半导体用压电电机与致动器 | Piezo LEGS®
专为真空、非磁性环境和纳米级运动控制而设计。
适用于半导体设备的真空兼容型非磁性压电电机/致动器，具备亚纳米级分辨率。
为何在晶圆厂采用Piezo LEGS®？
- 真空及烘烤就绪。专用压电LEGS®变体经过真空优化处理，最大限度减少脱气，并可耐受高达125°C的烘烤温度——适用于真空腔室和负载锁。
- Non-magnetic by design. Piezoceramic elements and non-magnetic alloys keep magnetic flux below sensor noise (~<1 nT at 10 mm)—safe around e-beam columns and high-field tools.
- 真正的直驱设计。无齿轮或螺杆→零背隙、运动平滑、占地紧凑，且传动部件移动产生的颗粒更少。
- 亚纳米级分辨率与快速稳定。驱动波形的微步进技术实现纳米至亚纳米级定位，具备卓越的动态控制能力。
- 断电保持。摩擦行走机构具有固有的自锁特性——在零功耗状态下保持位置，这在真空环境中具有显著的热能与能量优势。
- 小巧身躯蕴藏强大力量。标准型Piezo LEGS®线性致动器提供6.5–40牛顿推力（行程可达~75毫米）；平台扩展型可达300–450牛顿，适用于重型光学设备及晶圆级子系统。
他们在半导体设备方面的优势
- 光学与计量：对焦/变焦、滤光片/光阑选择、干涉仪对准、掩模/光栅微定位。（压电电机在半导体计量领域广泛用于超高真空/非磁性定位。）
- 探针与测试：亚微米级接触，接触力调节，长时测量中无漂移保持。
- 晶圆处理模块：末端执行器Z轴微调、夹具调平、对准销、微型快门。
- 电子束/离子工具：用于载物台附件和校准机构的非磁性致动器。
性能一览（典型值）
- Resolution: < 1 nm with controller micro-stepping (up to 8192 micro-steps per waveform step) and encoder feedback.
Speed: from nanometers/s to ~15–24 mm/s depending on model/drive.
Stroke: defined by drive-rod length; standard options up to ~74.5 mm on compact models.
Force: 6.5 N, 20 N, 40 N standard; 300–450 N in covered/heavy-duty variants.
Vacuum rating: to ~10⁻⁷ torr (LL10D class) with non-magnetic build; prepared for 125 °C bake-out.
Example: LL10D non-magnetic/vacuum motor — 6.5 N stall, 7 N hold, 0–15 mm/s, up to 74.5 mm stroke; magnetic flux < 1 nT at 10 mm.
压电腿®的工作原理（工程师视角）
非谐振行走序列以受控周期驱动四个压电"腿"。每个波形周期（wfm-step）使杆体前进数微米；控制器将此周期细分为数千个微步，实现纳米级定位。该机构的摩擦预紧力赋予其高刚度与断电保持能力，且无齿槽效应或磁场干扰。
集成与控制
- 控制器：PMD301（模块）和PMD401（板级），通过RS-485/USB接口连接，支持微步进至亚纳米级分辨率及多轴串联控制。
- 反馈：支持外部编码器实现闭环运动控制；直驱架构简化控制回路（无需考虑螺杆/齿轮柔性）。
- 结构形式：紧凑型执行器，配备可更换驱动杆长度，提供真空和非磁性结构以实现晶圆厂集成。
真空中压电电机与步进/BLDC 的比较
| 标准 | 压电电机/致动器（Piezo LEGS®） | 带螺杆的步进/BLDC |
|---|---|---|
| 磁性 | 无磁；无杂散磁场 | 需要磁性缓解；可能干扰电子束/离子路径 |
| 反冲 | 无（直接摩擦行走） | 取决于螺杆/齿轮和预紧力 |
| 持有 | 静止时自锁；零功率 | 保持扭矩 → 真空加热 |
| 热负荷 | 极低的保持率；高效的小范围移动 | 较高，特别是在保持/恒流情况下 |
| 真空就绪 | 真空预处理变体；烘烤温度达 125 °C | 需要特殊润滑脂和放气控制 |
| 决议 | 亚纳米级精度，支持微步进与编码器 | 受螺距、合规性、编码器的限制 |
为您的工具指定Piezo LEGS®致动器
- 环境：目标压力（高压/超高真空）、烘烤曲线、磁约束
- 轴心机构：所需行程、外部导向（如有）及刚度预算
- 吞吐量：速度与稳定时间；指定移动配置文件（步进稳定与扫描）
- 载荷工况：连续载荷与峰值载荷、方向及占空比
常见问题
Piezo LEGS® 电机是压电电机还是压电致动器？
两者皆是。该电机作为压电致动器组件，通过可控行走序列执行有用的机械功，从而发挥压电电机的功能。
它们能在超高真空和强磁场环境下工作吗？
非磁性/真空版本采用非磁性结构，真空度可达10⁻⁷托左右；压电机构在半导体计量与定位领域广泛应用于超高真空及强磁场环境。若需更高真空度，请咨询我们获取材料/表面处理方案。
我能获得多大的推力和行程？
标准线性压电LEGS®电机提供6.5–40 N推力，行程可达~75 mm；加固型/重载型号可扩展至300–450 N。行程由驱动杆长度决定。
实际分辨率是多少？
通过编码器与PMD系列控制器，可实现亚纳米级指令增量；应用级分辨率取决于机械结构与噪声。