Schleifen: Der Endbearbeitungsprozess der bearbeiteten Oberfläche durch die relative Bewegung des Schleifwerkzeugs und des Werkstücks unter einem bestimmten Druck unter Verwendung von Schleifpartikeln, die auf das Schleifwerkzeug aufgetragen oder darauf gepresst werden. Durch Schleifen können verschiedene metallische und nichtmetallische Materialien bearbeitet werden. Zu den bearbeiteten Oberflächenformen gehören Ebenen, innere und äußere zylindrische Flächen und konische Flächen, konvexe und konkave Kugelflächen, Gewinde, Zahnflächen und andere Profile. Die Bearbeitungsgenauigkeit kann IT5 bis IT1 erreichen und die Oberflächenrauheit kann Ra0,63 bis 0,01 μm erreichen.
Polieren: Eine Bearbeitungsmethode, bei der durch mechanische, chemische oder elektrochemische Effekte die Oberflächenrauheit des Werkstücks verringert wird, um eine helle und ebene Oberfläche zu erhalten.
Der Hauptunterschied zwischen beiden besteht darin, dass die durch Polieren erzielte Oberflächengüte höher ist als die durch Schleifen und es können chemische oder elektrochemische Methoden verwendet werden, während beim Schleifen grundsätzlich nur mechanische Methoden zum Einsatz kommen und die verwendete Schleifpartikelgröße gröber ist als die beim Polieren verwendete, d. h. die Partikelgröße ist größer.
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Hochpräzise Poliertechnologie
Ultra-Präzisionspolieren ist die Seele der modernen Elektronikindustrie
Die Mission der Ultra{0}}Präzisionspoliertechnologie in der modernen Elektronikindustrie besteht nicht nur darin, verschiedene Materialien zu glätten, sondern auch mehrschichtige Materialien zu glätten, sodass Siliziumwafer von mehreren Millimetern im Quadrat durch diese „globale Glättung“ ultra{2}große-integrierte Schaltkreise bilden können, die aus Zehntausenden bis Millionen von Transistoren bestehen. Beispielsweise hat sich der von Menschen erfundene Computer heute von Dutzenden Tonnen auf Hunderte Gramm verändert, was ohne ultrapräzises Polieren nicht möglich wäre.
Am Beispiel der Chipherstellung ist das Polieren das letzte Glied des gesamten Prozesses. Sein Zweck besteht darin, die winzigen Fehler zu beseitigen, die durch den vorherigen Prozess der Chipbearbeitung entstanden sind, um die beste Parallelität zu erzielen. Die heutige optoelektronische Informationsindustrie stellt immer präzisere Anforderungen an die Parallelität von Materialien wie Saphir und einkristallinem Silizium als optoelektronische Substratmaterialien, die das Nanometerniveau erreicht haben. Damit ist auch der Polierprozess in die Ultrapräzisionsebene des Nanometerbereichs vorgedrungen.
Wie wichtig ist der Ultrapräzisionspolierprozess in der modernen Fertigungsindustrie? Seine Anwendungsbereiche können das Problem direkt veranschaulichen, darunter die Herstellung integrierter Schaltkreise, medizinische Geräte, Automobilzubehör, digitales Zubehör, Präzisionsformen und Luft- und Raumfahrt.
Nur wenige Länder wie die USA und Japan beherrschen den Spitzenpolierprozess
Das Herzstück der Poliermaschine ist die „Schleifscheibe“. Das Ultra--Präzisionspolieren stellt nahezu strenge Materialzusammensetzungen und technische Anforderungen an die Schleifscheibe in der Poliermaschine. Diese aus speziellen Materialien gefertigte Stahlscheibe muss nicht nur die Nano--Präzision eines automatisierten Betriebs erfüllen, sondern auch einen genauen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Wenn die Poliermaschine im Hochgeschwindigkeitsbetrieb läuft und die Wärmeausdehnung zu einer thermischen Verformung der Schleifscheibe führt, kann die Ebenheit und Parallelität des Substrats nicht garantiert werden. Und dieser thermische Verformungsfehler, der nicht auftreten darf, beträgt nicht einige Millimeter oder Mikrometer, sondern einige Nanometer.
Derzeit können die besten Polierprozesse in den Vereinigten Staaten, Japan und anderen Ländern bereits die Präzisionspolieranforderungen von 60-Zoll-Substratrohstoffen (extrem große Größe) erfüllen. Auf dieser Grundlage beherrschen sie die Kerntechnologie der Ultrapräzisionspoliertechnologie und ergreifen fest die Initiative auf dem Weltmarkt. Tatsächlich bedeutet die Beherrschung dieser Technologie, die Entwicklung der Elektronikfertigungsindustrie weitgehend zu kontrollieren.
Angesichts einer solch strikten technischen Blockade kann mein Land im Bereich des Ultra{0}}-Präzisionspolierens derzeit fast nur eigene-Forschung betreiben.
Auf welchem Niveau befindet sich Chinas Ultra--Präzisionspoliertechnologie?
Tatsächlich ist China nicht ohne Erfolge auf dem Gebiet des Ultrapräzisionspolierens.
Im Jahr 2011 gewann das von Dr. Wang Qis Team am Nationalen Zentrum für Nanowissenschaften und Technologie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entwickelte „Cerium Oxide Microsphere Particle Size Standard Material and Its Prepared Technology“ den ersten Preis der China Petroleum and Chemical Industry Federation for Technological Invention, und das relevante Standardmaterial für Partikelgrößen im Nanomaßstab erhielt die National Measurement Instrument License und das National First-Class Standard Material Certificate. Die ultrapräzisen Polierproduktionstestergebnisse des neuen Cerdioxidmaterials übertrafen auf einen Schlag die herkömmlichen Fremdmaterialien und füllten die Lücke in diesem Bereich.
Aber Dr. Wang Qi sagte: „Das bedeutet nicht, dass wir die Spitze dieses Bereichs erreicht haben. Für den Gesamtprozess gibt es nur Polierflüssigkeit, aber keine Ultra-{2}}Präzisionspoliermaschine. Wir verkaufen allenfalls nur Materialien.“
Im Jahr 2019 gründete das Forschungsteam von Professor Yuan Julong an der Technischen Universität Zhejiang die chemisch-mechanische Verarbeitungstechnologie mit halbfestem Schleifmittel. Die Serie der entwickelten Poliermaschinen wurde in Massenproduktion bei Yuhuan CNC Machine Tool Co., Ltd. hergestellt. Mehr als 1.000 Einheiten wurden in Massenproduktion hergestellt. Sie wurden von Apple als die weltweit einzigen Präzisionspoliergeräte für iPhone4- und iPad3-Glasscheiben und Rückwände aus Aluminiumlegierung identifiziert. Mehr als 1.700 Poliermaschinen werden für die Massenproduktion von Apples iPhone- und iPad-Glasflachbildschirmen eingesetzt
Das ist der Reiz der mechanischen Bearbeitung. Um Marktanteile und Gewinne zu erzielen, muss man alles tun, um mit anderen gleichzuziehen, und die Technologieführer werden sich immer weiter verbessern und sie präziser machen. Der ständige Wettbewerb und das Aufholen haben die große Entwicklung der menschlichen Technologie vorangetrieben.
