周淑純

（衡陽市計量測試中心，湖南 衡陽 421000）

0 引言

現(xiàn)在國家的經(jīng)濟(jì)得到很大的發(fā)展，所以在機(jī)械的使用過程當(dāng)中所使用到的半導(dǎo)體的材料也是非常的廣泛，而半導(dǎo)體主要應(yīng)用在集成電路、LED等半導(dǎo)體器件之中，而這些材料都是非常精密的一種材料，如果這些材料在生產(chǎn)的過程當(dāng)中出現(xiàn)了什么問題，那么就會直接影響到后續(xù)的使用，更會影響到之后設(shè)備的使用[1]。因為半導(dǎo)體器件如果出現(xiàn)了問題，那么就會直接影響它們的性能和良品率。所以在進(jìn)行這些精密的設(shè)備制造的時候是需要非常精細(xì)的，這樣才能夠保證在之后的制造的過程當(dāng)中更加的順利。在進(jìn)行半導(dǎo)體設(shè)備制造時候是涉及到了很多的領(lǐng)域的，其中就包括了零部件的幾何尺寸、形狀公差等參數(shù)，這些數(shù)據(jù)都是非常重要的，如果一旦出現(xiàn)了問題，那么之后的制作就會出現(xiàn)很多的問題。所以為了保證之后在制作半導(dǎo)體的時候更加的精準(zhǔn)，就需要將量具制作的更加精密，否則就會直接影響零部件的測量精準(zhǔn)度，進(jìn)而就會影響設(shè)備的使用質(zhì)量。

1 測量不確定度的重要性

在進(jìn)行一些實驗的時候，很多的實驗數(shù)據(jù)只會直接影響到整個的實驗結(jié)果的，所以在進(jìn)行實驗的時候要精準(zhǔn)的掌握實驗數(shù)據(jù)。而進(jìn)行實驗的時候所使用的一些設(shè)備也是非常重要的，因為這些設(shè)備會對實驗進(jìn)行分析，所以這些設(shè)備對科研有很大的幫助。但是在科研設(shè)備研制的過程當(dāng)中，不管是零部件加工過程的控制，還是整機(jī)的裝配關(guān)鍵技術(shù)等等，都是離不開非常精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參數(shù)的，如果數(shù)據(jù)參數(shù)出現(xiàn)問題，那么后續(xù)的一切都會存在著誤差。但是也正是在進(jìn)行一些測量的時候會出現(xiàn)一些誤差，所以才會這些誤差進(jìn)行自身的定義，在實際的測量過程當(dāng)中測量出來的值具有不確定性，測量的時候也很難復(fù)現(xiàn)的現(xiàn)象，所以人們就為了不斷的追求最佳的一些測量數(shù)據(jù)就開始對量具有了更加精密的要求。但是在追求的過程當(dāng)中卻沒與掌握有關(guān)測量不確定度的一些概念，也不清楚如何去找到不確定度的來源，估計不確定度的分量，合理進(jìn)行測量結(jié)果不確定度的評定，所以在很多的情況下都沒有進(jìn)行準(zhǔn)確的說明。

2 測量不確定度的定義

既然想要測量出更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，那么首先就需要對不確定度進(jìn)行相應(yīng)的認(rèn)識，要對其進(jìn)行一些定義，這樣才能更好的進(jìn)行相應(yīng)的了解。首先就是測量不確定度是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的、表征合理地賦予了被測量值分散性的參數(shù)，而這個定義主要是針對于三個方面來進(jìn)行的[2]。（1）不確定度的參數(shù)是一個分散性的參數(shù)，而且該參數(shù)能夠定量的表示測量結(jié)果的質(zhì)量指標(biāo)，同時它也可以是標(biāo)準(zhǔn)差或者是它的倍數(shù)差，這樣也能夠說明所測量的數(shù)據(jù)的置信水平的區(qū)間半寬度。（2）不確定度的參數(shù)主要是用于完整的表征測量結(jié)果的，不用于其余的測量結(jié)果。因為在完整的表征測量結(jié)果當(dāng)中包括了兩個部分，分別是被測量的最佳估計值和分散性參數(shù)。這兩個部分對于不確定度的影響還是非常大的。在實際的操作過程當(dāng)中，對所測量的結(jié)果有所影響的因素都是需要進(jìn)行相應(yīng)的考慮的，不能夠?qū)⑵湟粠赃^。在進(jìn)行不確定度因素的考慮的時候，首先就是需要建立測量的數(shù)學(xué)模型的關(guān)系，因為在進(jìn)行不確定度定義當(dāng)中，數(shù)學(xué)模型能夠影響最后的結(jié)果。在建立數(shù)學(xué)模型的時候，首先要去尋找分析輸入量、影響量和輸出量之間的數(shù)量關(guān)系，這樣才能將模型的制造更為準(zhǔn)確。其次就是要對數(shù)學(xué)模型的建立更加簡化，所以在進(jìn)行建立的時候要將建立的方法進(jìn)行簡化，要搞清楚主要的來源，然后在這個的基礎(chǔ)上將那些不重要的不確定分量進(jìn)行舍棄，保留最主要的不確定度的分量，這樣就能夠更加合理的來進(jìn)行不確定度的評定。

3 量具的測量不確定度在實際的工作中的分析與應(yīng)用

由于前面簡化了對測量儀器重要性的分析，現(xiàn)在有必要對測量儀器在實際操作過程中的測量不確定度進(jìn)行分析。實際上，電表分為各種類型。首先是角度測量儀。在測量過程中經(jīng)常使用角度。另外，在半導(dǎo)體設(shè)備的零件檢驗中，使用測角儀的情況也很多。例如，必須使用工作臺上的平行度和垂直高度，但這些儀器直接影響測量的準(zhǔn)確性，并影響最后組裝設(shè)施的性能參數(shù)[3]。以直角測試儀為例，對測量不確定度進(jìn)行了分析。

直接測量半導(dǎo)體元件有相對有用的參數(shù)。直接測量環(huán)境的方法有很多種。直接測量的方法是使用正交法測量，直角測試器是一種機(jī)械指示器，主要用于測量0和1范圍內(nèi)任何長度的垂直度。用光學(xué)間隙法判斷是否為直段直型葉口形狀。因此，可以記錄測量數(shù)據(jù)。測量數(shù)學(xué)模型時，以方底直角尺的數(shù)值作為整個板的基準(zhǔn)面，用感應(yīng)測微計作為測量儀器，如果用直角儀直接測量，則得到相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。這種數(shù)學(xué)模型可與相應(yīng)零件的測量同時使用。

4 輸入量的標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

而在進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量的過程當(dāng)中，有很多的不確定度因素，但是這些因素也是有一定的標(biāo)準(zhǔn)評判的，而這些標(biāo)準(zhǔn)評定也是為了有更加規(guī)范的一些數(shù)據(jù)出現(xiàn)，而不會出現(xiàn)雜亂的現(xiàn)象。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)測量不確定度的來源

其實標(biāo)準(zhǔn)不確定度的來源主要是分為四個部分，而每個部分都代表了不同的意義，因為不同的意義就構(gòu)成了現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn)的測量不確定度的來源。首先就是測量的重復(fù)性所得到的一個不確定分量，在進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量的時候，是需要對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)的測量的，只有不斷反復(fù)的測量才能對其進(jìn)行不確定分量的確定。并且在這一個部分當(dāng)中還可以得到一個標(biāo)準(zhǔn)的重復(fù)性，這個重復(fù)性被用s表示[4]。其次就是在測量的時候出現(xiàn)了定位出現(xiàn)差錯的現(xiàn)象，而這個現(xiàn)象也會為不確定度引入分量。而定位的誤差主要是支承平板的平面度出現(xiàn)了問題，在進(jìn)行測量的時候就會出現(xiàn)一些問題。在進(jìn)行測量的時候首先就需要去檢查支承平板是否出現(xiàn)了問題，如果有問題就需要去進(jìn)行測量，如果是直角尺長邊與短邊的比值為1.6，那么定位誤差所使用的位置支承平板平面度的比值也為1.6，所以在進(jìn)行正式測量的時候就需要檢查支承平板是否存在問題。接下來就是直角尺檢定儀的示數(shù)值出現(xiàn)誤差所引起的不確定度的分量，因為是利用直角尺檢定儀來進(jìn)行測量的，所以在其顯示的時候就能夠看到其示數(shù)是多少，大師它的示數(shù)值每次都是由標(biāo)準(zhǔn)的器具方形角尺進(jìn)行調(diào)止的，所以該分量在一定的區(qū)間內(nèi)是呈現(xiàn)等概率的，這個等概率就會有比較高的置信概率，這個方面也會引起不確定度的變化。最后就是電感測微儀示數(shù)值的誤差和讀書估算的分量，因為在進(jìn)行儀器的使用過程中，是需要使用都電感的，所以電感的測微儀就會存在著一定的誤差，該誤差在一定的區(qū)間內(nèi)也是存在著等概率的分布。

拉力試驗機(jī)本身誤差所引起的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為：

4.2 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評定

上面簡單的介紹了一些不確定分量的來源，雖然有這些來源，但是這些來源都是需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)評定的，也就是這些不確定分量的數(shù)值都是有一定要求的，所以在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)評定的時候就需要對這些進(jìn)行規(guī)范。首先就是測量重復(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)，其實在重復(fù)性的來源標(biāo)準(zhǔn)不確定度主要是在0.0372這里，這就是標(biāo)準(zhǔn)的一個不確定度的評定。接下來就是對定位誤差分量的評定，它的評定范圍是小于300mm，這個也是根據(jù)直角尺檢定儀所測量的結(jié)果來進(jìn)行評定的，所以在評定的時候也是非常準(zhǔn)確的一些值[5]。接下來就是直角檢定儀的示數(shù)值出現(xiàn)誤差，因為本身的使用過程當(dāng)中會出現(xiàn)各種各樣的問題，其次就是直角檢定儀也是儀器設(shè)備的一種，所以一般的數(shù)值都是0.58這個準(zhǔn)確的數(shù)值。最后就是電感測微儀，它的誤差主要為0.24，除了一些數(shù)值上有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定之外，還有就是對不確定分量的評定存在一個置信區(qū)間，而這個置信因子一般是2，這樣所測量出來的不準(zhǔn)確度才更加準(zhǔn)確。

4.3 校準(zhǔn)測量能力

當(dāng)使用直角檢測儀時，它可以重復(fù)使用。如果是一個雙手測試器，可以使用感應(yīng)測微計上下3μ 檔。即使在閱讀穩(wěn)定性方面，也采用了寬幅方形座椅。一般都是采用的是10次重復(fù)測量，這樣所測量出來的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確。其實在對不確定度進(jìn)行評定的時候一般都是需要查詢一些標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)數(shù)值，這樣在測量的時候也會更加的準(zhǔn)確[6]。

5 結(jié)語

因為在現(xiàn)實的生活當(dāng)中進(jìn)行測量的時候，一般都會進(jìn)行多次的測量，這不僅限于測量時測量非常精確的值，而且測量時只能測量最高估計值。為了充分顯示測量結(jié)果，有必要對測量不確定度進(jìn)行測量，必要的時候還需要標(biāo)明其出處，這樣才更具有說服力。