Dispersia cu ultrasunete a agenților de lustruire (CMP)
- Dimensiunea neuniformă a particulelor și distribuția neomogenă a dimensiunii particulelor provoacă daune grave suprafeței lustruite în timpul unui proces CMP.
- Dispersia cu ultrasunete este o tehnică superioară pentru dispersarea și dezaglomerarea particulelor de lustruire de dimensiuni nano.
- Dispersia uniformă realizată prin sonicare are ca rezultat o prelucrare superioară CMP a suprafețelor, evitând zgârieturile și defectele datorate boabelor supradimensionate.
Dispersia cu ultrasunete a particulelor de lustruire
Suspensiile chimico-mecanice de lustruire/planarizare (CMP) conțin (nano)particule abrazive pentru a asigura proprietățile de lustruire dorite. Nanoparticulele utilizate în mod obișnuit cu abrazivitate includ dioxidul de silicum (silice, SiO2), oxid de ceriu (ceria, CeO2), oxid de aluminiu (alumină, Al2O3), α- și y-Fe203, nanodiamante, printre altele. Pentru a evita deteriorarea suprafeței lustruite, particulele abrazive trebuie să aibă o formă uniformă și o distribuție îngustă a granulației. Dimensiunea medie a particulelor variază între 10 și 100 nanometri, în funcție de formularea CMP și de utilizarea acesteia.
Dispersarea cu ultrasunete este binecunoscută pentru a produce dispersii uniforme, stabile pe termen lung. Ultrasunete Cavitaţie și forțele de forfecare cuplează energia necesară în suspensie, astfel încât aglomeratele să fie rupte, forțele Waals să depășească și nanoparticulele abrazive distribuite uniform. Cu sonicare este posibil să se reducă dimensiunea particulelor exact la dimensiunea granulelor vizate. Prin prelucrarea uniformă cu ultrasunete a suspensiei, granulele supradimensionate și distribuția inegală a dimensiunii pot fi eliminate – asigurarea unei rate dorite de eliminare a CMP, reducând în același timp apariția zgârieturilor.
- dimensiunea vizată a particulelor
- uniformitate ridicată
- concentrație solidă scăzută până la ridicată
- fiabilitate ridicată
- Control precis
- reproductibilitatea exactă
- scalare liniară, fără întreruperi
Omogenizatoare cu ultrasunete sunt utilizate pentru dispersarea și măcinarea agenților de lustruire
Dispersia cu ultrasunete este o tehnologie fiabilă și extrem de eficientă pentru producerea nanoparticulelor de oxid de ceriu.
Formularea cu ultrasunete a CMP
Amestecarea și amestecarea cu ultrasunete este utilizată în multe industrii pentru a produce suspensii stabile cu vâscozități scăzute până la foarte mari. Pentru a produce suspensii CMP uniforme și stabile, materialele abrazive (de exemplu, silice, nanoparticule de ceria, α- și y-Fe203 etc.), aditivii și substanțele chimice (de exemplu, materiale alcaline, inhibitori de rugină, stabilizatori) sunt dispersate în lichidul de bază (de exemplu, apă purificată).
În ceea ce privește calitatea, pentru suspensiile de lustruire de înaltă performanță este esențial ca suspensia să prezinte stabilitate pe termen lung și o distribuție foarte uniformă a particulelor.
Dispersarea și formularea cu ultrasunete oferă energia necesară pentru a dezaglomera și distribui agenții abrazivi de lustruire. Controlabilitatea precisă a parametrilor de procesare cu ultrasunete oferă cele mai bune rezultate la eficiență și fiabilitate ridicate.
Dispersor cu ultrasunete UP400St pentru producția de suspensii CMP în laborator.
Sisteme de dispersie cu ultrasunete
Hielscher Ultrasonics furnizează sisteme cu ultrasunete de mare putere pentru dispersia materialelor de dimensiuni nano, ar fi silice, ceria, alumină și nanodiamante. Procesoarele cu ultrasunete fiabile furnizează energia necesară, reactoarele cu ultrasunete sofisticate creează condiții optime de proces și operatorul are un control precis asupra tuturor parametrilor, astfel încât rezultatele procesului cu ultrasunete pot fi reglate exact la obiectivele procesului dorit (ar fi dimensiunea granulelor, distribuția particulelor etc.).
Unul dintre cei mai importanți parametri ai procesului este amplitudinea ultrasonică. Hielscher lui Sisteme industriale cu ultrasunete poate furniza în mod fiabil amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi ușor rulate continuu în funcționare 24/7. Capacitatea de a rula amplitudini atât de mari asigură atingerea chiar și a unor obiective de proces foarte solicitante. Toate procesoarele noastre cu ultrasunete pot fi ajustate exact la condițiile de proces necesare și ușor de monitorizat prin intermediul software-ului încorporat. Acest lucru asigură cea mai mare fiabilitate, calitate constantă și rezultate reproductibile. Robustețea echipamentului cu ultrasunete Hielscher permite funcționarea 24/7 la grele și în medii solicitante.
MultiSonoReactor MSR-4 este un omogenizator industrial inline potrivit pentru producția industrială de nămoluri de foraj. Sonicare este utilizat pentru dispersia și frezarea agenților de lustruire.
Literatură / Referințe
- 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.
Fapte care merită știute
Planarizarea mecanică chimică (CMP)
Șlamurile chimico-mecanice de lustruire/planarizare (CMP) sunt utilizate pentru netezirea suprafețelor. Suspensia CMP constă din componente chimice și mecanice-abrazive. Astfel, CMP poate fi descrisă ca o metodă combinată de gravare chimică și lustruire abrazivă.
Suspensiile CMP sunt utilizate pe scară largă pentru lustruirea și netezirea suprafețelor de oxid de siliciu, polisiliciu și metal. În timpul procesului CMP, topografia este îndepărtată de pe suprafața plăcuței (de exemplu, semiconductori, plachete solare, componente ale dispozitivelor electronice).
agenți tensioactivi
Pentru a obține o formulare CMP stabilă pe termen lung, se adaugă agenți tensioactivi pentru a menține nanoparticulele în suspensie omogenă. Agenții de dispersie utilizați în mod obișnuit pot fi cationici, anionici sau neionici și includ dodecil sulfat de sodiu (SDS), clorură de cetilpiridiniu (CPC), sare de sodiu a acidului capric, sare de sodiu a acidului lauric, sulfat de sodiu decilic, sulfat de hexadecil sodiu, bromură de hexadeciltrimetilamoniu (C16TAB), bromură de dodeciltrimetilamoniu (C12TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 și A20.