5．精密磨削和精密研磨技術(shù)的發(fā)展

　　5.1 精密鏡面磨削技術(shù)的發(fā)展

　　近年來，國外對精密磨削和精密研磨技術(shù)的研究開發(fā)獲得了不少成果和進(jìn)展。日本國家理化學(xué)研究所的大森整教授研制成功了在線修整砂輪的ELID鏡面磨削新工藝善薪，可以對多種不同材料如鋼、硬質(zhì)合金甫蚊、陶瓷由瞒、光學(xué)玻璃、硅片等零件的平面即贰、外圓和內(nèi)孔進(jìn)行鏡面磨削个懒。ELID鏡面磨削使用特制的鐵基結(jié)合劑細(xì)粒度金剛石或CBN砂輪，在磨削時在線對砂輪進(jìn)行電解修整疲籍，電解修整砂輪用的電解液同時用作磨削液要求這種電解液不腐蝕機(jī)床乌爪。用ELID鏡面磨削新工藝磨出的不同試件光學(xué)玻璃平面、硅片平面和陶瓷內(nèi)孔的磨削表面粗糙度可以達(dá)到鏡面水平Ra=0.02～0.01μm谐浆。ELID精密鏡面磨削工藝具有極好的生產(chǎn)應(yīng)用前景【現(xiàn)在我國哈爾濱工業(yè)大學(xué)已研究并掌握了這項(xiàng)精密磨削新工藝。

　　5.2 精密平面研磨技術(shù)的發(fā)展

　　精密研磨技術(shù)近年來亦有不少進(jìn)展窥扭，特別是用于制造大規(guī)模集成電路的大直徑硅基片的精研技術(shù)有很大提高给庶。硅基片的表面質(zhì)量要求極嚴(yán)贿汞，不僅要求表面粗糙度值極小逼肯、無劃傷、平面度好桃煎，而且要求表面無加工變質(zhì)層篮幢。我國現(xiàn)在己能生產(chǎn)8吋的硅基片，正在研制加工10吋的硅基片为迈，但都是采用國外引進(jìn)工藝和使用進(jìn)口設(shè)備三椿。我國亟需自主研究開發(fā)10～12吋硅基片的制造工藝和生產(chǎn)設(shè)備。

　　6．非球曲面精密加工技術(shù)的進(jìn)展

　　6.1 非球曲面磨削技術(shù)的發(fā)展

　　目前葫辐，高精度非球曲面和自由曲面的應(yīng)用日趨廣泛搜锰，相應(yīng)的加工制造技術(shù)亦發(fā)展迅速。高精度非球曲面和自由曲面可采用磨削方法加工耿战。日本以超精密車床為基礎(chǔ)蛋叼，結(jié)合ELID鏡面磨削技術(shù)，發(fā)展了加工回轉(zhuǎn)體非球曲面的ELID精密數(shù)控鏡面磨床剂陡，以后又發(fā)展了三坐標(biāo)聯(lián)動的數(shù)控ELID精密鏡面磨床狈涮，可實(shí)現(xiàn)精密自由曲面的鏡面加工。現(xiàn)在國外生產(chǎn)的超精密數(shù)控金剛石車床一般都帶有磨頭鸭栖，可用磨頭替代金剛石車刀磨制回轉(zhuǎn)體非球曲面楣苇。國外還發(fā)展了多種可用于磨制各種精密自由曲面的多坐標(biāo)數(shù)控磨床粮按。

　　6.2 精密自由曲面拋光技術(shù)的發(fā)展

　　高精度自由曲面現(xiàn)在多數(shù)采用拋光工藝作為最終加工工序。目前國外已有多種帶在線測量系統(tǒng)的多坐標(biāo)數(shù)控研磨拋光機(jī)床绿凄。如日本Canon公司用于曲面光學(xué)鏡片最終拋光加工的精密曲面拋光機(jī)床已转，它具有三坐標(biāo)數(shù)控系統(tǒng)，采用在線測量蔓踩。加工曲面時剿恬，可根據(jù)實(shí)測的鏡片曲面誤差，控制拋光頭的拋光時間和壓力隧帜，使曲面拋光工藝實(shí)現(xiàn)了半自動化铡暂。

　　美國以前已研制出大型六軸數(shù)控精密研磨機(jī)，用于加工大型光學(xué)反射鏡豫柿。不久前美國在南卡萊羅那州制造了直徑8.4m的大型光學(xué)反射鏡倡油。制造該大型光學(xué)反射鏡時，并未制造相應(yīng)的大型研磨拋光機(jī)床剧灰，而是采用現(xiàn)場光學(xué)玻璃熔化鑄造栓栋，在現(xiàn)場用多路激光對反射鏡的型面進(jìn)行在線精度檢測，然后根據(jù)測得的幾何形狀誤差匣吊，用帶研磨頭的小型設(shè)備進(jìn)行局部研磨拋光儒拂，用“螞蟻啃骨頭”的方法成功研制出來大型高精度光學(xué)反射鏡。

　　6.3 精密曲面磁流體拋光技術(shù)

　　國外最近發(fā)展了兩種新型的曲面精密研磨拋光加工方法色鸳，第一種方法是用磁流體進(jìn)行拋光社痛；第二種方法用氣囊進(jìn)行拋光。

　　磁流體拋光的原理是采用永久磁鐵或電磁鐵工具命雀，將混有磨料的磁流體吸附在工具端部蒜哀，對工件表面進(jìn)行拋光。電磁鐵工具通電后吏砂，磁流體吸附在反射鏡工具的端部進(jìn)行拋光加工撵儿，由于磁流體外形可隨工件外形自動變化，因此對磁鐵工具的外形要求不嚴(yán)格狐血，較易加工制造淀歇。除可用平面工具吸附磁流體進(jìn)行拋光外，也可采用桿狀工具匈织，一端吸附磁流體浪默，代替立銑刀在多軸數(shù)控聯(lián)動機(jī)床上對自由曲面進(jìn)行拋光。磁流體拋光加工可獲得很高的表面質(zhì)量灶昏。

　　6.4 精密曲面氣囊拋光技術(shù)

　　氣囊拋光工藝是不久前由英國Zeeko公司研制成功的一種加工精密曲面的新方法茬麻。拋光工具的工作端是外面包有磨料薄膜層的膠皮氣囊，拋光工作時，工具氣囊旋轉(zhuǎn)形成拋光運(yùn)動模譬，工件對氣囊拋光工具作相對進(jìn)給運(yùn)動一般是工件作三軸聯(lián)動的進(jìn)給運(yùn)動必胜，使工件的全部表面都能被拋光。拋光時啥读，工具氣囊還需同時作擺動擺動中心為汽囊曲面的曲率中心誓梦，以使磨料薄膜層磨損均勻。由于工具氣囊充氣后具有彈性然枫，可以自動適應(yīng)工件的曲面形狀夯饲，故同一工具可用于拋光加工外形曲率不同但需相近的曲面。這種新的曲面拋光方法可用于加工非球回轉(zhuǎn)曲面雾诈，也可用于加工自由曲面撑雨，拋光表面質(zhì)量極高。

　　7．超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)的進(jìn)展

　　在過去30年里陶店，集成電路技術(shù)獲得了飛躍性發(fā)展戴卜，現(xiàn)以全球最大的芯片制造商英特爾Intel公司的計(jì)算機(jī)芯片為例，簡要說明集成電路的發(fā)展情況琢岩。

　　英特爾公司自1971年開始生產(chǎn)計(jì)算機(jī)芯片以來投剥，已更新?lián)Q代十多次。在這一次次的更新?lián)Q代中担孔，芯片的性能和集成度得到了大幅度提高江锨。1971年英特爾公司4004芯片的時鐘速度僅為108kHz，內(nèi)含晶體管2300個糕篇，最小線寬為10μm啄育；1999年英特爾公司的Pentium III芯片奔騰ΙΙΙ芯片，時鐘速度已高達(dá)1GHz娩缰，在面積為217mm2的芯片內(nèi)灸撰，有2800萬個晶體管谒府，最小線寬為0.18μm拼坎；2001年3月英特爾公司推出的Pentium 4芯片的時鐘速度達(dá)1.7GHz，最小線寬為0.13μm完疫，在面積為116mm2的芯片內(nèi)包含的晶體管超過了4200萬個泰鸡。英特爾公司計(jì)劃到2011年，芯片時鐘速度達(dá)到10GHz躯饿。30年來障翼，計(jì)算機(jī)芯片速度和集成度提高了13000倍，線寬從1971年的10μm縮小到0.13μm犯弯。最近新的芯片時鐘速度已高達(dá)2.8～3.2GHz谚茅。

　　現(xiàn)在制造集成電路的光刻技術(shù)使用的光波為紫外光波長0.24μm，已達(dá)到的最小線寬為0.13μm。從理論上分析昙椭，光刻加工技術(shù)的極限線寬為0.1～0.08μm喜拥。在光刻加工中，最小線寬與光波波長有關(guān)光刻時的光斑直徑等于半波長因饥。目前國外正在研究進(jìn)一步縮小芯片上電子元件的尺寸和光刻加工的線寬抹欢，這就需要使用波長更短的超紫外光作為曝光光源。使用超紫外光的光刻方法將有可能使光刻線寬達(dá)到70nm以下请立，但超紫外光會被空氣吸收脉织，因此光刻需在真空中進(jìn)行，這對于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)將增添不少困難【桡荆現(xiàn)在國外制造的超大規(guī)模集成電路使用10～12吋晶片篙耗，用數(shù)控柔性生產(chǎn)線加工制造，可以很快試制出新設(shè)計(jì)的集成電路塊宪赶，并能小批量生產(chǎn)集成電路鹤树，價格也不貴。

　　我國的微電子工業(yè)近年來獲得了飛速發(fā)展逊朽，已能生產(chǎn)多種較復(fù)雜的大規(guī)模集成電路芯片罕伯，但使用的加工設(shè)備和生產(chǎn)工藝基本都是從國外引進(jìn)的，因此最新的前沿技術(shù)仍然掌握在外國人手中叽讳。我國現(xiàn)在制造大規(guī)模集成電路的水平是：已能用8吋硅晶片生產(chǎn)制造大規(guī)模集成電路追他，光刻能達(dá)到的最小線寬為0.18μm。我們正在努力自主研發(fā)10～12吋硅晶片和線寬0.13～0.1μm的超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)岛蚤，希望微電子工業(yè)的制造水平能盡快趕上世界先進(jìn)水平邑狸。

　　8．微型零件、微型機(jī)械和微機(jī)電系統(tǒng)的精密制造技術(shù)新進(jìn)展

　　隨著納米技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用范圍日趨廣泛涤妒，微型機(jī)械单雾、微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)以及相應(yīng)的精密微細(xì)加工、微型零件及微機(jī)械精密制造技術(shù)亦獲得了快速發(fā)展她紫。為了制造微型零件和微機(jī)械乐慌，精微機(jī)械加工發(fā)展迅速，現(xiàn)己達(dá)到較高水平泣幼。精微電火花加工飘含、精微超聲振動加工、精微準(zhǔn)分子激光加工几垃、精微塑性成型加工等均已用于加工精度達(dá)微米級尺度的微小機(jī)構(gòu)零件鼓笨。此外，還發(fā)展了不少專用的新工藝劈狼，如立體光刻技術(shù)锰胀、LIGA技術(shù)、犧牲層工藝等。并已開發(fā)了微型機(jī)械的自動裝配技術(shù)和微型機(jī)械制造廠等涣疑。下面只簡要介紹精密微細(xì)機(jī)械加工技術(shù)的最新進(jìn)展绵捡。

　　8.1 用SPM探針直接對試件進(jìn)行雕刻加工

　　原子力顯微鏡AFM的探針尖一般是用高硬度材料如金剛石或Si3N4材料制成，因此可以用探針尖對試件表面直接進(jìn)行刻劃加工探九，令針尖按微結(jié)構(gòu)要求的形狀尺寸進(jìn)行掃描安揣，通過準(zhǔn)確控制針尖的的作用力來控制刻劃深度，即可獲得具有精確形狀要求的微小舶衬。

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