Kiillotusaineiden ultraäänidispersio (CMP)
- Epätasainen hiukkaskoko ja epähomogeeninen hiukkaskokojakauma aiheuttavat vakavia vaurioita kiillotetulle pinnalle CMP-prosessin aikana.
- Ultraäänidispersio on ylivoimainen tekniikka nanokokoisten kiillotushiukkasten hajottamiseksi ja deagglomeroimiseksi.
- Sonikaatiolla saavutettu tasainen dispersio johtaa pintojen erinomaiseen CMP-käsittelyyn välttäen naarmuja ja vikoja, jotka johtuvat ylisuurista jyvistä.
Kiillotushiukkasten ultraäänidispersio
Kemiallis-mekaaniset kiillotus- / tasoituslietteet (CMP) sisältävät hankaavia (nano)hiukkasia haluttujen kiillotusominaisuuksien aikaansaamiseksi. Yleisesti käytettyjä hankaavia nanohiukkasia ovat piidioksidi (piidioksidi, SiO2), ceriumoksidi (ceria, CeO2), alumiinioksidi (alumiinioksidi, Al2O3), α- ja y-Fe203, muun muassa nanotimantteja. Kiillotetun pinnan vaurioiden välttämiseksi hankaavilla hiukkasilla on oltava tasainen muoto ja kapea raekokojakauma. Keskimääräinen hiukkaskoko vaihtelee välillä 10-100 nanometriä CMP-formulaatiosta ja sen käytöstä riippuen.
Ultraäänidispergoinnin tiedetään tuottavan yhtenäisiä, pitkäaikaisia stabiileja dispersioita. Ultraääni kavitaatio ja leikkausvoimat kytkevät tarvittavan energian suspensioon niin, että agglomeraatit rikkoutuvat, Waalsin voimat voittavat ja hankaavat nanohiukkaset jakautuvat tasaisesti. Sonikaatiolla on mahdollista pienentää hiukkaskokoa tarkasti tavoiteltuun raekokoon. Lietteen yhtenäisellä ultraäänikäsittelyllä voidaan poistaa ylisuuret jyvät ja epätasainen kokojakauma – varmistetaan haluttu CMP:n poistonopeus ja minimoidaan naarmujen esiintyminen.
- kohdennettu hiukkaskoko
- korkea tasaisuus
- matalasta korkeaan kiintoainepitoisuuteen
- korkea luotettavuus
- tarkka ohjaus
- tarkka toistettavuus
- lineaarinen, saumaton skaalaus
Ultraäänihomogenisaattoreita käytetään kiillotusaineiden dispergointiin ja jauhamiseen
Ultraäänidispersio on luotettava ja erittäin tehokas tekniikka ceriumoksidinanohiukkasten tuottamiseksi.
CMP: n ultraääniformulaatio
Ultraäänisekoitusta ja sekoittamista käytetään monilla teollisuudenaloilla stabiilien suspensioiden tuottamiseksi, joilla on alhainen tai erittäin korkea viskositeetti. Tasalaatuisten ja stabiilien CMP-lietteiden tuottamiseksi hankaavat materiaalit (esim. piidioksidi, ceria-nanohiukkaset, α- ja y-Fe203 jne.), lisäaineet ja kemikaalit (esim. emäksiset materiaalit, ruosteenestoaineet, stabilointiaineet) dispergoidaan perusnesteeseen (esim. puhdistettuun veteen).
Laadun kannalta korkean suorituskyvyn kiillotuslietteille on tärkeää, että suspensiolla on pitkäaikainen stabiilisuus ja erittäin tasainen hiukkasjakauma.
Ultraäänidispergointi ja formulointi tuottavat tarvittavan energian hankaavien kiillotusaineiden deagglomeroitumiseen ja jakamiseen. Ultraäänikäsittelyparametrien tarkka hallittavuus antaa parhaat tulokset korkealla hyötysuhteella ja luotettavuudella.
Ultraäänidispergointilaite UP400St CMP-lietteen tuotantoon laboratoriossa.
Ultraääni dispergointijärjestelmät
Hielscher Ultrasonics toimittaa suuritehoisia ultraäänijärjestelmiä nanokokoisten materiaalien, kuten piidioksidin, cerian, alumiinioksidin ja nanotimanttien, dispersioon. Luotettavat ultraääniprosessorit tuottavat tarvittavan energian, hienostuneet ultraäänireaktorit luovat optimaaliset prosessiolosuhteet ja operaattorilla on tarkka valvonta kaikista parametreista, jotta ultraääniprosessin tulokset voidaan virittää tarkasti haluttuihin prosessitavoitteisiin (kuten raekoko, hiukkasten jakautuminen jne.).
Yksi tärkeimmistä prosessiparametreista on ultraääniamplitudi. Hielscherin Teollisuuden ultraäänijärjestelmät voi luotettavasti tuottaa erittäin suuria amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Kyky ajaa näin suuria amplitudit varmistavat, että jopa erittäin vaativat prosessitavoitteet voidaan saavuttaa. Kaikki ultraääniprosessorimme voidaan säätää tarkasti vaadittuihin prosessiolosuhteisiin ja seurata helposti sisäänrakennetun ohjelmiston avulla. Tämä takaa korkeimman luotettavuuden, tasaisen laadun ja toistettavat tulokset. Hielscherin ultraäänilaitteiden kestävyys mahdollistaa 24/7 toiminnan raskaassa käytössä ja vaativissa ympäristöissä.
MultiSonoReactor MSR-4 on teollinen inline-homogenisaattori, joka soveltuu porauslietteiden teolliseen tuotantoon. Sonikaatiota käytetään kiillotusaineiden dispersioon ja jyrsintään.
Kirjallisuus / Viitteet
- 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.
Faktoja, jotka kannattaa tietää
Kemiallinen mekaaninen tasoittaminen (CMP)
Pintojen tasoittamiseen käytetään kemiallis-mekaanisia kiillotus-/tasoituslietteitä (CMP). CMP-liete koostuu kemiallisista ja mekaanisista hankaavista komponenteista. Näin ollen CMP: tä voidaan kuvata yhdistetyksi kemiallisen syövytyksen ja hankaavan kiillotuksen menetelmäksi.
CMP-suspensioita käytetään laajalti piioksidi-, polypii- ja metallipintojen kiillottamiseen ja tasoittamiseen. CMP-prosessin aikana topografia poistetaan kiekon pinnalta (esim. puolijohteet, aurinkokiekot, elektronisten laitteiden komponentit).
Pinta-aktiiviset aineet
Pitkäaikaisen stabiilin CMP-formulaation saamiseksi lisätään pinta-aktiivisia aineita nanohiukkasten pitämiseksi homogeenisessa suspensiossa. Yleisesti käytetyt dispergointiaineet voivat olla kationisia, anionisia tai ionittomia, ja niihin kuuluvat natriumdodekyylisulfaatti (SDS), setyylipyridiniumkloridi (CPC), kapriinihapon natriumsuola, lauriinihapon natriumsuola, dekyylinatriumsulfaatti, heksadekyylinatriumsulfaatti, heksadekyylitrimetyyliammoniumbromidi (C16TAB), dodekyylitrimetyyliammoniumbromidi (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 ja A20.