在高精度製造領域－公差縮小到5微米以下，表面光潔度接近光學級－我們所依賴的工具必須超越傳統。幾十年來，鋼材和花崗岩一直是計量台上的主流材料。但隨著半導體設備、航空航太光學和醫療微元件等產業不斷邁向精度要求極高的領域，即使是熱漂移或微小的磨損也會引入不可接受的誤差，一種新型的參考工具正在興起：它們並非由金屬或石材製成，而是由先進的工程陶瓷打造。
在 ZHHIMG，我們已經超越了僅僅提供這些服務。陶瓷尺或陶瓷方尺產品。我們正在重新定義直尺的概念——將超穩定的陶瓷材料與尖端設計相結合，包括我們突破性的定製陶瓷氣浮尺，該解決方案完全消除了機械接觸，同時實現了奈米級的重複精度。
為什麼選擇陶瓷？答案要從分子層面說起。與鋼（會隨著溫度顯著膨脹）或花崗岩（儘管穩定性好，但仍存在孔隙和不均勻性）不同，工程陶瓷，例如氧化鋯增韌氧化鋁 (ZTA) 和氮化矽，具有近乎零孔隙率、極高的硬度（1400–1800 HV）以及低至 3–4 µm/m·°C 的熱膨脹係數。這意味著 ZHHIMG 的陶瓷直尺即使在溫度劇烈變化的情況下也能保持其幾何形狀，而傳統工具在這種溫度下會發生幾微米的變形。
但僅僅材料還不夠。真正使我們的陶瓷尺脫穎而出的是其製造精度。我們在 ISO 5 級無塵室中採用鑽石研磨、子孔徑拋光和雷射干涉測量驗證，實現了 500 毫米範圍內優於 0.8 微米的直線度公差——不僅在交付時進行驗證，而且還記錄在可追溯至 NIST 和 PTB 標準的完整校準報告中。陶瓷方尺透過電子自準直進行垂直度測試，確保角度保持在 1 角秒以內（100 毫米處偏差約為 0.5 微米）。
這些並非理論參數，而是客戶在實際操作中必須考慮的因素，因為他們再也無法承受任何妥協。一家領先的極紫外光刻組件供應商現在完全使用我們的陶瓷直尺來校準反射鏡支撐架。 “鋼尺在長時間曝光循環中會變形，”他們的首席計量師告訴我們，“花崗岩尺會沾染顆粒。而陶瓷尺呢？它已經穩定運行了18個月——無需重新校準。”
然而，即使是完美的幾何形狀也可能因接觸而受損。用尺在表面上拖動，就可能造成微刮痕、油膜幹擾或彈性變形—尤其是在軟金屬或拋光光學元件上。而這正是 ZHHIMG 的創新之處——定製陶瓷氣浮尺。
這並非一塊鑽有孔的普通陶瓷直尺。它是一個完全工程化的氣浮系統，運用計算流體力學設計，可在整個尺身長度上提供均勻的層流氣流。當充入潔淨乾燥的空氣（或在敏感環境下使用氮氣）時，尺身會懸浮在工件上方 5-10 微米處－在保持完美對準的同時，避免了物理接觸。其結果如何？可實現真正的非接觸式測量，用於驗證平面度、直線度或台階高度，重複精度可達 ±0.2 微米。
瑞士一家量子計算實驗室現在使用600毫米的定製陶瓷氣浮標尺來檢測超導晶片載體。 「任何接觸——即使是用軟觸針——都會引入應力，從而改變量子位元的性能，」他們的製程工程師解釋。 “這根氣浮陶瓷標尺無需接觸部件即可提供我們所需的參考。它已成為我們任務的關鍵所在。”
要實現這一切的關鍵在於ZHHIMG將材料科學、精密加工和計量技術完美融合。許多供應商將陶瓷視為結構部件，而我們則將其最佳化為測量工具。我們的陶瓷方尺設計包括倒角邊緣以防止崩邊、啞光背面以減少檢測照明下的眩光，以及用於自動化視覺系統的可選基準標記。對於無塵室應用，表面拋光至Ra < 0.02 µm，以最大程度地減少顆粒黏附。
由於每個應用場景都各不相同，我們不相信一刀切的解決方案。需要帶有嵌入式真空通道的陶瓷直尺來固定薄晶圓進行檢測嗎？我們已經製造出來了。需要…方尺需要帶有與三坐標測量機探針尖端對齊的通孔？沒問題。想要客製化帶有整合式壓力感測器和數位水平回饋的陶瓷氣浮尺？我們已經在一家頂級航空航太客戶處進行beta測試了。
業界認可隨之而來。在2025年全球先進計量展望報告中，中興國際計量研究院（ZHHIMG）被譽為唯一一家提供全系列認證陶瓷基準工具（包括浮動式）的公司，這些工具具備完整的幾何驗證和數位化溯源功能。更重要的是，市場應用正在加速：我們超過60%的陶瓷標尺訂單來自那些先前認為此類工具「過於複雜」的行業——直到他們親身體驗了其帶來的差異。
生產神經植入物的醫療器材新創公司，從使用鋼製方尺改用我們的陶瓷方尺後，一次合格率提升了22%。他們的品質保證經理說：“以前的方尺會在鈦合金外殼上留下細小的划痕。我們之前都沒意識到這個問題，直到換了陶瓷方尺才發現。現在，每個零件都能一次性通過外觀和尺寸檢查。”
因此，在評估下一次計量升級時，請問問自己：我目前的直尺是在增加不確定性，還是在消除不確定性？
如果您的工藝流程處於可檢測性的極限，那麼陶瓷或許能為您提供解決方案——它並非新奇之物，而是必需品。在 ZHHIMG，我們不僅生產陶瓷直尺、陶瓷方尺或陶瓷直刃工具，更致力於在每一微米的精度中註入信心。
發佈時間：2025年12月31日