虽然物资极度匮乏,但腊月二十九的北京城,年味已经弥漫在大街小巷。
不过对于实践基地的师生们而言,吸引他们的并非窗外的鞭炮与炊烟,而是车间里那块“掐丝珐琅”陶瓷电路板。
希望之火已经点燃,新的挑战又摆在眼前。
清晨的车间里,邹师傅撬开炉盖,用铁棍捅了个火心,然后又拿起个大铁钩猛烈的掏着炉灰。
随着一阵阵煤灰飞扬,一股蓝色有火苗从火心里蹿了起来。
尽管寒气未散,但大家讨论的热度却已经足以融化坚冰。
那块静静躺在工作台上的陶瓷电路板,既是里程碑,也像一面镜子,映照出手工制作的局限。
“你这‘掐丝珐琅’的思路确实是妙手回春,解决了强电环境下电路集成的大问题。”赵老师拿着那块电路板,语气欣慰中带着一丝凝重,“但大家也看到了,这手工掐丝、点釉、烧结,费时费力,一块巴掌大的板子就耗费了我们多少心血?若是想在我们那庞大的自动化系统里全面推广应用,尤其是未来需要大量同类模块时,这种效率……”
他摇了摇头,但意思不言而喻。
这话如同投入平静水面的一颗石子,瞬间激起了层层涟漪。
“赵老师说得对啊!”一位电机系的师兄接口道。
他指着旁边堆积如山的继电器和缠绕的飞线:“咱们最终是要取代那些‘乱麻’的。如果替代品本身制造起来就跟绣花一样精细缓慢,那意义就大打折扣了。工业化,讲究的就是个规模、效率和一致性。”
吴国华思索道:“确实,手工制作难以保证每块板子的铜线粗细、釉层厚度完全一致,长期运行的可靠性可能会因此打折扣。我们必须找到一种能够……嗯,能够‘批量生产’这种陶瓷电路板的方法。”
“批量生产?”汪传志挠了挠头,“这玩意儿又是陶瓷又是铜线的,还能像轧钢板一样‘轧’出来不成?”
他这本是句无心之语,却瞬间点亮了某些思路。
“等等!‘轧’出来?”钱师姐眼睛一亮,快步走到工作台前,用手指轻轻敲击着陶瓷基板,“传统的陶瓷成型,无非是注浆、干压、等静压。但我们这个需要内在的导电电路……或许,我们真的可以换个思路,不是在后期的陶瓷板上‘添加’电路,而是在成型之初,就把‘电路’做进去!”
一位来自材料系的师兄立刻受到了启发:“钱师姐的意思是……像‘打香’那样?把陶瓷粉末和铜粉按照我们设计的电路分布,混合在一起,然后用模具压制成型,最后一次性烧结成既绝缘又导电的整体?”
这个想法极具颠覆性,立刻引起了所有人的兴趣。
“粉末压制烧结?”李师兄沉吟道,“思路是好的,但难点很多。首先,铜的熔点和陶瓷的烧结温度要匹配,否则不是铜熔了流失,就是陶瓷没烧结实。其次,如何保证铜粉在压制过程中能形成连续、规整的导电通路,而不是分散的颗粒?还有,升温曲线、防止氧化……”
提到防止氧化和精确控温,另一位师兄提出了解决方案:“氧化问题可以用通入保护气氛,比如氮气来解决。至于控温,我们可以自己做一个!用电阻丝绕制一个管式炉或者箱式炉,配合调压器和热电偶,温度曲线应该比咱们现有的窑炉好控制得多!”
“自制电炉?这个可行!”王卫国点头表示支持,“材料也好找。”
然而,更大的难题接踵而至。
另一位师姐指出了关键:“就算我们有了可控气氛的电炉,那超细的、粒径均匀的铜粉从哪里来?普通的铜屑、铜末颗粒太粗,压制后无法形成致密的导电体,电阻会很大,甚至根本不导通。”
这时,王玉书师傅开了口:“粉末细还不简单?咱们自己磨!找个厚实点的铁桶,里面放上钢珠和要磨的铜料,架起来让它转!这就是个‘球磨机’嘛!无非是咱们要求磨得更细些,转它个三天三夜,还怕磨不细?”
王师傅这“土法上马”的提议,带着一股朴素的工业智慧,让众人眼前一亮。
但立刻有人提出了质疑:“球磨时间长,耗电量大且不说,磨出来的粉末如何收集?那么细的铜粉,暴露在空气中极易氧化,一旦氧化,导电性就大打折扣了。”
争论的焦点又回到粉末的制备和处理上。
就在这时,精仪系的保师兄提出了一个更为“化学”的思路:“既然得到超细铜粉这么麻烦,我们能不能换个思路?不直接用铜粉,而是先在陶瓷基板上‘长’出铜电路?”
“长出来?”众人好奇地望向他。
“对!”保师兄越说越兴奋,“我们可以先烧制出带有预设电路凹槽的陶瓷基板。然后,利用化学镀铜的方法,在那些凹槽里,通过化学反应还原出铜单质,沉积填充,形成电路!”
“化学镀铜?”一位有化工背景的程老师若有所思,“我好像在一些外文资料上看到过类似的概念。但难点在于,陶瓷表面是惰性的,不具备‘自催化’能力,无法引发铜离子的还原沉积。”
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