來自華光光電的孫素娟，平時的工作是與一顆顆小小的發(fā)光芯片打交道。
她和團隊所從事的是高功率半導(dǎo)體激光器封裝工作，如何提高芯片出光功率、減少熱量的產(chǎn)生、提高激光器的壽命、完成激光器技術(shù)完全可控是他們工作的核心。
在孫素娟和團隊成員的不斷努力下，從最初的5W芯片的封裝、封裝良率不足60%、激光器壽命不足1萬小時，到目前已實現(xiàn)單芯片45W、單巴條500W的封裝，封裝良率提升至95%以上，激光器的壽命超過3萬小時，已實現(xiàn)100%技術(shù)可控。目前，采用華光光電自產(chǎn)芯片封裝的激光器已應(yīng)用到多種領(lǐng)域，并作為核心光源隨客戶終端設(shè)備遠銷國外。
耀眼成就的背后總是立志不斷向前的努力。今天是第31個全國科技人才活動日，下面，一起在第五屆星銳獎“星銳英才”獲獎?wù)摺A光光電孫素娟的講述中，了解她追光逐夢的不凡故事。
小芯片也會有大能量
我自認(rèn)為性格是比較認(rèn)真、踏實的，也愛鉆研，這讓我一方面對于未知的領(lǐng)域有著充足的好奇心和求知欲，另一方面我也會始終把自己負(fù)責(zé)的工作努力做到最好。
我研究生期間所學(xué)專業(yè)為信息功能材料與器件。由于這是我們學(xué)校第一年開設(shè)的新興學(xué)科，在那時，課題組相關(guān)研究成果和設(shè)施都比較匱乏。
面對匱乏的條件，我沒有退縮和抱怨，而是靜下心查閱相關(guān)文獻，與導(dǎo)師溝通研究方向、搭建相關(guān)實驗設(shè)施。除了上課，其他時間我都是泡在實驗室里學(xué)習(xí)文獻、做實驗、寫文章，經(jīng)常做著做著實驗就忘了時間，成為整個實驗大樓里最后關(guān)燈的人。
在我們的不懈努力下，實驗室逐漸建立起了完善的實驗條件，畢業(yè)之際，我就已獲得多項研究成果，在核心期刊發(fā)表多篇論文，同時獲得優(yōu)秀畢業(yè)生稱號。
畢業(yè)后，為了發(fā)揮專業(yè)所學(xué)，我選擇加入了浪潮集團的光電子版塊——華光光電。
當(dāng)時正值公司計劃大力發(fā)展高功率激光器之際，我接到的第一個任務(wù)就是實現(xiàn)高功率激光器的封裝量產(chǎn)。
半導(dǎo)體激光器具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)換效率高、壽命長等優(yōu)點，一顆幾毫米的芯片就可以發(fā)出幾十瓦甚至幾百瓦的光，可廣泛應(yīng)用于激光顯示、激光打印、激光測距、醫(yī)療等領(lǐng)域，隨著功率的進一步提升，還可以用于工業(yè)加工（如激光焊接、激光切割、金屬表面處理）和國家重大需求等領(lǐng)域。
功率越高，芯片制備及封裝技術(shù)難度越大。當(dāng)時，商用高功率激光芯片生產(chǎn)廠家主要集中在國外少數(shù)企業(yè)，華光光電在低功率芯片及器件制備方面已深耕多年，但在高功率芯片制備和封裝方面較國外還有很大的差距。
任務(wù)拿到手中，我的第一感受就是：機會很好，但同時挑戰(zhàn)也很大。
當(dāng)時，高功率芯片的封裝良率不足60%，壽命不足1萬小時，量產(chǎn)難度巨大。當(dāng)時公司在高功率激光器封裝方面的研究還比較少，我雖然有點專業(yè)基礎(chǔ)，但對于高功率激光器的相關(guān)理論也還是比較缺乏的，完全沒有經(jīng)驗。面對如此艱巨的任務(wù)，我的內(nèi)心壓力非常大。
不過，后來我也想通了，所有的事情不都是由0到1、由1到N的過程嗎？只要踏踏實實從零開始做，就一定能在這個領(lǐng)域內(nèi)做到最好。
方法總比困難多
為了找到高功率芯片量產(chǎn)問題的原因和解決辦法，我每天白天的主要工作就是收集失效激光器進行分類、分析、總結(jié)，晚上查閱相關(guān)文獻尋找解決思路。
經(jīng)過一段時間的分析，我發(fā)現(xiàn)高功率激光器失效的主要原因是封裝空洞。相比于其他類型的激光器，半導(dǎo)體激光器電光轉(zhuǎn)換效率雖然高，但仍有40%—50%的電能轉(zhuǎn)換成熱量，激光器光功率提高的同時產(chǎn)生的熱量也更多，空洞的產(chǎn)生會導(dǎo)致熱量累積，從而使激光器功率降低甚至失效。因此，必須想辦法減少封裝空洞，讓激光器多出光少發(fā)熱，將芯片產(chǎn)生的熱量及時通過熱沉傳遞出去。
通過查閱相關(guān)文獻資料，我發(fā)現(xiàn)目前低功率的封裝工藝路線已不適用于高功率激光器的封裝，必須更換全新的工藝路線，提高封裝的一致性，降低封裝空洞率。
有了解決思路便有了努力的方向，但同時我又面臨著新的難題：全新的工藝路線意味著需有配套的新結(jié)構(gòu)物料以及具有新功能的設(shè)備，而這些新的物料和設(shè)備在公司前期是沒有人了解的。
為了盡快推進新工藝路線的驗證，我開始自學(xué)設(shè)計軟件、與原材料供應(yīng)商溝通物料設(shè)計要求、與設(shè)備供應(yīng)商溝通設(shè)備技術(shù)參數(shù)，很快完成了新工藝路線所需的物料設(shè)計及設(shè)備選型。
紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。作為技術(shù)人員，我覺得要解決技術(shù)、工藝問題，除了有一定理論基礎(chǔ)外，更重要的是一定要深入一線，只有這樣，才能識別出每一個工藝細節(jié)，拿到一手的數(shù)據(jù)，積累豐富的經(jīng)驗。
于是，為了盡快摸索出可行的封裝工藝，物料及設(shè)備到位后，每個工步我都親自上手操作、實驗驗證，掌握設(shè)備每個部件的功能。同時，由于半導(dǎo)體激光器制造領(lǐng)域部分設(shè)備相對價值較高，部分設(shè)備緊張，為了避免影響生產(chǎn)進度，我經(jīng)常白天學(xué)習(xí)設(shè)備原理及操作，等生產(chǎn)下班后自行進行設(shè)備操作，完成實驗驗證，大幅縮短了研發(fā)周期。在此過程中我也學(xué)會并熟練掌握了金屬蒸鍍、貼片、鏡檢、焊線、測試、老化等多款設(shè)備，這為后續(xù)工藝問題的快速解決奠定了良好的基礎(chǔ)。
經(jīng)過半年多的努力，我終于完成了新工藝路線的驗證及所有參數(shù)定型，空洞率大大降低，封裝良率提升至95%以上，產(chǎn)品的可靠性由不足1萬小時提升到3萬小時以上，達到客戶要求及量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，助推公司在高功率激光器方面邁出了一個新的臺階。
在這整個的過程中，我更加相信方法永遠比問題多。回想起在接手任務(wù)之初的狀態(tài)，其實也能理解到，我們工作中總會遇到這樣或那樣的困難，但只要克服消極畏難情緒，正視存在的困難，不逃避，不抱怨，不懈怠，知難而進，多思考解決的方法，任何困難都能克服。
助推國產(chǎn)激光器走向世界
激光技術(shù)的進步是非常快速的，隨著半導(dǎo)體激光器應(yīng)用領(lǐng)域的快速擴展，客戶對芯片功率有了新的需求，要求的功率越來越高。為了快速滿足市場要求，公司加快了高功率芯片的研發(fā)進度。
高功率激光器對于高功率芯片的壽命要求較高，而正常新產(chǎn)品的每一輪壽命考評周期至少半年，周期長、成本高。如果我們每款芯片每一輪驗證都要經(jīng)過半年以上，那會遠遠落后于國內(nèi)外先進企業(yè)。因此，芯片驗證就成為我們下一步工作所面對的“堵點”。
為盡快扭轉(zhuǎn)這一局面，加快高功率芯片的研發(fā)進度，公司成立項目組，由我擔(dān)任項目負(fù)責(zé)人。為盡快打通自產(chǎn)芯片驗證的“堵點”，我多次組織項目組成員討論、分析，在公司領(lǐng)導(dǎo)的指導(dǎo)下，很快確定了保證高功率芯片考評數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的前提是確保激光器做好電連接和散熱。
經(jīng)項目組評估，原有低功率的考評平臺因通流能力低、散熱能力差已不適合高功率芯片的考評。為解決通流能力和散熱的問題，項目組經(jīng)過多次討論及理論模擬，終于找到解決方案。
有了解決思路，項目組成員進行分工，一部分人負(fù)責(zé)電極結(jié)構(gòu)設(shè)計，提高考評夾具的通流能力。一部分人負(fù)責(zé)散熱通道設(shè)計，提高考評夾具的散熱能力。經(jīng)過二個月的通力合作，新型考評平臺驗證成功，實現(xiàn)了高功率激光器的穩(wěn)定考評。
平臺已搭建，但是因新型號研發(fā)芯片種類多、批次多，全部考評周期長、成本高。
為解決這一難題，我們查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻，并設(shè)計多輪、多組實驗，經(jīng)過反復(fù)驗證，終于研究出一套快速考評方法，實現(xiàn)了激光器的壽命推導(dǎo)，最終將芯片的驗證周期縮短至一個月內(nèi)，大大提高了研發(fā)效率。
看著一款款芯片通過快速考評平臺，定型、通過客戶考評推向市場，形成產(chǎn)值，我們的自豪感也油然而生。
目前，已利用此平臺完成了單管5W/10W/15W/20W/25W/35W/45W、單巴條60W/100W/200W/500W等多款芯片及器件的考評，并均已成功轉(zhuǎn)產(chǎn)，完成了技術(shù)完全可控，產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)加工、國家重大需求等領(lǐng)域，部分產(chǎn)品作為核心光源隨客戶終端設(shè)備遠銷國外，產(chǎn)品可靠性得到客戶高度認(rèn)可。
利用此平臺研制的“千瓦級半導(dǎo)體激光器”獲得中國電子學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎三等獎以及山東電子學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎。
在此項目過程中，我也深切感受到了團隊合作的強大力量。
單絲不成線，獨木不成林，一個人的精力、見識和想法都是有限的，在技術(shù)的道路上，更需要團隊成員一起不斷地溝通交流、思想不斷地碰撞，才能不斷地實現(xiàn)創(chuàng)新，解決一個又一個難題。
在此項目實施過程中，通過將不同細分專業(yè)領(lǐng)域的人結(jié)合在一起，我們的每次溝通都會產(chǎn)生多個新穎的想法，尤其一些年輕的團隊成員，他們敢想敢做，不受固有思維的影響，勇于突破，給團隊注入了新生機和活力，大大加快了自產(chǎn)芯片的研發(fā)和驗證速度。
今天恰好是全國科技人才活動日，作為一名科技工作者，我的經(jīng)驗是一定要時刻保持學(xué)習(xí)的心態(tài)，要有深耕的意識，不管在哪個崗位、哪個領(lǐng)域，都有學(xué)不完的知識。只有不斷地學(xué)習(xí)新的知識，才能保持創(chuàng)新的頭腦，才能在自己所在領(lǐng)域里實現(xiàn)更大的價值。
而作為一線技術(shù)人員，我會繼續(xù)深耕，腳踏實地，不忘初心，做好每一只激光器；我也會仰望星空，開拓創(chuàng)新，縮小與國際領(lǐng)先企業(yè)的差距，讓中國的激光器在世界上更多的地方發(fā)光。
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