压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及压电陶瓷的制备领域，特别是涉及一种压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置。


背景技术：

2.压电陶瓷产品由于具有稳定的机械能-电能转化特性，优异的物理化学特性，因此被广泛的应用于于移动通信、卫星广播、电子设备、仪器仪表、生物以及航空航天等高新技术领域，产品种类也是五花八门，成为不可缺少的现代化关键材料和元件。但无论是何种压电陶瓷产品，其制备过程中都不能缺少极化过程。极化是将压电陶瓷内部原有的杂乱无章的磁畴变为有序排列，使其内部的极化强度从零变为非零状态，从而使压电陶瓷具备压电效应。此外，经极化完成后的压电陶瓷产品还需要进行漏电流测试，以确保压电陶瓷产品的性能。
3.由于压电陶瓷的属性，在夹具进行装夹时，在夹持点不均且其质地较脆的情况下，压电陶瓷极容易出现损坏，并且在进行极化的过程中，极化电场直接作用在压电陶瓷上，对于处于夹持极限的压电陶瓷，容易出现极限状态下内部出现小裂痕的风险，压电陶瓷的漏电流也会明显增大，导致在相关器件工作中影响相关器件性能的问题。此外，目前的压电陶瓷的夹持工装，一次只能放置很少量的样品，极大的增加了工艺时间，从而使得制备成本提高，不利于产业发展。
4.应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
5.鉴于以上，有必要提供一种压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置，以解决现有技术中避免压电陶瓷极在夹持点不均且其质地较脆的情况下容易出现损坏的问题。


技术实现要素：

6.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置，以解决现有技术中避免压电陶瓷极在夹持点不均且其质地较脆的情况下容易出现损坏的问题。
7.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种压电陶瓷夹持工装，所述压电陶瓷夹持工装包括自下而上依次设置的
8.第一载板、第一连接层、样品定位层、弹簧顶针及第二载板，其中所述第一载板、所述样品定位层及所述第二载板为绝缘设置，所述第一连接层及所述弹簧顶针为导电设置；
9.所述第一载板及所述第二载板通过绝缘螺栓固定连接，且所述第一载板及所述第二载板之间设置有预设距离，用于为压电陶瓷样品的放取提供操作空间；
10.所述样品定位层上设置有若干个贯穿槽，所述贯穿槽的尺寸与所述压电陶瓷样品的尺寸相匹配，用于批量放置所述压电陶瓷样品，所述压电陶瓷样品通过所述贯穿槽与所
述第一连接层直接接触；
11.所述第二载板上设置有与所述贯穿槽数量相同的贯穿孔，且所述贯穿孔的中心位置与所述贯穿槽的中心位置一一对应；
12.所述弹簧顶针通过所述贯穿孔固定于所述第二载板，所述弹簧顶针可活动收缩的一端与所述压电陶瓷样品接触，所述弹簧顶针远离所述压电陶瓷样品的另一端及所述第一连接层分别电连接至外部设置的电源装置的正负极。
13.可选地，所述样品定位层上的所述贯穿槽呈规则矩阵排列。
14.可选地，所述绝缘螺栓的数量为4，分别位于所述第一载板及所述第二载板对应的四周。
15.可选地，所述第一载板上设置有凹槽，所述第一连接层固定于所述凹槽内。
16.可选地，所述压电陶瓷夹持工装还包括支撑脚，固定连接于所述第一载板下方，用于支撑整个所述压电陶瓷夹持工装的重量。
17.本实用新型还提供一种压电陶瓷极化装置，所述压电压电陶瓷极化装置包括加热装置、供压装置及上述中任意一项所述的压电陶瓷夹持工装，其中，所述弹簧顶针的上方还设置有板状的金属连接层，所述金属连接层及所述第一连接层分别电连接至所述供压装置的正负极；
18.所述压电陶瓷夹持工装设置于所述加热装置内，所述加热装置用于为所述压电陶瓷样品的极化提供所需的温度；
19.所述供压装置用于为所述压电陶瓷样品的极化提供所需的直流电压。
20.可选地，所述第一连接层与所述金属连接层均为铜层。
21.可选地，所述第一连接层与所述金属连接层分别通过导线与所述供压装置的正负极相连接。
22.本实用新型还提供一种压电陶瓷漏电流检测装置，所述压电陶瓷漏电流检测装置包括数据采集装置、电阻、电源装置及上述中任意一项所述的压电陶瓷夹持工装；
23.每一个所述弹簧顶针远离所述压电陶瓷样品的一端分别通过一根连接线连接至所述数据采集装置以形成一个检测回路，且每个所述检测回路串联一个所述电阻；
24.所述电源装置用于为所述压电陶瓷样品的漏电流检测提供所需的直流电压。
25.可选地，所述第一连接层及所述数据采集装置通过导线分别与所述电源装置的正负极相连接。
26.如上所述，本实用新型的压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置，具有以下有益效果：
27.本实用新型的压电陶瓷夹持工装可以解决现有技术中压电陶瓷样品在夹持点不均且其质地较脆的情况下容易出现损坏的问题，还可以一次批量放置并夹持多个压电陶瓷样品，压电陶瓷夹持工装通过改变样品定位层中贯穿槽的尺寸和位置，以及相对的弹簧顶针的位置，即可满足不同规格压电陶瓷样品尺寸的使用需求；所述压电陶瓷夹持工装结构简单，制作成本低，可以提升制备效率，有助于本实用新型的推广；压电陶瓷极化装置可以批量极化压电陶瓷样品，使得压电陶瓷样品极化一致性高；压电陶瓷漏电流检测装置还可以用于压电陶瓷样品的批量漏电流检测。
附图说明
28.图1显示为本实用新型的压电陶瓷夹持工装的整体结构示意图。
29.图2显示为图1的主视示意图。
30.图3显示为图1的左视示意图。
31.图4显示为本实用新型的压电陶瓷漏电流检测装置整体结构示意图。
32.图5显示为图4的左视示意图。
33.元件标号说明
34.10第一载板
35.20第一连接层
36.30样品定位层
37.31贯穿槽
38.40弹簧顶针
39.50第二载板
40.61金属连接层
41.62连接线
42.70绝缘螺栓
43.80压电陶瓷样品
44.90支撑脚
具体实施方式
45.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
46.请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
47.实施例一
48.如图1至图3所示，本实用新型提供一种压电陶瓷夹持工装，所述压电陶瓷夹持工装包括自下而上依次设置的第一载板10、第一连接层20、样品定位层30、弹簧顶针40及第二载板50，其中第一载板10、样品定位层30及第二载板50为绝缘设置，第一连接层20及弹簧顶针40为导电设置；
49.第一载板10及第二载板50通过绝缘螺栓70固定连接，且第一载板10及第二载板50之间设置有预设距离，用于为压电陶瓷样品80的放取提供操作空间；
50.样品定位层30上设置有若干个贯穿槽31，贯穿槽31的尺寸与压电陶瓷样品80的尺寸相匹配，用于批量放置压电陶瓷样品80，压电陶瓷样品80通过贯穿槽31与第一连接层20
直接接触；
51.第二载板50上设置有与贯穿槽31数量相同的贯穿孔，且贯穿孔的中心位置与贯穿槽的中心位置一一对应；
52.弹簧顶针40通过贯穿孔固定于所述第二载板50，弹簧顶针40可活动收缩的一端与压电陶瓷样品80接触，弹簧顶针40远离压电陶瓷样品80的另一端及第一连接层20分别电连接至外部设置的电源装置的正负极。
53.本实施例的压电陶瓷夹持工装可以解决现有技术中压电陶瓷样品在夹持点不均且其质地较脆的情况下容易出现损坏的问题，还可以一次批量放置并夹持多个压电陶瓷样品，压电陶瓷夹持工装通过改变样品定位层中贯穿槽的尺寸和位置，以及相对的弹簧顶针的位置，即可满足不同规格压电陶瓷样品尺寸的使用需求；压电陶瓷夹持工装结构简单，制作成本低，可以提升制备效率，有助于压电陶瓷夹持工装的推广。
54.作为示例，样品定位层30上的贯穿槽31呈规则矩阵排列。贯穿槽31呈规则矩阵排列可最大程度放置压电陶瓷样品80，实现批量放置。
55.本实施例中，优选采用贯穿槽31的数量为50，一排10个，共5排，呈规则矩阵排列，可用于一次放置50个压电陶瓷样品80。
56.作为示例，绝缘螺栓70的数量为4，分别位于第一载板10及第二载板50对应的四周。在本实施例中，第一载板10及第二载板50的形状均为矩形，可在第一载板10及第二载板50的四个对应的矩形角落中安置绝缘螺栓70，为压电陶瓷样品80的放取提供操作空间，操作空间的大小可根据实际需要进行设置，在此不做限制。第一载板10及第二载板50的形状包括并不限于矩形，也可为其他形状，例如圆形或多边形，当第一载板10及第二载板50为圆形时，可沿其周向均匀的设置4个绝缘螺栓70，为压电陶瓷样品80的放取提供操作空间。
57.作为示例，第一载板10上设置有凹槽，第一连接层20固定于凹槽内。这里需要说明的是，第一载板10与第一连接层20绝缘接触，凹槽要贯通第一载板10的两侧，将第一连接层20的两侧暴露于外部，便于第一连接层20通过导线电连接至外部设置的电源装置。
58.作为示例，压电陶瓷夹持工装还包括支撑脚90，固定连接于第一载板10下方，用于支撑整个压电陶瓷夹持工装的重量。支撑脚90与第一载板10的连接方式可为螺栓连接，也可为胶连接，可根据实际需要进行设置，在此不做限制。支撑脚90的数量为4，位于第一载板10下方的四周。
59.实施例二
60.本实施例提供一种压电陶瓷极化装置，压电压电陶瓷极化装置包括加热装置、供压装置及上述实施例一中所述的压电陶瓷夹持工装，其中，弹簧顶针40的上方还设置有板状的金属连接层61，金属连接层61及第一连接层20分别电连接至供压装置的正负极；
61.压电陶瓷夹持工装设置于加热装置内，加热装置用于为压电陶瓷样品80的极化提供所需的温度；
62.供压装置用于为压电陶瓷样品80的极化提供所需的直流电压。
63.压电陶瓷极化装置可以批量极化压电陶瓷样品，使得压电陶瓷样品80极化的一致性高。加热装置与供压装置所需要的具体参数，可根据实际需要进行设置，在此不做限制。
64.作为示例，第一连接层20与金属连接层61均为铜层。金属铜因其良好的导电性及低廉的价格被优选采用为第一连接层20与金属连接层61的材质，但第一连接层20与金属连
接层61的材质的选择包括并不限于金属铜，也可为其他导电性好，且价格低廉的金属，可根据实际需要进行选择。第一连接层20与金属连接层61的材质可相同，也可不同，本实施例出于对第一连接层20与金属连接层61内涵电阻的考虑，优选采用相同的材质。
65.本实施例中，选用材质为锆钛酸铅的压电陶瓷样品80，其尺寸的长
×
宽
×
厚为10mm
×
10mm
×
2mm，内部单层介质层厚度为60um。将50个压电陶瓷样品80安置于实施例一中的压电陶瓷夹持工装中，并将第一连接层20与金属连接层61分别通过导线与供压装置的正负极相连接。
66.将安装好压电陶瓷样品80的压电陶瓷夹持工装放入加热装置中，设定温度为195℃，升温速率为15℃/min，打开加热装置的加热开关，此时压电陶瓷样品80开始随加热装置升温，当加热装置温度到达195℃时，打开供压装置开关，设定电压升压速率为10v/s，最终电压稳定在180v，保压时间为20min，当经过20min保压后，关闭加热装置的加热开关，压电陶瓷样品80随加热装置一起降温，当温度降低至80℃后，关闭供压装置开关。此时，压电陶瓷样品80极化完成。
67.实施例三
68.如图4至图5所示，本实施例提供一种压电陶瓷漏电流检测装置，所述压电陶瓷漏电流检测装置包括数据采集装置、电阻、电源装置及实施例一中任意一项所述的压电陶瓷夹持工装；每一个弹簧顶针40远离压电陶瓷样品80的一端分别通过一根连接线62连接至数据采集装置以形成一个检测回路，且每个检测回路串联一个电阻；电源装置用于为压电陶瓷样品80的漏电流检测提供所需的直流电压。
69.作为示例，第一连接层20及数据采集装置通过导线分别与所述电源装置的正负极相连接。
70.本实施例对实施例一中的50个压电陶瓷样品80进行漏电流的检测，将每一根连接线62都单独的接入数据采集卡，即形成50个单独的回路，每个检测回路中串联一个20kω的电阻，即对于压电陶瓷样品80来讲，第一连接层20为正极，弹簧顶针40为负极。
71.使用电源装置对第一连接层20提供200v直流电源，并保持1h，观察采集到的每个检测回路中电流的数据，若电流大于10纳安，则说明压电陶瓷样品80漏电流过大。经过1h测试后，根据检测回路中电流大小对样品进行标记、分类，此时漏电流检测完成。
72.综上所述，本实用新型提供一种压电陶瓷夹持工装、极化装置及漏电流检测装置，压电陶瓷夹持工装包括自下而上依次设置的第一载板、第一连接层、样品定位层、弹簧顶针及第二载板，其中第一载板、样品定位层及第二载板为绝缘设置，第一连接层及弹簧顶针为导电设置；第一载板及第二载板通过绝缘螺栓固定连接，且第一载板及第二载板之间设置有预设距离，用于为压电陶瓷样品的放取提供操作空间；样品定位层上设置有若干个贯穿槽，贯穿槽的尺寸与压电陶瓷样品的尺寸相匹配，用于批量放置压电陶瓷样品，压电陶瓷样品通过贯穿槽与第一连接层直接接触；第二载板上设置有与贯穿槽数量相同的贯穿孔，且贯穿孔的中心位置与贯穿槽的中心位置一一对应；弹簧顶针通过贯穿孔固定于第二载板，弹簧顶针可活动收缩的一端与压电陶瓷样品接触，弹簧顶针远离压电陶瓷样品的另一端及第一连接层分别电连接至外部设置的电源装置的正负极。本实用新型的压电陶瓷夹持工装可以解决现有技术中压电陶瓷样品在夹持点不均且其质地较脆的情况下容易出现损坏的问题，还可以一次批量放置并夹持多个压电陶瓷样品，压电陶瓷夹持工装通过改变样品定
位层中贯穿槽的尺寸和位置，以及相对的弹簧顶针的位置，即可满足不同规格压电陶瓷样品尺寸的使用需求；压电陶瓷夹持工装结构简单，制作成本低，可以提升制备效率，有助于本实用新型的推广。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
73.上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。