延长吸嘴、顶针两种耗材使用寿命的研究

任黎 魏萍

西安中为光电科技有限公司 西安 710065

摘要：近年来，LED行业的竞争越来越激烈，在LED品质提升的同时价格却越来越低，因此有效降低LED生产的运行成本至关重要。为了降低成本，可以从各种耗材入手，如吸嘴、顶针、蓝膜、管座、铍铜针等。本文主要介绍分拣工序使用的吸嘴、顶针两种耗材的改进方法，延长其使用寿命以降低成本，从而降低LED芯片的成本价格，进一步提升我司产品的价格优势。

关键词：橡胶吸嘴、顶针、钨钢吸嘴、使用寿命

1 引言

近年来随着LED行业的竞争越来越激烈，各个LED芯片制造企业纷纷通过降价来增强各自公司产品的竞争力。LED芯片的性能在不断提升的同时而价格一直下降，因此必须通过各种方法降低LED的制造成本，减少耗材使用量是其中方法之一，它可以快速实现降低LED芯片成本的需求。

本文通过介绍分拣工序吸嘴、顶针的改进方法达到延长二者寿命的方法降低成本，增强产品的价格竞争力。

2 实验过程

2.1 吸嘴实验

2.1.1 第一组实验：同台机不同材料吸嘴的对比。

采用钨钢、橡胶两种不同材质的吸嘴进行实验，并且二者选用的是同一台分拣机A机台。先进行3颗钨钢吸嘴实验，钨钢吸嘴实验完成后再进行三颗橡胶吸嘴实验。钨钢吸嘴、橡胶吸嘴的照片如下图1、图2所示。

三颗钨钢吸嘴的使用寿命分别为5.3万、2.4万、6.5万。三颗橡胶吸嘴的使用寿命为10.2、12.1万、9.8万。通过同台机分别使用两种不同材质的吸嘴发现，钨钢吸嘴的使用寿命普遍偏低，而橡胶吸嘴的寿命相对较高。

图1 钨钢吸嘴照片 图2 橡胶吸嘴照片

2.1.2 第二组实验：自动擦吸嘴机台与人工擦吸嘴机台对比。

挑选A和B分拣机，两台分拣机在日常的生产中性能基本一致。对A分拣机台进行改造，将其改造为自动擦吸嘴机台，如图3所示。B分拣机未进行改造，仍为人工擦吸嘴机台。A机台实验三颗橡胶吸嘴、B机台实验三颗橡胶吸嘴。

A机台所使用的三颗橡胶吸嘴的寿命分别为：20.8万、25.3万、19.4万；B机台所使用的三颗橡胶吸嘴的寿命为22.1万、21.7万、19.5万。A机台和B机台的橡胶吸嘴使用寿命平均值分别为21.8万和22.1万。

通过两个机台的橡胶吸嘴使用寿命平均值可以看出，A机台的自动擦吸嘴机台与B机台的人工擦吸嘴机台的橡胶吸嘴使用寿命相差甚微，没有明显优势。而要在机台上安装一套自动擦吸嘴装置并不便宜，符合现阶段LED行业行情的只能是人工擦吸嘴方式，人工擦吸嘴更适宜降低耗材和使用成本的要求。

图3 自动擦吸嘴装置

2.1.3 第三组实验：橡胶吸嘴使用方法及监控手段的改进

在以前的生产过程中，吸嘴的更换与安装均由生产人员操作。在进行实验时，实验机台的吸嘴安装与更换均由设备人员进行。设备人员安装完橡胶吸嘴后，并对机台进行调试，将机台调试到最佳状态再进行生产。让设备人员更换安装吸嘴是因为设备人员更容易发现安装吸嘴与调试机台过程中的问题，若发现问题现场就可以解决问题，不会耽误实验的进度，并且调试出的机台效果好。设备人员对机台的调试内容包括：VCM取置晶高度、VCM取置晶偏移量、三心调整、顶针高度、顶针中心、顶针固定、顶针座高度、真空吸管气密性、顶针盖清洁、真空泵等。设备人员调试机台的过程如图4所示。

在分拣的过程中通过调整机台CCD的放大倍率，可以使机台上正在排列的芯片影像放大，并且能监视正在排列的芯片外观情况。影像检查如图5所示。如芯片在分拣过程中出现外观问题，在机台的影像处芯片表面会出现白色的点或线。生产人员不断观察机台芯片影像的同时，还必须在工艺人员规定的寿命节点处将机台BT上的铁环取下，放在显微镜下进行外观检查（如图6所示）。如果芯片外观无异常继续加工。如果芯片外观异常，则通知设备人员与工艺人员进行检查，判定是吸嘴问题还是机台问题。如果是机台问题，设备人员进行调机。如果是吸嘴问题，将吸嘴从机台上取下在显微镜下进行外观检查，检查吸嘴是否完好或者堵塞。如果是吸嘴堵塞或缺损，则更换吸嘴。如果吸嘴完好擦拭吸嘴后继续进行加工，并加强在显微镜下的检查频次，由之前的每隔1万颗检查一次改为每隔2千颗检查一次，直至出现芯片外观问题，再进行检查确认问题，以此循环往复直至吸嘴由于缺损或者堵塞无法使用为止。

图4 设备人员调试机台 图5 机台影像检查外观

图6 显微镜下检查外观

通过由设备人员安装吸嘴、调试机台，增加机台BT影像检查、按规定频次进行显微镜检查，不同机台实验的橡胶吸嘴使用寿命大大提高，均提高到50万以上。

2.2 顶针实验

橡胶吸嘴实验完成之后，将顶针使用寿命实验加入，实验方法与2.1.3中第三组实验方法一致。顶针以前的使用寿命平均值为100万，而通过实验方法以后，顶针平均使用寿命提高到200万以上。图7为设备人员正在对顶针进行调试。

图7 顶针调试

3 实验结果

在延长吸嘴使用寿命的实验中，共进行了三组实验。第一组实验为钨钢吸嘴与橡胶吸嘴，两种不同材质的吸嘴在同台分拣机台的对比实验；第二组实验为自动擦吸嘴机台与人工擦吸嘴机台的对比实验；第三组实验为将橡胶吸嘴的更换与安装改为设备人员，调整机台BT的放大倍率进行机台影像外观检查，在规定的频次下进行显微镜检查，发现问题及时解决问题，保证橡胶吸嘴的使用寿命达到最大。

第一组实验的结果表明橡胶吸嘴的使用寿命优于钨钢吸嘴的使用寿命，原因在于钨钢吸嘴刚度太大，在与芯片反复的接触过程中摩擦力较大，容易对芯片产生擦伤，因此钨钢吸嘴更容易使芯片外观出现异常，因此钨钢吸嘴的使用寿命低。橡胶吸嘴相较于钨钢吸嘴较软，在与芯片进行接触时摩擦力较小，因此橡胶吸嘴的使用寿命比钨钢吸嘴的使用寿命长。

第二组实验的结果表明两种擦拭吸嘴的方式对橡胶吸嘴的使用寿命影响不大，但是分拣机台安装一套自动擦吸嘴装置较贵，不利于降低生产成本，会增加生产成本提高产品的价格，降低产品的市场竞争力。

第三组实验通过将橡胶吸嘴的更换与安装改为设备人员，调整机台BT的放大倍率进行机台影像外观检查，在规定的频次下进行显微镜检查，随时发现问题解决问题的方法都起到了很大的作用，实验结果表明橡胶吸嘴的使用寿命得到了很大的提高，由之前的20万提升到50万，寿命增加2.5倍。

在橡胶吸嘴的实验基础上加入顶针使用寿命实验。顶针使用寿命的实验方法与橡胶吸嘴使用寿命实验中的第三组实验方法相同。通过第三组实验方法，顶针的使用寿命也得到很大提高，由之前的100万提升到200万，寿命增加2倍。

通过橡胶吸嘴与顶针的使用寿命实验，橡胶吸嘴和顶针的使用量减少一半以上，可以有效的降低橡胶吸嘴和顶针两种耗材的使用量，进而降低成本提升产品在市场上的竞争力。

作者简介：

任黎(1980.1),男，学士，总经理助理，工程师，主要从事LED芯片生产管理，邮箱：[e-mail]

魏萍(1984.10),女，硕士研究生，工程师，主要从事LED芯片材料与技术的研究，邮箱：[e-mail]