有了第一个电机制造成功的经验,吕辰等人又相继制造了十三个电机。
按照GCA-201CGS光刻机的工作配置需求,工件台的X轴、Y轴,掩模台、Z轴、微动台等都可能需要。
顶着工业陶瓷和冶金材料研究中心研究员幽怨的眼神,他们掏空了所有的钐、钴样品材料。
受限于钐钴合金材料的稀少,无法大规模生产,但是他们还尽可能制造了两到三套。
钱兰整理了全套设计图纸,包括材料参数、工艺要求,特别是电机绕组的工艺和机构。
组装好的电机本体直径42mm、长100mm,看上去像一个银灰色的圆柱体,握在手里四根手指刚好能包住。
送别森格顿珠那天早上,北京站的报春花开了一枝。
吕辰递给他一个帆布包,包里装着一个电机、两条前门烟和一包点心,还有一份用牛皮纸袋封好的图纸。
“森格顿珠师傅,这是其中一个电机,还有它的全套设计图纸,复制了一份,您带着。”吕辰说,“材料参数、工艺要求、绕组方法,都写在里面了。”
森格顿珠接过纸袋,没打开,就那么攥着。
“小吕,这……”
“刘教授出差在外,不能专门感谢您,他专门交待,感谢成飞132厂和您对星河计划的支持,您老远来一趟,不能空着手回去。”吕辰笑了笑,“这技术搁我们这儿,也就是用在光刻机上。搁你们成飞,说不定能用在更重要的地方。”
吕辰又从包里拿出一个牛皮纸信封:“这是丘书记为您申请的出差补贴,不多,一点心意。”
森格顿珠默了几秒,他把信封小心地塞进帆布包最底层,然后抬起头。
“小吕,诸葛,钱姑娘。”他声音还是那么低沉,“我在北京这一个多月,学到的东西,比在厂里五年都多。”
他顿了顿:“不是技术。是你们这股劲儿。碰到难事,不躲,不绕,就硬碰硬地干。干成了,也不藏着,还想着给别人用。”
他伸出手,和吕辰握了握,又和诸葛彪、钱兰分别握了握。
“以后到成都,到我家来。我让我媳妇给你们做酥油茶,喝青稞酒。”
汽笛响了,森格顿珠双手合十:“扎西德勒!”
“扎西德勒!”
他拎起帆布包,转身走到车门口,回头看了一眼,冲他们挥了挥手。
然后消失在车厢里。
火车缓缓开动,车轮碾过铁轨,发出有节奏的轰隆声。
吕辰三个人站在月台上,看着那列绿皮火车越走越远,最后变成一个点,消失在晨雾里。
“走吧。”诸葛彪点上一根烟,“回去干活。”
第二批高频脉冲电机的芯片,是在森格顿珠走后的第四天送到的。
那天下午,柳工亲自把芯片送到验证室。
专用芯片箱子里垫着海绵,六十颗芯片整整齐齐码在凹槽里,陶瓷封装,两排引脚,在灯光下闪着金属的光泽。
“GPMC-01,第二批。”柳工把木盒往桌上一放,“60颗,你们慢慢测。”
吕辰拿起一颗,对着灯光看了看。
封装的表面是用丝网印着的字迹,白色的小字,清晰工整。
“谢了,柳工。”
柳工摆摆手,走了。
接下来三天,三个人又过上了暗无天日的日子。
测试台架重新搭起来,电源、示波器、信号源、负载板,一一接好。
第一颗芯片插上去,通电,测静态电流——正常。
输入测试向量,测功能——通过。
测速度,跑最高频率——达标。
测功耗,长时间运行——稳定。
“一颗好的。”诸葛彪在记录本上画了个勾。
第二颗,同样流程——好的。
第三颗——好的。
第四颗——好的。
测到第十颗的时候,钱兰停下笔,看着记录本上那一排勾,有点不敢相信。
“十颗了,全好?”
诸葛彪也愣了愣,把嘴里的烟拿下来,盯着测试台。
“再测。”
第十一颗——好的。
第十二颗——好的。
一直测到第十七颗,终于碰到一颗坏的。
输入短路,电流直接打到底。
“总算有坏的了。”诸葛彪松了口气,反而笑了,“不然我还以为见鬼了。”
六十颗芯片全部测完,钱兰把记录本摊在桌上,一页一页翻过去,最后在最后一页写下统计结果:
总片数:60片
功能完好:37片
局部故障:14片(多为个别引脚失效或速度略低)
完全失效:9片(短路、击穿、开路)
良率:61.7%
她把本子转过来,让吕辰和诸葛彪看。
“37颗能用。”她说,“比上一轮8颗,翻了四倍多。”
诸葛彪点上一根烟:“不枉我等当了一回反面教材,要是再不成,我都不知道怎么抬起头来了。”
钱兰也有点感慨:“这几乎是设计和工艺的推倒重来,有这样的提升在情理之中。”
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!吕辰拿起一颗好的芯片,在手里转了转:“万事俱备,就等光栅尺和脉冲发生器了。”
光栅尺是在三月底送到的,长光所的吴高工亲自送来,拎着一个木头箱子,像拎着宝贝似的。
他把箱子放在桌上,打开搭扣,掀开盖子。
里面垫着厚厚的绒布,两把玻璃尺躺在绒布凹槽里,尺身细长,透明,像两条冰做的尺子。
“吕工,这是你们要的光栅尺。”
吴高工介绍:“主尺250毫米,副尺150毫米。刻线密度每毫米100线,配合四细分,分辨率能到1.5微米。”
吕辰凑近了看,玻璃尺的表面,密密麻麻刻满了线条,细得像头发丝,用肉眼几乎看不清,只能在光线下隐隐约约看见一道道反光。
“这怎么刻出来的?”诸葛彪眼睛都快贴上去了。
“电子束刻。”吴高工骄傲的说道,“这可是我们所的独门技术,王先生说了,这一根尺子,外国人也就这水平,可惜读数头精度差了点,不然能到亚微米级。”
这的确值得骄傲。
吕辰道:“长光所果然名不虚传,您不如等几天,我们测试好了,把电机给您一起带回长光所。”
吴高工摆摆手:“你们慢慢测,如果不是要找陈副所长拿GCA-201CGS的使用反馈,我是根本没时间跑这一趟的,第二代光刻机已经进入具体的方案论证环节,我的时间非常紧,陈副所长会亲自到长光所参与光刻机的研制,你们测试好后,到时候请他带来就可以了。”
长光所的人还是习惯称呼陈光远为副所长。
脉冲发生器是秦世襄教授的学生送来的,比光栅尺晚了两天。
是一个小盒子,里面是一块pc电路板,用旧报纸包着,外面缠着麻绳。
打开盒子,电路板露出来,巴掌大小,上面焊着石英晶体、三极管、电阻电容,手工布线,整整齐齐。
板子一角贴着一张白胶布,上面用钢笔写着三个字:脉冲源。下面还有一行小字:32.768kHz,±5ppm。
“±5ppm。”诸葛彪念叨了一句,“一百万次只差五次,这精度……”
他把板子翻过来看背面,焊点圆润饱满,走线规整得像印刷上去的。
“西军电的人,手真稳。”
验证室被腾空了一半。
实验台靠墙摆开,从左到右依次是:脉冲发生器、示波器、GPMC-01验证板、电机驱动板、电机本体。
电机旁边架着一个简易工装,是请任长空搭建的。
一块铸铁平板,上面立着一根丝杠,丝杠上套着滑块,滑块上固定着读数头。
丝杠顶端装着一个手轮,摇动手轮,丝杠转,滑块上下移动。
光栅尺的尺身固定在工装上,读数头固定在滑块上。
滑块一动,读数头划过尺身,两路正交脉冲就出来了。
“先把手转跑通。”吕辰说。
诸葛彪坐到工装前,右手握住手轮,左手扶着滑块,像准备做什么精细手术似的。
“慢点转。”钱兰在旁边盯着示波器。
诸葛彪轻轻转动手轮,丝杠转一圈,滑块走4毫米。
读数头划过光栅尺,示波器上开始跳波形。
两路方波,一前一后,像两个错开半步的士兵。
“相位差90度。”钱兰盯着波形,“方向能判了。”
诸葛彪又反转手轮,两路波形的顺序立刻颠倒过来。
“好。”吕辰说,“尺子没问题。”
接下来是脉冲发生器。
接通电源,石英晶体开始震荡。
示波器上出现一条稳定的方波,32.768千赫,占空比50%,方方正正,边缘陡得像刀切的一样。
诸葛彪盯着那条波形,愣了几秒,然后嘟囔了一句:“西军电的东西,真稳。”
验证板是重新搭建的,GPMC-01芯片插在电路板上,周围密密麻麻焊着电阻电容、胶合逻辑,飞线整齐了许多,红的、黄的、蓝的,走得规规矩矩,该拐弯拐弯,该固定固定,贴着标签,一点都不乱。
吕辰拿起一份手写的程序清单,几十行指令,对应着芯片内部的微代码。
那是他熬了两个通宵编的,把“心跳程序”翻译成芯片能懂的0101。
他深吸一口气,蹲下去,把程序清单放在地上,然后开始拨动验证板上的开关。
一排八个开关,对应八位数据。
他看一眼清单,拨第一组:01。
按一下“写入”按钮。
再看清单,拨第二组:02。
再按“写入”。
00 01 02 03 04 05……
每拨一组,按一次写入。
四十分钟后,一百二十八条指令全部写进芯片。
吕辰站起来,腿都有点麻。
他扶着桌子,活动了一下膝盖:“通电。”
诸葛彪合上闸刀。
示波器屏幕亮起来,数字表开始跳。
验证板上,几盏指示灯开始闪烁。
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过了一秒,又重复一遍。
“心跳程序跑通了。”钱兰松了口气,“芯片活着。”
吕辰点点头,这才刚刚开始:“把脉冲接进去。”
诸葛彪拿起一根信号线,一头插在脉冲发生器的输出口,一头插在验证板的一个输入引脚上。
示波器上,那条32.768千赫的方波,被芯片“看见”了。
“光栅尺。”
诸葛彪又拿起两根线,把光栅尺的两路正交信号,接到另外两个输入引脚上。
然后他坐回工装前,握住手轮。
“开环先跑一下。”
转动手轮,滑块上下滑动,读数头划过光栅尺,脉冲信号源源不断地送进芯片。
示波器上,除了时钟方波,又多出两路位置脉冲。
钱兰盯着数字表,那上面显示着芯片算出来的当前位置。
“4.237毫米……移动方向……正向……速度……”
她念着数字,声音越来越小,像怕惊扰了什么。
诸葛彪继续转手轮,滑块走到顶端,又走回来。
数字表上的数字跟着变,从大到小,从小到大,每一步都跟得上,每一步都对得上。
“芯片把位置算对了。”钱兰说。
吕辰盯着示波器看了几秒,然后说:“换闭环。”
诸葛彪拨动一个开关。
芯片的输出信号开始驱动电机。电机嗡嗡响起来,丝杠开始自动转动,滑块向上爬升。
吕辰在验证板上拨了一个数字:10.000。
那是目标位置,单位毫米。
芯片程序里预设了这个目标。
电机继续转,读数头一路跟着,脉冲信号不断反馈回芯片。
数字表上的数字一路跳。
9.847……9.921……9.973……9.991……9.997……
越来越接近10.000。
最后停在9.999毫米。
误差1微米。
三个人盯着那个数字,谁都没说话。
示波器上,波形还在跳,方波整整齐齐,一列一列,像士兵的脚步。
电机嗡嗡地响着,声音低沉稳定,像一头刚刚被驯服的野兽。
诸葛彪咽了口唾沫,烟叼在嘴角,半天没点。
“再试一次。”他说,声音有点哑。
吕辰把目标改成25.000毫米。
电机又转起来,丝杠嗡嗡嗡,读数头一路向上,停在25.001毫米。
误差还是1微米。
钱兰轻轻吸了一口气:“精度够了,GCA-201CGS光刻机工作台的要求,就是正负五微米,这远远达到了要求。”
吕辰又拨了一个数字,目标0.1毫米。
电机轻轻一抖,丝杠几乎看不出动,读数头微微挪了一点点。
数字表从25.001往下跳:25.001……24.998……24.995……
最后停在25.000毫米。
移动量0.001毫米,1微米。
诸葛彪把烟叼上,没点,就那么叼着,愣愣地看着那个数字。
“成了。”他说,烟在嘴角抖了抖,“真成了。”
钱兰长长地吐了口气,肩膀塌下去,整个人像被抽走了骨头。
吕辰站着,盯着那个数字,看了很久:“再试一次。”
诸葛彪又试了一次,目标改成50毫米。
电机转,滑块走,停在——49.998毫米。
误差两微米。
“再试。”
目标0.05毫米。
电机轻轻一抖,滑块几乎看不出动,数字表慢慢跳,最后停在50.000毫米。
误差零。
三个人盯着那个数字,谁都没说话。
过了很久,诸葛彪把烟点上了。
他狠狠吸了一口,然后吐出来,烟在空气中慢慢散开。
他指了指那个还在转的电机:“森格顿珠师傅走早了,他应该亲自见证。”
钱兰笑得眼睛有点红:“我写信告诉他。”
接下来几天,他们又搭建了一个更复杂的模拟系统。
一张两尺见方的铸铁平板,上面架着X轴和Y轴两个滑台。
每个滑台都由一个电机驱动,丝杠传动,光栅尺反馈。
X轴行程200毫米,Y轴行程150毫米。
他们把长光所送来的两把光栅尺都装上了,X轴一把,Y轴一把。
重新焊出来两个驱动板,每块板子上一个GPMC-01芯片,专门控制一个轴。
控制程序写在二维卡上。
80*80的点位里,存着工件台的初始位置参数,然后是一串指令:
X轴正向,移动20毫米,停3秒。
X轴正向,再移动20毫米,停3秒。
重复7次。
然后Y轴正向,移动20毫米,停3秒。
再重复X轴的那一串,如此循环。
他把卡片塞进读卡机,读卡机的输出线接到验证板上。
吕辰合上读卡机的盖子。
“准备。”吕辰说。
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!诸葛彪盯着两个滑台,钱兰盯着示波器。
“通电。”
读卡机的信号灯依次闪烁,矩阵探针读入数据。
验证板上的芯片收到指令,开始计算,然后发出信号。
X轴电机动了。
滑台悄无声息开始向前移动,读数头划过光栅尺,脉冲信号源源不断返回芯片。
芯片比较目标位置和实际位置,调整输出,电机继续转。
20毫米到了,停。
三秒后,又动了。
20毫米,停。
三秒后,又动。
X轴滑台一步一步往前走,每一步20毫米,每一步停三秒,每一步都走得稳稳当当,误差不超过2微米。
走完七步,X轴滑台停在140毫米的位置。
然后Y轴动了。
同样20毫米一步,同样停三秒,同样稳。
Y轴走完七步,X轴又开始往回走。
一步一步,一格一格,像士兵走正步,像钟表走秒,像某种精密到极点的舞蹈。
“成了。”诸葛彪又点上一根烟,靠在椅子上,看着那两个还在动的滑台,“这回是真成了。”
钱兰拿起一块报废的GPMC-01芯片,对着灯光看了很久。
“咱们为GCA-201CGS,造出了半自动的工件台。”
那天下午,三个人坐在验证室里,看着那两个滑台一遍一遍地走。
走完一遍程序,重新塞一次卡片,再走一遍。
走了一百遍,误差始终没超过2微米。
吕辰出去了一趟,回来的时候拎着一瓶酒,三个搪瓷缸子。
他把酒倒上,三个缸子碰在一起,发出清脆的响声。
“敬森格顿珠师傅。”
“敬长光所。”
“敬西军电。”
“敬咱们自己。”
酒喝完的时候,窗外已经是红霞漫天。
诸葛彪把烟掐灭,站起来,走到窗前,推开窗户。
冷风灌进来,人间四月天,带着泥土和青草的芬芳。
吕辰和钱兰走过来,三人站在窗前,看着天边绚烂的晚霞。
身后,那个滑台还在走。
X轴,20毫米,停三秒。
Y轴,20毫米,停三秒。
一步一步,一格一格。
像某个巨大机器的脉搏,沉稳,精确,永不停歇。
早霞不出门,晚霞行千里。
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