一种基于压电原理的高精度微夹持器的制作方法

本实用新型属于微装配领域，涉及在微观尺度下针对微米级的目标进行高精度加持和放置的微操作技术，具体涉及一种基于压电原理的高精度微夹持器。

背景技术：

随着半导体产品功能的微型化、集成化，对微操作技术的发展提出了更高的要求，微操作中需要处理的操作对象尺寸不断变小，其特征尺寸主要介于几十微米到几百微米之间，使得对于微米级对象的转移和操作变得更加困难，因此，目前对于微操作装置的精度提出了更高的要求。但是，现有的微操作主要是通过驱动柔顺机构的柔性铰链，从而通过柔性铰链将驱动力传递至两个夹持臂上，实现两个夹持臂之间相对或相背移动，也就是实现微夹持机构对物体的抓取或释放，其精度低。为了提高操作精度，需要设计新的微夹持器，实现对半导体等微米级对象的高精度夹持和放置。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种基于压电原理的高精度微夹持器，通过压电陶瓷的驱动，精度高、响应速度快，能够实现快速并且高精度的微操作过程。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种基于压电原理的高精度微夹持器，包括定位机构、第一压变片、第二压变片、第一微夹持头和第二微夹持头；

第一压变片的一端连接定位机构且设有引线，另一端连接第一微夹持头；第二压变片的一端连接定位机构且设有引线，另一端连接第二微夹持头；第一压变片和第二压变片呈相对设置。

优选的，定位机构包括大行程位移台；第一压变片的一端和第二压变片的一端均连接大行程位移台的移动台。

进一步的，定位机构还包括X轴位移台、Y轴位移台和Z轴位移台；X轴位移台固定在大行程位移台的移动台上，X轴位移台的移动台能够沿X轴方向移动；Y轴位移台固定在X轴位移台的移动台上，Y轴位移台的移动台能够沿Y轴方向移动；Z轴位移台固定在Y轴位移台的移动台上，Z轴位移台的移动台能够沿Z轴方向移动；第一压变片的一端连接Z轴位移台的移动台。

再进一步的，还包括第一支撑臂和第二支撑臂，第一压变片的一端固定连接在第一支撑臂上，第一支撑臂固定连接在Z轴位移台的移动台上；第二压变片的一端固定连接在第二支撑臂上，第二支撑臂固定连接在大行程位移台的移动台上。

再进一步的，还包括第一夹板、第二夹板、第一螺钉和第二螺钉；第一支撑臂、第一压变片一端及第一夹板依次层叠设置，通过第一螺钉将第一支撑臂和第一夹板固定连接使第一压变片一端固定夹持在第一支撑臂和第一夹板之间；

第二支撑臂、第二压变片一端及第二夹板依次层叠设置，通过第二螺钉将第二支撑臂和第二夹板固定连接使第二压变片一端固定夹持在第二支撑臂和二夹板之间。

再进一步的，第一夹板和第二夹板均为铝板。

再进一步的，X轴位移台、Y轴位移台和Z轴位移台为电动位移台或者手动位移台。

进一步的，还包括马达，用于驱动大行程位移台的移动。

优选的，第一压变片的一端与第一微夹持头粘接，第二压变片的一端与第二微夹持头粘接。

优选的，第一压变片和第二压变片呈平行设置。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型所述的基于压电原理的高精度微夹持器，将压变片和微夹持头直接连接，压变片通过引线接通电压的时候会水平左右摆动，直接驱动微夹持头进行开合动作，中间没有驱动力的传递过程，因此，能够将压变片的高精度动作直接传递给微夹持头，保持了动作的高精度，从而实现微夹持器的高精度夹持。并且压变片在压电陶瓷的驱动下响应速度快，使夹持操作速度提升，实现快速并且高精度的微操作过程，从而实现对微米级对象的精确夹持。

进一步的，通过设置大行程位移台，可以将微夹持头定位在需要夹持的对象位置，通过X轴位移台、Y轴位移台和Z轴位移台可以在三个维度上对第一微夹持头的位置进行微调，实现微夹持头多自由度灵活的自对齐校准，降低夹持器的装配误差，提高微米级对象夹持的精确性。

进一步的，将微夹持头粘结在压变片上，可以根据夹持对象的不同灵活的更换夹持头及调节夹持距离，根据需要采用有机溶剂将黏胶溶解，即可将微夹持头卸下，更换其他的微夹持头或调节夹持距离节，提高了设备的灵活性。

附图说明

图1是本实用新型基于压电原理的高精度微夹持器的结构图。

图中：1-马达，2-大行程位移台，3-第一连接件，4-X轴位移台，5-Y轴位移台5，6-第二连接件，7-Z轴位移台7，8-第一微夹持头，9-第二微夹持头，10-第一压变片，11-第二压变片，12.1-第一夹板，12.2-第二夹板，13.1-第一螺钉，13.2-第二螺钉，14-第一支撑臂，15第二支撑臂，16-第三螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

如图1所示，本实用新型的基于压电原理的微操作装置，包括定位机构、第一压变片10、第二压变片11、第一微夹持头8和第二微夹持头9；第一压变片10的一端连接定位机构且设有引线，另一端连接第一微夹持头8；第二压变片11的一端连接定位机构且设有引线，另一端连接第二微夹持头9；第一压变片10和第二压变片11呈相对且平行设置。

将压变片和微夹持头直接连接，压变片在接通电压的时候会水平左右摆动，直接驱动微夹持头进行开合动作，中间没有驱动力的传递过程，因此，能够将压变片的高精度动作直接传递给微夹持头，保持了动作的高精度，从而实现微夹持器的高精度夹持。并且压变片在压电陶瓷的驱动下响应速度快，实现快速并且高精度的微操作过程。

定位机构包括大行程位移台2、X轴位移台4、Y轴位移台5和Z轴位移台7；大行程位移台2的移动台上通过第三螺钉16固定连接有第一连接件3；X轴位移台4通过螺钉安装在第一连接件3上，从而X轴位移台4通过第一连接件3固定连接在大行程位移台2的移动台上，X轴位移台4的移动台能够沿X轴方向移动；Y轴位移台5通过螺钉固定在X轴位移台4的移动台上，Y轴位移台5和X轴位移台4相互垂直，Y轴位移台5的移动台能够沿Y轴方向移动；Z轴位移台7通过第二连接件6固定在Y轴位移台5的移动台上，Z轴位移台7的移动台能够沿Z轴方向移动。大行程位移台2的移动采用马达1进行驱动。

本实用新型中的X轴位移台4、Y轴位移台5和Z轴位移台7可以为电动位移台，也可以是手动位移台。

还包括平行设置的第一支撑臂14和第二支撑臂15，第一压变片10的一端固定连接在第一支撑臂14上，第一支撑臂14通过螺钉固定连接在Z轴位移台7的移动台上；第二压变片11的一端固定连接在第二支撑臂15上，第二支撑臂15通过螺钉固定在第一连接件3上，从而第二支撑臂15通过第一连接件3固定连接在大行程位移台2的移动台上。

通过设置大行程位移台2，大行程位移台2能够调节两个微夹持头的位置，将第一微夹持头8和第二微夹持头9定位在需要夹持的对象位置，通过X轴位移台4、Y轴位移台5和Z轴位移台7可以对第一微夹持头8的位置进行微调，实现第一微夹持头8和第二微夹持头9多自由度灵活的自对齐，降低夹持器的装配误差，提高微米级对象夹持的精确性。

还包括第一夹板12.1、第二夹板12.2、第一螺钉13.1和第二螺钉13.2；第一支撑臂14、第一压变片10一端及第一夹板12.1依次层叠设置，通过第一螺钉13.1将第一支撑臂14和第一夹板12.1固定连接使第一压变片10一端固定夹持在第一支撑臂14和第一夹板12.1之间；第二支撑臂15、第二压变片11一端及第二夹板12.2依次层叠设置，通过第二螺钉13.2将第二支撑臂15和第二夹板12.2固定连接使第二压变片11一端固定夹持在第二支撑臂15和二夹板12.2之间。从而将第一压变片10和第二压变片11分别固定连接在第一支撑臂14和第二支撑臂15上，连接方式简单、安装和拆卸容易。本实例中，第一夹板12.1和第二夹板12.2均为铝板。

第一压变片10的一端与第一微夹持头8通过胶水粘接，第二压变片11的一端与第二微夹持头9通过胶水粘接。根据需要采用有机溶剂将胶水溶解，即可将微夹持头卸下，更换其他的微夹持头或调节夹持距离节，从而可以根据夹持对象的不同灵活的更换夹持头及调节夹持距离，提高了设备的灵活性。

本实用新型的工作原理为：通过四个位移平台的相互组合来进行调节，能够实现第一支撑臂14的多自由度移动，第一支撑臂14带动固定在它一端的第一压变片10移动，第一压变片10带动第一微夹持头8进行多自由度调节移动，使得第一微夹持头8和第二微夹持头9对齐来夹持微对象，压变片在接通电压的时候会水平左右摆动，直接带动第一微夹持头8和第二微夹持头9摆动，高精度的实现微夹持头的开合，最终完成夹持和放置微米级对象的微操作。

本实用新型对微操作装置的进行了优化设计，通过四个位移平台的相互组合能够实现微夹持头多自由度灵活的自对齐；通过压电陶瓷的驱动，响应速度快，能够实现快速并且高精度的微操作过程；同时该夹持器可以根据夹持对象的不同灵活的更换夹持头及调节夹持距离。本实用新型能够实现高精度微操作，控制方便，通过调节三维位移台和压电陶瓷驱动的方式就可以实现微夹持头的精确对齐，从而实现对微米级对象的精确夹持，降低了夹持器的装配误差，根据不同的加持对象也可进行调节，通用性强，提高了设备的灵活性，应用前景和经济效益可观。