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揭秘中国最尖端雷达:由金线连接显微镜下加工(图)

http://dailynews.sina.com   2020年01月06日 17:58   环球时报

  在央视播出的《大国工匠》节目中,介绍了中国电科第十四研究所雷达收发组件总装师顾春燕的事迹,节目中提到,我国最尖端雷达的核心部件,需要采用名为“金线键合”的工艺,用比头发丝还细的金线,将芯片与外部电路连通。

  这种工艺通过针尖的超声震动,使得金线与焊盘形成分子间连接来达到微焊接目的,全部流程必须在显微镜下完成。

  一克黄金可以拉出10微米直径、661米长的金线,大概是一根头发丝的8分之1粗细,用这样的金线来键合雷达收发组件,必须靠人工完成。

  节目中披露,这种对芯片的极致要求来自于太赫兹雷达,它是未来战场上对动态目标探测成像的杀手锏,它的极高频率,要求芯片内部器件之间的间隔必须呈几何倍数缩小,同样,用来连接器件的金丝也必须细到极限。

  顾春燕需要把组装的不可能变成可能,高倍显微镜下六万赫兹的震动频率,通过她右手的触碰,将中国最尖端雷达设备的收发组件一点点串起。

  2007年,顾春燕技校毕业进了中国电科十四所,那时所里刚开始搞微组装,为了练技术,她甚至会用尺子反复测量手腕抬起的高度,只为了键合时能让金线的拱起的弧度一致。

  也是在同一年,顾春燕和同事开始组装中国第一部星载相控阵雷达中的上千个组件。

  十多年过去,我国雷达里原先的大块头组件,已经随着技术的进步变成了小方格。某组件有四个通道,十几层,每一层都有正面反面,每一层里面的器件密密麻麻的,几乎没有什么距离。

  2014年春天,高分三号卫星研制到了关键阶段,这是我国首颗分辨率达到1米的C波段多极化微波遥感卫星,每平方厘米的收发组件上,装配密度超过了一万个点,这给键合工序出了大难题,哪怕在操作中产生5微米的误差,都会造成芯片短路。

  没有人敢操作的事情,顾春燕站了出来,她创造性地将劈刀打薄并旋转90度安装,将芯片倾斜15度角顺利键合。但经过整机测试发现,雷达讯号比预计的要微弱。

  改制芯片起码需要半年,会极大拖延研制进度,错过发射窗口期,唯一可行的方法只有再次通过键合工序,将已经连好的上千根线条当中的一条割断,连接到另一枚器件上。这样的改动是破天荒第一次,一旦割错或者割伤别的线条,芯片就会立刻报废。

  这是一场雷达的“心脏搭桥手术”,顾春燕把现场15微米的硬质针头,用酸微腐蚀方法变细作为自己的“手术刀”。几分钟后,她站了起来,大家一下围了过去,整个厂房沸腾了!

  2016年8月,搭载着“超级透视眼”的高分三号卫星成功发射,从此,穿过雷雨、浓雾,我国卫星遥感水平实现了新的跨越。

  节目透露,作为十四所微组装首席技能专家,顾春燕担负起了所有研制性产品的首件全流程作业任务,经她组装的包括从中国的航母和驱逐舰上的“海之星”,到新一代战机火控雷达。

  如今已是中国电科十四所雷达收发组件总装师的顾春燕感慨道,刚到十四所的时候,就知道是报效祖国的,干的时间越来越长,才知道我们做的这些产品,真的是越来越了不起。我们国家自己的设计师独立设计,我们用我们自己的工艺来组装它。这是我们的自豪感,也是责任感。

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