小編(bian)之(zhi)前看(kan)過一個報道，說是科(ke)學家們耗時5年(nian)，花了近千萬元打造了一個世界上最圓的球(qiu)體，小編(bian)先帶大家看(kan)看(kan)這(zhe)個球(qiu)長什么(me)樣~

       對，就是這么個大圓球，不過它存在的意義可是非常重要的，它代表了質量單位1kg的標準，當然，這個1kg的純硅球在制造過程中也必須進行超精密研磨拋光加工，精密(mi)測量球面度、粗糙度、質量等(deng)。

       今天呢，小編就和大家聊聊這個超精密拋光工藝，通常，我們總會把研磨和拋光放在一起講，因為零件經過這兩個工序后的粗糙度已經非常小了，咱們先了解一下它們之間的區別。

       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動，對加工表面進行的精準加工。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IT5～IT1，表面粗糙度可達Ra0.63～0.01微米。

▲ 研磨。

▲ 研磨。

       拋光，是利用機械、化學或電化學的作用，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。

       兩者的主要區別在于：拋光達到的表面光潔度要比研磨更高，并且可采用化學或電化學的方法，而研磨基本只采用機械方法，所使用的磨料粒度會比拋光用的更粗。

       超精密拋光工藝在現代制造業中有多重要呢，其應用的領域就能夠直接說明問題：集成電路制造、醫療器械、汽車配件、數碼配件、精密模具、航天航空等眾多領域都需要它。

▲ 超精密拋光。

       對現代電子工業而言，超精密拋光是其靈魂，它在現代電子工業中所要完成的使命，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模集成電路。

       以晶片制造(zao)為例(li)，拋光是(shi)整個工(gong)藝(yi)的最(zui)后(hou)一環，目的是(shi)改善晶片加工(gong)前一道工(gong)藝(yi)所留(liu)下(xia)的微小(xiao)缺陷以獲得最(zui)佳的平行度。小(xiao)編先帶大家看看晶片的制造(zao)過程。

▲ 硅(gui)晶圓提拉法生(sheng)長，完(wan)成后(hou)進行(xing)研磨和切(qie)片。

▲ 將硅晶體研(yan)磨至(zhi)所需直徑。

▲ 線切割(ge)成單個硅(gui)晶片。

▲ 將單個硅晶片研磨變薄。

▲ 蝕刻晶片。

▲ 用(yong)超纖維漿(jiang)料拋(pao)光(guang)晶片。

▲ 再看(kan)一遍(bian)拋光(guang)過(guo)程。

       其實，對拋光機來說，其核心器件就是“磨盤”，超精密拋光對拋光機中磨盤的材料構成和技術要求近乎苛刻，這種由特殊材料合成的鋼盤，不僅要滿足自動化操作的納米級精密度，更要具備精確的熱膨脹系數。

       當拋光機處(chu)在高速運轉狀態時(shi)，如果熱(re)膨脹作用導致磨盤熱(re)變形(xing)(xing)，基片的平面(mian)度和平行度就無(wu)法保證，而這(zhe)種不被允(yun)許發(fa)生的熱(re)變形(xing)(xing)誤差的單位是納米。

       不過，超精密拋光技術只是超精密加工技術的一種，超精密加工技術還包括超精密車削、鏡面磨削、超精密研磨、機械化學拋光、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。

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

▲ NIF 點火模擬(ni)。