Я видел такой отчет давно: ученые из Германии, Японии и других стран потратили 5 лет и потратили почти 10 миллионов юаней на создание шара из материала кремния-28 высокой чистоты. Этот шарик из чистого кремния весом 1 кг требует сверхточной обработки, шлифовки и полировки, прецизионного измерения (сферичность, шероховатость и качество). Можно сказать, что это самый круглый шар в мире.
Давайте познакомимся с процессом сверхточной полировки.
01 Разница между шлифовкой и полировкой
Шлифование: с помощью абразивных частиц, нанесенных или нажатых на шлифовальный инструмент, поверхность обрабатывается путем относительного движения шлифовального инструмента и заготовки под определенным давлением. Шлифование может применяться для обработки различных металлических и неметаллических материалов. Формы обрабатываемых поверхностей включают плоские, внутренние и внешние цилиндрические и конические поверхности, выпуклые и вогнутые сферические поверхности, резьбы, поверхности зубьев и другие профили. Точность обработки может достигать IT5~IT1, а шероховатость поверхности может достигать Ra0,63~0,01 мкм.
Полировка: метод обработки, который уменьшает шероховатость поверхности заготовки механическим, химическим или электрохимическим воздействием для получения блестящей и гладкой поверхности.
Основное различие между ними заключается в том, что качество поверхности, достигаемое при полировке, выше, чем при шлифовании, и можно использовать химические или электрохимические методы, в то время как при шлифовании в основном используются только механические методы, а размер абразивного зерна более крупный, чем тот, который используется для полировка. То есть размер частиц большой.
02 Сверхточная технология полировки
Сверхточная полировка — душа современной электронной промышленности.
Миссия технологии сверхточной полировки в современной электронной промышленности заключается не только в выравнивании различных материалов, но и в выравнивании многослойных материалов, так что кремниевые пластины площадью несколько квадратных миллиметров могут образовывать десятки тысяч СБИС, состоящих из миллионов транзисторы. Например, изобретенный человеком компьютер сегодня изменился с десятков тонн до сотен граммов, что невозможно реализовать без сверхточной полировки.
Если взять в качестве примера производство пластин, то полировка — это последний этап всего процесса, цель которого состоит в том, чтобы исправить крошечные дефекты, оставленные предыдущим процессом обработки пластин, чтобы получить наилучшую параллельность. Сегодняшний уровень оптоэлектронной информационной индустрии требует все более точных требований к параллелизму для материалов оптоэлектронной подложки, таких как сапфир и монокристаллический кремний, которые достигли нанометрового уровня. Это означает, что процесс полировки также вышел на сверхточный уровень нанометров.
Насколько важен процесс сверхточной полировки в современном производстве, области его применения могут напрямую объяснить проблему, включая производство интегральных схем, медицинское оборудование, автозапчасти, цифровые аксессуары, прецизионные пресс-формы и аэрокосмическую промышленность.
Передовая технология полировки освоена лишь немногими странами, такими как США и Япония.
Основным устройством полировальной машины является «шлифовальный диск». Сверхточная полировка предъявляет практически строгие требования к составу материала и техническим требованиям шлифовального диска полировальной машины. Этот тип стального диска, синтезированного из специальных материалов, должен не только соответствовать наноуровню точности автоматической работы, но также иметь точный коэффициент теплового расширения.
Когда полировальный станок работает на высокой скорости, если тепловое расширение вызывает тепловую деформацию шлифовального диска, плоскостность и параллельность подложки не могут быть гарантированы. И такого рода погрешность термической деформации, которой нельзя допустить, составляет не несколько миллиметров или несколько микрон, а несколько нанометров.
В настоящее время ведущие международные процессы полировки, такие как США и Япония, уже могут удовлетворить требования к точной полировке сырья для 60-дюймовых подложек (которые имеют большие размеры). Благодаря этому они освоили основную технологию процессов сверхточной полировки и прочно ухватили инициативу на мировом рынке. . Фактически, освоение этой технологии также в значительной степени определяет развитие индустрии производства электроники.
Столкнувшись с такой строгой технической блокадой, в области сверхточной полировки моя страна в настоящее время может проводить только самоисследования.
Каков уровень китайской технологии сверхточной полировки?
На самом деле, в области сверхточной полировки Китай не лишен достижений.
В 2011 году «Материал стандартного размера микросфер оксида церия и технология его получения», разработанный командой доктора Ван Ци из Национального центра наномасштабных наук Китайской академии наук, получил первую премию Китайской нефтяной и химической промышленности. Награда Федерации за технологические изобретения и соответствующие стандартные материалы наноразмерных частиц. Получена национальная лицензия на измерительный прибор и национальный сертификат первоклассного стандартного вещества. Эффект сверхточной полировки при производстве нового материала из оксида церия одним махом превзошел зарубежные традиционные материалы, заполнив пробел в этой области.
Но доктор Ван Ци сказал: «Это не значит, что мы поднялись на вершину этой области. Для всего процесса используется только полировальная жидкость, но нет сверхточной полировальной машины. В лучшем случае мы только продаем материалы».
В 2019 году исследовательская группа профессора Юань Цзюлуна из Чжэцзянского технологического университета создала технологию химико-механической обработки полужестким абразивом. Разработанная серия полировальных станков серийно производится компанией Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. и идентифицируется Apple как стекло iPhone4 и iPad3. Единственное в мире прецизионное полировальное оборудование для полировки панелей и объединительных плат из алюминиевого сплава. Более 1700 полировальных машин используются для массового производства стеклянных пластин Apple для iPhone и iPad.
В этом и заключается прелесть механической обработки. Чтобы добиться доли рынка и прибыли, вы должны стараться изо всех сил, чтобы догнать других, а технологический лидер всегда будет совершенствоваться и совершенствоваться, быть более совершенным, постоянно конкурировать и догонять, а также способствовать великому развитию человеческие технологии.
Время публикации: 08 марта 2023 г.
