تشيمينغ برو تطلق مواد استهلاكية متعددة المواد لتلميع المعادن المعدنية (CMP)، بنسبة نجاح 98% للعينات ذات السطح المرآتي

أخبار ar.wedoany.com، أطلقت شركة تشيمينغ برو مجموعة مواد استهلاكية متكاملة للتلميع الكيميائي-الميكانيكي (CMP) للمعادن المعدنية، تغطي كامل الطيف من المعادن وأشباه الموصلات والسيراميك البصري، وتتكون من معلقات ألماس للتلميع الخشن، ومحاليل تلميع دقيق متخصصة حسب نوع المادة، ومنظفات مساندة، وهي متوافقة مع أجهزة التلميع المعدنية الأوتوماتيكية بالكامل وأجهزة الطحن شبه الأوتوماتيكية. تجمع تقنية CMP بين القطع الميكانيكي الدقيق والتآكل الكيميائي الخفيف لتحقيق سطح مرآتي خالٍ من العيوب على المستوى النانوي.

تتطلب المواصفة القياسية GB/T 34895-2017 "القواعد العامة للفحص المعدني للمعالجة الحرارية" أن تكون عينات الفحص المعدني خالية من الخدوش وطبقات التشوه وبقايا المواد الكاشطة. تعتمد طرق تحضير العينات التقليدية في الغالب على محلول تلميع واحد مناسب لنوع واحد من المواد، مما يستلزم على المختبرات تخزين أكثر من عشرة أنواع من المواد الاستهلاكية، وتغيير المحاليل بشكل متكرر عند تبديل العينات، مما قد يؤدي إلى تفاعلات متبادلة تسبب تآكل حدود الحبيبات وظهور بقع ضبابية على الأسطح؛ كما أن مجموعات مواد التلميع المستوردة ذات فترة توريد طويلة وحد أدنى مرتفع للطلب، مما يجعل تكلفة استخدامها مرتفعة بالنسبة لمختبرات الفحص الصناعي الصغيرة والمتوسطة.

يتوفر معلق الألماس لمرحلة التلميع الخشن بدرجات حبيبية تتراوح من 0.05 إلى 15 ميكرون، وبتركيبة مائية لا تتفكك ولا تتكتل عند بقائها 72 ساعة في درجة حرارة الغرفة، ويزيل طبقات التلف العميقة الناتجة عن القطع بالسلك أو القرص الكاشط، مما يقلل زمن التلميع الدقيق اللاحق بأكثر من 30%. يمكن توحيد عملية الطحن الأولي للركائز الصلبة أو شبه الصلبة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم والسيراميك ورقائق السيليكون والياقوت الأزرق، دون الحاجة إلى تغيير محاليل التلميع الخشن حسب نوع المادة.

تنقسم محاليل التلميع الدقيق إلى ست تركيبات متخصصة حسب المادة الأساسية. يستخدم محلول تلميع رقائق السيليكون الدقيق (CMP) مادة كاشطة من ثاني أكسيد السيليكون النانوي ونظامًا منظمًا قلويًا ضعيفًا، وهو متوافق مع ركائز السيليكون شبه الموصلة بمقاس 8/12 بوصة، دون خدوش في الشبكة البلورية للسيليكون، مع ثباتية انتظامية موحدة داخل الرقاقة، ويمكن استخدامه في تحضير العينات قبل الفحص المعدني لتغليف الرقائق وفحص TEM. أما محلول تلميع سبائك التيتانيوم الدقيق فهو تركيبة حمضية خالية من الكلور مع مثبطات تآكل، موجهة لتيتانيوم الطيران ومواد زراعة التيتانيوم الطبية، ويحقق بعد التلميع خشونة سطحية Ra لا تتجاوز 0.2 نانومتر، ويمنع التآكل الانتقائي لحدود الحبيبات، دون تشوهات في الفحص بالضوء المستقطب أو تحليل EBSD. ومحلول تلميع سبائك الألومنيوم الدقيق هو نظام عالي الانتقائية للأكسدة، متوافق مع مصبوبات سبائك الألومنيوم المضغوطة للطاقة الجديدة وركائز التوصيل المصنوعة من الألومنيوم، ويتجنب التآكل المفرط للألومنيوم الطري، ويُظهر مسامية الصب وحدود الحبيبات، ومناسب لفحص الجودة لمكونات المركبات خفيفة الوزن. ومحلول تلميع الفولاذ المقاوم للصدأ الدقيق هو تركيبة محايدة صديقة للبيئة، يغطي عينات قوالب الفولاذ المارتنسيتي والأوستنيتي المقاوم للصدأ وأدوات الجراحة، دون ظهور ألوان قوس قزح ناتجة عن الأكسدة، ويتيح ملاحظة طور ترسيب الكربيدات ومنطقة تأثر الحرارة في اللحام. ومحلول تلميع السيراميك الدقيق يستخدم مادة كاشطة مركبة من أكسيد السيريوم، متوافق مع ركائز السيراميك الكهربائية المصنوعة من نيتريد الألومنيوم وكربيد السيليكون وأكسيد الألومنيوم، دون تشقق الحواف، وموجه لفحص التغليف المعدني لأشباه الموصلات من الجيل الثالث. ومحلول تلميع الياقوت الأزرق الدقيق يستخدم مادة كاشطة فائقة النعومة قائمة على السيريوم، مناسب لركائز LED والنوافذ البصرية، دون تلف تحت السطحي، ويتيح ملاحظة عيوب الشبكة البلورية تحت المجهر التفاضلي التداخلي.

تتسبب جزيئات المواد الكاشطة النانوية المتبقية بعد التلميع في ظهور نقاط سوداء أثناء الفحص المجهري وتشوه إشارات EBSD. توفر تشيمينغ برو منظفين مساندين، متوافقين كيميائيًا مع محاليل التلميع من السلسلة نفسها، دون تلوث ثانوي. منظف السيراميك والزجاج والياقوت الأزرق هو تركيبة مخلبية قلوية ضعيفة، متوافقة مع التنظيف بالموجات فوق الصوتية والرش، ويعمل على إذابة جزيئات أكسيد السيريوم وثاني أكسيد السيليكون بلطف؛ أما المنظف المتخصص للفولاذ المقاوم للصدأ فهو تركيبة خالية من أيونات الكلور، يزيل بقايا المعادن الدقيقة والشمع المساعد من التلميع، ويمنع صدأ العينات عند التخزين طويل الأمد.

تعتمد عملية تحضير العينات الموحدة على أجهزة تلميع وطحن معدنية أوتوماتيكية بالكامل، بسرعة دوران تتراوح بين 100-300 دورة/دقيقة، وضغط تلميع يتراوح بين 0.1-0.5 نيوتن/سم². تُلمع العينات المعدنية بمعلق ألماس بحبيبات 3 ميكرون لمدة 3 دقائق في مرحلة التلميع الخشن، ثم بمحلول التلميع الدقيق المخصص لمدة 4-6 دقائق، يليها تنظيف بالموجات فوق الصوتية باستخدام المنظف من السلسلة نفسها لمدة دقيقتين، ثم تجفيف بالإيثانول؛ أما عينات أشباه الموصلات والسيراميك فتستخدم معلق ألماس بحبيبات 1.5 ميكرون مع تلميع خفيف بضغط منخفض لمدة دقيقتين، ثم تلميع دقيق بسرعة منخفضة لمدة 6-8 دقائق بمحلول التلميع المتخصص، يليها تنظيف بالغمر في المنظف البصري المتخصص، لمنع ظهور بقع مائية على ركائز السيليكون وأسطح السيراميك.

فيما يتعلق بالتآزر المتكامل، تعتمد محاليل التلميع والمنظفات نظامًا مساعدًا موحدًا، دون تكتل أو ترسيب بين المراحل، مما يمنع ظهور البقع الضبابية والخدوش الدقيقة ويعزز وضوح التصوير المعدني؛ وتخضع المواد الكاشطة لتعديل سطحي موضعي، فلا تتكتل أثناء التغذية الدورية، ويتضاعف عمر صيانة أقمشة التلميع؛ وتغطي العلامة التجارية الواحدة جميع أنواع العينات، مما يقلل من التوريد من موردين متعددين ووقت ضبط العينات عند التبديل؛ وتخلو المجموعة بالكامل من مكونات المعادن الثقيلة شديدة التآكل، وتكون معالجة المخلفات السائلة أسهل مقارنة بالمواد المستوردة، بما يتوافق مع متطلبات إدارة المواد الكيميائية الخطرة في المختبرات والفحص الأخضر.

طُبقت هذه المنظومة من المواد الاستهلاكية في مختبرات فحص الجودة للمعالجة الحرارية لفحص البنية المعدنية للفولاذ وسبائك التيتانيوم والألومنيوم ومناطق اللحام، وفي مختبرات تغليف أشباه الموصلات لتحضير المقاطع المعدنية لرقائق السيليكون وركائز كربيد السيليكون السيراميكية وتحليل اتجاهات EBSD، وفي مؤسسات الفحص البصري الدقيق لملاحظة عيوب نوافذ الياقوت الأزرق ومكونات السيراميك، وفي مختبرات مكونات الطاقة الجديدة لتحليل فشل أغلفة سبائك الألومنيوم ووصلات الفولاذ المقاوم للصدأ. وبالمقارنة مع الحلول التقليدية للمواد المتناثرة، انخفض زمن تحضير العينات للدفعة الواحدة بنسبة 35%، وارتفعت نسبة النجاح من المحاولة الأولى للعينات ذات السطح المرآتي من 76% إلى 98%، وتتوافق تكرارية وثباتية بيانات الفحص مع معايير التقييم القطاعية. ستواصل تشيمينغ برو تحسين تركيبات التلميع لأشباه الموصلات ذات النطاق العريض ومواد السبائك المعدنية المركبة الجديدة، لتوسيع نطاق توافق تحضير عينات CMP للعينات الخاصة.