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第170章 硅片上的攻坚(1 / 1)

1966年深秋,叶树秋从北京家属院返回西北基地时,行李箱里除了家人缝的新棉衣,还多了晓梅画的“全家福”——他把画贴在办公室的铁皮柜上,抬头就能看见。但没等他多回味几天天伦之乐,氢弹工程指挥部的紧急会议就把他拉回了“战时节奏”:氢弹的制导系统、引爆控制模块需要大量半导体器件(二极管、三极管、硅整流器),可国内半导体厂生产的器件,要么规格乱、要么性能差,仅10月就有3批二极管因反向击穿电压不达标被退货,离预定的“器件定型”节点只剩半年。

“三化不能只停在螺栓、钢板上,半导体是氢弹的‘神经’,必须把标准立起来、把质量抓上去!”叶树秋把铁皮柜上的全家福仔细叠好,塞进抽屉,转身拿着半导体器件清单,扎进了实验室——这一次,他要在“毫米级的硅片”上,打一场更精细的三化攻坚战。

刚接触氢弹半导体需求时,叶树秋就被一份“器件清单”惊住了:制导系统要的二极管,有“2ap9”“2ap10”“2ap11”三种型号,差别仅在反向电压(分别为25v、30v、35v);引爆模块的三极管,有的要“3ax31b”,有的要“3ax31c”,仅电流放大系数差10倍。半导体厂为了满足需求,频繁换生产线调试,结果“换一次错一次”

1 标准化:从“三种型号”到“一种通用”,掐住规格乱象

“制导系统的二极管,反向电压30v就能满足大多数场景,25v的不够安全,35v的成本高,为什么不能统一用2ap10?”叶树秋把导弹研究院的制导专家、半导体厂的工程师召到一起,拿着示波器测数据:在-40c(戈壁低温)、60c(舱内高温)环境下,2ap10的反向击穿电压稳定在32v,既不会因电压不足击穿,也不会因冗余过高浪费材料;再给需要35v的模块加一个简单的分压电阻,就能满足需求,无需单独定制。

争论了两天,数据说服了所有人。叶树秋趁热打铁,牵头制定《氢弹用半导体器件通用标准》,把原本杂乱的18种二极管、12种三极管,压缩为“3种二极管(2ap10、2cp12、2cz52)、2种三极管(3ax31b、3dg6)”,明确每一种的关键参数:

- 3ax31b:电流放大系数40~80倍,集电极耗散功率≥100w,在振动环境(100hz、10g加速度)下无失效。

标准一出,半导体厂的工程师老李松了口气:“以前一条生产线要换3套模具、调5次参数,现在固定生产2种型号,工人熟练了,调试时间从3天缩到4小时,出错率肯定降!”

2 数据化:给每片硅片“建档案”,不合格品无处藏

“没有数据,合格就是空话!”叶树秋在基地实验室里,盯着技术员用万用表测二极管参数,要求“每一个器件都要测3次、记3组数据”:

- 第一次:常温(25c)下测反向电压、正向电流;

- 第二次:高温(60c)烘烤2小时后复测;

- 第三次:低温(-40c)冷冻2小时后再测。

他还设计了《半导体器件批次检测数据表》,每一张表都要填“批次号、硅材料来源、生产工人、三次测试数据、判定结果”,检测员和工程师必须双签字。有一次,某批次2000个2ap10二极管,常温测试全合格,但低温测试后有300个反向电压低于28v,按标准该全批次退货。半导体厂厂长来求情:“叶委员,就300个不合格,挑出来就行,全退了我们半年的产值都没了!”!”他陪着厂长回厂,一起查原因——最后发现是硅片提纯时,硼杂质含量超标,低温下导致反向漏电。“不是不让你们过,是要帮你们找到问题!”叶树秋协调冶金部派硅材料专家驻厂,指导优化提纯工艺,两周后,新批次二极管的低温合格率从85提升到98。

3 模块化:把“零散器件”拼成“标准组件”,减少现场故障

氢弹的引爆控制模块里,原本要焊接12个零散二极管、8个三极管,现场焊接时容易虚焊,且一个器件坏了整个模块都要拆。叶树秋提出“模块化封装”:把3个二极管、2个三极管按固定电路焊在一小块陶瓷基板上,做成“引爆控制标准模块””,现场只需插装,不用焊接。。“这就像搭积木,模块坏了首接换,不用拆整个控制板!”叶树秋拿着测试报告,说服了封装厂,也让导弹研究院的专家放下心来。”,大部分硅片因杂质多,导致器件反向漏电、高温失效——这也是批次退货的主要原因。。

1 溯源追因:从“器件失效”到“硅片提纯”,揪出根问题

叶树秋带着协调小组,首奔生产硅片的北京半导体材料厂。在提纯车间,他盯着硅还原炉里的多晶硅棒,发现炉内的石墨坩埚有细微裂纹——这会导致石墨杂质渗入硅中,影响纯度。“坩埚裂了为什么还在用?”叶树秋问车间主任。

“新坩埚要等三个月,现在订单急,只能凑合用。”主任无奈地说。

叶树秋立刻联系冶金部,从抚顺炭素厂调运10个耐高温石墨坩埚,要求“一周内送达”;同时,他和厂里的工程师一起调整提纯参数:把还原温度从1100c降至1080c,延长保温时间2小时,让杂质更充分地挥发。。用这批硅片生产的3dg6三极管,高温合格率从85提升到97,再也没出现击穿问题。“材料是根,根扎稳了,器件才能好!”叶树秋在车间里,把这句话写在了墙上。

2 跨部协调:打通“硅材料-器件-测试”全链条,不让问题“卡脖子”

为了保证硅材料稳定供应,叶树秋牵头建立“半导体材料协调周会”,把冶金部(硅提纯)、电子部(器件生产)、导弹研究院(测试使用)的人拉到一起,每周五下午开会,当场解决问题:

- 冶金部反馈“硅粉原料不足”,叶树秋协调包头钢铁厂,从炼硅铁的副产品中提取高纯度硅粉,每周供应5吨;

- 电子部说“光刻胶(制作半导体电路的关键材料)不够”,他联系上海合成树脂研究所,紧急调拨100公斤光刻胶,用军列送抵各半导体厂;

- 导弹研究院提出“需要更精准的测试仪器”,他从国防科工委的储备库里,调出5台进口晶体管特性图示仪,分配给重点实验室。

有一次,周会上,半导体厂反映“硅片切割时崩边率高”。体厂的硅片崩边率就从15降到3,大大减少了材料浪费。

氢弹工程的节点不等人,从1966年10月到1967年6月,叶树秋几乎没在凌晨2点前睡过觉。他的办公室里,始终亮着一盏台灯,桌上堆着三样东西:半导体器件数据表、硅材料纯度检测报告、氢弹工程节点表,旁边放着没喝完的浓茶和啃了一半的冷馒头。

1 通宵测试:盯着示波器,熬出“合格曲线”

1967年3月,为了验证新批次“引爆控制模块”的可靠性,叶树秋在实验室里守了整整48小时。技术员每小时测一次模块的输出电压,他就每小时在数据表上画一条曲线——当看到第48小时的曲线和第1小时几乎重合,没有任何漂移时,他才松了口气,靠在椅子上睡着了,手里还攥着记录笔。

醒来时,天己经亮了,实验室的门开着,赵梅从北京寄来的棉衣搭在椅背上——是基地的通讯员怕他着凉,悄悄送来的。他摸了摸棉衣口袋,里面有张纸条,是晓梅写的:“爸爸,你要早点睡觉,别累着。”叶树秋把纸条叠好,塞进贴身的口袋里,又拿起新的测试报告,走向车间——当天还有一批硅片要验收,不能耽误。

2 现场督工:车间里的“半个工程师”,帮着解决实操难题

半导体厂的焊接车间里,工人老周总说:“叶委员比我们还懂焊接!”有一次,模块焊接时总出现虚焊,老周他们调了电流、换了焊锡,都没用。叶树秋蹲在焊接台前,看了半小时,发现是焊枪的喷嘴堵塞,导致温度不均匀——他从工具箱里拿出细铁丝,亲手帮老周疏通喷嘴,又教大家“每天开工前用压缩空气吹喷嘴”的小技巧,虚焊率立刻降了下来。

为了抢进度,他还在各半导体厂推行“两班倒”,自己则“两班都盯”:白天看生产,晚上看测试,累了就在车间的行军床上躺一会儿。有次连续熬了36小时,他在车间里晕倒了,醒来后第一句话就是:“早上那批二极管的测试数据出来了吗?”医生让他休息,他却笑着说:“氢弹不等人,我歇了,节点就拖了。”

1967年6月,距离氢弹预定试爆时间只剩1个月,叶树秋带着协调小组,对所有半导体器件进行“最终验收”:

- 标准化:5种通用器件覆盖了氢弹制导、引爆、供电系统的全部需求,规格统一率100,没有出现一次“器件对不上”的问题;

- 数据化:累计建立120个批次、共36万件器件的检测档案,每一件都能追溯到硅材料来源、生产工人、测试数据,不合格品全批次退货,无一件流入总装;

- 模块化:8种标准半导体模块,现场插装时间从原来的4小时缩短至40分钟,维修时更换模块仅需5分钟,大大提升了总装效率。

6月17日,氢弹在罗布泊成功爆炸,蘑菇云升起的那一刻,叶树秋站在观测台前,手里攥着一张半导体器件合格清单——上面的数据,是他和无数人用通宵、用汗水换来的。导弹研究院的制导专家跑过来,抱着他说:“叶委员,半导体模块太可靠了!制导系统全程没出一点问题!”

叶树秋望着蘑菇云,从贴身口袋里掏出晓梅的纸条,轻轻摸了摸——他知道,这声巨响,不仅是氢弹的胜利,也是三化的胜利,更是无数人“把每一件小事做到极致”的胜利。

当天晚上,他给家里写了封信,信里说:“爸爸又完成了一件大事,这件事能让我们的家更安全,让晓梅、建军、建国以后能安心读书、好好生活。等忙完这阵,爸爸就回家,给你们做红烧肉。”

信纸的末尾,他画了一个小小的蘑菇云,旁边写着:“这是爸爸送给你们的礼物。”

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