巾帼绽芳华|孙素娟：点亮微小芯片，铸就激光技术新里程碑

她们，以温柔的韧性与智慧之勇，彰显了巾帼不让须眉的豪情壮志。她们以热爱之心投入每一份工作，以女性的细腻与专注，钻研每一行，精通每一业，成为职场中的引路人、领头人、贴心人。
她们，坚守岗位，勇于担当，不负青春，展现卓越作为，用实际行动勾勒出奋斗者的最美身影。值此三八妇女节到来之际，我们向她们致以最崇高的敬意，感谢她们的付出与贡献，为她们点赞，为她们喝彩！

 
今天要介绍的主人公是孙素娟，她平时的工作是与一颗颗小小的发光芯片打交道。她和团队所从事的是高功率半导体激光器封装工作，如何提高芯片出光功率、减少热量的产生、提高激光器的寿命、完成激光器技术完全可控是其团队工作的核心。
在她的带领下，华光光电从最初的5W芯片的封装、封装良率不足60%、激光器寿命不足1万小时，到目前已实现单芯片45W、单巴条500W以上的封装，封装良率提升至95%以上，激光器的寿命超过3万小时，已实现100%技术可控。目前，采用华光光电自产芯片封装的激光器已应用到多种领域，并作为核心光源随客户终端设备远销国外。

小小的芯片，大大的能量

 
半导体激光器具有体积小、重量轻、转换效率高、寿命长等优点，一颗几毫米的芯片就可以发出几十瓦甚至几百瓦的光，可广泛应用于激光显示、激光打印、激光测距、医疗健康等领域，随着功率的进一步提升，还可以用于工业加工（如激光焊接、激光切割、金属表面处理）和国家战略高技术等领域。

 
功率越高，芯片制备及封装技术难度越大。2012年，商用高功率激光芯片生产厂家主要集中在国外少数国家，国内无量产的高功率芯片厂家，国内的封装厂家基本采用进口芯片进行激光器封装，交期长、成本高。华光光电在低功率芯片及器件制备方面已深耕多年，也已经有了很高的市场占有率，但是，在高功率芯片制备和封装方面较国外还有很大的差距。同年7月份，她毕业后即入职华光光电，当时正值公司计划大力发展高功率激光器之际，接到的第一个任务就是实现高功率激光器封装量产，机会很好，但同时挑战也很大。当时，高功率芯片的封装良率不足60%，寿命不足1万小时，量产难度巨大。

咬定青山不放松，方法总比困难多

 
为了找到原因和解决办法，她每天白天主要工作就是收集失效激光器进行分类、分析、总结，晚上查阅相关文献寻找解决思路。经过一段时间的分析，她发现高功率激光器失效的主要原因为封装空洞。相比于其他类型的激光器，半导体激光器电光转换效率虽然高，但仍有40%-50%的电能转换成热量，激光器光功率提高的同时产生的热量也更多，空洞的产生会导致热量累积，从而使激光器功率降低甚至失效。
因此，必须想办法减少封装空洞，让激光器多出光少发热，将芯片产生的热量及时通过热沉传递出去。通过查阅相关文献资料，她发现目前低功率的封装工艺路线已不适用于高功率激光器的封装，必须更换全新的工艺路线，提高封装的一致性，降低封装空洞率。

 
有了解决思路瞬间有了方向，但同时又面临了新的难题，全新的工艺路线意味着需有配套的新结构物料以及具有新功能的设备，而这些新的物料和设备在公司前期是没有人了解的。为了尽快推进新的工艺路线的验证，她开始自学设计软件、与原材料供应商沟通物料设计要求、与设备供应商沟通设备技术参数，很快完成了新工艺路线所需的物料设计及设备选型。
为了尽快摸索出可行的封装工艺，物料及设备到位后，每个工步她都动手操作、实验验证，掌握设备每个部件的功能。同时，由于半导体激光器制造领域部分设备相对价值较高，生产和研发会存在共用设备的情况，为了避免影响生产进度，她经常白天学习设备原理及操作，等生产下班后自行进行设备操作，完成实验验证，大大缩短了研发周期。同时，在此过程中也学会并熟练掌握了金属蒸镀、贴片、镜检、焊线、测试、老化等多款设备，这为后续工艺问题的快速解决奠定了良好的基础。
经过半年多的努力，终于完成了新工艺路线的验证及所有参数定型，空洞率大大降低，封装良率提升至95%以上，产品的可靠性由不足1万小时提升到3万小时以上，达到客户要求及量产标准，助推公司在高功率激光器方面迈出了一个新的台阶。高功率激光器封装工艺路线已打通，产销量均有大幅度提升，成为公司主营产品之一。
但是激光技术的进步是非常快速的，随着半导体激光器应用领域的快速扩展，客户对芯片功率有了进一步需求，要求的功率越来越高，为了快速满足市场要求，公司加快自产功率芯片的研发进度。

打通国内激光芯片“堵点”，助推国内激光器走向世界

 
高功率激光器主要应用于工业加工及国家重大战略需求，对于高功率芯片的寿命要求较高，而正常新产品的每一轮寿命考评周期至少半年以上，周期长、成本高。如果我们每款芯片每一轮验证都要经过半年以上，那会远远落后于国内外先进企业。而进口芯片存在成本高、交期长、售后差以及更高功率芯片禁运等问题，不利于市场开拓，市场竞争力差。

 
为尽快扭转这一局面，加快自产高功率芯片的研发进度，她带领团队成员搭建了高效的加速考评平台，从理论出发，结合多轮、多组实验验证，实现了激光器的寿命推导，将芯片的验证周期缩短至一个月内，大大提高了研发效率。
目前，已利用此平台完成了单管5W/10W/15W/20W/25W/35W/45W、单巴条60W/100W/200W/500W等多款产品的考评，并均已成功转产，完成了技术完全可控，产品已被广泛应用于医疗、工业加工、国家重大需求等领域，部分产品作为核心光源随客户终端设备远销国外，产品可靠性得到客户高度认可。
利用此平台研制的“千瓦级半导体激光器”获得中国电子学会科学技术奖三等奖以及山东电子学会技术发明一等奖。
作为科技型企业，她深知技术创新的重要性，技术创新是企业的生命线，没有创新就没有进步。作为一线技术人员，她会继续深耕，脚踏实地，不忘初心，做好每一只激光器；也会仰望星空，开拓创新，缩小与国际领先企业的差距，让中国的激光器在世界上更多的地方发光。
 

 

News.

新闻资讯

넳 넲