專利名稱：全自動晶片定向分選儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測分選裝置，更確切地說是涉及一種晶片的全自動定向分選設(shè)備。
水晶晶片是晶振的主要組成部分，晶片的特性決定晶振的性能，而將水晶單晶切成晶片的切角決定著晶振頻率的穩(wěn)定性和使用溫度范圍，因而格外重要。隨著通信業(yè)的發(fā)展，對晶振的要求也越來越高，為了保證晶振性能的一致性，就必須對切好的晶片進行分選。目前國內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)單位對晶片的分選是完全由人工完成的。所使用的定向分選儀只包括X射線發(fā)生器和手搖式測角儀，操作時由人工取放料，搖動測角儀，用人眼觀察指示X射線強度的指針表，在指針擺到最大位置時讀測角儀搖把的刻度值，再根據(jù)此讀數(shù)將晶片分放到不同的分選盒內(nèi)。整個操作過程不僅勞動強度大、工作效率低、分選質(zhì)量差，且因人工干予分選過程造成X射線傷害人體，而且只能分選方形或長方形晶片。
本實用新型的目的是設(shè)計一種全自動晶片定向分選儀，利用當今先進的自動控制技術(shù)，不僅可定向、分選方形或長方形晶片，而且可定向分選圓片，可自動送料、用X射線測晶片的切角并根據(jù)晶片切角對晶片進行分選，使晶片的定向分選全過程實現(xiàn)自動化，提高分選的效率和精度，保證分選的穩(wěn)定性及可靠性，避免操作人員受X射線的傷害。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種全自動晶片定向分選儀，包括基座和設(shè)置在基座上的X射線源、X射線檢測裝置、測角裝置、分選裝置、程序控制單元、氣動機構(gòu)和自動送料裝置，其特征在于所述的自動送料裝置包括由振動電機及位于振動電機上方的振蕩皿構(gòu)成的電磁振蕩送料器和由拔叉控制器及與之聯(lián)結(jié)的Γ型撥叉構(gòu)成的拔叉驅(qū)動裝置，所述的電磁振蕩送料器、分選裝置及測角裝置分設(shè)在拔叉驅(qū)動裝置周圍；所述的測角裝置包括圓盤、位于圓盤中心處的測樣臺、與圓盤聯(lián)結(jié)的齒輪組、與齒輪組嚙合的電機及與齒輪組嚙合的光柵編碼器，所述的電機及光柵編碼器與所述的程序控制單元電連接；所述的X射線源及X射線檢測裝置分設(shè)在測角裝置的圓盤兩側(cè)，X射線源及X射線檢測裝置分別與所述的程序控制單元電連接。
所述電磁振蕩送料器的振蕩皿是碗狀體，碗體內(nèi)壁上設(shè)有螺旋狀導軌，螺旋狀導軌末端連接直導軌，直導軌出口處設(shè)有定位棒，直導軌端部還設(shè)有與激光器及激光檢測器聯(lián)結(jié)的光纖端口，激光檢測器與所述的程序控制單元電連接。
所述的螺旋狀導軌內(nèi)還設(shè)有碎片漏出口和可前后調(diào)節(jié)的厚度擋板。
所述撥叉驅(qū)動裝置的Γ型撥叉是由支桿和位于支桿頂部的左側(cè)臂、右側(cè)臂一體聯(lián)結(jié)構(gòu)成；左、右側(cè)臂中空，左、右側(cè)臂端部設(shè)有氣管，與所述的氣動機構(gòu)聯(lián)結(jié)，所述的支桿與撥叉控制器聯(lián)接，所述的撥叉控制器與所述的程序控制單元電連接。
所述測角裝置的測樣臺位于圓盤的中心位置處，測樣臺面上設(shè)有定位針、喇叭口及氣孔，所述的氣孔與氣動機構(gòu)聯(lián)結(jié)；所述的齒輪組包括設(shè)置在電機軸上的小齒輪和與小齒輪嚙合的大齒輪，所述的圓盤固定在大齒輪上，所述的光柵編碼器與大齒輪嚙合。
所述的X射線源包括X射線管套和電磁快門及單色器，所述的單色器包括基板、位于基板上的底板、位于底板上且對X射線進行衍射的半導體單晶片及其前后調(diào)整機構(gòu)，電磁快門與所述的程序控制單元電連接。
所述的X射線檢測裝置設(shè)置在以測樣臺為中心、與單色器相對應且與測樣臺上的待測水晶片成15.64度的位置上。
所述的分選裝置包括分選盒、導向盒和步進電機；導向盒位于分選盒上方并與步進電機聯(lián)結(jié)，步進電機與所述的程序控制單元電連接。
所述的程序控制單元是一可編程序控制器。
本實用新型的全自動晶片定向分選儀，對晶片的送料、用X射線測晶片的切角及根據(jù)晶片切角對晶片進行分選的全過程實現(xiàn)全自動操作。具體地說就是根據(jù)X射線的衍射原理測水晶晶片的切角；利用Γ型拔叉的上、下、左、右運動實現(xiàn)晶片在送料器、測樣臺、分選裝置間的搬運；利用可編程控制器對定向分選全過程實施時序控制，包括角度測量、X射線強度檢測、定向分選和分選操作中的任意分區(qū)，從而完成了以晶片的切角為基準，對晶片進行定向分選的設(shè)計目的。整個操作中，需要由人工完成的工作只是將晶片放入電磁振蕩送料器中和從分選盒中取出分選好的晶片。可確保工作人員在整個操作過程中不會受到X射線幅射，并且消除了因人為因素造成的分選誤差(讀數(shù)誤差及疲勞因素等)，提高了分選效率和精度，保證了分選工作的穩(wěn)定性及可靠性。
下面結(jié)合實施例及附圖進一步說明本實用新型的技術(shù)


圖1是全自動晶片定向分選儀立體組合結(jié)構(gòu)示意圖圖2是
圖1中振蕩皿的俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖3是
圖1中Γ型撥叉及其控制器的立體結(jié)構(gòu)示意圖圖4是
圖1中測角儀的正視結(jié)構(gòu)示意圖圖5是
圖1中單色器的立體結(jié)構(gòu)示意圖圖6是
圖1中分選裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖圖7是全自動晶片定向分選儀的程序控制電路原理框圖參見
圖1，本實用新型的全自動晶片定向分選儀，主要包括X射線源1、X射線檢測裝置2、測角裝置3、分選裝置4、由電磁振蕩送料器5及拔叉驅(qū)動裝置6構(gòu)成的自動送料裝置，還有未在
圖1中示出的程序控制單元7及氣動機構(gòu)。上述部件及裝置可全部設(shè)置在一基座上(圖中未示出)。
其中，電磁振蕩送料器5主要包括振蕩皿51、振動電機53及直導軌52。拔叉驅(qū)動裝置6主要包括Γ型撥叉61和拔叉控制器62。分選裝置4主要包括步進電機43、導向盒42和分選盒41。測角裝置3主要包括電機33、光柵編碼器34、齒輪組35、測樣臺32和圓盤31。X射線源1主要包括X射線管套11、快門及單色器12。圖中所示的X射線檢測裝置2主要包括一計數(shù)器。
結(jié)合參見圖2，電磁振蕩送料器5的振蕩皿51是一電磁振蕩送料碗體，碗體內(nèi)壁上沒有螺旋狀導軌511，導軌未端連接直導軌52，直導軌52未端設(shè)有定位棒515及光纖端口54，光纖端口54與由激光器、激光探測器組成的激光檢測裝置連接。導軌511內(nèi)設(shè)有碎片漏出口512和可前后調(diào)節(jié)的厚度擋板613，碎片漏出口512的大小可通過上、下調(diào)節(jié)設(shè)置在口上的擋板實現(xiàn)，厚度擋板513則用于調(diào)節(jié)導軌511內(nèi)的厚度，以晶片在導軌內(nèi)不發(fā)生重疊為調(diào)節(jié)標準。
切好的晶片經(jīng)研磨洗凈后投入電磁振蕩送料器5的振蕩皿51中，啟動振動電機53，振動作用使晶片沿著導軌511向上爬，有序地排在振蕩皿51的導軌511上，經(jīng)過碎片漏出口512及導軌厚度擋板513后的晶片中，不會再有碎片及重疊的晶片。當晶片到達直導軌52的最前端時，由定位棒515擋住最前端的晶片，此時光纖端口54內(nèi)的激光探測器可檢測到有晶片的信號，向可編程控制器(PLC)發(fā)出有晶片信號，負責時序控制的可編程控制器接收到此信號后開始控制整個設(shè)備進行晶片分選。
結(jié)合參見圖3，拔叉驅(qū)動裝置6主要包括Γ型撥叉61和拔叉控制器62。其中Γ型拔叉61由支桿613及位于支桿頂部的左側(cè)臂611、右側(cè)臂612一體連結(jié)構(gòu)成。支桿613及左、右側(cè)臂611、612中空，并與撥叉控制器62相連，左、右側(cè)臂611、612處于同一平面上且保持90度夾角。拔叉控制器62內(nèi)部可沒有兩個氣動閥門及四個光耦并與程序控制單元7電連接，由程序控制單元7通過拔叉控制器62使Γ型拔叉61作上、下、左、右四個方向的運動，同時通過氣動機構(gòu)控制吸氣、吹氣，來完成晶片在整個分選過程中的搬運。此為自動控制中普遍采用的技術(shù)，不再詳述。
結(jié)合參見圖4，測角裝置3主要包括圓盤31、測樣臺32、電機33、光柵編碼器34及齒輪組35。測樣臺32位于圓盤31的中心位置處，測樣臺32面上設(shè)有定位針321、氣孔322和喇叭狀導向口323。由數(shù)支定位針321托住晶片并使其保持水平，晶片不會因臺面上有灰塵而產(chǎn)生傾斜以致影響測量精度。氣孔322在晶片被測量時吸氣，使晶片在旋轉(zhuǎn)時不會移位，保證測角精度。所設(shè)的喇叭口323可使晶片保持在測樣臺的中心位置處，即使在測樣臺上的晶片旋轉(zhuǎn)時，也能使X射線源發(fā)出的X射線始終照在測樣臺的中心處，確保測角精度。
測樣臺32上氣孔322通過氣管36與氣動機構(gòu)聯(lián)結(jié)，電機33通過齒輪組35與圓盤31聯(lián)結(jié)，帶動圓盤31勻速轉(zhuǎn)動。光柵編碼器34通過齒輪組35與圓盤31聯(lián)結(jié)并與程序控制單元7電連接，隨著圓盤31的轉(zhuǎn)動，光柵編碼器34向程序控制單元7發(fā)出電脈沖，用于測量圓盤轉(zhuǎn)過的角度。
結(jié)合參見圖5，X射線源1及X射線檢測裝置2分別位于測角裝置3測樣臺32的臺面兩側(cè)，X射線源1主要包括X射線管套11和快門及單色器12，其中單色器是由基板123、底板122、半導體單晶片121和前后調(diào)整螺絲124構(gòu)成。X射線經(jīng)電磁快門照射到單色器的半導體單晶片121上，經(jīng)半導體單晶片121的衍射，X射線成為平行單色Kα線，用Kα線照射待測水晶片，可大大提高水晶片的測角精度。經(jīng)單色器衍射出的Kα線與水晶片夾角設(shè)置在11度。而X射線檢測器2則設(shè)置在與待測水晶片成15.64°、并以測樣臺32的中心為中心且與單色器12相對應的位置上。
當圖4中電機33驅(qū)動圓盤31轉(zhuǎn)動時，在360度的范圍內(nèi)，X射線檢測器2可接收到兩個衍射峰信號，在接收到第一個衍射峰信號時，可編程控制單元7命令光柵編碼器34開始計數(shù)，在接收到第二個衍射峰信號時停止計數(shù)，根據(jù)計數(shù)值即可計算出晶片的切角值，據(jù)此便可根據(jù)分選裝置4所預定的分區(qū)中心值確定該晶片應放在分選盒41的哪一個盒中。
結(jié)合參見圖6，分選裝置4主要包括分選盒41、步進電機43和導向盒42。程序控制單元7根據(jù)測角裝置3對晶片切角值的測量結(jié)果，確定晶片應投放的分選盒41中的具體位置后，向步進電機43發(fā)出脈沖串，使導向盒42轉(zhuǎn)向分選盒的相應位置處。此時拔叉驅(qū)動裝置6中Γ型拔叉61的右側(cè)臂612從測樣臺32將晶片吸起，再右轉(zhuǎn)、下移、吹氣，將該晶片投入導向盒42，并進一步落入分選盒41中的某分類盒中，完成晶片的定向分選。
本實用新型在實施時可通過計算機對分選過程實施自動監(jiān)控，對晶片質(zhì)量進行分析及認證，并可實現(xiàn)分選的任意分區(qū)，即以標準晶片的標準角度為中心角度值，或以標準角度加上或減去一個設(shè)定角度為中心角度值，再根據(jù)分選的不同要求，分別設(shè)定每個分選盒的角度范圍，如圖中的0、+1、+2、-1、-2所示。
結(jié)合參見圖7，以一個晶片的測量流程來說明本實用新型的技術(shù)。程序控制單元7采用松下公司生產(chǎn)的FPO可編程控制器，并與微機PC連接。FPO與拔叉驅(qū)動裝置6、X射線檢測裝置2、光柵編碼器34、步進電機43、電磁快門及單色器12和光纖端口54處的激光探測器連接。
設(shè)備上電后，導向盒42的出口位于out盒上方，Γ型拔叉61位于左側(cè)、上方，電磁振蕩送料器5開始工作，測角裝置3中的圓盤31開始轉(zhuǎn)動。人工取標準晶片放在測樣臺32上，開啟X射線源1的高壓，計算機選擇調(diào)整程序，開始執(zhí)行程序。開X射線電磁快門12，測量標準晶片的切角，然后根據(jù)標準晶片的切角設(shè)置分選的中心值及分區(qū)值，為正式測量作好準備。
將晶片投入電磁振蕩送料器5的振蕩皿51中，啟動測量程序。當晶片到達直導軌52的前端時，光纖端口54處的激光探測器向程序控制單元7發(fā)出有晶片的信號，可編程控制器控制Γ型拔叉61下落，其左側(cè)臂611前端的橡膠口正好落在最前端晶片的中心處，控制氣動元件動作，吸氣吸住晶片，Γ型拔叉61再上移、右移、下落，最后下落在測樣臺32上方中心處，吹氣。測樣臺32吸氣吸住晶片，由測角裝置3進行切角測量，而此時Γ型拔叉61向上再向左。測角裝置3測量晶片的切角并根據(jù)切角的大小及所設(shè)置的分區(qū)確定該晶片要分的分選位置，可編程控制器控制導向盒42轉(zhuǎn)向分選盒41的該位置處，同時Γ型拔叉61下落，測樣臺32停止吸氣，Γ型拔叉61吸氣，其右側(cè)臂612吸住晶片，再向上、向右、向下、吹氣，將晶片投入導向盒42，即進入分選盒41中。而在右側(cè)臂612將測過的晶片投入導向盒42的同時，其左側(cè)臂611又將另一晶片從振蕩皿51的直導軌52處送到測樣臺32的中心處，并周而復始地工作著，實現(xiàn)了晶片從送料到分選的全自動化操作。
權(quán)利要求1一種全自動晶片定向分選儀，包括基座和設(shè)置在基座上的X射線源、X射線檢測裝置、測角裝置、分選裝置、程序控制單元、氣動機構(gòu)和自動送料裝置，其特征在于所述的自動送料裝置包括由振動電機及位于振動電機上方的振蕩皿構(gòu)成的電磁振蕩送料器和由拔叉控制器及與之聯(lián)結(jié)的Γ型撥叉構(gòu)成的拔叉驅(qū)動裝置，所述的電磁振蕩送料器、分選裝置及測角裝置分設(shè)在拔叉驅(qū)動裝置周圍；所述的測角裝置包括圓盤、位于圓盤中心處的測樣臺、與圓盤聯(lián)結(jié)的齒輪組、與齒輪組嚙合的電機及與齒輪組嚙合的光柵編碼器，所述的電機及光柵編碼器與所述的程序控制單元電連接；所述的X射線源及X射線檢測裝置分設(shè)在測角裝置的圓盤兩側(cè)，X射線源及X射線檢測裝置分別與所述的程序控制單元電連接。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述電磁振蕩送料器的振蕩皿是碗狀體，碗體內(nèi)壁上設(shè)有螺旋狀導軌，螺旋狀導軌末端連接直導軌，直導軌出口處設(shè)有定位棒，直導軌端部還設(shè)有與激光器及激光檢測器聯(lián)結(jié)的光纖端口，激光檢測器與所述的程序控制單元電連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述的螺旋狀導軌內(nèi)還設(shè)有碎片漏出口和可前后調(diào)節(jié)的厚度擋板。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述撥叉驅(qū)動裝置的Γ型撥叉是由支桿和位于支桿頂部的左側(cè)臂、右側(cè)臂一體聯(lián)結(jié)構(gòu)成；左、右側(cè)臂中空，左、右側(cè)臂端部設(shè)有氣管，與所述的氣動機構(gòu)聯(lián)結(jié)，所述的支桿與撥叉控制器聯(lián)接，所述的撥叉控制器與所述的程序控制單元電連接。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述測角裝置的測樣臺位于圓盤的中心位置處，測樣臺面上設(shè)有定位針、喇叭口及氣孔，所述的氣孔與氣動機構(gòu)聯(lián)結(jié)；所述的齒輪組包括設(shè)置在電機軸上的小齒輪和與小齒輪嚙合的大齒輪，所述的圓盤固定在大齒輪上，所述的光柵編碼器與大齒輪嚙合。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述的X射線源包括X射線管套和電磁快門及單色器，所述的單色器包括基板、位于基板上的底板、位于底板上且對X射線進行衍射的半導體單晶片及其前后調(diào)整機構(gòu)，電磁快門與所述的程序控制單元電連接。
7．根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述的X射線檢測裝置設(shè)置在以測樣臺為中心、與單色器相對應且與測樣臺上的待測水晶片成15.64度的位置上。
8．根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述的分選裝置包括分選盒、導向盒和步進電機；導向盒位于分選盒上方并與步進電機聯(lián)結(jié)，步進電機與所述的程序控制單元電連接。
9．根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或6或8所述的全自動晶片定向分選儀，其特征在于所述的程序控制單元是一可編程序控制器。
專利摘要本實用新型涉及一種全自動晶片定向分選儀,是以晶片的切角為基準對晶片進行分選的設(shè)備。主要包括X射線源、X射線檢測裝置、測角裝置、分選裝置、程序控制單元、由電磁振蕩送料器及撥叉驅(qū)動裝置組成的自動送料裝置和氣動機構(gòu)。對晶片的送料、用X射線測晶片的切角、根據(jù)晶片切角對其進行定向分選的全過程,采用可編程控制器實施時序控制及機械動作控制、X射線強度測量及根據(jù)兩個衍射峰位置角度求出晶片切角的測量。
文檔編號B07C5/342GK2332500SQ98206849
公開日1999年8月11日 申請日期1998年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月15日
發(fā)明者顧力 申請人:北京市理學電機產(chǎn)品開發(fā)公司