基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置及测量方法

本发明涉及晶片厚度测量领域，具体而言，涉及基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置及测量方法。

背景技术：

1、厚度是晶片生产质量的一个重要指标，随着科学技术的发展，现有技术中的晶片尺寸越来越小，厚度也越来越薄。在晶片批量生产过程中，需通过抽检的方式来测量晶片厚度。目前的晶片厚度测量装置多是利用常规的机械驱动器（例如气缸、电动伸缩杆、线性模组等）带动量表探头上下移动，使得量表探头与晶片表面接触，从而利用量表测出晶片的厚度。

2、而常规的机械驱动器在微动情况下的运动精度以及灵敏度较差，特别是在微米级别的测量领域，更是难以精准控制，也难以消除运动时的微小跳动，以致在晶片厚度测量过程中，量表读数出现较大的波动，不利于精确测量晶片的厚度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，用于精确地测量压电晶片的厚度，并且精确地判断压电晶片各区域的厚度是否均匀。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，包括：

4、底座，顶面设置有立柱以及立板；

5、安装架，通过线性模组上下滑动地安装在所述立柱上；

6、非铁磁性材料制成的直管，所述直管的顶部与所述安装架可拆卸固定连接在一起，在所述直管的内部设置有支架；

7、安装杆，上部与所述支架可拆卸固定连接；

8、磁致伸缩材料制成的伸缩体，所述伸缩体设置在所述安装杆的底端；

9、下压块，通过连接杆连接在所述伸缩体的底端；

10、感应部，安装在所述下压块的底面中心位置；

11、线圈，缠绕在所述直管的外壁上，所述线圈与直流电源电连接；

12、用于放置压电晶片的载台，所述载台安装在所述底座上，在测量时，所述载台位于所述感应部的正下方，以利用所述感应部感知是否与所述压电晶片接触；

13、由尺身以及读数头组成的光栅尺，所述尺身安装在所述立板上，所述读数头与所述下压块相连；

14、显示屏，安装在所述底座的顶面上；

15、控制器，与所述直流电源、所述感应部、所述线圈、所述线性模组、所述读数头以及所述显示屏均电连接。

16、在一些可能的实施例中，所述感应部为一块尺寸大于所述压电晶片的触屏，所述触屏与所述下压块的底面齐平。

17、在一些可能的实施例中，所述载台包括：

18、载板，顶面为光滑平面，在所述载板的顶面设置有一定位圈，所述压电晶片平放在所述载板的顶面上并置于所述定位圈内；

19、转臂，所述载板通过支撑柱连接在所述转臂的一端顶部，所述转臂的另一端通过转台转动安装在所述底座上。

20、在一些可能的实施例中，在所述底座的顶面上还设置有一定位柱以及一紧靠所述定位柱的搭台；

21、在测量时，所述转臂与所述定位柱相抵接，以利用所述定位柱对所述转臂进行定位，并且，所述转臂搭接在所述搭台上。

22、在一些可能的实施例中，在所述转臂和所述搭台之间还安装有锁紧件，所述锁紧件用于将所述转臂锁紧在所述搭台上。

23、在一些可能的实施例中，所述锁紧件包括螺栓以及固接在所述螺栓头部的凸柱，在所述转臂上开设有螺孔，在所述搭台上开设有与所述螺孔对应的销孔，所述螺栓螺接在所述螺孔中，锁紧时，所述凸柱插入所述销孔中。

24、在一些可能的实施例中，在所述连接杆的中部设置有与所述直管适配的导向块，所述导向块上下滑动地置于所述直管中。

25、在一些可能的实施例中，所述安装架包括杆体、内螺纹管以及顶圈，所述杆体的一端与所述内螺纹管的外壁固定连接，所述杆体的另一端与所述线性模组的滑块相连，所述顶圈固设在所述内螺纹管的顶部；

26、所述直管的上部与所述内螺纹管螺接，并且所述直管的顶端抵靠在所述顶圈的底面上。

27、在一些可能的实施例中，所述支架包括连接块以及顶端封闭的圆管，所述圆管通过所述连接块固定连接在所述直管的内壁上，并且，所述圆管与所述直管同轴，所述安装杆的上部螺接在所述圆管中。

28、本发明还提供一种压电晶片厚度测量方法，使用上述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，该方法包括：

29、将压电晶片平放在所述载台上并使得所述载台位于所述感应部的正下方；

30、利用所述控制器控制所述线性模组而驱使所述安装架带动所述直管下移，以使所述感应部靠近位于所述载台上的所述压电晶片，直至所述线性模组的下移量到达预设值；

31、利用所述控制器控制所述线圈通电，从而在所述直管内产生朝下的感应磁场，所述感应磁场作用在所述伸缩体上而驱动所述伸缩体朝下形变伸长，进而使得所述下压块带动所述感应部进一步靠近所述压电晶片；

32、利用所述控制器逐渐增大流经所述线圈的电流，从而使得所述感应磁场逐渐增大，进而使得所述伸缩体的形变伸长量逐渐增大，直至所述感应部与所述压电晶片接触，在所述感应部与所述压电晶片接触的瞬间，所述感应部反馈信号给所述控制器，所述控制器根据所述反馈信号保持线圈当前的供电量；

33、利用读数头读出所述光栅尺的数值而得到读数，所述读数为所述载台以及所述压电晶片的总厚度；

34、利用所述控制器处理所述读数，得到所述压电晶片的厚度值，并利用所述显示器显示所述压电晶片的厚度值。

35、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

36、本发明提供的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置借助线性模组带动直管在竖直方向上作较大范围的升降，当位于直管下方的感应部即将靠近压电晶片时，线性模组停止，而后利用直流电源给线圈供电，此时，线圈在直管中产生感应磁场，利用该感应磁场驱动伸缩体朝下变形而伸长，伸长的伸缩体则通过连接杆带动下压块以及感应部下压，利用控制器逐渐增大线圈的供电量，也即使得线圈中的电流逐渐增大，以便使得直管中的感应磁场逐渐增大，这样，伸缩体朝下伸长的量则逐渐增大，进而驱使感应部逐渐靠近压电晶片，直至感应部感知与压电晶片接触，此时，利用控制器保持线圈当前供电量，然后则利用光栅尺获得测量结果，该测量结果也即读数头的读数，而该读数为压电晶片和载台的总厚度，最后利用控制器处理该读数，最终获得压电晶片的厚度值，并且利用显示屏显示获得的压电晶片厚度值。

37、和现有技术相比，本发明提供的测量装置在感应部即将接触压电晶片时，借助伸缩体的磁致伸缩效应来继续驱动感应部下压，而非全程使用线性模组来驱动感应部下降，由于伸缩体在磁致伸缩时的可控性更强，运动精度以及灵敏度更高，其伸缩完全依靠磁场变化，因此在伸缩以及停止伸缩时不会产生跳动，另外，配合感应部以及控制器，能够使得伸缩体在感应部接触到压电晶片的瞬时立即停止伸出，避免压伤压电晶片，再者，配合光栅尺，从而使得测量结果精度更高，以便更加精确地获取压电晶片的厚度。

技术特征：

1.一种基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

3.根据权利要求1或2所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于，所述载台包括：

4.根据权利要求3所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

7.根据权利要求1或2所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

8.根据权利要求1或2所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，其特征在于：

10.一种压电晶片厚度测量方法，其特征在于，使用如权利要求1-6中任一项所述的基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置，该方法包括：

技术总结
本发明涉及晶片厚度测量领域，提供了基于磁致伸缩效应的压电晶片厚度测量装置及测量方法，该装置包括底座，顶面设立柱以及立板；安装架，通过线性模组滑动安装在立柱上；直管，与安装架连接，直管的内部设支架；安装杆，与支架连接；磁致伸缩材料制成的伸缩体，伸缩体设在安装杆的底端；下压块，通过连接杆连接在伸缩体的底端；感应部，安装于下压块；线圈，缠绕在直管上，线圈与直流电源电连接；放置压电晶片的载台，载台安装在底座上；由尺身以及读数头组成的光栅尺，尺身安装在立板上，读数头通过连接板与下压块相连；显示屏，安装在底座的顶面上；控制器，与直流电源、感应部、线圈、线性模组、读数头以及显示屏均电连接。

技术研发人员：崔雅静,许一清,魏斌,周贤永,刘屿剑,陆旺,余然,李文广,常相辉
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23