專(zhuān)利名稱(chēng)：具有至少一個(gè)片段式柔性側(cè)臂的微致動(dòng)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種信息記錄磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及一種用于磁頭折片組合和/或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置具有片段式(segmented)柔性側(cè)臂和/或在磁頭與懸臂舌片 之間具有縮小間隙的微致動(dòng)器，和/或其制造方法。
背景技術(shù)：
一種常見(jiàn)的信息存儲(chǔ)裝置是磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其使用磁性媒介來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)以 及設(shè)置于磁性媒介上方移動(dòng)式的讀/寫(xiě)頭選擇性地從磁性媒介讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù) 據(jù)寫(xiě)在磁性媒介上。消費(fèi)者總是希望這類(lèi)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的存儲(chǔ)容量不斷增加，同時(shí)又希望它們 的讀寫(xiě)速度更快更精確。因此，磁盤(pán)制造商們一直在致力于發(fā)展較高存儲(chǔ)容量 的磁盤(pán)系統(tǒng)，比如通過(guò)減少磁盤(pán)上的磁軌寬度或磁軌間距的方式增加磁軌的密 度，進(jìn)而間接增加磁盤(pán)的存儲(chǔ)容量。然而，隨著磁軌密度的增加，對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng) 裝置的讀/寫(xiě)頭的位置控制精度也必須相應(yīng)地提高，以便在高密度磁盤(pán)上實(shí)現(xiàn) 快速而精確的讀寫(xiě)操作。隨著磁軌密度的增加，使用傳統(tǒng)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更快更精 確地將讀/寫(xiě)頭定位于磁盤(pán)上適當(dāng)?shù)拇跑壸兊酶永щy。因此，磁盤(pán)制造商們 一直尋找提高對(duì)讀/寫(xiě)頭的位置控制的方式，以便利用不斷增加的磁軌密度帶 來(lái)的好處。磁盤(pán)制造商們經(jīng)常使用的一種提高在高密度磁盤(pán)上的讀/寫(xiě)頭位置控制精 度的方式是采用第二個(gè)致動(dòng)器，也稱(chēng)為微致動(dòng)器。該微制動(dòng)器與一個(gè)主驅(qū)動(dòng)器 配合共同實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)頭位置控制的精度和速度，包括有微致動(dòng)器的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝 置被稱(chēng)為雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。在過(guò)去曾經(jīng)開(kāi)發(fā)出許多用于提高存取速度及讀/寫(xiě)頭在高密度磁盤(pán)的磁軌 上定位精度的雙驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)。這種雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常包括一個(gè)主音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)副微致動(dòng)器，如壓電微致動(dòng)器。該音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器由伺服控制系統(tǒng)所控 制，該伺服控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)著驅(qū)動(dòng)臂旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)臂上承載著讀/寫(xiě)頭以便將讀/ 寫(xiě)頭定位于存儲(chǔ)盤(pán)適當(dāng)?shù)拇跑壣?。該壓電微致?dòng)器與音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器配合使用 共同提高存取速度以及實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)頭在磁軌位置上的微調(diào)。因此，所述音圈馬 達(dá)驅(qū)動(dòng)器對(duì)讀/寫(xiě)頭的位置粗調(diào)，而壓電微致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)讀/寫(xiě)頭相對(duì)于磁盤(pán)位 置的精調(diào)。通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器的配合，共同實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)盤(pán)上高效而精確的讀 寫(xiě)操作。一種已知的用于實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)頭的位置微調(diào)的微致動(dòng)器具有壓電元件。該壓 電微致動(dòng)器具有相關(guān)的電子裝置，該電子裝置導(dǎo)致微致動(dòng)器上的壓電元件選擇性地收縮和/或擴(kuò)張。壓電^:致動(dòng)器具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，^f吏得壓電元件的收縮和/ 或擴(kuò)張引起微致動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)，從而引起讀/寫(xiě)頭的運(yùn)動(dòng)。與僅僅使用音圈馬達(dá) 致動(dòng)器的磁盤(pán)系統(tǒng)相比，該讀/寫(xiě)頭的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)讀/寫(xiě)頭位置更快更精確 的調(diào)整。這類(lèi)范例性的壓電微致動(dòng)器揭露于許多專(zhuān)利中，比如日本專(zhuān)利笫JP 2002-133803號(hào)，美國(guó)專(zhuān)利第6,671,131、 6,700,749號(hào)及美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第 2003/0168935號(hào)，上述文件的內(nèi)容在此作為參考。圖1所示為傳統(tǒng)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，磁盤(pán)101安裝在主軸馬達(dá)102上并由其 驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)101旋轉(zhuǎn)。音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)臂104承載有磁頭折片組合，該磁頭折片組 合包括含有磁頭103的微致動(dòng)器，該磁頭103上裝有讀/寫(xiě)頭。音圈馬達(dá)控制 音圈馬達(dá)臂104的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而控制磁頭103在磁盤(pán)101的表面磁軌間的移動(dòng)， 最終實(shí)現(xiàn)讀/寫(xiě)頭在磁盤(pán)101上的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。然而，由于音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器和磁頭折片組合之間的固有誤差(如動(dòng)態(tài)性 能)，磁頭無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速而精確的位置控制，反而會(huì)影響讀/寫(xiě)頭精確讀寫(xiě)磁 盤(pán)上數(shù)據(jù)的性能。為此，增加了述壓電微致動(dòng)器以便提高磁頭103和讀/寫(xiě)頭 位置控制的精度。更具體地講，相對(duì)于音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器，壓電孩史致動(dòng)器以更小 的幅度調(diào)整磁頭的位移，以便補(bǔ)償音圈馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器和/或磁頭折片組合的共振 誤差。該微致動(dòng)器使得應(yīng)用更小的磁軌間距成為可能，并可以提高磁盤(pán)系統(tǒng)的 磁軌密度(TPI，每英寸所含的磁軌數(shù)量)，同時(shí)可以減少磁頭的尋軌及定位時(shí)間。因此，壓電微致動(dòng)器可以大幅度提高石茲盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的存儲(chǔ)盤(pán)表面記錄密 度。圖2a展示了含有傳統(tǒng)微驅(qū)動(dòng)器的磁頭折片組合277的局部立體圖。圖2b 為圖2a所示的磁頭折片組合的舌片區(qū)域的局部立體圖。圖2c展示了如何按照 傳統(tǒng)的方式將磁頭和微致動(dòng)器安裝在一起。參考圖2a-2c，傳統(tǒng)的壓電微驅(qū)動(dòng) 器205包括陶瓷U形框架297，該框架297具有兩個(gè)陶資臂207，其中每個(gè)陶 瓷臂207上安裝有一個(gè)用于激發(fā)的壓電元件(未標(biāo)示)。壓電微致動(dòng)器205可 連接到懸臂件213上，通過(guò)每個(gè)陶瓷臂207的一個(gè)側(cè)面上的若干個(gè)(比如3 個(gè))電連接球209 (金球焊接或錫球焊接，GBB或SBB)將微致動(dòng)器205連接 到懸臂導(dǎo)線210上。另外，通過(guò)若干個(gè)(比如4個(gè))金屬球208 (金球焊接或 錫球焊接)將磁頭203連接到用于連接讀/寫(xiě)傳感器(圖未示)的懸臂導(dǎo)線210 上。通過(guò)框架297的底臂將微致動(dòng)器205安裝到懸臂舌片上，磁頭203至少局 部安裝在微致動(dòng)器205的兩個(gè)側(cè)臂207之間。磁頭203在接近于U形框架開(kāi)口的連接點(diǎn)206處連接兩個(gè)陶資臂207,框 架297的形狀類(lèi)似與一個(gè)中空矩形框架，用于收容磁頭203?？蚣?97的底板 安裝在懸臂件的懸臂舌片區(qū)域。磁頭203和陶瓷臂207并非直接連接到懸臂件 上，因而其能夠相對(duì)懸臂件自由移動(dòng)。當(dāng)通過(guò)懸臂導(dǎo)線210施加一個(gè)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，位于陶瓷臂207上的壓電片將膨 脹和/或收縮，使得兩個(gè)陶瓷臂207向同側(cè)彎曲。這種彎曲將導(dǎo)致框架297發(fā) 生剪切變形，這時(shí)其形狀呈平行四邊形。因?yàn)榇蓬^203附在平行四邊形的移動(dòng) 側(cè)上，所以其發(fā)生側(cè)向平移。這樣就可精調(diào)磁頭位置。然而，磁頭203的平移會(huì)產(chǎn)生引起懸臂件共振的橫向慣性力，這種共振具 有與搖動(dòng)懸臂基板一樣或類(lèi)似的共振效果。這會(huì)影響磁頭折片組合的動(dòng)態(tài)性能 和縮小硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的伺服系統(tǒng)帶寬和能力。具體地，參考圖3a，其為現(xiàn)有技術(shù) 中一種典型微致動(dòng)器的設(shè)計(jì)，U形微致動(dòng)器205至少部分地安裝在懸臂舌片上。 當(dāng)微致動(dòng)器205動(dòng)作時(shí)，兩個(gè)側(cè)臂307a， 307b將向外彎曲。當(dāng)一個(gè)側(cè)臂307a 順著方向300a彎曲時(shí)，安裝在懸臂舌片上的底臂中將產(chǎn)生一個(gè)反作用力Fa。這個(gè)反作用力Fa將傳給懸臂件和產(chǎn)生如搖動(dòng)懸臂基板一樣或類(lèi)似效果的振動(dòng)。 同樣地，當(dāng)另一個(gè)側(cè)臂307b順著方向300b彎曲時(shí)，底臂中將產(chǎn)生反作用力Fb, 這個(gè)反作用力Fb也會(huì)傳給懸臂件并且也會(huì)產(chǎn)生如搖動(dòng)懸臂基板一樣或類(lèi)似效 果的振動(dòng)。如圖3b所示，該圖顯示了一些現(xiàn)有微致動(dòng)器設(shè)計(jì)的共振特性，線301代 表?yè)u動(dòng)懸臂基板的共振曲線，線302代表微致動(dòng)器205受到激勵(lì)的共振曲線。 從圖3b可知，在頻率低于20KHz的范圍內(nèi)，頻率響應(yīng)中有幾個(gè)大的波峰和波 谷，其表明微致動(dòng)器的共振特性差。因此需要提供一種改進(jìn)的微致動(dòng)器、磁頭折片組合、和/或磁頭驅(qū)動(dòng)裝置、 和/或其制造方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明 一方面涉及一種具有能？ I起位移的柔性側(cè)臂的微致動(dòng)器。 本發(fā)明另 一方面涉及一種在磁頭與懸臂舌片間具有縮小的間隙或間隙被 消除的微致動(dòng)器。本發(fā)明另一方面還涉及一種微致動(dòng)器，其具有較好共振和伺服性能，使與 磁頭/微致動(dòng)器有關(guān)的安裝過(guò)程困難減少，和/或具有更好的抗震性能。根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例， 一種微致動(dòng)器具有磁頭收容槽的U形框架，所 述框架包括兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地 界定了所述收容槽；所述每個(gè)側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元 件；并且所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相 對(duì)的一端的上部，所述下部和上部至少部分地被一個(gè)缺口分開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的另外一些實(shí)施例， 一種磁頭折片組合將微致動(dòng)器和磁頭承載 于其舌片區(qū)域上的懸臂件，其包括一個(gè)與負(fù)載桿和基板相連的樞接件；所述孩i 致動(dòng)器包括一個(gè)具有^f茲頭收容槽的U形框架，所述框架包括兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底 支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地界定了所述收容槽；所述每個(gè) 側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元件；及所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì)的一端的上部，所述下部和上部至少部分地#:一個(gè)缺口分開(kāi)。才艮據(jù)本發(fā)明的另外一些實(shí)施例， 一種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置包括用于承載微致動(dòng)器和磁頭的磁頭折片組合、與所述磁頭折片組合連接的驅(qū)動(dòng)臂、磁盤(pán)；以及用于 驅(qū)動(dòng)所述磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)。其中，所述微致動(dòng)器包括一個(gè)具有磁頭收容槽 的U形框架，所述框架包括兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支 撐臂至少部分地界定了所述收容槽；所述每個(gè)側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上 具有一個(gè)壓電元件；及所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì)的一端的上部，所述下部和上部至少部分地#:—個(gè)缺口分開(kāi)。 進(jìn)一步地，本發(fā)明一些實(shí)施例還提供一種制造^t致動(dòng)器的方法。該方法包括將兩個(gè)側(cè)部連接到一個(gè)或多個(gè)中央支撐部的周?chē)⒁粋€(gè)壓電元件連接 到每個(gè)側(cè)部的外側(cè)形成一個(gè)大框架；高溫烘烤所述大框架；及將所述大框架切 割成至少一個(gè)微致動(dòng)器；其中，所述微致動(dòng)器包括一個(gè)具有磁頭收容槽的U形 框架，所述框架包括兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至 少部分地界定了所述收容槽，所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置 于與所述底支撐臂相對(duì)的一端的上部，所述下部和上部至少部分地被一個(gè)缺口 分開(kāi)。在一些但不限于此的實(shí)施例中，每一個(gè)側(cè)臂上的缺口完全將其所屬側(cè)臂的 上部和下部分開(kāi)。此外， 一些實(shí)施例中的微致動(dòng)器進(jìn)一步包括一個(gè)突出部，該 突出部至少部分界定了 一個(gè)或多個(gè)位于突出部和每一個(gè)下部之間的凹槽。在一 些實(shí)施例中，除了底支撐臂，還有一個(gè)上支撐臂，底支撐臂和上支撐臂兩者一 起構(gòu)成搖籃狀，這樣磁頭就可置于其中。本發(fā)明的其它方面、特征及優(yōu)點(diǎn)通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明將會(huì)變得一 目了然，其為本說(shuō)明書(shū)的一部分，通過(guò)舉例的方式"^兌明本發(fā)明的原理。


這些附圖方便對(duì)本發(fā)明不同實(shí)施例的理解。在這些附圖中圖1為傳統(tǒng)的》茲盤(pán)系統(tǒng)的局部立體圖；圖2a為具有傳統(tǒng)微致動(dòng)器設(shè)計(jì)的磁頭折片組合的局部立體圖； 圖2b為圖2a所示磁頭折片組合的舌片區(qū)域的局部立體圖； 圖2c展示了通過(guò)傳統(tǒng)方式將磁頭和微致動(dòng)器安裝在一起的過(guò)程； 圖3a為一種典型的現(xiàn)有技術(shù)的微致動(dòng)器設(shè)計(jì)； 圖3b展示了 一些現(xiàn)有技術(shù)的微致動(dòng)器設(shè)計(jì)的共振特性； 圖4a為本發(fā)明磁頭折片組合的一個(gè)實(shí)施例的局部立體圖； 圖4b為圖4a所示的本發(fā)明磁頭折片組合一個(gè)實(shí)施例的舌片區(qū)域詳細(xì)的局 部立體圖；圖4c為圖4a和圖4b所示的本發(fā)明微致動(dòng)器一個(gè)實(shí)施例的放大圖； 圖4d為本發(fā)明磁頭折片組合的一個(gè)實(shí)施例的的舌片區(qū)域的側(cè)視圖； 圖5為磁頭折片組合的一個(gè)實(shí)施例的舌片區(qū)域詳細(xì)的局部立體圖，幫助說(shuō) 明本發(fā)明 一些實(shí)施例的工作過(guò)程；圖6為圖4a所示磁頭折片組合的實(shí)施例的舌片區(qū)域的局部分解圖；圖7a和7b展示了驅(qū)動(dòng)本發(fā)明微致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例的技術(shù)；圖7c展示了微致動(dòng)器未受電壓驅(qū)動(dòng)的初始狀態(tài)；圖7d展示了施加電壓后微致動(dòng)器和磁頭的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)；圖8a展示了本發(fā)明一些實(shí)施例的共振測(cè)試數(shù)據(jù)；圖8b展示了用于本發(fā)明磁頭折片組合一些實(shí)施例的共振的相位數(shù)據(jù)；圖9 a-9d從結(jié)構(gòu)上展示了本發(fā)明微致動(dòng)器的 一些實(shí)施例的制造過(guò)程；圖9e為本發(fā)明微致動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例的制造方法的流程圖；圖10為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中另一種微致動(dòng)器結(jié)構(gòu)的放大圖；及圖11為本發(fā)明裝配好的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)實(shí)施例的立體圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例涉及了若干樣t致動(dòng)器、磁頭折片組合以及包括具有至 少一個(gè)柔性側(cè)臂和/或在》茲頭與懸臂件之間具有縮小的(或在一些實(shí)施例中，已被消除的)間隙的微致動(dòng)器的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置。所揭示的這些實(shí)施例有助于提 供更好的共振和伺服性能，減少了與磁頭/微致動(dòng)器相關(guān)的安裝過(guò)程的困難，和/或提供更好的抗震性能。例如，當(dāng)前微致動(dòng)器典型地都是u形的以及在微 致動(dòng)器與懸臂件之間有一個(gè)平行的間隙，而本發(fā)明幾個(gè)實(shí)施例的微致動(dòng)器在u 形框架的至少一個(gè)側(cè)臂上具有一個(gè)間隙以及在磁頭與懸臂件之間具有縮小的 間隙。這些實(shí)施例適用于高轉(zhuǎn)速磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，然而他們不限于此，可用于任 何類(lèi)型的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置。圖4a為本發(fā)明^磁頭折片組合的一個(gè)實(shí)施例的局部立體圖。懸臂件430支 撐著微致動(dòng)器301，微致動(dòng)器301中具有一個(gè)與之相聯(lián)接的磁頭203。懸臂件 430包括基板411、樞接件412、撓性件410和負(fù)載桿414。》茲頭203的讀/寫(xiě) 頭和觸點(diǎn)415通過(guò)撓性件410的外懸臂導(dǎo)線406相連接。微致動(dòng)器401與觸點(diǎn) 415通過(guò)撓性件410的內(nèi)懸臂導(dǎo)線405相連接，觸點(diǎn)415與^f茲盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的控制 系統(tǒng)相連才妄。圖4b為如圖4a所示的本發(fā)明磁頭折片組合的一個(gè)實(shí)施例的舌片區(qū)域的局 部立體圖。微致動(dòng)器401安裝在懸臂舌片區(qū)域上，而磁頭203至少部分地與微 致動(dòng)器401安裝在一起。通過(guò)若干個(gè)連接球407 (如圖4b所示的6個(gè)連接球， 但是在本發(fā)明中并不限制線路和/或連接球的具體數(shù)量)將磁頭203和懸臂導(dǎo) 線406相連接。外懸臂導(dǎo)線406上有兩個(gè)彎404。這兩個(gè)彎有助于釋放與外懸 臂導(dǎo)線406硬性相關(guān)的壓力，從而有助于微致動(dòng)器401更平穩(wěn)地工作。另外， 微致動(dòng)器401和懸臂導(dǎo)線405通過(guò)連接球408相連接。圖4c為如圖4a和4b所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的微致動(dòng)器401的放大圖。 微致動(dòng)器401包括底支撐430和兩個(gè)片段式側(cè)臂。兩個(gè)所述側(cè)臂的外表面上有 兩個(gè)壓電元件435。每個(gè)片段式側(cè)臂包括一個(gè)與微致動(dòng)器401的底支撐430相 連的側(cè)臂下部432，還包括與壓電元件435相連的側(cè)臂上部433。即側(cè)臂在側(cè) 臂上部433和下部432之間具有一個(gè)間隔或缺口 431。從圖4c還可知，鄰近收 容磁頭203收容槽的底支撐430的相對(duì)兩側(cè)上有兩個(gè)凹槽436?？蛇x地或額外 地，從底支撐430向外延伸出一個(gè)突出部437，突出部437與側(cè)臂下部432之間形成凹槽436。兩個(gè)壓電元件435外表面的未端上有兩個(gè)用于驅(qū)動(dòng)(例如， 電驅(qū)動(dòng))這兩個(gè)壓電元件435的觸點(diǎn)320b?？梢钥隙ǖ氖沁@種結(jié)構(gòu)或類(lèi)似結(jié)構(gòu) 有助于維持兩個(gè)側(cè)臂的柔性，同時(shí)也更加有利于磁頭的移動(dòng)。圖4d為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁頭折片組合的舌片區(qū)域的側(cè)視圖。圖4d顯 示懸臂負(fù)載桿414上形成一個(gè)凸點(diǎn)417，其支撐著懸臂撓性件的舌片418。凸 點(diǎn)417可支撐在懸臂舌片418背面的中心上。此支撐點(diǎn)也可偏離懸臂舌片418 的背面中心位置。微致動(dòng)器401的兩個(gè)側(cè)臂支撐著磁頭203。微致動(dòng)器401的 底支撐430安裝在懸臂舌片418上。 一個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂塊420被置于懸臂舌片418 的中心區(qū)域上，用于將磁頭安裝在懸臂舌片418上。 一個(gè)間隙421大約位于磁 頭的中心位置，其至少部分地將磁頭與懸臂舌片418分開(kāi)。環(huán)氧樹(shù)脂塊420和 底臂安裝區(qū)域至少部分地界定了間隙421。當(dāng)微致動(dòng)器401工作時(shí)，這種結(jié)構(gòu)安排允許磁頭大致自由地旋轉(zhuǎn)。圖5為本發(fā)明一些實(shí)施例的磁頭折片組合的舌片區(qū)域的局部立體圖，其有 助于說(shuō)明這些實(shí)施例的工作原理。具體地，當(dāng)^:致動(dòng)器401工作時(shí)，由于一個(gè) 或兩個(gè)壓電元件所產(chǎn)生的動(dòng)作， 一個(gè)側(cè)臂收縮而另一個(gè)側(cè)臂則擴(kuò)張。由于^茲頭 背面的中心被固定和微致動(dòng)器4 01的兩個(gè)側(cè)臂上部與磁頭的兩個(gè)側(cè)面在鄰近磁 頭尾邊處相互安裝在一起，側(cè)臂的推/拉動(dòng)作將引起位移，從而導(dǎo)致磁頭旋轉(zhuǎn)。圖6為圖4a所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的磁頭折片組合的舌片區(qū)域的局部 分解圖。兩個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂塊606被插入微致動(dòng)器401的兩個(gè)側(cè)臂上的缺口 431中。 這有助于保持兩個(gè)側(cè)臂的柔性又能保持其剛性。這種結(jié)構(gòu)有助于確保微致動(dòng)器 具有至少一個(gè)容易獲得大的位移特性的柔性支撐臂。這種結(jié)構(gòu)還有助于提高由 于兩個(gè)側(cè)臂的硬度所產(chǎn)生的微致動(dòng)器的抗震性能。環(huán)氧樹(shù)脂塊602加在懸臂舌 片上，微致動(dòng)器401通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂塊602安裝在懸臂舌片上。環(huán)氧樹(shù)脂塊601 被加在懸臂舌片的中心上。磁頭插入微致動(dòng)器中，并與懸臂舌片安裝在一起。 環(huán)氧樹(shù)脂塊605用于將磁頭與微致動(dòng)器安裝在一起。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例 中，首先兩個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂塊606 -故插入孩i致動(dòng)器401的兩個(gè)側(cè)臂上的缺口 431中， 然后微致動(dòng)器的兩個(gè)側(cè)臂通過(guò)兩個(gè)環(huán)氧樹(shù)脂塊605與磁頭安裝在一起，最后，環(huán)氧樹(shù)脂塊602和601在微致動(dòng)器和磁頭安裝到懸臂件上之前被加到懸臂舌片 上?？梢岳斫獾氖?，這些或其它一些制造方法都可用來(lái)獲得相同或相似的^f茲頭 折片結(jié)構(gòu)。圖7a和7db展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例驅(qū)動(dòng)微致動(dòng)器的技術(shù)。例如， 一個(gè)正弦電壓施加給微致動(dòng)器，其具有兩個(gè)擁有相反極化方向的側(cè)臂。微致動(dòng) 器的一個(gè)側(cè)臂將收縮，而另一個(gè)則擴(kuò)張。由于磁頭至少部分地與微致動(dòng)器的兩 個(gè)側(cè)臂安裝在一起以及其至少部分地與懸臂舌片安裝在一起， 一個(gè)引起磁頭相 對(duì)于環(huán)氧樹(shù)脂塊601旋轉(zhuǎn)的扭矩就會(huì)產(chǎn)生并使磁頭發(fā)生位移。由于環(huán)氧樹(shù)脂塊 601被置于磁頭背部大約中心的位置上，因此磁頭可大致圍繞其中心旋轉(zhuǎn)。在 圖7a中， 一個(gè)正弦波被輸入兩個(gè)壓電元件，而圖7b展示則有兩個(gè)具有相反相 位的正弦波被輸入微致動(dòng)器的兩個(gè)壓電元件中，這兩個(gè)壓電元件具有相反的極 化方向，微致動(dòng)器的一個(gè)側(cè)臂將收縮而另一個(gè)側(cè)臂則擴(kuò)張，同樣地， 一個(gè)引起 磁頭圍繞自己中心旋轉(zhuǎn)的扭矩就會(huì)產(chǎn)生。圖7c展示了沒(méi)有電壓施加的微致動(dòng) 器的初始狀態(tài)，而圖7d則展示了當(dāng)電壓施加后微致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)和磁頭的位移。 53圖8a展示了本發(fā)明一些實(shí)施例的共振測(cè)試數(shù)據(jù)。曲線801表示懸臂基板 受到激勵(lì)時(shí)磁頭折片組合的共振增益，而曲線802表示壓電元件受到激勵(lì)時(shí)磁 頭折片組合的共振增益。由于微致動(dòng)器是旋轉(zhuǎn)式的移動(dòng)，傳遞給懸臂的壓力就 有減小的趨勢(shì)。相應(yīng)地，微致動(dòng)器工作時(shí)懸臂件的共振增益有減小的趨勢(shì)。同 樣地，圖8b展示了本發(fā)明一些實(shí)施例的磁頭折片組合共振的相位數(shù)據(jù)。曲線 803表示基板受到激勵(lì)時(shí)相位對(duì)頻率的數(shù)據(jù)，而曲線804則表示壓電元件受到 激勵(lì)時(shí)相位對(duì)頻率的l"居。圖9a-d從結(jié)構(gòu)上展示了本發(fā)明制造微致動(dòng)器的一些實(shí)施例的例證性的方 法，所述微致動(dòng)器由陶瓷材料(例如，氧化鋯或硅)形成。具體地，圖9a為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明一種微致動(dòng)器制造方法的局部分解圖。壓電元件 層904a-b分別連接(例如，疊加的)頂部片狀物和底部片狀物902a-b。側(cè)臂 上部和側(cè)臂下部906a-b和906a'-b'(可由陶資制成)分別連接頂部片狀物和底部片狀物902a-b的內(nèi)側(cè)部分(可由陶資制成)。側(cè)臂上部和側(cè)臂下部906a-b 和906a'-b'與主體部分910a b之間分別設(shè)有間隔片908a-b(也可由陶資制成)。 可以理解的是，這種結(jié)構(gòu)的不同組成部分是由一個(gè)或多個(gè)支撐層連接形成的 (例如，頂部片狀物和底部片狀物902a-b,上側(cè)臂部和下側(cè)臂部906a-b和 906a'-b'， 間隔片908a-b，主體部分910a-b，每個(gè)都可分成兩層或多層片狀 物)，或可選擇地作為單一的片狀物被提供，該片狀物已按希望的尺寸制成。 當(dāng)然，在一些實(shí)施例中，側(cè)臂部分、間隔片部分、主體部分等等的位置是可以 變化的(例如，在生產(chǎn)出最終的微致動(dòng)器結(jié)構(gòu)過(guò)程中片狀物的疊加方法是可以 變化的)。完成上述連接(層壓)過(guò)程后，高溫烘烤所述框架。圖9b中的大U形盒 體結(jié)構(gòu)可被切割(例如，沿圖9c中的虛線)而形成若干個(gè)與如圖9d所示的微 致動(dòng)器914形狀相同的微致動(dòng)器單體914a-d?？梢岳斫獾氖牵鎏摼€是作為 例子提供的，沒(méi)有限制。例如，在一些實(shí)施例中單個(gè)大U形盒體結(jié)構(gòu)可用來(lái)產(chǎn) 生或更多或更少的微致動(dòng)器單體。同樣可理解的是，所述微致動(dòng)器的寬度是可 變的。圖9e為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例制造微致動(dòng)器的流程圖。在步驟S902中， 將若干個(gè)片狀物進(jìn)行層壓。在步驟S904中，形成一個(gè)"盒體"(例如，如圖 9b所示)。接著，在步驟S906中，將層壓后的框架進(jìn)行高溫烘烤。在步驟S908 中，切割所述框架(例如，沿圖9c所示虛線)以產(chǎn)生若干塊微致動(dòng)器單體(例 如，如圖9d所示形狀的)。在步驟S908中，對(duì)微致動(dòng)器單體進(jìn)行測(cè)試和檢查。 可選地，對(duì)微致動(dòng)器單體進(jìn)行清洗。最后，微致動(dòng)器單體就可投入使用。圖10為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種微致動(dòng)器401'的放大圖。微致動(dòng) 器401，由框架(例如，金屬框架)和兩個(gè)壓電元件435'組成。金屬框架包括頂 支撐和底支撐430'。 金屬框架有兩個(gè)側(cè)臂，每個(gè)都與兩個(gè)壓電元件"5'中的 一個(gè)相連。兩個(gè)側(cè)臂都包括一個(gè)連接底支撐430'的側(cè)臂下部432'和一個(gè)連接上 支撐436，的側(cè)臂上部433'。在一些實(shí)施例中，側(cè)臂上部433'和上支撐436'，以 及側(cè)臂下部432'和底支撐430'可被視為形成一個(gè)收容磁頭的搖籃。每一個(gè)側(cè)臂上都形成一個(gè)間隙。這種間隙有助于確保微致動(dòng)器401'的柔韌性和提供有利的 磁頭位移。圖11為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的裝配好的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的立體圖。簡(jiǎn)言之，磁 盤(pán)驅(qū)動(dòng)器包括框架1101。 一個(gè)或多個(gè);茲盤(pán)1102由主軸馬達(dá)1003驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。音 圈馬達(dá)1104用于控制飛行在磁盤(pán)1102上方的磁頭1105。磁頭1105可被插入 微致動(dòng)器框架中(圖未示)，所述微致動(dòng)器框架的設(shè)計(jì)已由本發(fā)明所述的任一 實(shí)施例所揭露。由于圖11所示的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟 知，在此不再贅述?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明所描述的微致動(dòng)器框架可由任何合適的材料形成。 作為本發(fā)明的實(shí)施例但并不限于此，所述微致動(dòng)器框架可由金屬、陶瓷或任何 其它合適材料制成。另外，任何合適的壓電元件都可以用，例如陶瓷壓電元件， 薄膜壓電元件或鈮鎂酸鉛壓電元件。而且壓電元件可以是單層或多層壓電元 件。最后，可以理解的是，在一些實(shí)施例中側(cè)臂上所形成的缺口可完全將每個(gè) 側(cè)臂分成側(cè)臂下部和側(cè)臂上部。然后，在其它一些實(shí)施例中，這些缺口可由一 個(gè)或多個(gè)突出部和/或凹槽組成，用來(lái)界定每個(gè)側(cè)臂的一個(gè)或多個(gè)部分之間的 一個(gè)或多個(gè)間隙。以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來(lái)限定本發(fā)明 之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利范圍所作的等同變化，仍屬于本發(fā)明所涵 蓋的范圍。
權(quán)利要求
1. 一種微致動(dòng)器，包括具有磁頭收容槽的U形框架，所述框架包括兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地界定了所述收容槽；所述每個(gè)側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元件；并且所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì)的一端的上部，所述下部和上部至少部分地被一個(gè)缺口分開(kāi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其特征在于所述每個(gè)側(cè)臂上的缺 口將其所屬側(cè)臂的下部和上部完全分開(kāi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其特征在于還包括自所述底支撐臂 向所述收容槽突出的突出部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的微致動(dòng)器，其特征在于所述突出部至少部分 地界定了兩個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽位于所述突出部與所述每個(gè)側(cè)臂的下部之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其特征在于所述微致動(dòng)器適于安 裝在懸臂舌片上，而插入所述收容槽中的磁頭使所述磁頭與所述懸臂舌片之間 的間隙至少部分被填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其特征在于還包括與所述每個(gè)側(cè) 臂的上部相連的上支撐臂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微致動(dòng)器，其特征在于所述底支撐臂和上支 撐臂呈可將所述石茲頭置于其中的搖籃狀。
8. —種磁頭折片組合，包括將微致動(dòng)器和磁頭承載于其舌片區(qū)域上的懸臂件，其包括一個(gè)與負(fù)載桿和 基板相連的樞接件；所述微致動(dòng)器包括一個(gè)具有磁頭收容槽的U形框架，所述框架包括兩個(gè)側(cè) 臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地界定了所述收容 槽；所述每個(gè)側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元件；及 所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì) 的一端的上部，所述下部和上部至少部分地被一個(gè)缺口分開(kāi)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁頭折片組合，其特征在于所述每個(gè)側(cè)臂上 的缺口將其所屬側(cè)臂的下部和上部完全分開(kāi)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁頭折片組合，其特征在于還包括自所述底支 撐臂向所述收容槽突出的突出部。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁頭折片組合，其特征在于所述突出部至 少部分地界定了兩個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽位于所述突出部與所述每個(gè)側(cè)臂的下部之 間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁頭折片組合，其特征在于插入所述收容槽 中的磁頭使所述磁頭與所述懸臂舌片之間的間隙至少部分被填充。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁頭折片組合，其特征在于還包括與所述每個(gè) 側(cè)臂的上部相連的上支撐臂。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁頭折片組合，其特征在于所述底支撐臂 和上支撐臂呈可將所述磁頭置于其中的搖籃狀。
15. —種磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，包括用于承載微致動(dòng)器和磁頭的磁頭折片組合， 與所述^t頭折片組合連接的驅(qū)動(dòng)臂； 磁盤(pán)；以及用于驅(qū)動(dòng)所述磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)的主軸馬達(dá)；其中，所述微致動(dòng)器包括一個(gè)具有磁頭收容槽的U形框架，所述框架包括 兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地界定了所述 收容槽；所述每個(gè)側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元件；及 所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì) 的一端的上部，所述下部和上部至少部分地纟皮一個(gè)缺口分開(kāi)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述每個(gè)側(cè)臂 上的缺口將其所屬側(cè)臂的下部和上部完全分開(kāi)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于還包括自所述底 支撐臂向所述收容槽突出的突出部。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述突出部至 少部分地界定了兩個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽位于所述突出部與所述每個(gè)側(cè)臂的下部之 間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述微致動(dòng)器 適于安裝在懸臂舌片上，而插入所述收容槽中的磁頭使所迷磁頭與所述懸臂舌 片之間的間隙至少部分被填充。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于還包括與所述每 個(gè)側(cè)臂的上部相連的上支撐臂。
21. 根據(jù)權(quán)利要求2Q所述的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述底支撐臂 和上支撐臂呈可將所述磁頭置于其中的搖籃狀。
22. —種微致動(dòng)器的制造方法，包括以下步驟將兩個(gè)側(cè)部連接到一個(gè)或多個(gè)中央支撐部的周?chē)?，并將一個(gè)壓電元件連接 到每個(gè)側(cè)部的外側(cè)形成一個(gè)大框架； 高溫烘烤所述大框架；及 將所述大框架切割成至少 一個(gè)微致動(dòng)器；其中，所述微致動(dòng)器包括一個(gè)具有磁頭收容槽的U形框架，所述框架包括 兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，該兩個(gè)側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂至少部分地界定了所迷 收容槽，所述每個(gè)側(cè)臂包括靠近所述底支撐臂的下部和置于與所述底支撐臂相對(duì) 的一端的上部，所述下部和上部至少部分地;敗一個(gè)缺口分開(kāi)。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的微驅(qū)動(dòng)器的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包 括在所述側(cè)部和中央支撐部之間設(shè)置兩個(gè)間隔部的步驟。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的微驅(qū)動(dòng)器的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包 括至少部分地將所述微致動(dòng)器安裝到磁頭折片組合上的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的微驅(qū)動(dòng)器的制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括將所述磁頭折片組合安裝到磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置上的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于磁頭折片組合和/或磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置的微致動(dòng)器，包括大致呈U形的框架，該框架包括磁頭收容槽。所述框架還包括兩個(gè)片段式柔性側(cè)臂和一個(gè)底支撐臂，所述側(cè)臂和底支撐臂至少部分地界定所述收容槽。每個(gè)片段式側(cè)臂在其背對(duì)收容槽的外表面上具有一個(gè)壓電元件，并且每個(gè)片段式側(cè)臂包括靠近底支撐臂的下部和置于與底支撐臂相對(duì)的一端的上部。所述側(cè)臂的下部和上部至少部分地被一個(gè)缺口分開(kāi)。因此，微致動(dòng)器具有更好的共振和伺服性能，降低了磁頭/微致動(dòng)器安裝過(guò)程的難度和/或具有更好的抗震性能。
文檔編號(hào)G11B5/48GK101271692SQ20071009122
公開(kāi)日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者姚明高, 雨 孫, 林 郭 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司