一種基于石英晶體微天平的晶片裝夾裝置的制作方法

本發明涉及石英晶體微天平裝夾技術領域，特別是涉及一種基于石英晶體微天平的晶片裝夾裝置。

背景技術：

石英晶體微天平是一種利用石英晶體的壓電效應，將待測物質的質量信號轉換成頻率信號輸出，從而實現質量、濃度等檢測的儀器。由于其測量精度高，測量效果好，同時結構簡單、特異性好、可實時在線監測等優點，被廣泛應用于物理、生物、化學、醫學等各個領域。

石英晶片作為石英晶體微天平的傳感元件，通過在其表面修飾不同的敏感層，可以實現對多種不同氣體的檢測。目前多數石英晶體微天平采用的是焊接的方式來固定石英晶片，這種連接方式的焊接過程中容易對晶片造成損壞，石英晶片不可拆卸，也不便晶片的修飾和清洗；而部分商業化的可拆卸石英晶片夾具多為單探頭形式，且價格昂貴，給多個晶片信號的同時檢測帶來不利。

同時，如專利公告號為CN 204882285 U公開的一種基于石英晶體微天平的反應池，其反應池包括池蓋，所述池蓋上設置有凹槽，所述池蓋上還設置有用于封閉所述凹槽的晶振片，所述晶振片與所述池蓋之間為可拆卸的連接，該專利為了實現晶片的可拆卸連接，通過可拆卸的池蓋和凹槽實現晶片的更換，可以看出，該專利為了在更換晶片是需要將池蓋進行拆卸才能進行更換，并不能直接將晶片更換拆卸，更換不方便，再者，水平臥式設置的晶片一般而言只能一面是有效的檢測面，可接觸檢測環境，另外一面則被密封在檢測環境外，不能接觸檢測目標物，但是對于一些石英晶片而言，如果是雙面的有效電極，則會導致另外一面電極的浪費，該專利中的晶片為水平臥式安裝于反應池中，為使得晶片的雙面都能接觸檢測環境，需要設置一個檢測環境貫通的反應池，來保證檢測環境的相通，使得晶片的雙面都能與檢測環境接觸，這樣使得結構更加復雜，增加成本，同時也影響裝夾的便捷性。

以上背景技術內容的公開僅用于輔助理解本發明的發明構思及技術方案，其并不必然屬于本專利申請的現有技術，在沒有明確的證據表明上述內容在本專利申請的申請日已經公開的情況下，上述背景技術不應當用于評價本申請的新穎性和創造性。

技術實現要素：

本發明目的在于提出一種基于石英晶體微天平的晶片裝夾裝置，以解決上述現有技術存在的不可拆卸或拆卸更換困難和臥式設置導致的檢測面利用率低、結構復雜的技術問題。

為此，本發明提出一種基于石英晶體微天平的晶片裝夾裝置，包括底座和凸設于所述底座上的凸臺，所述凸臺上設有裝夾組件，所述裝夾組件包括開設于所述凸臺上的固定槽，和立式設置于所述凸臺上的定位臺，以及傾斜設于所述凸臺上的彈性探針，所述定位臺的頂端設有開口，通過所述固定槽的固定作用、定位臺的立式定位作用和彈性探針的夾緊作用實現裝夾。

優選地，本發明還可以具有如下技術特征：

所述彈性探針通過開設于所述凸臺上的傾斜孔進行固定。

所述彈性探針包括套筒、探頭、探身和彈簧，所述探頭套設于所述探身中，通過所述彈簧與所述探身彈性滑動，所述探身套設于所述套筒中，所述彈性探針通過所述套筒固設于所述傾斜孔中，所述探頭伸設于所述定位臺的定位一側。

所述傾斜孔與所述凸臺水平方向的夾角θ的范圍為0°﹤θ﹤90°。

所述探頭上設有斜面，所述斜面與所述彈性探針軸向的夾角為θ。

所述傾斜孔與所述凸臺水平方向的夾角θ為45°。

所述開口呈圓弧形或弧形凹設于所述定位臺頂端。

所述固定槽的縱向深度方向為弧形。

所述裝夾組件包括至少兩個彈性探針。

所述凸臺上設有至少一組的所述裝夾組件。

本發明與現有技術對比的有益效果包括：本發明的裝夾組件通過立式設置的定位臺、傾斜設置的彈性探針和固定槽，對晶片進行立式裝夾固定，相比于臥式設置形式而言，立式設置可以使得晶片兩面都能接觸檢測環境，使得雙面都能有效地進行檢測，提高石英晶片的利用率，也能提高檢測的靈敏度，另外，通過彈性探針和固定槽可以直接地對晶片進行更換、固定和拆卸，方便晶片的修飾和清洗，無需額外的拆卸其他固定部件來更換晶片，也無需特意設置一個檢測環境貫通的反應池，進而簡化了結構，使得裝夾更為簡單，通過立式裝夾晶片，由于定位臺、彈性探針和固定槽的相互固定作用，特別是彈性探針的設置，使得在拆卸晶片的過程中只需將彈性探針進行卸荷即能將晶片卸下，避免了多次拆卸對晶片的破壞，進而影響石英晶片的原始諧振頻率，可保證石英晶體微天平的檢測精度。

優選方案中，通過傾斜孔對彈性探針進行固定，一方面，直接在凸臺上開設傾斜孔對彈性探針進行固定設置無需過多改變檢測環境的結構，對檢測環境的影響較小，另一方面，傾斜設置形式降低了對檢測環境的影響的同時，能夠通過彈性探針的水平分力對晶片進行裝夾，結構簡單。

通過將定位臺的頂端設置的開口，并將該開口設置成圓弧形或弧形，通過該弧形開口可以防止晶片上與定位臺貼合的一面上的有效電極被遮擋，同時，弧形開口便于晶片的安裝，使得彈性探針的探頭能夠壓入開口中，以使晶片牢靠的壓貼在定位臺上，提高裝夾的可靠性。

附圖說明

圖1是本發明具體實施方式一的石英晶體微天平晶片夾具結構示意圖；

圖2是本發明具體實施方式一的圖1的剖視圖。

圖3是本發明具體實施方式一的彈性探針的示意圖。

圖4是本發明具體實施方式一的石英晶片的頻率響應曲線圖。

圖5是本發明具體實施方式一的側視圖。

1-底座，2-凸臺，3-定位臺，4-彈性探針，5-固定槽，4a-套筒，4b-探身，4c-探頭，4e-彈簧，4d-電極引線。

具體實施方式

下面結合具體實施方式并對照附圖對本發明作進一步詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發明的范圍及其應用。

參照以下附圖1-5，將描述非限制性和非排他性的實施例，其中相同的附圖標記表示相同的部件，除非另外特別說明。

實施例一：

一種基于石英晶體微天平的晶片裝夾裝置，如圖1所示，包括底座1和凸設于所述底座1上的凸臺2，所述凸臺2上設有裝夾組件，所述裝夾組件包括開設于所述凸臺2上的固定槽5，和立式設置于所述凸臺2上的定位臺3，以及傾斜設于所述凸臺2上的彈性探針4，所述定位臺3的頂端設有開口，通過所述固定槽5的固定作用、定位臺3的立式定位作用和彈性探針4的夾緊作用實現裝夾，本實施例中，所述凸臺2為螺紋凸臺，螺紋為管螺紋，便于實現與外接氣室或者液室的密封配合。

本實施例中，如圖1所示，所述裝夾組件包括兩個彈性探針4，當然，本領域的技術人員還可以認為并不局限于此，可以根據實際情況設置其他數目的彈性探針4。

本實施例中，如圖2所示，所述彈性探針4通過開設于所述凸臺2上的傾斜孔進行固定，彈性探針4材料為銅材料，表面鍍金。

本實施中，如圖3所示，所述彈性探針4包括套筒4a、探頭4c、探身4b和彈簧4e，所述探頭4c套設于所述探身4b中，通過所述彈簧4e與所述探身4b彈性滑動，所述探身4b套設于所述套筒4a中，所述彈性探針4通過所述套筒4a固設于所述傾斜孔中，所述探頭4c伸設于所述定位臺3的開口中，電極引線4d一端焊接在套筒4a底部，另一端與石英晶體微天平諧振信號源連接，探身4b與套筒4a為可拆卸連接，彈性探針4采用可拆卸安裝，利用彈性探針4良好的伸縮性和導電性不僅可以實現石英晶片的固定，而且能夠保證晶振信號的有效傳輸，結構簡單，操作方便。

本實施例中，所述傾斜孔與所述凸臺2水平方向的夾角θ的范圍為0°﹤θ﹤90°，優選地角度為45°，當然，本領域的技術人員還可以根據實際情況設置其他角度的傾斜孔，采用傾斜孔進行設置，使得彈性探針4的設置對檢測環境的改變降到最小，來實現晶片的裝夾。

為了實現探頭4c與立式設置的石英晶片接觸完好，在所述探頭4c上設置斜面，并且，所述斜面與所述彈性探針4軸向的夾角為θ，因為探針為傾斜設置在凸臺2上，所以一般而言，探頭4c與靠在定位臺3上的晶片的接觸面間也存在一個夾角θ，所以探頭4c與定位臺3上的晶片的接觸為點接觸或或者線接觸，在探頭4c處設置一個斜面，能使探頭4c與晶片形成有效的接觸，使得彈性探針4與晶片的接觸更為可靠，方便裝夾，利于信號的傳輸。

為了能很好實現晶片的裝夾，如圖5所示，所述定位臺3的頂端成為弧形或圓弧形的開口，圓弧半徑10mm，在裝夾的過程中通過彈性探針4的水平壓力將晶片壓在定位臺3的開口上，提高裝夾可靠性，便于石英晶片的安裝，同時弧形的定位裝夾可以保證晶片有效電極部分不被遮擋，也可以在定位臺3上設置通孔，所述通孔與所述開口相連，來實現上述效果。

根據石英晶片的形狀，將所述固定槽5設置成弧形，完成石英晶片的可靠固定，用于固定石英晶片的縱向位置圓弧半徑12.7mm，深度1.5mm。

本實施例中，如圖1所示，凸臺2上設置有四組裝夾組件，當然，也可以根據實際情況在所述凸臺2上設有至少一組的所述裝夾組件。

如圖1至圖4所示，首先將套筒4a和電極引線4d安裝在凸臺2上，采用膠水填充空隙，達到固定和密封效果，再將探身4b、探頭4c、彈簧4e安裝到套筒4a內，其他彈性探針4也依次用此方法安裝。安裝石英晶片(1inch，AT，5MHz)時，先將其豎直放于夾具的弧形定位臺3上，將與彈性探針4接觸的一側向探針方向移動壓縮探針，然后再往下放置到固定槽5位置，放開晶片，依靠彈性探針4的彈力和固定槽5與弧形定位臺3的定位作用固定石英晶片。本實施例中，使用SRS公司的QCM-5MHz作為微量物質檢測系統，使用5MHz的石英晶片，將其安裝在裝夾裝置上，然后把電極引線4d接入到該儀器的信號接口上，就能觀察到晶片的頻率信號變化。采用石英晶體微天平(QCM—5MHz，srs公司)對夾具性能進行測試，如圖4所示的頻率響應曲線圖，晶片的諧振頻率在1分鐘內穩定在5MHz左右，且波動小于1Hz。

本發明利用彈性探針4作為石英晶片的固定裝置和晶片電信號的傳輸電極，實現了晶片的可拆卸安裝和重復性利用，大大的簡化了晶片的安裝過程，極大地提高了晶片的利用率；彈性探針4采用銅質材料，表面鍍金，可以實現電信號的有效傳輸；使用彈性探針4、弧形定位臺3和固定槽5三點固定石英晶片，可以保證晶片的穩定性；同時設計了一個夾具陣列(至少一個的裝夾組件)，可實現多個石英晶片的同時檢測；凸臺2采用管螺紋，用于連接外部的檢測氣室或液室，便于實現檢測室的密封安裝。

本領域技術人員將認識到，對以上描述做出眾多變通是可能的，所以實施例僅是用來描述一個或多個特定實施方式。

盡管已經描述和敘述了被看作本發明的示范實施例，本領域技術人員將會明白，可以對其作出各種改變和替換，而不會脫離本發明的精神。另外，可以做出許多修改以將特定情況適配到本發明的教義，而不會脫離在此描述的本發明中心概念。所以，本發明不受限于在此披露的特定實施例，但本發明可能還包括屬于本發明范圍的所有實施例及其等同物。