טכנולוגיית ליטוש דיוק במיוחד, לא קל!

ראיתי דו"ח כזה מזמן: מדענים מגרמניה, יפן ומדינות אחרות בילו 5 שנים והוציאו כמעט 10 מיליון יואן כדי ליצור כדור העשוי מחומר סיליקון 28 בעל טוהר גבוה. כדור סיליקון טהור זה במשקל 1 ק"ג דורש עיבוד, שיוף וליטוש דיוק במיוחד, מדידה מדויקת (כדוריות, חספוס ואיכות), ניתן לומר שהוא הכדור העגול ביותר בעולם.

בואו נציג את תהליך הליטוש האולטרה-דיוק.

01 ההבדל בין השחזה לליטוש

השחזה: באמצעות חלקיקים שוחקים המצופים או נלחצים על כלי השחזה, מסיימים את פני השטח בתנועה היחסית של כלי השחזה וחומר העבודה בלחץ מסוים. טחינה יכולה לשמש לעיבוד מתכת וחומרים שאינם מתכת שונים. צורות המשטח המעובדות כוללות משטחים גליליים וקוניים מישוריים, פנימיים וחיצונים, משטחים כדוריים קמורים וקעורים, חוטים, משטחי שיניים ופרופילים אחרים. דיוק העיבוד יכול להגיע ל-IT5~IT1, וחספוס פני השטח יכול להגיע ל-Ra0.63~0.01μm.

ליטוש: שיטת עיבוד המפחיתה את חספוס פני השטח של חומר העבודה על ידי פעולה מכנית, כימית או אלקטרוכימית לקבלת משטח בהיר וחלק.

ההבדל העיקרי בין השניים הוא שגימור פני השטח שהושג בליטוש גבוה מזה של השחזה, וניתן להשתמש בשיטות כימיות או אלקטרוכימיות, בעוד שהשחזה משתמשת בעצם בשיטות מכניות בלבד, וגודל הגרגירים השוחקים בו הוא גס יותר מזה המשמש עבור מֵרוּט. כלומר, גודל החלקיקים גדול.

02 טכנולוגיית ליטוש דיוק במיוחד

ליטוש מדויק במיוחד הוא הנשמה של התעשייה האלקטרונית המודרנית

המשימה של טכנולוגיית ליטוש אולטרה-דיוק בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית היא לא רק לשטח חומרים שונים, אלא גם לשטח חומרים רב-שכבתיים, כך שפוסות סיליקון בגודל של מילימטרים בודדים יכולים ליצור עשרות אלפים ל-VLSI המורכבים ממיליוני טרנזיסטורים. לדוגמה, המחשב שהומצא על ידי בני אדם השתנה מעשרות טונות למאות גרמים כיום, דבר שלא ניתן לממש ללא ליטוש אולטרה-דיוק.

אם ניקח לדוגמא את ייצור הפרוסים, ליטוש הוא השלב האחרון בכל התהליך, המטרה היא לשפר את הפגמים הזעירים שהותיר התהליך הקודם של עיבוד פרוסות כדי לקבל את ההקבלה הטובה ביותר. רמת תעשיית המידע האופטו-אלקטרונית של היום דורשת יותר ויותר דרישות מקבילות מדויקות לחומרי מצע אופטו-אלקטרוניים כגון ספיר וסיליקון גבישי יחיד, שהגיעו לרמת הננומטר. המשמעות היא שתהליך הליטוש נכנס גם לרמת הדיוק האולטרה של ננומטר.

עד כמה חשוב תהליך הליטוש האולטרה-דיוק בייצור מודרני, תחומי היישום שלו יכולים להסביר ישירות את הבעיה, כולל ייצור מעגלים משולבים, ציוד רפואי, חלקי רכב, אביזרים דיגיטליים, תבניות מדויקות ותעופה וחלל.

טכנולוגיית הליטוש המובילה נשלטת רק על ידי כמה מדינות כמו ארצות הברית ויפן

התקן הליבה של מכונת הליטוש הוא "דיסק השחזה". לליטוש אולטרה-דיוק דרישות כמעט מחמירות על הרכב החומרים והדרישות הטכניות של דיסק ההשחזה במכונת הליטוש. סוג זה של דיסק פלדה המסונתז מחומרים מיוחדים חייב לא רק לעמוד בדייקנות ברמת הננו של פעולה אוטומטית, אלא גם להיות בעל מקדם התפשטות תרמית מדויק.

כאשר מכונת הליטוש פועלת במהירות גבוהה, אם התפשטות תרמית גורמת לעיוות תרמי של דיסק ההשחזה, לא ניתן להבטיח את השטיחות והמקביליות של המצע. ושגיאת דפורמציה תרמית מסוג זה שאי אפשר לאפשר לה להתרחש היא לא כמה מילימטרים או כמה מיקרונים, אלא כמה ננומטרים.

נכון לעכשיו, תהליכי ליטוש בינלאומיים מובילים כמו ארצות הברית ויפן כבר יכולים לעמוד בדרישות הליטוש המדויק של חומרי גלם מצע בגודל 60 אינץ' (שהם סופר-גודל). בהתבסס על כך, הם שלטו בטכנולוגיית הליבה של תהליכי ליטוש אולטרה-דיוק ותפסו היטב את היוזמה בשוק העולמי. . למעשה, שליטה בטכנולוגיה זו שולטת גם בהתפתחות של תעשיית ייצור האלקטרוניקה במידה רבה.

מול מצור טכני קפדני שכזה, בתחום הליטוש האולטרה-דיוק, המדינה שלי יכולה לבצע רק מחקר עצמי כרגע.

מהי רמת טכנולוגיית הליטוש האולטרה-דיוק של סין?

למעשה, בתחום הליטוש האולטרה-דיוק, סין אינה חפה מהישגים.

בשנת 2011, "חומר סטנדרטי בגודל חלקיקי מיקרוספירה של תחמוצת צריום וטכנולוגיית ההכנה שלו" שפותח על ידי צוות ד"ר וואנג צ'י מהמרכז הלאומי למדעי הננומטרים של האקדמיה הסינית למדעים זכה בפרס הראשון של תעשיית הנפט והכימיה בסין. פרס המצאת הטכנולוגיה של הפדרציה, וחומרים סטנדרטיים בגודל חלקיקים בקנה מידה ננו-ננוקי קיבלו את רישיון מכשיר המדידה הלאומי ואת תעודת החומר הסטנדרטית הלאומית מהמעלה הראשונה. אפקט בדיקת ייצור הליטוש המדויק ביותר של חומר תחמוצת cerium החדש עלה על החומרים המסורתיים הזרים במכה אחת, ומילא את החסר בתחום זה.

אבל ד"ר וואנג צ'י אמר: "זה לא אומר שטיפסנו לפסגת השדה הזה. עבור התהליך הכולל, יש רק נוזל ליטוש אבל אין מכונת ליטוש דיוק במיוחד. לכל היותר, אנחנו מוכרים רק חומרים".

בשנת 2019, צוות המחקר של פרופסור יואן ג'ולונג מאוניברסיטת ג'ה-ג'יאנג לטכנולוגיה יצר את טכנולוגיית העיבוד המכני הכימי-שוחק למחצה. סדרת מכונות הליטוש שפותחו יוצרו בייצור המוני על ידי Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd., וזוהו כזכוכית iPhone4 ו- iPad3 על ידי Apple. ציוד הליטוש המדויק היחיד בעולם לליטוש לוח אחורי מסגסוגת אלומיניום, יותר מ-1,700 מכונות ליטוש משמשות לייצור המוני של לוחות הזכוכית של אפל ואייפד.

הקסם של עיבוד מכני טמון בכך. כדי לרדוף אחרי נתח שוק ורווח, אתה צריך לנסות כמיטב יכולתך להדביק את הפער עם אחרים, והמנהיג הטכנולוגי תמיד ישתפר וישתפר, להיות מעודן יותר, להתחרות ולהדביק כל הזמן, ולקדם את הפיתוח הגדול של טכנולוגיה אנושית.