第514章 会战键合机 (3/4)

会议室里安静下来。

吕辰走到黑板前：“各位，今天把大家请来，是为了研发全自动引线键合机。为什么做这个东西，李书记已经跟大家说过了。我不重复。今天要讨论的，是怎么做。”

他拿起粉笔画了一个简图。

晶圆上料→芯片识别→位置对准→引线键合→质量检测→下料封装。

“六个步骤，核心是两步。”他用粉笔在“位置对准”和“引线键合”下面画了两条线，“对准，键合。对准不准，焊不上。键合不稳，焊不牢。”

他放下粉笔，看着台下。

“对准怎么搞？这是第一个问题。”

会议室里安静了几秒。

陈光远第一个开口：“对准，可以用光刻机的工件台技术，精度能做到亚微米。键合机精度要求没那么高，微米级就够了。技术是现成的，搬过来用就行。”

包康建摇了摇头：“陈厂长，光刻机的工件台和键合机的运动平台，工况不一样。”

他站起来，走到黑板前，拿起粉笔，画了两个图。

左边是一个方方正正的运动平台，上面标着“光刻机”。右边是一个结构更紧凑的平台，上面标着“键合机”。

“光刻机是步进式，移动的时候可以慢，停下来的时候要稳。对速度要求不高，对稳定性和精度要求高。”

他在右边的图上画了几个箭头。

“键合机不一样，焊完一个点，要立刻移动到下一个点。一秒焊几十个点，移动速度要快，启停要干脆。对加速度和动态响应的要求，比光刻机高一个数量级。”

他放下粉笔，看着陈光远：“光刻机的那套东西，搬过来用，会出问题。不是精度不够，是速度跟不上。”

陈光远皱了一下眉头，没说话。

陈教授开口了：“包教授说得对。工况不同，技术方案不能照搬。但光刻机的经验可以借鉴。关键是，怎么在保证速度的前提下，达到精度要求。”

他站起来，走到黑板前，拿起粉笔，在黑板上画了一个两级运动的示意图。

“我提一个思路。大行程、低精度，加小行程、高精度。”

他指着图上的两部分。

“第一步，用通用运动平台，把芯片移动到显微镜的视野范围内。这一步，精度要求不高，几十微米就够了。速度快，因为只要走到大概位置就行。”

“第二步，用一个微动台，做最终的精细对准。微动台行程小，几个毫米就够。但精度要高，能到微米级甚至亚微米级。可以用压电陶瓷驱动，响应快，分辨率高，没有间隙，没有摩擦。”

他放下粉笔，转过身：“粗定位负责快，精定位负责准，两级串联，既保证了速度，又保证了精度。”

会议室里安静了几秒。

包康建点点头：“这个思路可行，粗定位的运动平台，可以用高频脉冲电机加精密丝杠，光栅尺反馈，闭环控制。精度能做到正负5微米，速度能到每秒几百毫米。”

“精定位的微动台，”他想了想，“可以用压电陶瓷叠堆，配上柔性铰链。行程正负1毫米，分辨率能到纳米级。响应速度微秒级，没有机械间隙，没有摩擦，长期稳定性好。”

秦世襄推了推眼镜：“粗定位和精定位之间，怎么衔接？粗定位走完了，微动台才知道自己该往哪儿走。这个‘知道’的过程，需要时间。”

陈教授在纸上写了几行公式：“粗定位完成后，系统记录下当前位置和目标位置的偏差。这个偏差，就是微动台要补偿的量。算法要快，要在毫秒级内算出补偿量，然后驱动压电陶瓷动作。总的对准时间，不能超过几十毫秒。”

讨论完第一个问题，吕辰在黑板上写下几个关键词：两级运动、粗精衔接、毫秒级响应。

“对准的第二个问题，”他转过身，“用什么来‘看’？”

王高工站起来，走到黑板前，拿起粉笔。

“传统的方法，用显微镜加摄像头。芯片上有对准标记，显微镜放大以后，摄像头拍下来，计算机分析标记的位置，计算出偏差，然后驱动平台移动。”

他在黑板上画了一个简图。

“这个方法的问题是，慢。图像数据量大，计算机处理不过来。拍一张图，几毫秒。处理一张图，几十毫秒甚至上百毫秒。一秒焊几十个点，每个点都要对准，光对准就花了几百毫秒，来不及。”

他放下粉笔，看着台下：“所以，要想办法提速。”

吕辰拿起粉笔，画了一个芯片的框图。

“我建议把‘找标记’算法硬件化，设计专用芯片，把图像处理的算法固化在芯片里。摄像头拍到的图像，直接送到这块芯片，芯片在几微秒内就算出标记的位置，然后输出偏差信号。”

陈教授点点头：“可行。图像处理算法，本质上就是滤波、边缘检测、模板匹配。卷积、相关、比较，都是基本门电路，不需要复杂的指令集。”

他顿了顿：“问题是，这块芯片的复杂度，不低。图像数据是二维的，几百乘几百个像素。要在几微秒内完成处理，需要的门电路数量很大。以现在的五微米工艺，芯片面积可能会很大。”

吕辰在黑板上写下两个字：专用。

“那就做大。面积大一点没关系，只要能跑得快。键合机需要的是专用的、快速的、只干一件事的芯片。这件事，我们集成电路实验室来干。”