Jag såg en sådan rapport för länge sedan: forskare från Tyskland, Japan och andra länder tillbringade 5 år och spenderade nästan 10 miljoner yuan för att skapa en boll gjord av högrent silikon-28-material. Denna 1 kg rena silikonkula kräver Ultraprecisionsbearbetning, slipning och polering, precisionsmätning (sfäricitet, grovhet och kvalitet), den kan sägas vara den rundaste bollen i världen.
Låt oss introducera ultraprecisionspoleringsprocessen.
01 Skillnaden mellan slipning och polering
Slipning: Med hjälp av slipande partiklar belagda eller pressade på slipverktyget, avslutas ytan av den relativa rörelsen mellan slipverktyget och arbetsstycket under ett visst tryck. Slipning kan användas för att bearbeta olika metall- och icke-metallmaterial. De bearbetade ytformerna inkluderar plana, inre och yttre cylindriska och koniska ytor, konvexa och konkava sfäriska ytor, gängor, tandytor och andra profiler. Bearbetningsnoggrannheten kan nå IT5~IT1, och ytjämnheten kan nå Ra0,63~0,01μm.
Polering: En bearbetningsmetod som reducerar arbetsstyckets ytjämnhet genom mekanisk, kemisk eller elektrokemisk verkan för att erhålla en ljus och slät yta.
Den största skillnaden mellan de två är att ytfinishen som uppnås genom polering är högre än den för slipning, och kemiska eller elektrokemiska metoder kan användas, medan slipning i princip bara använder mekaniska metoder, och den använda slipkornstorleken är grövre än den som används för putsning. Det vill säga att partikelstorleken är stor.
02 Ultraprecisionspoleringsteknik
Ultraprecisionspolering är själen i modern elektronisk industri
Uppdraget med ultraprecisionspoleringsteknik i den moderna elektronikindustrin är inte bara att platta till olika material, utan också att platta till flerskiktsmaterial, så att kiselskivor på några millimeters kvadrat kan bilda tiotusentals till VLSI bestående av miljontals transistorer. Till exempel har datorn som uppfunnits av människor förändrats från tiotals ton till hundratals gram idag, vilket inte kan realiseras utan ultraprecisionspolering.
Om man tar wafertillverkning som ett exempel, är polering det sista steget i hela processen, syftet är att förbättra de små defekter som lämnats av den tidigare processen för waferbearbetning för att få bästa parallellitet. Dagens optoelektroniska informationsindustrinivå kräver mer och mer exakta parallellitetskrav för optoelektroniska substratmaterial som safir och enkristallkisel, som har nått nanometernivån. Det betyder att poleringsprocessen också har kommit in i ultraprecisionsnivån för nanometer.
Hur viktig ultraprecisionspoleringsprocessen är i modern tillverkning, dess applikationsområden kan direkt förklara problemet, inklusive tillverkning av integrerade kretsar, medicinsk utrustning, bildelar, digitala tillbehör, precisionsformar och flyg.
Den bästa poleringstekniken bemästras endast av ett fåtal länder som USA och Japan
Kärnan i polermaskinen är "slipskivan". Ultraprecisionspolering har nästan stränga krav på materialsammansättning och tekniska krav på slipskivan i polermaskinen. Denna typ av stålskiva syntetiserad av speciella material måste inte bara uppfylla nanonivåprecisionen för automatisk drift, utan också ha en exakt termisk expansionskoefficient.
När polermaskinen körs med hög hastighet, om termisk expansion orsakar termisk deformation av slipskivan, kan substratets planhet och parallellitet inte garanteras. Och den här typen av termiska deformationsfel som inte kan tillåtas uppstå är inte några millimeter eller några mikron, utan några nanometer.
För närvarande kan de bästa internationella poleringsprocesserna som USA och Japan redan uppfylla precisionspoleringskraven för 60-tums substratråmaterial (som är superstora). Baserat på detta har de bemästrat kärntekniken för ultraprecisionspoleringsprocesser och tagit fasta på initiativet på den globala marknaden. . Att behärska denna teknik styr faktiskt också utvecklingen av elektroniktillverkningsindustrin i stor utsträckning.
Inför en så strikt teknisk blockad, inom området för ultraprecisionspolering, kan mitt land för närvarande bara bedriva självforskning.
Vad är nivån på Kinas ultraprecisionspoleringsteknik?
Faktum är att inom området för ultraprecisionspolering är Kina inte utan prestationer.
År 2011 vann "Cerium Oxide Microsphere Microsphere Particle Size Standard Material and its Preparation Technology" som utvecklats av teamet av Dr. Wang Qi från National Center for Nanoscale Sciences vid den kinesiska vetenskapsakademin det första priset av China Petroleum and Chemical Industry Federation's Technology Invention Award och relaterade standardmaterial för partikelstorlek i nanoskala. Erhöll den nationella licensen för mätinstrument och det nationella förstklassiga ämnescertifikatet. Produktionstesteffekten för ultraprecisionspolering av det nya ceriumoxidmaterialet har överträffat de utländska traditionella materialen i ett slag och fyllt tomrummet inom detta område.
Men Dr Wang Qi sa: "Detta betyder inte att vi har klättrat till toppen av det här fältet. För den övergripande processen finns det bara polervätska men ingen ultraprecisionspolermaskin. Som mest säljer vi bara material.”
Under 2019 skapade forskargruppen av professor Yuan Julong vid Zhejiang University of Technology den halvfixerade slipmedels-kemiska mekaniska bearbetningstekniken. Serien av polermaskiner som utvecklats har massproducerats av Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd., och har identifierats som iPhone4 och iPad3 glas av Apple. Världens enda precisionspoleringsutrustning för polering av paneler och aluminiumlegering bakplan, mer än 1 700 polermaskiner används för massproduktion av Apples iPhone och iPad glasplattor.
Charmen med mekanisk bearbetning ligger i detta. För att sträva efter marknadsandelar och vinst måste du göra ditt bästa för att komma ikapp andra, och teknikledaren kommer alltid att förbättra och förbättra, bli mer förfinad, ständigt konkurrera och komma ikapp och främja den stora utvecklingen av mänsklig teknik.
Posttid: Mar-08-2023
