de.wedoany.com-Bericht: Die von ChiMingPu eigenständig entwickelten metallografischen chemisch-mechanischen Polierverbrauchsmaterialien (CMP) für das gesamte Spektrum von Metallen, Halbleitern und optischen Keramiken bestehen aus Diamantsuspensionen für das Vorpolieren, materialspezifischen Feinputzmitteln und passenden Reinigungsmitteln und sind mit vollautomatischen metallografischen Schleif- und Poliermaschinen sowie halbautomatischen Schleifgeräten kompatibel. Der CMP-Prozess kombiniert mechanische Mikrozerspanung mit chemischer Schwachätzung und dient der Erzielung einer nanoskopisch zerstörungsfreien Spiegeloberfläche.
Die Norm GB/T 34895-2017 „Allgemeine Regeln für die metallografische Prüfung durch Wärmebehandlung" verlangt, dass metallografische Proben frei von Kratzern, Verformungsschichten und Schleifmittelrückständen sind. Bei der herkömmlichen Probenpräparation wird meist ein einziges Poliermittel für ein einzelnes Material verwendet; Labore müssen mehr als zehn verschiedene Verbrauchsmaterialien bevorraten, und beim Wechsel der Proben müssen die Chemikalien häufig gewechselt werden, was zu Kreuzreaktionen, Korngrenzenkorrosion und Oberflächentrübungen führen kann. Importierte Komplett-Polierverbrauchsmaterialien haben lange Beschaffungszeiten und hohe Mindestbestellmengen, was die Betriebskosten für kleine und mittlere industrielle Prüflabore erhöht.
Die Diamantsuspensionen für das Vorpolieren sind in Partikelgrößen von 0,05 bis 15 Mikrometer abgestuft erhältlich. Die wasserbasierte Formulierung bleibt bei Raumtemperatur 72 Stunden lang ohne Phasentrennung oder Agglomeration stabil und kann tiefe Schädigungsschichten von Draht- und Trennscheibenschnitten entfernen, wodurch die anschließende Feinputzzeit um mehr als 30 % verkürzt wird. Harte oder halbharte Substrate wie Edelstahl, Titanlegierungen, Keramik, Siliziumwafer und Saphir können einheitlich vorgeschliffen werden, ohne dass das Vorpolierchemikal je nach Material gewechselt werden muss.
Die Feinputzmittel sind in sechs spezielle Formulierungen nach Substratmaterial unterteilt. Das CMP-Feinputzmittel für Siliziumwafer verwendet nanoskalige Siliziumdioxid-Schleifmittel mit einem schwach alkalischen Puffersystem, ist für 8/12-Zoll-Halbleitersiliziumsubstrate geeignet, verursacht keine Siliziumgitterkratzer und bietet eine stabile Gleichmäßigkeit über den Wafer; es eignet sich für die Probenvorbereitung für Chip-Gehäuse-Metallografie und TEM-Dünnschnitte. Das CMP-Feinputzmittel für Titanlegierungen ist eine chlorfreie, saure Korrosionsschutzformulierung für Luftfahrt-Titanlegierungen und medizinische Implantat-Titanwerkstoffe; nach dem Polieren beträgt die Oberflächenrauheit Ra nicht mehr als 0,2 Nanometer, selektive Korngrenzenkorrosion wird unterdrückt, und Polarisationslicht- sowie EBSD-Analysen zeigen keine Artefakte. Das CMP-Feinputzmittel für Aluminiumlegierungen ist ein System mit hoher Oxidationsselektivität, geeignet für Druckgussteile aus Aluminiumlegierungen für neue Energien und Aluminium-Verbindungssubstrate; es vermeidet Überätzung des weichen Aluminiums, kann Gusslunker und Korngrenzen sichtbar machen und eignet sich für die Qualitätsprüfung von Leichtbaukomponenten. Das CMP-Feinputzmittel für Edelstahl ist eine neutrale, umweltfreundliche Formulierung, die martensitische und austenitische Edelstahlformen sowie Proben chirurgischer Instrumente abdeckt; es erzeugt keine Regenbogen-Oxidationsmuster und ermöglicht die Beobachtung von Karbidausscheidungen und der Wärmeeinflusszone von Schweißnähten. Das CMP-Feinputzmittel für Keramik verwendet Cerdioxid-Verbundschleifmittel, geeignet für Leistungskeramiksubstrate aus Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid und Aluminiumoxid, ohne Kantenausbrüche, für die metallografische Prüfung von Gehäusen der dritten Halbleitergeneration. Das CMP-Feinputzmittel für Saphir verwendet ultrafeine, cerbasierte Schleifmittel, geeignet für LED-Substrate und optische Fenster, ohne Unterschichtschäden, und ermöglicht die Beobachtung von Gitterdefekten unter dem Differentialinterferenzmikroskop.
Nach dem Polieren verbleibende nanoskalige Schleifmittelpartikel können schwarze Punkte in der Mikroskopie und verfälschte EBSD-Signale verursachen. ChiMingPu bietet zwei passende Reinigungsmittel an, die mit dem chemischen System der jeweiligen Polierserie kompatibel sind und keine Sekundärkontamination verursachen. Das Reinigungsmittel für Keramik, Glas und Saphir ist eine schwach alkalische Chelatbildner-Formulierung, kompatibel mit Ultraschall- und Sprühreinigung, und löst Cerdioxid- und Siliziumdioxidpartikel schonend auf; das spezielle Reinigungsmittel für Edelstahl ist eine chloridfreie Formulierung, die Metallpolierrückstände und Wachshilfsstoffe entfernt und Korrosion der Proben bei längerer Lagerung verhindert.
Das standardisierte Probenpräparationsverfahren verwendet vollautomatische metallografische Schleif- und Poliergeräte mit einer Drehzahl von 100–300 U/min und einem Polierdruck von 0,1–0,5 N/cm². Metallproben werden 3 Minuten mit 3-Mikrometer-Diamantsuspension vorgeschliffen, anschließend 4–6 Minuten mit dem entsprechenden Feinputzmittel poliert, 2 Minuten mit dem passenden Reinigungsmittel ultraschallgereinigt und dann mit Ethanol dehydriert. Halbleiter- und Keramikproben werden stattdessen 2 Minuten mit 1,5-Mikrometer-Diamantsuspension bei niedrigem Druck leicht poliert, 6–8 Minuten mit dem speziellen Feinputzmittel bei niedriger Drehzahl poliert und mit dem optischen Spezialreinigungsmittel durch Eintauchen gereinigt, um Wasserflecken auf Siliziumsubstraten und Keramikoberflächen zu vermeiden.
Bei der systemischen Zusammenarbeit verwenden Poliermittel und Reinigungsmittel dasselbe Hilfsstoffsystem, wodurch Flockung und Sedimentation zwischen den Prozessschritten vermieden werden, Trübungen und Mikrokratzer verhindert und die Bildschärfe der Metallografie verbessert wird. Die Schleifmittel werden durch In-situ-Beschichtung modifiziert, verklumpen bei zirkulierender Zufuhr nicht und verdoppeln die Wartungsintervalle der Poliertücher. Eine einzige Marke deckt alle Probentypen ab, reduziert den Mehraufwand durch mehrere Lieferanten und die Einrichtungszeit beim Probenwechsel. Die gesamte Serie enthält keine stark korrosiven Schwermetallkomponenten, die Abwasserbehandlung ist einfacher als bei importierten Verbrauchsmaterialien und erfüllt die Anforderungen des Labors an Gefahrstoffmanagement und umweltfreundliche Prüfung.
Dieses Verbrauchsmaterialsystem wurde bereits in Wärmebehandlungs-Prüflaboren für die Metallografie von Stahl, Titan-Aluminium-Legierungen und Schweißnahtgefüge, in Halbleiter-Prüflaboren für metallografische Dünnschnitte und EBSD-Orientierungsanalysen von Siliziumwafern und Siliziumkarbid-Keramiksubstraten, in Präzisionsoptik-Prüfeinrichtungen für die Defektbeobachtung von Saphirfenstern und Keramikbauteilen sowie in Laboren für neue Energien für die Schadensanalyse von Aluminiumlegierungsgehäusen und Edelstahl-Verbindungselementen eingesetzt. Im Vergleich zu herkömmlichen verteilten Verbrauchsmateriallösungen wird die Präparationszeit für eine Probenserie um 35 % verkürzt, die Erfolgsquote für spiegelglatte Proben beim ersten Versuch steigt von 76 % auf 98 %, und die Wiederholbarkeit und Stabilität der Prüfdaten entsprechen den Branchenbewertungsstandards. ChiMingPu wird in Zukunft die Polierformulierungen für Breitbandhalbleiter und neuartige Verbundmetallwerkstoffe optimieren und die Anpassungsfähigkeit der CMP-Probenpräparation für Spezialproben weiter ausbauen.
