四合院：我是雨水表哥
第519章 铁树开花

陶瓷劈刀压住金丝，超声换能器开始振动，每秒几万次的振动通过劈刀传递到金丝和焊盘的接触面上，摩擦生热，原子在压力和振动的共同作用下互相扩散，形成牢固的冶金结合。

20毫秒后，键合头抬起，金丝被拉断，在焊盘上留下一个圆形的焊点。

运动平台移动到下一个焊点。

重复，再重复。

吕辰盯着午马机的显示器，屏幕上，每一个焊点的图像实时显示，旁边跳出一个绿色的“OK”或者红色的“NG”。

焊点质量检测模块，基于微波反射原理，通过分析焊点对微波的反射特性判断焊接是否可靠，在每一个焊点完成后立即给出判定。

第1个焊点:OK。

第2个焊点:OK。

第3个焊点:OK。

……

一直到第24个焊点，全部是绿色。

胡教授把那颗芯片从载物台上取下来，放在显微镜下看了看。

焊点圆润、光亮，直径均匀，边缘整齐，没有拉尖，没有偏移。

他抬起头，嘴角带着一丝压不住的笑意。

“这颗，焊得漂亮。”

但所有人都知道，这只是手动模式下的单颗验证。

全自动连续运行，还差得远。

全自动上料机构还没集成，芯片和引线框架全靠人工放置在载物台上。

送线机构偶尔卡丝，金丝从线轴上拉出来的时候，张力波动大，有时候松了，有时候紧了，线弧控制不稳定，焊点的形状忽大忽小。

陶瓷劈刀的磨损问题更让人头疼，连续焊几百个点之后，尖端出现微裂纹，焊点质量开始往下掉。

速度也是瓶颈。

单点焊接周期，从移动到对准到焊接大约0.5到1秒。

离目标“每秒焊10个点”，还有十倍的距离。

运动平台的加减速不够快，粗定位和精定位之间的衔接有延迟，图像处理虽然硬件化了，但数据的传输和同步还有优化空间。

陈光远走进来的时候，吕辰正蹲在控制柜后面，手里拿着示波器探头，勾着背板总线上的信号线。

“怎么样？”陈光远弯下腰，看了一眼示波器屏幕上的波形。

“时序基本收住了。”吕辰用探头指着一个脉冲，“这是特征提取芯片的‘完成’信号，这是运动控制芯片的‘启动’信号。现在的延迟是15微秒，设计值是10微秒。差一点，但能用。”

“差在哪里？”

吕辰直起腰，把示波器探头放回支架上。

“数据缓冲队列管理芯片的读写冲突。两个芯片同时访问同一块内存区域的时候，仲裁逻辑要等一个周期。改版图可以解决，但那是下一版的事了。”

陈光远点点头，站直身子，看了一眼那台墨绿色的机器。

机器正在待机状态，键合头停在原点位置，运动平台静止不动，控制柜上的指示灯一排一排地亮着，绿色的，安静的，像一只蹲着的野兽。

“都过来吧。”陈光远拍了拍手，声音在空旷的厂房里回荡。

设备中心的技术员、哈工大的包康建团队、长光所的王高工团队、贵研所的周工、汤渺教授手下的研究生，加上吕辰、钱兰、诸葛彪，二十来个人围拢过来，站在机器前面。

陈光远站在机器侧面，伸手拍了拍机柜的铁皮外壳。

“这台键合机，从立项到现在，快三个了。它已经能在手动模式下，焊出了一颗完整的芯片。这台机器，从芯片到运动平台、光学系统、送线机构、劈刀，从头到尾，没有进口，全是咱们自己做的。”

他顿了顿，目光从每一张脸上扫过。

“这已经很成功了，但离‘每秒焊10个点’的目标，还差得远。”

他从兜里掏出笔记本，翻开一页：“我先说问题。速度、送线、劈刀，三个老大难。”

他在笔记本上写了一行字，抬起头。

“速度的问题，根子在运动平台的动态响应。粗定位平台的加减速曲线要优化，PID参数要重新整定。现在的梯形加减速，加速度只有0.5个G，太平缓了。如果改成S曲线，加速度提到2个G，单点周期能缩短到0.3秒以内。”

包康建在旁边点了点头，在本子上记了一笔。

“精定位和粗定位的衔接也有优化空间。”陈光远继续说，“现在是串行，粗定位走完，停下来，精定位再动。如果改成并行，粗定位还在减速的时候，精定位就开始预补偿，能再省几十毫秒。”

他翻过一页笔记本。

“送线机构的问题，根子在张力控制。现在的被动式张力器，靠弹簧和阻尼轮维持张力，启动和停止的时候波动大。改成主动式，用脉冲电机控制送线速度，张力传感器闭环反馈，能解决。”

周工在旁边插了一句：“主动式送线，我们的原理样机精度够，但体积大，装不到这台机器上。”

陈光远点点头：“那就重新设计，小型化、集成化。送线机构和键合头集成在一起，缩短金丝的路径，减少摩擦和阻力。”

周工想了想，点了点头。

“劈刀的问题，汤教授那边在调配方。但我还有一个想法。”陈光远合上笔记本，“现在的劈刀是直筒形的，尖端应力集中。能不能改形状？比如，在尖端做一个小的倒角，或者把锥度改小，让应力分布更均匀。”

汤渺教授手下的一名研究生举手：“这个我们可以用有限元分析模拟一下。不同形状的劈刀，在超声振动下的应力分布，算一算就知道哪种最优。”

“好。”陈光远说，“算完了给我结果，我跟汤教授商量改模具。”

他顿了顿：“问题就是这么些，咱们说说，下一步怎么干？”

包康健教授先开口：“运动控制还有优化空间，我们再优化一番PID参数整定和加减速曲线，争取将粗定位平台的单点移动时间从300毫秒降到150毫秒以内。”

陈光远点头：“行！”

周工接口道：“主动式送线的小型化设计我来改，不过需要一些零件、材料。”

胡教授道：“周工，需要什么你直接列单子，我来配合你。

秦世襄教授道：“劈刀的优化，汤教授在调配方，我就做做有限元分析吧，再优化一下劈刀形状。”

陈光远在本子上记下来：“这三路走通了，速度、送线、劈刀的问题就解决了大半。”

他又对吕辰、钱兰、诸葛彪道：“小吕、小钱、诸葛，五块专用芯片的工程化，你们来负责，现在的版图是基于中试线的工艺设计的，要移植到6305厂的生产线上，设计规则，参数还要再优化。”

吕辰三人点头。

陈光远又看向上海机床厂的钱工：“钱工，键合机的工程化，要你负责了，我已经和刘教授请示来，红星所机床实验室全力配合你。”

钱工道：“陈厂长放心，我们的产线随时待命，各项结构件工艺正在测绘，一旦定型，最多一个月，就可以量产。”

陈光远分配完，看着围成一圈的20来个人：“既然这样，咱们就分头行动，谁也不许掉链子。”