一种基于石英晶体微天平的晶片装夹装置的制作方法

本发明涉及石英晶体微天平装夹技术领域，特别是涉及一种基于石英晶体微天平的晶片装夹装置。

背景技术：

石英晶体微天平是一种利用石英晶体的压电效应，将待测物质的质量信号转换成频率信号输出，从而实现质量、浓度等检测的仪器。由于其测量精度高，测量效果好，同时结构简单、特异性好、可实时在线监测等优点，被广泛应用于物理、生物、化学、医学等各个领域。

石英晶片作为石英晶体微天平的传感元件，通过在其表面修饰不同的敏感层，可以实现对多种不同气体的检测。目前多数石英晶体微天平采用的是焊接的方式来固定石英晶片，这种连接方式的焊接过程中容易对晶片造成损坏，石英晶片不可拆卸，也不便晶片的修饰和清洗；而部分商业化的可拆卸石英晶片夹具多为单探头形式，且价格昂贵，给多个晶片信号的同时检测带来不利。

同时，如专利公告号为CN 204882285 U公开的一种基于石英晶体微天平的反应池，其反应池包括池盖，所述池盖上设置有凹槽，所述池盖上还设置有用于封闭所述凹槽的晶振片，所述晶振片与所述池盖之间为可拆卸的连接，该专利为了实现晶片的可拆卸连接，通过可拆卸的池盖和凹槽实现晶片的更换，可以看出，该专利为了在更换晶片是需要将池盖进行拆卸才能进行更换，并不能直接将晶片更换拆卸，更换不方便，再者，水平卧式设置的晶片一般而言只能一面是有效的检测面，可接触检测环境，另外一面则被密封在检测环境外，不能接触检测目标物，但是对于一些石英晶片而言，如果是双面的有效电极，则会导致另外一面电极的浪费，该专利中的晶片为水平卧式安装于反应池中，为使得晶片的双面都能接触检测环境，需要设置一个检测环境贯通的反应池，来保证检测环境的相通，使得晶片的双面都能与检测环境接触，这样使得结构更加复杂，增加成本，同时也影响装夹的便捷性。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现要素：

本发明目的在于提出一种基于石英晶体微天平的晶片装夹装置，以解决上述现有技术存在的不可拆卸或拆卸更换困难和卧式设置导致的检测面利用率低、结构复杂的技术问题。

为此，本发明提出一种基于石英晶体微天平的晶片装夹装置，包括底座和凸设于所述底座上的凸台，所述凸台上设有装夹组件，所述装夹组件包括开设于所述凸台上的固定槽，和立式设置于所述凸台上的定位台，以及倾斜设于所述凸台上的弹性探针，所述定位台的顶端设有开口，通过所述固定槽的固定作用、定位台的立式定位作用和弹性探针的夹紧作用实现装夹。

优选地，本发明还可以具有如下技术特征：

所述弹性探针通过开设于所述凸台上的倾斜孔进行固定。

所述弹性探针包括套筒、探头、探身和弹簧，所述探头套设于所述探身中，通过所述弹簧与所述探身弹性滑动，所述探身套设于所述套筒中，所述弹性探针通过所述套筒固设于所述倾斜孔中，所述探头伸设于所述定位台的定位一侧。

所述倾斜孔与所述凸台水平方向的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°。

所述探头上设有斜面，所述斜面与所述弹性探针轴向的夹角为θ。

所述倾斜孔与所述凸台水平方向的夹角θ为45°。

所述开口呈圆弧形或弧形凹设于所述定位台顶端。

所述固定槽的纵向深度方向为弧形。

所述装夹组件包括至少两个弹性探针。

所述凸台上设有至少一组的所述装夹组件。

本发明与现有技术对比的有益效果包括：本发明的装夹组件通过立式设置的定位台、倾斜设置的弹性探针和固定槽，对晶片进行立式装夹固定，相比于卧式设置形式而言，立式设置可以使得晶片两面都能接触检测环境，使得双面都能有效地进行检测，提高石英晶片的利用率，也能提高检测的灵敏度，另外，通过弹性探针和固定槽可以直接地对晶片进行更换、固定和拆卸，方便晶片的修饰和清洗，无需额外的拆卸其他固定部件来更换晶片，也无需特意设置一个检测环境贯通的反应池，进而简化了结构，使得装夹更为简单，通过立式装夹晶片，由于定位台、弹性探针和固定槽的相互固定作用，特别是弹性探针的设置，使得在拆卸晶片的过程中只需将弹性探针进行卸荷即能将晶片卸下，避免了多次拆卸对晶片的破坏，进而影响石英晶片的原始谐振频率，可保证石英晶体微天平的检测精度。

优选方案中，通过倾斜孔对弹性探针进行固定，一方面，直接在凸台上开设倾斜孔对弹性探针进行固定设置无需过多改变检测环境的结构，对检测环境的影响较小，另一方面，倾斜设置形式降低了对检测环境的影响的同时，能够通过弹性探针的水平分力对晶片进行装夹，结构简单。

通过将定位台的顶端设置的开口，并将该开口设置成圆弧形或弧形，通过该弧形开口可以防止晶片上与定位台贴合的一面上的有效电极被遮挡，同时，弧形开口便于晶片的安装，使得弹性探针的探头能够压入开口中，以使晶片牢靠的压贴在定位台上，提高装夹的可靠性。

附图说明

图1是本发明具体实施方式一的石英晶体微天平晶片夹具结构示意图；

图2是本发明具体实施方式一的图1的剖视图。

图3是本发明具体实施方式一的弹性探针的示意图。

图4是本发明具体实施方式一的石英晶片的频率响应曲线图。

图5是本发明具体实施方式一的侧视图。

1-底座，2-凸台，3-定位台，4-弹性探针，5-固定槽，4a-套筒，4b-探身，4c-探头，4e-弹簧，4d-电极引线。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图1-5，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

实施例一：

一种基于石英晶体微天平的晶片装夹装置，如图1所示，包括底座1和凸设于所述底座1上的凸台2，所述凸台2上设有装夹组件，所述装夹组件包括开设于所述凸台2上的固定槽5，和立式设置于所述凸台2上的定位台3，以及倾斜设于所述凸台2上的弹性探针4，所述定位台3的顶端设有开口，通过所述固定槽5的固定作用、定位台3的立式定位作用和弹性探针4的夹紧作用实现装夹，本实施例中，所述凸台2为螺纹凸台，螺纹为管螺纹，便于实现与外接气室或者液室的密封配合。

本实施例中，如图1所示，所述装夹组件包括两个弹性探针4，当然，本领域的技术人员还可以认为并不局限于此，可以根据实际情况设置其他数目的弹性探针4。

本实施例中，如图2所示，所述弹性探针4通过开设于所述凸台2上的倾斜孔进行固定，弹性探针4材料为铜材料，表面镀金。

本实施中，如图3所示，所述弹性探针4包括套筒4a、探头4c、探身4b和弹簧4e，所述探头4c套设于所述探身4b中，通过所述弹簧4e与所述探身4b弹性滑动，所述探身4b套设于所述套筒4a中，所述弹性探针4通过所述套筒4a固设于所述倾斜孔中，所述探头4c伸设于所述定位台3的开口中，电极引线4d一端焊接在套筒4a底部，另一端与石英晶体微天平谐振信号源连接，探身4b与套筒4a为可拆卸连接，弹性探针4采用可拆卸安装，利用弹性探针4良好的伸缩性和导电性不仅可以实现石英晶片的固定，而且能够保证晶振信号的有效传输，结构简单，操作方便。

本实施例中，所述倾斜孔与所述凸台2水平方向的夹角θ的范围为0°﹤θ﹤90°，优选地角度为45°，当然，本领域的技术人员还可以根据实际情况设置其他角度的倾斜孔，采用倾斜孔进行设置，使得弹性探针4的设置对检测环境的改变降到最小，来实现晶片的装夹。

为了实现探头4c与立式设置的石英晶片接触完好，在所述探头4c上设置斜面，并且，所述斜面与所述弹性探针4轴向的夹角为θ，因为探针为倾斜设置在凸台2上，所以一般而言，探头4c与靠在定位台3上的晶片的接触面间也存在一个夹角θ，所以探头4c与定位台3上的晶片的接触为点接触或或者线接触，在探头4c处设置一个斜面，能使探头4c与晶片形成有效的接触，使得弹性探针4与晶片的接触更为可靠，方便装夹，利于信号的传输。

为了能很好实现晶片的装夹，如图5所示，所述定位台3的顶端成为弧形或圆弧形的开口，圆弧半径10mm，在装夹的过程中通过弹性探针4的水平压力将晶片压在定位台3的开口上，提高装夹可靠性，便于石英晶片的安装，同时弧形的定位装夹可以保证晶片有效电极部分不被遮挡，也可以在定位台3上设置通孔，所述通孔与所述开口相连，来实现上述效果。

根据石英晶片的形状，将所述固定槽5设置成弧形，完成石英晶片的可靠固定，用于固定石英晶片的纵向位置圆弧半径12.7mm，深度1.5mm。

本实施例中，如图1所示，凸台2上设置有四组装夹组件，当然，也可以根据实际情况在所述凸台2上设有至少一组的所述装夹组件。

如图1至图4所示，首先将套筒4a和电极引线4d安装在凸台2上，采用胶水填充空隙，达到固定和密封效果，再将探身4b、探头4c、弹簧4e安装到套筒4a内，其他弹性探针4也依次用此方法安装。安装石英晶片(1inch，AT，5MHz)时，先将其竖直放于夹具的弧形定位台3上，将与弹性探针4接触的一侧向探针方向移动压缩探针，然后再往下放置到固定槽5位置，放开晶片，依靠弹性探针4的弹力和固定槽5与弧形定位台3的定位作用固定石英晶片。本实施例中，使用SRS公司的QCM-5MHz作为微量物质检测系统，使用5MHz的石英晶片，将其安装在装夹装置上，然后把电极引线4d接入到该仪器的信号接口上，就能观察到晶片的频率信号变化。采用石英晶体微天平(QCM—5MHz，srs公司)对夹具性能进行测试，如图4所示的频率响应曲线图，晶片的谐振频率在1分钟内稳定在5MHz左右，且波动小于1Hz。

本发明利用弹性探针4作为石英晶片的固定装置和晶片电信号的传输电极，实现了晶片的可拆卸安装和重复性利用，大大的简化了晶片的安装过程，极大地提高了晶片的利用率；弹性探针4采用铜质材料，表面镀金，可以实现电信号的有效传输；使用弹性探针4、弧形定位台3和固定槽5三点固定石英晶片，可以保证晶片的稳定性；同时设计了一个夹具阵列(至少一个的装夹组件)，可实现多个石英晶片的同时检测；凸台2采用管螺纹，用于连接外部的检测气室或液室，便于实现检测室的密封安装。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其作出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。