鐘珍鈴 郭佳 單夕畔 吳黃懿 周方

摘要：本文設計一種對廢舊芯片自動分揀的機械，可以實現(xiàn)對不同種類芯片進行質量檢測，并利用機械自動化技術具有高精度、效率快、穩(wěn)定性高的優(yōu)點，同步進行對廢舊芯片進行自動化分揀，提供一種提高對廢舊芯片的可回收效率的機械裝備。

關鍵詞：廢舊芯片;分揀機;自動分揀設計

中圖分類號：TH69 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）09-0001-02

0 引言

在信息高速發(fā)展的時代，作為高性能微處理器的電子芯片發(fā)展在各國的經(jīng)濟發(fā)展和國家信息安全方面擁有很高的地位，如今在各個領域、各類電子產品都有電子芯片的身影，深刻影響著一代又一代人類的生活。在芯片裝機使用過程中，不可避免地會在芯片表面產生各類缺陷，這直接影響到芯片的運行效能及壽命。僅以每年的省和全國電子設計競賽中其使用量為例，初步估計達10萬片計。但由于主要是基于訓練，因為不熟練等原因造成大量芯片通用輸入輸出口或個別管腳物理損壞而被廢棄，估計約廢棄量達15000片，而其中大部分芯片只是個別口損壞，在大多數(shù)訓練甚至產品中很多時候是用不到那么多的輸入輸出口或某些端口。另一方面，廢棄芯片含重金屬對環(huán)境造成破壞不利于環(huán)保。如果能夠設計一種微處理器質量檢測和分揀裝置，能自動測出芯片的大小和品質，然后一一標注出來，把相關芯片重新利用起來可以減少廢舊芯片對環(huán)境的污染同時也可以減少成本。

1 廢舊芯片自動分揀機的原理

廢舊芯片自動分揀機主要包括機械組件、檢測與控制組件、計算機以及多個芯片分類盒等。分揀系統(tǒng)運作時，工作人員在電腦上提前設置好相應的分揀參數(shù)，分揀機就可以自動化運行，同時由于采用了機械自動化技術，自動分揀系統(tǒng)在單位時間內能夠完成大量的芯片分揀作業(yè)，因此在分揀效率和速度上是遠遠超過人工手動分揀系統(tǒng)。廢舊芯片從送料槽進去經(jīng)過氣動閥門開合裝置進行第一次整理分揀，隨后再進入分揀運輸帶上的旋轉卡槽裝置內，避免芯片堆疊，再通過紅外線品質檢測傳感器進行檢測[1]，通過檢測驅動活塞推桿將其推入相應地分揀滑道中，使分揀后的廢舊電子芯片依照不同品質、大小的標準收集到相應的收集盒內，最后由工作人員歸類匯總，以等待后續(xù)的回收利用。廢舊芯片自動分揀機的結構圖1所示。

2 自動分揀機構的設計

芯片沿著X方向直線移動，活塞推桿在活塞驅動電路驅動下向前運動，向前運動的推桿推動芯片沿著導軌的垂直方向運動，芯片被推桿歸入一級分揀槽中，同時兩個活板門將控制好角度，使芯片進入二級分揀槽，保證芯片移動過程的穩(wěn)定，直到芯片進入相應的分揀盒內，完成自動分揀作業(yè)。自動分揀作業(yè)的結構圖2所示。

經(jīng)過廢舊芯片自動分揀機的設計發(fā)現(xiàn)，分揀機在1秒的分揀作業(yè)中，能夠處理的芯片數(shù)量為4-6個，根據(jù)數(shù)據(jù)一個通用型芯片約重30g，芯片和運輸帶之間的摩擦系數(shù)為μ=0.2，通過計算分析得出運輸帶帶動4個芯片的所需要的拉力為F=2N，查詢通用型運輸機的數(shù)據(jù)，可知運輸帶的帶速一般為υ=0.45m/s，因此計算出工作機運行的有效功率Pt=FV/1000=2×0.45=0.0009kW。

推桿推動部分的推力計算，機架部分承受載荷的計算分析[2]：

（1）折算到活塞推桿上的負載慣量重物折算：JW=M×（PB/2π）2=0.317kg.cm2。（2）活塞推桿上的負載力矩：已知下芯片在X方向上勻速移動所需的力F，運輸帶帶寬s=0.1m。

在推桿的使用過程中，考慮到因材料的不統(tǒng)一、熱處理工藝的影響、機械加工精度、表面粗糙度、使用時的磨損和腐蝕、負載估算不正確、熱膨脹、疲勞、沖擊負載等因各類誤差而導致的危險。因此在校核的計算過程中，應當引入安全系數(shù)S。

安全系數(shù)：S=P/P1=158.72/29.4=5.4

因此根據(jù)經(jīng)驗可以判斷，安全系數(shù)為5.4，設計驗算合格。

3 結論

根據(jù)上述分析可得出廢舊芯片自動分揀機構的設計得出結論：（1）本文完成了芯片自動分揀機構進行自動分揀機構設計，并對機構的強度進行了計算分析;（2）完成了芯片自動分揀機構的力學解析，達到預期設計效果。

本文完成了廢舊芯片分揀機構的設計和分析，為進一步提升此類機器的設計打下基礎。

參考文獻

[1] 張英，張九六，李春生，等.LED高速高精度自動測試分揀設備研制[J].中國計量學院學報，2011（02）：30-33.

[2] 趙世來，張治國，孫秀毅.一種活塞動力學分析[J].汽車實用技術，2017（22）：117-118.

[3] 吳東興，夏興蘭，卜安珍，等.活塞動力學模擬計算[J].現(xiàn)代車用動力，2010（2）：45-51.