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博士后造出微米级激光“焊枪”,为人形机器人“缝制”电子皮肤

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2025-06-11 22:37 来源: 长江日报
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  11日,斯格维尔科技(武汉)有限公司生产线全速运转,一套套完成的高端温控激光焊接装备整装待发。“这些设备将用于高精密柔性曲面电子器件焊接,其中部分将用于人形机器人电子皮肤器件焊接。”

  企业负责人、武汉工程大学教授张聪介绍,“焊接点仅1/10米粒大小,温度稍有偏差就会报废整张‘皮肤’。”这位1994年出生的青年博士后,正带领一支平均年龄30岁的团队,改写着高端激光焊接装备的竞争格局。

  “今年以来企业订单激增,迎来成立6年最好发展势头。感谢武汉的创新创业环境,获得首届博士后“英雄杯”创新创业大赛一等奖后,企业有了更大的发展舞台。”张聪难掩兴奋,企业生产设备除服务人形机器人外,还将为大量的精密光电子器件提供焊接服务,国产化替代进程显著提速。

  张聪团队的崛起,映射着武汉市深入开展“楚材聚汉·共建支点”行动的实践成效,武汉“英雄杯”系列创新创业赛事为青年人才铺设的“创新—转化—产业”快车道,正释放澎湃动能。

  张聪(左)和团队人员正在钻研高端激光焊接装备。

  英雄杯“及时雨”润泽博士后硬科技

  2024年12月,首届博士后“英雄杯”创新创业大赛决赛现场,张聪带着“精密曲面电子器件温控激光微纳装联设备及工艺解决方案”项目站上舞台。面对来自国内的顶尖团队,他自信展示核心技术,吸引武汉东科创星创业投资管理有限公司当场抛出500万元投资的橄榄枝。

  “这笔资金犹如及时雨,精准滴灌到企业发展的关键节点。”张聪介绍,“这让我们能造出更高品质的激光焊接设备。”武汉东科创星投资负责人受访时表示:“‘英雄杯’的严格筛选机制,让我们心里有底了。”

  焊接,这项传统的工业制造工序,广泛运用于现代生产生活中。然而,随着电子工业的飞速发展,传统焊接技术已难以满足精密电子器件的装联需求。

  技术攻坚正是始于痛点捕捉。张聪在大学时期便开始激光设备研究。2019年,研究生毕业后他留在母校武汉工程大学任教。一次学生维修电脑时焊接失败的经历,启发他与学生们聚焦传统焊接设备效率低、精度差的痛点,创新性地将激光技术引入微电子焊接组装领域,开启了激光锡焊技术的研发之路。

  研发的核心挑战锁定在温度控制。团队突破传统红外线检测方法准确性不足、响应迟缓等缺陷,通过一系列光学系统创新,结合自主研发的高速高精度驱动电路与先进反馈算法,实现了激光锡焊过程中温度的精密控制。“像搭积木般,逐个攻克器件研发与技术难关,”团队成员展示实验室日志,“小步快跑,技术迭代终获突破。”

  最终研制的激光“焊枪”,能在比头发丝更细的微毫米级电子终端点位上,实现高性价比的精准封装,光斑可达到0.3毫米,温度控制性能优,实现了精密半导体器件温控激光焊接装备的国产化替代。

  张聪介绍自身创新项目特色。

  “天空鲸鱼”青年军拿下35项专利

  武汉工程大学实验室墙上的一张合影见证着奋斗。20多张年轻面孔组成的“天空鲸鱼”战队,正是张聪打破国外垄断的核心力量。

  2019年,斯格维尔科技(武汉)有限公司成立。“斯格维尔,这个名字来自英文单词天空(sky)和鲸鱼(whale)组合的音译”,张聪介绍了企业名称的创意——天空里的鲸鱼,这种看似不可能的现象,代表一种天马行空,突破常规的创新力。

  这个当时不到30岁的年轻团队,就是要敢想敢干。在创始人张聪博士后科研积淀基础上,他们聚焦高端电子装联细分领域。“要做别人做不了的精密活,”张聪确立技术路线,“解决关键技术难题。”成立至今,斯格维尔已成功自研多款工业化应用机型,整体设备加工精度高,能很好地满足高端电子装联行业尤其是半导体、光器件领域的精密焊接。

  专利筑牢竞争优势。如今,这支青年团队已申请35项专利、16项软件著作权,拥有完全自主知识产权,解决了我国集成电路产业链部分环节的瓶颈难题,设备获头部客户高度认可,“正逐步替代进口产品。”

  1/10颗米粒上为机器人缝皮肤

  目前,斯格维尔的生产线进入满负荷运转状态。20多台精密半导体器件温控激光焊接装备已经发往需求企业。“每周都有客户带着订单来谈合作,”生产主管指着排产表介绍。

  站在产能全开的生产线前,张聪目光已投向更前沿的领域:“我们正紧跟人工智能方向跑,其中包括让激光焊接装备为人形机器人焊接皮肤。”

  人形机器人的电子皮肤是一种模仿人类皮肤功能的柔性触觉传感器,能让机器人像人一样感知温度、湿度、压力。怎样让机器人穿上这套皮肤天衣无缝?焊接是一种方式。

  给人形机器人缝制皮肤极具挑战性,操作不是在光滑的表面,而是在复杂的曲面上完成。焊接点位只有1/10颗米粒大小,过去,靠人工操作,操作者需要带上放大镜,稍有不慎温度偏高烫坏焊接部位,一张“皮肤”就废了。

  张聪团队的高端激光焊枪,可以实现智能化机器操作,又快又准,温度精准控制,标准化程度高,既能焊得紧,又不“灼伤”机器人,效率提高20倍以上。

  斯格维尔在小而美的赛道上闯出了一片天地。张聪的目标清晰:“下一个目标,是制定激光焊接设备标准,同步编写教材,让世界看到中国智造的力量。”

  江城沃土滋养创新硕果。从“英雄杯”获奖到产业化突破,张聪团队打造精密焊枪的经历,成为“楚材聚汉·共建支点”行动的生动实践。“武汉的创新创业生态让我们心无旁骛攻坚核心技术,”张聪表示。

  (长江日报记者刘睿彻 通讯员武仁轩)

  【编辑:陈明】