测量晶振圆片曲率半径的装置和使用该装置测量晶振圆片曲率半径的方法与流程

1.本发明涉及精密仪器测量的技术领域，具体涉及一种测量晶振圆片曲率半径的装置和使用该装置测量晶振圆片曲率半径的方法。


背景技术：

2.在晶振圆片的制作过程中，一般采用平凸和平凹形状,平凸和平凹圆片的边缘的小，振动活力高，谐振器频率温度特性曲线的一致性较好，加工比双凸石英片简单。由于后两个优点，所以在生产上右英晶片外形常常采用平凸和平凹而不是双凸。外径尺寸和圆度均有一定偏差，其外圆柱面也凹凸不平，所以必须对外径进行修整、研磨，使其尺寸、形状误差均小于允许偏差。由于硅的硬度非常大，采用环状、其内径边缘嵌有钻石颗粒的薄锯片将晶棒切割成一片片薄片。由于刚切下来的晶片外边缘很锋利，为避免边角崩裂影响晶片强度、破坏晶片表面光洁和对后工序带来污染颗粒，必须用专用的电脑控制设备自动修整晶片边缘形状和外径尺寸。
3.但是，在制作工序完成时需要对制作的晶振圆片的边缘形状和外径尺寸进行初步评估和检测，若此时使用电脑控制等复杂设备等会使工序操作繁杂，浪费人力物力。因此，需要更简单高效的装置和方法对制作完成的晶振圆片的曲率半径进行初步评估。


技术实现要素：

4.本发明为解决上述技术问题而完成，本发明的技术方案为：
5.一种测量晶振圆片曲率半径的装置，包括：
6.接触套筒，在接触套筒底部设置抵接垫，接触套筒为顶部密封底部开口的圆柱形套筒，接触套筒的截面内径为φ；
7.测量头，测量头设置在接触套筒的顶部中心且能够上下伸缩移动；和
8.精密测量仪，测量抵接垫确定的平面和测量头确定的平面的高度差h，精密测量仪与测量头紧固连接在接触套筒的顶部中心。
9.根据本发明的实施例，抵接垫确定的平面误差小于0.001mm。
10.根据本发明的实施例，测量头确定的平面误差小于0.01mm。
11.根据本发明的实施例，精密测量仪为量块、角度量块、多面棱体、正弦规、卡尺、千分尺、百分表、多齿分度台、比较仪、激光测长仪、工具显微镜、三坐标测量机。
12.根据本发明的实施例，精密测量仪的读数根据测量头的上下伸缩移动而改变。
13.根据本发明的实施例，抵接垫为能够与晶振圆片紧密贴合的材料。
14.本发明还挺一种使用上述装置测量晶振圆片曲率半径的方法，包括：
15.步骤1：将接触套筒与标准晶振圆片表面抵接，将测量头与标准平晶表面接触，将精密测量仪校准至零；
16.步骤2：将接触套筒与晶振圆片的表明抵接，使测量头抵接本发明晶振圆片垂直中
心的表面，获取此时精密测量仪测量的高度差h；和
17.步骤3：根据下述公式，计算出晶振圆片曲率半径r1
[0018][0019]
本发明测量晶振圆片曲率半径的装置和使用该装置测量晶振圆片的方法操作简单，对圆片的损伤件较小，可以防止对圆片的污染，适合在石英晶振生产过程中对晶振圆片的曲率半径进行初步评估，对晶振圆片质量进行监控。
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附图简要说明
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图1是本发明测量晶振圆片曲率半径的装置的截面图；
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图2是本发明测量晶振圆片曲率半径的装置的立体图；
[0023]
图3是本发明测量晶振圆片曲率半径的装置中校准精密测量仪的原理示意图；
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图4是本发明测量晶振凸圆片曲率半径的装置的原理示意图；
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图5是本发明测量晶振凹圆片曲率半径的装置的原理示意图；
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图6是的发明测量晶振圆片曲率半径的方法的数学原理示意图。
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附图标号说明
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1：本发明测量晶振圆片曲率半径的装置；2：接触套筒；201：抵接垫；3：测量头；4：精密测量仪；5：晶振圆片；6：标准平晶；φ表示接触套筒的截面内径；h表示抵接垫确定的平面和测量头确定的平面的高度差；r1表示晶振圆片曲率半径。
具体实施方式
[0029]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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参见图1，示出本发本发明测量晶振圆片曲率半径的装置的截面图，本发明测量晶振圆片曲率半径的装置1包括接触套筒2、测量头3和精密测量仪4。如图所示，接触套筒2是圆柱形套筒，包括抵接垫201，该抵接垫201与晶振圆片5紧密接触。接触套筒2的内径设为固定值φ，这个固定值φ对每个测量晶振圆片曲率半径的装置1是确定的。接触套筒2的材料可以是塑料、金属等常规材料。测量头3设置在接触套筒2的顶部中心，与精密测量仪4紧固连接，在没有进行测量时，测量头3是松弛伸出接触套筒2的。测量头3可以上下伸缩移动，当测量头3上下伸缩移动时精密测量仪4的读数同时基于上下伸缩移动距离而变化。由于测量头2可以上下伸缩移动，其确定的平面可以在抵接垫201确定的平面之上或之下，因此测量晶振圆片5为凸圆片和凹圆片时都能测量晶振圆片5的曲率半径r1。
[0031]
参见图2，示出本发明测量晶振圆片曲率半径的装置的立体图。接触套筒2与精密测量仪4一体成型，可以测量晶振凸圆片和晶振凹圆片的曲率半径r1。
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下面对本发明测量晶振圆片曲率半径的原理示意图进行说明。在开始测量晶振圆片5的曲率半径r1前，测量头3与标准平晶6抵接，此时将精密测量仪4的读数校准为零。
[0033]
参见图4，示出本发明测量晶振凸圆片曲率半径的装置的原理示意图。图3中，测量头3向上伸缩移动抵接晶振凸圆片顶部中心的表面，抵接垫201确定的平面与测量头3确定的平面的高度差为h。这个高度差h作为读数在精密测量仪4显示，因此这个读数h是动态变
化的。在晶振圆片5为凸圆片的情况下，高度差h读数显示为正值。同理，参见图5，示出本发明测量晶振凹圆片曲率半径r1的装置的原理示意图。在晶振圆片5为凹圆片的情况下，高度差h读数显示为负值。
[0034]
本发明测量晶振圆片5曲率半径r1的方法使用数学原理在图6中示出，对于固定的曲面，截取固定长度φ的横截面，测量该平面到曲面定点的高度h，根据该曲面的曲率半径r1与φ、h之间的数学关系式，就可以计算出曲率半径r1，该方法包括：
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步骤1：将接触套筒2与标准平晶6表面抵接，将测量头3与标准平晶6表面接触，将精密测量仪4校准至零。参见图4，此时测量头3确定的平面与抵接垫201确定的平面的高度是相等的，因此精密测量仪4的读数能够校准为零。
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步骤2：将接触套筒与晶振圆片5的表面抵接，使移动测量头3抵接晶振圆片5垂直中心的表面，获取此时精密测量仪4测量的高度差h。参见图4和图5，示出测量晶振凸圆片和晶振凹圆片的曲率半径装置的结构示意图。此时精密测量仪4的读数h是计算晶振圆片5的曲率半径r1需要的数值。
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步骤3：根据下述公式，计算出晶振圆片曲率半径r1
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以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。