Ultrazvuková disperzia leštidiel (CMP)

Nerovnomerná veľkosť častíc a nehomogénne rozloženie veľkosti častíc spôsobujú vážne poškodenie lešteného povrchu počas procesu CMP.
Ultrazvuková disperzia je vynikajúcou technikou na rozptýlenie a deaglomeráciu leštiacich častíc nanoveľkosti.
Rovnomerná disperzia dosiahnutá sonikáciou má za následok vynikajúce CMP spracovanie povrchov, čím sa zabráni poškriabaniu a chybám spôsobeným nadmernými zrnami.

Ultrazvuková disperzia leštiacich častíc

Chemicko-mechanické leštenie / planarizačné (CMP) kaše obsahujú abrazívne (nano)častice, aby sa zabezpečili požadované leštiace vlastnosti. Medzi bežne používané nanočastice s abrazivitou patrí oxid kremičitý (oxid kremičitý, SiO₂), oxid céru (ceria, CeO₂), oxid hlinitý (oxid hlinitý, Al₂O₃), α- a y-Fe₂0₃, nanodiamanty. Aby sa predišlo poškodeniu lešteného povrchu, abrazívne častice musia mať rovnomerný tvar a úzke rozloženie veľkosti zŕn. Priemerná veľkosť častíc sa pohybuje medzi 10 a 100 nanometrami v závislosti od zloženia CMP a jeho použitia.
Ultrazvuková dispergácia je dobre známa tým, že vytvára rovnomerné, dlhodobo stabilné disperzie. Nadzvukový Kavitácie a šmykové sily spájajú požadovanú energiu do suspenzie tak, aby sa aglomeráty rozbili, prekonali Waalsove sily a abrazívne nanočastice sa rovnomerne rozložili. Sonikáciou je možné zmenšiť veľkosť častíc presne na cieľovú veľkosť zŕn. Rovnomerným ultrazvukovým spracovaním kaše je možné eliminovať nadrozmerné zrná a nerovnomerné rozloženie veľkosti – zabezpečenie požadovanej rýchlosti odstránenia CMP pri minimalizácii výskytu škrabancov.

Výhody ultrazvukových disperzií CMP

Cieľová veľkosť častíc
vysoká rovnomernosť
nízka až vysoká koncentrácia pevných látok
vysoká spoľahlivosť
presné ovládanie
presná reprodukovateľnosť
lineárne, plynulé škálovanie

Ultrazvuková disperzia leštiacich častíc do suspenzií a suspenzií CMP.

Ultrazvukové homogenizátory sa používajú na dispergovanie a mletie leštiacich prostriedkov

Ultrazvuková disperzia zapareného oxidu kremičitého: Ultrazvukový homogenizátor Hielscher UP400S rýchlo a efektívne rozptyľuje prášok oxidu kremičitého na jednotlivé nanočastice.

Oxid céru, tiež známy ako oxid ceru, oxid ceru, cér, oxid céru alebo oxid cérnatý, môže byť účinný a rovnomerne mletý a dispergovaný ultrazvukom. Ultrazvukový dispergátor mikronizuje a nanodimenzuje častice oxidu céru, napr. na použitie ako leštiace médium.

Ultrazvuková disperzia je spoľahlivá a vysoko účinná technológia na výrobu nanočastíc oxidu céru.

Ultrazvukové formulovanie CMP

Ultrazvukové miešanie a miešanie sa používa v mnohých priemyselných odvetviach na výrobu stabilných suspenzií s nízkou až veľmi vysokou viskozitou. Na výrobu rovnomerných a stabilných suspenzí CMP sa abrazívne materiály (napr. oxid kremičitý, nanočastice céru, α- a y-Fe₂0₃ atď.), prísady a chemikálie (napr. alkalické materiály, inhibítory hrdze, stabilizátory) sa rozptýlia do základnej kvapaliny (napr. vyčistená voda).
Pokiaľ ide o kvalitu, pre vysokovýkonné leštiace kaše je nevyhnutné, aby suspenzia vykazovala dlhodobú stabilitu a vysoko rovnomerné rozloženie častíc.
Ultrazvuková dispergácia a formulácia dodáva potrebnú energiu na deaglomeráciu a distribúciu abrazívnych leštiacich prostriedkov. Presná ovládateľnosť parametrov ultrazvukového spracovania poskytuje najlepšie výsledky pri vysokej účinnosti a spoľahlivosti.

Ultrazvuková disperzia je vysoko účinná na disperziu abrazívnych leštiacich prostriedkov do kalov CMP.

Ultrazvukový dispergátor UP400St na výrobu kalov CMP v laboratóriu.

Ultrazvukové dispergačné systémy

Spoločnosť Hielscher Ultrasonics dodáva vysokovýkonné ultrazvukové systémy na disperziu nanomateriálov, ako je oxid kremičitý, cér, oxid hlinitý a nanodiamanty. Spoľahlivé ultrazvukové procesory dodávajú požadovanú energiu, sofistikované ultrazvukové reaktory vytvárajú optimálne procesné podmienky a operátor má presnú kontrolu nad všetkými parametrami, takže výsledky ultrazvukového procesu je možné presne vyladiť na požadované ciele procesu (ako je veľkosť zŕn, distribúcia častíc atď.).
Jedným z najdôležitejších parametrov procesu je ultrazvuková amplitúda. Hielscher's Priemyselné ultrazvukové systémy môže spoľahlivo poskytovať veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až 200 μm je možné ľahko nepretržite prevádzkovať v prevádzke 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Schopnosť prevádzky s takýmito vysokými amplitúdami zaisťuje dosiahnutie aj veľmi náročných cieľov procesu. Všetky naše ultrazvukové procesory je možné presne nastaviť na požadované procesné podmienky a jednoducho ich monitorovať pomocou vstavaného softvéru. To zaisťuje najvyššiu spoľahlivosť, konzistentnú kvalitu a reprodukovateľné výsledky. Robustnosť ultrazvukového zariadenia Hielscher umožňuje prevádzku 24 hodín denne, 7 dní v týždni pri náročných nákladoch a v náročných prostrediach.

Priemyselný ultrazvukový homogenizátor na efektívnu disperziu a mletie leštiacich prostriedkov.

MultiSonoReactor MSR-4 je priemyselný inline homogenizátor vhodný na priemyselnú výrobu vrtných kalov. Sonikácia sa používa na disperziu a mletie leštiacich prostriedkov.

Súvisiace témy

Literatúra / Referencie

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.

Fakty, ktoré stoja za to vedieť

Chemická mechanická planarizácia (CMP)

Na vyhladenie povrchov sa používajú chemicko-mechanické leštenie/planarizačné (CMP). Kalus CMP sa skladá z chemických a mechanicko-abrazívnych zložiek. CMP teda možno opísať ako kombinovanú metódu chemického leptania a abrazívneho leštenia.
Suspenzie CMP sa široko používajú na leštenie a vyhladzovanie oxidu kremičitého, polykremíka a kovových povrchov. Počas procesu CMP sa z povrchu doštičky odstráni topografia (napr. polovodiče, solárne doštičky, súčasti elektronických zariadení).

povrchovo aktívne látky

Na získanie dlhodobo stabilnej formulácie CMP sa pridávajú povrchovo aktívne látky, aby sa nanočastice udržali v homogénnej suspenzii. Bežne používané dispergačné činidlá môžu byť katiónové, aniónové alebo neiónové a zahŕňajú dodecylsulfát sodný (SDS), cetylpyridíniumchlorid (CPC), sodnú soľ kyseliny kakrovej, sodnú soľ kyseliny laurovej, decyl síran sodný, hexadecylsíran sodný, hexadecyltrimetylamóniumbromid (C₁₆TAB), dodecyltrimetylamóniumbromid (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 a A20.