Dispergimi ultrasonik i agjentëve lustrues (CMP)

Madhësia jo e njëtrajtshme e grimcave dhe shpërndarja johomogjene e madhësive të grimcave shkaktojnë dëmtime të rënda në sipërfaqen e lustruar gjatë një procesi CMP.
Dispergimi ultrasonik është një teknikë superiore për dispergimin dhe deaglomerimin e grimcave lustruese me përmasa nanometrike.
Dispergimi i njëtrajtshëm i arritur me sonikim mundëson përpunim superior CMP të sipërfaqeve, duke shmangur gërvishtjet dhe defektet që shkaktohen nga kokrrizat tepër të mëdha.

Dispergimi ultrasonik i grimcave lustruese

Suspensionet për lustrim / planarizim kimiko-mekanik (CMP) përmbajnë (nano-)grimca abrazive për të siguruar vetitë e dëshiruara të lustrimit. Nanogrimcat abrazive të përdorura zakonisht përfshijnë dioksidin e silicit (silicë, SiO₂), oksidin e ceriumit (ceria, CeO₂), oksidin e aluminit (aluminë, Al₂O₃), α- dhe y-Fe₂0₃, ndër të tjera edhe nanodiamantet. Për të shmangur dëmtimet në sipërfaqen e lustruar, grimcat abrazive duhet të kenë formë të njëtrajtshme dhe shpërndarje të ngushtë të madhësive të kokrrizave. Madhësia mesatare e grimcave varion nga 10 deri në 100 nanometra, në varësi të formulimit CMP dhe përdorimit të tij.
Dispergimi ultrasonik njihet mirë për prodhimin e dispersioneve të njëtrajtshme dhe të qëndrueshme për një kohë të gjatë. Kavitacioni ultrasonik dhe forcat prerëse transmetojnë energjinë e nevojshme në suspension, në mënyrë që aglomeratet të shpërbëhen, forcat van der Waals të kapërcehen dhe nanogrimcat abrazive të shpërndahen në mënyrë të njëtrajtshme. Me sonikim është e mundur të zvogëlohet madhësia e grimcave saktësisht në madhësinë e synuar të kokrrizave. Nëpërmjet përpunimit të njëtrajtshëm ultrasonik të suspensionit, mund të eliminohen kokrrizat tepër të mëdha dhe shpërndarja e pabarabartë e madhësive – duke siguruar shpejtësinë e dëshiruar të heqjes së materialit me CMP dhe duke minimizuar njëkohësisht shfaqjen e gërvishtjeve.

Përparësitë e dispersioneve CMP të përgatitura me ultratinguj

madhësi e synuar e grimcave
njëtrajtshmëri e lartë
përqendrim i ulët deri i lartë i lëndëve të ngurta
besueshmëri e lartë
kontroll i saktë
riprodhueshmëri e saktë
kalim linear dhe pa ndërprerje në shkallë më të madhe

Dispergimi ultrasonik i grimcave lustruese në suspensione CMP dhe suspensione të tjera.

Homogjenizuesit ultrasonikë përdoren për dispergimin dhe bluarjen e agjentëve lustrues

Dispergimi tejzanor i silicës pirogjenike: Homogjenizuesi tejzanor Hielscher UP400S e dispergon pluhurin e silicës shpejt dhe me efikasitet në nanogrimca të veçuara.

Oksidi i ceriumit(IV), i njohur edhe si oksid cerik, dioksid cerik, ceria, oksid ceriumi ose dioksid ceriumi, mund të bluhet dhe të dispergohet me efikasitet dhe në mënyrë të njëtrajtshme me ultratinguj. Disperguesit ultrasonikë i zvogëlojnë grimcat e oksidit të ceriumit në përmasa mikrometrike dhe nanometrike, p.sh. për përdorim si materiale lustruese.

Dispergimi ultrasonik është një teknologji e besueshme dhe shumë efikase për prodhimin e nanogrimcave të oksidit të ceriumit.

Formulimi i CMP me ultratinguj

Përzierja dhe homogjenizimi me ultratinguj përdoren në shumë industri për të prodhuar suspensione të qëndrueshme me viskozitete të ulëta deri shumë të larta. Për të prodhuar suspensione CMP të njëtrajtshme dhe të qëndrueshme, materialet abrazive (p.sh. silica, nanogrimcat e oksidit të ceriumit, α- dhe y-Fe₂0₃ etj.), aditivët dhe kimikatet (p.sh. materialet alkaline, frenuesit e ndryshkjes, stabilizuesit) dispergohen në lëngun bazë (p.sh. ujë i pastruar).
Për sa i përket cilësisë, për suspensionet lustruese me performancë të lartë është thelbësore që suspensioni të shfaqë qëndrueshmëri afatgjatë dhe shpërndarje shumë të njëtrajtshme të grimcave.
Dispergimi dhe formulimi me ultratinguj sigurojnë energjinë e nevojshme për deaglomerimin dhe shpërndarjen e agjentëve abrazivë lustrues. Mundësia për të kontrolluar me saktësi parametrat e përpunimit ultrasonik jep rezultatet më të mira me efikasitet dhe besueshmëri të lartë.

Dispergimi ultrasonik është shumë efikas për dispergimin e agjentëve abrazivë lustrues në suspensionet CMP.

Disperguesi ultrasonik UP400St për prodhimin e suspensioneve CMP në laborator.

Sisteme për dispergim ultrasonik

Hielscher Ultrasonics ofron sisteme ultrasonike me fuqi të lartë për dispergimin e materialeve me përmasa nanometrike, si silica, oksidi i ceriumit, alumina dhe nanodiamantet. Procesorët ultrasonikë të besueshëm sigurojnë energjinë e nevojshme, reaktorët ultrasonikë të sofistikuar krijojnë kushte optimale të procesit dhe operatori ka kontroll të saktë mbi të gjithë parametrat, në mënyrë që rezultatet e procesit ultrasonik të mund të përshtaten saktësisht me objektivat e dëshiruara të procesit (si madhësia e kokrrizave, shpërndarja e grimcave etj.).
Një nga parametrat më të rëndësishëm të procesit është amplituda ultrasonike. Sistemet industriale ultrasonike të Hielscher mund të sigurojnë në mënyrë të besueshme amplituda shumë të larta. Puna e vazhdueshme me amplituda deri në 200µm mund të realizohet lehtësisht gjatë funksionimit 24/7. Aftësia për të punuar me amplituda kaq të larta siguron që të mund të arrihen edhe objektiva shumë kërkuese të procesit. Të gjithë procesorët tanë ultrasonikë mund të përshtaten saktësisht me kushtet e kërkuara të procesit dhe të monitorohen lehtësisht nëpërmjet softuerit të integruar. Kjo siguron besueshmërinë më të lartë, cilësi të njëtrajtshme dhe rezultate të riprodhueshme. Qëndrueshmëria e pajisjeve ultrasonike të Hielscher lejon funksionim 24/7 nën ngarkesa të rënda dhe në mjedise kërkuese.

Homogjenizues industrial ultrasonik për dispergimin dhe bluarjen efikase të agjentëve lustrues.

MultiSonoReactor MSR-4 është një homogjenizues industrial në linjë, i përshtatshëm për prodhimin industrial të baltave të shpimit. Sonikimi përdoret për dispergimin dhe bluarjen e agjentëve lustrues.

Tema të lidhura

Literaturë / Referenca

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.

Fakte që ia vlen të dini

Planarizimi kimiko-mekanik (CMP)

Suspensionet për lustrim/planarizim kimiko-mekanik (CMP) përdoren për të lëmuar sipërfaqet. Suspensioni CMP përbëhet nga përbërës kimikë dhe mekaniko-abrazivë. Kështu, CMP mund të përshkruhet si një metodë e kombinuar e gërryerjes kimike dhe lustrimit abraziv.
Suspensionet CMP përdoren gjerësisht për lustrimin dhe lëmimin e sipërfaqeve të oksidit të silicit, silicit polikristalor dhe metaleve. Gjatë procesit CMP, relievi hiqet nga sipërfaqja e pllakëzës (p.sh. gjysmëpërçues, pllakëza për qeliza diellore, përbërës të pajisjeve elektronike).

Lëndët tensioaktive

Për të përftuar një formulim CMP të qëndrueshëm për një kohë të gjatë, shtohen lëndë tensioaktive për t’i mbajtur nanogrimcat në suspension homogjen. Agjentët dispergues të përdorur zakonisht mund të jenë kationikë, anionikë ose jojonikë dhe përfshijnë dodecil sulfat natriumi (SDS), klorur cetilpiridiniumi (CPC), kripën e natriumit të acidit kaprik, kripën e natriumit të acidit laurik, decil sulfat natriumi, heksadecil sulfat natriumi, bromur heksadeciltrimetilamoniumi (C₁₆TAB), bromur dodeciltrimetilamoniumi (C₁₂TAB), Triton X-100, Tween 20, Tween 40, Tween 60, Tween 80, Symperonic A4, A7, A11 dhe A20.