0,1 mm zirkoniumdioxidpärlor för nanoteknologiska tillämpningar

Zirkoniumdioxidpärlor med en diameter på 0,1 mm är idealiska för nanotekniska applikationer som kräver precisionsslipning, eftersom de erbjuder exceptionell slitstyrka, kontamineringsfria slipmedier och jämn partikelstorlek inom branscher som elektronik, läkemedel och halvledartillverkning.

Dessa slipkulor av Yttria Stabilized Zirconia är utformade för användning med Carl Roths provupplösare och de flesta mekaniska homogenisatorer och erbjuder större säkerhet, högre hållbarhet, lägre energiförbrukning och minskade kontamineringsrisker än glaspärlor och stålkulor.

Slipning av nanopartiklar

Precision är avgörande när material ska reduceras till nanonivåer för konsekventa och repeterbara resultat. Partikelkontroll leder till bättre produktkonsistens, lägre tillverkningskostnader, ökad hållbarhet och avfallshantering samt effektivare mediciner, levande färger och bläck samt starkare industriella material.

Teknikerna för att generera nanopartiklar varierar, från bottom-up-syntes och form-in-place-bildning till top-down-processer som slipning eller fräsning. Tyvärr är det inte alla fräsningstekniker som ger tillräcklig precision när det gäller partikelstorleksfördelning och morfologi.

Mikrokulor av zirkoniumdioxid är särskilt utformade för slipning av nanopartiklar och har den bästa balansen mellan hårdhet, kemisk stabilitet och slitstyrka. Jämfört med glas-, stål- eller aluminiumoxidpärlor ger zirkoniumdioxidpärlor högre krosshållfasthet med minimal kontaminering under långvariga malningssessioner och varaktigt konsekventa prestanda.

Små zirkoniumdioxidkvarnpärlor säkerställer inte bara konsekvent malningsstorlek och partikelfördelning, utan de kan också avsevärt minska bearbetningstiderna. Mixer Mill MM 500 vario kan t.ex. rymma upp till 50 2 ml-flaskor för cellupplösningsapplikationer som DNA/RNA-extraktion; detta minskar avsevärt de bearbetningstider som krävs för dessa procedurer samtidigt som produktiviteten ökar. Dessutom innebär deras låga slitage att de kan användas under längre tidsperioder för att uppnå önskade partikelstorlekar.

Keramiska flerskiktskondensatorer (MLCC)

MLCC är viktiga komponenter i modern elektronik och ger höga kapacitansvärden i små storlekar. Deras låga ESR (Equivalent Series Resistance) och temperaturstabilitet gör att de ofta används för frikoppling av strömförsörjning, brusfiltrering och RF (radiofrekvens)-kretsar. De är uppbyggda av flera omväxlande lager av keramik och metall med olika dielektriska tjocklekar som påverkar deras kapacitansvärde respektive spänningsklassning.

Tillverkningsprocesserna börjar med att skapa en keramisk slurry, som består av finmalda granuler av paraelektriska eller ferroelektriska keramiska material blandade med bindemedel och lösningsmedel. Zirkoniumdioxidpärlor spelar en viktig roll i malnings- och dispergeringsprocesser för att garantera att partiklar med submikron- eller nanostorlek finns i denna blandning.

När uppslamningen har blandats ordentligt gjuts den till torr keramisk tejp, skärs i kvadratiska bitar, så kallade ark, och staplas sedan på varandra för att tryckas med metallelektroder med hjälp av screentryck (liknande screentryck för T-shirts) processer liknande screentryck för T-shirts; slutligen pressas de samman och sintras samman till lager för att pressas samman och sintras.

När sintringen är klar genomgår MLCC:en noggranna tester av kapacitet, spänning och andra specifikationer. Om dessa tester är framgångsrika kan den säljas som en färdig produkt; blyhaltiga varianter är idealiska för manuell montering medan SMD-varianter kan integreras i automatiserade produktionslinjer.

LCD-pigment (Liquid Crystal Display)

LCD-skärmar har snabbt fått en framträdande roll under det senaste decenniet och ersatt CRT-skärmar (cathode ray tube) på både smartphones, surfplattor och digitalklockor. Tekniken innebär att flytande kristaller placeras mellan två glassubstrat och styrs av elektroder som ändrar dess inriktning genom att förändra hur ljuset passerar genom dem - vanligtvis tillverkade av indiumtennoxid för utmärkta ledningsegenskaper.

Baserat på den spänning som läggs på elektroderna kan vissa flytande kristaller, så kallade vridna nematiker, vridas upp och blockera eller släppa igenom polariserat ljus i olika grader och skapa bilder genom att kombinera röda, gröna och blå subpixlar för färgproduktion på skärmen.

Färgämnen spelar en viktig roll i denna process och avgör både kromatisk noggrannhet och effektivitet för LCD-pigment som används för att bilda LCD-filter som färgar LCD-skärmar. Nya innovationer inom molekylär design har gjort det möjligt för tillverkare att använda färgämnen med bättre termisk stabilitet och processbarhet som möjliggör tunnare filterkonstruktioner utan att kompromissa med färgomfång eller kontrastförhållanden.

Molekylära designförbättringar möjliggör också ökad energieffektivitet genom att sänka LCD-panelernas energiförbrukning, vilket minskar både elbehovet och koldioxidutsläppen. Denna fördel är särskilt betydelsefull med tanke på att batteritiden i mobila enheter ofta är en viktig faktor.

Kemisk mekanisk polering (CMP)

Zirkoniumdioxidpärlor erbjuder lösningar för precisionsmalning i många industriella tillämpningar, från läkemedels- och färgtillverkning till plaståtervinning. Deras enhetliga suspension och fina partikelstorlek bidrar till att uppnå en jämn pigmentfördelning i hela slutprodukten, vilket ytterligare förbättrar kvalitetskontrollen. Dessutom minskar zirkoniumdioxidpärlorna energianvändningen under malningsprocesser, vilket hjälper företag att uppfylla miljöstandarder samtidigt som driftskostnaderna sänks.

CMP (kemisk mekanisk polering) är en oumbärlig process som används vid halvledartillverkning för att producera defektfria ytor på wafers. Processen innebär att man applicerar olika mängder nedåtriktad kraft samtidigt som man trycker den mot en roterande dyna som innehåller kemikalier och slipande partiklar; dess framgång beror i slutändan på partikelstorlekar, distributionsmönster, materialuppbyggnad och kemisk sammansättning av polerslurrylösningen.

Kundens krav var att deras polerslurry av ceriumoxid (CeO2) skulle uppfylla D50 på 50 nm med metallföroreningar under 10ppb för polering av 7 nm logiska wafers. För att uppfylla denna specifikation maldes zirkoniumoxidpärlor med en storlek på 0,1 mm med hjälp av en pärlkvarn med sluten slinga, följt av filtrering genom 0,22 m membranfilter för att filtrera bort större pärlor.

Dessutom behandlades uppslamningen med citronsyra för att kelera spårmetaller och förhindra kontaminering. Den slutliga poleringsslurryn gav ett D50-värde på 50 nm och den polerade ytan uppvisade låga dimmningsnivåer med hög defekttolerans - vilket uppfyllde kundens kvalitetsspecifikationer.