CN113014219B - 一种石英晶片的超快激光调频工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石英晶片的超快激光调频工艺，包括以下步骤：先将待调频晶片摆放在载具内，然后将载具放入料盒中，再将料盒放置在机器本体的供料装置内；启动供料装置，供料装置将载具输送至中转装置；中转装置将载具中转运输至定位装置内；启动激光装置，激光装置对载具内的待调频晶片进行首次激光调频；首次激光调频结束后，采用移栽调频装置对定位装置内的载具进行角度调整，并再次进行激光调频；直至待调频晶片的频率在预设频率范围内；使用下料机构将定位装置内的载具取下并放置在合格品区。本发明中，采用了激光装置对晶片进行调频，激光调频适用于大、小尺寸的晶片，效率极高，频率调节精准且相对于其他方法使过程更加可控。
Description
技术领域
本发明涉及晶片制造技术领域，特别涉及一种石英晶片的超快激光调频工艺。
背景技术
晶振具有压电效应，即在晶片两极外加电压后晶体会产生变形，反过来如外力使晶片变形，则两极上金属片又会产生电压。如果给晶片加上适当的交变电压，晶片就会产生谐振(谐振频率与石英斜面倾角等有关系，且频率一定)。晶振利用一种能把电能和机械能相互转化的晶体，在共振的状态下工作可以提供稳定、精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。利用该特性，晶振可以提供较稳定的脉冲，广泛应用于微芯片的时钟电路里。晶片多为石英半导体材料，外壳用金属封装。
随着微电子行业的日益发展，各类芯片用到的晶片需求量越大。尤其对于晶振行业，晶振每个集成电路必备部件，晶振内的频率由其内部的晶片振荡实现。晶片生产过程中由于各工艺差别的影响，致使每个晶片的振荡频率不同，故要将这些不在标准频率上的晶片调频到指定的标准频率上。传统的调频方法有砂轮调频，因砂轮的物理尺寸限制，砂轮调频仅仅适用于较大尺寸的晶片，不易加工较小尺寸的晶片。
发明内容
本发明提供一种石英晶片的超快激光调频工艺，用以解决目前传统砂轮调频方法下，因砂轮的物理尺寸限制，砂轮调频仅仅适用于较大尺寸的晶片，不易加工较小尺寸的晶片的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种石英晶片的超快激光调频工艺，包括以下步骤：
步骤1：先将待调频晶片摆放在载具内，然后将载具放入料盒中，再将料盒放置在机器本体的供料装置内；
步骤2：启动所述供料装置，所述供料装置将载具输送至中转装置；
步骤3：所述中转装置将所述载具中转运输至定位装置内；
步骤4：启动激光装置，所述激光装置对所述载具内的待调频晶片进行首次激光调频；
步骤5：所述首次激光调频结束后，采用移栽调频装置对所述定位装置内的所述载具进行角度调整，并再次进行激光调频；
步骤6：重复多次步骤5，直至所述待调频晶片的频率在预设频率范围内；
步骤7：使用下料机构将所述定位装置内的所述载具取下并放置在合格品区。
优选的，在所述步骤5中，还包括视觉检测装置，所述视觉检测装置设置在所述定位装置上方，所述视觉检测装置用于对所述载具内的待调频晶片位置尺寸进行识别分析，从而辅助所述移栽调频装置对所述载具角度调节。
优选的，在所述步骤6中，还包括采集装置，所述采集装置用于实时采集所述待调频晶片的频率，当所述采集装置采集的所述待调频晶片的频率在所述预设频率范围内时，所述激光装置与所述移栽调频装置停止工作。
优选的，所述机器本体内还设置有工作台，所述工作台下表面四个角均设置有支柱，所述工作台下方设置有电路控制装置，所述电路控制装置内设置有若干电控元件，所述电控元件分别与所述供料装置、所述中转装置、所述定位装置、所述激光装置、所述移栽调频装置、所述下料装置、所述视觉检测装置、所述采集装置电性连接，所述供料装置、所述中转装置、所述定位装置、所述激光装置、所述移栽调频装置、所述下料装置、所述视觉检测装置、所述采集装置都设置在所述工作台上表面。
优选的，所述采集装置包括探针，所述探针包括：
针管，所述针管内设置空腔；
针杆，所述针杆一端设置在所述空腔内并与所述空腔内壁滑动连接，所述针杆另一端延伸至所述空腔外部；
第一弹簧，所述第一弹簧设置在所述空腔内，所述第一弹簧一端与所述针杆位于所述空腔内一端固定连接，所述第一弹簧另一端与所述空腔内壁固定连接；
安装板，所述安装板设置在所述针管远离所述针杆一端，所述安装板内设置有安装孔，所述安装孔贯穿所述安装板上下表面；
连接杆，所述连接杆设置在所述安装板远离所述针管一侧，所述连接杆外壁设置有外螺纹。
优选的，所述针管采用不锈钢材质，所述针杆采用铜合金材质。
优选的，所述定位装置包括：
立柱，所述立柱设置在所述工作台上表面，所述立柱一端与所述工作台上表面固定连接，所述立柱另一端设置定位台，所述定位台内设置有第一通孔；
吸气装置，所述吸气装置设置在所述工作台下方，所述吸气装置输出端设置吸气管，所述吸气管依次贯穿所述工作台、所述立柱并与所述第一通孔连通。
优选的，所述工作台上还设置有清理装置，所述清理装置包括：
固定板，所述固定板设置在所述工作台上表面，所述固定板上表面开设凹槽；
滑杆，所述滑杆设置在所述凹槽内，所述滑杆与所述凹槽滑动连接，所述滑杆一端延伸至所述凹槽后侧并设置挡板，所述挡板与所述工作台上表面滑动连接，所述滑杆另一端延伸至所述定位台上方并设置第一刮板，所述第一刮板朝向所述定位台一侧设置第一刷毛，所述第一刷毛远离所述第一刮板一端与所述定位台上表面接触；
第二弹簧，所述第二弹簧套设在所述滑杆上，所述第二弹簧位于所述固定板与所述挡板之间，所述第二弹簧一端与所述固定板固定连接，所述第二弹簧另一端与所述挡板固定连接；
两个齿条，两个所述齿条对称设置在所述滑杆左右两侧，所述齿条远离所述滑杆一侧带齿，所述齿条另一侧与所述滑杆侧壁固定连接；
两个第一转轴，两个所述第一转轴对称设置在所述滑杆左右两侧，所述第一转轴一端与所述工作台上表面转动连接，所述第一转轴另一端设置第一齿轮，两个所述第一齿轮位于所述滑杆上方，两个所述第一齿轮相互啮合；
第二齿轮，所述第二齿轮设置在所述第一转轴上，所述第二齿轮位于所述第一齿轮与所述工作台之间，所述第二齿轮为不完全齿轮，所述第二齿轮与同侧的所述齿条间歇啮合；
移动框，所述移动框设置在所述第一齿轮上方，所述移动框为矩形框，所述移动框内设置第二通孔，所述第二通孔内滑动连接有连接柱，所述连接柱一端与所述第一齿轮上表面偏心位置固定连接，所述连接柱另一端设置滑轮，所述滑轮内圈与所述连接柱外壁固定连接，所述滑轮外圈与所述第二通孔内壁接触；
两条滑轨，两条所述滑轨对称设置在所述滑杆左右两侧，所述滑轨底壁与所述工作台上表面固定连接，所述滑轨垂直于所述滑杆，所述滑轨上滑动连接有滑板，所述滑板靠近所述第一齿轮一端设置第一连杆，所述第一连杆一端与所述滑板固定连接，所述第一连杆另一端与靠近所述滑板一侧的所述移动框侧壁固定连接，所述滑板远离所述第一连杆一端设置第二连杆，所述第二连杆垂直于所述滑板，所述第二连杆一端与所述滑板侧壁固定连接，所述第二连杆另一端延伸至所述定位台上方并设置第二刮板，所述第二刮板朝向所述定位台一侧设置第二刷毛，所述第二刷毛远离所述第一刮板一端与所述定位台上表面接触
收集箱，所述收集箱设置在所述定位台远离所述第一齿轮一侧，所述收集箱侧壁与所述定位台侧壁固定连接，所述收集箱上端设置开口，所述开口长度大于所述定位台长度；
电机，所述电机设置在所述工作台上表面，所述电机输出端设置第二转轴，所述第二转轴远离所述电机一端设置第三齿轮，所述第三齿轮与所述第一齿轮啮合。
优选的，还包括：
速度传感器，所述速度传感器设置在所述针管外壁，用于检测所述探针采集时的滑动速度；
计时器，所述计时器设置在所述针管外壁，用于检测所述探针的采集时的滑动总时长；
计数器，所述计数器设置在所述针管外壁，用于检测所述探针的采集次数；
长度检测装置，所述长度检测装置设置在所述空腔内，用于检测所述第一弹簧的压缩长度；
报警器，所述报警器设置在所述机器本体上；
控制器，所述控制器设置在所述机器本体上，所述控制器分别与所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置及所述报警器电性连接；
所述控制器基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器及所述长度检测装置的检测值，通过公式(1)计算所述针杆的剩余寿命：
其中，T1为所述针杆的剩余寿命，a1为所述探针采集时滑动速度的速度系数，b1为所述针杆的寿命系数，μ1为所述探针滑动时所述针杆与所述调频晶片之间的摩擦系数，N为所述计数器检测的所述探针的采集次数，K为所述第一弹簧的劲度系数，Xi为所述探针第i次采集时所述长度检测装置检测的所述第一弹簧的压缩长度，P1为所述针杆与所述待调频晶片接触时，所述针杆对所述待调频晶片的预设压力，vi为所述探针第i次采集时，所述速度传感器检测的所述探针采集时的滑动速度，t1为所述计时器检测的所述探针采集时的滑动总时长，l1为所述针杆的预设长度，T2为所述针杆的预设寿命；
步骤2：基于步骤1的计算结果及所述长度检测装置、所述计时器的检测值，通过公式(2)计算所述探针的实际寿命：
其中，T3为所述探针的实际寿命，
为第一权重系数，
为第二权重系数，T4为所述第一弹簧的预设寿命，X1为所述第一弹簧的预设长度；
步骤3：所述控制器将所述探针的实际寿命与所述探针的预设寿命进行比较，当所述探针的实际寿命大于所述探针的预设寿命时，所述控制器控制所述报警器发出报警提示。
优选的，所述激光装置还包括振镜头，所述振镜头有可移动的振镜反射镜片实现所需待调频晶片的区域覆盖并形成调频区域，所述激光装置根据晶片调频目标变化值对多个所述待调频晶片进行依次调频，所述晶片调频目标变化值可通过公式(3)计算得出：
Δf＝H1 3·S1 2·K1·V1·(A1·A2·A3)·D1 2 (3)
其中，Δf为所述晶片调频目标变化值，H1为所述待调频晶片的厚度值，S1为所述调频区域的面积值，K1为所述待调频晶片的透明程度值，V1为所述调频区域内包含的所述待调频晶片表面镀层体积值，A1为所述待调频晶片表面镀层中Au含量比例，A2为所述待调频晶片表面镀层中Ag含量比例，A3为所述待调频晶片表面镀层中Al含量比例，D1为所述待调频晶片中心到所述待调频晶片顶端的直线距离值。
本发明的技术方案具有以下优点：本发明提供了一种石英晶片的超快激光调频工艺，包括以下步骤：先将待调频晶片摆放在载具内，然后将载具放入料盒中，再将料盒放置在机器本体的供料装置内；启动供料装置，供料装置将载具输送至中转装置；中转装置将载具中转运输至定位装置内；启动激光装置，激光装置对载具内的待调频晶片进行首次激光调频；首次激光调频结束后，采用移栽调频装置对定位装置内的载具进行角度调整，并再次进行激光调频；直至待调频晶片的频率在预设频率范围内；使用下料机构将定位装置内的载具取下并放置在合格品区。本发明中，采用了激光装置对晶片进行激光调频，激光调频适用于大、小尺寸的晶片，效率极高，频率调节精准且相对于其他方法使过程更加可控。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及说明书附图中所特别指出的装置来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明工艺流程图；
图2为本发明中机器本体整体结构示意图；
图3为本发明中探针结构示意图；
图4为本发明中工作台俯视图；
图5为本发明中工作台主视图；
图6为本发明中清理装置结构示意图。
图中：1、供料装置；2、中转装置；3、定位装置；4、激光装置；5、移栽调频装置；6、下料机构；7、视觉检测装置；8、采集装置；9、工作台；10、电路控制装置；11、探针；12、针管；13、空腔；14、针杆；15、第一弹簧；16、安装板；17、安装孔；18、连接杆；19、立柱；20、定位台；21、第一通孔；22、吸气装置；23、吸气管；24、固定板；25、凹槽；26、滑杆；27、挡板；28、第一刮板；29、第二弹簧；30、齿条；31、第一转轴；32、第一齿轮；33、第二齿轮；34、移动框；35、第二通孔；36、连接柱；37、滑轮；38、滑轨；39、滑板；40、第一连杆；41、第二连杆；42、第二刮板；43、收集箱；44、电机；45、第二转轴；46、第三齿轮；47、机器本体。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1：
本发明实施例提供了一种石英晶片的超快激光调频工艺，如图1-6所示，包括以下步骤：
步骤1：先将待调频晶片摆放在载具内，然后将载具放入料盒中，再将料盒放置在机器本体47的供料装置1内；
步骤2：启动所述供料装置1，所述供料装置1将载具输送至中转装置2；
步骤3：所述中转装置2将所述载具中转运输至定位装置3内；
步骤4：启动激光装置4，所述激光装置4对所述载具内的待调频晶片进行首次激光调频；
步骤5：所述首次激光调频结束后，采用移栽调频装置5对所述定位装置3内的所述载具进行角度调整，并再次进行激光调频；
步骤6：重复多次步骤5，直至所述待调频晶片的频率在预设频率范围内；
步骤7：使用下料机构6将所述定位装置3内的所述载具取下并放置在合格品区。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：先将待调频晶片摆放在载具内，再将载具放入料盒中，接着将料盒放置在机器本体47的供料装置1内，然后启动供料装置1，供料装置1将载具输送至中转装置2，接着中转装置2将载具中转运输至定位装置3内，此时启动激光装置4，激光装置4为现有技术中授权号为CN103128451B“一种利用超快激光进行石英晶体调频的方法及其设备”中的激光器，激光装置4先对载具内的待调频晶片进行首次激光调频，待首次激光调频结束后，采用移栽调频装置5对定位装置3内的载具进行角度调整，并再次进行激光调频，重复上述步骤，通过移栽调频装置5继续对载具进行角度调节，调节完毕后再次进行激光调频，直至待调频晶片的频率在预设频率范围内，加工完毕，最后使用下料机构6将定位装置3内的载具取下并放置在合格品区，本工艺采用了激光装置4对晶片进行激光调频，激光调频适用于大、小尺寸的晶片，效率极高，频率调节精准且相对于其他方法使过程更加可控。
实施例2
在上述实施例1的基础上，如图2所示，在所述步骤5中，还包括视觉检测装置7，所述视觉检测装置7设置在所述定位装置3上方，所述视觉检测装置7用于对所述载具内的待调频晶片位置尺寸进行识别分析，从而辅助所述移栽调频装置5对所述载具角度调节。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：在定位装置3上方设置有视觉检测装置7，视觉检测装置7用于对载具内的待调频晶片的位置尺寸进行识别与分析，首次激光调频结束后，使用视觉检测装置7对载具内的待调频晶片的位置尺寸进行识别与分析，根据视觉检测装置7的检测结果，能够为移栽调频装置5提供载具的当前角度，然后移栽调频装置5根据载具当前角度对载具角度调节，调节完毕后，视觉检测装置7能够再次检测载具角度，并判断移栽调频装置5调节的角度是否在预设角度范围内，若是，继续使用激光装置4进行激光调频，若否，移栽调频装置5继续对载具进行角度调节，直至调节的载具角度在预设范围内，通过视觉检测装置7的辅助，能够使移栽调频装置5更准确的对载具角度进行调节。
实施例3
在实施例1或2的基础上，如图2所示，在所述步骤6中，还包括采集装置8，所述采集装置8用于实时采集所述待调频晶片的频率，当所述采集装置8采集的所述待调频晶片的频率在所述预设频率范围内时，所述激光装置4与所述移栽调频装置5停止工作。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：在每次激光调频的同时，采集装置8能够实时采集待调频晶片的频率，当采集装置8采集的待调频晶片的频率在预设频率范围内时，激光装置4与移栽调频装置5同时停止工作，通过采集装置8的实时采集，能够准确掌控激光调频的工作进度，使得晶片最终频率更加准确可靠。
实施例4
在实施例3的基础上，如图2所示，所述机器本体47内还设置有工作台9，所述工作台9下表面四个角均设置有支柱，所述工作台9下方设置有电路控制装置10，所述电路控制装置10内设置有若干电控元件，所述电控元件分别与所述供料装置1、所述中转装置2、所述定位装置3、所述激光装置4、所述移栽调频装置5、所述下料机构6、所述视觉检测装置7、所述采集装置8电性连接，所述供料装置1、所述中转装置2、所述定位装置3、所述激光装置4、所述移栽调频装置5、所述下料机构6、所述视觉检测装置7、所述采集装置8都设置在所述工作台9上表面。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：在机器本体47内设置有工作台9，供料装置1、中转装置2、定位装置3、激光装置4、移栽调频装置5、下料机构6、视觉检测装置7、采集装置8均设置在工作台9表面，在工作台9下方设置有电路控制装置10，在电路控制装置10内设置有若干电控元件，供料装置1、中转装置2、定位装置3、激光装置4、移栽调频装置5、下料机构6、视觉检测装置7、采集装置8分别与对应的电控元件电性连接，电控元件用于控制供料装置1、中转装置2、定位装置3、激光装置4、移栽调频装置5、下料机构6、视觉检测装置7、采集装置8完成预设动作。
实施例5
在实施例3的基础上，如图3所示，所述采集装置8包括探针11，所述探针11包括：
针管12，所述针管12内设置空腔13；
针杆14，所述针杆14一端设置在所述空腔13内并与所述空腔13内壁滑动连接，所述针杆14另一端延伸至所述空腔13外部；
第一弹簧15，所述第一弹簧15设置在所述空腔13内，所述第一弹簧15一端与所述针杆14位于所述空腔13内一端固定连接，所述第一弹簧15另一端与所述空腔13内壁固定连接；
安装板16，所述安装板16设置在所述针管12远离所述针杆14一端，所述安装板16内设置有安装孔17，所述安装孔17贯穿所述安装板16上下表面；
连接杆18，所述连接杆18设置在所述安装板16远离所述针管12一侧，所述连接杆18外壁设置有外螺纹；
优选的，所述针管12采用不锈钢材质，所述针杆14采用铜合金材质。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：采集装置8包括探针11，探针11由针管12、针杆14、第一弹簧15、安装板16及连接杆18组成，针管12采用不锈钢材质，针杆14采用铜合金材质，铜合金具有良好的导电性能，提高了采集频率的准确性，同时还可以增加针杆14的使用寿命针杆14与针管12的空腔13内壁滑动连接，针杆14与针管12之间安装与第一弹簧15，当针杆14接触晶片时，针杆14可以根据晶片不同的频率进行伸缩，提高了探针11的实用性。
实施例6
在实施例4的基础上，如图4、图5所示，所述定位装置3包括：
立柱19，所述立柱19设置在所述工作台9上表面，所述立柱19一端与所述工作台9上表面固定连接，所述立柱19另一端设置定位台20，所述定位台20内设置有第一通孔21；
吸气装置22，所述吸气装置22设置在所述工作台9下方，所述吸气装置22输出端设置吸气管23，所述吸气管23依次贯穿所述工作台9、所述立柱19并与所述第一通孔21连通。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：定位装置3包括立柱19与吸气装置22，立柱19上端设置有定位台20，定位台20上可以放置载具，定位台20内设置第一通孔21，吸气装置22能进行吸气，吸气装置22的吸气管23与第一通过连通，吸气装置22吸气时，能够将载具吸附在定位台20上，从而使载具固定在定位台20上表面，便于后续的激光调频作业。
实施例7
在实施例6的基础上，如图6所示，所述工作台9上还设置有清理装置，所述清理装置包括：
固定板24，所述固定板24设置在所述工作台9上表面，所述固定板24上表面开设凹槽25；
滑杆26，所述滑杆26设置在所述凹槽25内，所述滑杆26与所述凹槽25滑动连接，所述滑杆26一端延伸至所述凹槽25后侧并设置挡板27，所述挡板27与所述工作台9上表面滑动连接，所述滑杆26另一端延伸至所述定位台20上方并设置第一刮板28，所述第一刮板28朝向所述定位台20一侧设置第一刷毛，所述第一刷毛远离所述第一刮板28一端与所述定位台20上表面接触；
第二弹簧29，所述第二弹簧29套设在所述滑杆26上，所述第二弹簧29位于所述固定板24与所述挡板27之间，所述第二弹簧29一端与所述固定板24固定连接，所述第二弹簧29另一端与所述挡板27固定连接；
两个齿条30，两个所述齿条30对称设置在所述滑杆26左右两侧，所述齿条30远离所述滑杆26一侧带齿，所述齿条30另一侧与所述滑杆26侧壁固定连接；
两个第一转轴31，两个所述第一转轴31对称设置在所述滑杆26左右两侧，所述第一转轴31一端与所述工作台9上表面转动连接，所述第一转轴31另一端设置第一齿轮32，两个所述第一齿轮32位于所述滑杆26上方，两个所述第一齿轮32相互啮合；
第二齿轮33，所述第二齿轮33设置在所述第一转轴31上，所述第二齿轮33位于所述第一齿轮32与所述工作台9之间，所述第二齿轮33为不完全齿轮，所述第二齿轮33与同侧的所述齿条30间歇啮合；
移动框34，所述移动框34设置在所述第一齿轮32上方，所述移动框34为矩形框，所述移动框34内设置第二通孔35，所述第二通孔35内滑动连接有连接柱36，所述连接柱36一端与所述第一齿轮32上表面偏心位置固定连接，所述连接柱36另一端设置滑轮37，所述滑轮37内圈与所述连接柱36外壁固定连接，所述滑轮37外圈与所述第二通孔35内壁接触；
两条滑轨38，两条所述滑轨38对称设置在所述滑杆26左右两侧，所述滑轨38底壁与所述工作台9上表面固定连接，所述滑轨38垂直于所述滑杆26，所述滑轨38上滑动连接有滑板39，所述滑板39靠近所述第一齿轮32一端设置第一连杆40，所述第一连杆40一端与所述滑板39固定连接，所述第一连杆40另一端与靠近所述滑板39一侧的所述移动框34侧壁固定连接，所述滑板39远离所述第一连杆40一端设置第二连杆41，所述第二连杆41垂直于所述滑板39，所述第二连杆41一端与所述滑板39侧壁固定连接，所述第二连杆41另一端延伸至所述定位台20上方并设置第二刮板42，所述第二刮板42朝向所述定位台20一侧设置第二刷毛，所述第二刷毛远离所述第一刮板28一端与所述定位台20上表面接触
收集箱43，所述收集箱43设置在所述定位台20远离所述第一齿轮32一侧，所述收集箱43侧壁与所述定位台20侧壁固定连接，所述收集箱43上端设置开口，所述开口长度大于所述定位台20长度；
电机44，所述电机44设置在所述工作台9上表面，所述电机44输出端设置第二转轴45，所述第二转轴45远离所述电机44一端设置第三齿轮46，所述第三齿轮46与所述第一齿轮32啮合。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：激光调频加工完毕后，启动电机44，电机44转动带动第二转轴45转动，第二转轴45转动带动第三齿轮46转动，第三齿轮46与其中一个第一齿轮32啮合，第三齿轮46转动带动第一齿轮32转动，第一齿轮32转动带动另一侧的第一齿轮32同时转动，两个第一齿轮32转动方向相反，第一齿轮32转动时，设置在第一齿轮32上的连接柱36也随第一齿轮32一起转动，连接柱36与第一齿轮32上表面偏心位置处固定连接，第一齿轮32转动带动连接柱36转动，连接柱36转动带动移动框34在第一齿轮32上方先向靠近滑杆26方向运动，连接柱36上端设置滑轮37，能够减小连接柱36与移动框34之间的摩擦，延长连接柱36的使用寿命，移动框34运动会通过第一连杆40带动滑板39在滑轨38上向靠近滑杆26方向运动，滑板39通过第二连杆41带动第二刮板42靠近定位台20方向滑动，第二刮板42在定位台20上方滑动带动第二刷毛清扫定位台20上表面加工后的晶片，两个第二刮板42同时在定位台20上滑动，直至相互接触，此时，第二刷毛将晶片表面的粉尘清扫并堆积到晶片中央位置，完成对激光调频后的晶片的左右方向的清扫，然后移动框34逐渐向远离滑杆26方向运动，并带动第二刮板42远离定位台20，由于第一齿轮32转动带动第一转轴31转动，在第二刮板42远离定位台20的同时，第一转轴31转动带动第二齿轮33转动，第二齿轮33开始与齿条30啮合，第二齿轮33通过齿条30带动滑杆26向靠近定位台20方向滑动，滑杆26带动第一刮板28在定位台20上方滑动，第一刮板28下端设置的第一刷毛能够与定位台20上的晶片接触，从而将堆积在晶片上的粉尘推入收集箱43内，并完成前后方向的清扫，之后第二齿轮33与齿条30结束啮合，在第二弹簧29的作用下，滑杆26恢复原位，由于在激光调频时会产生粉尘，粉尘落下会粘附在晶片表面，影响晶片的加工质量，因此设置清理装置，通过设置有清理装置，不仅可以利用第二刮板42下表面的第二刷毛对晶片表面进行左右方向的清扫，并能将晶片表面的粉尘清扫堆积到晶片中央，而且可以通过第一刮板28下表面的第一刷毛对晶片上表面的前后方向清扫，消除了第二刷毛的清扫死角，提高了对粉尘的清理效果，最后能将堆积的粉尘清扫至收集箱43内，统一处理确保下次调频环境的干净卫生，完成对晶片上表面粉尘的清理，也保证了晶片的质量。
实施例8
在实施例5的基础上，还包括：
速度传感器，所述速度传感器设置在所述针管12外壁，用于检测所述探针11采集时的滑动速度；
计时器，所述计时器设置在所述针管12外壁，用于检测所述探针11的采集时的滑动总时长；
计数器，所述计数器设置在所述针管12外壁，用于检测所述探针11的采集次数；
长度检测装置，所述长度检测装置设置在所述空腔13内，用于检测所述第一弹簧15的压缩长度；
报警器，所述报警器设置在所述机器本体47上；
控制器，所述控制器设置在所述机器本体47上，所述控制器分别与所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置及所述报警器电性连接；
所述控制器基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器及所述长度检测装置的检测值，通过公式(1)计算所述针杆14的剩余寿命：
其中，T1为所述针杆14的剩余寿命，a1为所述探针11采集时滑动速度的速度系数，b1为所述针杆14的寿命系数，μ1为所述探针11滑动时所述针杆14与所述调频晶片之间的摩擦系数，N为所述计数器检测的所述探针11的采集次数，K为所述第一弹簧15的劲度系数，Xi为所述探针11第i次采集时所述长度检测装置检测的所述第一弹簧15的压缩长度，P1为所述针杆14与所述待调频晶片接触时，所述针杆14对所述待调频晶片的预设压力，vi为所述探针11第i次采集时，所述速度传感器检测的所述探针11采集时的滑动速度，t1为所述计时器检测的所述探针11采集时的滑动总时长，l1为所述针杆14的预设长度，T2为所述针杆14的预设寿命；
步骤2：基于步骤1的计算结果及所述长度检测装置、所述计时器的检测值，通过公式(2)计算所述探针11的实际寿命：
其中，T3为所述探针11的实际寿命，
为第一权重系数，
为第二权重系数，T4为所述第一弹簧15的预设寿命，X1为所述第一弹簧15的预设长度；
步骤3：所述控制器将所述探针11的实际寿命与所述探针11的预设寿命进行比较，当所述探针11的实际寿命大于所述探针11的预设寿命时，所述控制器控制所述报警器发出报警提示。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：当采集装置8采集待调频晶片的频率时，探针11与待调频晶片上表面接触，并开始在待调频晶片表面滑动，此时，通过速度传感器能够检测探针11的滑动速度，在探针11与待调频晶片接触后，第一弹簧15压缩，长度传感器能够检测第一弹簧15的压缩长度，计数器能够检测探针11的滑动总时长，计数器能够检测探针11的采集次数，然后通过公式(1)能够计算针杆14的剩余寿命，计算过程中，综合考虑了摩擦、温度、材料等客观因素的影响，因此计算过程中加入了速度系数、寿命系数及摩擦系数，(其中，速度系数取值范围为0.5-0.7，寿命系数取值范围为1.1-1.25，摩擦系数取值范围为0.75-0.8)，使得公式(1)的计算结果更加准确，然后通过公式(2)计算探针11的实际寿命，计算时考虑了与探针11的实际寿命相关的针杆14磨损后剩余寿命及第一弹簧15的剩余寿命，第一权重系数取值为0.6，第二权重系数取值为0.4，最终，准确计算出探针11的实际寿命，然后控制器将探针11的实际寿命与探针11的预设寿命进行比较，当探针11的实际寿命大于探针11的预设寿命时，说明此时探针11损坏严重，无法再继续使用，此时控制器控制报警器发出报警提示，工作人员根据报警提示能够及时更换探针11，从而保证了采集装置8采集频率的准确度，提高了加工质量。
实施例9
在实施例2的基础上，所述激光装置4还包括振镜头，所述振镜头有可移动的振镜反射镜片实现所需待调频晶片的区域覆盖并形成调频区域，所述激光装置4根据晶片调频目标变化值对多个所述待调频晶片进行依次调频，所述晶片调频目标变化值可通过公式(3)计算得出：
Δf＝H1 3·S1 2·K1·V1·(A1·A2·A3)·D1 2 (3)
其中，Δf为所述晶片调频目标变化值，H1为所述待调频晶片的厚度值，S1为所述调频区域的面积值，K1为所述待调频晶片的透明程度值，V1为所述调频区域内包含的所述待调频晶片表面镀层体积值，A1为所述待调频晶片表面镀层中Au含量比例，A2为所述待调频晶片表面镀层中Ag含量比例，A3为所述待调频晶片表面镀层中Al含量比例，D1为所述待调频晶片中心到所述待调频晶片顶端的直线距离值。
上述技术方案的工作原理及有益效果为：本发明采用一种超快激光对石英晶片进行振荡频率的调整，激光通过若干特定反射镜的反射，并经过特定倍数的扩束镜进行激光的扩束，最后经过特定的振镜头对激光光路进行控制。振镜系统控制振镜内的镜片，使超快激光对振镜覆盖区域内的石英晶片逐个进行轰击并有探针测试系统实时监测当前振荡频率，直至使该石英晶片的频率被调节至指定频率。本发明的调频首要关键工艺在于激光参数的控制，包括超快激光波长的选择，功率的控制，脉冲宽度和脉冲能量的调节控制，光斑横模直径的调节，同时控制激光调频时产生的瞬间热量对石英晶片温升的影响，从而提高探针测试系统的精度。另一关键工艺在于同时控制石英晶片的晶片厚度、晶片透明程度、镀膜厚度及镀膜材料比例的选择，通过控制此各参数实现激光对晶片进行打同一个点或打同一条线实现不同频率的变化。另一关键工艺在于根据不同频率调整数值控制激光的调频方式选择，其中有激光对晶片进行打区域、打直线、打折线、打曲线和打点的方式进行调整，控制此各调频方式又对镀层和晶片有不同影响。另一关键工艺在于视觉检测装置7，视觉检测装置7需与待调频晶片表面的镀层材料匹配，在选择镀层材料实现高视觉识别的同时，结构该镀层材料对频率调整敏感度从而对前面各晶片参数进行调整，使视觉识别和频率调整的控制达到平衡，最后，通过公式(3)计算晶片调频目标变化值，激光装置4能够根据公式(3)计算的晶片调频目标变化值对多个所述待调频晶片进行依次调频，进一步达到精准调频的目的，调频结果更加准确。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (5)
1.一种石英晶片的超快激光调频工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：先将待调频晶片摆放在载具内，然后将载具放入料盒中，再将料盒放置在机器本体(47)的供料装置(1)内；
步骤2：启动所述供料装置(1)，所述供料装置(1)将载具输送至中转装置(2)；
步骤3：所述中转装置(2)将所述载具中转运输至定位装置(3)内；
步骤4：启动激光装置(4)，所述激光装置(4)对所述载具内的待调频晶片进行首次激光调频；
步骤5：所述首次激光调频结束后，采用移栽调频装置(5)对所述定位装置(3)内的所述载具进行角度调整，并再次进行激光调频；
步骤6：重复多次步骤5，直至所述待调频晶片的频率在预设频率范围内；
步骤7：使用下料机构(6)将所述定位装置(3)内的所述载具取下并放置在合格品区；
在所述步骤5中，还包括视觉检测装置(7)，所述视觉检测装置(7)设置在所述定位装置(3)上方，所述视觉检测装置(7)用于对所述载具内的待调频晶片位置尺寸进行识别分析，从而辅助所述移栽调频装置(5)对所述载具角度调节；
在所述步骤6中，还包括采集装置(8)，所述采集装置(8)用于实时采集所述待调频晶片的频率，当所述采集装置(8)采集的所述待调频晶片的频率在所述预设频率范围内时，所述激光装置(4)与所述移栽调频装置(5)停止工作；
所述机器本体(47)内还设置有工作台(9)，所述工作台(9)下表面四个角均设置有支柱，所述工作台(9)下方设置有电路控制装置(10)，所述电路控制装置(10)内设置有若干电控元件，所述电控元件分别与所述供料装置(1)、所述中转装置(2)、所述定位装置(3)、所述激光装置(4)、所述移栽调频装置(5)、所述下料机构(6)、所述视觉检测装置(7)、所述采集装置(8)电性连接，所述供料装置(1)、所述中转装置(2)、所述定位装置(3)、所述激光装置(4)、所述移栽调频装置(5)、所述下料机构(6)、所述视觉检测装置(7)、所述采集装置(8)都设置在所述工作台(9)上表面；
所述定位装置(3)包括：
立柱(19)，所述立柱(19)设置在所述工作台(9)上表面，所述立柱(19)一端与所述工作台(9)上表面固定连接，所述立柱(19)另一端设置定位台(20)，所述定位台(20)内设置有第一通孔(21)；
吸气装置(22)，所述吸气装置(22)设置在所述工作台(9)下方，所述吸气装置(22)输出端设置吸气管(23)，所述吸气管(23)依次贯穿所述工作台(9)、所述立柱(19)并与所述第一通孔(21)连通；
所述工作台(9)上还设置有清理装置，所述清理装置包括：
固定板(24)，所述固定板(24)设置在所述工作台(9)上表面，所述固定板(24)上表面开设凹槽(25)；
滑杆(26)，所述滑杆(26)设置在所述凹槽(25)内，所述滑杆(26)与所述凹槽(25)滑动连接，所述滑杆(26)一端延伸至所述凹槽(25)后侧并设置挡板(27)，所述挡板(27)与所述工作台(9)上表面滑动连接，所述滑杆(26)另一端延伸至所述定位台(20)上方并设置第一刮板(28)，所述第一刮板(28)朝向所述定位台(20)一侧设置第一刷毛，所述第一刷毛远离所述第一刮板(28)一端与所述定位台(20)上表面接触；
第二弹簧(29)，所述第二弹簧(29)套设在所述滑杆(26)上，所述第二弹簧(29)位于所述固定板(24)与所述挡板(27)之间，所述第二弹簧(29)一端与所述固定板(24)固定连接，所述第二弹簧(29)另一端与所述挡板(27)固定连接；
两个齿条(30)，两个所述齿条(30)对称设置在所述滑杆(26)左右两侧，所述齿条(30)远离所述滑杆(26)一侧带齿，所述齿条(30)另一侧与所述滑杆(26)侧壁固定连接；
两个第一转轴(31)，两个所述第一转轴(31)对称设置在所述滑杆(26)左右两侧，所述第一转轴(31)一端与所述工作台(9)上表面转动连接，所述第一转轴(31)另一端设置第一齿轮(32)，两个所述第一齿轮(32)位于所述滑杆(26)上方，两个所述第一齿轮(32)相互啮合；
第二齿轮(33)，所述第二齿轮(33)设置在所述第一转轴(31)上，所述第二齿轮(33)位于所述第一齿轮(32)与所述工作台(9)之间，所述第二齿轮(33)为不完全齿轮，所述第二齿轮(33)与同侧的所述齿条(30)间歇啮合；
移动框(34)，所述移动框(34)设置在所述第一齿轮(32)上方，所述移动框(34)为矩形框，所述移动框(34)内设置第二通孔(35)，所述第二通孔(35)内滑动连接有连接柱(36)，所述连接柱(36)一端与所述第一齿轮(32)上表面偏心位置固定连接，所述连接柱(36)另一端设置滑轮(37)，所述滑轮(37)内圈与所述连接柱(36)外壁固定连接，所述滑轮(37)外圈与所述第二通孔(35)内壁接触；
两条滑轨(38)，两条所述滑轨(38)对称设置在所述滑杆(26)左右两侧，所述滑轨(38)底壁与所述工作台(9)上表面固定连接，所述滑轨(38)垂直于所述滑杆(26)，所述滑轨(38)上滑动连接有滑板(39)，所述滑板(39)靠近所述第一齿轮(32)一端设置第一连杆(40)，所述第一连杆(40)一端与所述滑板(39)固定连接，所述第一连杆(40)另一端与靠近所述滑板(39)一侧的所述移动框(34)侧壁固定连接，所述滑板(39)远离所述第一连杆(40)一端设置第二连杆(41)，所述第二连杆(41)垂直于所述滑板(39)，所述第二连杆(41)一端与所述滑板(39)侧壁固定连接，所述第二连杆(41)另一端延伸至所述定位台(20)上方并设置第二刮板(42)，所述第二刮板(42)朝向所述定位台(20)一侧设置第二刷毛，所述第二刷毛远离所述第一刮板(28)一端与所述定位台(20)上表面接触
收集箱(43)，所述收集箱(43)设置在所述定位台(20)远离所述第一齿轮(32)一侧，所述收集箱(43)侧壁与所述定位台(20)侧壁固定连接，所述收集箱(43)上端设置开口，所述开口长度大于所述定位台(20)长度；
电机(44)，所述电机(44)设置在所述工作台(9)上表面，所述电机(44)输出端设置第二转轴(45)，所述第二转轴(45)远离所述电机(44)一端设置第三齿轮(46)，所述第三齿轮(46)与所述第一齿轮(32)啮合。
2.根据权利要求1所述的一种石英晶片的超快激光调频工艺，其特征在于，所述采集装置(8)包括探针(11)，所述探针(11)包括：
针管(12)，所述针管(12)内设置空腔(13)；
针杆(14)，所述针杆(14)一端设置在所述空腔(13)内并与所述空腔(13)内壁滑动连接，所述针杆(14)另一端延伸至所述空腔(13)外部；
第一弹簧(15)，所述第一弹簧(15)设置在所述空腔(13)内，所述第一弹簧(15)一端与所述针杆(14)位于所述空腔(13)内一端固定连接，所述第一弹簧(15)另一端与所述空腔(13)内壁固定连接；
安装板(16)，所述安装板(16)设置在所述针管(12)远离所述针杆(14)一端，所述安装板(16)内设置有安装孔(17)，所述安装孔(17)贯穿所述安装板(16)上下表面；
连接杆(18)，所述连接杆(18)设置在所述安装板(16)远离所述针管(12)一侧，所述连接杆(18)外壁设置有外螺纹。
3.根据权利要求2所述的一种石英晶片的超快激光调频工艺，其特征在于，所述针管(12)采用不锈钢材质，所述针杆(14)采用铜合金材质。
4.根据权利要求2所述的一种石英晶片的超快激光调频工艺，其特征在于，还包括：
速度传感器，所述速度传感器设置在所述针管(12)外壁，用于检测所述探针(11)采集时的滑动速度；
计时器，所述计时器设置在所述针管(12)外壁，用于检测所述探针(11)的采集时的滑动总时长；
计数器，所述计数器设置在所述针管(12)外壁，用于检测所述探针(11)的采集次数；
长度检测装置，所述长度检测装置设置在所述空腔(13)内，用于检测所述第一弹簧(15)的压缩长度；
报警器，所述报警器设置在所述机器本体(47)上；
控制器，所述控制器设置在所述机器本体(47)上，所述控制器分别与所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置及所述报警器电性连接；
所述控制器基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器、所述长度检测装置控制所述报警器工作，包括以下步骤：
步骤1：基于所述速度传感器、所述计时器、所述计数器及所述长度检测装置的检测值，通过公式(1)计算所述针杆(14)的剩余寿命：
其中，T1为所述针杆(14)的剩余寿命，a1为所述探针(11)采集时滑动速度的速度系数，b1为所述针杆(14)的寿命系数，μ1为所述探针(11)滑动时所述针杆(14)与所述调频晶片之间的摩擦系数，N为所述计数器检测的所述探针(11)的采集次数，K为所述第一弹簧(15)的劲度系数，Xi为所述探针(11)第i次采集时所述长度检测装置检测的所述第一弹簧(15)的压缩长度，P1为所述针杆(14)与所述待调频晶片接触时，所述针杆(14)对所述待调频晶片的预设压力，vi为所述探针(11)第i次采集时，所述速度传感器检测的所述探针(11)采集时的滑动速度，t1为所述计时器检测的所述探针(11)采集时的滑动总时长，l1为所述针杆(14)的预设长度，T2为所述针杆(14)的预设寿命；
步骤2：基于步骤1的计算结果及所述长度检测装置、所述计时器的检测值，通过公式(2)计算所述探针(11)的实际寿命：
其中，T3为所述探针(11)的实际寿命，
为第一权重系数，
为第二权重系数，T4为所述第一弹簧(15)的预设寿命,X1为所述第一弹簧(15)的预设长度；
步骤3：所述控制器将所述探针(11)的实际寿命与所述探针(11)的预设寿命进行比较，当所述探针(11)的实际寿命大于所述探针(11)的预设寿命时，所述控制器控制所述报警器发出报警提示。
5.根据权利要求1所述的一种石英晶片的超快激光调频工艺，其特征在于，所述激光装置(4)还包括振镜头，所述振镜头有可移动的振镜反射镜片实现所需待调频晶片的区域覆盖并形成调频区域，所述激光装置(4)根据晶片调频目标变化值对多个所述待调频晶片进行依次调频，所述晶片调频目标变化值可通过公式(3)计算得出：
Δf＝H1 3·S1 2·K1·V1·(A1·A2·A3)·D1 2 (3)
其中，Δf为所述晶片调频目标变化值，H1为所述待调频晶片的厚度值，S1为所述调频区域的面积值，K1为所述待调频晶片的透明程度值，V1为所述调频区域内包含的所述待调频晶片表面镀层体积值，A1为所述待调频晶片表面镀层中Au含量比例，A2为所述待调频晶片表面镀层中Ag含量比例，A3为所述待调频晶片表面镀层中Al含量比例，D1为所述待调频晶片中心到所述待调频晶片顶端的直线距离值。
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