壓電石英晶片角度分選結果復檢現狀分析

朱春明

【摘? 要】基于大批量晶片角度分選，論文對技術裝備現狀、角度分布的客觀規律及角度分選后表現出的一些固有特征進行客觀分析。

【Abstract】Based on the angle sorting of a large batch of discs， this paper objectively analyzes the current situation of technical equipment， the objective law of angle distribution and some inherent characteristics shown after angle sorting.

【關鍵詞】大批量;復檢;分檔范圍;兩面差;隨機性;正態分布

【Keywords】large batch; re-examination; grading range; two side difference; randomness; normal distribution

【中圖分類號】TB302? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0177-02

1 引言

隨著壓電石英晶片小型化（SMD），其對晶片角度管控越來越嚴格，以應對溫頻特性的嚴苛要求。在實際操作中，由于對晶片角度理解差異，造成供需雙方對角度分檔判定出現爭議。本文通過對壓電石英晶片分選角度的普遍規律性分析，結合舉例說明，力求探明其表征背后的真正根源。

2 產品現狀

壓電石英晶片主要以AT切型為主，角度大致分布范圍是34°45′～35°30′。

尺寸大致分兩種：中板片，X向（20～33mm）×Z向（20～29mm）;小片，X向（5～15mm）×Z向（10～12mm）;切割厚度：0.08～0.60mm。

測試AT切晶片角度的設備主要有丹東Ⅳ型機（手動）、臺州博信全自動分選機、德國EFG等。

3 關鍵指標：晶片兩面差

理想狀態下，單個壓電石英晶片兩個主面角度應當相同。但實際上其兩面角度并不完全相同，主因是切割過程中產生的彎曲度（或翹曲度）。

4 重要影響因素：角度系統差

首先，壓電行業內晶片角度無統一標準，一般由供需雙方相互確認;其次，因供需雙方的測試設備、人員、X射線管老化程度、蝸輪蝸桿及定位工裝磨損程度等因素差異，客觀存在一個雙方角度系統差，即雙方在測試同一個晶片同一面同一點時的讀數差值，此差值在短期內相對穩定。影響因素還包括：①角度段差異，主因是不同位置蝸輪蝸桿磨損程度不同造成;②厚度差異，主因是測試時采用負壓固定，晶片厚度與彈性變形負相關。

5 驗貨角度檢測

中板片，因外形尺寸較大，客戶會要求在晶片指定方向做硬標識：一般+X倒大角，這樣可以約定測試面和方向，大幅消除測試差異。

小片，因外形尺寸較小，一般只做四角保護性倒角，無法約定測試面與方向，故實際測試時，只能隨機測試兩個主面之一，無法保證供需雙方測試的一致性。

6 理論一：正態分布（Normal distribution）

大批量加工一般服從正態分布，具有兩個參數μ（算術平均值）和σ（標準差）。常規圖形如圖1所示。

7 理論二：每個硬幣都有兩面（A coin has two sides）

以小片X（14mm）×Z（11.2mm）為例，因該規格晶片外觀上無明確標識，故在大批量角度分選時，只能隨機測試其中一面。因此，還需要引入一個基礎理論：每個硬幣都有兩面，即拋擲一枚硬幣落地后，其出現正反面概率，理想狀態下，勻質硬幣其正反面概率接近各為50%的趨勢。

8 單檔晶片角度中心計算公式

單檔晶片角度中心=（a1+a2+…+an）/n。其中，an為某片單次任一主面實測角度值，n為落入該檔晶片總數。

9 舉例說明

客戶要求：15″/檔分選包裝、單片兩面差≤30″ 100%，則正常批量加工分選，首次全數分選的各檔位內晶片的實際角度有如下特征：

任一檔內所有晶片均至少有一面角度在該檔范圍，因晶片兩面角度差值在30″以內，假設該檔晶片為0檔（可以表1為參考），該檔晶片另一面角度值可能分布在-2、-1、0、+1、+2檔。

復檢時晶片會進入上述哪個檔，影響變量分別是：晶片兩面差、分檔范圍、取樣隨機性、測試晶片兩主面隨機性。說明如下：

①如果晶片兩面差控制在0～15″以內，分檔范圍為15″/檔，則抽檢角度中心會落在-1、0、+1，最多可能偏一檔。即兩面差越小，對該檔抽檢時，重回原檔的概率越大。

②如果晶片兩面差控制在0～30″以內，但分檔范圍為30″/檔，則抽檢角度中心亦會落在-1、0、+1。即單檔角度范圍越大，對該檔抽檢時，重回原檔的概率越大。

再根據表1中實際出現的狀況為例進行分析。

可以看出，除-1檔，其他各檔在客戶進行入廠抽檢時均出現偏檔，且有5個檔位出現跨檔偏的現象，但總趨勢均朝向-1檔。結合上述相關理論，分析如下：

①說明：此批為供方二次分選的產品。

②偏檔原因：二次分選是再次對該檔晶片的兩面進行隨機測試，故該檔一部分另一主面角度不在該檔范圍的晶片將會被該檔剔除：如果不是中心檔，因晶片整體角度呈正態分布，則結果將大概率趨向中心角度，這與整體的角度集中度有關，角度越集中，則正態曲線越陡峭，趨向中心角度的概率越大。

需要說明的是，如果客戶抽檢發現各檔位均向一個方向偏，則應考慮是雙方角度系統差有變化，應及時進行再確認。

舉一個極端例子：當該批產品角度切割非常集中時，即均有一面角度在0檔，那么進行第一次全數分選后，進入±2檔的晶片，在進行再次分選時，按平均概率計，將有50%的晶片會返回0檔，那么依該±2檔的抽檢數據得出的結論就是該檔的角度中心偏2檔。

10 結論

綜上所述，對批量分選角度的晶片某檔進行抽檢時，其偏檔影響因素與規律歸納如下：

①σ值即標準差。整批產品首次角度分選，σ值越小，代表其正態分布曲線越陡峭，則抽檢時其左右各檔偏向中心的趨勢概率越大，而重新分選的批次由于是優中選優，會加劇這種趨勢。

②單檔角度范圍取值跨度。單檔角度范圍取值跨度越小，則對其單檔抽檢時出現偏檔的概率越大。

③單片兩面差值。其值越小，出現偏檔的概率越小，當然，這與單檔范圍值的大小如何確定有關，不能單一而論。

對上述三個關鍵因素而言，標準差和兩面差都與加工產線的裝備水平、工藝路線等因素有關，只要這些因素穩定，這兩個指標就相對穩定。

在實際操作中，以上三個指標往往是相互關聯影響，因此，對于抽檢時出現的偏檔現象，要結合相關影響因素進行綜合判定，才能作出客觀準確的判斷。