[實用新型]一種利用超快激光進行石英晶體調頻的設備

有效

• 申請號: 201320094005.6
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN203124966U
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 林志雄;黃劍航
• 申請（專利權）人: 莆田學院
• 主分類號: B23K26/36
• 分類號: B23K26/36;B23K26/42;H03H3/04
• 代理公司: 福州市鼓樓區京華專利事務所(普通合伙) 35212
• 代理人: 宋連梅

技術領域

本實用新型涉及石英晶體生產設備領域，特別涉及一種利用超快激光進行石英晶體調頻的設備。

背景技術

石英晶體諧振元器件具有體積小、精度高、頻率穩定性好等特點，已廣泛應用在各種電路中，由于加工工藝及材料特性的離散性，以及石英晶體諧振器元件高頻率精度要求，在生產過程中需要對其進行頻率調整以達到提定的頻率額定值及誤差范圍。對石英晶體諧振器頻率調整所依據的原理是Sauerbrey方程，該方程指出石英晶體諧振頻率變化與晶體表面附著物質質量的變化呈反向比例關系，故對石英晶體的頻率調整方法主要是通過改變其表面物質質量來實現的，現有常用的減質量方法及設備主要有：手工通過砂輪磨削石英晶體兩臂表面以去除石英材料及表面所鍍銀層、自動機電系統及測頻電路根據測頻結果通過砂輪進行石英晶體自動磨削調頻，以及通過普通長脈沖激光照射石英晶體表面鍍銀層，使其汽化的方法實現石英晶體諧振頻率微調。

上述對石英晶體諧振器頻率調整的方式都有缺點：1.手工砂輪磨削調頻勞動強度大，生產效率低，生產速度及頻率調整誤差范圍受加工人員素質影響大；2.自動砂輪磨削一次去除石英晶體及表面鍍銀層量難于精確控制，使用較細顆粒的砂輪進行材料去掉則生產效率低，同時砂輪加工所產生的粉塵及微裂紋會影響石英晶體元件品質；3.長脈沖激光照射石英晶體表面鍍銀層，使其汽化的方法可以實現精細微調，但由于長脈沖激光只能去除表面銀層而不影響底層石英材料，而銀層質量相對比例低，故頻率調整范圍小，由于國內晶體生成的頻率離散性大，故難于通過長脈沖激光實現一次調頻達到額定頻率的目的；4.采用砂輪加工及長脈沖激光加工是一種利用機械磨削及激光熱效應的加工方法，這種方法對石英晶體及表面鍍銀層會生產材料重鑄層或微裂紋效應，從而影響晶體成品頻率穩定度；5.石英晶體諧振頻率受溫度影響大，故加工熱效應所產生的熱量將嚴重影響測量結果，從而影響加工后的成品頻率離散性。

目前實現高精度要求的石英晶體諧振器加工一般前道采用砂輪，后道采用長脈沖激光或前道采用粗砂輪后道采用細砂輪的方法進行頻率粗調與微調，但這樣工序多而且復雜，生產效率低。

現有技術中公開了一種“用激光照射對石英晶體進行微調的方法和設備”，見公開號為：1412606，公開日為：2003-04-23的中國專利，該方法是用激光照射石英晶體表面鍍銀層,使其汽化的方法對石英晶體諧振頻率進行微調。用高速頻率動態采集系統對石英晶體諧振頻率進行采集作為反饋信號,控制激光輸出參數。計算機分析系統接收到頻率數據后,與設定值進行比較,將頻率差值換算成需照射功率的差值,調整脈沖寬度,計算出脈沖個數,控制激光功率輸出,直到石英晶體的頻率達到要求值。具體通過導線即探針將石英晶體諧振頻率傳導到高速頻率動態采集系統,由此形成閉環控制達到提高微調精度的效果。通過光纖傳輸激光束到達石英晶體表面,對其進行汽化以達到調節頻率的目的。但該發明只能針對石英晶體表面鍍銀層進行處理，并不能對鍍銀層下面的石英晶體材質進行處理，而銀層質量相對比例低，故所能進行的頻率調整范圍小，由于國內晶體生成的初始頻率與額定頻率之間的偏離值差異較大，故難于通過長脈沖激光實現一次調頻達到額定頻率的目的。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題，在于提供一種利用超快激光進行石英晶體調頻的設備，實現對石英晶體頻率的大范圍精確調頻，從而提高晶體成品頻率穩定性。

本實用新型是這樣實現的：一種利用超快激光進行石英晶體調頻的設備，包括用于放置待加工石英晶體組的裝料架和計算機控制系統，該設備還包括一用于測量石英晶體諧振頻率的測頻采集模塊，該測頻采集模塊設置于裝料架上，且與所述計算機控制系統電連接；

一用于檢測石英晶體位置的在線位置檢測模塊，該在線位置檢測模塊設置于裝料架上方，且與所述計算機控制系統電連接；

一超快激光器，該超快激光器通過一X/Y軸掃描振鏡將產生的激光投射于石英晶體進行刻蝕，且該超快激光器與所述計算機控制系統電連接；

以及一將待加工的石英晶體組傳送到加工位置并能在Z軸上下移動的自動上料機構，該自動上料機構與所述計算機控制系統電連接。

進一步地，所述超快激光器是能實現材料無選擇性加工的脈沖寬度為皮秒或飛秒的激光器。

進一步地，所述自動上料機構包括：料斗、振動機構、輸送料道、插料機械手以及用于控制裝料架進行Z軸上下移動的Z軸移動機構，所述料斗設于振動機構上，輸送料道設置于料斗的側下方，插料機械手用于實現將一組待加工石英晶體插入所述裝料架，Z軸移動機構能驅動裝料架實現上下移動。