压电石英晶片角度分选结果复检现状分析

朱春明

【摘  要】基于大批量晶片角度分选，论文对技术装备现状、角度分布的客观规律及角度分选后表现出的一些固有特征进行客观分析。

【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.

【关键词】大批量;复检;分档范围;两面差;随机性;正态分布

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

【中图分类号】TB302                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）08-0177-02

1 引言

随着压电石英晶片小型化（SMD），其对晶片角度管控越来越严格，以应对温频特性的严苛要求。在实际操作中，由于对晶片角度理解差异，造成供需双方对角度分档判定出现争议。本文通过对压电石英晶片分选角度的普遍规律性分析，结合举例说明，力求探明其表征背后的真正根源。

2 产品现状

压电石英晶片主要以AT切型为主，角度大致分布范围是34°45′～35°30′。

尺寸大致分两种：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。

测试AT切晶片角度的设备主要有丹东Ⅳ型机（手动）、台州博信全自动分选机、德国EFG等。

3 关键指標：晶片两面差

理想状态下，单个压电石英晶片两个主面角度应当相同。但实际上其两面角度并不完全相同，主因是切割过程中产生的弯曲度（或翘曲度）。

4 重要影响因素：角度系统差

首先，压电行业内晶片角度无统一标准，一般由供需双方相互确认;其次，因供需双方的测试设备、人员、X射线管老化程度、蜗轮蜗杆及定位工装磨损程度等因素差异，客观存在一个双方角度系统差，即双方在测试同一个晶片同一面同一点时的读数差值，此差值在短期内相对稳定。影响因素还包括：①角度段差异，主因是不同位置蜗轮蜗杆磨损程度不同造成;②厚度差异，主因是测试时采用负压固定，晶片厚度与弹性变形负相关。

5 验货角度检测

中板片，因外形尺寸较大，客户会要求在晶片指定方向做硬标识：一般+X倒大角，这样可以约定测试面和方向，大幅消除测试差异。

小片，因外形尺寸较小，一般只做四角保护性倒角，无法约定测试面与方向，故实际测试时，只能随机测试两个主面之一，无法保证供需双方测试的一致性。

6 理论一：正态分布（Normal distribution）

大批量加工一般服从正态分布，具有两个参数μ（算术平均值）和σ（标准差）。常规图形如图1所示。

7 理论二：每个硬币都有两面（A coin has two sides）

以小片X（14mm）×Z（11.2mm）为例，因该规格晶片外观上无明确标识，故在大批量角度分选时，只能随机测试其中一面。因此，还需要引入一个基础理论：每个硬币都有两面，即抛掷一枚硬币落地后，其出现正反面概率，理想状态下，匀质硬币其正反面概率接近各为50%的趋势。

8 单档晶片角度中心计算公式

单档晶片角度中心=（a1+a2+…+an）/n。其中，an为某片单次任一主面实测角度值，n为落入该档晶片总数。

9 举例说明

客户要求：15″/档分选包装、单片两面差≤30″ 100%，则正常批量加工分选，首次全数分选的各档位内晶片的实际角度有如下特征：

任一档内所有晶片均至少有一面角度在该档范围，因晶片两面角度差值在30″以内，假设该档晶片为0档（可以表1为参考），该档晶片另一面角度值可能分布在-2、-1、0、+1、+2档。

复检时晶片会进入上述哪个档，影响变量分别是：晶片两面差、分档范围、取样随机性、测试晶片两主面随机性。说明如下：

①如果晶片两面差控制在0～15″以内，分档范围为15″/档，则抽检角度中心会落在-1、0、+1，最多可能偏一档。即两面差越小，对该档抽检时，重回原档的概率越大。

②如果晶片两面差控制在0～30″以内，但分档范围为30″/档，则抽检角度中心亦会落在-1、0、+1。即单档角度范围越大，对该档抽检时，重回原档的概率越大。

再根据表1中实际出现的状况为例进行分析。

可以看出，除-1档，其他各档在客户进行入厂抽检时均出现偏档，且有5个档位出现跨档偏的现象，但总趋势均朝向-1档。结合上述相关理论，分析如下：

①说明：此批为供方二次分选的产品。

②偏档原因：二次分选是再次对该档晶片的两面进行随机测试，故该档一部分另一主面角度不在该档范围的晶片将会被该档剔除：如果不是中心档，因晶片整体角度呈正态分布，则结果将大概率趋向中心角度，这与整体的角度集中度有关，角度越集中，则正态曲线越陡峭，趋向中心角度的概率越大。

需要说明的是，如果客户抽检发现各档位均向一个方向偏，则应考虑是双方角度系统差有变化，应及时进行再确认。

举一个极端例子：当该批产品角度切割非常集中时，即均有一面角度在0档，那么进行第一次全数分选后，进入±2档的晶片，在进行再次分选时，按平均概率计，将有50%的晶片会返回0档，那么依该±2档的抽检数据得出的结论就是该档的角度中心偏2档。

10 结论

综上所述，对批量分选角度的晶片某档进行抽检时，其偏档影响因素与规律归纳如下：

①σ值即标准差。整批产品首次角度分选，σ值越小，代表其正态分布曲线越陡峭，则抽检时其左右各档偏向中心的趋势概率越大，而重新分选的批次由于是优中选优，会加剧这种趋势。

②单档角度范围取值跨度。单档角度范围取值跨度越小，则对其单档抽检时出现偏档的概率越大。

③单片两面差值。其值越小，出现偏档的概率越小，当然，这与单档范围值的大小如何确定有关，不能单一而论。

对上述三个关键因素而言，标准差和两面差都与加工产线的装备水平、工艺路线等因素有关，只要这些因素稳定，这两个指标就相对稳定。

在实际操作中，以上三个指标往往是相互关联影响，因此，对于抽检时出现的偏档现象，要结合相关影响因素进行综合判定，才能作出客观准确的判断。