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航天科技六院11所溅射薄膜压力传感器研发记
来源:中国航天报     日期:2019年07月12日    字体:【】【】【

陈怀礼从洁净操作间走出来,到风淋口,摘掉帽子,脱下穿了一天的连体服,长长地舒了一口气。

外面天色渐暗,楼下的白玉兰散发着阵阵幽香。几个月来,不停地试验、调试、整改、迭代、计算,今天,溅射薄膜压力传感器考核性试车终于满足了要求。攻克难关后的轻松和释然如甘甜美酒,使得总设计师陈怀礼有点醺醺然……

在微纳世界里艰辛雕刻

溅射薄膜压力传感器是中国航天科技集团有限公司六院11所远征公司采用先进的半导体生产工艺独立自主研发的产品,在多种型号发动机上均有应用。

一直以来,极端温度环境对发动机传感器测量准确性都是一个极大的考验。与其它的传感器相比,溅射薄膜压力传感器摒弃了传统的胶粘工艺,显著改变了其长期稳定性和抗蠕变特性,使产品的使用温度范围增大、体积变小、精度更好,能适用于恶劣的外部环境。

然而,研制如此高技术含量的传感器谈何容易。为攻克这一难题,2017年下半年,远征公司专门成立溅射薄膜压力传感器研发组,将设计、工艺和生产融为一体。技术消化、吸收、再创新……项目组前进道路总是充满艰辛和曲折。

让芯体准确输出电信号,相当于在微纳世界里雕刻。刻画出一幅薄膜图形难度不大,一个好的机床就可以雕刻出一幅精美的图案,但是将薄膜通电,在低温、大振动、强冲击等恶劣的环境条件下监测压力的变化情况,并且要保证足够的精度和几年时间内足够的稳定性,这成了摆在团队面前的难题。

进入生产芯体的洁净间,更能感受到芯体制造对生产环境要求之苛刻。一个直径两三微米的颗粒就可能直接导致一个芯体的报废。在如此高的洁净度和多余物控制要求下,生产出完美的芯体,还需要突破重重关卡。

产品的工作环境复杂,即使同批次的产品在搭载试车的考核下,得到的数据也不尽相同。其中最大的难点就是如何在不同尺寸、不同产品系列中,应用与之相匹配的性能参数,从而使产品性能达到最优。为此,团队始终秉持着对技术的尊重和对创新的支持,记录、调整、迭代、探索成了队伍的工作常态。

攻关无处不在,项目组投入疑点梳理、数据分析,设计、工艺、操作人员开启作战模式,有时累哑了嗓子,有时试验通宵达旦。

一个小小性能参数的调整,设计人员最后能得出几十项故障原因,上百条改进措施。“在传感器技术上,我们‘欠账’太多,出现许多知其然而不知其所以然的问题。现在,我们团队必须在研发上下足功夫,提升产品的可靠性。”戴着金丝眼镜,看上去娇小玲珑的设计师乔智霞语气坚定。

正是凭借这种滴水穿石的精神,产品的质量得到一步步提升。“攀登科技高峰从来不易,任何一款新技术产品的研制历程本身就是一部艰辛的创业史,困难史。”陈怀礼说。

研制过程中,年轻组员梁博和邱涛一直与陈总并肩战斗,并从他的言传身教中受益匪浅。他们表示,老一辈航天人身上的韧劲特别值得学习,实际上,对于我们做技术的,不论产品试车考核是成功还是失败,每一次都是技术上的提升,都是学习的机会。

技术负责 一站到底

一个产品完美的设计方案出来了,任务仅仅完成了30%,后面还有大量的工艺摸索和改进工作。指导工人如何操作设备,加工出合格的产品,每一个环节都不能掉以轻心。

项目组成员自始至终实行“一站式”服务,他们不仅是设计还是工艺,也是操作人员,当设备出现了轻微故障,还能动手修理。

净化间内,梁博正在和工人一起进行离子束溅射镀膜,将绝缘材料、电阻材料以分子的形式淀积在不锈钢膜片上,形成分子键合的绝缘薄膜和电阻材料薄膜,并与弹性的不锈钢融为一体。

看图、镶嵌、切割、研磨,周而复始,枯燥而又艰苦的操作训练是操作工人技能成长的秘诀。多琢磨、找方法、求创新,帮助操作工人在技术上尽快成长,引导他们以精益求精的工作态度对待手底下的每一件产品,质量才能得到有效提升。

“技术负责要一站到底,还要主意出在点子上,帮忙帮到根子上。”乔智霞说,技术要提升,永远要无限地接近设计需求,然后再以经验的形式落地,指导后续的工作。

研发组成立到现在,完成了几百件不同型号溅射薄膜压力传感器的生产、试验和交付,推动交付年产量增加200%。同时,新产品研发不断取得突破,研制出耐高温200℃的标准信号输出传感器,实现高温飞行测点在线测量,性能处于国内领先水平,且拥有自主知识产权;研制出小量程压力传感器和绝压压力传感器,不断补充可测压力量程和测量方式……

“正是这个团队一步步踏实的工作,使产品的合格率一点点攀升,由原来的百分之三十几到现如今百分之七十多,这不仅仅是简单的数字变化,而是迈向高质量发展的重要一步。”团队负责人李伟说。(梅小娟)

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