CN104535282B - 一种石英晶体谐振器气密性检测方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石英晶体谐振器气密性检测方法和装置，其中，该方法为将待测产品置于常压和加压状态下并分别检测其电阻R1和R2；判断R1、R2是否相同，若R1＝R2，则判定产品不漏气，若R2＞R1，则判定产品漏气。该装置包括机架及测试单元，测试单元包括电阻测试仪、测试台、测试头和定位机构，测试头和定位机构均固定在机架上，测试头与电阻测试仪连接；测试台上设有用于加压的通气孔；定位机构将测试台移动至测试位形成密闭的加压腔体。上述石英晶体谐振器气密性检测方法和装置，通过采用气体加压法进行检测，不需使用液体媒介物质，降低了成本，避免污染。

Description

一种石英晶体谐振器气密性检测方法和装置

技术领域

本发明涉及一种气密性检测方法和装置，尤其涉及一种石英晶体谐振器气密性检测方法和装置。

背景技术

石英晶体谐振器的粗漏检测，长期以来采用的是液体加压法，即先对产品进行频率电性能测试，得到一个原始测试值，然后将产品放入加压罐，向加压罐内注入酒精或氟油等类似功能的媒介物质，并向加压罐内加压，保持一段时间后将产品取出再进行频率电性能测试。若前后测得的电性能值发生改变，则产品漏气。这种检测方法存在检出率低、工序繁琐、受环境条件和时间限制等问题，且漏气产品由于媒介物质的污染而无法再次封装修复，具有一定的破坏性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种石英晶体谐振器气密性检测方法和装置，其不需使用液体媒介物质进行检测，降低了成本，避免污染。

本发明是这样实现的，一种石英晶体谐振器气密性检测方法，将待测产品置于常压和加压状态下并分别检测其电阻R1和R2；判断R1、R2是否相同，若R1＝R2，则判定产品不漏气，若R2＞R1，则判定产品漏气。

进一步的地，所述检测方法还包括将待测产品置于减压状态下并检测其电阻R3，若R1＝R2＝R3，则证明产品不漏气，若R2＞R1＞R3，则证明产品漏气。

本发明还提供了一种石英晶体谐振器气密性检测装置，包括机架及测试单元，所述测试单元包括电阻测试仪、测试台、测试头和定位机构，所述测试头和定位机构均固定在所述机架上，所述测试头与所述电阻测试仪连接；所述测试台上设有用于加压的通气孔；所述定位机构将所述测试台移动至测试位形成密闭的加压腔体。

进一步地，所述测试台位于所述测试头下方，其还包括支架、放置台和弹簧，所述弹簧的两端分别与所述放置台的底部以及所述支架的底部连接，所述放置台安装在所述支架上并可相对于所述支架上下移动，所述通气孔设置在所述放置台上。

进一步地，所述定位机构包括顶升部件和驱动丝杆，所述支架套设在所述驱动丝杆上并随所述驱动丝杆水平移动，所述顶升部件位于所述放置台下方并驱动所述放置台上下移动。

进一步地，所述装置还包括送料单元，所述送料单元与所述控制器连接，其包括用于上料的震动盘、固定在所述震动盘上的滑道、用于取料的第一取料机构以及中转台，所述震动盘、第一取料机构和中转台均固定在所述机架上。

进一步地，所述第一取料机构包括凸轮、第一取料臂以及第一吸嘴，所述第一吸嘴固定在所述第一取料臂上且位于所述滑道末端的正上方，所述凸轮带动所述第一取料臂上下和水平移动；所述中转台包括可水平移动的滑动块。

进一步地，所述第一取料机构还包括第一滑块、水平导轨、驱动轴以及从动轴，所述水平导轨固定在所述机架上，所述驱动轴固定在所述凸轮上，所述从动轴穿套在所述凸轮中并与所述第一取料臂相固定；所述第一滑块的两表面分别设有水平导槽和竖直导槽，所述第一取料臂和水平导轨分别安装在所述竖直导槽和水平导槽中。

进一步地，所述装置还包括传送单元，所述传送单元包括用于将待测产品从所述中转台取送至所述测试台的第二取料机构，所述第二取料机构固定在所述机架上。

进一步地，所述第二取料机构包括第二滑块、第二取料臂、固定在所述第二取料臂上的多个第二吸嘴和第一滑台气缸，所述第二取料臂可滑动的安装在所述第一滑台气缸上，所述第一滑台气缸固定在所述第二滑块上，所述第二滑块可滑动的安装在所述机架上。

进一步地，所述装置还包括出料单元，所述出料单元包括至少两个出料盒和用于将待测产品从所述测试台取送至相应的出料盒的第三取料机构，所述第三取料机构固定在所述机架上，所述出料盒包括合格品出料盒和非合格品出料盒。

进一步地，所述第三取料机构包括第三滑块、第三取料臂、固定在所述第三取料臂上的多个第三吸嘴和第二滑台气缸，所述第三取料臂可滑动的安装在所述第二滑台气缸上，所述第二滑台气缸固定在所述第三滑块上，所述第三滑块可滑动的安装在所述机架上。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明所述的石英晶体谐振器气密性检测方法和装置，通过采用气体加压法进行检测，不需使用液体媒介物质，降低了成本，避免污染。

附图说明

图1是本发明实施例提供的石英晶体谐振器气密性检测装置的整体结构示意图。

图2是图1中的测试单元和出料单元的结构示意图。

图3是图1中的送料单元的结构示意图。

图4是图3中的第一取料机构的部分结构示意图。

图5是图1中的传送单元的结构示意图。

具体实施方式

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。

本发明利用石英晶体谐振器的谐振电阻(R)，在一定振动强度下(u_q)与谐振器有效振动面积(A)的表面气体密度(ρ)的阻尼(η)的关系，通过谐振电阻的精密测量，分析电阻的变化，从而判定漏率检测的结果。

当石英晶体谐振器在真空环境氛围下振动时，主要表现为质量负载。

当石英晶体谐振器在空气环境氛围下振动时，除质量负载外，还有部分空气阻尼负载。

当石英晶体谐振器在液体环境氛围下振动时，主要表现为阻尼负载。

对于AT切(单转角切)的晶体谐振器，通过波动方程，可以获得谐振电阻和空气阻尼的关系为：

R＝u_q*(π*ρ*η)^1/2/[e₂₆ ²*(2*f₀)^3/2*A*ρ_q)]，其中，

R：表示晶体谐振器电阻；

u_q：表示晶体振动的位移；

ρ：表示晶体谐振器内部空气的密度；

η：表示晶体谐振器内部空气的阻尼系数；

A：表示晶体振动的有效面积；

e₂₆：表示晶体材料的压电常数；

f₀：表示晶体谐振器谐振频率；

ρ_q：表示晶体材料的密度。

由以上公式可知，对于一个特定的谐振器而言，不同的阻尼条件有其对应的电阻，即：

R＝K*(ρ*η)^1/2(k为一定值)

向某一特定的谐振器周围施加不同的气压，若该谐振器为漏气产品，则会引起不同的阻尼状态，谐振器电阻也会相应地发生变化。若该谐振器为不漏气产品，则阻尼状态不会发生改变，相应地谐振器电阻也不变。

本发明中石英晶体谐振器气密性检测方法主要是将待测产品分别置于常压和加压状态下，并分别检测其电阻R1和R2；判断R1、R2是否相同，若R1＝R2，则判定产品不漏气，若R2＞R1，则判定产品漏气。

图1至图5为本发明中石英晶体谐振器气密性检测装置的一较佳实施例，其包括机架1、测试单元2以及与测试单元2连接的控制器6。其中，测试单元2包括电阻测试仪(图中未示出)、测试台21、测试头22以及定位机构。测试头22和定位机构均固定在机架1上，测试头22与电阻测试仪连接。测试台21上设有用于加压的通气孔(图中未示出)，定位机构将测试台21上的待测产品移动至测试位(测试头22正下方)形成密闭的加压腔体。

具体的，如图2所示，测试台21位于测试头22下方，其还包括支架211、放置台212和弹簧213。弹簧213的两端分别与放置台212的底部以及支架211的底部连接，放置台212安装在支架211上并可相对于支架211上下移动。通气孔设置在放置台212上，其与气体通道(图中未示出)连接。定位机构包括顶升部件23和驱动丝杆24，支架211套设在驱动丝杆24上，并可随驱动丝杆24水平移动，顶升部件23位于放置台212下方，并可驱动放置台212上下移动。优选的，顶升部件23为气缸驱动，驱动丝杆24为电机驱动。

本实施例中，该电阻测试仪采用网络分析卡来检测晶体谐振器电阻R。测试台21和测试头22均设有一对，有利于提高测试效率。测试时，控制器6控制驱动丝杆24和顶升部件23将放置台212移至测试位(测试头22正下方)，通过向放置台212上的通气孔充气而增大气压。

本实施例中，该石英晶体谐振器气密性检测方法如下：

1、将承载有待测产品的放置台212移至测试位(测试头22正下方)，形成密闭的加压腔体，在常压下利用网络分析卡测量待测产品的谐振电阻R1；

2、向放置台212上的通气孔充气，使待测产品周围的气压增至4个大气压(400KPa)，1.5s钟以后再次测量待测产品的电阻R2；

3、判断R1、R2是否相同，若R1＝R2，则判定产品不漏气，若R2＞R1，则判定产品漏气。

优选的，为证实所判断的结论的正确性，该检测方法还可以包括：

4、将待测产品置于减压状态下(抽真空)并检测其电阻R3，若R1＝R2＝R3，则证明产品不漏气，若R2＞R1＞R3，则证明产品漏气。

下表为晶体频率分别为12MHz、26MHz、48MHz的谐振器在常压(1个大气压)及不同气压(不同阻尼状态)下测得的电阻比值：

其中，上述样品均选用AT切3.2mm*2.5mm外形尺寸的SMD(表面贴装)谐振器。

由上表可知，施加的气压越大，测得的电阻比值也越大，漏率也越容易判断。对于施加的周围气压为400KPa的待测产品，该谐振器内部气压将增大1KPa,阻尼也相应地发生变化，此时，R2＞R1，该产品漏气。

本实施例中，密闭的加压腔体不局限于通过将放置台212移动至测试位(测试头22正下方)，而测试头22不动的方式形成，其还可以通过将测试头22移动至放置台212的正上方，放置台212不动的方式形成。

图2至图5进一步描述了本发明实施例所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其还可以包括送料单元3、传送单元4和出料单元5,通过设置这些结构，有助于自动化生产线的建立。

如图3和图4所示，送料单元3包括用于上料的震动盘31、固定在震动盘31上的滑道32、用于取料的第一取料机构33以及中转台34。震动盘31、第一取料机构33和中转台34均固定在机架1上。本实施例中，第一取料机构33包括凸轮331、第一取料臂332以及第一吸嘴333。第一吸嘴333固定在第一取料臂332上且位于滑道32末端的正上方，凸轮331带动第一取料臂332上下和水平移动。

具体地，第一取料机构33设有第一滑块334、水平导轨335、驱动轴336、从动轴337以及电机338。水平导轨335固定在机架1上，驱动轴336固定在凸轮331上，从动轴337穿套在凸轮331中，并与第一取料臂332相固定，电机338带动驱动轴336转动。第一滑块334的两表面分别设有水平导槽3341和竖直导槽3342，第一取料臂332和水平导轨335分别安装在竖直导槽3342和水平导槽3341中。中转台34包括滑动块341和电机(图中未示出)，待测产品放置在滑动块341上，电机驱动滑动块341水平移动。震动盘31、第一取料机构33以及中转台34均与控制器6连接。

工作时，待测产品通过震动盘31上料并传送至滑道32末端，驱动轴336带动凸轮331转动使第一取料臂332沿着竖直导槽3342向下运动，通过第一吸嘴333吸取待测产品，同时第一取料臂332带动第一滑块334沿着水平导轨335水平移动直至第一吸嘴333位于滑动块341上方时，将待测产品进行安放，随后凸轮331继续转动，带动第一取料臂332回复至初始位置进行第二次取料。与此同时电机驱动滑动块341水平移动一定距离，便于第二个待测产品的安放。如此循环运动直至滑动块341上安放预定个数的待测产品，完成第一次送料。

第一次送料完成后，滑动块341上的待测产品通过传送单元4传送至测试单元2进行压差测试。

如图5所示，传送单元4包括用于将待测产品从滑动块341取送至放置台212的第二取料机构41。第二取料机构41固定在机架1上，其包括第二滑块411、第二取料臂412、固定在第二取料臂412上的多个第二吸嘴413、第一滑台气缸414和电机(图中未示出)。第二取料臂412可滑动的安装在第一滑台气缸414上，第一滑台气缸414固定在第二滑块411上，第二滑块411可滑动的安装在机架1上。第二取料构件41与控制器6连接。

工作时，电机驱动第二滑块411水平移动，直至第二吸嘴413运动到滑动块341上的待测产品上方，此时第一滑台气缸414驱动第二取料臂412向下运动，通过第二吸嘴413吸取待测产品，接着第二滑块411带动待测产品水平移动至放置台212，第二吸嘴413将待测产品安放在放置台212上，完成整个传送过程。

当待测产品完成压差测试后，驱动丝杆24带动测试台21移动至出料位，控制器6控制出料单元5完成出料过程。

如图2所示，出料单元5包括至少两个出料盒51以及用于将待测产品从测试台21取送至相应的出料盒51的第三取料机构52。第三取料机构52固定在机架1上，其包括第三滑块521、第三取料臂522、固定在第三取料臂522上的多个第三吸嘴523、第二滑台气缸524和电机(图中未示出)。第三取料臂522可滑动的安装在第二滑台气缸524上，第二滑台气缸524固定在第三滑块521上，第三滑块521可滑动的安装在机架1上。出料盒51包括合格品出料盒和非合格品出料盒。第三取料构件52与控制器6连接。

工作时，电机驱动第三滑块521水平移动，直至第三吸嘴522运动到待测产品上方，此时第二滑台气缸524驱动第三取料臂522向下运动，通过第三吸嘴522吸取待测产品，接着第三滑块521带动待测产品水平移动至出料盒51上方，通过第三吸嘴522分别将合格的待测产品安放至合格品出料盒，不合格的待测产品安放至非合格品出料盒。

优选的，本发明具体实施例所述的定位机构、第一、第二和第三取料机构33、41、52还可以为机械手、机器人等其他传动控制装置。

上述石英晶体谐振器气密性检测方法和装置通过采用气体加压法进行检测，不需使用液体媒介物质，降低了成本，避免污染。此外，上述石英晶体谐振器气密性检测装置集成了自动化测试的所有工序，简化了生产流程，缩短了生产周期。具体地，首先，送料单元3的震动盘31将待测产品进行上料，通过第一取料机构33将待测产品取送至中转台34，完成送料过程；其次，传送单元4的第二取料机构41将待测产品从中转台34取送至测试单元2的测试台21，完成传送过程；接着，定位机构将测试台21移动至测试位形成密闭的加压腔体，准备进行压差测试；压差测试完成后，定位机构带动测试台21移动至出料位，出料单元5的第三取料机构52将测试台21上的待测产品取送至相应的出料盒51，完成出料过程。

本发明所述的石英晶体谐振器气密性检测方法和装置不局限于晶体谐振器的漏率测试，其还适用于其他通过元器件参数与阻尼关系来判定漏率的电子元器件，例如，某些声学器件或有类似构造的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)的漏率测试。

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。

Claims (6)

1.一种石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，包括机架、送料单元、测试单元以及传送单元，所述送料单元与控制器连接，其包括用于上料的震动盘、固定在所述震动盘上的滑道、用于取料的第一取料机构以及中转台，所述震动盘、第一取料机构和中转台均固定在所述机架上，且所述震动盘的内部为螺旋上升结构；所述测试单元包括电阻测试仪、两个测试台、两个测试头和定位机构，所述测试头和定位机构均固定在所述机架上，所述测试头与所述电阻测试仪连接；所述测试台上设有用于加压的通气孔，所述测试台位于所述测试头下方，其还包括支架、放置台和弹簧，所述弹簧的两端分别与所述放置台的底部以及所述支架的底部连接，所述放置台安装在所述支架上并可相对于所述支架上下移动，所述通气孔设置在所述放置台上；所述定位机构包括顶升部件和驱动丝杆，所述支架套设在所述驱动丝杆上并随所述驱动丝杆水平移动，所述顶升部件位于所述放置台下方并驱动所述放置台上下移动；所述定位机构将所述测试台移动至测试位形成密闭的加压腔体；所述传送单元包括用于将待测产品从所述中转台取送至所述测试台的第二取料机构，所述第二取料机构固定在所述机架上。

2.如权利要求1所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，所述第一取料机构包括凸轮、第一取料臂以及第一吸嘴，所述第一吸嘴固定在所述第一取料臂上且位于所述滑道末端的正上方，所述凸轮带动所述第一取料臂上下和水平移动；所述中转台包括可水平移动的滑动块。

3.如权利要求2所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，所述第一取料机构还包括第一滑块、水平导轨、驱动轴以及从动轴，所述水平导轨固定在所述机架上，所述驱动轴固定在所述凸轮上，所述从动轴穿套在所述凸轮中并与所述第一取料臂相固定；所述第一滑块的两表面分别设有水平导槽和竖直导槽，所述第一取料臂和水平导轨分别安装在所述竖直导槽和水平导槽中。

4.如权利要求1所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，所述第二取料机构包括第二滑块、第二取料臂、固定在所述第二取料臂上的多个第二吸嘴和第一滑台气缸，所述第二取料臂可滑动的安装在所述第一滑台气缸上，所述第一滑台气缸固定在所述第二滑块上，所述第二滑块可滑动的安装在所述机架上。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，所述装置还包括出料单元，所述出料单元包括至少两个出料盒和用于将待测产品从所述测试台取送至相应的出料盒的第三取料机构，所述第三取料机构固定在所述机架上，所述出料盒包括合格品出料盒和非合格品出料盒。

6.如权利要求5所述的石英晶体谐振器气密性检测装置，其特征在于，所述第三取料机构包括第三滑块、第三取料臂、固定在所述第三取料臂上的多个第三吸嘴和第二滑台气缸，所述第三取料臂可滑动的安装在所述第二滑台气缸上，所述第二滑台气缸固定在所述第三滑块上，所述第三滑块可滑动的安装在所述机架上。