現(xiàn)代電子工業(yè)的靈魂是什么？

我們經(jīng)常把研磨和拋光放在一起講，因?yàn)榱慵?jīng)過(guò)這兩個(gè)工序的粗糙度已經(jīng)十分小了。首先咱們了解一下它們的區(qū)別。

研磨與拋光的區(qū)別

研磨利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過(guò)研具與工件在一定壓力下的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)加工表面進(jìn)行的精整加工。研磨可用于加工各種金屬和非金屬材料，加工的表面形狀有平面，內(nèi)、外圓柱面和圓錐面，凸、凹球面，螺紋，齒面及其他型面。加工精度可達(dá)IT5～I(xiàn)T1，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63～0.01微米。

拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件表面粗糙度降低，以獲得光亮、平整表面的加工方法。

兩者的主要區(qū)別在于：拋光達(dá)到的表面光潔度要比研磨更高，并且可以采用化學(xué)或者電化學(xué)的方法，而研磨基本只采用機(jī)械的方法，所使用的磨料粒度要比拋光用的更粗，即粒度大。

現(xiàn)代電子工業(yè)，超精密拋光是靈魂

超精密拋光技術(shù)在現(xiàn)代電子工業(yè)中所要完成的使命，不僅僅是平坦化不同的材料，而且要平坦化多層材料，使得幾毫米見(jiàn)方的硅片通過(guò)這種‘全局平坦化’形成上萬(wàn)至百萬(wàn)晶體管組成的超大規(guī)模集成電路。例如人類(lèi)發(fā)明的計(jì)算機(jī)從幾十噸變身為現(xiàn)在的幾百克，沒(méi)有超精密拋光不行，它是技術(shù)靈魂。

以晶片制造為例，拋光是整個(gè)工藝的最后環(huán)，目的是改善晶片加工前一道工藝所留下的微小缺陷以獲得最佳的平行度。

今天的光電子信息產(chǎn)業(yè)水平，對(duì)作為光電子基片材料的藍(lán)寶石、單晶硅等材料的平行度要求越來(lái)越精密，已經(jīng)達(dá)到了納米級(jí)。這就意味著，拋光工藝也已隨之進(jìn)入納米級(jí)的超精密程度。

超精密拋光工藝在現(xiàn)代制造業(yè)中有多重要，其應(yīng)用的領(lǐng)域能夠直接說(shuō)明問(wèn)題：集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車(chē)配件、數(shù)碼配件、精密模具、航空航天。

頂級(jí)的拋光工藝只有美日等少數(shù)國(guó)家掌握

拋光機(jī)的核心器件是“磨盤(pán)”。超精密拋光對(duì)拋光機(jī)中磨盤(pán)的材料構(gòu)成和技術(shù)要求近乎苛刻，這種由特殊材料合成的鋼盤(pán)，不僅要滿(mǎn)足自動(dòng)化操作的納米級(jí)精密度，更要具備精確的熱膨脹系數(shù)。

當(dāng)拋光機(jī)處在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，如果熱膨脹作用導(dǎo)致磨盤(pán)的熱變形，基片的平面度和平行度就無(wú)法保證。而這種不能被允許發(fā)生的熱變形誤差不是幾毫米或幾微米，而是幾納米。

目前，美國(guó)日本等國(guó)際頂級(jí)的拋光工藝已經(jīng)可以滿(mǎn)足60英寸基片原材料的精密拋光要求（屬超大尺寸），他們據(jù)此掌控著超精密拋光工藝的核心技術(shù)，牢牢把握了全球市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。而事實(shí)上，把握住這項(xiàng)技術(shù)，也就在很大程度上掌控了電子制造業(yè)的發(fā)展。

日本產(chǎn)拋光機(jī)的研磨盤(pán)均為定制，不進(jìn)行批量生產(chǎn)，直接限制了他國(guó)仿制；美國(guó)的拋光設(shè)備銷(xiāo)往中國(guó)，價(jià)格一般都在1000萬(wàn)元以上，而且銷(xiāo)售訂單已經(jīng)排至2019年年底，此前不接受任何訂單。

面對(duì)如此嚴(yán)密的技術(shù)封鎖，在超精密拋光領(lǐng)域，我國(guó)幾乎目前只能進(jìn)行自研。

中國(guó)的超精密拋光技術(shù)水平在哪個(gè)層次？

作為一套技術(shù)要求極高的合成工藝，超精密化學(xué)機(jī)械拋光工藝精必須由設(shè)備和材料（拋光液）組成，二者缺一不可。我們國(guó)家研發(fā)的“二氧化鈰微球粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)及其制備技術(shù)”已經(jīng)具有成效，相關(guān)納米級(jí)粒度標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)獲得國(guó)家計(jì)量器具許可和國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)證書(shū)。二氧化鈰新材料的超精密拋光生產(chǎn)試驗(yàn)效果一舉趕超了國(guó)外傳統(tǒng)材料，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白。

但是這并不意味著我國(guó)已經(jīng)攀登到了這一領(lǐng)域的頂峰，對(duì)于整體工藝來(lái)說(shuō)，只有拋光液而沒(méi)有超精密拋光機(jī)，我們最多還只是賣(mài)材料的。

拋光工藝需要滿(mǎn)足目前電子工業(yè)制造的要求，可以概括為超精密、大尺寸。有了頂級(jí)的拋光材料僅僅是基礎(chǔ)，以此為基礎(chǔ)，我國(guó)還需要分兩步走，首先解決磨盤(pán)問(wèn)題，其次解決拋光面積擴(kuò)大問(wèn)題。

目前，美國(guó)、日本拋光機(jī)磨盤(pán)的材料構(gòu)成和制作工藝一直是個(gè)謎。換言之，購(gòu)買(mǎi)和使用他們的產(chǎn)品，并不代表可以仿制甚至復(fù)制他們的產(chǎn)品，這是兩回事。

用什么材料和工藝才能合成這種熱膨脹率低、耐磨度高、研磨面超精密的磨盤(pán)，是我們首先需要集中力量攻克的技術(shù)難題，這個(gè)問(wèn)題一旦解決，60英寸拋光作業(yè)面也將不再是夢(mèng)想。而這樣的核心技術(shù)，永遠(yuǎn)不能指望從別人手中獲得，除了依靠自己，我們別無(wú)選擇。

超精密加工技術(shù)將向超精密制造技術(shù)發(fā)展

退一步講，即使我們掌握了超精密拋光技術(shù)，我們并沒(méi)有達(dá)到機(jī)械加工的最終點(diǎn)。因?yàn)?，超精密加工技術(shù)還包括超精密車(chē)削、鏡面磨削、超精密研磨、機(jī)械化學(xué)拋光、電子束曝射、激光束加工、離子濺射和離子注入、金屬蒸鍍及分子束外延等。

超精密加工技術(shù)以前往往是用在零件的最終工序或者某幾個(gè)工序中，但目前一些領(lǐng)域中某些零部件整個(gè)制造過(guò)程或整個(gè)產(chǎn)品的研制過(guò)程都要用到超精密技術(shù)，包括超精密加工、超精密裝配調(diào)試以及超精密檢測(cè)等，最典型的例子就是美國(guó)國(guó)家點(diǎn)火裝置（NIF）。

所以，還是回歸到我們的文章的開(kāi)頭，只有原點(diǎn)，沒(méi)有終點(diǎn)，我們距離超精密制造技術(shù)的最前沿還有一定的距離。為了追求市場(chǎng)份額和利潤(rùn)，技術(shù)的領(lǐng)頭羊們會(huì)一直改進(jìn)提高，做到更精，我們處于落后的地位，落后就要挨打，所以更需要想盡一些辦法去趕超。