CN111864052B - 一种压电式力传感器晶组成型装置及封装方法 - Google Patents

一种压电式力传感器晶组成型装置及封装方法 Download PDF

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Abstract

一种压电式力传感器晶组成型装置及其封装方法，包括上盖和下盖，上盖和下盖为一端开口，一端封闭的结构，在封闭端中部为四个圆柱形凸起在封闭端中部为不少于三个圆柱形凸起，用于定位平面，围绕圆柱形凸起四周对应设置有定位孔，可与定位销紧密配合，用于承载晶片或电极。与现有技术相比，本发明的有益效果：采用定位销和定位孔的，可以进行机器自动装配，避免装配过程中出现误差，一致性好，避免加工过程中的微损伤对晶片的力学性能产生影响，提高传感器的可靠性。

Description

一种压电式力传感器晶组成型装置及封装方法
技术领域
本发明涉及晶组成型装置及封装方法，尤其涉及一种压电式力传感器晶组成型装置及封装方法。
背景技术
压电晶体在外部载荷的作用下，晶片上/下表面产生等量异性的感生电荷，感生电荷与载荷成正比，称之为压电效应。以压电效应为基础、压电晶体为力敏元件的压电式力传感器，可对多维力及力矩进行检测，是重要的力学载荷测量装置。压电式力传感器具有高刚度、高固有频率、高灵敏度、稳定性优良等特点，性能普遍优于其他类型测力传感器。压电式力传感器广泛应用在航空、航天、重大装配精密加工与装配领域，是重要的力及载荷测量器件。
利用压电晶体（一般为石英），对作用于其上的力、载荷、力矩进行测量的装置，压电式力传感器主要由晶组构成，晶组由双片X或Y切晶片“对装”构成，用xy晶组进行法向载荷检测。
X切晶组，由两片晶片与一个电极构成，传统的加工、装配过程为：先加工晶片和电极，对晶片进行清洗、烘干，然后对电极进行研磨、清洗、烘干，最后将电极晶片压紧，同时进行防水处理，形成晶组。这种方式存在一定缺点，第一是手工装配存在误差；第二是晶片加工过程中的微损伤对晶片的力学性能产生影响，最终影响传感器的可靠性。
当前压电式力传感器的晶组主要通过手工方式组装，尚无自动化或半自动化装置，手工方式存在诸多问题，如一致性较差，预紧存在问题等。
发明内容
本发明针对上述问题，提出一种压电式力传感器晶组成型装置及封装方法，其技术方案如下：
一种压电式力传感器晶组成型装置，包括上盖和下盖，上盖和下盖为一端开口，一端封闭的结构，在封闭端中部为四个圆柱形凸起在封闭端中部为不少于三个圆柱形凸起，用于定位平面，围绕圆柱形凸起四周对应设置有定位孔，可与定位销紧密配合，用于承载晶片或电极。
上盖和下盖开口端采用螺纹方式进行锁紧。
正交布置有两个以上定位孔，用于后续区别布置上、下、芯电极接线端。
定位销为弧形结构。
定位销径向四周设置倒角。
定位销高度小于上盖和下盖锁紧时的间距。
一种压电式力传感器晶组封装方法，包括如下步骤：
S1：在封装晶组时，将一种压电式力传感器晶组成型装置的下盖放置在平台上，依次装入定位销；
S2：将晶组装入定位销组成的空间内，与下盖圆柱形凸起接触，然后将上盖与下盖采用螺纹方式锁紧；
S3：将定位销从定位孔处取出，通过孔隙检查晶组封装情况无误后，将胶枪针头通过定位孔插入装置，在定位孔处分别注胶；
S4：待胶干后，将上下盖松开，取出晶组，将未涂胶处涂胶密封。
步骤S4中的胶为704防水胶。
与现有技术相比，本发明的有益效果：采用定位销和定位孔的，可以进行机器自动装配，避免装配过程中出现误差，一致性好，避免加工过程中的微损伤对晶片的力学性能产生影响，提高传感器的可靠性。
附图说明
图1为晶组构成示意图；
图2 下盖结构示意图；
图3 定位销示意图；
图4 上盖示意图；
图5 上下盖及定位销装配关系示意图；
图中：1、电极，2、晶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图2和图4所示，在上、下盖对应的位置开有定位孔，用于定位销放置及移除，上盖中部同样有四个凸起，用于接触压紧晶片或电极，上、下盖四周采用螺纹方式进行锁紧，用于对晶组施加预紧力，
实施例2
如图3所示，将4个定位销分别插入定位孔中，使其形成一个环形空间，将晶片或电极放入环形空间内。
实施例3
如图5所示，将上、下盖通过螺纹锁紧，使上、下盖的定位孔重合，定位销通过定位孔轻松插入或拔出，定位销高度小于上、下盖锁紧时的间距，不影响螺纹锁紧。
实施例4
在封装晶组时，先将下盖放置在平台上，将定位销插入定位孔，将晶片装入定位销所形成的空间内，与下盖四个圆柱式凸起接触，然后再依次放入芯电极，和另一个晶片，组成晶组，因为X切晶组上下晶片的y向无要求，所以无需担心两个晶片的相对角度关系。将晶组全部放置在下盖及定位销所组成的定位环内，再将上盖盖上，旋转上盖，用螺纹方式将上、下盖锁紧。
此时，晶组已经被施加预紧力，相对位置关系确定且不变，将定位销从定位孔处取出，通过孔隙可以检查晶组封装情况，确认无误后，定位孔转变为注胶孔，将胶枪针头植入装置，在四个定位孔处分别注入704密封胶。晶组圆柱体对称的四个区域均通过704密封胶固定。由于晶组已通过螺纹施加预紧，因此，待704防水胶干后，将上、下盖旋转松开，取出晶组，将未涂胶处涂胶密封，完成晶组制作。
实施例5
在某些应用中需要晶组与上下电极封装在一起，此时，将上下电极及芯电极加工，其中电极接线端宽度与两个定位销之间的宽度一致。放置下盖及定位销，为了便于说明，将定位销编号为A、B、C、D，将下电极放入定位销内圆约束的空间中，接线端置于A、B定位销之间，分别放入下晶片、芯电极、上晶片，在放置芯电极时，将芯电极的接线端放置于B、C之间，再放置上晶片与上电极，将上电极的接线端置于A、B之间，如此布置，上下电极对应且与芯电极成垂直关系，避免接触，再将上盖盖上，旋转上盖，用螺纹方式将上、下盖锁紧。
此时，晶组已经被施加预紧力，相对位置关系确定且不变，将定位销从定位孔处取出，通过孔隙可以检查晶组封装情况，确认无误后，定位孔转变为注胶孔，将胶枪针头植入装置，在四个定位孔处分别注入704密封胶。晶组圆柱体对称的四个区域均通过704密封胶固定。由于晶组已通过螺纹施加预紧，因此，待704防水胶干后，将上、下盖旋转松开，取出晶组，将未涂胶处涂胶密封，完成晶组制作。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种压电式力传感器晶组封装方法，所述的压电式力传感器晶组成型装置，包括上盖和下盖，上盖和下盖为一端开口，一端封闭的结构，在封闭端中部为不少于三个圆柱形凸起，用于定位平面；围绕圆柱形凸起四周对应设置有定位孔，定位孔与定位销紧密配合，用于承载晶片或电极；
其特征在于，包括如下步骤：
S1：在封装晶组时，将所述的压电式力传感器晶组成型装置的下盖放置在平台上，依次装入定位销；
S2：将晶组装入定位销组成的空间内，与下盖圆柱形凸起接触，然后将上盖与下盖采用螺纹方式锁紧；
S3：将定位销从定位孔处取出，通过孔隙检查晶组封装情况无误后，将胶枪针头通过定位孔插入装置，在定位孔处分别注胶；
S4：待胶干后，将上下盖松开，取出晶组，将未涂胶处涂胶密封。
2.根据权利要求1所述的一种压电式力传感器晶组封装方法，其特征在于，步骤S4中的胶为704防水胶。
3.根据权利要求1所述的一种压电式力传感器晶组封装方法，其特征在于，所述的定位孔正交布置有四个。
4.根据权利要求1所述的一种压电式力传感器晶组封装方法，其特征在于，所述的定位销为弧形结构。
5.根据权利要求1所述的一种压电式力传感器晶组封装方法，其特征在于，所述的定位销径向四周设置倒角。
6.根据权利要求1所述的一种压电式力传感器晶组封装方法，其特征在于，所述的定位销高度小于上盖和下盖锁紧时的间距。
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