本技术属于半导体封测领域，具体为一种单压电叠堆驱动的高速探针装置。
背景技术：
1、在半导体封测机中，探针装置是其重要的组成部分，通过探针装置实现对元件的检测。探针装置的工作速度决定了半导体封测机的整体速度，当前探针装置大都为电磁驱动式，速度大都在100hz以下且工作寿命低，因此现有电磁驱动式探针装置无法满足半导体封测机中速度提升的迫切需求。现有电磁驱动式探针装置存在速度不够、寿命低的问题。
2、众所周知，压电叠堆输出力大、刚度大、谐振频率高、寿命长，但输出位移小。压电叠堆谐振频率大都在10khz以上，如pi（普爱纳米位移技术（上海）有限公司）的p-010.10p型号压电叠堆的谐振频率为64khz、寿命大于10亿次循环，因此压电叠堆在高频驱动中具有独特优势。
技术实现思路
1、针对现有探针装置工作速度低的问题，本实用新型提出一种单压电叠堆驱动的高速探针装置。
2、本实用新型实施例提供了一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，所述单压电叠堆驱动的高速探针装置从内到外依次设置有压电叠堆、杠杆、壳体、安装座、探针；所述压电叠堆上下分别固定连接有上接块和下接块；所述下接块配套设置有支撑块；所述下接块与支撑块接触处为球面，这可以使得接触处接受不同方向的转动，防止压电叠堆局部受力并破碎；所述支撑块与壳体固定连接；所述杠杆下表面设置有弧形凸起；所述弧形凸起为长条状且其截面形状为半圆形；所述上接块顶部配套所述弧形凸起设置有第三凹面；所述弧形凸起与上接块在第三凹面处滑动接触，且两者之间构成转动副；所述壳体连接有凸块；所述凸块与所述杠杆之间设置有转动件；所述转动件为光滑圆轴；所述凸块配套所述转动件安装设置有第一凹面，所述杠杆配套所述转动件安装设置有第二凹面；所述转动件配套第一凹面和第二凹面安装构成所述杠杆与所述壳体的转动副；所述杠杆中部上方设置有压缩弹簧；所述压缩弹簧配套设置有弹簧座；所述压缩弹簧一端与杠杆连接、另一端与弹簧座连接；所述弹簧座与壳体连接；所述压缩弹簧施加在杠杆的力方向与所述压电叠堆施加在杠杆的力方向是相反的；所述杠杆配套所述压缩弹簧的安装设置有定位块，所述定位块固定所述压缩弹簧一端的位置；所述杠杆左端与安装座连接；所述安装座上安装有探针；所述壳体配套探针设置有通孔，所述通孔实现所述探针的定位并构成所述探针与所述壳体的滑动配合。
3、进一步的，所述探针底部设置有接线座，所述接线座用于外部线路连接。
4、进一步的，所述杠杆下表面连接有第二应变片，所述第二应变片通过感知杠杆的变形实现探针输出力的监控，这可以有效的避免探针由于卡死出现的损坏。
5、进一步的，所述杠杆与壳体之间设置有接近开关，所述接近开关实现每一次探针动作的监测；所述接近开关为接触式传感器，其由一对金属膜片构成，当所述接近开关为开状态（即为0状态）时，一对金属膜片为分开状态，而当接近开关为关状态（即为1状态）时，一对金属膜片为接触状态；一对所述金属膜片分别粘结在杠杆以及壳体上。
6、进一步的，所述压电叠堆外围连接有第一应变片，所述第一应变片通过监测压电叠堆的变形实现对压电叠堆的状态监测。
7、进一步的，所述弧形凸起位于所述转动件与定位块之间,这可以实现压电叠堆的杠杆式位移放大；所述转动件与所述弧形凸起的水平中心距离为l1,所述转动件与所述定位块的水平中心距离为l2,且。
8、优选的，为了便于安装，所述支撑块底部设置有第二契型块组；所述第二契型块组由第二顶块和第二移动块组成；所述第二移动块顶部与第二顶块底部为斜面接触，通过斜面的分力实现第二顶块支撑住所述支撑块；所述第二顶块顶部与所述支撑块底部接触；所述第二顶块与所述支撑块可一同上下移动，所述第二顶块与壳体之间为滑动配合，所述支撑块与壳体之间为滑动配合；所述第二移动块配套设置有第二紧定螺钉，所述第二紧定螺钉与壳体之间为螺纹连接，所述第二紧定螺钉顶住所述第二移动块的右部侧面，通过所述第二紧定螺钉拧松实现支撑块与下接块的接触放松，这样可以方便压电叠堆的安装。
9、优选的，为了便于安装，所述凸块上部设置有第一契型块组；所述第一契型块组由第一顶块和第一移动块组成；所述第一移动块底部与第一顶块顶部为斜面接触，通过斜面的分力实现第一顶块支撑住所述凸块；所述第一顶块底部与所述凸块顶部接触；所述第一顶块与所述凸块可一同上下移动，所述第一顶块与壳体之间为滑动配合，所述凸块与壳体之间为滑动配合；所述第一移动块配套设置有第一紧定螺钉，所述第一紧定螺钉与壳体为螺纹连接；所述第一紧定螺钉顶住所述第一移动块的右部侧面，通过所述第一紧定螺钉拧松实现凸块与转动件的接触放松，这样可以方便压电叠堆的安装。
10、探针装置的控制系统包括交互模块、驱动模块、控制模块、感应模块；所述交互模块获得使用者设定的工作信息并输出系统的工作状态；所述控制模块获得所述交互模块以及所述感应模块的信息；所述控制模块通过内部计算输出控制信号至所述驱动模块；所述控制模块通过内部计算输出系统工作信息至所述交互模块；所述驱动模块输出驱动信号至所述压电叠堆；所述感应模块获得所述第一感应接近开关、第一应变片、第二应变片的感应信号，并传送至所述控制模块。
11、交互模块获得使用者设定的工作信息，当探针装置开始工作时，控制模块通过驱动模块施加与压电叠堆极化方向相同的电压，所述压电叠堆伸长，通过杠杆的杠杆放大作用，压电叠堆的位移输出得到放大，所述杠杆左端带动安装座大位移向上运动，探针伸出并开始元件的检测，同时接近开关转变为关状态（即一对金属膜片开始接触），感应模块感应接近开关状态转变、第一应变片、第二应变片的状态，感应模块感应到接近开关状态转化为关状态，即表明探针到达探测位置且完成一个驱动动作。
12、驱动模块不施加驱动电压，所述压电叠堆在压缩弹簧的弹力以及自身刚度作用下，所述压电叠堆快速回缩至初始状态，所述杠杆带动安装座大位移向下运动，探针缩回，即可等待下一个待检测的元件进入，同时接近开关状态转变为开状态（即一对金属膜片不接触），感应模块感应接近开关状态转变、第一应变片的状态，通过监测第一应变片的电阻变化可以准确判断压电叠堆是否完全复位，当感应单元感知到接近开关为开状态且压电叠堆完全复位，探针装置即回归到初始状态，并通过交互模块输出工作状态，其可以进行下一次驱动动作。
13、本项目的特色及优势在于： 1.探针装置由压电驱动，具有速度快、能量密度高、无电磁干扰的优势；2.可靠性高，通过第一应变片以及第二应变片可实时监测探针以及压电叠堆状态；3.易安装，通过第一契型块组和第二契型块组可较易安装压电叠堆，减少压电叠堆的损坏几率。
1.一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：从内到外依次设置有压电叠堆、杠杆、壳体、安装座、探针；所述压电叠堆两端分别固定连接有上接块和下接块；所述下接块配套设置有支撑块；所述下接块与支撑块接触处为球面且可滑动；所述支撑块与壳体固定连接；所述杠杆设置有弧形凸起；所述上接块顶部配套所述弧形凸起设置有第三凹面；所述弧形凸起与上接块在第三凹面处滑动接触，且所述弧形凸起与所述上接块之间构成转动副；所述壳体连接有凸块；所述凸块与所述杠杆之间设置有转动件；所述凸块配套所述转动件设置有第一凹面，所述杠杆配套所述转动件安装设置有第二凹面；所述转动件结合第一凹面和第二凹面安装构成所述杠杆与所述壳体的转动副；所述杠杆中部设置有压缩弹簧；所述压缩弹簧一端与杠杆连接、另一端与壳体连接；所述压缩弹簧施加在杠杆的力方向与所述压电叠堆施加在杠杆的力方向相反；所述杠杆端部与安装座连接；所述安装座上安装有探针；所述壳体配套探针设置有通孔；所述弧形凸起位于所述转动件与所述压缩弹簧之间；所述转动件与所述弧形凸起的水平中心距离为l1,所述转动件与所述压缩弹簧的水平中心距离为l2,且。
2.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述探针由接线座和针体构成；所述接线座与安装座固定连接；所述接线座与外部检测线路连接；所述针体用于与被测元件接触并进行检测；所述接线座与所述针体之间为滑动配合且相互连通；所述接线座与针体之间设置有弹性体，所述弹性体使针体具有预紧力；所述弹性体位于接线座内部。
3.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述转动件为光滑圆轴。
4.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述压缩弹簧配套设置有弹簧座；所述弹簧座与壳体连接；所述杠杆配套所述压缩弹簧的安装设置有定位块，所述定位块固定所述压缩弹簧一端的位置。
5.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述杠杆与壳体之间设置有接近开关；所述接近开关为接触式传感器，所述接近开关由一对金属膜片构成；一对所述金属膜片分别连接于杠杆和壳体，当所述接近开关为开状态时，一对所述金属膜片为分开状态，而当接近开关为关状态时，一对所述金属膜片为接触状态；所述杠杆下表面连接有第二应变片；所述压电叠堆外围连接有第一应变片。
6.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述支撑块配套设置有第二契型块组；所述第二契型块组由第二顶块和第二移动块组成；所述第二移动块与第二顶块之间为斜面接触，通过斜面的分力实现第二顶块支撑住所述支撑块；所述第二顶块与所述支撑块接触；所述第二顶块与所述支撑块一同上下移动，所述第二顶块与壳体之间为滑动配合，所述支撑块与壳体之间为滑动配合；所述第二移动块配套设置有第二紧定螺钉，所述第二紧定螺钉与壳体之间为螺纹连接，所述第二紧定螺钉顶住所述第二移动块的侧面。
7.根据权利要求1所述的一种单压电叠堆驱动的高速探针装置，其特征是：所述凸块配套设置有第一契型块组；所述第一契型块组由第一顶块和第一移动块组成；所述第一移动块与第一顶块为斜面接触，通过斜面的分力实现第一顶块支撑住所述凸块；所述第一顶块与所述凸块接触；所述第一顶块与所述凸块一同上下移动，所述第一顶块与壳体之间为滑动配合，所述凸块与壳体之间为滑动配合；所述第一移动块配套设置有第一紧定螺钉，所述第一紧定螺钉与壳体为螺纹连接；所述第一紧定螺钉顶住所述第一移动块的侧面。
