时间在忙碌中,很快进入了1965年末。
天已冷透,朔风呼号。
吕辰的办公室,炉子里的煤球烧得通红,但还是能感觉到从外面钻进来的寒气。
余热供暖项目的管线泄漏了一处,正在抢修,只能临时生火取暖。
吕辰坚持打开一扇窗户,这个办公室太封闭了,对于直接烧明火,心里还是有些忐忑。
究竟是香烟闷人,还是一氧化碳闷人?
他摇了摇头,有些不太确定。
又看了一眼火炉,吕辰继续趴在桌子上,手里拿着放大镜,正在检查刚从6305厂送回来的版图底片。
四张醋酸纤维片基的底片,每张A4纸大小,边缘打着定位孔,中间是密密麻麻的电路图形。
6305厂设计三室的赵组长带着十二个人,整整画了三个星期,才完成这第一版高频脉冲电机的控制芯片版图。
“总算回来了。”诸葛彪凑过来,也举着放大镜,“让我看看这线条走得怎么样。”
钱兰递过来一张检查表:“赵组长附了一份自检报告,所有设计规则都过了,dRc没报错。”
“dRc?”诸葛彪愣了一下。
“设计规则检查。”钱兰看了他一眼,“就是检查线条宽度、间距这些符不符合工艺要求。”
诸葛彪点点头,继续看底片。
吕辰把四张底片依次摆在灯箱上,对着荧光灯管的光一张一张看过去。
电源总线,从芯片左侧贯穿到右侧,宽度设计得比信号线宽三倍,保证载流能力。
时钟分布网络,像一棵树一样从中心向四周散开,每个分支的长度经过精密计算,保证时钟信号同时到达每一个触发器。
信号走线,横平竖直,该拐弯的地方拐45度角,不该拐的地方绝对不拐。
晶体管阵列,整整齐齐排成行,像等待检阅的士兵。
吕辰直起腰:“我没看出来有什么问题,咱们去中试线……”
诸葛彪拦住:“先别急,再对一遍逻辑。”
又等了三个多小时,才对完。
“初步行了。”诸葛彪放下放大镜,“准备流片。”
吕辰三人带着底片,来到右翼后面的中试线车间,门口已经挂上了“集成电路中试线”的牌子。
在洁净区,换了洁净服、戴上口罩帽子。
进入实验区,看着中试线简陋的场景和设备,吕辰心里有些感慨。
当初,他们在这里打七只老虎,为6305厂的产线建设定下了最终的方案。
如今这里成了集成电路实验室自己的实验线。
但这里才是真正的“摇篮”,所有的新芯片,都是先在这里试制成功,才会把工艺文件交到6305厂去批量生产。
三人找到柳工,他是中试线的负责人,也是光刻环节的大师傅,说话慢条斯理,但手上功夫极稳。
吕辰把底片交给柳工:“柳工,这就是高频脉冲电机的底片。”
柳工接过那四张底片,对着光看了看:“这套版图做得挺规矩的,至少要两个星期,才能出结果。”
吕辰点头:“麻烦柳工了。”
“不麻烦,我去忙了,你们自便。”说完柳工就走了。
三人在车间里转了起来,中试线的光刻机,是GcA-201cGS的原型机,或者说是实验机、验证机,算是国产第一代,接触式光刻,废物再利用,成了这条中试线的核心。
三人特意看了进给系统的摇柄,果断换成了轮式手柄,边缘滚花,握在手里应该很舒服。
手柄连接着一个蜗轮蜗杆减速机构,轻轻转一圈,工作台就移动一个微小的距离。
“这就是陈志国做的?”吕辰和钱兰好奇。
诸葛彪笑道:“对,就是这个。要说,志国这小子是真的眼里有活。咱们所里那么多人,都是搞自动化出来的,但是就没人关注这个细节,他一眼就看出来了,车了这个环形柄,质量上基本做到了完全对称,解决了杠杆原理带来的漂移。”
他走过去,握住那个轮式手柄,轻轻一转。
工作台缓缓移动,顺滑得像抹了油。
“以前那个杠杆手柄,进给到位后不能松开,松开就自自动。”钱兰叹道,“也就是柳工这样的人,才能拿着那个手柄一点都不抖,稳住5微米这样的极限操作。”
旁边一个研究员插话道:“柳工这机械手是公认的稳,他以前专门做材料分析,右手操作显微镜,左手夹着一支烟,从头烧到尾,烟灰都不掉。”
他指着光刻机:“就这种,他想进多少进多少,想退多少想退多少,稳得很。”
诸葛彪又试了试,啧啧称奇:“这手感,的确跟调显微镜一样。”
正说着,柳工安排完工作回来。
钱兰指着那个轮子问:“柳工,听说用那个杠杆摇柄用了半年,谁都没告诉?”
柳工道:“我这是犯了经验主义错误,我们这些工人,打从进工厂起,就没想过机器好用不好用,只想着怎么用好,哪里不好用肯定是知道的,但这机器怎么造,还得厂家说了算是不是?”
说完大家都笑了。
钱兰又问道:“那换成这个摇柄以后,效果怎么样?”
柳工说:“自从换上这个,的确轻松了不少,腰也不酸,腿也不疼了。最重要的是,以前就我一个人能用好,现在小江小海他们都能用,我轻松了不少。”
吕辰想起柳工招婿的传闻,忍不住笑了起来。
柳工不知道他笑什么,继续介绍:“这次流片,还是我做。你们放心,这套版图我看了,规整,应该没问题。”
吕辰三人又观看了柳工进行一次光刻的场景。
柳工从盒子里取出一块晶圆。
三寸大小,泛着银灰色的金属光泽,表面涂了一层淡紫色的光刻胶。
柳工把晶圆放在工作台上,眼睛凑到显微镜筒上,开始调整。
微型电机缓缓启动,推动工作台慢慢前进。
到达某个位置停下,柳工轻轻转动那个轮式手柄,微调了几丝。
他的动作很慢,但很稳。
手握着那个环形手柄,一点一点地转,眼睛一刻不离显微镜。
这台原型机,能验证5微米,简直就是奇迹,全靠柳工这双稳了二十年的手。
什么时候该进一丝,什么时候该退半丝,什么时候纹丝不动,这不是技术,这是功夫。
“行了。”柳工直起腰,按下一个按钮。
机器发出一声轻微的嗡响,一道蓝光闪过,又很快熄灭。
“曝光完成。”柳工说,“下一颗。”
他松开工作台的锁定,握住那个轮式手柄,轻轻一转。
工作台移动了一小段距离。
然后他又低下头,凑到显微镜筒上,又开始调整。
一颗,两颗,三颗……
吕辰三人看了一会,又在车间里转了起来。
三人来到封装区,这里正好有人在做引线键合
操作员是周敏,周敏是钱兰专门从宝鸡请来的。
那是1963年星河计划调研期间,吕辰三人在宝鸡参加工业系统技术比武大赛,亲眼看见了周敏的绝活。
随后,中试线需要键合员,钱兰亲自汇报,并出面做工作,把她请了来,专门负责芯片封装的最后一道工序,引线键合。
现在,她正坐在实验室角落的一张工作台前,操作那台“星河计划”封装组的重大成果。
超声波压焊机。
这台机器看起来像一台改装的体视显微镜。
底座是一个铸铁平台,上面固定着一个手动位移台。
位移台上有两个旋钮,一个控制x轴,一个控制Y轴,转动起来很顺滑,能实现微米级的移动。
位移台上方,是一个双筒的体视显微镜,镜筒伸出来,物镜对着工作区域,能实现40到100倍放大,芯片上的焊盘看得清清楚楚。
显微镜侧面,挂着一个黑色的超声换能器。
那是西工大和宝鸡有色金属厂联合研制的,利用了雷达信号处理技术,做出了这个磁致伸缩换能器,能产生60khz左右的超声振动。
换能器下面连着一根细长的金属杆,杆的末端是一个小夹头,夹着一根比头发丝还细的铝丝。
那铝丝也不是普通铝丝,是掺了硅的特制铝丝,强度和导电性都更好。
操作员要做的,就是先用位移台把芯片和引线框架移动到显微镜视野中央,然后用镊子把铝丝拉到第一个焊盘上方,轻轻压下焊头,踩一下脚踏开关,超声振动就会通过焊头传递到铝丝上,让铝丝与焊盘金属产生分子间的结合,形成牢固的焊点。
整个过程全靠手工,全凭经验,全凭那一口气。
周敏现在就正在做这个。
她坐在工作台前,眼睛贴着显微镜的目镜,左手放在位移台的旋钮上,右手捏着镊子,右脚悬在脚踏开关上方。
台面上,放着一颗刚从中试线拿回来的芯片,陶瓷封装,四周是引线框架的金属引脚。
周敏深吸一口气,开始操作。
她的左手轻轻转动旋钮,位移台缓缓移动,芯片焊盘对准了显微镜视野的中央。
右手用镊子捏着那根铝丝,小心翼翼地拉到第一个焊盘上方。
然后她松开镊子,右手移到焊头的操作杆上,轻轻压下。
焊头接触焊盘的那一瞬间,她的右脚踩下脚踏开关。
“嗡——”
超声换能器发出一声轻微的嗡鸣,持续了大概0.3秒。
嗡鸣停止,周敏抬起焊头。
一个焊点,成了。
银白色的铝丝,牢牢地焊在芯片焊盘上,形状规整,大小均匀,像一粒精致的米粒。
周敏没有停,继续操作。
她移动位移台,把焊头对准引线框架的第一个引脚。镊子拉过铝丝,压下焊头,踩下开关。
“嗡——”
又一个焊点。
第一根引线,焊好了。
周敏直起腰,活动了一下脖子,然后继续。
第二根,第三根,第四根……
她的动作有一种奇特的韵律感。
移动位移台,拉丝,压焊头,踩开关,嗡鸣,抬焊头。
一遍一遍,重复着同样的动作。
但那重复里,没有一丝机械的僵硬,反而有一种流畅的、行云流水般的美感。
吕辰三人站在旁边,看呆了。
钱兰小声说:“她一分钟能焊十个焊点,废品率不到百分之一。”
诸葛彪咽了口唾沫:“这还是人吗?”
吕辰没说话,只是盯着周敏的手。
那只手,稳得像一块石头。
不是死板的稳,而是一种灵活的稳。
需要移动的时候,它动得精准;需要停顿的时候,它停得干脆。
那不是天生的,那是十年如一日练出来的。
二十分钟后,周敏焊完了最后一根引线。
她放下镊子,直起腰,长长地吐了一口气。
“周工,焊完了?”钱兰走过去,拿起那个焊好的芯片,凑到显微镜下看了看。
所有的引线都焊得整整齐齐,没有一个虚焊,没有一个短路,没有一个错位。
“周工的手段真是了不起。”钱兰说。
周敏脸上带着兴奋:“这机器真好用,不用看火候,一踩就成,稳得很。”
诸葛彪说:“周工,那是你手稳。别人踩十脚,也不一定焊出你这样的。”
周敏不好意思地笑了:“我就是干这个的,干多了就熟了。”
诸葛彪看着那台超声波压焊机:“这台机器,确实是个好东西。但它有一个问题,太慢了。二十分钟焊一颗芯片,如果一颗芯片有几十根引线,一小时也就焊三颗,一天八小时,二十来颗。”
他继续道:“在这条中试线,都是小批量生产,肯定没问题。但如果是6305厂那种规模的生产线,一天要出几百颗、几千颗芯片,靠手工焊,得多少人?”
钱兰点点头:“的确是慢。但现在全世界都是这么焊的。这是封装环节的瓶颈。”
诸葛彪说:“技术是这个技术没错,但咱们可以进行自动化改造。等高频脉冲电机做出来,就可以改造成半自动xY工作台。用脉冲电机驱动精密丝杠,实现x/Y轴的半自动定位。操作员对准第一个焊点,按一下按钮,机器按预设步距自动移动到下一个焊点。”
吕辰琢磨了一下:“这个想法不错,依我看,还得加上自动送丝机构。铝丝用完了自动进给,焊完了自动切断。操作员只管盯着,手都不用动。”
诸葛彪补充道:“超声功率也要闭环控制。现在这个,功率是固定的,但不同焊盘、不同引线,需要的功率不一样。如果加一个功率反馈,实时调整超声输出,就能保证每一根引线的焊接质量一致。”
钱兰道:“还有工艺参数。不同芯片,焊盘间距不一样,需要的超声时间、压力也不一样。可以用二维卡技术,把参数存起来。换产品的时候,插卡即用,不用重新调机器。”
三人越说越兴奋,仿佛那台自动化焊机已经做出来了似的。
这些都是可以实现的。
脉冲电机已经有了,二维卡已经做出来了,控制电路有“掐丝珐琅”强电模块的基础。
只要把这些技术整合起来,确实有可能做出一台半自动、甚至全自动的焊线机。
“这些想法,可以整理一下,送给西工大。”吕辰建议,“他们是封装组的牵头人,应该对这些感兴趣。”
钱兰点点头:“行,我回头写个报告。”
周敏在旁边听着,脸上的表情忽然有些忐忑。
她犹豫了一下,小声问:“钱工,等那个自动化机器做出来了,我是不是就没用了?”
钱兰愣了一下,随即笑了。
“周工,你想哪儿去了。”她走过去,拍拍周敏的肩膀,“自动化机器是给人用的,不是来抢人饭碗的。机器再厉害,也得有人看着,有人调试,有人维护。你这一手,十年练出来的本事,机器学不会。”
诸葛彪也说:“周工,你放心。咱们做自动化,是为了把人从重复劳动里解放出来,不是要把人赶走。以后你就不用一个一个焊点了,你坐在那里,看着机器干,偶尔调调参数,比现在轻松多了。”
吕辰点点头:“周姐,你是咱们实验室最宝贵的财富。你这一身本事,别人学不来,机器也替不了。自动化只是帮你干活,不是替你干活。”
周敏松了一口气:“那就好,我就怕自己没用了。”
钱兰说:“周工,你这辈子都有用。咱们的芯片,离不开你。”
周敏这样的顶级师傅,才是所里真正的宝贝,比机器宝贝多了。
这个时代的人,价值观正得可怕。
真是金子般的人心啊。
以上是 做梦都不放过 创作的《四合院:我是雨水表哥》第 453 章 第453章 中试。本章内容来自 流水文学网,请支持做梦都不放过原创。