Цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны бичил нунтаг бэлтгэх үйл явц ба хэрэглээний хэтийн төлөв
Олон хүн энэ нэрийг олж магадгүй "цагаан хайлуулсан хөнгөнцагааны бичил нунтаг"Анх сонсоод л танил бус. Гэсэн хэдий ч гар утасны шилэн бүрхүүлийг нунтаглах, нарийн холхивчийг өнгөлөх эсвэл чип сав баглаа боодлын материалыг дурдвал хүн бүр үүнийг таних болно - эдгээр бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл нь энэхүү өчүүхэн цагаан нунтаг дээр суурилдаг. Энэ бодис нь гурил шиг зөөлөн биш; өндөр хатуулагтай, тогтвортой шинж чанартай тул аж үйлдвэрийн ертөнцөд "аж үйлдвэрийн шүд" гэсэн нэр хүндийг авчирдаг. Микро нунтаг түвшний боловсруулалт хийхэд нарийн ур чадвар шаардагдана.
I. Бэлтгэл ажлын явц: Нарийн үйл явцад зуун ур чадвар эзэмших
Цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан ислийн бичил нунтаг бэлтгэх нь зүгээр л том хэсгүүдийг нунтаглах асуудал биш юм. Хуаянг цэвэршүүлсэн хоол бэлтгэхтэй адил орц найрлага сонгохоос эхлээд хоол хийх хүртэлх алхам бүрийг нарийн нямбай хийх ёстой. Эхний алхам бол "зөв материалыг сонгох" явдал юм. Цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан ислийн нунтаг бэлтгэх гол түүхий эд нь үйлдвэрлэлийн хөнгөнцагаан ислийн нунтаг бөгөөд энэхүү нунтагны цэвэр байдал нь микро нунтагны "гарал үүслийг" шууд тодорхойлдог. Өмнө нь зарим үйлдвэрүүд мөнгө хэмнэхийн тулд бага цэвэршилттэй түүхий эдийг ашигладаг байсан бөгөөд үүний үр дүнд илүү их хольцтой бичил нунтаг гарч ирдэг байсан бөгөөд энэ нь ажлын хэсгүүдийг өнгөлөх үед амархан зураас үүсгэдэг байв. Одоо хүн бүр илүү ухаалаг болж, дараагийн үе шатанд нэр хүндээ унагаахаас илүү өндөр цэвэршилттэй хөнгөнцагаан ислийг худалдаж авахад илүү их мөнгө зарцуулахыг илүүд үздэг. Ерөнхийдөө хөнгөнцагаан ислийн агууламж 99.5%-иас дээш байх ёстой бөгөөд төмөр, цахиур зэрэг хольцыг хатуу хянах ёстой.
Хоёр дахь алхам бол "хайлуулах ба талсжих" буюу "төрөх" мөч юм.цагаан хайлсан хөнгөнцагаанХөнгөн цагааны оксидын нунтагыг цахилгаан нуман зууханд хийдэг бөгөөд температур нь 2000℃-аас дээш өсдөг нь үнэхээр гайхалтай үзэгдэл юм. Хайлуулах процессын гол цэг бол хөргөлтийн хурдыг хянах явдал юм. Хэт хурдан хөргөх нь талстын хэсгүүдийн хэмжээ жигд бус байхад хүргэдэг; хэт удаан хөргөх нь үйлдвэрлэлийн үр ашигт нөлөөлдөг. Туршлагатай гар урчууд цахилгаан нумын дууг сонсож, зуухны амсар дээрх дөлийн өнгийг ажиглаж, зуухны доторх төлөв байдлыг үнэлдэг байсан. Ухаалаг температурын хяналтын системүүд одоо байгаа ч энэхүү "хүн-зуухны интеграци" туршлага үнэлж баршгүй хэвээр байна.
Хайлуулсан цагаан хайлсан хөнгөн цагааны ислийн талст блокууд нь алмазын дараа орох хатуулагтай тул эхлээд эрүү бутлагчаар "бүдүүн бутлах" ёстой. Энэ үе шатанд хэсгүүд нь жижиг хайрга шиг хэвээр байгаа бөгөөд микронжуулагдахаас хол байна.
Гурав дахь алхам болох “бутлах ба зэрэглэх” нь технологийн жинхэнэ цөм бөгөөд асуудалд хамгийн өртөмтгий алхам юм.
Өмнөх жилүүдэд олон үйлдвэрүүд бөөмсийг нунтаглахын тулд ган бөмбөлөгний нөлөөлөлд тулгуурлан бөмбөлөгт тээрэм ашигладаг байсан. Энгийн боловч энэ арга нь хэд хэдэн асуудалтай байсан: нэгдүгээрт, төмрийн бохирдлыг амархан оруулдаг; хоёрдугаарт, бөөмсийн хэлбэр нь жигд бус, ихэвчлэн өнцөгтэй; гуравдугаарт, бөөмсийн хэмжээний тархалт өргөн, зарим бөөмс нь маш нарийн, зарим нь маш бүдүүн байв. Энэ аргыг өндөр зэрэглэлийн хэрэглээнд ихэвчлэн аажмаар зогсоосон.
Одоогийн байдлаар гол арга бол агаарын тийрэлтэт тээрэмдэх явдал юм. Зарчим нь нэлээд сонирхолтой: бүдүүн ширхэгтэй тоосонцорыг өндөр хурдны агаарын урсгалаар хурдасгаж, мөргөлдөж, бие биендээ үрэгдэж, улмаар бутлана. Бүх үйл явц нь хаалттай системд явагддаг бөгөөд бараг ямар ч хольц оруулдаггүй. Хамгийн чухал нь агаарын урсгалын даралт болон ангилагчийн хурдыг тохируулснаар эцсийн тоосонцрын хэмжээг харьцангуй нарийвчлалтай хянаж болно. Сайн хийгдсэн тохиолдолд бөмбөрцөг хэлбэртэй эсвэл бөмбөрцөг хэлбэртэй ойролцоо тоосонцорыг гаргаж авах боломжтой бөгөөд энэ нь сайн урсгалтай тул нарийн өнгөлөлт хийхэд илүү тохиромжтой болгодог. Гэсэн хэдий ч агаарын тийрэлтэт тээрэм нь өвчнийг намдаах эм биш юм. Тоног төхөөрөмжийн элэгдэл нь металлын бохирдолд хүргэж болзошгүй бөгөөд ангилагчийн дугуйны нарийвчлал нь тоосонцрын хэмжээний тархалтын өргөнийг тодорхойлдог. Би сайн ажилладаг компанид зочилсон бөгөөд тэдний зэрэглэх дугуйг долоо хоног бүр нарийн багаж ашиглан дугуй хэлбэртэй эсэхийг шалгадаг; бага зэрэг хазайлтыг нэн даруй засдаг эсвэл сольдог. Үйлдвэрлэлийн менежер "Энэ бол машины дугуй шиг; хэрэв динамик тэнцвэр алдагдсан бол машин жигд ажиллахгүй" гэж хэлсэн.
Эцсийн алхам бол "бохирдлыг зайлуулах ба гадаргуугийн боловсруулалт" юм. Нунтагласан нунтаг нь гадаргуугаас чөлөөт төмөр болон хольцыг зайлуулахын тулд хүчиллэг угаалга эсвэл өндөр температурт боловсруулалт хийх ёстой. Зарим тусгай хэрэглээнд гадаргуугийн өөрчлөлт шаардлагатай байдаг - жишээлбэл, нунтаг нь давирхай эсвэл будганд илүү жигд тархаж, бөөгнөрөхөөс сэргийлж, силан холбогч бодисоор бүрэх. Бүх үйл явцын туршид хүдрээс нунтаг хүртэлх алхам бүр хатуулаг, цэвэршилт, ширхэгийн хэмжээтэй тэмцэл байдгийг та олж мэдэх болно. Үйл явцын аливаа товчлол нь эцсийн дүнд бүтээгдэхүүний гүйцэтгэлд тусгагдах болно.
II. Хэрэглээний хэтийн төлөв: Жижиг нунтагуудын томоохон үе шат
Хэрэв бэлтгэлийн үйл явц нь "дотоод ур чадварыг хөгжүүлэх" юм бол хэрэглээний хэтийн төлөв нь "дэлхий рүү нэвтрэх" явдал юм. Цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны ислийн бичил нунтагны ертөнц улам бүр өргөжиж байна.
Эхний гол үе шат бол нарийвчлал юмөнгөлөх болон нунтаглахЭнэ бол түүний уламжлалт бат бөх чанар боловч шаардлага улам бүр нэмэгдэж байна. Жишээлбэл, гар утасны шил, индранил суурь, цахиурын вафлиг өнгөлөх нь одоо нанометрийн түвшинд гадаргуугийн барзгар байдлыг шаарддаг. Энэ нь цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны бичил нунтагт хатуу шаардлага тавьдаг: бөөмсийн хэмжээ нь маш жигд (D50 хатуу хяналттай) байх ёстой, асуудал үүсгэдэг том бөөмсгүй байх ёстой; бөөмс нь өндөр хатуулагтай боловч зохих "өөрөө хурцлах" шинж чанартай байх ёстой - тасралтгүй өнгөлөх чадварыг хадгалахын тулд элэгдлийн үед шинэ хурц ирмэгийг ил гаргах чадвартай байх ёстой; мөн өнгөлгөөний зуурмагтай сайн нийцтэй байх ёстой.
Гурав дахь боломжит зах зээл бол нийлмэл материалын арматур юм. Инженерийн хуванцар, резин эсвэл металл дээр суурилсан нийлмэл материалд цагаан хайлуулсан хөнгөнцагааны ислийн микро нунтаг нэмэх нь материалын элэгдэлд тэсвэртэй байдал, хатуулаг, дулаан дамжуулалтыг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадна. Жишээлбэл, автомашины хөдөлгүүр болон өндөр зэрэглэлийн электрон бүтээгдэхүүний зарим элэгдэлд тэсвэртэй эд ангиуд энэ хэрэглээг судалж байна. Энд гол зүйл бол "интерфэйсийн холболт"-ын асуудал юм - микро нунтаг болон матриц материал нь "бат бэхлэгдсэн" байх ёстой бөгөөд энэ нь биднийг гадаргуугийн боловсруулалтын процессын ач холбогдлыг буцааж авчирдаг. Дөрөв дэх тэргүүлэх чиглэл бол 3D хэвлэх материал юм. Сонгомол лазер хайлуулах (SLS) зэрэг 3D хэвлэх технологид цагаан хайлуулсан хөнгөнцагааны ислийн микро нунтагыг металл эсвэл керамик нунтагтай хольж, нарийн төвөгтэй хэлбэртэй элэгдэлд тэсвэртэй эд анги хэвлэхэд арматурын үе шат болгон ашиглаж болно. Энэ нь микронжуулсан нунтагны урсгалын чадвар, эзлэхүүний нягтрал, ширхэгийн хэмжээний тархалтад бүрэн шинэ сорилтуудыг бий болгож байна - хэвлэх нарийвчлалыг хангахын тулд жигд нунтаг давхарга зайлшгүй шаардлагатай.
III. Сорилтууд ба ирээдүй: Саад бэрхшээлүүд ба нээлтүүд
Хэдийгээр хэтийн төлөв ирээдүйтэй байгаа ч олон тооны бэрхшээлүүд байсаар байна. Хамгийн том саад бэрхшээл нь өндөр зэрэглэлийн бүтээгдэхүүнд оршдог. Жишээлбэл, чипс өнгөлөхөд (CMP) ашигладаг өндөр зэрэглэлийн цагаан хайлуулсан хөнгөн цагааны исэл микронжуулсан нунтагт дотоодын бүтээгдэхүүнүүд багцын тогтвортой байдал болон том ширхэгийн хяналтаараа Япон, Германы дээд зэрэглэлийн бүтээгдэхүүнээс хоцрогдсоор байна. Хагас дамжуулагч материалын компанийн худалдан авалтын захирал надад "Бид дотоодын бүтээгдэхүүнийг дэмждэггүй гэсэн үг биш, харин эрсдэл хүлээх боломжгүй гэсэн үг. Хэрэв нэг багцад асуудал гарвал үйлдвэрлэлийн шугамын бүхэл бүтэн вафлиг хаях шаардлагатай болж, асар их алдагдалд хүргэж болзошгүй" гэж хэлсэн.
Үүний цаад шалтгаанууд нь нарийн төвөгтэй: Нэгдүгээрт, өндөр зэрэглэлийн нунтаглах, зэрэглэх тоног төхөөрөмж импортоос хамааралтай хэвээр байна; манай тоног төхөөрөмж нарийвчлал, бат бөх чанараараа хоцорч байна. Хоёрдугаарт, процессын хяналтын нарийвчлал хангалтгүй; ихэнхдээ өгөгдөлд суурилсан, ухаалаг хяналтыг бүрэн хэрэгжүүлэлгүйгээр туршлагатай техникчдийн туршлагаас хамаардаг. Гуравдугаарт, туршилтын аргууд хангалтгүй; жишээлбэл, 0.5 микрометрээс бага хэмжээтэй бөөмсийг нарийвчлалтай тоолох, бие даасан бөөмсийн морфологийн хурдан статистик шинжилгээ хийх гэх мэт - эдгээр өндөр зэрэглэлийн туршилтын тоног төхөөрөмж нь ихэвчлэн гадаадаас ирдэг. Гэсэн хэдий ч хэт гутранги байх шаардлагагүй. Дотоодын хэд хэдэн компани үүнийг гүйцэж түрүүлж байна. Зарим нь агаарын тийрэлтэт тээрэмдэх явцад бөөмсийг бутлах механизмыг судлахын тулд их сургуулиудтай хамтран ажиллаж, процессын параметрүүдийг онолын хувьд оновчтой болгож байна; зарим нь бүх гол процессын параметрүүдийг онлайнаар хянаж, автоматаар тохируулдаг ухаалаг үйлдвэрлэлийн шугам барихад ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийж байна; зарим нь микронжуулсан нунтагыг өөр өөр хэрэглээний нөхцөлд илүү сайн ажиллуулахын тулд гадаргуугийн өөрчлөлтийн шинэ технологи боловсруулж байна.
Ирээдүйн хөгжлийн чиг хандлага хэд хэдэн чиглэлд хөгжинө гэдэгт би итгэж байна: Өөрчлөлт: Өөр өөр хэмжээтэй бөөмсийн хэмжээ, хэлбэр, гадаргуугийн шинж чанартай микронжуулсан нунтагыг тодорхой хэрэглэгчийн хэрэгцээнд нийцүүлэн өөрчлөх - "бүгдэд тохирох" хандлагын эрин үе дууссан. Ухаалаг үйлдвэрлэл: Багцын тогтвортой байдлыг хангахын тулд Эд зүйлсийн интернет, том өгөгдөл, хиймэл оюун ухаанаар дамжуулан үйлдвэрлэлийн үйл явцыг бодит цагийн оновчлолд хүрэх. Ногоон үйлдвэрлэл: Бутлах процесст эрчим хүч хэмнэх оновчлол, хаягдал нунтагыг дахин боловсруулах, дахин ашиглах зэрэг эрчим хүчний хэрэглээ болон бохирдлыг бууруулах. Хэрэглээний инноваци: Шинэ эрчим хүчний батерейны ялгагч бүрхүүл, 5G керамик шүүлтүүр боловсруулах зэрэг шинээр гарч ирж буй салбарт хэрэглээг хөгжүүлэхийн тулд доод урсгалын хэрэглэгчидтэй хамтын ажиллагааг гүнзгийрүүлэх.
түүхцагаан хайлсан хөнгөнцагаанМикронжуулсан нунтаг бол Хятадын үйлдвэрлэлийн салбарын өөрчлөлт, шинэчлэлтийн бичил ертөнц юм. Анхны энгийн бөгөөд түүхий "нунтаглаж борлуулах"-аас одоогийн цэвэршүүлсэн "системийн шийдлүүд" хүртэл энэ зам хэдэн арван жил үргэлжилсэн. Энэ нь жинхэнэ өрсөлдөх чадвар нь нөөцийг эзэмшихэд биш, харин материалыг гүнзгий ойлгох, үйл явцыг эцсийн байдлаар хянах явдал гэдгийг бидэнд харуулж байна. Микро нунтаг бүрийн ширхэгийн хэмжээ, хэлбэр, цэвэр байдлыг хянах, үйлдвэрлэлийн үйл явц бүрийг оновчтой болгохын тулд тэвчээр, бүр ч илүү гүн гүнзгий бишрэлийн мэдрэмж шаардлагатай.
Манай цагаан хайлуулсан хөнгөнцагаан ислийн бичил нунтаг нь зөвхөн цагны шилийг өнгөлөөд зогсохгүй үйрмэгийг нунтаглаж, галд тэсвэртэй тоосгыг бэхжүүлээд зогсохгүй хамгийн сүүлийн үеийн технологийг дэмжиж чаддаг болсон үед бид "үйлдвэрлэл"-ээс "ухаалаг үйлдвэрлэл" рүү үнэхээр шилжсэн гэсэн үг юм. Энэхүү атга цагаан нунтаг нь зөвхөн үйлдвэрлэлийн нарийвчлалыг төдийгүй улс орны үндсэн материалын үйлдвэрлэлийн гүн гүнзгий байдал, уян хатан чанарыг агуулдаг. Цаашдын зам урт боловч чиглэл нь тодорхой - илүү өндөр зорилго тавих, нарийн ширийн зүйлд анхаарлаа хандуулах, практик шийдлүүдийг хэрэгжүүлэх.