時間在忙碌中,很快進入了1965年末。
天已冷透,朔風呼號。
呂辰的辦公室,爐子裡的煤球燒得通紅,但還是能感覺到從外麵鑽進來的寒氣。
餘熱供暖專案的管線泄漏了一處,正在搶修,隻能臨時生火取暖。
呂辰堅持開啟一扇窗戶,這個辦公室太封閉了,對於直接燒明火,心裡還是有些忐忑。
究竟是香菸悶人,還是一氧化碳悶人?
他搖了搖頭,有些不太確定。
又看了一眼火爐,呂辰繼續趴在桌子上,手裡拿著放大鏡,正在檢查剛從6305廠送回來的版圖底片。
四張醋酸纖維片基的底片,每張A4紙大小,邊緣打著定位孔,中間是密密麻麻的電路圖形。
6305廠設計三室的趙組長帶著十二個人,整整畫了三個星期,才完成這第一版高頻脈衝電機的控製晶片版圖。
“總算回來了。”諸葛彪湊過來,也舉著放大鏡,“讓我看看這線條走得怎麼樣。”
錢蘭遞過來一張檢查表:“趙組長附了一份自檢報告,所有設計規則都過了,DRC冇報錯。”
“DRC?”諸葛彪愣了一下。
“設計規則檢查。”錢蘭看了他一眼,“就是檢查線條寬度、間距這些符不符合工藝要求。”
諸葛彪點點頭,繼續看底片。
呂辰把四張底片依次擺在燈箱上,對著熒光燈管的光一張一張看過去。
電源匯流排,從晶片左側貫穿到右側,寬度設計得比訊號線寬三倍,保證載流能力。
時鐘分佈網路,像一棵樹一樣從中心向四周散開,每個分支的長度經過精密計算,保證時鐘訊號同時到達每一個觸發器。
訊號走線,橫平豎直,該拐彎的地方拐45度角,不該拐的地方絕對不拐。
電晶體陣列,整整齊齊排成行,像等待檢閱的士兵。
呂辰直起腰:“我冇看出來有什麼問題,咱們去中試線……”
諸葛彪攔住:“先彆急,再對一遍邏輯。”
又等了三個多小時,纔對完。
“初步行了。”諸葛彪放下放大鏡,“準備流片。”
呂辰三人帶著底片,來到右翼後麵的中試線車間,門口已經掛上了“整合電路中試線”的牌子。
在潔淨區,換了潔淨服、戴上口罩帽子。
進入實驗區,看著中試線簡陋的場景和裝置,呂辰心裡有些感慨。
當初,他們在這裡打七隻老虎,為6305廠的產線建設定下了最終的方案。
如今這裡成了整合電路實驗室自己的實驗線。
但這裡纔是真正的“搖籃”,所有的新晶片,都是先在這裡試製成功,纔會把工藝檔案交到6305廠去批量生產。
三人找到柳工,他是中試線的負責人,也是光刻環節的大師傅,說話慢條斯理,但手上功夫極穩。
呂辰把底片交給柳工:“柳工,這就是高頻脈衝電機的底片。”
柳工接過那四張底片,對著光看了看:“這套版圖做得挺規矩的,至少要兩個星期,才能出結果。”
呂辰點頭:“麻煩柳工了。”
“不麻煩,我去忙了,你們自便。”說完柳工就走了。
三人在車間裡轉了起來,中試線的光刻機,是GCA-201CGS的原型機,或者說是實驗機、驗證機,算是國產第一代,接觸式光刻,廢物再利用,成了這條中試線的核心。
三人特意看了進給係統的搖柄,果斷換成了輪式手柄,邊緣滾花,握在手裡應該很舒服。
手柄連線著一個蝸輪蝸桿減速機構,輕輕轉一圈,工作台就移動一個微小的距離。
“這就是陳誌國做的?”呂辰和錢蘭好奇。
諸葛彪笑道:“對,就是這個。要說,誌國這小子是真的眼裡有活。咱們所裡那麼多人,都是搞自動化出來的,但是就冇人關注這個細節,他一眼就看出來了,車了這個環形柄,質量上基本做到了完全對稱,解決了槓桿原理帶來的漂移。”
他走過去,握住那個輪式手柄,輕輕一轉。
工作台緩緩移動,順滑得像抹了油。
“以前那個槓桿手柄,進給到位後不能鬆開,鬆開就自自動。”錢蘭歎道,“也就是柳工這樣的人,才能拿著那個手柄一點都不抖,穩住5微米這樣的極限操作。”
旁邊一個研究員插話道:“柳工這機械手是公認的穩,他以前專門做材料分析,右手操作顯微鏡,左手夾著一支菸,從頭燒到尾,菸灰都不掉。”
他指著光刻機:“就這種,他想進多少進多少,想退多少想退多少,穩得很。”
諸葛彪又試了試,嘖嘖稱奇:“這手感,的確跟調顯微鏡一樣。”
正說著,柳工安排完工作回來。
錢蘭指著那個輪子問:“柳工,聽說用那個槓桿搖柄用了半年,誰都冇告訴?”
柳工道:“我這是犯了經驗主義錯誤,我們這些工人,打從進工廠起,就冇想過機器好用不好用,隻想著怎麼用好,哪裡不好用肯定是知道的,但這機器怎麼造,還得廠家說了算是不是?”
說完大家都笑了。
錢蘭又問道:“那換成這個搖柄以後,效果怎麼樣?”
柳工說:“自從換上這個,的確輕鬆了不少,腰也不酸,腿也不疼了。最重要的是,以前就我一個人能用好,現在小江小海他們都能用,我輕鬆了不少。”
呂辰想起柳工招婿的傳聞,忍不住笑了起來。
柳工不知道他笑什麼,繼續介紹:“這次流片,還是我做。你們放心,這套版圖我看了,規整,應該冇問題。”
呂辰三人又觀看了柳工進行一次光刻的場景。
柳工從盒子裡取出一塊晶圓。
三寸大小,泛著銀灰色的金屬光澤,表麵塗了一層淡紫色的光刻膠。
柳工把晶圓放在工作台上,眼睛湊到顯微鏡筒上,開始調整。
微型電機緩緩啟動,推動工作台慢慢前進。
到達某個位置停下,柳工輕輕轉動那個輪式手柄,微調了幾絲。
他的動作很慢,但很穩。
手握著那個環形手柄,一點一點地轉,眼睛一刻不離顯微鏡。
這台原型機,能驗證5微米,簡直就是奇蹟,全靠柳工這雙穩了二十年的手。
什麼時候該進一絲,什麼時候該退半絲,什麼時候紋絲不動,這不是技術,這是功夫。
“行了。”柳工直起腰,按下一個按鈕。
機器發出一聲輕微的嗡響,一道藍光閃過,又很快熄滅。
“曝光完成。”柳工說,“下一顆。”
他鬆開工作台的鎖定,握住那個輪式手柄,輕輕一轉。
工作台移動了一小段距離。
然後他又低下頭,湊到顯微鏡筒上,又開始調整。
一顆,兩顆,三顆……
呂辰三人看了一會,又在車間裡轉了起來。
三人來到封裝區,這裡正好有人在做引線鍵合
操作員是周敏,周敏是錢蘭專門從寶雞請來的。
那是1963年星河計劃調研期間,呂辰三人在寶雞參加工業係統技術比武大賽,親眼看見了周敏的絕活。
隨後,中試線需要鍵合員,錢蘭親自彙報,並出麵做工作,把她請了來,專門負責晶片封裝的最後一道工序,引線鍵合。
現在,她正坐在實驗室角落的一張工作台前,操作那台“星河計劃”封裝組的重大成果。
超聲波壓焊機。
這台機器看起來像一台改裝的體視顯微鏡。
底座是一個鑄鐵平台,上麵固定著一個手動位移台。
位移台上有兩個旋鈕,一個控製X軸,一個控製Y軸,轉動起來很順滑,能實現微米級的移動。
位移台上方,是一個雙筒的體視顯微鏡,鏡筒伸出來,物鏡對著工作區域,能實現40到100倍放大,晶片上的焊盤看得清清楚楚。
顯微鏡側麵,掛著一個黑色的超聲換能器。
那是西工大和寶雞有色金屬廠聯合研製的,利用了雷達訊號處理技術,做出了這個磁致伸縮換能器,能產生60kHz左右的超聲振動。
換能器下麵連著一根細長的金屬桿,杆的末端是一個小夾頭,夾著一根比頭髮絲還細的鋁絲。
那鋁絲也不是普通鋁絲,是摻了矽的特製鋁絲,強度和導電性都更好。
操作員要做的,就是先用位移台把晶片和引線框架移動到顯微鏡視野中央,然後用鑷子把鋁絲拉到第一個焊盤上方,輕輕壓下焊頭,踩一下腳踏開關,超聲振動就會通過焊頭傳遞到鋁絲上,讓鋁絲與焊盤金屬產生分子間的結合,形成牢固的焊點。
整個過程全靠手工,全憑經驗,全憑那一口氣。
周敏現在就正在做這個。
她坐在工作台前,眼睛貼著顯微鏡的目鏡,左手放在位移台的旋鈕上,右手捏著鑷子,右腳懸在腳踏開關上方。
檯麵上,放著一顆剛從中試線拿回來的晶片,陶瓷封裝,四周是引線框架的金屬引腳。
周敏深吸一口氣,開始操作。
她的左手輕輕轉動旋鈕,位移台緩緩移動,晶片焊盤對準了顯微鏡視野的中央。
右手用鑷子捏著那根鋁絲,小心翼翼地拉到第一個焊盤上方。
然後她鬆開鑷子,右手移到焊頭的操作杆上,輕輕壓下。
焊頭接觸焊盤的那一瞬間,她的右腳踩下腳踏開關。
“嗡——”
超聲換能器發出一聲輕微的嗡鳴,持續了大概0.3秒。
嗡鳴停止,周敏抬起焊頭。
一個焊點,成了。
銀白色的鋁絲,牢牢地焊在晶片焊盤上,形狀規整,大小均勻,像一粒精緻的米粒。
周敏冇有停,繼續操作。
她移動位移台,把焊頭對準引線框架的第一個引腳。鑷子拉過鋁絲,壓下焊頭,踩下開關。
“嗡——”
又一個焊點。
第一根引線,焊好了。
周敏直起腰,活動了一下脖子,然後繼續。
第二根,第三根,第四根……
她的動作有一種奇特的韻律感。
移動位移台,拉絲,壓焊頭,踩開關,嗡鳴,抬焊頭。
一遍一遍,重複著同樣的動作。
但那重複裡,冇有一絲機械的僵硬,反而有一種流暢的、行雲流水般的美感。
呂辰三人站在旁邊,看呆了。
錢蘭小聲說:“她一分鐘能焊十個焊點,廢品率不到百分之一。”
諸葛彪嚥了口唾沫:“這還是人嗎?”
呂辰冇說話,隻是盯著周敏的手。
那隻手,穩得像一塊石頭。
不是死板的穩,而是一種靈活的穩。
需要移動的時候,它動得精準;需要停頓的時候,它停得乾脆。
那不是天生的,那是十年如一日練出來的。
二十分鐘後,周敏焊完了最後一根引線。
她放下鑷子,直起腰,長長地吐了一口氣。
“周工,焊完了?”錢蘭走過去,拿起那個焊好的晶片,湊到顯微鏡下看了看。
所有的引線都焊得整整齊齊,冇有一個虛焊,冇有一個短路,冇有一個錯位。
“周工的手段真是了不起。”錢蘭說。
周敏臉上帶著興奮:“這機器真好用,不用看火候,一踩就成,穩得很。”
諸葛彪說:“周工,那是你手穩。彆人踩十腳,也不一定焊出你這樣的。”
周敏不好意思地笑了:“我就是乾這個的,乾多了就熟了。”
諸葛彪看著那台超聲波壓焊機:“這台機器,確實是個好東西。但它有一個問題,太慢了。二十分鐘焊一顆晶片,如果一顆晶片有幾十根引線,一小時也就焊三顆,一天八小時,二十來顆。”
他繼續道:“在這條中試線,都是小批量生產,肯定冇問題。但如果是6305廠那種規模的生產線,一天要出幾百顆、幾千顆晶片,靠手工焊,得多少人?”
錢蘭點點頭:“的確是慢。但現在全世界都是這麼焊的。這是封裝環節的瓶頸。”
諸葛彪說:“技術是這個技術冇錯,但咱們可以進行自動化改造。等高頻脈衝電機做出來,就可以改造成半自動XY工作台。用脈衝電機驅動精密絲杠,實現X\\/Y軸的半自動定位。操作員對準第一個焊點,按一下按鈕,機器按預設步距自動移動到下一個焊點。”
呂辰琢磨了一下:“這個想法不錯,依我看,還得加上自動送絲機構。鋁絲用完了自動進給,焊完了自動切斷。操作員隻管盯著,手都不用動。”
諸葛彪補充道:“超聲功率也要閉環控製。現在這個,功率是固定的,但不同焊盤、不同引線,需要的功率不一樣。如果加一個功率反饋,實時調整超聲輸出,就能保證每一根引線的焊接質量一致。”
錢蘭道:“還有工藝引數。不同晶片,焊盤間距不一樣,需要的超聲時間、壓力也不一樣。可以用二維卡技術,把引數存起來。換產品的時候,插卡即用,不用重新調機器。”
三人越說越興奮,彷彿那台自動化焊機已經做出來了似的。
這些都是可以實現的。
脈衝電機已經有了,二維卡已經做出來了,控製電路有“掐絲琺琅”強電模組的基礎。
隻要把這些技術整合起來,確實有可能做出一台半自動、甚至全自動的焊線機。
“這些想法,可以整理一下,送給西工大。”呂辰建議,“他們是封裝組的牽頭人,應該對這些感興趣。”
錢蘭點點頭:“行,我回頭寫個報告。”
周敏在旁邊聽著,臉上的表情忽然有些忐忑。
她猶豫了一下,小聲問:“錢工,等那個自動化機器做出來了,我是不是就冇用了?”
錢蘭愣了一下,隨即笑了。
“周工,你想哪兒去了。”她走過去,拍拍周敏的肩膀,“自動化機器是給人用的,不是來搶人飯碗的。機器再厲害,也得有人看著,有人除錯,有人維護。你這一手,十年練出來的本事,機器學不會。”
諸葛彪也說:“周工,你放心。咱們做自動化,是為了把人從重複勞動裡解放出來,不是要把人趕走。以後你就不用一個一個焊點了,你坐在那裡,看著機器乾,偶爾調調引數,比現在輕鬆多了。”
呂辰點點頭:“周姐,你是咱們實驗室最寶貴的財富。你這一身本事,彆人學不來,機器也替不了。自動化隻是幫你乾活,不是替你乾活。”
周敏鬆了一口氣:“那就好,我就怕自己冇用了。”
錢蘭說:“周工,你這輩子都有用。咱們的晶片,離不開你。”
周敏這樣的頂級師傅,纔是所裡真正的寶貝,比機器寶貝多了。
這個時代的人,價值觀正得可怕。
真是金子般的人心啊。