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第519章 铁树开花(1/4)

    时间又过了一个多月。

    十二月的京城,天已经冷透了。

    6305厂设备中心的大车间里,暖气管道沿着墙根蜿蜒,发出嘶嘶的声响,铁皮散热片烤得人脸发烫,但离散热片远一点的地方,寒气就从水泥地面往上渗,钻进脚底板,顺着小腿一路爬到膝盖。

    吕辰站在一台墨绿色的机器前面,手里拿着一支手电筒,弯腰照着键合头底部的陶瓷劈刀。

    手电筒的光束在劈刀尖端聚成一个亮斑,他眯着眼睛看了几秒,然后用镊子轻轻拨了拨劈刀边缘,那里有一道细如发丝的裂纹,在强光下隐约可见,不仔细看根本发现不了。

    “又裂了。”他把手电筒关掉,直起腰,把镊子放回工具盘里。

    诸葛彪蹲在机器侧面,面前摊着一个工具箱,扳手、螺丝刀、万用表散了一地。

    他正拧着送线机构上一个螺丝,听见吕辰的话,停下手里的活,侧过头来看了一眼。

    “第几个了?”

    “这一把,三百多个焊点。”吕辰把劈刀从键合头上拆下来,放在放大镜下,裂纹在镜头里放大了好几倍,像干裂的河床,“比上一把好一点,上一把两百多个就裂了。”

    钱兰坐在不远处的操作台前,面前是一台KJ-0A的显示器,屏幕上显示着一行一行的焊接数据。

    她手指在键盘上敲了几个键,调出一张曲线图,盯着看了几秒,然后转过身来。

    “劈刀磨损的规律我摸了一下。前两百个焊点,焊点质量很稳,直径偏差在±3微米以内。200到300个之间,开始出现波动,偏差扩大到±8微米。30个以后,劈刀尖端出现微裂纹,焊点质量急剧下降,有的焊不上,有的焊偏了。”

    她把笔记本翻开,上面密密麻麻记着数据,每一组数据后面都标注了测试条件和劈刀编号。

    “陶瓷材料的硬度够了,但韧性不够。超声振动的疲劳应力集中在劈刀尖端,几百次循环之后,微裂纹就从表面开始扩展。这不是工艺问题,是材料本身的局限。”

    吕辰把那把裂了的劈刀放进一个标着“失效件”的小盒子里,盒子里已经躺了七八把同样的劈刀,每一把都用标签纸贴着编号和失效时的焊点数量。

    “汤教授那边怎么说?”

    钱兰合上笔记本:“他说氮化硅的配方可以再调,增加氧化钇的掺杂比例,提高断裂韧性。但烧结工艺也要跟着改,温度要再高一点,保温时间要延长。快的话,下个月能出一批新样品。”

    “下个月……”

    吕辰念叨了一遍这个时间,没有往下说。

    设备中心的大厂房里,最引人注目的就是这台墨绿色的机器。

    大约双开门冰箱大小,主体是钢板焊接的机柜,墨绿色喷漆,棱角包着铁皮,正面嵌着一块玻璃窗,可以看见内部的工作区域。

    机柜侧面开着一排散热孔,孔位整齐,边缘光滑,一看就是红星轧钢厂钣金车间老师傅的手艺。

    机器的核心是运动平台。

    哈工大包康建团队提供的两级运动系统,粗定位平台用高频脉冲电机驱动精密丝杠,配合光栅尺闭环控制,x-Y-Z三轴行程100x80x20毫米,定位精度±2微米,速度可达每秒300毫米。

    精定位微动台用压电陶瓷叠堆驱动,行程±1毫米,分辨率达到纳米级,用于最终的对准补偿。

    光学对准系统是长光所王高工团队的杰作,一台改装过的金相显微镜,配着一个ccd摄像头和专用的环形光源。

    显微镜的物镜下方,一个精密的调焦机构可以自动寻找最佳焦平面,环形光源从四周均匀照亮芯片表面,消除阴影,让焊盘的边缘清晰锐利。

    键合头是悬臂式结构,末端装着一把陶瓷劈刀,劈刀上方连着超声换能器、加热器和压力传感器。

    工作时,劈刀在超声振动、压力和温度的共同作用下,将金丝焊接到芯片的铝焊盘上。

    线轴和送线机构安装在机柜的右侧,昆明贵研所周工团队提供的金丝从线轴引出,经过一组精密的导轮和张力传感器,最后穿进劈刀中心的细孔。

    金丝的线径25微米,比头发丝还细,在灯光下闪着金色的光泽,像一根极细的蛛丝。

    控制柜独立于机器主体,是一个小一号的墨绿色铁柜,里面插着吕辰等人设计的五块专用芯片。

    图像预处理芯片、特征提取芯片、位置偏差计算芯片、运动控制芯片、超声焊接控制芯片。

    五块芯片通过背板总线连接,与上位机,一台KJ-0A“午马”型科研计算机通过接口板通信。

    上位机旁边还连着一台编程机,用于加载工艺参数。

    工程师在编程机上写好焊接程序,焊点坐标、超声功率、焊接时间、压力设定值,编译成机器码,打在二维卡上,插进读卡机,午马机就把参数加载到五块专用芯片的寄存器里。

    整个系统,从摄像头到运动平台到键合头,从专用
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