เทคโนโลยีการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงไม่ใช่เรื่องง่าย!

ฉันเห็นรายงานดังกล่าวมานานแล้ว นักวิทยาศาสตร์จากเยอรมนี ญี่ปุ่น และประเทศอื่นๆ ใช้เวลา 5 ปีและใช้เงินเกือบ 10 ล้านหยวนเพื่อสร้างลูกบอลที่ทำจากวัสดุซิลิคอน-28 ที่มีความบริสุทธิ์สูง ลูกบอลซิลิโคนบริสุทธิ์ 1 กก. นี้ต้องใช้เครื่องจักร การบด และการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ การวัดที่แม่นยำ (สภาพทรงกลม ความหยาบ และคุณภาพ) กล่าวได้ว่าเป็นลูกบอลที่กลมที่สุดในโลก

ขอแนะนำกระบวนการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ

01 ความแตกต่างระหว่างการเจียรและการขัดเงา

การเจียร: การใช้อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเคลือบหรือกดบนเครื่องมือเจียร พื้นผิวจะเสร็จสิ้นโดยการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของเครื่องมือเจียรและชิ้นงานภายใต้ความกดดันบางอย่าง การเจียรสามารถใช้ในการแปรรูปวัสดุโลหะและอโลหะต่างๆ รูปร่างพื้นผิวที่ผ่านการประมวลผลประกอบด้วยระนาบ พื้นผิวทรงกระบอกด้านในและด้านนอกและทรงกรวย พื้นผิวทรงกลมนูนและเว้า เกลียว พื้นผิวฟัน และโปรไฟล์อื่น ๆ ความแม่นยำในการประมวลผลสามารถเข้าถึง IT5~IT1 และความขรุขระของพื้นผิวสามารถเข้าถึง Ra0.63~0.01μm

การขัดเงา: วิธีการประมวลผลที่ลดความหยาบผิวของชิ้นงานโดยการกระทำทางกล เคมี หรือไฟฟ้าเคมี เพื่อให้ได้พื้นผิวที่สว่างและเรียบเนียน

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างทั้งสองคือการตกแต่งพื้นผิวที่ได้จากการขัดจะสูงกว่าการเจียร และสามารถใช้วิธีทางเคมีหรือเคมีไฟฟ้าได้ ในขณะที่การเจียรโดยทั่วไปใช้วิธีการทางกลเท่านั้น และขนาดเม็ดขัดที่ใช้จะหยาบกว่าที่ใช้สำหรับ ขัด นั่นคือขนาดอนุภาคมีขนาดใหญ่

02 เทคโนโลยีการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงพิเศษ

การขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงถือเป็นจิตวิญญาณของอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่

ภารกิจของเทคโนโลยีการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ไม่เพียงแต่จะทำให้วัสดุที่แตกต่างกันเรียบ แต่ยังทำให้วัสดุหลายชั้นเรียบอีกด้วย เพื่อให้เวเฟอร์ซิลิคอนที่มีขนาดสี่เหลี่ยมจัตุรัสไม่กี่มิลลิเมตรสามารถก่อตัวเป็นหมื่นถึง VLSI ที่ประกอบด้วยล้าน ทรานซิสเตอร์ ตัวอย่างเช่น คอมพิวเตอร์ที่มนุษย์ประดิษฐ์ขึ้นในปัจจุบันได้เปลี่ยนจากหลายสิบตันเป็นหลายร้อยกรัม ซึ่งไม่สามารถทำได้หากไม่มีการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูง

ยกตัวอย่างการผลิตแผ่นเวเฟอร์ การขัดเงาเป็นขั้นตอนสุดท้ายของกระบวนการทั้งหมด โดยมีจุดประสงค์เพื่อปรับปรุงข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ที่เกิดจากกระบวนการแปรรูปเวเฟอร์ครั้งก่อนเพื่อให้ได้ความเท่าเทียมที่ดีที่สุด ระดับอุตสาหกรรมข้อมูลออปโตอิเล็กทรอนิกส์ในปัจจุบันต้องการข้อกำหนดความขนานที่แม่นยำมากขึ้นเรื่อยๆ สำหรับวัสดุซับสเตรตออปโตอิเล็กทรอนิกส์ เช่น แซฟไฟร์และซิลิคอนผลึกเดี่ยว ซึ่งถึงระดับนาโนเมตรแล้ว ซึ่งหมายความว่ากระบวนการขัดเงาได้เข้าสู่ระดับนาโนเมตรที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษแล้ว

กระบวนการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงมีความสำคัญเพียงใดในการผลิตสมัยใหม่ ขอบเขตการใช้งานสามารถอธิบายปัญหาได้โดยตรง รวมถึงการผลิตวงจรรวม อุปกรณ์ทางการแพทย์ ชิ้นส่วนรถยนต์ อุปกรณ์เสริมดิจิทัล แม่พิมพ์ที่มีความแม่นยำ และการบินและอวกาศ

เทคโนโลยีการขัดเงาชั้นนำมีเพียงไม่กี่ประเทศเท่านั้น เช่น สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น

อุปกรณ์หลักของเครื่องขัดคือ "แผ่นเจียร" การขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษมีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกือบในเรื่ององค์ประกอบของวัสดุและข้อกำหนดทางเทคนิคของแผ่นเจียรในเครื่องขัด แผ่นเหล็กชนิดนี้สังเคราะห์จากวัสดุพิเศษไม่เพียงต้องตอบสนองความแม่นยำระดับนาโนของการทำงานอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังต้องมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวจากความร้อนที่แม่นยำอีกด้วย

เมื่อเครื่องขัดทำงานด้วยความเร็วสูง หากการขยายตัวจากความร้อนทำให้เกิดการเสียรูปเนื่องจากความร้อนของจานเจียร ไม่สามารถรับประกันความเรียบและความขนานของซับสเตรตได้ และข้อผิดพลาดการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนชนิดนี้ที่ไม่ปล่อยให้เกิดขึ้นนั้นไม่ใช่ไม่กี่มิลลิเมตรหรือไม่กี่ไมครอน แต่เป็นเพียงไม่กี่นาโนเมตร

ปัจจุบัน กระบวนการขัดเงาระดับสากลชั้นนำ เช่น สหรัฐอเมริกาและญี่ปุ่น สามารถตอบสนองความต้องการการขัดเงาที่แม่นยำของวัตถุดิบซับสเตรตขนาด 60 นิ้ว (ซึ่งมีขนาดใหญ่พิเศษ) ได้แล้ว ด้วยเหตุนี้ พวกเขาจึงเชี่ยวชาญเทคโนโลยีหลักของกระบวนการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ และเข้าใจความคิดริเริ่มในตลาดโลกอย่างมั่นคง - ในความเป็นจริงการเรียนรู้เทคโนโลยีนี้ยังควบคุมการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ในระดับสูงอีกด้วย

เมื่อต้องเผชิญกับการปิดล้อมทางเทคนิคที่เข้มงวดเช่นนี้ ในด้านของการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงมาก ประเทศของฉันก็ทำได้เพียงการวิจัยด้วยตนเองในปัจจุบันเท่านั้น

เทคโนโลยีการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงของจีนอยู่ในระดับใด?

ในความเป็นจริง ในด้านของการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูง จีนไม่ได้ขาดความสำเร็จ

ในปี 2011 “วัสดุมาตรฐานขนาดอนุภาคไมโครสเฟียร์ซีเรียมออกไซด์และเทคโนโลยีการเตรียม” พัฒนาโดยทีมงานของ Dr. Wang Qi จากศูนย์วิทยาศาสตร์ระดับนาโนแห่งชาติของ Chinese Academy of Sciences ได้รับรางวัลแรกของอุตสาหกรรมปิโตรเลียมและเคมีของจีน รางวัลการประดิษฐ์เทคโนโลยีของสหพันธ์และวัสดุมาตรฐานขนาดอนุภาคระดับนาโนที่เกี่ยวข้อง ได้รับใบอนุญาตเครื่องมือวัดระดับประเทศและใบรับรองสารมาตรฐานชั้นหนึ่งระดับชาติ ผลการทดสอบการผลิตการขัดเงาที่มีความแม่นยำสูงของวัสดุซีเรียมออกไซด์ชนิดใหม่ได้เหนือกว่าวัสดุแบบดั้งเดิมจากต่างประเทศในคราวเดียว ซึ่งเติมเต็มช่องว่างในด้านนี้

แต่ดร. หวัง ฉี กล่าวว่า “นี่ไม่ได้หมายความว่าเราได้ปีนขึ้นไปบนจุดสูงสุดของสนามนี้แล้ว สำหรับกระบวนการโดยรวมมีเพียงน้ำยาขัดเท่านั้น แต่ไม่มีเครื่องขัดที่มีความแม่นยำสูง อย่างมากเราก็ขายแค่วัสดุเท่านั้น”

ในปี 2019 ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Yuan Julong แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเจ้อเจียงได้สร้างเทคโนโลยีการประมวลผลเชิงกลเคมีขัดแบบกึ่งคงที่ ซีรีส์เครื่องขัดที่พัฒนาขึ้นนี้ผลิตจำนวนมากโดย Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. และ Apple ระบุว่าเป็นแก้ว iPhone4 และ iPad3 อุปกรณ์ขัดเงาที่มีความแม่นยำเพียงแห่งเดียวในโลกสำหรับการขัดเงาแผงและแบ็คเพลนอะลูมิเนียมอัลลอยด์ มีเครื่องขัดมากกว่า 1,700 เครื่องที่ใช้ในการผลิตแผ่นกระจก iPhone และ iPad ของ Apple จำนวนมาก

เสน่ห์ของการประมวลผลทางกลอยู่ที่สิ่งนี้ เพื่อไล่ตามส่วนแบ่งการตลาดและผลกำไร คุณต้องพยายามอย่างดีที่สุดเพื่อตามทันผู้อื่น และผู้นำเทคโนโลยีจะปรับปรุงและปรับปรุงอยู่เสมอ ปรับปรุงให้มากขึ้น เพื่อแข่งขันและตามทันอย่างต่อเนื่อง และเพื่อส่งเสริมการพัฒนาที่ยิ่งใหญ่ของ เทคโนโลยีของมนุษย์