Փայլեցնող նյութերի ուլտրաձայնային դիսպերսում (CMP)

Մասնիկների ոչ միատեսակ չափը և ըստ չափի անհամասեռ բաշխումը CMP գործընթացի ընթացքում լուրջ վնասներ են հասցնում փայլեցվող մակերևույթին։
Ուլտրաձայնային դիսպերսումը նանոչափ փայլեցնող մասնիկները դիսպերսելու և ապաագլոմերացնելու գերազանց մեթոդ է։
Ուլտրաձայնային մշակմամբ ստացված համասեռ դիսպերսիան ապահովում է մակերևույթների գերազանց CMP մշակում՝ կանխելով չափազանց խոշոր հատիկներից առաջացող քերծվածքներն ու արատները։

Փայլեցնող մասնիկների ուլտրաձայնային դիսպերսում

Քիմիամեխանիկական փայլեցման / հարթեցման (CMP) կախույթները պարունակում են հղկող (նանո)մասնիկներ՝ փայլեցման ցանկալի հատկություններն ապահովելու համար։ Լայնորեն կիրառվող հղկող նանոմասնիկներից են, ի թիվս այլոց, սիլիցիումի երկօքսիդը (սիլիկա, SiO₂), ցերիումի օքսիդը (ցերիա, CeO₂), ալյումինի օքսիդը (ալյումինա, Al₂O₃), α- և y-Fe₂0₃, նանոալմաստները։ Փայլեցվող մակերևույթի վնասումից խուսափելու համար հղկող մասնիկները պետք է ունենան միատեսակ ձև և հատիկների չափերի նեղ բաշխում։ Մասնիկների միջին չափը տատանվում է 10–100 նանոմետրի սահմաններում՝ կախված CMP բաղադրակազմից և դրա կիրառությունից։
Հայտնի է, որ ուլտրաձայնային դիսպերսումը տալիս է համասեռ, երկարաժամկետ կայուն դիսպերսիաներ։ Ուլտրաձայնային կավիտացիան և սահքի ուժերն անհրաժեշտ էներգիան փոխանցում են կախույթին, ինչի շնորհիվ ագլոմերատները քայքայվում են, վան դեր Վաալսի ուժերը հաղթահարվում են, իսկ հղկող նանոմասնիկները՝ հավասարաչափ բաշխվում։ Ուլտրաձայնային մշակմամբ հնարավոր է մասնիկների չափը նվազեցնել ճշգրիտ մինչև հատիկների նպատակային չափը։ Կախույթի համասեռ ուլտրաձայնային մշակմամբ կարելի է վերացնել չափազանց խոշոր հատիկներն ու չափերի անհավասարաչափ բաշխումը՝ ապահովելով CMP գործընթացում նյութի հեռացման ցանկալի արագությունը և միաժամանակ նվազագույնի հասցնելով քերծվածքների առաջացումը։

Ուլտրաձայնային եղանակով ստացված CMP դիսպերսիաների առավելությունները

մասնիկների նպատակային չափ
բարձր համասեռություն
պինդ նյութի ցածրից մինչև բարձր կոնցենտրացիա
բարձր հուսալիություն
ճշգրիտ կառավարում
ճշգրիտ վերարտադրելիություն
գծային, անխափան անցում դեպի ավելի մեծ մասշտաբներ

Փայլեցնող մասնիկների ուլտրաձայնային դիսպերսում CMP խյուսերում և կախույթներում։

Ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներն օգտագործվում են փայլեցնող նյութերը դիսպերսելու և մանրացնելու համար

Պիրոգեն սիլիցիումի երկօքսիդի ուլտրաձայնային դիսպերսում․ Hielscher UP400S ուլտրաձայնային համասեռացուցիչը արագ և արդյունավետ դիսպերսում է սիլիցիումի երկօքսիդի փոշին՝ այն բաժանելով առանձին նանոմասնիկների։

Ցերիումի(IV) օքսիդը, որը հայտնի է նաև որպես քառարժեք ցերիումի օքսիդ, քառարժեք ցերիումի երկօքսիդ, ցերիա, ցերիումի օքսիդ կամ ցերիումի երկօքսիդ, կարող է արդյունավետորեն և համասեռ կերպով մանրացվել ու դիսպերսվել ուլտրաձայնային մշակմամբ։ Ուլտրաձայնային դիսպերսատորը ցերիումի օքսիդի մասնիկները մանրացնում է մինչև միկրո- և նանոչափեր, օրինակ՝ որպես փայլեցնող միջավայր օգտագործելու համար։

Ուլտրաձայնային դիսպերսումը ցերիումի օքսիդի նանոմասնիկների արտադրության հուսալի և բարձր արդյունավետությամբ տեխնոլոգիա է։

CMP բաղադրակազմերի ուլտրաձայնային պատրաստում

Ուլտրաձայնային խառնումն ու միախառնումը բազմաթիվ արդյունաբերական ճյուղերում կիրառվում են ցածրից մինչև շատ բարձր մածուցիկությամբ կայուն կախույթներ ստանալու համար։ Համասեռ և կայուն CMP կախույթներ ստանալու նպատակով հղկող նյութերը (օրինակ՝ սիլիկան, ցերիայի նանոմասնիկները, α- և y-Fe₂0₃ և այլն), հավելանյութերն ու քիմիական նյութերը (օրինակ՝ ալկալային նյութերը, ժանգոտման արգելակիչները, կայունացուցիչները) դիսպերսվում են հիմքային հեղուկում (օրինակ՝ մաքրված ջրում)։
Որակի տեսանկյունից բարձր արդյունավետությամբ փայլեցնող կախույթների համար էական է, որ կախույթն ունենա երկարաժամկետ կայունություն և մասնիկների խիստ համասեռ բաշխում։
Ուլտրաձայնային դիսպերսումն ու բաղադրակազմերի պատրաստումն ապահովում են հղկող փայլեցնող նյութերի ապաագլոմերացման և բաշխման համար անհրաժեշտ էներգիան։ Ուլտրաձայնային մշակման պարամետրերի ճշգրիտ կառավարելիությունն ապահովում է լավագույն արդյունքները՝ բարձր արդյունավետությամբ և հուսալիությամբ։

Ուլտրաձայնային դիսպերսումը բարձր արդյունավետություն ունի հղկող փայլեցնող նյութերը CMP կախույթներում դիսպերսելու համար։

UP400St ուլտրաձայնային դիսպերսատորը նախատեսված է լաբորատորիայում CMP կախույթների արտադրության համար։

Ուլտրաձայնային դիսպերսման համակարգեր

Hielscher Ultrasonics ընկերությունը մատակարարում է բարձր հզորությամբ ուլտրաձայնային համակարգեր՝ նանոչափ նյութերի, օրինակ՝ սիլիկայի, ցերիայի, ալյումինայի և նանոալմաստների դիսպերսման համար։ Հուսալի ուլտրաձայնային պրոցեսորներն ապահովում են անհրաժեշտ էներգիան, կատարելագործված ուլտրաձայնային ռեակտորները ստեղծում են գործընթացի օպտիմալ պայմաններ, իսկ օպերատորը ճշգրիտ կառավարում է բոլոր պարամետրերը, այնպես որ ուլտրաձայնային գործընթացի արդյունքները կարող են ճշգրտորեն համապատասխանեցվել գործընթացի ցանկալի նպատակներին (օրինակ՝ հատիկների չափին, մասնիկների բաշխմանը և այլն)։
Գործընթացի կարևորագույն պարամետրերից մեկն ուլտրաձայնային տատանումների ամպլիտուդն է։ Hielscher ընկերության արդյունաբերական ուլտրաձայնային համակարգերը կարող են հուսալիորեն ապահովել շատ բարձր ամպլիտուդներ։ Մինչև 200µm ամպլիտուդներով կարելի է հեշտությամբ անընդհատ աշխատել 24/7 ռեժիմով։ Նման բարձր ամպլիտուդներով աշխատելու հնարավորությունն ապահովում է գործընթացի նույնիսկ խիստ պահանջկոտ նպատակներին հասնելը։ Մեր բոլոր ուլտրաձայնային պրոցեսորները կարող են ճշգրտորեն կարգավորվել ըստ գործընթացի պահանջվող պայմանների և հեշտությամբ վերահսկվել ներկառուցված ծրագրային ապահովման միջոցով։ Սա ապահովում է ամենաբարձր հուսալիություն, կայուն որակ և վերարտադրելի արդյունքներ։ Hielscher ընկերության ուլտրաձայնային սարքավորումների ամրությունը թույլ է տալիս աշխատել 24/7 ռեժիմով՝ մեծ ծանրաբեռնվածության և բարդ միջավայրերի պայմաններում։

Արդյունաբերական ուլտրաձայնային հոմոգենիզատոր՝ փայլեցնող նյութերի արդյունավետ դիսպերսման և մանրացման համար։

MultiSonoReactor MSR-4 սարքն արդյունաբերական հոսքային հոմոգենիզատոր է, որը հարմար է հորատման լուծույթների արդյունաբերական արտադրության համար։ Ուլտրաձայնային մշակումն օգտագործվում է փայլեցնող նյութերի դիսպերսման և մանրացման համար։

Առնչվող թեմաներ

Գրականություն / Հղումներ

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.

Օգտակար տեղեկություններ

Քիմիամեխանիկական հարթեցում (CMP)

Քիմիամեխանիկական փայլեցման/հարթեցման (CMP) կախույթներն օգտագործվում են մակերևույթները հարթեցնելու համար։ CMP կախույթը բաղկացած է քիմիական և մեխանիկական հղկող բաղադրիչներից։ Այսպիսով, CMP գործընթացը կարելի է բնութագրել որպես քիմիական խածատման և հղկող փայլեցման համակցված մեթոդ։
CMP կախույթները լայնորեն օգտագործվում են սիլիցիումի օքսիդի, բազմաբյուրեղ սիլիցիումի և մետաղական մակերևույթները փայլեցնելու ու հարթեցնելու համար։ CMP գործընթացի ընթացքում թիթեղի մակերևույթից հեռացվում է ռելիեֆը (օրինակ՝ կիսահաղորդիչների, արևային թիթեղների, էլեկտրոնային սարքերի բաղադրիչների դեպքում)։

Մակերևութաակտիվ նյութեր

Երկարաժամկետ կայուն CMP բաղադրակազմ ստանալու համար ավելացվում են մակերևութաակտիվ նյութեր՝ նանոմասնիկները համասեռ կախույթում պահելու նպատակով։ Լայնորեն կիրառվող դիսպերսացնող նյութերը կարող են լինել կատիոնային, անիոնային կամ ոչ իոնային և ներառում են նատրիումի դոդեցիլսուլֆատը (SDS), ցետիլպիրիդինիումի քլորիդը (CPC), կապրինաթթվի նատրիումական աղը, լաուրինաթթվի նատրիումական աղը, նատրիումի դեցիլսուլֆատը, նատրիումի հեքսադեցիլսուլֆատը, հեքսադեցիլտրիմեթիլամոնիումի բրոմիդը (C₁₆TAB), դոդեցիլտրիմեթիլամոնիումի բրոմիդը (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 և A20։