CN115519683A - 曲面弯晶制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于曲面弯晶制备技术领域，提供了一种曲面弯晶制备装置，包括凹模和凸模，凹模具有第一曲面，第一曲面用于支撑晶片，凸模具有变形件，变形件具有第二曲面，第二曲面用于与第一曲面配合夹持晶片，通过对变形件施加往复的压力能够使得第二曲面在曲率半径大于第一曲面的曲率半径的第一状态以及与第一曲面相适配的第二状态之间往复切换。本发明提供的曲面弯晶制备装置，可有效提高产品的成品率。

Description

曲面弯晶制备装置

技术领域

本发明属于曲面弯晶制备技术领域，尤其涉及一种曲面弯晶制备装置。

背景技术

曲面弯曲分光晶片(以下简称曲面弯晶)能使以布拉格角射入晶片的X射线光经过衍射后汇聚起来，衍射光强比平面晶片强很多，因而曲面弯晶可实现高集光效率。但目前的曲面弯晶通常采用单晶弯曲而成。由于上述单晶一般采用如云母、硅、锗、LiF、石墨等脆性材料形成，因此制备曲面弯晶时晶片易碎，导致曲面弯晶的成品率较低。

因此，研制一种可提高曲面弯晶成品率的曲面弯晶制备装置是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面弯晶制备装置，旨在解决现有技术中曲面弯晶成品率低的技术问题。

本发明是这样实现的，一种曲面弯晶制备装置，包括凹模和凸模，所述凹模具有第一曲面，所述第一曲面用于支撑晶片，所述凸模具有变形件，所述变形件具有第二曲面，所述第二曲面用于与所述第一曲面配合夹持晶片，通过对所述变形件施加往复的压力能够使得所述第二曲面在曲率半径大于所述第一曲面的曲率半径的第一状态以及与所述第一曲面相适配的第二状态之间往复切换。

在一个可选的实施例中，所述凸模包括支架、所述变形件和施力件，所述变形件活动安装于所述凹模或者所述支架上，所述施力件安装于所述支架上，且位于所述变形件远离所述凹模的一侧，用于对所述变形件施加往复的压力。

在一个可选的实施例中，所述变形件包括沿第一方向间隔排布的多个变形条，所述变形条在垂直于所述第一方向的第二方向上的两端分别与所述凹模或者所述支架沿第二方向滑动连接，所述施力件包括与多个所述变形条一一对应设置的多个施力模块，所述施力模块用于对与之对应的所述变形条施加往复压力。

在一个可选的实施例中，每个所述施力模块包括沿所述第二方向间隔排布的多个施力单体。

在一个可选的实施例中，所述施力单体包括与所述支架螺纹连接的螺接件；所述螺接件包括螺纹连接于所述支架上的轴肩螺钉、以及套设于所述轴肩螺钉靠近所述凹模一端的恒力弹性件。

在一个可选的实施例中，所述凹模或者所述支架在所述第二方向的两侧分别设有与多个所述变形条一一对应的多个凸起部，每个所述变形条的两端均开设有沿第二方向延伸的长条孔，所述长条孔用于供相应所述凸起部穿过并滑动，以实现所述变形条与所述凹模或者所述支架的滑动连接。

在一个可选的实施例中，所述凸起部的自由端上设有沿所述第一方向和/或所述第二方向向外凸出的外延部，所述外延部与承载所述凸起部的部件之间形成供所述变形条在第三方向上的活动空间，所述第三方向为垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向。

在一个可选的实施例中，所述凹模包括凹模主体以及两个侧板，两个所述侧板分别可拆卸安装于所述凹模主体在第二方向上的两侧，所述变形件在所述第二方向上的两端分别与两个所述侧板沿所述第二方向滑动连接，所述第一曲面形成于所述凹模主体上。

在一个可选的实施例中，所述凹模主体在所述第二方向的两侧分别设有用于固定所述侧板的安装结构，所述安装结构为沿所述第二方向延伸的定位销孔，所述定位销孔的中心线垂直于所述第一曲面的子午面、并与所述第一曲面对应的罗兰圆相切。

在一个可选的实施例中，所述第二曲面上设有缓冲层；

和/或，所述曲面弯晶制备装置还包括防爆膜，所述防爆膜用于贴设于所述晶片的背面上；

和/或，所述曲面弯晶制备装置还包括应变片，所述应变片位于所述凹模和所述凸模之间，用于贴设于所述晶片上，并对所述晶片的应变进行监测。

本发明相对于现有技术的技术效果是：本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置，包括凹模和凸模，其中凹模具有与曲面弯晶的曲面相适配的第一曲面，凸模具有变形件，变形件具有第二曲面，通过对变形件施加往复的压力能够使得第二曲面在曲率半径大于第一曲面的曲率半径的第一状态以及与第一曲面相适配的第二状态之间往复切换，使用时通过第一曲面和第二曲面的相互配合可逐渐增大对待加工晶片的压力，使其逐渐由平晶转换为目标曲面弯晶，相较研磨或者直接压弯方式，采用本实施例提供的曲面弯晶制备装置可以使得待加工晶片的弯曲过程缓慢进行，并改善晶片应力分布，进而降低加工过程中任一时刻待加工晶片所受到的应力，从而大大降低了加工过程中晶片发生碎裂的风险，可有效提高曲面弯晶的成品率。综上所述，本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置，具有调整简单，晶片不易破碎，成品率高的特点，特别适用于小曲率曲面弯晶的生产制造。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是双曲面弯晶的光路原理及特性显示示意图；

图2是本发明实施例提供曲面弯晶制备装置的立体结构示意图；

图3是图2所示曲面弯晶制备装置的侧视结构示意图；

图4是沿图3中A-A线的剖视结构图；

图5是图4中A的局部放大示意图；

图6是图2所示曲面弯晶制备装置除支架和施力件以外部分的立体结构示意图；

图7是本发明实施例所采用的变形条的结构示意图；

图8是本发明实施例所采用的凹模主体的结构示意图；

图9是图8中安装结构与第一曲面对应的子午面和罗兰圆的位置关系；

图10是本发明实施例所采用的支架的结构示意图。

附图标记说明：

100、凹模；110、第一曲面；120、凹模主体；130、侧板；140、安装结构；200、凸模；210、变形件；211、变形条；212、长条孔；220、支架；221、第一板体；222、第二板体；230、施力件；231、轴肩螺钉；232、恒力弹性件；240、凸起部；241、外延部；250、缓冲层；300、防爆膜；400、应变片；500、晶片；X’、第一方向；Y’、第二方向；Z’、第三方向。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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。

曲面弯晶包括单曲面弯晶和双曲面弯晶，单曲面弯晶又包括半聚焦(John-TypeCurved Crystal)弯曲晶片和全聚焦(Johnson-Type Curved Crystal)弯曲晶片。其中，半聚焦弯曲晶片的曲面为与罗兰圆相切的柱面，全聚焦弯曲晶片的曲面为曲率半径与罗兰圆的曲率半径一致的柱面，而双曲面弯晶则如图1所示，在X-Y平面内有罗兰圆半径R的曲率，在Y-Z平面内有另一个曲率r，在XY平面内的曲线是罗兰圆，在YZ平面内的曲线是以光源点和聚焦点连线为轴，以晶片中心到光源点和聚焦点连线的垂线为半径r的旋转曲面。

上述各曲面弯晶一般通过先研磨后弯曲，或者先弯曲后研磨，或者直接弯曲的方式制备而成，但直接弯曲的方式一般仅适合大半径、晶片尺寸小、薄的晶片，不适合小半径、尺寸大的晶片，且成品率较低。为此本发明实施例提供了一种曲面弯晶制备装置，适用于曲面弯晶的制备。通过该装置可以直接将平晶压弯，制成最终的曲面弯晶或者接近最终曲面弯晶的半成品。

请参照图2至图5所示，本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置包括凹模100和凸模200。具体的，凹模100和凸模200的相对位置可根据使用需要灵活选择，可以为如图2所示的凹模100在下、凸模200在上，也可以是凸模200在下、凹模100在上。

凹模100具有第一曲面110，第一曲面110用于支撑晶片500。这里所说的晶片500为制备曲面弯晶的原材料，可以为平晶，或者具有一定曲率的弯晶，具体可以根据加工需要灵活选择。具体的，第一曲面110与待加工晶片所要形成的曲面(即目标曲面弯晶的曲面)相适配。这里所说的相适配是指第一曲面110的曲率半径与待加工晶片所要形成的曲面的曲率半径一致，或者略大于待加工晶片所要形成的曲面的曲率半径，且第一曲面110的尺寸一般大于待加工晶片所要形成的曲面的尺寸，用于补偿晶片400、保护膜500及胶水导致的曲率偏差。上述待加工晶片为需要弯制的单晶薄片，厚度通常在几十个微米，通常采用云母、硅、锗、LiF、石墨等单晶材料，对X射线衍射效率高，其尺寸和材质根据所要制成的曲面弯晶的类型和设计要求而定。当要制作不同曲面弯晶时，选择与之相适配的凹模100，如制作半聚焦弯曲晶片500时，选择第一曲面110为柱面且与罗兰圆相切的凹模100，制作全聚焦弯曲晶片500时，选择第一曲面110为罗兰圆半径一致的凹模100，制作双曲面弯晶时，选择第一曲面110为双曲面的凹模100。

凸模200具有变形件210，变形件210具有第二曲面，第二曲面用于与第一曲面110配合夹持晶片500。通过对变形件210施加往复的压力能够使得第二曲面在曲率半径大于第一曲面110的曲率半径的第一状态以及与第一曲面110相适配的第二状态之间连续地往复切换。需要说明的是，上述第二曲面在曲率半径大于第一曲面110的曲率半径在第一曲面110为双曲面时，第二曲面的两个曲率半径均大于第一曲面110的相应曲率半径。

本实施例中的变形件210可以为尺寸大于待加工或者加工中的晶片500、可弯曲的单个片体或者多个片体组成的组合件，还可以为多个柔性块体等，具体可以根据使用需要进行设定，这里不做唯一限定。

本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置的工作原理如下：

使用时，根据想要加工的曲面弯晶(以下称目标曲面弯晶)的具体参数选择相应的凹模100和凸模200，使得凹模100的第一曲面110的曲面参数与目标曲面弯晶的曲面参数相适配，凸模200的第二曲面具有曲率半径大于第一曲面110的曲率半径的第一状态，以及与第一曲面110相适配的第二状态。

为便于描述，以下均以凹模100在下、凸模200在上为例对曲面弯晶制备装置进行说明。可以理解的是，当凸模200在下、凹模100在上时，原理相似。

制备时，将待加工的晶片500放置于凹模100的第一曲面110上，调节凸模200位置使得变形件210的第二曲面与待加工晶片的上表面接触，之后逐渐对变形件210施加压力使得第二曲面的曲率半径变小，直至第二曲面调节至第二状态，在此期间，第二曲面对晶片500的压力逐渐增大，使其逐渐由平晶转换为目标曲面弯晶。

本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置，包括凹模100和凸模200，其中凹模100具有与曲面弯晶的曲面相适配的第一曲面110，凸模200具有变形件210，变形件210具有第二曲面，通过对变形件210施加往复的压力能够使得第二曲面在曲率半径大于第一曲面110的曲率半径的第一状态以及与第一曲面110相适配的第二状态之间往复切换，使用时通过第一曲面110和第二曲面的相互配合可逐渐增大对待加工晶片的压力，使其逐渐由平晶转换为目标曲面弯晶，相较研磨或者直接压弯方式，采用本实施例提供的曲面弯晶制备装置可以使得待加工晶片的弯曲过程缓慢进行，并改善晶片500应力分布，进而降低加工过程中任一时刻待加工晶片所受到的应力，从而大大降低了加工过程中晶片500发生碎裂的风险，可有效提高曲面弯晶的成品率。综上所述，本发明实施例提供的曲面弯晶制备装置，具有调整简单，晶片500不易破碎，成品率高的特点，特别适用于小曲率曲面弯晶的生产制造。

上述实施例中，施加于变形件210上的压力可以通过外物传递，也可以通过凸模200上的部件进行传递。通过凸模200上的部件进行传递时操作更加便捷。如图4及图5所示，在一个可选的实施例中，凸模200包括支架220、变形件210和施力件230。变形件210活动安装于凹模100或者支架220上。施力件230安装于支架220上，且位于变形件210远离凹模100的一侧，用于对变形件210施加往复的压力。本实施例中的施力件230可以为伸缩装置或者能够相对支架220上下移动的活动件，使用时可以通过控制施力件230的伸缩或者上下移动，实现对变形件210的往复施力，进而控制变形件210的状态变化。支架220用于支撑施力件230，可以位于凹模100的一侧或者相对侧，具体可以根据凹模100的结构、安装环境等进行设计。

由于第一曲面110可以为单曲面也可以为双曲面，当第一曲面110为双曲面时，第二曲面的第一状态和第二状态一般也为双曲面，此时第二曲面的不同区域弯曲程度不同，变形件210采用一体式结构时较难实现，为此在一个可选的实施例中，如图6所示，变形件210包括沿第一方向X’间隔排布的多个变形条211。具体的，本实施例中的变形条211为具有一定弹性可以弯曲的条形结构，可以为金属条、塑料条、胶条等，可以为一体式结构，如金属条、塑料条、胶条等，也可以为多层结构，如层叠设置的金属条和胶条、塑料条和胶条等，具体可以根据使用需要灵活选择。

变形条211在垂直于第一方向X’的第二方向Y’上的两端分别与凹模100或者支架220沿第二方向Y’滑动连接。如前述，凹模100和凸模200一般在水平面上的投影为矩形，这里所说的第一方向X’一般为矩形的长度方向或者宽度方向，当第一方向X’为矩形的长度方向时，第二方向Y’为矩形的宽度方向，当第一方向X’为矩形的宽度方向时，第二方向Y’为矩形的长度方向。施力件230包括与多个变形条211一一对应设置的多个施力模块，施力模块用于对与之对应的变形条211施加往复压力。具体的，施力模块可以为一个或者多个伸缩装置或者能够相对支架220上下移动的活动件，使用时可以通过控制单个施力模块的伸缩或者上下移动，实现对相应变形条211的往复施力，进而实现第二曲面形状的变化。采用这一结构，施力件230的结构简单，且每个施力模块可以单独对相应变形条211施力，使得变形件210不同区域可以实现不同形变，进而满足不同曲面弯晶的制备需要。

在一个可选的实施例中，每个施力模块包括沿第二方向Y’间隔排布的多个施力单体。具体的，各施力单体的结构可以相同，也可以不同。施力模块采用这一结构，可以使得变形条211的不同区域根据需要实现不同程度的变形，相较每个施力模块采用单个施力单体，可以进一步提高第二曲面实现复杂变形的可能性，满足不同曲面弯晶的制备需要。

在一个可选的实施例中，施力单体包括与支架220螺纹连接的螺接件。具体的，螺接件可以为螺钉、螺杆，或者螺钉、螺杆等与其他部件的组合件，具体可以根据使用需要灵活选择，这里不做唯一限定。施力单体采用本实施例提供的结构，结构简单，便于调整，且成本低廉。

在一个具体的实施例中，螺接件用细牙螺钉或微分头。通过调节其深度，可以改变变形条211的弧度。通过多个螺接件和多个变形条211可以仿形双曲面。

在上述实施例的基础上，为进一步提高施力件230对变形件210施加压力的稳定性，如图5所示，在一个可选的实施例中，螺接件包括螺纹连接于支架220上的轴肩螺钉231、以及套设于轴肩螺钉231靠近凹模100一端的恒力弹性件232。具体的，恒力弹性件232套在轴肩螺钉231上，两者同心，且轴肩螺钉231上的轴肩可以挡住恒力弹性件232上移，这样当向下旋转轴肩螺钉231时，恒力弹性件232被挤压，其另一端与变形件210接触并推动其向下凸出。通过轴肩螺钉231，不仅实现了曲面的仿形，同时由于恒力弹性件232的作用，使晶片500一直处于受力状态，有利于其不断变形，直到与第一曲面110贴合。

上述变形条211与其支撑部件(凹模100或者支架220)的滑动连接具有多种方式，如变形条211上设置滑槽，其支撑部件上设置与之滑动配合的滑轨或滑块；或者变形条211上设置滑轨或滑块，其支撑部件上设置与之滑动配合的滑槽，当然还可以采用其他形式。

如图6及图7所示，在一个可选的实施例中，凹模100或者支架220在第二方向Y’的两侧分别设有与多个变形条211一一对应的多个凸起部240。每个变形条211的两端均开设有沿第二方向Y’延伸的长条孔212。长条孔212用于供相应凸起部240穿过并滑动，以实现变形条211与凹模100或者支架220的滑动连接。

初始状态下，变形条211为平直状态或者初始弯曲状态，此时位于同一变形条211两端的长条孔212的水平方向上的间距较长，凸起部240一般位于长条孔212的第一区域内，这里所说的第一区域是指长条孔212靠近变形条211的中心的那半区域。当变形条211受到压力后，其弯曲程度逐渐增大，进而位于同一变形条211两端的长条孔212在水平方向上的间距逐渐缩短，在此期间凸起部240始终位于相应长条孔212内，以限定变形条211的两端在第二方向Y’上伸缩。

采用本实施例提供的结构，既实现了变形条211与凹模100或者支架220的滑动连接，又使得变形条211安装便捷。

上述实施例中凸起部240可以一体成型于凹模100或者支架220上，也可以采用可拆卸的方式固定于凹模100或者支架220上。当凸起部240一体成型于凹模100或者支架220上时，结构稳定，且组装方便；当凸起部240可拆卸安装于凹模100或者支架220上时，便于维护和更换。

为降低上述操作过程中，变形条211脱离预设移动轨迹，即凸起部240由长条孔212中脱出的风险，如图4、图6及图7所示，在一个可选的实施例中，凸起部240的自由端上设有沿第一方向X’和/或第二方向Y’向外凸出的外延部241，外延部241与承载凸起部240的部件之间形成供变形条211在第三方向Z’上的活动空间。可以理解的是，上述承载凸起部240的部件是指凹模100或者支架220，当凸起部240安装于凹模100上时，则承载凸起部240的部件为凹模100，当凸起部240安装于支架220上时，则承载凸起部240的部件为支架220。上述第三方向Z’为垂直于第一方向X’和第二方向Y’的方向，举例说明，当凹模100为具有一个凹面的长方体结构时，第一方向X’为凹模100的长度方向，第二方向Y’为凹模100的宽度方向，第三方向Z’为凹模100的高度方向。

本实施例中的外延部241可以一体成型于凸起部240上，也可以可拆卸安装于凸起部240上，具体可以根据凸起部240的安装方式而定。当凸起部240采用一体成型方式形成于凹模100或者支架220上时，此时为了便于变形条211的安装，外延部241可以采用可拆卸连接的方式安装于凸起部240上；当凸起部240采用可拆卸的方式安装于凹模100或者支架220上时，此时无论外延部241采用何种方式安装于凸起部240上，均不影响变形条211的安装，则此时外延部241可以采用一体成型的方式安装于凸起部240上，也可以采用可拆卸的方式安装于凸起部240上，具体可以根据设计需要而定。采用本实施例提供的结构，可将变形条211限定于预设的活动空间内，降低使用过程中凸起部240与长条孔212分离的风险，进而降低变形条211脱离移动轨迹的风险。

在一个具体的实施例中，凸起部240为螺接于凹模100或者支架220上的螺栓，螺栓的螺帽为上述外延部241。采用这一结构，取材方便，便于安装。

上述各实施例的凹模100可以为一体成型结构，也可以为分体式结构。当凹模100采用一体成型结构时，结构简单，便于安装；当凹模100采用分体式结构时，便于不同区域的分别维护。

如图4所示，在一个可选的实施例中，凹模100包括凹模100主体以及两个侧板130。两个侧板130分别可拆卸安装于凹模100主体在第二方向Y’上的两侧。具体的，侧板130可以通过螺栓、磁吸、胶接等方式可拆卸连接于凹模100主体的侧壁上，具体可以根据使用需要灵活选择安装方式，这里不做唯一限定。变形件210在第二方向Y’上的两端分别与两个侧板130沿第二方向Y’滑动连接。变形件210可以通过上述凸起部240和长条孔212的方式实现滑动连接，也可以通过滑块、滑道等方式实现固定连接，具体可以根据使用需要灵活选择，这里不做唯一限定。第一曲面110形成于凹模100主体上。采用这一结构，可以将凹模100中用于晶片500定型部分(具有第一曲面110部分、即凹模100主体)以及与变形件210连接部分(侧板130)分开设置，以便于两个部分的分别维护，且避免了变形件210的连接对第一曲面110造成破坏，保证了晶片500变形的顺利稳定进行。

在一个可选的实施例中，凹模100主体由金属材料制成，通过机械加工的方式，加工出第一曲面110。采用这一结构，使得凹模100主体结构稳定，使用寿命长。在此基础上，侧板130也可以采用金属材料制成，以确保其结构的稳定性和较长的使用寿命。

为便于搬运，如图2、图8及图10所示，在一个可选的实施例中，支架220在第一方向X’上的两端可拆卸连接于凹模100主体的侧壁上。如此，支架220和凹模100形成一个整体，便于搬运，同时支架220连接于凹模100主体在第一方向X’上的侧壁上，避让侧板130设置，使得曲面弯晶制备装置整体结构紧凑，体积较小。

如图10所示，在一个具体的实施例中，支架220包括位于第一曲面110对称的第一板体221，以及连接于第一板体221两侧的第二板体222，第一板体221和两个第二板体222形成类似n型结构。其中，施力件230安装于第一板体221上。使用时，两个第二板体222位于凹模100主体的第一方向X’的两侧，并通过连接件与凹模100主体的相应侧壁连接。采用这一结构，支架220整体结构简单，便于组装和维护。

如图8所示，在一个可选的实施例中，凹模100主体在第二方向Y’的两侧分别设有用于固定侧板130的安装结构140。安装结构140为沿第二方向Y’延伸的定位销孔。如图9所示，定位销孔的中心线垂直于第一曲面110的子午面、并与第一曲面110对应的罗兰圆相切。首先，安装结构140采用定位销孔，可使得侧板130可通过销轴与凹模100主体连接，连接方式简单，便于操作；其次，定位销孔的中心线垂直于第一曲面110的子午面、并与第一曲面110对应的罗兰圆相切，采用这一设置，使用时可通过观察定位销孔(或者侧板130与凹模100主体连接销轴)的位置确定加工完成的曲面弯晶的位置，为以后调节曲面弯晶的位置使其满足罗兰圆几何结构提供了便利。

具体的，当第一曲面110为双曲面时，第二方向Y’平行于弧矢方向，此时如图9所示，定位销孔沿第一曲面110的弧矢方向延伸，且其中心线一般位于弧矢面上，使用时可通过观察定位销孔(或者侧板130与凹模100主体连接销轴)的位置确定加工完成的双曲面弯晶的位置。

如图2及图4所示，在一个可选的实施例中，侧板130和支架220分别通过螺栓与凹模100主体可拆卸连接。为便于安装，凹模100主体在第一方向X’、第二方向Y’的两侧均加工有螺纹孔，用于安装支架220及侧板130。

为降低变形件210对晶片500施加压力过程中，晶片500发生破碎的风险，在一个可选的实施例中，第二曲面上设有缓冲层250。缓冲层250的作用是通过其变形，适应晶片500的变形，增大受力面积，降低第二曲面对晶片500施加压力时，其内产生局部应力的风险，进而降低晶片500发生碎裂的风险。

在一个可选的实施例中，变形条211采用薄钢片，薄钢片采用弹簧钢，由于弹簧钢具有很高的硬度，并具有很好韧性，因此可以通过对其施加压力使其形成不同弧度的曲面，使晶片500与凹模100上的第一曲面110更好的贴合。缓冲层250包括平铺且间隔设置于第二曲面上的多个硅胶条，缓存效果好。

为进一步降低采用上述各实施例提供的曲面弯晶制备装置进行操作时晶片500发生破碎的风险，如图5所示，在一个可选的实施例中，曲面弯晶制备装置还包括防爆膜300，防爆膜300用于贴设于晶片500的背面上，为晶片500提供支撑，并提高晶片500的韧性，降低其局部碎裂的风险。

具体的，晶片500具有反射面和与反射面相对设置的一面，一般反射面称为正面，与之相对设置的一面称为背面。图5中晶片500的上表面为反射面，防爆膜300贴于晶片500的下表面，即晶片500中用于与第一曲面110接触的一面上。本实施例中的防爆膜300可以采用高分子材料组成的强韧性薄膜，表面涂胶，与晶片500粘贴在一起。

如图5所示，在一个可选的实施例中，曲面弯晶制备装置还包括应变片400。应变片400贴设于晶片500上，并对晶片500的应变进行监测。

使用时，可先将应变片400贴设于晶片500上，再将晶片500放置于凹模100上。本实施例中的应变片400可以为无线应变片400，也可以为有线应变片400。当应变片400采用有线结构时，在晶片500放置于凹模100上后，需将与应变片400连接的数据线经过变形条211之间的间隙与外接数据处理装置(如计算机)连接；当应变片400采用无线结构时，则将应变片400通过无线传输方式与外接数据处理装置(如计算机)连接，如此连接便捷，且无需担心晶片500压弯过程中对数据线造成不良影响，或者数据线的存在对晶片500压弯操作造成不良影响。

需要说明的是，当曲面弯晶制备装置同时设有防爆膜300和应变片400时，两者需分设于晶片500的两侧，此时由于防爆膜300一般贴设于晶片500的背面，则应变片400贴设于晶片500的反射面上。当曲面弯晶制备装置仅设置应变片400时，则为避免贴设应变片400对晶片500反射面造成损伤，则一般将应变片400贴设于晶片500的背面。又由于在反射面贴设应变片400，使用之后需要将应变片400去除，且去除后会影响晶片500的正常使用，则此方案仅适用于研究曲面晶片制备过程中各阶段对晶片500施加压力大小时使用，不适用于制备目标曲面弯曲时使用。

采用这一结构，在对待加工晶片进行加工时，可通过应变片400对晶片500的应变进行实时测量，并借助外接数据处理装置推算出晶片500内部应力，以便操作人员通过该监测结果调整对变形件210所施加的压力，防止压力过大导致晶片500内部应力超过屈服强度而碎裂的现象发生，进而提高成品率，当确定压弯工艺以后，可以取消掉应变片400。本实施例提供的曲面弯晶制备装置采用应力应变自适应技术，并结合应力分析技术，保证在测量过程中监控晶片500内部应力，使用时可根据监测结果不断调节施加于变形件210上的预压量，以实现晶片500的预压，如此可极大的降低曲面弯晶在压弯过程中碎裂的概率。

如图5所示，在一个可选的实施例中，应变片400贴设于晶片500背离第一曲面110的一面上，以避免应变片400贴设于晶片500与第一曲面110相接触的一面对第一曲面110造成不良影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，仅具体描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，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，及本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲面弯晶制备装置，其特征在于，包括凹模和凸模，所述凹模具有第一曲面，所述第一曲面用于支撑晶片，所述凸模具有变形件，所述变形件具有第二曲面，所述第二曲面用于与所述第一曲面配合夹持晶片，通过对所述变形件施加往复的压力能够使得所述第二曲面在曲率半径大于所述第一曲面的曲率半径的第一状态以及与所述第一曲面相适配的第二状态之间往复切换。

2.如权利要求1所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述凸模包括支架、所述变形件和施力件，所述变形件活动安装于所述凹模或者所述支架上，所述施力件安装于所述支架上，且位于所述变形件远离所述凹模的一侧，用于对所述变形件施加往复的压力。

3.如权利要求2所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述变形件包括沿第一方向间隔排布的多个变形条，所述变形条在垂直于所述第一方向的第二方向上的两端分别与所述凹模或者所述支架沿第二方向滑动连接，所述施力件包括与多个所述变形条一一对应设置的多个施力模块，所述施力模块用于对与之对应的所述变形条施加往复压力。

4.如权利要求3所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，每个所述施力模块包括沿所述第二方向间隔排布的多个施力单体。

5.如权利要求4所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述施力单体包括与所述支架螺纹连接的螺接件；所述螺接件包括螺纹连接于所述支架上的轴肩螺钉、以及套设于所述轴肩螺钉靠近所述凹模一端的恒力弹性件。

6.如权利要求3-5任一项所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述凹模或者所述支架在所述第二方向的两侧分别设有与多个所述变形条一一对应的多个凸起部，每个所述变形条的两端均开设有沿第二方向延伸的长条孔，所述长条孔用于供相应所述凸起部穿过并滑动，以实现所述变形条与所述凹模或者所述支架的滑动连接。

7.如权利要求6所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述凸起部的自由端上设有沿所述第一方向和/或所述第二方向向外凸出的外延部，所述外延部与承载所述凸起部的部件之间形成供所述变形条在第三方向上的活动空间，所述第三方向为垂直于所述第一方向和所述第二方向的方向。

8.如权利要求1-5任一项所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述凹模包括凹模主体以及两个侧板，两个所述侧板分别可拆卸安装于所述凹模主体在第二方向上的两侧，所述变形件在所述第二方向上的两端分别与两个所述侧板沿所述第二方向滑动连接，所述第一曲面形成于所述凹模主体上。

9.如权利要求8所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述凹模主体在所述第二方向的两侧分别设有用于固定所述侧板的安装结构，所述安装结构为沿所述第二方向延伸的定位销孔，所述定位销孔的中心线垂直于所述第一曲面的子午面、并与所述第一曲面对应的罗兰圆相切。

10.如权利要求1-5任一项所述的曲面弯晶制备装置，其特征在于，所述第二曲面上设有缓冲层；

和/或，所述曲面弯晶制备装置还包括防爆膜，所述防爆膜用于贴设于所述晶片的背面上；

和/或，所述曲面弯晶制备装置还包括应变片，所述应变片位于所述凹模和所述凸模之间，用于贴设于所述晶片上，并对所述晶片的应变进行监测。

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