Že zdavnaj sem videl takšno poročilo: znanstveniki iz Nemčije, Japonske in drugih držav so porabili 5 let in porabili skoraj 10 milijonov juanov, da so ustvarili žogo iz materiala silicij-28 visoke čistosti. Ta 1 kg krogla iz čistega silicija zahteva izjemno natančno obdelavo, brušenje in poliranje, natančne meritve (sferičnost, hrapavost in kakovost), lahko rečemo, da je najbolj okrogla žoga na svetu.
Predstavimo postopek ultra natančnega poliranja.
01 Razlika med brušenjem in poliranjem
Brušenje: Z uporabo abrazivnih delcev, prevlečenih ali pritisnjenih na brusilno orodje, se površina obdela z relativnim premikanjem brusilnega orodja in obdelovanca pod določenim pritiskom. Z brušenjem lahko obdelujemo različne kovinske in nekovinske materiale. Oblike obdelanih površin vključujejo ravne, notranje in zunanje cilindrične in konične površine, konveksne in konkavne sferične površine, navoje, zobne površine in druge profile. Natančnost obdelave lahko doseže IT5~IT1, hrapavost površine pa Ra0,63~0,01μm.
Poliranje: Metoda obdelave, ki zmanjša hrapavost površine obdelovanca z mehanskim, kemičnim ali elektrokemičnim delovanjem, da se pridobi svetla in gladka površina.
Glavna razlika med obema je v tem, da je površinska obdelava, dosežena s poliranjem, višja kot pri brušenju in da se lahko uporabijo kemične ali elektrokemične metode, medtem ko brušenje v bistvu uporablja samo mehanske metode in velikost uporabljenega abraziva je grobejša od tiste, ki se uporablja za poliranje. To pomeni, da je velikost delcev velika.
02 Izjemno natančna tehnologija poliranja
Izjemno natančno poliranje je duša sodobne elektronske industrije
Poslanstvo tehnologije ultra natančnega poliranja v sodobni elektronski industriji ni le sploščanje različnih materialov, ampak tudi sploščanje večplastnih materialov, tako da lahko silicijeve rezine velikosti nekaj kvadratnih milimetrov tvorijo desettisoče v VLSI, sestavljene iz milijonov tranzistorji. Na primer, računalnik, ki so ga izumili ljudje, se je danes spremenil iz desetin ton v stotine gramov, česar ni mogoče uresničiti brez ultra-natančnega poliranja.
Če za primer vzamemo proizvodnjo rezin, je poliranje zadnji korak celotnega procesa, namen je izboljšati drobne napake, ki jih pusti prejšnji proces obdelave rezin, da se doseže najboljša vzporednost. Današnja raven optoelektronske informacijske industrije zahteva vse natančnejše zahteve vzporednosti za optoelektronske substratne materiale, kot sta safir in monokristalni silicij, ki so dosegli nanometrsko raven. To pomeni, da je tudi postopek poliranja prešel na ultraprecizno raven nanometrov.
Kako pomemben je postopek ultra natančnega poliranja v sodobni proizvodnji, njegova področja uporabe lahko neposredno razložijo težavo, vključno s proizvodnjo integriranih vezij, medicinsko opremo, avtomobilskimi deli, digitalnimi dodatki, natančnimi kalupi in vesoljstvom.
Vrhunsko tehnologijo poliranja obvlada le nekaj držav, kot sta ZDA in Japonska
Osnovna naprava polirnega stroja je "brusni disk". Ultraprecizno poliranje ima skoraj stroge zahteve glede materialne sestave in tehničnih zahtev za brusilno ploščo v polirnem stroju. Ta vrsta jeklenega diska, sintetiziranega iz posebnih materialov, ne sme izpolnjevati le natančnosti avtomatskega delovanja na nano ravni, temveč mora imeti tudi natančen koeficient toplotnega raztezanja.
Ko polirni stroj deluje pri visoki hitrosti, če toplotna ekspanzija povzroči toplotno deformacijo brusilne plošče, ni mogoče zagotoviti ravnosti in vzporednosti podlage. In ta vrsta toplotne deformacijske napake, ki je ne smemo dovoliti, ni nekaj milimetrov ali nekaj mikronov, ampak nekaj nanometrov.
Trenutno lahko vrhunski mednarodni postopki poliranja, kot sta ZDA in Japonska, že izpolnjujejo zahteve glede natančnega poliranja surovin za 60-palčne podlage (ki so super velike). Na podlagi tega so obvladali temeljno tehnologijo ultra-natančnih procesov poliranja in trdno prevzeli pobudo na svetovnem trgu. . Pravzaprav obvladovanje te tehnologije v veliki meri vpliva tudi na razvoj industrije proizvodnje elektronike.
Soočena s tako strogo tehnično blokado na področju ultra-preciznega poliranja lahko moja država trenutno izvaja samo raziskave.
Kakšna je raven kitajske tehnologije ultra natančnega poliranja?
Kitajska pravzaprav ni brez dosežkov na področju ultra-natančnega poliranja.
Leta 2011 je »Standardni material za velikost delcev mikrosfer cerijevega oksida in tehnologija njegove priprave«, ki ga je razvila ekipa dr. Wang Qija iz Nacionalnega centra za nanometrske znanosti Kitajske akademije znanosti, osvojil prvo nagrado Kitajske naftne in kemične industrije. Nagrada federacije za tehnološki izum in sorodni standardni materiali velikosti delcev v nanometrskem merilu Pridobljena državna licenca za merilne instrumente in nacionalni certifikat o prvovrstni standardni snovi. Izjemno natančen proizvodni učinek poliranja novega materiala cerijevega oksida je z enim zamahom presegel tuje tradicionalne materiale in zapolnil vrzel na tem področju.
Toda dr. Wang Qi je dejal: »To ne pomeni, da smo se povzpeli na vrh tega področja. Za celoten postopek je na voljo samo polirna tekočina, ne pa tudi ultra natančnega polirnega stroja. Kvečjemu prodajamo samo material.«
Leta 2019 je raziskovalna skupina profesorja Yuan Julonga s tehnološke univerze Zhejiang ustvarila tehnologijo polfiksne abrazivne kemične mehanske obdelave. Serijo razvitih polirnih strojev je množično proizvedlo podjetje Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd., Apple pa jih je identificiral kot steklo iPhone4 in iPad3. Edina oprema za natančno poliranje na svetu za poliranje plošč in hrbtne plošče iz aluminijevih zlitin, več kot 1700 polirnih strojev se uporablja za množično proizvodnjo steklenih plošč Apple iPhone in iPad.
V tem je čar mehanske obdelave. Če želite slediti tržnemu deležu in dobičku, se morate po svojih najboljših močeh truditi dohiteti druge, tehnološki vodja pa se bo vedno izboljševal in izboljševal, bil bolj izpopolnjen, nenehno tekmoval in dohiteval ter spodbujal velik razvoj človeška tehnologija.
Čas objave: mar-08-2023
