划片机防水系统的设计

秦 江，吕 超，崔 岳，王宏智

（北京中电科电子装备有限公司，北京100176）



划片机防水系统的设计

秦 江，吕 超，崔 岳，王宏智

（北京中电科电子装备有限公司，北京100176）

摘要：划片机在划切过程中产生的水雾如果不及时排出，会对其他部件产生影响，为此设计了一套划片机的防水系统，很好地解决了划切过程中的水雾问题，对划片机的稳定性起到很大的作用。

关键词：划片机；防水；水雾

划片机主要用于硅集成电路、发光二极管、压电陶瓷、石英、砷化镓和玻璃等材料的划切。划片机的切割机理是强力磨削，高速空气静压电主轴是强力磨削的执行部件［1］。主轴在高速旋转时会产生大量的热，因此划切时需要冷却水冷却。在划切中会产生大量的水雾，如何防止水雾是划切工艺中很关键的问题。水雾如果不慎进入工作台中，一些关键零部件和导轨丝杠等零件的精度就会下降，会对工作台的精度和稳定性产生很大的影响。本文通过分析划切中产生水雾的过程、水雾可能影响工作台精度的途径以及水雾的排出，设计了一套划片机的防水防雾系统，将划切中产生的水雾安全排出。

1　防水系统设计

1.1主轴前端增加挡水板

高速空气静压电主轴是划片机的核心零部件，主轴在高速运转时需要冷却水冷却，冷却水就会飞溅到四周。如图1所示，在主轴前端安装透明PVC材料制作的挡水板，可以很好对主轴中喷出的冷却水很好的防护，防止冷却水向主轴前方喷出。这个挡水板采用透明PVC材料，可以在划切过程中观察到刀片的运行情况。

图1　主轴前端增加挡水板

1.2显微镜下方增加挡水板

作为划片机的关键部件之一，显微镜系统是划片机自动对准系统的核心部件。由于在划切过程中会产生大量的水雾，所以划切时要保护好镜头，防止水雾溅射到镜头上，影响显微镜系统成像。如图2所示，在镜头下面安装挡水板，挡水板由气缸控制。在对准和观察划切材料时，气缸动作，打开挡水板。在划切过程中，气缸动作，关上挡水板，从而很好保护镜头，防止水雾进入显微镜系统内部。

图2　显微镜下方增加挡水板

1.3划切箱的水帘和气帘

在划切过程中，主轴前端会有冷却水喷出，用来冷却主轴、刀具和冲洗划切材料，会有大量的水雾产生。如图3所示，在喷水管和喷气管下方会有大量的水雾溢出，从而影响划切的质量。图3中的喷水管和喷气管上加工些微孔，通过这些微孔会在下方形成一个水帘和气帘，一方面可以防止水雾的溢出，另一方面可以冲洗划切材料。

图3　划切箱的水帘和气帘

1.4划切箱的卷帘

在显微镜系统的上边增加透明的卷帘，防止在划切过程中产生水雾从划切箱上方喷出。如图4所示，这种透明的卷帘透光性比较好，不会影响划切箱内的光线亮度，而且具有很好的伸缩性，在划切过程中跟着显微镜的移动而伸缩。显微镜系统的上部是y向工作台和z向工作台，若水雾从上方溢出划切箱，会对工作台的零件产生影响。卷帘一端固定在显微镜的外罩上，另一端固定在划切箱内侧，安装完卷帘后，就可以防止水雾从上方喷出，而且划切箱成为一个密闭的腔体，从而达到更好的抽雾效果。

图4　划切箱的卷帘

1.5导轨防护罩系统

在划切过程中，旋转工作台在x方向往复运动，防止划切过程中的水雾进入x向工作台，需要在x向工作台上方、划切箱内侧设计一套具有伸缩性的导轨防护罩系统。如图5所示，导轨防护罩系统由三部分组成，中间是PVC材料制作的防水罩，两侧各有一个防水材料制作的风琴式导轨防护罩。承片台在防水罩的上面固定，两侧的导轨防护罩具有很好的伸缩性，可以来回自由伸缩，而且具有很好的耐酸性、耐磨性和防水性。

图5　导轨防护罩系统

1.6划切箱的抽雾系统

划片机的切割机理是强力磨削，高速空气静压电主轴是强力磨削的执行部件，主轴在高速旋转时会产生大量的热，因此在划切过程中需要用冷却水冷却。在划切过程中，会有大量的水雾产生，冷却水可以通过排水管排出。划切箱是一个密闭的腔体，在划切箱侧上方设计抽雾系统，将划切过程中产生的雾抽出。如图6所示，抽雾系统由抽雾管、抽雾箱和排雾管三部分组成。抽雾管1通过弹簧软管和划切箱连接，抽雾管2通过弹簧软管与清洗箱体连接，水雾通过抽雾管进入抽雾箱，排雾管与风机连接，水雾在风机的作用下从划切箱和清洗箱体中抽出，通过排雾管排到下水管中。

图6　划切箱的抽雾系统

1.7划切箱的排水系统

在划切过程中，大量的冷却水需要从划切箱的排水管中及时地排出。划切材料的种类繁多，一些划切材料会产生碎屑，而一些划切材料会产生粘稠物。碎屑进入排水管可能会破损排水软管，而粘稠物会堵塞排水管道，因此在设计排水系统时要综合考虑这几方面的影响因素。如图7所示，划切箱的排水系统主要由过滤网和液位开关两部分组成。过滤网的作用主要是划切过程中产生的碎屑进入排水管中。如果划切中产生的粘稠物大量堵在过滤网上，导致冷却水不能够及时排出，从而排水箱体中的水位不断上升，当水位上升到液位开关的位置时，就会发出报警指令。用户收到报警指令后，就要停止划切，检查排水系统，清理过滤网上的碎屑和粘稠物质。

图7　划切箱的排水系统

1.8划切箱的推拉门导向槽

划切箱的前端是推拉门，推拉门的设计便于在打开划切箱，而且具有很好的密封作用。在划切过程中，推拉门的内侧会粘附大量的冷却水，这些水分顺着推拉门滑到导向槽内，如果这些水分不及时排出，在很短时间内导向槽内就会积聚大量的水分，这些水很可能会沿着推拉门的下端溢出划切箱。如图8所示，在导向槽的内侧增加排水孔，使划切过程中推拉门内侧粘附的冷却水及时地排入划切箱内，有效地防止水分溢出到前端的操作面板上。

图8　划切箱的推拉门导向槽

2结　论

针对划切过程中产生水雾的过程和途径，从主轴的防护、显微镜的防护、工作台的防护、划切箱的抽雾系统和排水系统等多方面分析，本文设计了一套划片机的防水系统，将划切中产生的水雾安全地排出。该防水系统已经在划片机上得到应用，并取得很好的效果。

参考文献：

［1］ 王明权，卫桁.划片机高速空气静压电主轴关键技术的研究［J］.电子工业专用设备，2010，39（6）：16-20.

［2］ 成大先，机械设计手册［M］.北京：化学工业出版社，2002.

中图分类号：TN305

文献标识码：B

文章编号：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