小編之前看過一個(gè)報(bào)道，說是科學(xué)家們耗時(shí)5年，花了近千萬元打造了一個(gè)世界上最圓的球體，小編先帶大家看看這個(gè)球長什么樣~

       對，就是這么個(gè)大圓球，不過它存在的意義可是非常重要的，它代表了質(zhì)量單位1kg的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然，這個(gè)1kg的純硅球在制造過程中也必須進(jìn)行超精密研磨拋光加工，精密測量球面度、粗糙度、質(zhì)量等。

       今天呢，小編就和大家聊聊這個(gè)超精密拋光工藝，通常，我們總會(huì)把研磨和拋光放在一起講，因?yàn)榱慵?jīng)過這兩個(gè)工序后的粗糙度已經(jīng)非常小了，咱們先了解一下它們之間的區(qū)別。

       研磨VS拋光

       研磨，是利用涂敷或壓嵌在研具上的磨料顆粒，通過研具與工件在一定壓力下的相對運(yùn)動(dòng)，對加工表面進(jìn)行的精準(zhǔn)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、圓錐面、凹凸球面、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。

▲ 研磨。

▲ 研磨。

       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。 

▲ 拋光。

▲ 拋光。

       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，并且可采用化學(xué)或電化學(xué)的方法，而研磨基本只采用機(jī)械方法，所使用的磨料粒度會(huì)比拋光用的更粗。

       超精密拋光工藝在現(xiàn)代制造業(yè)中有多重要呢，其應(yīng)用的領(lǐng)域就能夠直接說明問題：集成電路制造、醫(yī)療器械、汽車配件、數(shù)碼配件、精密模具、航天航空等眾多領(lǐng)域都需要它。

▲ 超精密拋光。

       對現(xiàn)代電子工業(yè)而言，超精密拋光是其靈魂，它在現(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，還要平坦化多層材料，使得幾毫米立方的硅片通過這種‘全局平坦化’，形成百萬晶體管組成的超大規(guī)模集成電路。

       以晶片制造為例，拋光是整個(gè)工藝的最后一環(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。小編先帶大家看看晶片的制造過程。

▲ 硅晶圓提拉法生長，完成后進(jìn)行研磨和切片。

▲ 將硅晶體研磨至所需直徑。

▲ 線切割成單個(gè)硅晶片。

▲ 將單個(gè)硅晶片研磨變薄。

▲ 蝕刻晶片。

▲ 用超纖維漿料拋光晶片。

▲ 再看一遍拋光過程。

       其實(shí)，對拋光機(jī)來說，其核心器件就是“磨盤”，超精密拋光對拋光機(jī)中磨盤的材料構(gòu)成和技術(shù)要求近乎苛刻，這種由特殊材料合成的鋼盤，不僅要滿足自動(dòng)化操作的納米級精密度，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)致磨盤熱變形，基片的平面度和平行度就無法保證，而這種不被允許發(fā)生的熱變形誤差的單位是納米。

       不過，超精密拋光技術(shù)只是超精密加工技術(shù)的一種，超精密加工技術(shù)還包括超精密車削、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。

       要說哪些領(lǐng)域中零部件的整個(gè)制造過程都要用到超精密技術(shù)的，最典型的例子就是美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）啦，畢竟這類裝置可不能存在任何的偏差~

▲ NIF 點(diǎn)火模擬。