【环球时报】揭秘中国最尖端“杀手锏”雷达核心:由金线连接,显微镜下加工

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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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 。

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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!

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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 。

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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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