HF-280型全自动高速芯片分选机的改造

2013-11-30赵素玲

山东工业技术 2013年12期

赵素玲

（健雄职业技术学院电气工程学院，江苏太仓215400）

0 引言

随着数字化产品的普及，当今世界对芯片的需求越来越大，这就对半导体制造商在芯片的生产规模、芯片的功能、芯片的种类上都提出了越来越高的要求。为了加快生产步伐，缩短测试时间，降低分选成本，制造商们正在努力寻求各种有效的方法，从生产、测试到分选等各个阶段进行改进，以适应新的形式要求。

传统的芯片分选多采用人工进行分选，但是人工分选存在两大弱点：一是，分选速度慢；二是，出错率高。HF-280型全自动高速芯片分选机主要用于规模较大的芯片生产厂家，用于对所生产的芯片进行测试分选。HF-280型全自动高速芯片分选机因其分选速度快、出错率低，从而逐渐取代人工分选，大大提高了企业的生产效率。HF-280型全自动高速芯片分选机目前工作在六档，能否实现工作在最高的八档速度，作者进行了研究。作者主要针对分选机的工作过程进行详细分析，根据工作中的实际需要提出新的方案，并对新的方案进行反复的调试，并对调试中出现的问题的进行解决。最终通过多次的试验及分析，HF-280型全自动高速芯片分选机能实现工作在最新的八档高速。但对于其能否长期的稳定的工作，还有待研究。

1 HF-280型全自动高速芯片分选机介绍

HF-280型全自动高速芯片分选机之所以被各个芯片生产厂家广泛使用，主要是因为它具有如下三个特点：第一，是分选速度快；第二，是通过更换分离定位圆盘及部分零件，就可以实现对各种元件的测试分选，而更换分离定位圆盘及部分零件操作起来非常容易；第三，是所有动作都由光电讯号通过PLC协调控制，操作简单、工作稳定可靠。

HF-280型全自动高速芯片分选机参数主要是：

1）分选档数：八档。

2）分选元件规格：可分选直径Φ6-Φ16mm，厚度0.5-3.5mm。

3）分选元件种类：PTC、NTC、压敏、瓷介电容、高分子PTC、磁环等圆形元件，需配套相应的测试分选仪器。

4）分选速度：140～200个/分钟范围内可调,适应不同的元件外形尺寸及测试精度要求。

5）测试误差≤±1%，与所选用的测试仪精度有关。

6）电源：AC220V，450W。

7）外形尺寸(LXWXH)：1000×750×1400mm。

8）总重量：125Kg。

HF-280型全自动高速芯片分选机配备了手动档位和自动档位，其中手动档位位于分选机工作区域的正下方。手动档主要用于设备调试，调试装置为圆盘旋转调试装置，正常工作时随电动机一齐运转，不影响其工作及美观。而当分选机在工作中出现问题或需要有一些特殊的设置调节时，可以使用手动档模拟机器运行时的情况。可以具体模拟到每一个步骤的运行，方便对运行状态进行观察和分析，及时发现机器在分选芯片过程中存在的问题并加以改正。

2 工作原理分析

HF-280型全自动高速芯片分选机主要由送料机构、旋转定位机构、测试机构、分选机构、测试分选仪器及控制电路等组成。送料机构将元件自动送到定位机构，通过电机带动分割器旋转使元件自动进入分离盘上的定位槽内，将元件逐个地送到测试位置，由测试机构进行测试。测试结果输入PLC，当被测元件转到相应的仓位后驱动分选机构上的气动执行部件，把元件吹入相应的档位料盒内，实现自动分选。HF-280型全自动高速芯片分选机的电气原理图如图1所示。

3 改进方案

3.1 设计要点

一直以来，HF-280型全自动高速芯片分选机都是工作在六档速度的，想要提高它的工作速度能否实现呢？笔者首先对HF-280全自动高速芯片分选机进行拆解查看其构造，理解其档位控制所在。当打开设备外壳时令我感到高兴的是在六级调速的边上，还预留了2个接线端子，估计这就是生产商为DIY爱好者所预留的吧。于是我首先对该设备的分级电阻进行调节设置，然后用万能表进行了简单的导通测试，最后便开始试着接线。当一切弄妥后就开始进行试运行，令人高兴的是结果也和我所设想的一样。设备运行的速度变成了七档，比原来的六档要快一些。于是笔者又进行了八档的接线操作，运行后也正常，速度更快了。这样HF-280型全自动高速芯片分选机运行达到了最高的八档速度。分档的啪嗒声不绝入耳，这令我感到很兴奋。

图1 分选机电气原理图

从电气原理图可以看出模拟信号和数字信号共存时，必需要先把模拟信号转换成数字信号才能进行处理。该机选取了16位模数转换器AD977A，采样速率200kSPS，针对不同的外围电路可以设置成不同的转换范围，最大为±10V。对于不同需要，选择转换芯片主要考虑速度、精度、量程的因素。结合公司的实际情况，这款AD已经足够满足要求了。AD转换部分的精度会对整体精度造成影响，所以此次改造本着提高精度和准确度的原则，需要对AD转换部分进行改进，改进时要注意以下三个问题：

1）参考电压源的选取。AD977A有内置的参考电压源，但是温度系数较大，因此采用外加温度系数小的参考电压源REF02。减少温度影响，提高准确度。这个基准很重要，不稳定将对转换结果带来影响。

2）偏置和增益的调整。AD977A需要调节零点偏置和增益误差，保证AD转换的高准确度。其实就是为了通过典型采样点的转换结果，调整典型电路中电位器串入电路的阻值大小，来实现准确转换。

3）共地的处理。使AD转换电路部分的数字地，与外部其他电路的数字地通过光耦隔离，抑制外界干扰的影响，保证AD转换部分是独自享用一个地的。最终改进之后的AD转换电路如图2所示。

图2 A/D转换电路

3.2 关键问题的解决

接下来便是用该机器对实际的PTC片进行分选，而在最新八档的分选中，各种问题接接踵而来。首先，就是电阻检测的问题，也许是现在供料速度加快的原因，在检测孔没料时以前是显示电阻0，而现在有时候则直接会显示一条杠线“----”，说明就是无意义，这个也需要解决。其次，喷射过快造成错位，在PTC检测好后，由于现在的分档速度加快，当喷射延迟时便会造成错位的状况发生。最后，则是喷射有弹出，这个问题是在喷射错位问题解决后发生的，PTC片在入库时有弹出现象，且比早先的严重许多，这就造成了检测场面的混乱。

对于电阻检测出错的问题，我分析也许是因为现在的分档速度更快了吧，又或者是设备本身存在检测因素。八档检测在检测到某些空白片子（也就是没有PTC嵌入的检测孔）的时候，显示出的不是0.000的无电阻（零电阻）反应，而是“-----”表示无意义的杠线。而当把检测过的片子进行重新的手工检测时，会发现误差比之前的六档检测略有提高。这个虽然在做实验时不算太大的问题，但对于工厂的生产质量来说，可是万万不容许的。笔者首先关闭一切电源，继而拆下测试的金属杆，对其进行拉长用于测试长度，如果是测试端口也有问题迹象的，也可以用相应的金工进行打磨，直至金属杆适合用于电阻测试。弄好后重新装上，用内陆角进行旋紧，继而装好进行调试。但此次调试不采用自动测试的方式，而是用机器下面的手动调试装置，一个类似方向盘的东西。通过旋转，对片子进行逐一的定位，查看测试的值，是否已从无意义的“-----”便成为正常的“0”数值，结果这个问题就解决了。

喷射错位的问题其实之前也有一定的存在，只是六档没有现在的八档速度这么快，问题也就没有引起足够的重视。而现在问题加重了，就必须要去解决它。笔者对此问题的分析思路是，既然是喷射气压存在延迟导致的对个别测试过的PTC片产生的错位，那就要从喷射气压上去解决。即可考虑：一是，加大喷射的速度，让气压延迟不存在，这个的话技术实现要求比较高。二则是，非常简便的方法，就是采用隔离栏的形式，对每个喷射管进行隔离，以使气压的喷射范围降低，而当喷射范围降低时，喷射的气压速度其实也在间接中得到了提高。于是笔者采用了第二种比较简便的方案，笔者采用塑料的隔离措施，并用小夹子夹住塑料片，对各个喷气管的交接处进行隔离，最后事实证明效果良好。

喷射有弹出问题往往在解决了喷射错位问题之后出现的新问题，就是喷射入箱的片子弹出箱外。这个问题在六档运行时也出现过，但现在问题比以前更严重了。笔者想也许是因为加快了喷气的气压后，才使得喷射弹出的问题变得更为严重了吧。仔细观察了喷射的轨迹，并且在看了片子的弹出方位后发现片子大多是在箱子刚刚清理完一批测试片后，进行新的一批测试时所造成的弹出。也就是说，因为在清理完上一批测试片子后，箱子底部没有一层缓冲的东西给新测试的片子进行缓冲，也就造成了PTC片在以高速度喷射到箱子里时导致了冲撞，而其中一小部分定由于冲撞过于激烈导致了最后的PTC片弹出。这类问题也就很好办，找到了几张海绵垫子，垫在了箱子的下面以及四周。经过调试后发现弹出的片子就很少了，这个问题也终于解决了。