HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)的改造

趙素玲

（健雄職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程學(xué)院，江蘇 太倉215400）

0 引言

隨著數(shù)字化產(chǎn)品的普及，當(dāng)今世界對芯片的需求越來越大，這就對半導(dǎo)體制造商在芯片的生產(chǎn)規(guī)模、芯片的功能、芯片的種類上都提出了越來越高的要求。為了加快生產(chǎn)步伐，縮短測試時間，降低分選成本，制造商們正在努力尋求各種有效的方法，從生產(chǎn)、測試到分選等各個階段進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)新的形式要求。

傳統(tǒng)的芯片分選多采用人工進(jìn)行分選，但是人工分選存在兩大弱點：一是，分選速度慢；二是，出錯率高。HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)主要用于規(guī)模較大的芯片生產(chǎn)廠家，用于對所生產(chǎn)的芯片進(jìn)行測試分選。HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)因其分選速度快、出錯率低，從而逐漸取代人工分選，大大提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)目前工作在六檔，能否實現(xiàn)工作在最高的八檔速度，作者進(jìn)行了研究。作者主要針對分選機(jī)的工作過程進(jìn)行詳細(xì)分析，根據(jù)工作中的實際需要提出新的方案，并對新的方案進(jìn)行反復(fù)的調(diào)試，并對調(diào)試中出現(xiàn)的問題的進(jìn)行解決。最終通過多次的試驗及分析，HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)能實現(xiàn)工作在最新的八檔高速。但對于其能否長期的穩(wěn)定的工作，還有待研究。

1 HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)介紹

HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)之所以被各個芯片生產(chǎn)廠家廣泛使用，主要是因為它具有如下三個特點：第一，是分選速度快；第二，是通過更換分離定位圓盤及部分零件，就可以實現(xiàn)對各種元件的測試分選，而更換分離定位圓盤及部分零件操作起來非常容易；第三，是所有動作都由光電訊號通過PLC協(xié)調(diào)控制，操作簡單、工作穩(wěn)定可靠。

HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)參數(shù)主要是：

1）分選檔數(shù)：八檔。

2）分選元件規(guī)格：可分選直徑Φ6-Φ16mm，厚度0.5-3.5mm。

3）分選元件種類：PTC、NTC、壓敏、瓷介電容、高分子PTC、磁環(huán)等圓形元件，需配套相應(yīng)的測試分選儀器。

4）分選速度：140～200個/分鐘范圍內(nèi)可調(diào),適應(yīng)不同的元件外形尺寸及測試精度要求。

5）測試誤差≤±1%，與所選用的測試儀精度有關(guān)。

6）電源：AC220V，450W。

7）外形尺寸(LXWXH)：1000×750×1400mm。

8）總重量：125Kg。

HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)配備了手動檔位和自動檔位，其中手動檔位位于分選機(jī)工作區(qū)域的正下方。手動檔主要用于設(shè)備調(diào)試，調(diào)試裝置為圓盤旋轉(zhuǎn)調(diào)試裝置，正常工作時隨電動機(jī)一齊運(yùn)轉(zhuǎn)，不影響其工作及美觀。而當(dāng)分選機(jī)在工作中出現(xiàn)問題或需要有一些特殊的設(shè)置調(diào)節(jié)時，可以使用手動檔模擬機(jī)器運(yùn)行時的情況。可以具體模擬到每一個步驟的運(yùn)行，方便對運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行觀察和分析，及時發(fā)現(xiàn)機(jī)器在分選芯片過程中存在的問題并加以改正。

2 工作原理分析

HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)主要由送料機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)定位機(jī)構(gòu)、測試機(jī)構(gòu)、分選機(jī)構(gòu)、測試分選儀器及控制電路等組成。送料機(jī)構(gòu)將元件自動送到定位機(jī)構(gòu)，通過電機(jī)帶動分割器旋轉(zhuǎn)使元件自動進(jìn)入分離盤上的定位槽內(nèi)，將元件逐個地送到測試位置，由測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行測試。測試結(jié)果輸入PLC，當(dāng)被測元件轉(zhuǎn)到相應(yīng)的倉位后驅(qū)動分選機(jī)構(gòu)上的氣動執(zhí)行部件，把元件吹入相應(yīng)的檔位料盒內(nèi)，實現(xiàn)自動分選。HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)的電氣原理圖如圖1所示。

3 改進(jìn)方案

3.1 設(shè)計要點

一直以來，HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)都是工作在六檔速度的，想要提高它的工作速度能否實現(xiàn)呢？筆者首先對HF-280全自動高速芯片分選機(jī)進(jìn)行拆解查看其構(gòu)造，理解其檔位控制所在。當(dāng)打開設(shè)備外殼時令我感到高興的是在六級調(diào)速的邊上，還預(yù)留了2個接線端子，估計這就是生產(chǎn)商為DIY愛好者所預(yù)留的吧。于是我首先對該設(shè)備的分級電阻進(jìn)行調(diào)節(jié)設(shè)置，然后用萬能表進(jìn)行了簡單的導(dǎo)通測試，最后便開始試著接線。當(dāng)一切弄妥后就開始進(jìn)行試運(yùn)行，令人高興的是結(jié)果也和我所設(shè)想的一樣。設(shè)備運(yùn)行的速度變成了七檔，比原來的六檔要快一些。于是筆者又進(jìn)行了八檔的接線操作，運(yùn)行后也正常，速度更快了。這樣HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)運(yùn)行達(dá)到了最高的八檔速度。分檔的啪嗒聲不絕入耳，這令我感到很興奮。

圖1 分選機(jī)電氣原理圖

從電氣原理圖可以看出模擬信號和數(shù)字信號共存時，必需要先把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能進(jìn)行處理。該機(jī)選取了16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD977A，采樣速率200kSPS，針對不同的外圍電路可以設(shè)置成不同的轉(zhuǎn)換范圍，最大為±10V。對于不同需要，選擇轉(zhuǎn)換芯片主要考慮速度、精度、量程的因素。結(jié)合公司的實際情況，這款A(yù)D已經(jīng)足夠滿足要求了。AD轉(zhuǎn)換部分的精度會對整體精度造成影響，所以此次改造本著提高精度和準(zhǔn)確度的原則，需要對AD轉(zhuǎn)換部分進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)時要注意以下三個問題：

1）參考電壓源的選取。AD977A有內(nèi)置的參考電壓源，但是溫度系數(shù)較大，因此采用外加溫度系數(shù)小的參考電壓源REF02。減少溫度影響，提高準(zhǔn)確度。這個基準(zhǔn)很重要，不穩(wěn)定將對轉(zhuǎn)換結(jié)果帶來影響。

2）偏置和增益的調(diào)整。AD977A需要調(diào)節(jié)零點偏置和增益誤差，保證AD轉(zhuǎn)換的高準(zhǔn)確度。其實就是為了通過典型采樣點的轉(zhuǎn)換結(jié)果，調(diào)整典型電路中電位器串入電路的阻值大小，來實現(xiàn)準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換。

3）共地的處理。使AD轉(zhuǎn)換電路部分的數(shù)字地，與外部其他電路的數(shù)字地通過光耦隔離，抑制外界干擾的影響，保證AD轉(zhuǎn)換部分是獨(dú)自享用一個地的。最終改進(jìn)之后的AD轉(zhuǎn)換電路如圖2所示。

圖2 A/D轉(zhuǎn)換電路

3.2 關(guān)鍵問題的解決

接下來便是用該機(jī)器對實際的PTC片進(jìn)行分選，而在最新八檔的分選中，各種問題接接踵而來。首先，就是電阻檢測的問題，也許是現(xiàn)在供料速度加快的原因，在檢測孔沒料時以前是顯示電阻0，而現(xiàn)在有時候則直接會顯示一條杠線“----”，說明就是無意義，這個也需要解決。其次，噴射過快造成錯位，在PTC檢測好后，由于現(xiàn)在的分檔速度加快，當(dāng)噴射延遲時便會造成錯位的狀況發(fā)生。最后，則是噴射有彈出，這個問題是在噴射錯位問題解決后發(fā)生的，PTC片在入庫時有彈出現(xiàn)象，且比早先的嚴(yán)重許多，這就造成了檢測場面的混亂。

對于電阻檢測出錯的問題，我分析也許是因為現(xiàn)在的分檔速度更快了吧，又或者是設(shè)備本身存在檢測因素。八檔檢測在檢測到某些空白片子（也就是沒有PTC嵌入的檢測孔）的時候，顯示出的不是0.000的無電阻（零電阻）反應(yīng)，而是“-----”表示無意義的杠線。而當(dāng)把檢測過的片子進(jìn)行重新的手工檢測時，會發(fā)現(xiàn)誤差比之前的六檔檢測略有提高。這個雖然在做實驗時不算太大的問題，但對于工廠的生產(chǎn)質(zhì)量來說，可是萬萬不容許的。筆者首先關(guān)閉一切電源，繼而拆下測試的金屬桿，對其進(jìn)行拉長用于測試長度，如果是測試端口也有問題跡象的，也可以用相應(yīng)的金工進(jìn)行打磨，直至金屬桿適合用于電阻測試。弄好后重新裝上，用內(nèi)陸角進(jìn)行旋緊，繼而裝好進(jìn)行調(diào)試。但此次調(diào)試不采用自動測試的方式，而是用機(jī)器下面的手動調(diào)試裝置，一個類似方向盤的東西。通過旋轉(zhuǎn)，對片子進(jìn)行逐一的定位，查看測試的值，是否已從無意義的“-----”便成為正常的“0”數(shù)值，結(jié)果這個問題就解決了。

噴射錯位的問題其實之前也有一定的存在，只是六檔沒有現(xiàn)在的八檔速度這么快，問題也就沒有引起足夠的重視。而現(xiàn)在問題加重了，就必須要去解決它。筆者對此問題的分析思路是，既然是噴射氣壓存在延遲導(dǎo)致的對個別測試過的PTC片產(chǎn)生的錯位，那就要從噴射氣壓上去解決。即可考慮：一是，加大噴射的速度，讓氣壓延遲不存在，這個的話技術(shù)實現(xiàn)要求比較高。二則是，非常簡便的方法，就是采用隔離欄的形式，對每個噴射管進(jìn)行隔離，以使氣壓的噴射范圍降低，而當(dāng)噴射范圍降低時，噴射的氣壓速度其實也在間接中得到了提高。于是筆者采用了第二種比較簡便的方案，筆者采用塑料的隔離措施，并用小夾子夾住塑料片，對各個噴氣管的交接處進(jìn)行隔離，最后事實證明效果良好。

噴射有彈出問題往往在解決了噴射錯位問題之后出現(xiàn)的新問題，就是噴射入箱的片子彈出箱外。這個問題在六檔運(yùn)行時也出現(xiàn)過，但現(xiàn)在問題比以前更嚴(yán)重了。筆者想也許是因為加快了噴氣的氣壓后，才使得噴射彈出的問題變得更為嚴(yán)重了吧。仔細(xì)觀察了噴射的軌跡，并且在看了片子的彈出方位后發(fā)現(xiàn)片子大多是在箱子剛剛清理完一批測試片后，進(jìn)行新的一批測試時所造成的彈出。也就是說，因為在清理完上一批測試片子后，箱子底部沒有一層緩沖的東西給新測試的片子進(jìn)行緩沖，也就造成了PTC片在以高速度噴射到箱子里時導(dǎo)致了沖撞，而其中一小部分定由于沖撞過于激烈導(dǎo)致了最后的PTC片彈出。這類問題也就很好辦，找到了幾張海綿墊子，墊在了箱子的下面以及四周。經(jīng)過調(diào)試后發(fā)現(xiàn)彈出的片子就很少了，這個問題也終于解決了。

4 結(jié)論

對于HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)的設(shè)計者，筆者一向是很佩服的。是他們把繁瑣的手工分析轉(zhuǎn)化為機(jī)器的全自動分選，大大提高了分選的效率和準(zhǔn)確度。此次對HF-280型全自動高速芯片分選機(jī)的升級改造，對提高公司的生產(chǎn)效率具有一定的意義，但在實際使用過程中還存在著很多不足，需要逐步改進(jìn)。

［1］丁躍澆.設(shè)備電氣控制線路[M].中國電力出版社,2008.

［2］李響初,等編.電氣自動化工程師識圖叢書[J].機(jī)床電氣控制線路識圖,2010.

［3］程周.自動化技術(shù)入門與應(yīng)用實例系列書 電氣控制技術(shù)入門與應(yīng)用實例[M].中國電力出版社,2009.