Tôi đã thấy một báo cáo như vậy từ lâu: các nhà khoa học từ Đức, Nhật Bản và các nước khác đã dành 5 năm và chi gần 10 triệu nhân dân tệ để tạo ra một quả bóng làm từ vật liệu silicon-28 có độ tinh khiết cao. Quả bóng silicon nguyên chất nặng 1kg này yêu cầu gia công, mài và đánh bóng siêu chính xác, đo lường chính xác (độ tròn, độ nhám và chất lượng), có thể nói là quả bóng tròn nhất thế giới.
Hãy giới thiệu quy trình đánh bóng siêu chính xác.
01 Sự khác biệt giữa mài và đánh bóng
Mài: Sử dụng các hạt mài mòn được phủ hoặc ép lên dụng cụ mài, bề mặt được hoàn thiện bằng chuyển động tương đối của dụng cụ mài và phôi dưới một áp suất nhất định. Mài có thể được sử dụng để xử lý các vật liệu kim loại và phi kim loại khác nhau. Các hình dạng bề mặt được xử lý bao gồm mặt phẳng, bề mặt hình trụ và hình nón bên trong và bên ngoài, bề mặt hình cầu lồi và lõm, ren, bề mặt răng và các cấu hình khác. Độ chính xác xử lý có thể đạt IT5 ~ IT1 và độ nhám bề mặt có thể đạt Ra0,63 ~ 0,01μm.
Đánh bóng: Một phương pháp xử lý làm giảm độ nhám bề mặt của phôi bằng tác động cơ học, hóa học hoặc điện hóa để có được bề mặt sáng và mịn.
Sự khác biệt chính giữa hai loại này là độ hoàn thiện bề mặt đạt được khi đánh bóng cao hơn so với mài và có thể sử dụng phương pháp hóa học hoặc điện hóa, trong khi mài về cơ bản chỉ sử dụng phương pháp cơ học và kích thước hạt mài mòn được sử dụng thô hơn so với sử dụng cho đánh bóng. Tức là kích thước hạt lớn.
02 Công nghệ đánh bóng siêu chính xác
Đánh bóng siêu chính xác là linh hồn của ngành công nghiệp điện tử hiện đại
Nhiệm vụ của công nghệ đánh bóng siêu chính xác trong ngành công nghiệp điện tử hiện đại không chỉ là làm phẳng các vật liệu khác nhau mà còn làm phẳng các vật liệu nhiều lớp, để các tấm silicon có kích thước vài mm vuông có thể tạo thành hàng chục nghìn cho đến VLSI gồm hàng triệu bóng bán dẫn. Ví dụ, máy tính do con người phát minh ra ngày nay đã thay đổi từ hàng chục tấn lên hàng trăm gam, điều này không thể thực hiện được nếu không đánh bóng siêu chính xác.
Lấy sản xuất wafer làm ví dụ, đánh bóng là bước cuối cùng của toàn bộ quá trình, mục đích là cải thiện những khiếm khuyết nhỏ do quá trình xử lý wafer trước đó để lại để đạt được độ song song tốt nhất. Trình độ công nghiệp thông tin quang điện tử ngày nay đòi hỏi các yêu cầu song song ngày càng chính xác hơn đối với các vật liệu nền quang điện tử như sapphire và silicon đơn tinh thể, đã đạt đến cấp độ nanomet. Điều này có nghĩa là quá trình đánh bóng cũng đã bước vào cấp độ siêu chính xác nanomet.
Quy trình đánh bóng siêu chính xác quan trọng như thế nào trong sản xuất hiện đại, các lĩnh vực ứng dụng của nó có thể giải thích trực tiếp vấn đề, bao gồm sản xuất mạch tích hợp, thiết bị y tế, phụ tùng ô tô, phụ kiện kỹ thuật số, khuôn mẫu chính xác và hàng không vũ trụ.
Công nghệ đánh bóng hàng đầu chỉ một số nước như Mỹ, Nhật Bản làm chủ
Thiết bị cốt lõi của máy đánh bóng là “đĩa mài”. Đánh bóng siêu chính xác có những yêu cầu gần như nghiêm ngặt về thành phần vật liệu và yêu cầu kỹ thuật của đĩa mài trong máy đánh bóng. Loại đĩa thép này được tổng hợp từ vật liệu đặc biệt không chỉ phải đáp ứng độ chính xác ở cấp độ nano khi vận hành tự động mà còn phải có hệ số giãn nở nhiệt chính xác.
Khi máy đánh bóng chạy ở tốc độ cao, nếu sự giãn nở nhiệt gây ra biến dạng nhiệt của đĩa mài thì không thể đảm bảo độ phẳng và độ song song của bề mặt. Và loại lỗi biến dạng nhiệt không được phép xảy ra không phải vài mm hay vài micron mà là vài nanomet.
Hiện tại, các quy trình đánh bóng quốc tế hàng đầu như Hoa Kỳ và Nhật Bản đã có thể đáp ứng yêu cầu đánh bóng chính xác của nguyên liệu thô nền 60 inch (có kích thước siêu lớn). Dựa trên điều này, họ đã làm chủ được công nghệ cốt lõi của quy trình đánh bóng siêu chính xác và nắm chắc thế chủ động trên thị trường toàn cầu. . Trên thực tế, việc làm chủ công nghệ này còn chi phối sự phát triển của ngành sản xuất điện tử ở mức độ lớn.
Đối mặt với sự phong tỏa kỹ thuật nghiêm ngặt như vậy, trong lĩnh vực đánh bóng siêu chính xác, đất nước tôi hiện chỉ có thể tự nghiên cứu.
Trình độ công nghệ đánh bóng siêu chính xác của Trung Quốc là gì?
Trên thực tế, trong lĩnh vực đánh bóng siêu chính xác, Trung Quốc không phải không có thành tựu.
Năm 2011, “Vật liệu tiêu chuẩn kích thước hạt vi cầu Cerium Oxide và công nghệ điều chế nó” được phát triển bởi nhóm của Tiến sĩ Wang Qi từ Trung tâm Khoa học nano Quốc gia thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc đã giành giải nhất của ngành Dầu khí và Hóa chất Trung Quốc Giải thưởng Sáng chế Công nghệ của Liên đoàn và các vật liệu tiêu chuẩn kích thước hạt nano có liên quan Đã nhận được giấy phép dụng cụ đo lường quốc gia và chứng chỉ chất tiêu chuẩn hạng nhất quốc gia. Hiệu quả thử nghiệm sản xuất đánh bóng siêu chính xác của vật liệu oxit xeri mới đã vượt qua các vật liệu truyền thống nước ngoài trong một cú trượt ngã, lấp đầy khoảng trống trong lĩnh vực này.
Nhưng Tiến sĩ Wang Qi cho biết: “Điều này không có nghĩa là chúng tôi đã leo lên đỉnh cao trong lĩnh vực này. Đối với toàn bộ quy trình, chỉ có chất lỏng đánh bóng chứ không có máy đánh bóng siêu chính xác. Nhiều nhất chúng tôi chỉ bán nguyên liệu thôi.”
Năm 2019, nhóm nghiên cứu của Giáo sư Yuan Julong thuộc Đại học Công nghệ Chiết Giang đã tạo ra công nghệ xử lý cơ khí hóa học mài mòn bán cố định. Hàng loạt máy đánh bóng được phát triển đã được Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. sản xuất hàng loạt và được Apple xác định là mặt kính iPhone4 và iPad3. Là thiết bị đánh bóng chính xác duy nhất trên thế giới dùng để đánh bóng bảng điều khiển và bảng nối đa năng bằng hợp kim nhôm, hơn 1.700 máy đánh bóng được sử dụng để sản xuất hàng loạt tấm kính iPhone và iPad của Apple.
Sự hấp dẫn của gia công cơ khí nằm ở chỗ này. Để theo đuổi thị phần và lợi nhuận, bạn phải cố gắng hết sức để bắt kịp người khác, người dẫn đầu về công nghệ sẽ luôn cải tiến và hoàn thiện, tinh tế hơn, không ngừng cạnh tranh và bắt kịp, thúc đẩy sự phát triển vượt bậc của công nghệ của con người.
Thời gian đăng: Mar-08-2023
