Vi un informe de este tipo hace mucho tiempo: científicos de Alemania, Japón y otros países pasaron 5 años y gastaron casi 10 millones de yuanes para crear una bola hecha de material de silicio-28 de alta pureza. Esta bola de silicio puro de 1 kg requiere mecanizado, esmerilado y pulido de ultraprecisión, medición de precisión (esfericidad, rugosidad y calidad), se puede decir que es la bola más redonda del mundo.
Presentemos el proceso de pulido de ultraprecisión.
01 La diferencia entre esmerilar y pulir
Rectificado: utilizando partículas abrasivas recubiertas o presionadas sobre la herramienta abrasiva, la superficie se termina mediante el movimiento relativo de la herramienta abrasiva y la pieza de trabajo bajo una cierta presión. La molienda se puede utilizar para procesar diversos materiales metálicos y no metálicos. Las formas de superficie procesadas incluyen superficies planas, cilíndricas y cónicas interiores y exteriores, superficies esféricas convexas y cóncavas, roscas, superficies dentadas y otros perfiles. La precisión del procesamiento puede alcanzar IT5~IT1 y la rugosidad de la superficie puede alcanzar Ra0,63~0,01μm.
Pulido: Método de procesamiento que reduce la rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo mediante acción mecánica, química o electroquímica para obtener una superficie brillante y lisa.
La principal diferencia entre ambos es que el acabado superficial que se consigue con el pulido es mayor que el del esmerilado, y se pueden utilizar métodos químicos o electroquímicos, mientras que el esmerilado básicamente sólo utiliza métodos mecánicos, y el tamaño del grano abrasivo utilizado es más grueso que el utilizado para pulido. Es decir, el tamaño de partícula es grande.
02 Tecnología de pulido de ultraprecisión
El pulido de ultraprecisión es el alma de la industria electrónica moderna
La misión de la tecnología de pulido de ultraprecisión en la industria electrónica moderna no es sólo aplanar diferentes materiales, sino también aplanar materiales multicapa, de modo que las obleas de silicio de unos pocos milímetros cuadrados puedan formar decenas de miles de VLSI compuestos por millones de transistores. Por ejemplo, la computadora inventada por humanos ha pasado de decenas de toneladas a cientos de gramos en la actualidad, lo que no se puede lograr sin un pulido de ultraprecisión.
Tomando como ejemplo la fabricación de obleas, el pulido es el último paso de todo el proceso, el objetivo es mejorar los pequeños defectos que deja el proceso anterior de procesamiento de obleas para obtener el mejor paralelismo. El nivel actual de la industria de la información optoelectrónica requiere requisitos de paralelismo cada vez más precisos para los materiales de sustrato optoelectrónicos, como el zafiro y el silicio monocristalino, que han alcanzado el nivel nanométrico. Esto significa que el proceso de pulido también ha alcanzado el nivel de ultraprecisión de los nanómetros.
Cuán importante es el proceso de pulido de ultraprecisión en la fabricación moderna, sus campos de aplicación pueden explicar directamente el problema, incluida la fabricación de circuitos integrados, equipos médicos, autopartes, accesorios digitales, moldes de precisión y la industria aeroespacial.
La tecnología de pulido más avanzada solo la dominan unos pocos países, como Estados Unidos y Japón.
El dispositivo central de la máquina pulidora es el "disco abrasivo". El pulido de ultraprecisión tiene requisitos casi estrictos en cuanto a la composición del material y los requisitos técnicos del disco abrasivo de la máquina pulidora. Este tipo de disco de acero sintetizado a partir de materiales especiales no solo debe cumplir con la precisión de nivel nanométrico del funcionamiento automático, sino que también debe tener un coeficiente de expansión térmica preciso.
Cuando la máquina pulidora funciona a alta velocidad, si la expansión térmica causa la deformación térmica del disco abrasivo, no se puede garantizar la planitud y el paralelismo del sustrato. Y este tipo de error de deformación térmica que no se puede permitir que ocurra no es de unos pocos milímetros o unas pocas micras, sino de unos pocos nanómetros.
En la actualidad, los principales procesos de pulido internacionales, como los de Estados Unidos y Japón, ya pueden cumplir con los requisitos de pulido de precisión de las materias primas de sustrato de 60 pulgadas (que son de gran tamaño). Sobre esta base, dominaron la tecnología central de los procesos de pulido de ultraprecisión y tomaron firmemente la iniciativa en el mercado global. . De hecho, dominar esta tecnología también controla en gran medida el desarrollo de la industria de fabricación de productos electrónicos.
Ante un bloqueo técnico tan estricto, en el campo del pulido de ultraprecisión, mi país por el momento sólo puede realizar una autoinvestigación.
¿Cuál es el nivel de la tecnología de pulido de ultraprecisión de China?
De hecho, en el campo del pulido de ultraprecisión, China no está exenta de logros.
En 2011, el “Material estándar de tamaño de partículas de microesferas de óxido de cerio y su tecnología de preparación” desarrollado por el equipo del Dr. Wang Qi del Centro Nacional de Ciencias a Nanoescala de la Academia de Ciencias de China ganó el primer premio de la Industria Química y del Petróleo de China. Premio a la Invención Tecnológica de la Federación y materiales estándar de tamaño de partículas a nanoescala relacionados Obtuvo la licencia nacional de instrumento de medición y el certificado nacional de sustancia estándar de primera clase. El efecto de la prueba de producción de pulido de ultraprecisión del nuevo material de óxido de cerio ha superado a los materiales tradicionales extranjeros de una sola vez, llenando el vacío en este campo.
Pero el Dr. Wang Qi dijo: “Esto no significa que hayamos llegado a la cima de este campo. Para el proceso general, sólo hay líquido de pulido, pero no una máquina pulidora de ultraprecisión. A lo sumo, sólo vendemos materiales”.
En 2019, el equipo de investigación del profesor Yuan Julong de la Universidad Tecnológica de Zhejiang creó la tecnología de procesamiento mecánico químico abrasivo semifijo. La serie de máquinas pulidoras desarrolladas ha sido producida en masa por Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. y Apple las ha identificado como vidrio iPhone4 y iPad3. El único equipo de pulido de precisión del mundo para el pulido de paneles y placas posteriores de aleaciones de aluminio; se utilizan más de 1.700 máquinas pulidoras para la producción en masa de placas de vidrio para iPhone y iPad de Apple.
En esto reside el encanto del procesamiento mecánico. Para lograr participación de mercado y ganancias, debe hacer todo lo posible para ponerse al día con los demás, y el líder tecnológico siempre mejorará y mejorará, será más refinado, competirá y se pondrá al día constantemente y promoverá el gran desarrollo de tecnología humana.
Hora de publicación: 08-mar-2023
