專利名稱：一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，該裝置可用于測量造成一批石英晶體振蕩器中的晶片產(chǎn)生脆性斷裂的沖擊力大小，并通過數(shù)據(jù)處理獲得碎裂力的分散性，從而評價晶片材料性能與生產(chǎn)工藝的一致性。屬于電子元器件失效分析領域。
背景技術：
石英晶體振蕩器是由品質(zhì)因數(shù)極高的石英晶體振子和振蕩電路組成的壓電器件。由于石英晶體的物理化學性能穩(wěn)定，彈性振動損耗小，頻率穩(wěn)定度高、Q值高且價格便宜，因而被廣泛用于電路中進行頻率穩(wěn)定和頻率選擇，成為目前電子元器件領域應用最廣泛的基礎元件之一。晶體振蕩器的穩(wěn)定性直接影響電子設備可靠性。由于晶體振蕩器可靠性不高造成了許多事故和災難，給工作造成嚴重的損失。晶體振蕩器的主要結構包括石英晶片(包括鍍銀層)、振蕩電路、金屬封裝等。據(jù)統(tǒng)計，石英晶片的失效占振蕩器失效比例的50%以上。由于晶片的失效，可能造成晶體振蕩器無輸出(停振)、頻率漂移等；晶體振蕩器的頻率主要由晶片的厚度、材料均勻程度及鍍銀層的厚度和質(zhì)量決定。工藝的缺陷或污染在對使用過程中的振蕩器產(chǎn)生潛在的影響。例如，晶片本身的質(zhì)量不穩(wěn)定，例如表面過于粗糙，存在微小裂紋等，在外界振動應力下，這些缺陷成為應力集中的位置，很容易造成晶片的碎裂。如果加工一致性高，晶片將會在大小相近的外力作用下碎裂，如果加工一致性差，則碎裂力差別較大。通過對現(xiàn)有技術文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，還沒有基于以上原理的測試裝置來測量造成不同晶片產(chǎn)生碎裂的外力的大小，以評定晶片加工質(zhì)量的一致性。

發(fā)明內(nèi)容
I、目的本發(fā)明的目的是提供一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，它克服了現(xiàn)有技術的不足，能夠記錄晶片在受到集中作用的推力發(fā)生碎裂時的力的大小，并通過立體顯微鏡和計算機，實時觀察碎裂的過程并存儲圖像。2、技術方案本發(fā)明一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，是由三維組合平移臺、晶片支座、數(shù)顯測力計、測試支架、立體顯微鏡、計算機和顯示器組成。其位置連接關系是三維組合平移臺和晶片支座分別用螺栓和螺母結構固定在測試支架互相垂直的兩個支撐平面上，數(shù)顯測力計固定在三維組合平移臺左側、晶體支座的正下方位置，并通過三維組合平移臺的橫向位置調(diào)整旋鈕將數(shù)顯測力計的測力頭從下方正對晶體支座孔的中心。立體顯微鏡放置在晶體支座孔中心的正上方位置，以便實時記錄整個碎裂的過程。計算機、顯示器與立體顯微鏡串口信號線纜連接，并位于該測量裝置旁，便于觀察和操作。所述三維組合平移臺，是由金屬制作的三個精密平移臺和一個直角固定塊組成，可實現(xiàn)三個方向的平移。其中三個精密平移臺結構相同，由線性滾珠導軌、分厘卡、復位彈簧、臺面、底座組成。旋轉分厘卡驅(qū)動線性滾珠導軌，可實現(xiàn)一個方向的平移，采用復位彈簧進行復位，消除軸向間隙，臺面和底座分布標準孔距的安裝孔，可用于與其他的平移臺組合或者根據(jù)測試要求安裝被測物。平移臺的行程要求20mm以上，精度0. 005mm,臺面尺寸大于數(shù)顯測力計的寬度、負載Ikg以上。直角固定塊由三個相互垂直的面，利用螺栓固定而成，面上分布標準孔距的安裝孔，用于在三個維度上安裝三個平移臺。所述晶片支座，是由45號鋼經(jīng)機加工制成，呈長方體狀。在高度方向上，設置有一條通透凹槽，凹槽的中部設有圓通孔，其通孔外徑與晶片直徑相同，晶片放置其中，可保持整個擠壓過程中位置基本不變。為了對不同晶片直徑進行測量，設計了帶有不同直徑凹槽的晶片支座，可以根據(jù)需要更換使用。所述數(shù)顯測力計，是由測力桿、操作鍵盤、液晶顯示屏，內(nèi)部處理電路板、傳感器及外殼組成，操作鍵盤上設置了開始、停止、記錄數(shù)據(jù)等按鈕，液晶顯示屏用于顯示力的量值，外殼背部有螺孔，可用于與平移臺固定。最大測量力為5N，精度0.001N。所述測試支架，是由一塊45號鋼板和一塊透明樹脂板組成的直角結構，鋼板水平放置在試驗臺上，透明樹脂板垂直于試驗臺，兩者之間用膠粘接，利用透明樹脂板作為縱向支架的原因在于可以方便的通過透明的樹脂板，實時觀察數(shù)顯測力計上液晶顯示屏的數(shù)字；所述立體顯微鏡，放大倍數(shù)7倍以上，用于觀察晶片的狀態(tài)，并將影像傳輸?shù)诫娔X中。所述計算機，可以與立體顯微鏡通過串口連接，存儲圖像。所述顯示器，可以與計算機主機相連，顯示立體顯微鏡的圖像，并實時顯示測力計上的數(shù)據(jù)。其中，該晶片支座的外形尺寸為5cmX3cmX3cm ；其中，該測試支架平放鋼板的外形尺寸為IOcmX IOcmX I. 5cm;縱向放置的透明樹脂板的外形尺寸為IOcmX IOcmX I. 5cm 其中，該數(shù)顯測力計的型號為SH-5N ;其中，該三維組合平移臺的型號是ASM25-XYZ-1 (IA)；其中，該立體顯微鏡的型號是XTL-3200 ；其中，該計算機的型號是0PTIPLEX740 ；其中，該顯不器的型號是Round Rock Texas 78682。該裝置的工作原理流程如下首先將晶片放置在晶片支座的圓形凹槽內(nèi)，通過三維組合平移臺的分厘卡調(diào)整數(shù)顯測力計的測力桿頭部，使其位于晶片中心位置的正下方Icm位置處，調(diào)整光學顯微鏡的鏡頭，使其位于晶片正上方，并能夠清晰的觀察到整個晶片。以一定速度緩慢旋轉三維組合平移臺中縱向位移平臺的分厘卡，帶動數(shù)顯測力計向上運動，直至數(shù)顯測力計頭部觸碰到晶片并使之碎裂，該過程可以從光學顯微鏡中進行觀察，并將影像傳輸?shù)接嬎銠C中，同時記錄數(shù)顯測力計的數(shù)字顯示屏上顯示造成晶片碎裂力的大小。對不同晶片重復進行上述測量，并記 錄碎裂力大小。3、優(yōu)點及功效本發(fā)明一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于I)能夠?qū)崟r測量晶片在外部集中推力作用下產(chǎn)生碎裂的力的大小；2)能夠?qū)崟r觀察晶片碎裂的全過程，并加以記錄；3)通過記錄并處理測力計顯示的碎裂力數(shù)值，對比不同廠家、不同批次的晶片碎裂力的差異。


圖I為碎裂力分散性測量裝置整體結構示意圖。圖2為碎裂力分散性測量裝置工作流程圖。
圖中符號說明如下I為立體顯微鏡，2為晶片支座，3為數(shù)顯測力計，4為三維組合平移臺，5為測試支架，6為計算機，7為顯示器
具體實施例方式見圖1，本發(fā)明一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，是由三維組合平移臺、晶片支座、數(shù)顯測力計、測試支架、立體顯微鏡、計算機、和顯示器組成。其位置連接關系是三維組合平移臺和晶片支座分別用螺栓和螺母結構固定在支架互相垂直的兩個支撐平面上，數(shù)顯測力計固定在三位組合平移臺左側、晶體支座的正下方位置，并通過三維組合平移臺的橫向位置調(diào)整旋鈕將數(shù)顯測力計的測力頭從下方正對晶體支座孔的中心。立體顯微鏡放置在晶體支座孔中心的正上方位置，以便實時觀察整個碎裂的過程。計算機、顯示器與立體顯微鏡串口信號線纜連接，并位于該測量裝置旁，便于觀察和操作。其中，該晶片支座的外形尺寸為5cmX3cmX3cm ；其中，該測試支架平放鋼板的外形尺寸為IOcmX IOcmX I. 5cm;縱向放置的透明樹脂板的外形尺寸為IOcmX IOcmX I. 5cm 其中，該數(shù)顯測力計的型號為SH-5N ；其中，該三維組合平移臺的型號是ASM25-XYZ-1 (IA)；其中，該立體顯微鏡的型號是XTL-3200 ；其中，該計算機的型號是0PTIPLEX740 ；其中，該顯示器的型號是Round Rock Texas 78682。圖2所示為本發(fā)明的總體工作流程圖。首先將晶片放置在晶片支座的圓形凹槽內(nèi)，通過三維組合平移臺的分厘卡調(diào)整數(shù)顯測力計的測力桿頭部，使其位于晶片中心位置的正下方Icm位置處，調(diào)整光學顯微鏡的鏡頭，使其位于晶片正上方，并能夠清晰的觀察到整個晶片，以一定速度緩慢旋轉三維組合平移臺中縱向位移平臺的分厘卡，帶動數(shù)顯測力計向上運動，直至數(shù)顯測力計頭部觸碰到晶片并使之碎裂，該過程可以從立體顯微鏡中進行觀察，并將影像傳輸?shù)接嬎銠C中，同時記錄數(shù)顯測力計的數(shù)字，顯示屏上顯示造成晶片碎裂力的大小。移開立體顯微鏡，更換晶片，重復進行上述流程。
權利要求
1.一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，其特征在于它是由三維組合平移臺、晶片支座、數(shù)顯測力計、測試支架、立體顯微鏡、計算機和顯示器組成；三維組合平移臺和晶片支座分別用螺栓和螺母結構固定在測試支架互相垂直的兩個支撐平面上，數(shù)顯測力計固定在三維組合平移臺左側、晶體支座的正下方位置，并通過三維組合平移臺的橫向位置調(diào)整旋鈕將數(shù)顯測力計的測力頭從下方正對晶體支座孔的中心；立體顯微鏡放置在晶體支座孔中心的正上方位置，以便實時記錄整個碎裂的過程；計算機、顯示器與立體顯微鏡串口信號線纜連接，并位于該測量裝置旁，便于觀察和操作； 所述三維組合平移臺，是由金屬制作的三個精密平移臺和一個直角固定塊組成，實現(xiàn)三個方向的平移；其中三個精密平移臺結構相同，由線性滾珠導軌、分厘卡、復位彈簧、臺面、底座組成；旋轉分厘卡驅(qū)動線性滾珠導軌，實現(xiàn)一個方向的平移，采用復位彈簧進行復位，消除軸向間隙，臺面和底座分布標準孔距的安裝孔，用于與其他的平移臺組合或者根據(jù)測試要求安裝被測物；平移臺的行程要求20mm以上，精度0. 005mm,臺面尺寸大于數(shù)顯測力計的寬度、負載Ikg以上；直角固定塊由三個相互垂直的面,利用螺栓固定而成,面上分布標準孔距的安裝孔，用于在三個維度上安裝三個平移臺； 所述晶片支座，是由45號鋼經(jīng)機加工制成，呈長方體狀；在高度方向上，設置有一條通透凹槽，凹槽的中部設有圓通孔，其通孔外徑與晶片直徑相同，晶片放置其中，保持整個擠壓過程中位置不變；為了對不同晶片直徑進行測量，設計了帶有不同直徑凹槽的晶片支座，根據(jù)需要更換使用； 所述數(shù)顯測力計，是由測力桿、操作鍵盤、液晶顯示屏，內(nèi)部處理電路板、傳感器及外殼組成，操作鍵盤上設置了開始、停止、記錄數(shù)據(jù)等按鈕，液晶顯示屏用于顯示力的量值，外殼背部有螺孔，用于與平移臺固定，最大測量力為5N，精度0. OOlN ； 所述測試支架，是由一塊45號鋼板和一塊透明樹脂板組成的直角結構，鋼板水平放置在試驗臺上，透明樹脂板垂直于試驗臺，兩者之間用膠粘接，利用透明樹脂板作為縱向支架的原因在于方便的通過透明的樹脂板，實時觀察數(shù)顯測力計上液晶顯示屏的數(shù)字； 所述立體顯微鏡，放大倍數(shù)7倍以上，用于觀察晶片的狀態(tài)，并將影像傳輸?shù)诫娔X中； 所述計算機，與立體顯微鏡通過串口連接，存儲圖像； 所述顯示器，與計算機主機相連，顯示立體顯微鏡的圖像，并實時顯示測力計上的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，其特征在于該晶片支座的外形尺寸為5cmX3cmX3cm。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，其特征在于該測試支架平放鋼板的外形尺寸為IOcmX IOcmX I. 5cm ;縱向放置的透明樹脂板的外形尺寸為 IOcmX IOcmX I. 5cm。
全文摘要
一種石英晶體振蕩器晶片碎裂力分散性測量裝置，它是由三維組合平移臺、晶片支座、數(shù)顯測力計、測試支架、立體顯微鏡、計算機和顯示器組成；三維組合平移臺和晶片支座分別用螺栓和螺母結構固定在測試支架互相垂直的兩個支撐平面上，數(shù)顯測力計固定在三維組合平移臺左側、晶體支座的正下方位置，并通過三維組合平移臺的橫向位置調(diào)整旋鈕將數(shù)顯測力計的測力頭從下方正對晶體支座孔的中心；立體顯微鏡放置在晶體支座孔中心的正上方位置，以便實時記錄整個碎裂的過程；計算機、顯示器與立體顯微鏡串口信號線纜連接，并位于該測量裝置旁，便于觀察和操作。本發(fā)明能夠記錄晶片發(fā)生碎裂時的力的大小，并能實時觀察碎裂的過程和存儲圖像。它具有實用價值。
文檔編號G01N3/00GK102628768SQ201210103640
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月10日 優(yōu)先權日2012年4月10日
發(fā)明者康銳, 陳穎 申請人:北京航空航天大學