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微電子技術現在發展得怎麼樣
微電子技術現在發展得怎麼樣
更新时间:2024-12-01 04:15:43

來源:【科學網】

大二創業、年營業額約270萬、手握10項專利、“挑戰杯”全國總決賽一等獎……串起這些關鍵詞的,是武漢工程大學機電工程學院2018級本科生張靖宇。

今年剛滿23歲的他,已是一家創新型科技企業的負責人,帶領20餘人的團隊,攻克了微電子元器件在激光錫焊過程中,溫度難以控制的痛點問題。

其團隊研發出的“精準控溫激光錫焊系統”,可以實現激光溫度可控在±2℃内、可以焊接直徑最小為80微米(約為頭發絲粗細)的焊點,目前已應用于手機攝像頭、耳機線圈、Tape-C接口等民用電子産品及軍工系列産品中。

如今,他已被保研至華中科技大學,可仍然堅持在實驗室工作到淩晨,優化技術設備、對接下遊企業,每天都有做不完的事。

微電子技術現在發展得怎麼樣(大二創業年營收270萬)1

張靖宇 受訪者供圖

修壞師兄電腦,來了創業靈感

張靖宇的創業靈感來源于一次失敗。

大一剛入學不久,他自告奮勇幫師兄修電腦,将其帶回實驗室用激光焊接,沒想到,不僅沒修好,還讓整個電腦冒了煙。

靜下心來,他反複想:“為什麼呢?激光本身就是熱源,肯定可以加熱,像激光切割、激光打标這些技術已經很成熟了,怎麼就把電腦燒壞了呢?”

他聯系上激光錫焊行業知名的日本公司,進行咨詢。過程中了解到,激光錫焊的難點在于溫度控制。“由于激光的能量密度非常大,光束打到電路闆的一瞬間,溫度急劇升高,如果不對激光進行控制,就會燒壞整個電路闆。”張靖宇對《中國科學報》說。

進一步的調研中,他發現微電子元器件的精密焊接技術有兩種,一是使用國外的激光錫焊設備,價格高達150萬元,小型代加工廠用不起;另一種是用電烙鐵手工焊接,人力成本高、效率低。

當時,學院的“智能制造工程技術中心”剛成立不久,作為“雙創教育”的落地平台,中心為願意實踐創新創業的學生團隊提供場地、設備、資金等支持,由學院院長陳緒兵牽頭。

作為該中心的成員,張靖宇和其他同學等商量,“不然咱們做做激光錫焊試試?”就這樣,有了團隊的雛形。“有點初生牛犢不怕虎的感覺,沒什麼成本,做不出來也沒什麼。”他說。

微電子技術現在發展得怎麼樣(大二創業年營收270萬)2

湖北省創業扶持頒獎 受訪者供圖

關鍵性技術創新

在年級輔導員、同時又是陳緒兵博士生的張聰引薦下,張靖宇來到了陳緒兵的辦公室,初步陳述了自己的設想。

“點子不錯!”得到了陳緒兵的肯定,張靖宇的信心更足了,立即展開詳細調研,後來又經過幾次溝通,争取到了場地、設備等的使用權。

“當時的想法是,能把激光錫焊攻克下來,拿去參加學術競賽、創業競賽就很不錯了,沒有想到後來真能産業化應用。”張靖宇說,根據研發需要,他們又遊說了不同院系的同學來充實團隊。而張聰,在機電一體化設計方面頗有研究,成了團隊的研發主力。

這群充滿激情的年輕人做了三四個月,卻卡了在溫度控制問題上。

由于某些精密元器件的材料耐受溫度僅比熔錫溫度略高,而激光能量密度高,升溫速度快,為了保證激光能夠完成焊接,同時又不損傷電子元件,就要求激光錫焊有很高的控溫精度和調節靈敏度。

過去的常規方法是,在激光聚焦鏡側面加裝紅外測溫儀,以此調節控制激光溫度。這樣測得的溫度誤差較大,激光溫度調控的誤差也會随之增加。因此,需要依靠大量算法修正,但這又會出現“滞後性”,經過一系列算法修正的溫度,早已不是焊點實時的溫度。

初期的研發,大家都在算法上使勁兒,“我們引入了模糊控制算法、神經網絡等等,試圖依靠算法的改進精準控制激光的實時溫度,但總也行不通。”張靖宇說。

有些灰心的張靖宇、張聰又去找陳緒兵讨論,急切地想找到解決辦法。“改變物理結構試試?”陳緒兵順口提了一嘴。

他們了解到,多光路同軸技術可将多種光束彙聚在同一焦點,可以有效提升測溫精度。大家變得興奮起來,展開了新一輪的研發。

最終,張靖宇等人通過多方請教及一系列的光學系統研發,實現了激光、激光指示器光、無影光、CCD視覺、紅外測溫光,五種不同波段的光同軸傳輸彙聚在同一焦點,即“五光同軸”,并結合自研的高速高精度驅動電路和變結構PID控制算法,有效提升了激光錫焊過程中激光溫度的精密控制。

2019年12月7日,斯格維爾科技(武漢)有限公司正式成立,正值大二的張靖宇出任CEO。

團隊裡的“焊接劑”

除了研發上的困難外,組織團隊也非易事。公司成立初期,大家從各自專業出發考慮問題,争執、沖突都是常事。

對于機電一體化設備來說,設計和試驗都涉及機械、電氣控制、光學系統等的聯動,“就像最基本的穿孔走線,團隊搞電氣的同學希望按照電氣布局的接線順暢度、美觀度來布線,而搞機械的同學從結構布局考慮,認為前者的穿孔位置不合适。”張靖宇說,“搞工程的人普遍都是‘技術宅’,大家都認為自己的設計最合理,不想因為别人而改變。”

當雙方争執不下的時候,張靖宇和他的合夥人、機電工程學院碩士生陳航就成了“和事佬”。

“我們會站在産品的角度進行分析,經過讨論給出ABC解決方案和各自的利弊,請大家來權衡采用哪種方案。”張靖宇表示,優化産品、推進技術流程是大家共同的目标,而争執往往是由于缺乏溝通。當方案利弊擺出來之後,更改難度小、或是改變後對産品更有利的一方往往會服軟。

如果兩方仍然各持己見,兩位合夥人的辦法是——都試一試。“像參數調多少、采用哪種工藝,沒有固定标準,那就通過實踐來證明。”他說。

即便最終同意更改方案,隊員們有時也免不了抱怨:“又要改,煩死了”“怎麼不早說”,這時,張靖宇和陳航便會找相應的成員單獨“談心”,就像是團隊的“焊接劑”,他們想把每位成員的心都連接在一起,讓大家朝着同一個目标使勁兒。

“同樣的産品,進口的要100多萬,我們隻要50萬,這不香嗎?”

解決了内部矛盾,下一步就是外部矛盾了。張靖宇積極參加各類創業比賽、路演、展會等,希望能打開市場。聽了他的介紹,看了樣品展示,許多企業負責人都頗有興趣,可一旦聽說眼前的負責人是個大三的學生之後,興趣立刻就變成了懷疑。

微電子技術現在發展得怎麼樣(大二創業年營收270萬)3

2021挑戰杯省賽現場 受訪者供圖

後來,隻能請陳緒兵和張聰出馬,“有老師和博士師兄‘撐面兒’,事情就好辦多了。”他笑着說。

接到了最初的訂單,積累起一定的知名度後,再面對企業的質疑時,張靖宇的底氣更足了,“咱們别講那麼多,就用技術說話,同樣的設備産品,進口的要100多萬,我們隻要50萬,這不香嗎?”

最終,公司2021年總營業額達270萬元,目前已應用于手機攝像頭、耳機線圈、Tape-C接口等民用電子産品及軍工系列産品中。張靖宇等研發主力獲批國家發明專利5項、實用新型專利5項。

由于依托學校的各項資源,公司利潤并不為張靖宇個人所有,除了大家的勞務費,其結餘都将投入到公司的新産品研發及設備中。

“隻要充滿創造力又夠努力,随時都可以出發”

回憶起整個創業經曆,張靖宇表示,從2019年初到現在,除了必要的課程、考試、比賽等,日常工作14-16個小時。對于專業課,他認為自學效率更高,常常在做項目的同時突擊學習。

“過程中每一步都走得很難,有着特别多意料之外的問題,但我就相信一句話:‘世上無難事,隻怕有心人。’走過來之後,我會覺得不再是困難,因為我已經突破了。我已經突破的和未來能突破的都不是難事,隻是花了時間而已。”他說。

一次分享會上,聚光燈下的張靖宇這樣總結自己的經曆,“我想通過自己的成長經曆,讓那些有創新想法的同學們認識到,創業不一定非得人到中年,不一定非得等到天時地利人和,隻要充滿創造力又夠努力,随時都可以出發。”

如今,張靖宇已經被保送至華中科技大學新能源科學與工程專業,他在公司的日常管理工作将逐步交接給其他同學。

談及換專業,他說:“就活這麼幾十年,為什麼不多做些嘗試,讓人生路更美麗豐富點呢?以後的重點肯定是新專業知識的積累學習,兼顧目前的公司。未來或許會一直做學術研究,或許會二次創業,誰知道呢?”

本文來自【科學網】,僅代表作者觀點。全國黨媒信息公共平台提供信息發布傳播服務。

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