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电子元器件精密生产制造,我该如何自己生产简单的电子元器件?

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电子元器件精密生产制造,我该如何自己生产简单的电子元器件?

光学光电子元器件生产需要具备哪些条件?东田微能满足什么?

光学光电子元器件的生产需要高水平的研发设计人员、昂贵的精密加工设备、经验丰富的技术人员,东田微之所以能在行业中持续发展多年,是因为其自身资源优势突出。

来源:【科学网】

大二创业、年营业额约270万、手握10项专利、“挑战杯”全国总决赛一等奖……串起这些关键词的,是武汉工程大学机电工程学院2018级本科生张靖宇。

今年刚满23岁的他,已是一家创新型科技企业的负责人,带领20余人的团队,攻克了微电子元器件在激光锡焊过程中,温度难以控制的痛点问题。

其团队研发出的“精准控温激光锡焊系统”,可以实现激光温度可控在±2℃内、可以焊接直径最小为80微米(约为头发丝粗细)的焊点,目前已应用于手机摄像头、耳机线圈、Tape-C接口等民用电子产品及军工系列产品中。

如今,他已被保研至华中科技大学,可仍然坚持在实验室工作到凌晨,优化技术设备、对接下游企业,每天都有做不完的事。

张靖宇 受访者供图

修坏师兄电脑,来了创业灵感

张靖宇的创业灵感来源于一次失败。

大一刚入学不久,他自告奋勇帮师兄修电脑,将其带回实验室用激光焊接,没想到,不仅没修好,还让整个电脑冒了烟。

静下心来,他反复想:“为什么呢?激光本身就是热源,肯定可以加热,像激光切割、激光打标这些技术已经很成熟了,怎么就把电脑烧坏了呢?”

他联系上激光锡焊行业知名的日本公司,进行咨询。过程中了解到,激光锡焊的难点在于温度控制。“由于激光的能量密度非常大,光束打到电路板的一瞬间,温度急剧升高,如果不对激光进行控制,就会烧坏整个电路板。”张靖宇对《中国科学报》说。

进一步的调研中,他发现微电子元器件的精密焊接技术有两种,一是使用国外的激光锡焊设备,价格高达150万元,小型代加工厂用不起;另一种是用电烙铁手工焊接,人力成本高、效率低。

当时,学院的“智能制造工程技术中心”刚成立不久,作为“双创教育”的落地平台,中心为愿意实践创新创业的学生团队提供场地、设备、资金等支持,由学院院长陈绪兵牵头。

作为该中心的成员,张靖宇和其他同学等商量,“不然咱们做做激光锡焊试试?”就这样,有了团队的雏形。“有点初生牛犊不怕虎的感觉,没什么成本,做不出来也没什么。”他说。

湖北省创业扶持颁奖 受访者供图

关键性技术创新

在年级辅导员、同时又是陈绪兵博士生的张聪引荐下,张靖宇来到了陈绪兵的办公室,初步陈述了自己的设想。

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“点子不错!”得到了陈绪兵的肯定,张靖宇的信心更足了,立即展开详细调研,后来又经过几次沟通,争取到了场地、设备等的使用权。

“当时的想法是,能把激光锡焊攻克下来,拿去参加学术竞赛、创业竞赛就很不错了,没有想到后来真能产业化应用。”张靖宇说,根据研发需要,他们又游说了不同院系的同学来充实团队。而张聪,在机电一体化设计方面颇有研究,成了团队的研发主力。

这群充满激情的年轻人做了三四个月,却卡了在温度控制问题上。

由于某些精密元器件的材料耐受温度仅比熔锡温度略高,而激光能量密度高,升温速度快,为了保证激光能够完成焊接,同时又不损伤电子元件,就要求激光锡焊有很高的控温精度和调节灵敏度。

过去的常规方法是,在激光聚焦镜侧面加装红外测温仪,以此调节控制激光温度。这样测得的温度误差较大,激光温度调控的误差也会随之增加。因此,需要依靠大量算法修正,但这又会出现“滞后性”,经过一系列算法修正的温度,早已不是焊点实时的温度。

初期的研发,大家都在算法上使劲儿,“我们引入了模糊控制算法、神经网络等等,试图依靠算法的改进精准控制激光的实时温度,但总也行不通。”张靖宇说。

有些灰心的张靖宇、张聪又去找陈绪兵讨论,急切地想找到解决办法。“改变物理结构试试?”陈绪兵顺口提了一嘴。

他们了解到,多光路同轴技术可将多种光束汇聚在同一焦点,可以有效提升测温精度。大家变得兴奋起来,展开了新一轮的研发。

最终,张靖宇等人通过多方请教及一系列的光学系统研发,实现了激光、激光指示器光、无影光、CCD视觉、红外测温光,五种不同波段的光同轴传输汇聚在同一焦点,即“五光同轴”,并结合自研的高速高精度驱动电路和变结构PID控制算法,有效提升了激光锡焊过程中激光温度的精密控制。

2019年12月7日,斯格维尔科技(武汉)有限公司正式成立,正值大二的张靖宇出任CEO。

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团队里的“焊接剂”

除了研发上的困难外,组织团队也非易事。公司成立初期,大家从各自专业出发考虑问题,争执、冲突都是常事。

对于机电一体化设备来说,设计和试验都涉及机械、电气控制、光学系统等的联动,“就像最基本的穿孔走线,团队搞电气的同学希望按照电气布局的接线顺畅度、美观度来布线,而搞机械的同学从结构布局考虑,认为前者的穿孔位置不合适。”张靖宇说,“搞工程的人普遍都是‘技术宅’,大家都认为自己的设计最合理,不想因为别人而改变。”

当双方争执不下的时候,张靖宇和他的合伙人、机电工程学院硕士生陈航就成了“和事佬”。

“我们会站在产品的角度进行分析,经过讨论给出ABC解决方案和各自的利弊,请大家来权衡采用哪种方案。”张靖宇表示,优化产品、推进技术流程是大家共同的目标,而争执往往是由于缺乏沟通。当方案利弊摆出来之后,更改难度小、或是改变后对产品更有利的一方往往会服软。

如果两方仍然各持己见,两位合伙人的办法是——都试一试。“像参数调多少、采用哪种工艺,没有固定标准,那就通过实践来证明。”他说。

即便最终同意更改方案,队员们有时也免不了抱怨:“又要改,烦死了”“怎么不早说”,这时,张靖宇和陈航便会找相应的成员单独“谈心”,就像是团队的“焊接剂”,他们想把每位成员的心都连接在一起,让大家朝着同一个目标使劲儿。

“同样的产品,进口的要100多万,我们只要50万,这不香吗?”

解决了内部矛盾,下一步就是外部矛盾了。张靖宇积极参加各类创业比赛、路演、展会等,希望能打开市场。听了他的介绍,看了样品展示,许多企业负责人都颇有兴趣,可一旦听说眼前的负责人是个大三的学生之后,兴趣立刻就变成了怀疑。

2021挑战杯省赛现场 受访者供图

后来,只能请陈绪兵和张聪出马,“有老师和博士师兄‘撑面儿’,事情就好办多了。”他笑着说。

接到了最初的订单,积累起一定的知名度后,再面对企业的质疑时,张靖宇的底气更足了,“咱们别讲那么多,就用技术说话,同样的设备产品,进口的要100多万,我们只要50万,这不香吗?”

最终,公司2021年总营业额达270万元,目前已应用于手机摄像头、耳机线圈、Tape-C接口等民用电子产品及军工系列产品中。张靖宇等研发主力获批国家发明专利5项、实用新型专利5项。

由于依托学校的各项资源,公司利润并不为张靖宇个人所有,除了大家的劳务费,其结余都将投入到公司的新产品研发及设备中。

“只要充满创造力又够努力,随时都可以出发”

回忆起整个创业经历,张靖宇表示,从2019年初到现在,除了必要的课程、考试、比赛等,日常工作14-16个小时。对于专业课,他认为自学效率更高,常常在做项目的同时突击学习。

“过程中每一步都走得很难,有着特别多意料之外的问题,但我就相信一句话:‘世上无难事,只怕有心人。’走过来之后,我会觉得不再是困难,因为我已经突破了。我已经突破的和未来能突破的都不是难事,只是花了时间而已。”他说。

一次分享会上,聚光灯下的张靖宇这样总结自己的经历,“我想通过自己的成长经历,让那些有创新想法的同学们认识到,创业不一定非得人到中年,不一定非得等到天时地利人和,只要充满创造力又够努力,随时都可以出发。”

如今,张靖宇已经被保送至华中科技大学新能源科学与工程专业,他在公司的日常管理工作将逐步交接给其他同学。

谈及换专业,他说:“就活这么几十年,为什么不多做些尝试,让人生路更美丽丰富点呢?以后的重点肯定是新专业知识的积累学习,兼顾目前的公司。未来或许会一直做学术研究,或许会二次创业,谁知道呢?”

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NEC 公司总部位于日本东京,是全球五大电脑制造商之一,也是为数不多的能够在半导体、电子器件、通讯、计算机外设、图像和计算机领域提供全线产品的公司之一。公司在全球共有38个分公司,负责产品的生产和销售。

件压缩成为体积只有几十分之一的器件,从而实现了电子产品组装的高密度、高可靠、小型化、低成本, 以及生产的自动化。这种小型化的元器件称为:SMY器件(或称SMC、片式器件)。将元件装配到印刷 (或其它基板)上的工艺方法称为SMT工艺。

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