顾春燕,点亮雷达之“眼”
2024-02-24谷阳
谷阳
2023年7月28日,第二届大国工匠创新交流大会暨大国工匠论坛在北京举办。大国工匠、中国电子科技集团十四所微电路总装师顾春燕表示,希望全社会能够更加关心女职工的职业发展……她的发言赢得阵阵掌声!
用比头发丝还细的金线,将芯片与外部电路连通,这种工艺被称为金线键合,是雷达组件所需。和传统意义上的焊接不同,这种工艺通过针尖的超声振动,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,难度极大。顾春燕就有这个本领,她用一双巧手串联起我国最尖端雷达的核心。
成为“针尖上的舞者”
出生于1985 年的顾春燕显得比实际年龄小,一张素净的娃娃脸,扎简单的马尾辫,整个人看起来十分沉静。她手指细长,指甲被修剪得平平整整,整个形象与她的工作性质和职业要求相当契合。
2007年,顾春燕从职业技术学院毕业后进入十四所,开始进行微组装,从事低温焊接工序的操作。她用尺子反复测量手腕抬起的高度,有时连坐公交车都在模拟键合动作,只为了键合时能让金线拱起的弧度一致。
很快,工作中脱颖而出的顾春燕领到了一把编号为1的小镊子,与九个同事一起组装起了中国第一部星载相控阵雷达中的上千个组件。后来,这颗星成功发射升空,并超期服役多年,性能良好。这是对顾春燕团队工作最大的肯定与检验。2009年底,自动键合技术还处于调试阶段,必须通过手动键合来完成一个紧急的批量生产任务,顾春燕自告奋勇报名参加。在老师傅的带领下,她第一次单独完成一套组件全部金丝和金带的键合。她清楚地记得,一共是974根金丝、101根金带。她完成了许多自动化设备无法实施的极限工艺操作,为微波模块小型化、轻量化奠定坚实的基础,顾春燕也由此成为所里手工键合资深专家,被赞誉为“针尖上最美的舞者”。后来,顾春燕加班自学,掌握了壳体焊接、贴片等多道微组装技能,成为微电子一室第一个全流程装配师。
对于顾春燕来说,工匠精神就是踏实工作。“什么是工匠精神?我想应该是敬业和认真两个词,同一个操作动作重复上千上万次,从中发现规律,将手中的作品做到极致,这就是工匠。”
为雷达“点睛”
雷达号称三军之眼,陆海空演兵场上都离不开雷达的保驾护航。雷达天线阵面就像眼睛的视网膜,视网膜上分布的一个个既细小又精密的“细胞”便是雷达组件。顾春燕的工作就是在高倍显微镜下利用比头发丝还要细的金线,将“细胞”内条块分隔、高低不平的各类芯片连通激活。
1克黄金拉出10微米直径、661米长的金线,大概是头发丝的八分之一粗细。用这样的金线来键合雷达收发组件,没有机器可以完成,只有靠人。这种极致要求来自太赫兹雷达,它是未来战场上对动态目标探测成像的“杀手锏”。
“我的操作空间是在指甲盖大小、近30层的基板上,完成近百个芯片的贴装以及上千根金丝的穿针引线,实现芯片内只有一粒灰尘大小的互联互通。笔笔‘点睛’,稍有不慎,前功尽弃事小,最主要的是‘差之毫厘,谬以千里’,操作水平直接决定了产品质量。”这场焊接不用焊枪,没有火星,高倍显微镜下6万赫兹的振动频率,通过顾春燕右手的轻轻触碰,中国最尖端雷达设备的收发组件就这样一点点串联起来。
“金丝键合技术是微组装领域操作难度最大、技术门槛最高的一项精细复杂的技术。”顾春燕喃喃说道。为了锤炼技艺,顾春燕每天工作时几乎不喝水、不去洗手间,数小时始终保持同一个姿势。身体的麻木感并没有让她退缩,坚持不懈形成了稳定的“肌肉记忆”。近年来,她多次参加国家级、省级微组装技能竞赛,均以绝对优势夺魁。
给芯片做“心脏搭桥手术”
“每当遇到新的难的产品时,只要别人说难,我想去把它做好的心情会更强烈。”2014 年,在“高分三號”卫星研制的关键阶段,需要通过键合工序,将一块芯片上已经连接好的几千根线条当中的一条割断,再连接到另一块器件上。这个被称为雷达“心脏搭桥手术”的高难度工作,就是由顾春燕负责操刀完成的。由于技术难度太大,当时没有人敢“碰”。顾春燕站了出来,在试装过程中,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。然而,兴奋并没持续多久,整机测试时发现,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并错过发射窗口期,经过反复论证,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的第一次,一旦割错或者割伤别的线条,芯片就会立刻报废。顾春燕再次挺身而出,这是比前一场难度更大的雷达“心脏搭桥手术”,她屏住呼吸,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”,顺利地在薄如蝉翼的芯片上完成了这次“手术”。几分钟后,顾春燕站了起来。她说自己在操作的过程中“心都吊在嗓子眼。”大家争先恐后拥到她身边,一个一个去显微镜下再三确认,瞬间,整个厂房沸腾起来。最终通过试验,顾春燕改装的芯片达到了既定目标……2016年10月,由顾春燕团队研制的搭载着“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。
作为中国电科十四所微组装首席技能专家,顾春燕对国防科技的贡献远不止于此,她担负起了所有研制产品的首件全流程作业任务。纵观我国三军的所有先进装备,从航母、驱逐舰上的“海之心”,到新型战机的火控雷达,再到陆基弹道导弹的定位巡航系统,这些武器系统所使用的芯片基本都是利用顾春燕的金线键合技术所制成的。
2019年成立的“顾春燕大国工匠创新工作室”和微组装工匠学院,已面向全行业开设微组装精品课程,目前已培养了上百名全国技术能手、全国青年岗位能手、江苏省技术能手和江苏省五一创新能手。
“我深感责任重大,使命光荣。”顾春燕满腔热忱地说。她会不断“上新”技能,踔厉奋发,在强国强军事业新征程中,顶起“半边天”,闯出一条路。
图片由本文作者提供 编辑 文心