih sredstava za poliranje. Precizna kontrola parametara ultrazvučne obrade daje najbolje rezultate uz visoku efikasnost i pouzdanost.

Ultrazvučni disperzer UP400St za proizvodnju CMP suspenzije u laboratoriji.
Ultrazvučni disperzni sistemi
Hielscher Ultrasonics isporučuje ultrazvučne sisteme velike snage za disperziju nano materijala kao što su silicijum, cerije, glinica i nanodijamanti. Pouzdani ultrazvučni procesori daju potrebnu energiju, sofisticirani ultrazvučni reaktori stvaraju optimalne procesne uslove i operater ima preciznu kontrolu nad svim parametrima, tako da rezultati ultrazvučnog procesa mogu biti podešeni tačno na željene ciljeve procesa (kao što su veličina zrna, distribucija čestica itd.). ).
Jedan od najvažnijih parametara procesa je ultrazvučna amplituda. Hielscher's Industrijski ultrazvučni sistemi može pouzdano isporučiti vrlo visoke amplitude. Amplitude do 200 µm mogu se lako raditi u kontinuitetu u radu 24/7. Sposobnost pokretanja tako velikih amplituda osigurava da se čak i vrlo zahtjevni procesni ciljevi mogu postići. Svi naši ultrazvučni procesori mogu se precizno prilagoditi potrebnim procesnim uvjetima i lako se nadzirati putem ugrađenog softvera. Ovo osigurava najveću pouzdanost, dosljedan kvalitet i ponovljive rezultate. Robusnost Hielscherove ultrazvučne opreme omogućava 24/7 rad u teškim uslovima iu zahtjevnim okruženjima.
Literatura / Reference
- Mondragón Cazorla R., Juliá Bolívar J. E.,Barba Juan A., Jarque Fonfría J. C. (2012): Characterization of silica–water nanofluids dispersed with an ultrasound probe: A study of their physical properties and stability. Powder Technology Vol. 224, 2012.
- Pohl M., Schubert H. (2004): Dispersion and deagglomeration of nanoparticles in aqueous solutions. Partec, 2004.
- Brad W. Zeiger; Kenneth S. Suslick (2011): Sonofragmentation of Molecular Crystals. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 37, 14530–14533.
- Aharon Gedanken (2003): Sonochemistry and its application to nanochemistry. Current Science Vol. 85, No. 12 (25 December 2003), pp. 1720-1722.
Činjenice koje vrijedi znati
Hemijsko-mehanička planarizacija (CMP)
Kemijsko-mehaničko poliranje/planarizacija (CMP) suspenzija se koristi za zaglađivanje površina. CMP suspenzija se sastoji od hemijskih i mehaničko-abrazivnih komponenti. Stoga se CMP može opisati kao kombinovana metoda hemijskog jetkanja i abrazivnog poliranja.
CMP suspenzije se široko koriste za poliranje i glačanje površina od silicijum oksida, polisilikona i metala. Tokom CMP procesa, topografija se uklanja sa površine pločice (npr. poluprovodnici, solarne pločice, komponente elektronskih uređaja).
surfaktanti
Da bi se dobila dugotrajna stabilna formulacija CMP-a, dodaju se surfaktanti kako bi se nanočestice zadržale u homogenoj suspenziji. Uobičajeni dispergirajući agensi mogu biti kationski, anjonski ili nejonski i uključuju natrijum dodecil sulfat (SDS), cetil piridinij hlorid (CPC), natrijevu sol kaprinske kiseline, natrijuvu sol laurinske kiseline, decil natrijum sulfat, heksadecil natrijum sulfat, heksadecil natrijum sulfat, heksadecil bromitrimetilmonijum bromi (C16TAB), dodeciltrimetilamonijum bromid (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 i A20.