J'ai vu un tel rapport il y a longtemps : des scientifiques d'Allemagne, du Japon et d'autres pays ont passé 5 ans et dépensé près de 10 millions de yuans pour créer une boule faite de silicium-28 de haute pureté. Cette boule de silicium pur de 1 kg nécessite un usinage, un meulage et un polissage ultra-précis, une mesure de précision (sphéricité, rugosité et qualité), on peut dire qu'elle est la boule la plus ronde du monde.
Présentons le processus de polissage ultra-précis.
01 La différence entre le meulage et le polissage
Meulage : à l'aide de particules abrasives déposées ou pressées sur l'outil de meulage, la surface est finie par le mouvement relatif de l'outil de meulage et de la pièce sous une certaine pression. Le meulage peut être utilisé pour traiter divers matériaux métalliques et non métalliques. Les formes de surface traitées comprennent des surfaces planes, cylindriques et coniques intérieures et extérieures, des surfaces sphériques convexes et concaves, des filetages, des surfaces de dents et d'autres profils. La précision du traitement peut atteindre IT5~IT1 et la rugosité de la surface peut atteindre Ra0,63~0,01 μm.
Polissage : Méthode de traitement qui réduit la rugosité de la surface de la pièce par action mécanique, chimique ou électrochimique pour obtenir une surface brillante et lisse.
La principale différence entre les deux est que l'état de surface obtenu par le polissage est supérieur à celui du meulage et que des méthodes chimiques ou électrochimiques peuvent être utilisées, tandis que le meulage n'utilise essentiellement que des méthodes mécaniques et que la taille des grains abrasifs utilisée est plus grossière que celle utilisée pour polissage. Autrement dit, la taille des particules est grande.
02 Technologie de polissage ultra-précise
Le polissage ultra-précis est l’âme de l’industrie électronique moderne
La mission de la technologie de polissage d'ultra-précision dans l'industrie électronique moderne n'est pas seulement d'aplatir différents matériaux, mais également d'aplatir des matériaux multicouches, de sorte que des tranches de silicium de quelques millimètres carrés puissent former des dizaines de milliers de VLSI composés de millions de transistors. Par exemple, l'ordinateur inventé par l'homme est passé aujourd'hui de dizaines de tonnes à des centaines de grammes, ce qui ne peut être réalisé sans un polissage d'ultra-précision.
En prenant comme exemple la fabrication de plaquettes, le polissage est la dernière étape de l'ensemble du processus, le but est d'améliorer les minuscules défauts laissés par le processus précédent de traitement des plaquettes afin d'obtenir le meilleur parallélisme. Le niveau actuel de l'industrie de l'information optoélectronique nécessite des exigences de parallélisme de plus en plus précises pour les matériaux de substrat optoélectroniques tels que le saphir et le silicium monocristallin, qui ont atteint le niveau nanométrique. Cela signifie que le processus de polissage a également atteint le niveau d’ultra-précision du nanomètre.
Quelle que soit l'importance du processus de polissage d'ultra-précision dans la fabrication moderne, ses domaines d'application peuvent expliquer directement le problème, notamment la fabrication de circuits intégrés, les équipements médicaux, les pièces automobiles, les accessoires numériques, les moules de précision et l'aérospatiale.
La technologie de polissage de pointe n'est maîtrisée que par quelques pays comme les États-Unis et le Japon.
Le dispositif central de la machine à polir est le « disque de meulage ». Le polissage ultra-précis a des exigences presque strictes concernant la composition du matériau et les exigences techniques du disque de meulage dans la machine à polir. Ce type de disque en acier synthétisé à partir de matériaux spéciaux doit non seulement répondre à la précision nanométrique du fonctionnement automatique, mais également avoir un coefficient de dilatation thermique précis.
Lorsque la machine à polir fonctionne à grande vitesse, si la dilatation thermique provoque une déformation thermique du disque de meulage, la planéité et le parallélisme du substrat ne peuvent pas être garantis. Et ce type d'erreur de déformation thermique qui ne peut pas se produire n'est pas de quelques millimètres ou quelques microns, mais de quelques nanomètres.
À l'heure actuelle, les principaux processus de polissage internationaux, tels que ceux des États-Unis et du Japon, peuvent déjà répondre aux exigences de polissage de précision des matières premières de substrat de 60 pouces (qui sont de très grande taille). Sur cette base, ils ont maîtrisé la technologie de base des processus de polissage d’ultra-précision et ont fermement pris l’initiative sur le marché mondial. . En fait, la maîtrise de cette technologie contrôle également dans une large mesure le développement de l’industrie manufacturière électronique.
Face à un blocus technique aussi strict, dans le domaine du polissage d'ultra-précision, la Chine ne peut actuellement mener que des recherches autonomes.
Quel est le niveau de la technologie chinoise de polissage d’ultra-précision ?
En fait, dans le domaine du polissage d’ultra-précision, la Chine n’est pas sans réussite.
En 2011, le « Matériau standard de taille de particule de microsphères d'oxyde de cérium et sa technologie de préparation » développé par l'équipe du Dr Wang Qi du Centre national des sciences à l'échelle nanométrique de l'Académie chinoise des sciences a remporté le premier prix de l'industrie pétrolière et chimique de Chine. Prix de l'invention technologique de la Fédération et matériaux standard associés à la taille des particules nanométriques Obtention de la licence nationale d'instrument de mesure et du certificat national de substance standard de première classe. L'effet de test de production de polissage ultra-précis du nouveau matériau d'oxyde de cérium a surpassé d'un seul coup les matériaux traditionnels étrangers, comblant ainsi le vide dans ce domaine.
Mais le Dr Wang Qi a déclaré : « Cela ne signifie pas que nous sommes arrivés au sommet dans ce domaine. Pour l’ensemble du processus, il n’y a que du liquide de polissage mais pas de machine de polissage ultra-précise. Tout au plus, nous ne vendons que du matériel.
En 2019, l'équipe de recherche du professeur Yuan Julong de l'Université de technologie du Zhejiang a créé la technologie de traitement mécano-chimique des abrasifs semi-fixes. La série de machines à polir développées a été produite en série par Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. et a été identifiée comme étant du verre pour iPhone4 et iPad3 par Apple. Seul équipement de polissage de précision au monde pour le polissage des panneaux et des fonds de panier en alliage d'aluminium, plus de 1 700 machines de polissage sont utilisées pour la production en série de plaques de verre pour iPhone et iPad d'Apple.
C'est là que réside le charme du traitement mécanique. Afin de rechercher des parts de marché et des profits, vous devez faire de votre mieux pour rattraper les autres, et le leader technologique s'améliorera et s'améliorera toujours, sera plus raffiné, sera constamment en concurrence et rattrapera son retard, et favorisera le grand développement de technologie humaine.
Heure de publication : 08 mars 2023
