تقنية تلميع فائقة الدقة ، ليست سهلة!

لقد رأيت مثل هذا التقرير منذ وقت طويل: قضى علماء من ألمانيا واليابان ودول أخرى 5 سنوات وأنفقوا ما يقرب من 10 ملايين يوان لإنشاء كرة مصنوعة من مادة السيليكون 28 عالية النقاء.تتطلب كرة السيليكون النقية التي يبلغ وزنها 1 كجم معالجة فائقة الدقة وطحنًا وتلميعًا وقياسًا دقيقًا (كروية وخشونة وجودة) ، ويمكن القول إنها الكرة المستديرة في العالم.

دعونا نقدم عملية التلميع فائقة الدقة.

01 الفرق بين الطحن والتلميع

الطحن: باستخدام الجسيمات الكاشطة المطلية أو المضغوطة على أداة الطحن ، يتم الانتهاء من السطح بالحركة النسبية لأداة الطحن وقطعة العمل تحت ضغط معين.يمكن استخدام الطحن لمعالجة مختلف المواد المعدنية وغير المعدنية.تشتمل أشكال الأسطح المعالجة على الأسطح المستوية والأسطوانية الداخلية والخارجية والأسطح المخروطية والأسطح الكروية المحدبة والمقعرة والخيوط وأسطح الأسنان وغيرها من الملامح.يمكن أن تصل دقة المعالجة إلى IT5 ~ IT1 ، ويمكن أن تصل خشونة السطح إلى Ra0.63 ~ 0.01μm.

التلميع: طريقة معالجة تقلل خشونة سطح قطعة العمل بفعل ميكانيكي أو كيميائي أو كهروكيميائي للحصول على سطح لامع وناعم.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الاثنين في أن تشطيب السطح الذي يتم تحقيقه عن طريق التلميع أعلى من التشطيب ، ويمكن استخدام الطرق الكيميائية أو الكهروكيميائية ، بينما يستخدم الطحن بشكل أساسي الطرق الميكانيكية فقط ، ويكون حجم الحبيبات الكاشطة المستخدمة أكثر خشونة من تلك المستخدمة في تلميع.وهذا يعني أن حجم الجسيمات كبير.

02 تقنية تلميع فائقة الدقة

التلميع فائق الدقة هو روح الصناعة الإلكترونية الحديثة

لا تقتصر مهمة تقنية التلميع فائقة الدقة في صناعة الإلكترونيات الحديثة على تسطيح المواد المختلفة فحسب ، بل تتمثل أيضًا في تسطيح المواد متعددة الطبقات ، بحيث يمكن أن تشكل رقائق السيليكون التي يبلغ حجمها بضعة ملليمترات مربعة عشرات الآلاف إلى VLSI المكونة من ملايين من الترانزستورات.على سبيل المثال ، تغير الكمبيوتر الذي اخترعه البشر من عشرات الأطنان إلى مئات الجرامات اليوم ، وهو أمر لا يمكن تحقيقه بدون تلميع فائق الدقة.

إذا أخذنا تصنيع الويفر كمثال ، فإن التلميع هو الخطوة الأخيرة في العملية برمتها ، والغرض من ذلك هو تحسين العيوب الصغيرة التي خلفتها العملية السابقة لمعالجة الرقاقة للحصول على أفضل توازي.يتطلب مستوى صناعة المعلومات الإلكترونية الضوئية اليوم متطلبات توازي أكثر دقة لمواد الركيزة الإلكترونية الضوئية مثل الياقوت والسيليكون البلوري الأحادي ، والتي وصلت إلى مستوى النانومتر.هذا يعني أن عملية التلميع قد دخلت أيضًا مستوى الدقة الفائقة للنانومتر.

ما مدى أهمية عملية التلميع فائقة الدقة في التصنيع الحديث ، يمكن لمجالات تطبيقها أن تشرح المشكلة بشكل مباشر ، بما في ذلك تصنيع الدوائر المتكاملة والمعدات الطبية وقطع غيار السيارات والملحقات الرقمية والقوالب الدقيقة والفضاء.

لا يتقن سوى عدد قليل من البلدان مثل الولايات المتحدة واليابان تقنية التلميع العليا

الجهاز الأساسي لآلة التلميع هو "قرص الطحن".الصقل فائق الدقة له متطلبات صارمة تقريبًا على تركيبة المواد والمتطلبات الفنية لقرص الطحن في آلة التلميع.يجب ألا يفي هذا النوع من الأقراص الفولاذية المُصنَّعة من مواد خاصة بدقة النانو للتشغيل التلقائي فحسب ، بل يجب أن يكون لها أيضًا معامل تمدد حراري دقيق.

عندما تعمل آلة التلميع بسرعة عالية ، إذا تسبب التمدد الحراري في حدوث تشوه حراري لقرص الطحن ، فلا يمكن ضمان تسطيح وتوازي الركيزة.وهذا النوع من خطأ التشوه الحراري الذي لا يمكن السماح بحدوثه ليس بضعة ملليمترات أو بضعة ميكرونات ، بل بضعة نانومترات.

في الوقت الحاضر ، يمكن أن تلبي أفضل عمليات التلميع الدولية مثل الولايات المتحدة واليابان بالفعل متطلبات التلميع الدقيقة للمواد الخام الركيزة 60 بوصة (وهي فائقة الحجم).بناءً على ذلك ، فقد أتقنوا التكنولوجيا الأساسية لعمليات التلميع فائقة الدقة واستوعبوا بقوة المبادرة في السوق العالمية..في الواقع ، يتحكم إتقان هذه التقنية أيضًا في تطوير صناعة تصنيع الإلكترونيات إلى حد كبير.

في مواجهة مثل هذا الحصار التقني الصارم ، في مجال التلميع فائق الدقة ، لا يمكن لبلدي إجراء البحث الذاتي إلا في الوقت الحالي.

ما هو مستوى تكنولوجيا التلميع فائقة الدقة في الصين؟

في الواقع ، في مجال التلميع فائق الدقة ، لا تخلو الصين من الإنجازات.

في عام 2011 ، فازت "المواد المعيارية لحجم جزيئات أكسيد السيريوم الدقيقة وتكنولوجيا تحضيرها" التي طورها فريق الدكتور وانغ تشي من المركز الوطني لعلوم النانو التابع للأكاديمية الصينية للعلوم بالجائزة الأولى للصناعة البترولية والكيماوية الصينية جائزة الاتحاد للاختراع التكنولوجي ، والمواد القياسية ذات الصلة بحجم الجسيمات النانوية.لقد تجاوز تأثير اختبار إنتاج التلميع فائق الدقة لمادة أكسيد السيريوم الجديدة المواد التقليدية الأجنبية بضربة واحدة ، لملء الفجوة في هذا المجال.

لكن الدكتور وانغ تشي قال: "هذا لا يعني أننا صعدنا إلى قمة هذا المجال.بالنسبة للعملية الشاملة ، لا يوجد سوى سائل تلميع ولكن لا توجد آلة تلميع فائقة الدقة.على الأكثر ، نحن نبيع المواد فقط ".

في عام 2019 ، أنشأ فريق البحث للبروفيسور يوان جولونج من جامعة تشجيانغ للتكنولوجيا تكنولوجيا المعالجة الميكانيكية الكيميائية الكاشطة شبه الثابتة.تم إنتاج سلسلة آلات التلميع التي تم تطويرها بكميات كبيرة بواسطة شركة Yuhuan CNC Machine Tool Co.، Ltd. ، وقد تم تحديدها على أنها زجاج iPhone4 و iPad3 بواسطة Apple.معدات التلميع الدقيقة الوحيدة في العالم لتلميع الألواح وسبائك الألومنيوم ، يتم استخدام أكثر من 1700 آلة تلميع للإنتاج الضخم لألواح الزجاج الخاصة بـ iPhone و iPad من Apple.

يكمن سحر المعالجة الميكانيكية في هذا.من أجل متابعة حصتها في السوق والربح ، عليك أن تبذل قصارى جهدك للحاق بالآخرين ، وسوف يتحسن قائد التكنولوجيا دائمًا ويتحسن ، ليكون أكثر دقة ، للمنافسة باستمرار واللحاق بالركب ، ولتعزيز التطور الكبير لـ التكنولوجيا البشرية.