劃片機防水系統的設計

秦 江，呂 超，崔 岳，王宏智

（北京中電科電子裝備有限公司，北京100176）

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劃片機防水系統的設計

秦 江，呂 超，崔 岳，王宏智

（北京中電科電子裝備有限公司，北京100176）

摘要：劃片機在劃切過程中產生的水霧如果不及時排出，會對其他部件產生影響，為此設計了一套劃片機的防水系統，很好地解決了劃切過程中的水霧問題，對劃片機的穩定性起到很大的作用。

關鍵詞：劃片機；防水；水霧

劃片機主要用于硅集成電路、發光二極管、壓電陶瓷、石英、砷化鎵和玻璃等材料的劃切。劃片機的切割機理是強力磨削，高速空氣靜壓電主軸是強力磨削的執行部件［1］。主軸在高速旋轉時會產生大量的熱，因此劃切時需要冷卻水冷卻。在劃切中會產生大量的水霧，如何防止水霧是劃切工藝中很關鍵的問題。水霧如果不慎進入工作臺中，一些關鍵零部件和導軌絲杠等零件的精度就會下降，會對工作臺的精度和穩定性產生很大的影響。本文通過分析劃切中產生水霧的過程、水霧可能影響工作臺精度的途徑以及水霧的排出，設計了一套劃片機的防水防霧系統，將劃切中產生的水霧安全排出。

1　防水系統設計

1.1主軸前端增加擋水板

高速空氣靜壓電主軸是劃片機的核心零部件，主軸在高速運轉時需要冷卻水冷卻，冷卻水就會飛濺到四周。如圖1所示，在主軸前端安裝透明PVC材料制作的擋水板，可以很好對主軸中噴出的冷卻水很好的防護，防止冷卻水向主軸前方噴出。這個擋水板采用透明PVC材料，可以在劃切過程中觀察到刀片的運行情況。

圖1　主軸前端增加擋水板

1.2顯微鏡下方增加擋水板

作為劃片機的關鍵部件之一，顯微鏡系統是劃片機自動對準系統的核心部件。由于在劃切過程中會產生大量的水霧，所以劃切時要保護好鏡頭，防止水霧濺射到鏡頭上，影響顯微鏡系統成像。如圖2所示，在鏡頭下面安裝擋水板，擋水板由氣缸控制。在對準和觀察劃切材料時，氣缸動作，打開擋水板。在劃切過程中，氣缸動作，關上擋水板，從而很好保護鏡頭，防止水霧進入顯微鏡系統內部。

圖2　顯微鏡下方增加擋水板

1.3劃切箱的水簾和氣簾

在劃切過程中，主軸前端會有冷卻水噴出，用來冷卻主軸、刀具和沖洗劃切材料，會有大量的水霧產生。如圖3所示，在噴水管和噴氣管下方會有大量的水霧溢出，從而影響劃切的質量。圖3中的噴水管和噴氣管上加工些微孔，通過這些微孔會在下方形成一個水簾和氣簾，一方面可以防止水霧的溢出，另一方面可以沖洗劃切材料。

圖3　劃切箱的水簾和氣簾

1.4劃切箱的卷簾

在顯微鏡系統的上邊增加透明的卷簾，防止在劃切過程中產生水霧從劃切箱上方噴出。如圖4所示，這種透明的卷簾透光性比較好，不會影響劃切箱內的光線亮度，而且具有很好的伸縮性，在劃切過程中跟著顯微鏡的移動而伸縮。顯微鏡系統的上部是y向工作臺和z向工作臺，若水霧從上方溢出劃切箱，會對工作臺的零件產生影響。卷簾一端固定在顯微鏡的外罩上，另一端固定在劃切箱內側，安裝完卷簾后，就可以防止水霧從上方噴出，而且劃切箱成為一個密閉的腔體，從而達到更好的抽霧效果。

圖4　劃切箱的卷簾

1.5導軌防護罩系統

在劃切過程中，旋轉工作臺在x方向往復運動，防止劃切過程中的水霧進入x向工作臺，需要在x向工作臺上方、劃切箱內側設計一套具有伸縮性的導軌防護罩系統。如圖5所示，導軌防護罩系統由三部分組成，中間是PVC材料制作的防水罩，兩側各有一個防水材料制作的風琴式導軌防護罩。承片臺在防水罩的上面固定，兩側的導軌防護罩具有很好的伸縮性，可以來回自由伸縮，而且具有很好的耐酸性、耐磨性和防水性。

圖5　導軌防護罩系統

1.6劃切箱的抽霧系統

劃片機的切割機理是強力磨削，高速空氣靜壓電主軸是強力磨削的執行部件，主軸在高速旋轉時會產生大量的熱，因此在劃切過程中需要用冷卻水冷卻。在劃切過程中，會有大量的水霧產生，冷卻水可以通過排水管排出。劃切箱是一個密閉的腔體，在劃切箱側上方設計抽霧系統，將劃切過程中產生的霧抽出。如圖6所示，抽霧系統由抽霧管、抽霧箱和排霧管三部分組成。抽霧管1通過彈簧軟管和劃切箱連接，抽霧管2通過彈簧軟管與清洗箱體連接，水霧通過抽霧管進入抽霧箱，排霧管與風機連接，水霧在風機的作用下從劃切箱和清洗箱體中抽出，通過排霧管排到下水管中。

圖6　劃切箱的抽霧系統

1.7劃切箱的排水系統

在劃切過程中，大量的冷卻水需要從劃切箱的排水管中及時地排出。劃切材料的種類繁多，一些劃切材料會產生碎屑，而一些劃切材料會產生粘稠物。碎屑進入排水管可能會破損排水軟管，而粘稠物會堵塞排水管道，因此在設計排水系統時要綜合考慮這幾方面的影響因素。如圖7所示，劃切箱的排水系統主要由過濾網和液位開關兩部分組成。過濾網的作用主要是劃切過程中產生的碎屑進入排水管中。如果劃切中產生的粘稠物大量堵在過濾網上，導致冷卻水不能夠及時排出，從而排水箱體中的水位不斷上升，當水位上升到液位開關的位置時，就會發出報警指令。用戶收到報警指令后，就要停止劃切，檢查排水系統，清理過濾網上的碎屑和粘稠物質。

圖7　劃切箱的排水系統

1.8劃切箱的推拉門導向槽

劃切箱的前端是推拉門，推拉門的設計便于在打開劃切箱，而且具有很好的密封作用。在劃切過程中，推拉門的內側會粘附大量的冷卻水，這些水分順著推拉門滑到導向槽內，如果這些水分不及時排出，在很短時間內導向槽內就會積聚大量的水分，這些水很可能會沿著推拉門的下端溢出劃切箱。如圖8所示，在導向槽的內側增加排水孔，使劃切過程中推拉門內側粘附的冷卻水及時地排入劃切箱內，有效地防止水分溢出到前端的操作面板上。

圖8　劃切箱的推拉門導向槽

2結　論

針對劃切過程中產生水霧的過程和途徑，從主軸的防護、顯微鏡的防護、工作臺的防護、劃切箱的抽霧系統和排水系統等多方面分析，本文設計了一套劃片機的防水系統，將劃切中產生的水霧安全地排出。該防水系統已經在劃片機上得到應用，并取得很好的效果。

參考文獻：

［1］ 王明權，衛桁.劃片機高速空氣靜壓電主軸關鍵技術的研究［J］.電子工業專用設備，2010，39（6）：16-20.

［2］ 成大先，機械設計手冊［M］.北京：化學工業出版社，2002.

中圖分類號：TN305

文獻標識碼：B

文章編號：1004-4507（2016）07-0021-04

收稿日期：2016-05-26

Design of Waterproof System for Dicing Saw

QIN Jiang，LV Chao，CUI Yue，WANG Hongzhi

（CETC Beijing Electronic Equipment Co，Ltd，Beijing 100176，China）

Abstract：The mist induced in the dicing process will do harm to other parts of the equipment if not vented in time.In this paper，a waterproof system is provided，which settles the problem of mist in the dicing process，and which greatly improves the stability of the dicing saw.

Keywords：Dicing saw；Waterproof；Mist