Я давно видел такой отчет: ученые из Германии, Японии и других стран потратили 5 лет и потратили почти 10 миллионов юаней на создание мяча из материала кремний-28 высокой чистоты.Этот шарик из чистого кремния весом 1 кг требует сверхточной обработки, шлифовки и полировки, точных измерений (сферичность, шероховатость и качество), можно сказать, что это самый круглый шар в мире.
Давайте представим процесс сверхточной полировки.
01 Разница между шлифовкой и полировкой
Шлифовка: с помощью абразивных частиц, нанесенных на шлифовальный инструмент или напрессованных на него, поверхность обрабатывается относительным движением шлифовального инструмента и заготовки под определенным давлением.Шлифованием можно обрабатывать различные металлические и неметаллические материалы.К формам обрабатываемых поверхностей относятся 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 чистота поверхности, достигаемая при полировке, выше, чем при шлифовании, и могут использоваться химические или электрохимические методы, в то время как при шлифовке в основном используются только механические методы, а размер используемого абразивного зерна грубее, чем используемый для полировка.То есть размер частиц большой.
02 Технология сверхточной полировки
Ультраточная полировка — это 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 в несколько квадратных миллиметров могут образовывать десятки тысяч СБИС, состоящих из миллионов транзисторы.Например, компьютер, изобретенный человеком, сегодня изменился с десятков тонн до сотен граммов, что невозможно реализовать без сверхточной полировки.
Взяв в качестве примера производство пластин, полировка является последним этапом всего процесса, цель которого состоит в том, чтобы исправить крошечные дефекты, оставленные предыдущим процессом обработки пластин, для достижения наилучшего параллелизма.Современный уровень индустрии оптоэлектронной информации требует все более четких требований к параллельности материалов подложек оптоэлектроники, 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.
Лучшие технологии полировки освоены только в нескольких странах, таких как США и Япония.
Основным устройством полировального станка является «шлифовальный диск».Ультраточная полировка предъявляет почти строгие требования к составу материала и техническим требованиям шлифовального диска в полировальном станке.Этот вид стального диска, синтезированного из специальных материалов, должен не только соответствовать наноуровневой точности автоматической работы, но и иметь точный коэффициент теплового расширения.
Когда полировальный станок работает на высокой скорости, если тепловое расширение вызывает термическую деформацию шлифовального диска, плоскостность и параллельность подложки не могут быть гарантированы.И такого рода ошибка тепловой деформации, которую нельзя допустить, составляет не несколько миллиметров или несколько микронов, а несколько нанометров.
В настоящее время лучшие международные процессы полировки, такие как США и Япония, уже могут соответствовать требованиям к точной полировке 60-дюймовых исходных материалов (которые имеют очень большой размер).Основываясь на этом, они освоили основные технологии процессов сверхточной полировки и прочно захватили инициативу на мировом рынке..Фактически, освоение этой технологии также в значительной степени контролирует развитие электронной промышленности.
Столкнувшись с такой строгой технической блокадой в области сверхточной полировки, моя страна в настоящее время может проводить только самостоятельные исследования.
Каков уровень сверхточной технологии полировки в Китае?
На самом деле в области сверхточной полировки Китай не лишен достижений.
В 2011 году «Стандартный материал размера частиц микросфер оксида церия и технология его получения», разработанный командой доктора Ван Ци из Национального центра наноразмерных наук Китайской академии наук, получил первую премию Китайской нефтяной и химической промышленности. Премия Федерации за технологические изобретения и соответствующие стандартные материалы с наноразмерными частицами. 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 есть только полировальная жидкость, но нет сверхточной полировальной машины.В лучшем случае мы продаем только материалы».
В 2019 году исследовательская группа профессора Юань Джулуна из Технологического университета Чжэцзян создала технологию химико-механической обработки полуфиксированного абразива.Серия разработанных полировальных станков была серийно произведена компанией Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. и была идентифицирована Apple как стекло для 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.
Прелесть механической обработки заключается в этом.Чтобы преследовать долю рынка и прибыль, вы должны изо всех сил стараться догнать других, а технологический лидер всегда будет совершенствоваться и совершенствоваться, быть более совершенным, постоянно конкурировать и догонять, а также способствовать большому развитию. человеческие технологии.
Время публикации: 08 марта 2023 г.
