Hochpräzise Poliertechnologie, nicht einfach!

Ich habe vor langer Zeit einen solchen Bericht gesehen: Wissenschaftler aus Deutschland, Japan und anderen Ländern haben 5 Jahre lang fast 10 Millionen Yuan ausgegeben, um eine Kugel aus hochreinem Silizium-28-Material herzustellen. Diese 1-kg-Kugel aus reinem Silizium erfordert hochpräzise Bearbeitung, Schleifen und Polieren sowie Präzisionsmessungen (Sphärizität, Rauheit und Qualität). Man kann sagen, dass sie die rundeste Kugel der Welt ist.

Lassen Sie uns den ultrapräzisen Polierprozess vorstellen.

01 Der Unterschied zwischen Schleifen und Polieren

Schleifen: Mithilfe von Schleifpartikeln, die auf das Schleifwerkzeug aufgetragen oder gepresst werden, wird die Oberfläche durch die Relativbewegung von Schleifwerkzeug und Werkstück unter einem bestimmten Druck bearbeitet. Durch Schleifen können verschiedene metallische und nichtmetallische Werkstoffe bearbeitet werden. Zu den bearbeiteten Oberflächenformen gehören ebene, innere und äußere zylindrische und konische Oberflächen, konvexe und konkave Kugeloberflächen, Gewinde, Zahnoberflächen und andere Profile. Die Bearbeitungsgenauigkeit kann IT5 bis IT1 erreichen und die Oberflächenrauheit kann Ra0,63 bis 0,01 μm erreichen.

Polieren: Eine Bearbeitungsmethode, die die Oberflächenrauheit des Werkstücks durch mechanische, chemische oder elektrochemische Einwirkung verringert, um eine helle und glatte Oberfläche zu erhalten.

Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, dass die durch Polieren erzielte Oberflächengüte höher ist als die durch Schleifen und es können chemische oder elektrochemische Verfahren eingesetzt werden, während beim Schleifen grundsätzlich nur mechanische Verfahren zum Einsatz kommen und die verwendete Schleifkorngröße gröber ist als beim Schleifen Polieren. Das heißt, die Partikelgröße ist groß.

02 Hochpräzise Poliertechnologie

Hochpräzises Polieren ist die Seele der modernen Elektronikindustrie

Die Mission der hochpräzisen Poliertechnologie in der modernen Elektronikindustrie besteht nicht nur darin, verschiedene Materialien zu glätten, sondern auch mehrschichtige Materialien zu glätten, sodass Siliziumwafer von wenigen Millimetern im Quadrat Zehntausende bis hin zu VLSI aus Millionen bilden können Transistoren. Beispielsweise hat sich der von Menschen erfundene Computer heute von Dutzenden Tonnen auf Hunderte Gramm verändert, was ohne ultrapräzises Polieren nicht möglich ist.

Am Beispiel der Waferherstellung ist das Polieren der letzte Schritt des gesamten Prozesses. Der Zweck besteht darin, die winzigen Defekte zu beseitigen, die durch den vorherigen Prozess der Waferbearbeitung entstanden sind, um die beste Parallelität zu erzielen. Das heutige Niveau der optoelektronischen Informationsindustrie erfordert immer präzisere Parallelitätsanforderungen für optoelektronische Substratmaterialien wie Saphir und einkristallines Silizium, die das Nanometerniveau erreicht haben. Damit ist auch der Polierprozess in die Ultrapräzisionsebene von Nanometern vorgedrungen.

Wie wichtig der Ultrapräzisionspolierprozess in der modernen Fertigung ist, seine Anwendungsbereiche können das Problem direkt erklären, darunter die Herstellung integrierter Schaltkreise, medizinische Geräte, Autoteile, digitales Zubehör, Präzisionsformen und Luft- und Raumfahrt.

Die Spitzenpoliertechnologie wird nur von wenigen Ländern wie den Vereinigten Staaten und Japan beherrscht

Das Herzstück der Poliermaschine ist die „Schleifscheibe“. Beim Ultrapräzisionspolieren werden nahezu strenge Anforderungen an die Materialzusammensetzung und die technischen Anforderungen der Schleifscheibe in der Poliermaschine gestellt. Diese Art von Stahlscheibe, die aus speziellen Materialien synthetisiert wird, muss nicht nur die Nanogenauigkeit des automatischen Betriebs erfüllen, sondern auch einen genauen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.

Wenn die Poliermaschine mit hoher Geschwindigkeit läuft und die Wärmeausdehnung zu einer thermischen Verformung der Schleifscheibe führt, kann die Ebenheit und Parallelität des Substrats nicht gewährleistet werden. Und dieser thermische Verformungsfehler, der nicht auftreten darf, beträgt nicht ein paar Millimeter oder ein paar Mikrometer, sondern ein paar Nanometer.

Derzeit können führende internationale Polierverfahren wie die USA und Japan bereits die Präzisionspolieranforderungen von 60-Zoll-Substratrohstoffen (die übergroß sind) erfüllen. Auf dieser Grundlage beherrschen sie die Kerntechnologie der hochpräzisen Polierprozesse und ergreifen die Initiative auf dem Weltmarkt fest im Griff. . Tatsächlich steuert die Beherrschung dieser Technologie in hohem Maße auch die Entwicklung der Elektronikfertigungsindustrie.

Angesichts einer so strengen technischen Blockade im Bereich des Ultrapräzisionspolierens kann mein Land derzeit nur Selbstforschung betreiben.

Wie hoch ist Chinas Ultrapräzisionspoliertechnologie?

Tatsächlich ist China auf dem Gebiet des Ultrapräzisionspolierens nicht ohne Erfolge.

Im Jahr 2011 gewann das vom Team von Dr. Wang Qi vom National Center for Nanoscale Sciences der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte „Cerium Oxide Microsphere Particle Size Standard Material and Its Preparation Technology“ den ersten Preis der China Petroleum and Chemical Industry Der Technology Invention Award der Federation und verwandte Standardmaterialien mit Nanopartikelgröße erhielten die nationale Messgerätelizenz und das nationale Zertifikat für erstklassige Standardsubstanzen. Der hochpräzise Polierproduktionstesteffekt des neuen Ceroxidmaterials hat die ausländischen traditionellen Materialien auf einen Schlag übertroffen und die Lücke in diesem Bereich geschlossen.

Aber Dr. Wang Qi sagte: „Das bedeutet nicht, dass wir an die Spitze dieses Feldes geklettert sind.“ Für den Gesamtprozess gibt es nur Polierflüssigkeit, aber keine Ultrapräzisionspoliermaschine. Wir verkaufen allenfalls nur Materialien.“

Im Jahr 2019 entwickelte das Forschungsteam von Professor Yuan Julong von der Technischen Universität Zhejiang die chemisch-mechanische Verarbeitungstechnologie mit halbfestem Schleifmittel. Die entwickelten Poliermaschinenserien wurden von Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. in Massenproduktion hergestellt und von Apple als iPhone4- und iPad3-Glas identifiziert. Die weltweit einzige Präzisionspolieranlage zum Polieren von Panel- und Aluminiumlegierungs-Backplanes. Mehr als 1.700 Poliermaschinen werden für die Massenproduktion von Apples iPhone- und iPad-Glasplatten eingesetzt.

Darin liegt der Reiz der maschinellen Bearbeitung. Um Marktanteile und Gewinne zu erzielen, muss man sein Bestes geben, um mit anderen mitzuhalten, und der Technologieführer wird sich immer verbessern und verbessern, verfeinert werden, ständig konkurrieren und aufholen und die großartige Entwicklung fördern menschliche Technologie.