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第五章 电子器件
知识类型:
析出资源
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内容出处:
《福建省志·电子工业志》
图书
唯一号:
130020020230002355
颗粒名称:
第五章 电子器件
分类号:
TP36
页数:
21
页码:
90-110
摘要:
本章分为五节,第一节电真空器件,第二节半导体分立器件,第三节半导体集成电路,第四节特种器件,第五节材料和零部件。
关键词:
福建省
电子器件
电路
内容
电子器件是各类电子设备的心脏,它的发展在很大程度上决定着电子技术的水平。福建电子器件工业是随着本省电子工业的创建而发展起来。50年代末,福建已试制出电子管和锗二极、三极晶体管,及硅台面二极、三极管,提炼出纯度较高的镓、锗、硅等半导体材料。这时无论试制或生产,同全国先进省市相比,都处在同一水平。但因器件工业属于典型的知识密集、技术密集和投资密集的工业门类,而福建工业基础差,缺乏专门人才和资金,所以发展缓慢。
60年代中期,随着新兴工业的再度兴起,电子器件受到重视,被大力提倡发展。福建依靠地方积极性,以一些集体所有制的老厂转产电子器件产品。后来,国家电子科研单位派来一批专业人才,试制生产出稳流电子管、整流电子管、闸流电子管、锗小功率三极管、硅台面二极管和硅平面三极管。硅平面三极管是当时最新工艺技术。福建生产的硅平面三极管,质量和产量都不低于同时起步的一些先进省市。但总的来说,这次的发展同样受到资金和人才的限制,某些器件的生产规模、技术、质量还是低水平的。
60年代末70年代初,由于地方电子工业的大发展,加之国家给器件工业以较大的投资,福建办起了一个半导体工业骨干厂(为全国22个半导体骨干厂之一)。并以发动单晶硅会战为序幕,数年间从其他行业转产电子器件产品的企业就有30多个。产品从电真空器件、分立器件到中小规模集成电路及原材料、配套件。产品的自行设计与开发能力逐步增强,并取得两项重大突破:一是能批量生产单晶硅,使单晶硅不再从国外进口,除为本省服务外,还能供应其他省市;二是研制成功集成电路,发展微电子技术。这两项成果填补了福建电子工业技术与产品的空白,尤其是集成电路的研制成功,标志着福建电子技术提高到新水平。为我国第一颗人造卫星、第一颗运载火箭、第一颗通信卫星的发射成功,提供配套器件产品,作出贡献,受到中共中央、国务院、中央军委的表彰。此外,还为国家一系列重大的军事工程和紧急战备任务提供配套器件产品。
70年代,国外微电子技术进入大发展时期,器件产品已从第二代发展到第三代、第四代,我国却因长期封闭,脱离世界微电子技术发展的主流轨道,致使国产器件无论在质量上,还是在价格上,都处于劣势。特别是“文革”时期,那种只讲工作热情、不讲科学的风气,和在生产中强调“土洋结合”、“因陋就简”的做法,给工艺卫生、文明生产要求极高的器件工业造成极大的破坏,也给以后的生产带来了严重的影响。由于产品质量低劣、成本高、竞争力差,又不按市场组织生产,才导致1973年、1974年库存滞销严重,绝大多数企业出现严重困难。后来,经过调整,生产器件的企业从30多个降为17个。器件工业才得以稳步发展。
80年代,国外的集成电路及其管芯和半导体器件大量进入我国市场,加上“水货”(偷漏税的走私品)太多,难以查禁,因而严重打击了国产器件工业。面对这种形势,福建电子工业主管部门重视器件工业的技术引进和技术改造。从1982年起,分别从美国、日本、西德、荷兰、新加坡、香港等地引进显像管(黑白和彩色)、集成电路(TTL和PMOS两种)前后道工序、硅二极管、硅低频大功率三极管、声表面波滤波器等10多条生产线。
经过技术引进和技术改造,器件工业迅速发展,品种有所增加,质量显著提高。个别项目经济效益也较好。特别是显像管(彩色、黑白)、硅二极管和硅低频大功率三极管及滤波器的成效更为显著,为彩色电视机等整机产品的国产化发挥效力。1988年,器件产品总产量达7882万只,比1983年的841.6万只,增长9.36倍。从1980年到1988年器件工业产品的总产量为28962.16万只。
但是,器件工业最重要的微电子技术的发展仍十分缓慢。对集成电路的发展,国外采用高投入和人才密集等方法进行常年不懈的攻关,谁拥有最先进的微电子技术,谁就把握了技术发展的主动权。而福建财力有限,发展集成电路只投资4000多万元,而且不是一次投入,效果不大;加之专门人才缺乏,微电子技术的发展成为一个不容忽视的难题。
第一节 电真空器件
一、电子管
电子管是在气密性封闭容器的真空中或气体介质中发生电流传导的电子器件。早期的无线电设备主要是采用电子管。50年代末,福建开始试制生产电子管;60年代中期,才能进行小批量生产;70年代初,全省才有了一个生产电子管的专业企业。福建历年生产的电子管,主要品种为收讯放大管、离子管、发射管等。从1967年至1987年,全省累计生产各种电子管160多万只。1988年因产品更新换代停止生产电子管。
1958年8月,厦门大学物理系实验员杨永连在试验室里用简易方法试制成功我省第一只电子管,型号为6SQ7。其方法是将废电子管的电极拆下来,再点焊到新的玻璃芯柱上。因其中的氧化物阴极不能利用,初次试验未成功,后由该校物理教师高怀蓉制作出碳酸盐浆液,用这种浆刷涂到阴极的镍套管上,然后进行封口、排气,在排气台上对氧化物阴极进行分解、激活、再封口而成。由于电子管的试制成功,当月厦门大学就建立了生产电子管的校办工厂。后来福州大学、福建师范学院也相继办了电子管厂。但当时的生产一般是对废电子管进行加工,谈不上制造,又因一些关键原料进口有困难,生产无法维持,1960年后相继停办。
1959年底,福建省重工业厅决定在福州市西郊的洪塘村建立电子管厂,并成立了电子管厂筹备处,1960年,正式命名为“福建省福州电子管厂”。该厂包括从上海迁入福州的明艺化学玻璃厂为中心厂的4家合营企业,形成了一定的力量。当年派人前往南京、北京、上海等地进行技术培训。1961年,该厂正准备投产时,适逢贯彻调整的“八字方针”,紧缩建设项目,改与福州玻璃厂灯泡车间合并,迁址在福州工业路宁化江姑社24号,生产白炽灯泡及安瓿等产品。1964年,厂名更改为福州灯泡厂。
1966年初,福州灯泡厂在福州市工业路长汀路1号建立电子管车间(仅有破旧的单层木结构厂房4座、单层砖木结构厂房2座),并迅速派人前往南京、上海、北京等地进行技术培训,回厂后日夜加班试制,当年7月成功地试制出电子管的样管。1967年,开始批量生产WL3P稳流管,同时建立了化学零件车间,逐步建成装架、封口、排气、老化测试、阴阳极制造、栅极制造、芯柱制造、玻壳吹制、玻璃熔炼等工艺,以及金加工、制氧等辅助工艺,形成“小而全”的工艺布局。1968年,投产2Z2P整流管。以后又试制生产了发射管等产品。1967年至1971年,共生产电子管31.44万只。
1972年,随着电子管生产规模的形成和军品任务的加重,福州灯泡厂电子管车间独立建制,成立了福州电子管厂,生产有了突破性的发展。WL系列稳流管和整流管开始批量生产。稳流管系列有评WL1P、2P、3P、4P、6P、8P、10P、11P、12P、31P(1972年产量7.46万只,1978年产量15.04万只);整流管系列有2Z2P(T、M、T)、5Z8P、5Z9P(J);还有FV-5发射管、ZG1-6/15(J)闸流管。在新产品开发方面,移植了FM-203脉冲发射管技术,开发了氦、氖、激光管等多种产品。该厂产品主要为国防军工配套,其中有“特军级”2Z2P-T整流管。1973年,该厂电子管总产量为12.06万只,工业总产值由几十万元增长为近300万元,厂房扩建了8484平方米,固定资产从1972年的22.61万元增长到1976年的283.05万元。1977年至1979年是电子管年产量最高的年份,分别为14.5万只、19.55万只和14.32万只。由于管理不善,片面追求“小而全”,增加了大量固定资产和生产工人,增加了开支,.成本上升;企业产量增加,产值上升,利润反而下降。1978年,首次发生亏损。
1980年前后,我国军事装备更新,对电子管的需求量减少,加之由“包销”改为“以销定产”。福州电子管厂的电子管产品销路开始不畅,产量逐年下降。1981年,下降到最低点,年产量仅2.3万只,亏损额达14万元。
面对市场竞争激烈和不断变化的态势,该厂内部就企业命运和产品方向等重大问题意见严重分歧:一部分人认为电子管即将被淘汰,主张改产产值高的整机产品;另一部分人则认为我们是全省唯一生产电真空器件的专业企业,不能丢掉其技术设备优势去追“热门”,而应当积极开发适合市场需要的电子管新品种。领导班子中多数人倾向第一种主张。因此,1983年该厂产品转向。从外面调了几个搞整机的技术人员,拼拼凑凑地小批量生低档半导体收音机和组装康艺牌8080、8913和均达牌双卡收录两用机。转搞整机后,由于产品性质的根本变化,需要一个适应阶段,打开销路和建立产品信誉也要花很大的精力和相当长的时间,造成生产电子管的设备闲置,固定资产增加等等,出现了不少问题。当年,该厂仅根据电子工业部要求,生产为军工配套所需的2Z2P等电子管4.3万只,工业总产值从上年的506.4万元,降到106.54万元,年终财务结算勉强保本。在这一严重教训面前福州电子管厂不得不重新扭转产品方向从1984年开始发展国内比较缺门的黑白显像管。福州市电子工业局针对该厂的实际情况,调整了领导班子,并大力促进黑白显像管生产线的引进“上马”。至1987年,该厂虽还生产电子管产品,但年产量仅1.2万只。从1972年建厂到1987年,该厂共生产各种电子管(不含黑白显像管)约130万只。
二、显像管
(一)黑白显像管
1971年,福州电子管厂试制黑白显像管未获成功。
1982年10月,福州电子管厂技术科负责人孙奎杰参加省电子局组织的考察小组到菲律宾新利有限公司考察,回国后主持了黑白显像管生产线引进的可行性论证。1984年,福州电子管厂与菲律宾新利有限公司华侨林国良达成合资创办福新显像管厂的协议,双方总投资720万元人民币,从日本引进了一条黑白显像管生产线(年产能力为35cm50万只或44Cm30万只)。
1984年初,黑白显像管生产流水线的设备到厂后,该厂狠抓技术培训,多次请日本专家举办技术讲座,帮助科技人员消化引进技术,辅导工人操作,从设备安装到投产,不到三个月时间,技术人员就熟练掌握各项先进技术,工人能独立操作。5月8日,进行单机试车,7月1日,正式投产。该厂重视吸取国内外先进管理经验,加强质量和工艺管理,质检人员运用图表法,对每班生产的产品严格把关,一旦发现问题,马上分析原因,及时解决,把问题消灭在生产过程之中,保证了产品的质量。投产后的第五个月,显像管质量就达到进口管水平,经电子工业部检验,批准按进口管价格出厂。从而成了继上海灯泡厂和天津显像管厂之后的全国第三个执行进口管价格的厂家。福新牌黑白显像管已被全国名牌电视机厂家所选用。开工投产的当年,生产黑白显像管(31cm、44cm)10多万只,创产值668万元,利润153万元。1985年,生产50.86万只,产值为3306.4万元,利税657.77万元,收取外汇80.5万美元。该厂生产的黑白显像管有3大类17个品种,其中35SX9Y4黑白显像管于1985年获福建省优质产品证书,1987年又获电子工业部优质产品证书。福新显像管厂投产仅一年多时间就达到了设计的生产水平,开工两年半获利1170多万元。经济技术效益显著,受到各方面的肯定,连协助工作的日本技术人员也由衷地赞扬说:“我们在中国援建三条生产线,数福州这条线达到设计能力最快,经济效益最高。”至1988年,共生产黑白显像管211.6万只。
(二)彩色显像管
80年代初中期,我国虽能大批量生产黑白显像管,但彩色显像管仍十分短缺。为了给福日牌等彩色电视机的国产化配套需要,福建电子工业主管部门提出了将福新显像管厂的黑白显像管生产线改造成为生产彩色、黑白兼容的显像管生产线的方案。经国内有关显像管专家多次指导帮助和技术论证,决定改造福新显像管厂的生产线,这个项目被电子工业部列入“七五”技术改造计划的重点项目。为使引进成功,福新显像管厂向中国租赁公司贷款,参加合资的外商也决定增资。共投资500万美元,从日本引进了一些关键设备,整条生产线由涂屏机、激光对位自动封口机等先进设备组成,还拥有成套先进测试装置和试验手段。经过中日双方工作人员7个月的紧张安装调试,1987年7月2丨日8时52分,福建省第一只彩色显像管在福新显像管厂诞生。9月29日,该厂试产成功,这是我国既能生产黑白显像管又能生产彩色显像管的唯一生产线。
福新显像管厂生产的彩色显像管,采用精密一字型四电位聚焦电子枪,条孔状开槽荫罩和带冷轧硅钢臂的偏转线圈,并采用软跳头技术,具有高聚焦、无枕形失真、色彩鲜艳、清晰度高等特点。各项性能指标完全符合国际标准,并有较大的富余量,已达国际80年代初的水平。试产期间,成品率达80%,经用户批量试用,上机率高。从电子工业部批准立项到试产仅用17个月时间。这条生产线的年产能力为47cm或51cm彩色显像管30万只或35cm黑白显像管50万只,年产值1.5亿元,可实现利税2000万元。
第二节 半导体分立器件
半导体分立器件又称晶体管(锗管或硅管),是一门新技术产业,在我国“12年科学规划”中被列为国家重点科技项目之一。1956年,国家为发展半导体器件,集中了北京大学、厦门大学等5所高等院校师生200多人,在北京开设半导体物理专业。这个专业的开设,为国家发展半导体工业培养了骨干力量,也为福建的半导体工业打下了基础。1958年9月,厦门大学物理系半导体厂成功地试制出锗、硅晶体管,并进行小量生产。由于校办工厂是以科研试制为主,不可能批量生产;当时生产的半导体分立器件,技术指标也不如电子管高,质量不稳定,不敢在军品上应用;加上对它的发展方向有疑虑,因而在国民经济大调整中被调整“下马”。从60年代中期起,国家把发展半导体工业作为一项重要的战略决策,通过狠抓战术电台半导体化、小型化和大力发展半导体收音机,促进了半导体工业的发展,电子产品才开始从第一代向第二代过渡。福建从1965年开始重视发展半导体器件,特别是70年代,半导体工业发展较快,至1988年全省先后有30多个企业生产过半导体器件。其骨干企业为福建半导体器件厂(国营8430厂)、南平504厂、厦门半导体一厂和四厂、厦门华联电子有限公司、漳州无线电一厂、明溪无线电二厂和四厂、福州无线电三厂。从1966年至1988年,全省累计生产各种半导体分立器件29812.84万只。
一、锗晶体管
(一)锗二极管
锗二极管仅福州无线电元件四厂一家生产。1973年6月,福州台江区竹器社并入福州市无线电元件四厂时带来了锗二极管产品,原台江区竹器社的33名职工,成立了一个生产锗二极管的车间。该车间拥有屏蔽设备,702平方米的两层土木结构的厂房,生产的主要品种有2AP、2AK等7种。主要原材料为锗片、杜美丝、红丹玻璃等,原材料均靠上海等地供应。因原材料质量和供应不足等问题,经常停产。而且市场需求量不多,成本高,盈利微薄。1977年以前,年产量未超过100万只。1980年后一度有较大发展,年产量高达255.9万只。1981年,该厂从成都购进打头机一台,所生产的打头杜美丝符合引出线工艺要求,改变了原料供应不足、经常停产的被动状况,当年产量高达287.49万只。1973至1985年,该厂共生产7个型号规格的锗二极管1807.46万只。1986年后,上海有关企业从国外引进了锗二极管生产线,而福州无线电元件四厂却未更新生产设备,产品失去竞争能力。1987年下半年,只好停止生产。1988年,因市场需要又生产105.2万只。
(二)锗三极管
1966年到1985年间,福建生产锗三极管的企业有8家。主要有福州无线电三厂、莆田无线电厂、三明无线电一厂等。福州无线电三厂从1966年建厂起就生产锗低频小功率管和大功率管。1976年到1982年间,该厂主要产品3BX31锗小功率管的产量,在全国同行业中居首位。1981年,产量为538.1万只,创该厂历史最高水平。从建厂到1984年,共生产]1个型号规格的锗三极管1880多万只,产品质量居全国先进行列。该厂的3BX31产品质量管理小组,1982年荣获电子工业部电子工业先进质量管理小组称号。莆田无线电厂1970年开始生产锗合金低频大功率管、低频小功率管,其中3AD50低频大功率管在1082年全国同类产品的质量评比中名列前茅。三明无线电一厂于1971年12月试制成功3AK锗开关三极管,1973年后形成批量生产能力,能生产3AG1、3AG41~50、3AK7~15、3AK20A、3AK20B、3AK20C等多种型号规格的锗高频小功率管和锗开关管。该厂产品是从北京双桥半导体器件厂、沈阳晶体管厂、上海无线电七厂和上海无线电八厂移植的,属合金扩散型工艺制作的高频、中速、低噪声开关管。从1973年至1981年,共生产各种锗管100多万只。1972年到1979年,泉州半导体器件厂、厦门半导体器件二厂和南平504厂等也分别生产过锗管。
80年代,全省生产三极管的企业仅为福州无线电三厂和莆田无线电厂,且在1982年后都转向搞国内热门的微型计算机和电子计算器的来料装配。1983年、1984年,福州无线电三厂的锗管产量从以前的上百万只分别下降为5.3万只和9.2万只;莆田无线电厂则只有0.2万只和4.1万只,1985年停止了生产。福州无线电三厂从事微机引进开发一度不适应市场的变化,于1985年下半年又生产锗管26.3万只,1987年仅生产2.8万只,1988年停止生产。
二、硅晶体管
(一)硅二极管
1965年,厦门电子元件厂(厦门喷镀厂)建立了一个二极管车间,这是全省最早生产硅二极管的企业。生产的硅台面开关二极管2CK、可控硅1A、2A、3A等器件,畅销国内。翌年,南平504厂接受生产硅台面开关二极管,为国家“651工程”(我国第一颗人造卫星试验工程)配套,成功地完成了任务。这一年,生产2CK硅台面开关二极管12万只,成了福建省生产硅晶体管的主要企业之一。1966年,厦门半导体器件一厂也生产硅整流二极管。1967年,福建生产硅二极管的总产量仅12.17万只;1968年,总产量达到103万只。
70年代,福建生产硅二极管的企业有8家,主要品种为硅整流、开关、稳压、微波二极管,硅双基极二极管,硅阻尼二极管。此外,还有高压硅堆,砷化镓二极管、发光二极管、磷砷化镓数码管、磷砷化镓发光二极管等。骨干企业为漳州无线电一厂和厦门半导体器件厂(一厂)。漳州无线电一厂从1970年建厂开始即生产硅整流、稳压和开关二极管,1978年还生产了硅阻尼管、硅桥式整流管。1977年年产量最高,达63.72万只。泉州半导体器件厂于1972年建厂后,主要生产硅整流二极管,后又发展了微波二极管。南平504厂于1974年试制成功参数对称的双二极管,满足了仪表工业的某种特殊需要。福州无线电二厂于1970年派人赴上海学习制造可控硅及整流二极管的技术,试制生产2CZ-20A、50A硅整流元件;1974年又试制生产大功率200A平板式硅整流元件,当年生产出20A〜200A陶瓷结构平板压接式硅整流元件5600只。1973年,先后试制成功20A、50A、200A、500A可控硅元件和5A、20A、50A、200A、500A硅整流元件共9个品种。1974年,把50A以下硅元件改为螺旋式结构,由于氩弧焊封装工艺没有掌握好,元件漏气,压降超标,电压特性下降,成品率降低。1977年,自制管座管帽,采用液压封装,合格率有较大幅度提高,性能较好。该厂产品主要为本厂生产的整机配套。1970至1979年共生产各种硅二极管10.16万只。1979年后,因产品销路不畅及质量、成本诸因素影响,逐年减产。1982年11月停止生产。
硅堆的生产企业集中在龙岩地区。1972年,龙岩地区重工业局规划在本地区重点发展硅堆。经过短时间的摸索实践,当年生产出质量合格的高频高压硅堆0.24万只。1972年至1988年龙岩地区无线电厂(后改为龙岩空气净化设备厂)和龙岩无线电三厂共生产高压硅堆15万多只。
70年代,是福建硅二极管生产的重要发展时期,不少企业从单一产品发展到系列产品,有些企业则以生产二极管为基础谋求生存和发展。但是,总的生产能力、技术与质量水平都较低。1970年到1979年总产量为825.68万只。
80年代,福建已逐步形成了漳州无线电一厂和厦门半导体器件厂的硅二极管的专业化生产。1980年到1988年,.全省共生产各种硅二极管17519.04万只。
漳州无线电一厂1980年被省电子工业局列为全省电子工业16个重点技术改造企业之一,承担为福日牌电视机配套的任务。为此,该厂与省投资企业公司合资,于1982年引进硅二极管生产线全套设备,1984年投入批量生产后,当年产量达399.8万只。该厂能批量生产IN4001~7系列硅整流二极管、PR1001~7系列硅快速(阻尼、升压和高频)二极管、1N4118、IS1553和IS2076系列硅'决速开关二极管、HZ、BZX系列硅稳压二极管、2CZ53〜57和2CZ82〜85系列硅整流二极管、2CW50~78和2CW101~121系列硅稳压二极管。因产品质量好,1985年被电子工业部确认为首批为国产化彩色电视机配套的企业,同年10月获得电子工业部颁发的生产许可证,年产量达1008.7万只。1984年、1985年两年的产量,是过去10年总产量的4倍多。1987年,该厂被电子工业部评为彩电国产化工作先进集体。1988年,该厂积极开展横向联合,参加国内大的电子企业集团,先后参加了“金星”、“黄河”、“飞跃”、“西湖”、“福日”五大电器集团和中国TJ联合体,以扩大产品销售。1988年,产品销售量高达5000万只,占全国硅二极管市场总销量1/10,成为电子工业部定点的全国彩色电视机主要配套厂之一。该厂三联牌SO2CK74A~E型硅开关二极管1988年获福建省优质产品称号。厦门半导体器件厂,1981年开始从事塑封整流二极管来料加工业务,产品全部返销国外。1983年前后,国内市场对硅二极管的需求量剧增,这对厦门半导体器件厂来说是一个难得的机会,可由于该厂设备均为五六十年代的水平,生产能力有限。为了改造老企业,经厦门市政府批准,采用拼盘方式,用32万美元从香港宏业半导体工程有限公司引进美国、日本和香港的关键设备。1984年8月14日签订了合同。按规定,合同生效四个半月内生产线全面投产。可是主要设备拖了10个月才陆续到齐,有的机器又与合同要求不符,如长炉、塑封机质量低劣,其中油压机和320穴模具两项设备距离合同规定甚远,因而在试产中出现反复无常和粘模严重的现象;几台主要设备都有外部锈迹、人工锉磨等问题;到货的晶片(硅片)5500大片,是1974年出厂的;环氧树脂的到货期正好是失效期。由于港商严重违背合同和屡次严重违约,致使厦门半导体器件厂在经济上蒙受了很大的损失。为了维护国家利益,该厂在有关部门的支持下,据理力争,做了大量工作,终于迫使港商签署一项与合同具有同等效力的协议书,同意更换不合格品,补齐缺损零件,退还多收货款,并派出以总工程师为首的技术人员到厂协助安装调试引进线有关设备。1986年4月15日以前完成了调试和试产,产品符合技术合同要求,经电子工业部第五研究所进行全部项目的例行试验,符合部颁标准。该生产线投入生产后,至1987年已生产硅二极管1304.1万只,偿还贷款一半多,产品出口创汇17万美元。1988年,该厂对本需引进的部分生产设备自行设计和制造,制造出分选机、搓直机、编带机、打印机,花费人民币2.5万元,而引进则需8万美元。这一年,该厂产品通过了机电部生产许可证验收,S2CE85A型硅整流二极管和S2CK74A型硅开关二极管获省优质产品称号。历年共生产硅二极管4000万只。
(二)硅三极管
60年代,福建生产硅三极管的企业仅两家,批量生产始于1965年。在大办新兴工业中,生产器件产品的厦门喷镀厂建立平面工艺试制车间和硅二极管车间。因当时二极管产品销路好、盈利大,以此积累资金,为研制平面管提供了必要的经济条件。1965年,我国成功地突破了硅平面工艺技术。年底,厦门喷镀厂也试制成功了福建省第一此硅平面三极管,并投入了生产。以后数年,产量逐年增加,质量不断提高,在全国颇有影响。1966年4月建厂的南平半导体器件厂(后改为南平504厂)也生产了硅高频小功率三极管。
70年代,福建硅三极管的生产有较大的发展,建立了一批骨干企业,有个企业先后生产各种硅三极管。主要品种有硅高频中小功率三极管,硅低频大、小功率三极管,硅高频、超高频大功率管,硅开关三极管,硅场效应管等。年产量从1971年的70.16万只,增长到1980年的710万只,提高了10倍多。
80年代初,由于大量进口整机和器件,给国产器件生产造成了严重威胁。如1981年硅三极管产量为938.5万只,1982年降为297.6万只,减少三分之二。为此,福建半导体器件工业加紧了企业技术改造和技术引进,使生产有了新的生机。1988年,专产硅三极管的企业有6个,产量为952.5万只。此时福建半导体器件厂从明溪迁至福州城门新址,继续投入生产。
1.硅高频中、小功率三极管生产硅高频中、小功率三极管的主要企业为福建半导体器件厂(国营8430厂)、南平504厂。前者1969年5月被列为全国22个地方半导体器件骨干厂的建设项目之一。当年8月1日,福建省以厦门电子元件厂原有设备和技术力量为基础,再投资2000多万元,在“小三线”地区的明溪县连厝村,建立国营8430厂。筹建时在没有对这里的地质、水质、供水量、气候条件进行科学调查的情况下,便从“战备出发”,将这个骨干企业建在一条长约4.4公里的大山沟底支沟的死角里。为防敌机发现,或被发现后不致被全部炸毁,工厂厂房布局散乱。以致把好不容易得到的相当部分资金耗费在挖山、砌坡、建桥(10多座)、修路和搬迁之上。尤为严重的是,由于钻山过深,以及水质、潮湿度等客观环境有悖于对工艺环境、生产条件要求极高的半导体生产工艺规律(如日本采用超纯净化生产),致使这个厂建成后虽能试制成功并批量生产硅大中小功率三极管,但在批量投产后不久,即暴露出种种严重妨碍生产和影响质量的问题。如该工厂的厂房置于林荫密雾之中,日晒时间极短,有的只有两个小时,有的几乎终日不见阳光。冬天雾气不散,初夏之前阴雨连绵,空气潮湿,只要一返潮,工艺车间墙壁上就会冒出行行水珠,湿度高达90%。有人形容说“抓一把空气可捏出水来”。一下大雨,水就浑浊不清,只好停产等待好天气。因此上半年往往处于停产状态,下半年是生产的黄金季节。可是1973年后因山林被滥砍滥伐,造成水源枯竭,从每年的9月份起用水供应严重不足,水压才0.5公斤。为保证生产,只好压缩生活用水时间,每天仅供水3小时,但仍无法保证生产之需,还时常被迫停产。水质不纯的问题也十分突出。水中有一种不溶于水、酸、碱的有机溶剂,不能用过滤、吸附、离子交换等方法除去,是一种属于永久性硬水。还有一种像鼻涕一样的淡黄色有机胶体,也难以除尽,在高温下会碳化成为良好的导体。这对单晶、外延、扩散、光刻、制版等工艺的影响极为严重。产品容易产生漏电大、击穿特性软、输出特性、击穿电压、电流放大系数容易退化等问题。据后来勘察,该址还有放射性物质。这种恶劣的生产生活环境,在全省9个“小三线”工厂中最为典型。
面对恶劣环境,为了提高产品质量,该厂采取了几项措施:一是1971年9月10日厂领导专程往厦门大学请刘仕毅副教授到厂,用了两个多月的时间,对车间和厂区环境、水质作了系统调查,并提出在工艺车间内采用隔板防潮的建议。根据刘仕毅的建议,工艺车间的布局结构作了一些调整,还适当地关门和开门开窗;二是将主工艺厂房附近的树木砍掉(因工艺厂房附近的树木过多,没有阳光,湿度过大,为此厂里向省国防工办请示砍树,工办领导从战备角度出发不予同意。但1972年,春末初夏之交,有一天夜晚雷雨交加,厂区内有一棵直径约40公分的松树被雷电击倒在房子上,不久又一棵松树被雷击倒在宿舍房顶上。为此,该厂再次要求砍树,工办仍不同意,后经三明地委、军分区、明溪县委领导到实地考察,现场拍板同意砍树。1972年7月至11月间,将厂房附近30米以内的树木全部砍掉);三是工艺上也采取了一些措施,例如,扩散工艺中气体纯化使用的分子筛,改半年烘干一次,为每个季度,甚至个把月就烘干一次。针对水源浑浊问题,采用水库沉淀和慢滤池,减少杂质,提高水的纯度。该厂还在较开阔的地面上盖了一幢主要工艺楼。后来,经采取一些措施后,产品质量略有提高。这之后,生产才有了较大的发展。1972年产量才100万只,1980年仅3DG一个系列产品就达300多万只,1981年达500多万只。3DG27、3DG12、3DG7系列中功率管的例行试验合格率由85%提高到95%以上。并且,以3DG12为代表产品,参加了全国同类产品的质量评比,获得较好的评价。四机部函请该厂作“SDG12Icbo、Vceo、β”的稳定性和可靠性高的经验介绍。1978年,该厂生产的3DGl30(3DG12)中功率三极管参加全国同类产品的质量评比,获第四名。1982年,在全省3DG102B三极管的同类产品评比中,获第一名。1983年10月,经对工艺、工人素质、生产条件、产品质量等诸方面的严格审查,有5种产品获得电子工业部首批颁发的生产许可证。该厂成为部首批17个生产许可证试点单位之一。1971年到1988年,共生产各种中、小功率三极管3052.74万只。1980年5月,我国向太洋海域成功发射运载火箭,该厂的高频小功率管、硅开关管等器件,装备在试验用的8种弹载设备和22种相应的配套设备上,受到了中共中央、国务院、中央军委的表彰;七机部也向该厂发了贺电。1984年4月,该厂产品又为我国第一颗同步卫星的发射成功作出了贡献,再次获得中共中央、国务院、中央军委的表彰;航天工业部也赠送了纪念品。
生产硅高频中、小功率三极管的另一个骨干企业南平504厂,主要产品有NPN、PNP高频三极管。该厂于1967年,在省重工业厅仪表处指导下,由南平半导体器件厂和南平仪器厂合并建立。建厂初曾派出17人赴上海学习、培训。1968年8月,上海无线电元件五厂派技术工人到南平协助搞试制,获得成功,并批量投产了3DG8、3DG6小功率三极管。当年产量约6万只,创产值39万元。1072年总产量达34.65万只,仅小功率三极管就达18.2万只,创产值73.9万元。经过10多年的发展,小功率三极管的年产量从6万只发展到191.63万只。生产工艺日益完善,质量稳步提高,产品销往全国各地,经久不衰。生产的硅3DG系列三极管有3DG4、6、8,3DG401~407系列,CDS2等。3CG产品,是1980年7月试制投产的,有3CG14~15、3CG21、3CG23系列、3CG100等。1982年,该厂的3CG100参加全国同类产品的质量评比,获第一名。从建厂到1988年,共生产3DG系列产品1277.6万只、3CG系列产品66.87万只。硅高频中功率管,于1977年8月试产成功并批量投产,年产量达50万只。品种有3DG7、3DG12系列,3DG27、3DA87系列等。1982年,3DA87参加全国同类产品质量评比,获第四名。
1979年至1988年,明溪无线电四厂共生产3DG系列中、小功率硅三极管65〇.58万只。
除上述各厂外,全省先后生产硅高频中、小功率三极管的企业还有厦门半导体三厂、厦门半导体四厂、厦门大学综合厂、明溪无线电二厂、三明无线电一厂、仙游无线电厂等。从1974年起,福建生产的硅高频中、小功率三极管还小批量出口,福建半导体器件厂出口310万只,南平504厂出口79.25万只。
在硅三极管的生产工艺和产品技术进步方面,有两项较大的尝试。一是福建半导体器件厂于1975年10月开始采用硅酮树脂塑料封装新工艺,1976年投产塑封3DG40l~406、3DG202系列产品,当年生产约3.28万只。由于其它任务的影响,塑封生产线没能继续生产。1980年初这条生产线重建成功,批量投入生产。二是省电子工业局为了改善半导体器件工业的生产环境条件,以南平504厂为试点,拨款将旧礼堂改建成380平方米的全省第一个净化厂房。1978年投入使用后,该厂产品合格率显著提高,制版工艺效果尤为显著。
2.硅开关三极管
全省先后生产硅开关三极管的企业有4家,主要企业为南平504厂和福建半导体器件厂。1968年8月,南平504厂在上海无线电元件五厂的帮助下,试制成功3DK2开关管;不久,又试制成功3DK3产品。1970年,开始批量生产,年产量达3.4万只。产量最高的年份为1977年,达20.78万只。从建厂到1988年,该厂共生产开关管152.34万只。开关管产量最多的则是福建半导体器件厂,从1971年至1985年,产量334.76万只。1971年,该厂生产3DK系列中、小功率开关管。1972年,硅开关三极管曾出现饱和压降(VCESat)不稳的现象,严重影响产品的质量。为了解决这一问题,技术人员和工人反复试验,采用背面蒸金新工艺,并结合运用“优选法”,使成品率有所提高。1973年,采用中测打点机生产,并在背面蒸金的基础上,采用磷气氛下合金的方法,使饱和压降的稳定性进一步得到改善。1974年,四机部给该厂下达了为“东风五号”重点工程提供3DK2、3DK3开关管的配套任务。1975年,该厂按06单位提出“东风五号”的技术要求生产,虽然完成了任务,但产品的合格率仅为15~20%。1976年,为了解决质量不稳的问题,采用直流溅射钝化工艺,较好地解决了高反压管高压老化和潮热试验质量问题。高压老化合格率由60%提高到90%,潮热试验合格率由50%提高到80%,最高达90%。1978年,针对3DK管长期以来由于饱和压降、放大系数及漏电问题造成的例行试验不合格的现象进行了较全面的观察,增加了表面三氧化铝钝化,改进了合金方法,并对封帽工艺提出了更严格的要求,质量问题才迎刃而解,使3DK7全部通过了例行试验;3DK4的成品率((3为绿点),也由20%左右提高到50%,达到历史最高水平,产量从上半年12万只上升到下半年60万只。1979年,该厂根据四机部的要求,完成了为战备配套3DK2B、3DK7B高速开关三极管5.18万只的任务。
建厂以后,随着生产工艺不断调整创新,产品质量逐步提高,产品品种也不断增多,主要有3DK2、3DK3、3DK4、3DK7、3DK8、3DK9、3DK21等。
此外,厦门大学综合厂、明溪无线电四厂也分别生产过硅开关三极管,但产量不大。
3.硅髙频、超高频大功率三极管
福建生产硅高频、超高频大功率三极管的企业有3家。最早生产硅高频三极管的是福建半导体器件厂。1970年,该厂曾在简易的厂房和工艺条件下,试制成功高频大功率三极管4S11、4S12(新型号分别为3DA2A、3DA2D)两种晶体管,1971年小批量生产。由于生产工艺技术难度大,产品技术无法达到定型标准。该厂发动职工积极改进生产方法,先后对中测工艺、硼、磷扩工艺、封帽工艺进行调整,改变了工艺流程,提高了硅材料质量,因而产品质量得到提高,特性有所改善。1976年,根据四机部的任务要求,该厂派人到四机部1413研究所参加为我国重点工程“114雷达”配套所需要的硅高频功率管攻关会战。该厂的任务是必须在规定的期限内提供6000只400兆赫50W和400兆赫12W超高频大功率管。这种超高频大功率管是发展电子对抗雷达、通信导航等军事装备的极其重要的基础产品,要求可靠性高、管芯面积大、图形线条精细,由几千个小单位组成,工艺过程相当复杂。为保证试制成功,该厂组织了管壳零件、单晶外延材料、水、气、制板、制管、仪器设备等7个攻关小组。经过一个多月的会战,先试制出H-2型氧化铵管壳零件。在没有液氮机的情况下,用氮氧机制取的液氧代替液氮,保证供给Pt-cr一w-Pt-Au新金属化系统溅射设备的液氮冷井使用。同年12月,采用铬一铜一铝系统的通常工艺做出400兆赫下输入2瓦输出12.6瓦的样管,并用铀一铬一钨一钼一金的新金属化系统做出12.6瓦的样管。当年全面完成四机部1976年9月1日下达的(76)四础字106号文件生产400兆赫12瓦超高频管2000只的任务。为继续试制400兆赫50瓦超高频管的生产,打下了基础。
经过一年的努力,该厂采用自制的光刻掩膜版试制的超高频管样管,输出功率可达48.2瓦,接近成功。此时,四机部又下达该厂试制生产用于m长河四号”、“5072”、“640”、“东风五号”、“708工程”以及“506航空电台”、双波段电台等工程配套的超高频大功率管的任务。
1978年2月,400MC50W超高频大功率管试制出样管。当月21日送到四机部1014研究所测试的21只样管中,输入功率为17瓦时,输出40瓦的4只,输出大于50瓦的6只;输入15瓦时,有一只输出51.8瓦,增益达5.38分贝,效率为75.20%,达到了四机部在会战会议上提出的技术指标。3月14日,1014所向四机部报告说,这只管子是他们看到的性能最好的一只。这一年该厂共生产3DP系列超高频大功率管2990只。
1979年3月,四机部在“400兆赫50瓦硅超高频大功率晶体管协调会”上,要求该厂在当年10月之前提供3DP系列产品100只。该厂当年生产了133只。
由于超高频大功率管的工艺不过关、成本高、可靠性低等原因,无法批量生产。在四机部调整下,1980年停止了3DP系列超高频大功率管的试制和生产,改产SDL3、3DL5超高频大功率管。这一年,该厂生产3DA系列的三极管15.98万只,达历史最高水平。
1972年到1984年,福建半导体器件厂共生产3DA1、3DA2、3DA4、3DA5、3DA14、3DA21、3DA27、3DA97、3DA98、3DH1、3DH2、3DH4、3DH6、3DP210、3DP410、3DP420、3DP430、3DL3、3D1L5等高频、超高频大功率管39.7万只,其中3DA系列占95%,超高频大功率管仅占0.8%。1985年后,由于该厂产品结构的调整,停止生产上述产品。
厦门半导体器件二厂,从1978年到1986年生产3DA系列硅高频大功率管为19.13万只。明溪无线电二厂1983年生产硅高频大功率管9000只。明溪无线电四厂1984年到1986年也生产硅高频大功率管。1987年后,福建停止生产硅高频、超高频大功率管。从1972年到1986年,全省共生产硅高频大功率管87.58万只。
4.硅低频大、小功率三极管
1969年,福建开始生产硅低频小功率三极管,生产企业主要为厦门半导体器件四厂,国营8430厂和南平504厂也曾生产过少量的硅低频小功率管。硅低频大功率三极管由厦门半导体器件四厂独家生产。1979年,该厂经过市场调查,发现用于电子整机的硅低频大功率管比较紧缺,便抓紧研制生产。由于设备陈旧,工艺落后,未能形成批量生产能力,当年产量仅1.26万只,1979年至1982年的总产量才3.96万只。1983年,该厂从美国、日本等地引进了硅低频大功率三极管后道工序的关键生产设备,年产能力为300万只。当年试产成功,产量为11.1万只。1984年,产量为57.5万只。1985年,随着市场的扩大,产量上升到151万只。产品被上海电视机一厂、上海无线电四厂等名牌电视机厂、收录机厂批量选用。该厂通过技术改造,经济效益迅速提高。改造前的1982年工业总产值为68.8万元,利税为1.8万元;改造后的1985年工业总产值为1033.2万元(按8〇年不变价),利税为164.3万元,分别增长15倍和91倍多。1979年至1988年,共生产硅低频大功率三极管696.96万只。
5.硅场效应管
硅场效应管主要由福建半导体器件厂生产。1973年,该厂试制生产P沟道MOS场效应管CP3型,以及N沟道场效应晶体管3D01、CN3型。1975年,试制生产N沟道结型场效应管3DT6、3DT7。1982年,因产品结构调整停止生产。1973年到1982年,共生产场效应管28.81万只。
福州大学物理系实验厂也曾少量生产场效应管。
第三节 半导体集成电路
70年代初,福建开始发展半导体集成电路。先后有8家企业生产MOS、IC和TTL、IC中小规模集成电路,以及少量大规模集成电路和HTL高抗干扰小规模集成电路。骨干企业是全省唯一被电子工业部定为全国28个重点生产集成电路企业的福建半导体器件厂。南平504厂也是省内生产集成电路的主要企业。此外,内联企业厦门华联电子公司也在较大批量生产集成电路及半导体器件。
集成电路是知识密集、技术密集、投资密集的产业。它的设计制作、加工工艺和检测分析都在相当大的范围内集中了现代科学技术的精华:生产环境要超净,材料要超纯,加工要超微细。这样一门高技术产业,福建恰好发展于“十年动乱”中。在极“左”思想影响下,骨干企业建在山沟里,没有应有的生产条件和设施,违背了集成电路生产的科学规律。加之资金不足,技术力量薄弱,因此,生产工艺落后,技术水平低,质量差。有些企业差点倒闭。直至80年代,虽经引进改造,略有好转,但仍然困难重重。
一、MOS集成电路
1971年,福建开始生产MOS集成电路。最早研制这一产品的是福建半导体器件厂。至19S8年,先后有4个企业生产该产品,主琴骨干企业为南平504厂。1971年到1988年,全省MOS集成电路的总产量为232.62万块。
1971年,福建半导体器件厂开始试制MOS集成电路,但由于气候、水质、设备、工艺等原因,未能大批量生产,只好改产中功率三极管。1972年,从四机部1413研究所调来了技术人员刘德文(专搞集成电路)后,又开始了场效应固体电路的试制。次年,7DT斩波器等小规模集成电路试制成功。1975年8月,该厂将三车间固体电路试制线和超高频大功率管试制线合并,组建了集成电路车间,开始批量生产7DT201、7DT202、7DT40l三种斩波器,当年生产1354块。1976年,四机部要求该厂在年内建成集成电路净化改造生产线2000平方米,该厂接受任务后向省国防工办、省电子工业局申请建造净化车间急用的主要材料和设备,但由于该厂所处的地理环境的影响,一直下不了投资建净化厂房的决心,影响了集成电路的发展,也是造成该厂1980年停止生产MOS集成电路的主要原因。
1977年4月,在四机部、中国科学院联合召开的“微型计算机专业会议”上,要求福建8430厂负责提供集成电路。省国防工办要该厂把生产为050微机配套的集成电路作为当年工作的重点,在月15日前完成提供8位A、R寄存器、8位R寄存器、4位运算器和CC等控制部件(这4种器件每种3套)。为此,该厂自制了一些测试仪器,购买了一些原材料,经过4个多月的努力,制造出050微型机所需的中规模集成电路,按时提供给福建无线电厂。
1980年,该厂停止生产MOS集成电路。从1972年到1980年,该厂生产的MOS集成电路的品种主要有7CM3模拟门,7CH3、7CH5或非门,7DT201、7DT202、7DT204斩波器,7CZ、7CDA倒相器,7CK4扩展器,7CARS触发器,7CHJK触发器,总产量为3.22万块。1987年、1988年又恢复生产MOS集成电路,产量为77.14万块。
南平504厂于1974年3月根据省电子工业主管部门的要求,开始筹建集成电路的生产。该厂派出14名技术人员和工人赴重庆大学学习固体电路制造工艺技术和计算器逻辑原理知识。当年8月成立了集成电路车间,并试制成功PMOS集成电路,1975年投产。1979年,净化厂房投入使用后,集成电路的质量不断提高,产量日益增长,品种由8种扩展到34种,并具备了可以根据用户需要设计生产各种专用电路的能力。1981至1983年,该产品分别获省、地、市科技成果奖。1984年,该厂质量管理小组荣获电子工业部先进奖。1980年至1984年,加快了企业技术改造步伐,加强了管理,积极利用改革开放的有利条件来发展生产,取得了建厂以来最好的经济效益,实现税利达993万元。1983年,经省电子工业总公司和省经委技术引进评估领导小组批准,该厂从美国、日本和香港等地“拼盘”引进具有80年代初先进水平的CMOS集成电路生产线关键设备,年产能力为200万块。为此,该厂投资340万元(其中企业自筹200万元),建成一幢4580平方米的超净化集成电路生产工艺大楼。但因引进线投资不足,难以开工生产,留下许多后遗症。1975年至1988年,共生产PMOS集成电路122.26万块。厦门半导体器件四厂于1977年至1979年生产了MOS集成电路4.09万块。三明无线电一厂于1977年生产过MOS集成电路100块。
二、TTL集成电路
1975年,福建开始生产TTL集成电路,最早研制这一产品的福建半导体器件厂,是电子工业部指定专门研制生产TTL与非门(施密特触发)和单稳态电路的半导体器件厂。之后,另有两个企业也小批量生产过TTL数字集成电路。1975年到1988年,全省共生产TTL数字集成电路191.78万块。
1974年,福建半导体器件厂仿制上海无线电十九厂5JZ01、5JZ11、5JZ21版图成功,次年正式投入生产。1975年,该厂单独进行7MY单与非门的版图设计,工艺试验亦获成功。1976年投入生产,能生产门电路(7MY13、5JZ01、5JZ11、5JZ21)、RS触发器(7CS13)、JK触发器(7CS23)等,年产量达1.8万块。
1977年初,该厂“七•二一”工大教师张庆柱开始进行单稳态集成电路的设计,为电路模拟试验提出了比较完整的方案。同年4月5日,该厂与四机部601厂、830厂、630厂、06——72研究所、北京电视设备厂、上海广播器材厂等单位,联合在本厂(供方)为“4771”重点工程配套所需的单稳态集成电路进行集中联合设计。由于各方密切配合,很快就确定了具体电路形式、逻辑功能、技术参数指标等。参加联合设计的工程技术人员充分肯定了张庆柱的设计方案,仅做了几项修改和补充。根据联合设计要求,该厂先试制SC4120和SC4110单稳态电路,并把试制任务交给“七•二一”工大师生,作为毕业实践课题。他们用一个半月时间试制成功了SC4120和4110两种不同电路形式的单稳态触发器。样品经10多家军用整机厂试用,效果良好,伹稳定度达不到国外同类产品(SN74122、SN74121)的水平,此后便在提高质量和完善功能方面下功夫。
1977年底,四机部在秦皇岛重点工程技术协调会上,要求该厂提供中规模单稳态系列电路新产品(相当于SN74123)。后来,国防科委、四机部在河北廊坊“三抓”工程(东风五号、311、巨浪)配套会议上,又要求该厂提供SC4110、SC4120单稳态触发器620块,SC5110施密特触发器160块。为保证产品质量,该厂加强对电路芯片的检验,工艺筛选按专门制订的新标准执行,从材料进厂到产品出厂都从严要求,对管壳零件、电镀件、热压焊点、烧结、封装等工艺,采取了必要的技术措施,提高了可靠性。SC4110通过二类总技术要求的例行试验,经过30多个军用整机厂家使用,颇为满意。该厂生产的中速TTL电路7CS23,在四机部组织的全国25家企业同类产品质量评比中,总性能被评为第7名。由于质量和技术水平的提高,1979年生产的SC4110、SC4120、SC4140三种产品达到原设计要求,特别是SC4110电路性能已接近国外同品种(SN4/74121)的水平,并具备批量生产能力,通过了省电子工业局组织的生产定型。为此,四机部半导体处特发贺电,祝贺“该产品填补了我国集成电路的一项空白”。紧接着,该厂又发展了双单稳态触发器SC4240、SC4122的系列产品。1982年6月,该厂研究所二室研制T112、T4132电路,几经改版,反复摸索,工艺条件逐渐成熟,试制出的T1123样品与进口的美国相应型号(SN74123)的电路同时测试比较,速度相近,有的参数相等,直流参数符合技术指标。由于明溪山区厂房条件差,仪器设备简陋,单晶片、外延片等材料质量低劣,无法正常生产。1982年,为了改变被动局面,加速开发、研制和发展国内紧缺的中大规模集成电路,该厂抓企业的技术改造,利用开放的有利条件,一方面从国外引进400种半成品和芯片进行加工试销,打开销路;另一方面经香港先进半导体公司从美国、日本、荷兰等地引进一条集成电路后工序生产线,投资91万美元,年产能力加工集成电路300万块或分立器件2000万只。原计划1983年9月设备到齐,1984年5月1日开工,后因4台主要设备经多方周转和个别改型而耽误了时间,直到1984年10月设备才到齐,并安装调机完毕,试产合格,质量超过部标。10月19日正式开工投产。因厂内外诸多因素的影响,生产线未.能发挥应有的生产能力。1985年,福建半导体器件厂研制成功了F5414中规模集成电路,这是国防科工委下达的为国家重点工程“红旗七号”配套的重要器件。该厂在研制中,大胆采用新工艺,进行了浅结薄外延、掺金工艺试验、硼微晶玻璃扩散源试验、后扩金工艺试验及表面钝化等,都获得成功。担负设计的技术人员姚清港根据本厂光刻工艺水平,大胆缩小版图尺寸,使交流参数性能大幅度提高,延迟时间超过国外同类产品的技术标准。该产品全部采用国产原材料,经上机试用和技术鉴定,达到美国军标水平。1986年3月7日,在福州通过部级鉴定,被认为“填补了国内空白”、“为国防现代化作出了贡献”。
1975年到1988年,福建半导体器件厂共生产TTL的陶瓷封装、金属封装、塑料封装的集成电路157.8万块。
三明无线电一厂于1977年4月筹建集成电路车间,同年10月试制成功TTL系列JK触发器、D型触发器、单与非门电路,当年生产1.13万块。1978年,研制成功双D触发器。这种中规模数字电路的电路复杂,集成度高,版图设计难度大,对应用硅材料及其工艺有很高的要求。为解决技术与质量问题,该厂首先突破材料关,采用二氧化硅抛光表面工艺,减小单晶的新增位错数和表面机械创伤,又在外延后采用氯化氢抛光表面,进一步减少外延后的层位错;同时严格把好光刻、扩散等工艺的质量关和工艺卫生。1977年至1980年,共生产TTL集成电路4.47万块。由于该厂基础较差,资金不足,不顾自身条件,盲目发展集成电路生产,既要做TTL电路,又要做MOS电路,还要做线性电路,没有明确的产品方向,1981年因无订货而停产。由于耗资大,收益小,加上管理不善,1981年亏损23.9万元,1982年又继续亏损,给后来的生产造成了严重困难。
此外,1978年、1979年,南平504厂也生产了TTL集成电路5.53万块。
三、HTL高抗干扰电路
HTL高抗干扰电路由厦门半导体器件二厂独家生产。1975年该厂试制成功后,1976年投入批量生产,1978年产量高达16万块。1976年至1980年,共生产31.46万块。1980年停止生产。
四、线性集成电路
1978年到1980年,福建试制生产过线性集成电路。1978年、1979年厦门半导体器件厂生产线性集成电路4500块。1979年,三明无线电一厂和仙游无线电厂也分别试制成功这种电路,型号为FC54低功耗运算放大器。三明无线电一厂还试制生产了FC52低功耗运算放大器。这种电路不同于数字集成电路,对材料和生产工艺要求更加严格。两厂由于资金不足,工艺设备条件差、技术力量薄弱,又缺乏经验,1980年生产线性集成电路1000块后,不得不于1981年停产。仙游无线电厂为此还严重亏损,被迫转轨其他行业。
1984年8月,由厦门联合发展有限公司与原中国电子器件总公司南昌746厂联合,在厦门湖里工业区兴办厦门华联电子有限公司。该公司从美国、日本、荷兰、香港等地引进了集成电路塑封生产线和半导体发光器件封装生产线的成套设备和制造技术,并把内地较强的技术力量与国外先进技术结合起来,而有所创新。该公司从1986年4月试产后,根据国内外市场的需要,开发了7种IC、LED半导体器件和HD系列线性集成电路、国标CC系列的CMOS集成电路,以及数码管、数字显示器、时钟显示器、调频调幅指示器、矩阵文字显示器、汽车用专门显示器及电脑控制的大屏幕显示板等18种光电显示器件。有些产品批量出口到美国、香港市场,有些产品则随厦门独资企业——宏泰发展公司、永泰公司生产的电脑电话机等产品间接出口(宏泰、永泰公司均用外汇向华联公司购买器件)。1987年、1988年,该公司生产发光器件2657.6万只,自产和加工集成电路70.4万块。
第四节 特种器件
一、微波器件
微波器件由泉州半导体器件厂独家生产,该厂建于1972年。1975年后,与南京工学院、清华大学、华中工学院、四机部第55研究所等60多个高等院校、研究部门开展技术合作,开发了20个大类、160多个品种的微波混合集成电路,年产能力为500套件。该厂是省内比较早开展横向联合的企业之一。他们聘请有关专家、学者当技术顾问,指导新产品研制,举办技术讲座、学术交流会,培训技术骨干;先后两次承办了全国性电子学会微波通讯学术研究会,邀请200多名专家、学者及知名人士来厂,交流论文150多篇,为企业积累了大量的情报信息。通过多种形式的合作,泉州半导体器件厂迅速掌握先进的微带生产新技术,为开发微波混合集成电路新产品作出了贡献。由于产品集成度高、电路结构合理紧凑、性能稳定,被机械工业部、核工业部、电子工业部、邮电部、水利电力部、航天工业部、总参通信部等广泛应用于通信、雷达、导航、卫星地面站、微波仪器、遥控遥测诸方面,成功地为我国向太平洋海域发射运载火箭、发射实验通信卫星等重点工程提供微波集成倍频组件,受到中共中央的贺电表扬。又与水利电力部电力科学研究院通讯研究所合作,为太阳能供电微波转发器提供微带产品,获得国家科技成果二等奖。1985年后开发的7种新产品,经省级鉴定,均为国内I类新产品。该厂不但重视对外联合,还积极发动本厂职工大搞技术革新,仅1986年的群众性技术革新活动就取得几项较大的成果。如线路车间工人提出,以ZSC3358微波低噪声晶体管代替3DG85C,用于生产P波小信号低噪声放大器,此建议经论证被采纳,实现了选用材料性能价格最佳比率(3DG85C管每只50元,ZSC3358管每只6.5元),当年节省材料费2.4万多元;二车间技术人员提出“以铜代金、铜金结合”的有色金属多层叠合新工艺新方法代替蒸发、电镀工艺中用高纯黄金的建议。经过试验,也获得成功,解决了黄金来源困难的问题,当年节省黄金800多克,计3.3万多元。1975年到1988年,共生产各种微波器件10360只。
二、声表面波滤波器
福建从1982年开始有3个企业生产声表面波滤波器,到1988年共生产529.2万只。1982年,明溪无线电二厂与航天工业部二院搞技术协作,开发了37mc声表面波电视中频滤波器新产品,当年生产了7000只。1983年,该厂分别从美国、西德等地引进声表面波滤波器生产工艺关键设备(切片机、真空镀膜机以及测试仪器等),提高了产品质量,生产能力成倍增长。7月,该产品经省级鉴定,技术指标均达到国内较高水平。同时,该厂还重视与研究部门合作,请了两位高级工程师、8位工程师先后来厂作技术指导,改进了原火漆粘结工艺,并采用冷粘工艺,纠正了不合理参数,使质量有了很大提高。1984年产量为46.9万只,1985年达73.9万只。这个厂还生产彩色电视中频滤波器、6.5MHZ陶瓷滤波器。至1988年,共生产滤波器260.8万只。
厦门半导体器件四厂于1983年9月与航天工业部二院25所合作研制黑白电视机声表面波中频滤波器,并从国外引进关键设备,年产能力为50万只,当年生产22.3万只。1985年产量达75万只。1984年8月,又与电子工业部第26研究所建立科研生产联合体,于1986年初试制成功以铌酸锂为基础材料的彩色电视机用中频滤波器,质量达到日本同类产品水平。至1988年合计生产了237.3万只。
明溪无线电四厂1985年也生产SAW滤波器,年产量达12.8万只。
明溪无线电二厂和厦门半导体器件四厂生产的声表面波滤波器,在全国同类产品质量评比中均获一等奖。
第五节 材料和零部件
一、硅材料
(一)多晶硅
1958年,厦门开元化工厂试产多晶硅成功。1959年10月,该厂生产的多晶硅在中国科学院有色金属研究所拉成两条约60克重的单晶硅。
1965年,厦门市在大办电子工业中,支持厦门喷镀厂生产半导体器件,并将厦门电化厂的一个车间拨给喷镀厂生产硅材料。厦门电化厂制造氢气,而多晶硅的制备需氢气,所以硅材料生产放在电化厂内。1965年底,老工人黄添成等人成功地试制出长约40厘米、粗约指头大小的多晶硅。这时的多晶硅制备已采用四氯化硅和硅烷法。
1970年,福州无线电二厂土法上马生产多晶硅,因无检测手段,依靠能否将多晶硅拉成单晶硅来判断多晶硅的质量,虽以硅烷法生产,但工艺不成熟,仅生产了两年,因耗资大,无所获而停产。
1971年,福建半导体器件厂开始试制多晶硅,采用硅烷法生产出重约2公斤的多晶硅。共历时9年之久,其间设备换了两套,还盖了专门厂房,终因未能成功而停产,设备只好闲置。
(二)单晶硅单晶硅是半导体器件工业的关键原材料。以往单晶硅靠进口,每公斤价值人民币40多万元。为了促进电子工业的发展,福建省决心解决单晶硅材料国产化问题。1970年初省电子电讯工业领导小组在全省组织制造多晶硅和单晶硅的大会战。设想从硅铁、多晶硅、单晶硅、切片、外延到制作管芯,全部立足本省,并配套成龙。生产多晶硅的有福州第二化工厂、三明化工厂、厦门化工厂、福州无线电二厂、泉州邮电器材厂、涵江玻璃厂、漳州罐头厂7家;生产单晶硅的有厦门大学、福州大学、国营8430厂、福州无线电二厂、漳州罐头厂、漳州麻纺厂、三明钢铁厂、南平铝厂等8家,耗资100多万元,造出了12台单晶炉。但因设备技术质量达不到要求,产品质量低劣,收效甚微,浪费不少。只有国营8430厂曾派人到上海、北京等地进行专业训练,并从外地调进了有丰富经验的专业技术人员,单晶硅的生产才得以正常进行,除供应省内器件厂的生产需要外,还销往省外。从1973年到1983年,共生产843公斤。80年代后,由于器件技术水平的提高,该厂的单晶硅及外延片的制作技术已经落后,逐渐被淘汰。
(三)外延片
1966年,厦门电子元件厂试制成功外延片,该厂生产的分立器件不再从外地购买外延片。1970年工厂迁到明溪县并入福建半导体器件厂后,建立了材料车间,于1971年投产。他们对生产管理、工艺状况作了不少改进,外延片的成本明显下降,1971年每片成本30元,1973年为16.5元,1976年为8.4元,1978年为8元,质量亦有所提高。产品已从晶体管——小规模集成电路——中规模集成电路这一趋势向前发展,对硅材料要求越来越高,但由于设备陈旧,该厂的硅材料的结构性、外延层电阻率以及厚度的均匀性无法满足生产需要,加上器件工艺水平低,反过来加剧了这些不良因素对器件质量的影响,因此,该厂于1983年停止生产硅外延片。从1973年到1983年,共生产外延片约66.63万片,除满足本厂需要外,曾供应其他省市。
二、陶瓷基片
陶瓷基片是用在微波集成电路上作介质衬底的材料。1976年,南安电子元件厂在七机部五院的支持下,与建材设计院共同研制生产微波陶瓷材料、水晶基片,于次年底初步获得成功。1979年,经过60多次试验,通过提纯原料,去除杂质,提高基片纯度,在保证基片电性能的前提下,添加能抑制晶粒生长、并加固晶粒以提高基片化学稳定性及白度的复合添加剂,从根本上消除了崽心、大晶、阴影废品,有效地解决了当时国内普遍存在的陶瓷基片晶粒粗、电性能不稳、化学稳定性差、不能反复做线路等质量问题,大大提高了产品合格率,而且生产出国内唯一的大面积、大厚度的基片。1980年9月,经国内有关科研单位、大专院校和工厂共42个单位的鉴定,一致认为该产品已达到国内先进水平。
1985年8月,该厂又和华南工学院材料研究所共同研制成功B6微波介质陶瓷材料,通过了省级技术鉴定,投入批量生产。参加鉴定的25个单位38名代表一致认为该产品是一种性能优良的微波介质陶瓷材料,属国内首创的I类新产品,技术和质量水平达到日本村田制作所1984年公布的同类产品水平。全国微波混合集成电路使用的基片,70%左右在该厂订货。全国80多个军工、科研、生产单位和重点工程使用该产品的用户,普遍反映:“使用该厂A99陶瓷基片,出现前所少见的不返工、不返修、不报废、工时缩短、减少损耗和不该消耗的辅助材料,增加了品种和数量。”1982年,A99微波陶瓷基片获晋江地区科技成果三等奖。
三、半导体零部件
半导体零部件主要分为晶体管金属管壳、管帽,集成电路座(白瓷、黑瓷)、集成电路引线框架等。南平无线电二厂、三厂、南平闽航电子器件公司、宁化无线电一厂、三明市无线电五厂、厦门永红电子公司等,都是生产半导体零部件的专业工厂。
(一)晶体管座、帽
1969年,原三明无线电元件厂派员赴上海、苏州等地学习制造晶体管管壳零件技术。1970年,刚投产不久被并入福建前进机电厂(国营8470厂)继续生产,当年产量235.85万只。至1973年,共生产1111.88万只。1973年,这条生产线移交给福建半导体器件厂,继续生产至1980年。后因质量不过关,且保证不了生产需要而停产。
1970年,南平无线电二厂试产成功2CZ、3CT50A整流管外壳。投入生产后发展很快,已能生产硅整流外壳、中小功率晶体管外壳ZP1A-200A、KP5A-50A、B-l、B-3、301芯柱等20多种规格的产品。年产能力达1200多万只。后由于产品结构的变化,1988年产量仅2.2万只。
三明无线电五厂从1975年起至1982年生产3AG、3AK系列管座、管帽,C型、Bl、B3型中小功率管座、帽。年产能力可达1000万套。1983年,生产S-B3型电视中频声表面波滤波器管座、管帽100万套,为本省的器件厂家配套。
1976年,宁化无线电一厂生产晶体管外壳零件,最高年产量达600多万套。1984年该厂转产其它产品。
1970至1988年,全省共生产晶体管外壳零件2.23亿只。1981年南平无线电三厂的B-1型晶体管座、管帽被评为省优产品。
(二)集成电路座
1977年,南平无线电二厂生产集成电路座151.5万只。1978年,南平无线电二厂、三厂、宁化无线电一厂也都分别生产集成电路座。1979年后,则由南平无线电三厂独家生产,所产JST集成电路双列直插式陶瓷外壳获1982年省优质产品奖,JSHB集成电路黑陶瓷低熔玻璃外壳获同年省科技成果二等奖。1983年,该厂承接国务院集成电路办公室和中国电子器件总公司、国家科委下达的集成电路低熔玻璃双列陶瓷外壳24A、28A、40A三个品种(“六五”重点科技攻关项目)的生产任务后,次年即与航天工业部骊山微电子公司合资兴办闽航电子器件公司,双方密切合作,研制成功了24线黑瓷外壳。1985年、1986年又分别研制成功28线、40线黑瓷外壳。这是我国首次采用干压成型工艺试制成功的产品,填补了国内空白。技术指标达到国际80年代初同类产品水平。1977年到1988年,全省共生产集成电路座2004.62万只,仅南平无线电三厂就生产1100多万只。(三)塑封半导体集成电路框架
塑封半导体集成电路框架的生产始于1980年。福建半导体器件厂的金工车间自制模具冲压塑封管排,除供本厂生产需要外,还销往10多个省市。从1980年至1983年,共生产管排2413.59万只。1983年,由甘肃原电子工业部器件总公司所属的永红器材厂与厦门电子工业公司联合,在厦门东渡新建厦门永红电子公司,投资1200万元人民币,从国外引进具有80年代初先进水平的高速冲床、座标磨床、精密平面磨床、光学曲线磨床、选镀设备和精密模具等32台(套)生产精密模具和集成电路引线框架的设备,从而成为国内生产高精度半导体塑封引线框架设备最先进、产量最大的企业。该公司全部投产后,按正常生产条件,可年产引线框架2亿件,与国内设备比,节省黄金500公斤、白银1386公斤。这是国家“六五”期间550项重点技术改造项目之一。1985年10月试产。然而,国内半导体业一度受外来产品的冲击,公司生产任务不足,1986年总产量仅2000多万件,为生产能力的1/10,销售量只有1642.58万件,销售额仅为62万多元。1987年,我国集成电路行业出现回升趋势,该公司的生产才有了转机,全年总产量1.45亿只,其中三极管框架1.32亿只,创产值1450万元,利税百万元。该生产线1987年12月通过了验收,正式投入生产。1988年产量达1.8亿只。
知识出处
《福建省志·电子工业志》
本书记录了福建省电子工业有史料记载以来至1988年止,全行业的发展与现状。
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