專利名稱：前緣滑塊微致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將轉(zhuǎn)換頭精確定位在磁盤驅(qū)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)盤片的選定磁道上的微致動(dòng)器，特別涉及在基片水平面上利用普通薄膜技術(shù)制造的壓電微致動(dòng)器，該技術(shù)用來(lái)在滑塊上制造轉(zhuǎn)換頭。
背景技術(shù)：
隨著磁盤上同心數(shù)據(jù)磁道密度的日益提高，轉(zhuǎn)換頭定位精度也相應(yīng)提高。普通的磁盤驅(qū)動(dòng)器在對(duì)轉(zhuǎn)換頭徑向定位時(shí)，采用大刻度電機(jī)(例如音頻線圈電機(jī))操縱致動(dòng)器臂使轉(zhuǎn)換頭定位在致動(dòng)器臂端部的平衡環(huán)上。大刻度電機(jī)對(duì)于高磁道密度磁盤缺乏足夠的精度。因此需要高分辨率轉(zhuǎn)換頭定位機(jī)構(gòu)適應(yīng)密度更高的磁道。
一種有希望的高分辨率轉(zhuǎn)換頭定位設(shè)計(jì)是除普通低分辨率致動(dòng)器以外再采用高分辨率微致動(dòng)器，從而通過(guò)雙級(jí)致動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換頭定位。實(shí)現(xiàn)高分辨率轉(zhuǎn)換頭定位有各種微致動(dòng)器設(shè)計(jì)，包括壓電、電磁、靜電、電容、流體和熱致動(dòng)器。也提出了各種微致動(dòng)器位置的方案，例如在1997年5月7日由Z.Boutaghou和L.Berg提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/852,087內(nèi)揭示了一種位于平衡環(huán)與滑塊之間接口處的微致動(dòng)器，該申請(qǐng)作為參考文獻(xiàn)包含在本發(fā)明中。但是先前的許多微致動(dòng)器設(shè)計(jì)都針對(duì)獨(dú)立于滑塊的微致動(dòng)器，它們必須附著在滑塊上。因此微致動(dòng)器無(wú)法在制造滑塊和轉(zhuǎn)換頭的薄膜基片工藝期間同時(shí)制造，并且需要用另外的工具和組裝步驟將微致動(dòng)器附著在滑塊上。因此制造工藝的復(fù)雜性增加并且需要與現(xiàn)有制造技術(shù)分離的其它制造步驟，從而不可避免地使微致動(dòng)器成本高昂并且生產(chǎn)效率不高。
因此需要一種微致動(dòng)器，它提供了高分辨率轉(zhuǎn)換頭定位但是制造效率高并且成本不高。特別是需要一種微致動(dòng)器，它能夠利用現(xiàn)有的基片處理技術(shù)在滑塊上制造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種用于磁盤驅(qū)動(dòng)器的微致動(dòng)器，它具有支承滑塊的致動(dòng)器臂，滑塊將轉(zhuǎn)換頭載帶至由多各同心磁道組成的磁盤的選定磁道附近。微致動(dòng)器包括位于滑塊前緣面上的空間區(qū)域。微致動(dòng)器元件跨越空間區(qū)域并根據(jù)電壓情況選擇是膨脹還是收縮，從而改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，微致動(dòng)器包含跨越空間區(qū)域的橫梁和由橫梁支承的壓電元件。在另一實(shí)施例中，微致動(dòng)器包含位于滑塊前緣面上的第二空間區(qū)域和跨越第二空間區(qū)域的第二橫梁。第二微致動(dòng)器元件由第二橫梁支承并且根據(jù)電壓情況選擇膨脹或收縮，從而使第二橫梁與第一橫梁彎曲互補(bǔ)以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
在另一實(shí)施例中，微致動(dòng)器是位于橫梁上的伸長(zhǎng)狀壓電元件，極化取向于第一方向。伸長(zhǎng)狀的壓電元件包括頂面和底面并且在頂面上印制有第一和第二導(dǎo)體。伸長(zhǎng)狀壓電元件根據(jù)第一與第二導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而反向彎曲橫梁改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
在另一實(shí)施例中，橫梁為約束在第一端部的懸臂橫梁，微致動(dòng)器為懸臂橫梁上的壓電元件，極化取向于第一方向并且約束在懸臂橫梁的第一端部。壓電元件包括頂面和底面并且在頂面上選擇印制有第一和第二導(dǎo)體而在底面上選擇印制第三和第四導(dǎo)體。壓電元件根據(jù)第一與第二導(dǎo)體之間的電壓差和第四與第四導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而彎曲懸臂橫梁改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
本發(fā)明的另一方面是一種在滑塊前緣面上形成微致動(dòng)器的方法，滑塊將轉(zhuǎn)換頭精確地載帶至由多各同心磁道組成的磁盤的選定磁道上?；瑝K前緣面上形成有空間區(qū)域，并且形成跨越第一空間區(qū)域的橫梁。采用具有頂面和底面的壓電材料在橫梁上形成微致動(dòng)器元件。微致動(dòng)器元件極化取向于第一方向，從而使壓電材料根據(jù)根據(jù)頂面與底面的電壓差選擇是膨脹還是收縮，從而彎曲橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，滑塊前緣面上形成有第二空間區(qū)域，并且形成跨越第二空間區(qū)域的第二橫梁。采用具有頂面和底面的壓電材料在第二橫梁上形成第二微致動(dòng)器元件。第二微致動(dòng)器元件極化取向于第一方向，從而使壓電材料根據(jù)頂面與底面的電壓差選擇是膨脹還是收縮，從而彎曲第二橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為在磁盤磁道上定位滑塊的磁盤驅(qū)動(dòng)致動(dòng)系統(tǒng)頂視圖。
圖2為分解視圖，它示出了磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中構(gòu)成本發(fā)明滑塊前緣面處壓電微致動(dòng)器的部分。
圖3-8為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的處于制造階段的壓電微致動(dòng)器的視圖，它形成于滑塊前緣面上。
圖9為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的壓電微致動(dòng)器成品，它形成于滑塊前緣面上。
圖10為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的處于中間制造階段的壓電微致動(dòng)器的視圖，它利用了極化導(dǎo)體。
圖11和12為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的處于制造階段的壓電微致動(dòng)器的視圖。
圖13為因圖11和12的微致動(dòng)器引起的彎曲結(jié)構(gòu)的視圖。
圖14和15為按照本發(fā)明第三實(shí)施例的壓電微致動(dòng)器電極的視圖。
圖16和17為按照本發(fā)明第四實(shí)施例的壓電微致動(dòng)器電極的視圖。
圖18和19為按照本發(fā)明第五實(shí)施例的懸臂壓電微致動(dòng)器電極的視圖。
圖20為按照本發(fā)明第五實(shí)施例的懸臂壓電微致動(dòng)器的視圖。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式圖1為磁盤驅(qū)動(dòng)致動(dòng)系統(tǒng)10的俯視圖，該系統(tǒng)用于將滑塊24定位在磁盤30的磁道34上。致動(dòng)系統(tǒng)10包括使致動(dòng)器臂16圍繞軸14旋轉(zhuǎn)的音頻線圈電極(VCM)12。頭懸架18與頭安裝塊20上的致動(dòng)器臂16相連。彎曲件22與頭懸架18相連的一端并運(yùn)載滑塊24。滑塊24運(yùn)載用于在磁盤30同心或螺旋磁道24上讀取和/或?qū)懭霐?shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換頭(圖1未畫出)。磁盤30圍繞軸32旋轉(zhuǎn)，從而使得氣流將滑塊24抬離磁盤30表面一小段距離。
VCM12選擇性地使致動(dòng)器臂16圍繞軸14旋轉(zhuǎn)，從而使滑塊24在磁盤30的磁道34之間移動(dòng)。但是對(duì)于高密度磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，VCM12使滑塊24的轉(zhuǎn)換頭定位在磁盤30選定磁道34上的分辨率和頻率響應(yīng)不夠。因此需要高分辨率和高頻率響應(yīng)的致動(dòng)裝置。
圖2為分解視圖，它示出了磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中構(gòu)成本發(fā)明前緣滑塊微致動(dòng)器系統(tǒng)的部分。磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括安裝在頭懸臂負(fù)重臂18遠(yuǎn)端下側(cè)的平衡環(huán)或彎曲件22(圖1)。彎曲件22包括臂22a和22b，它們之間形成開孔44以向平衡環(huán)或彎曲件22提供彈性。臂22a和22b的遠(yuǎn)端經(jīng)十字臂45連接。中央凸出部48從十字臂45延伸入平面內(nèi)的開孔44，該平面平行于彎曲臂22a和22b限定的平面。凸起部48從十字臂45懸下以呈現(xiàn)一定的柔性，并且比現(xiàn)有技術(shù)的平衡環(huán)更長(zhǎng)，延伸到了滑塊24的前緣面。凸出部48包含開孔 52，致動(dòng)器臂16上的負(fù)重臂18(圖1)通過(guò)其將預(yù)載力施加在滑塊24上。凸出部48超出前緣面的部分呈直角向下彎曲入彎曲的翼片表面50，該表面通常平行于滑塊24的前緣面。滑塊24剛性地附著在柔性翼片表面50，比較好的是在滑塊24的前緣面上形成微致動(dòng)器54?？梢栽谕钩霾?8與滑塊24之間選擇提供剪切層49以最大限度減少滑塊24的磨損。在由J.Liu，Z，Boutaghou和L.Berg于1997年5月7日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/852,225中揭示了彎曲件22的結(jié)構(gòu)和部件，該申請(qǐng)作為參考文獻(xiàn)包含在本文中。
微致動(dòng)器54形成于滑塊24的前緣面上，并且與翼片表面50協(xié)同工作以扭曲旋轉(zhuǎn)滑塊24從而改變滑塊24邊緣上轉(zhuǎn)換頭56的位置。在有些實(shí)施例中，第二微致動(dòng)器形成于滑塊24前緣面相對(duì)一側(cè)附近，與微致動(dòng)器54協(xié)同扭曲旋轉(zhuǎn)滑塊24。以下借助圖3-20描述微致動(dòng)器54和其它微致動(dòng)器的操作。除了VCM12以外，還采用微致動(dòng)器54精確定位滑塊24。先操縱VCM12來(lái)移動(dòng)致動(dòng)器臂16和載重臂18以將支撐面滑塊24上的轉(zhuǎn)換頭56粗略地定位在面對(duì)轉(zhuǎn)換器磁盤30表面磁道34的各個(gè)位置上。
圖3-8為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的處于制造階段的滑塊的視圖。如圖3所示，小丘62、64和66形成于滑塊24前緣面60上。小丘62、64和66比較好的是由絕緣材料構(gòu)成并且與滑塊襯底和小丘上形成的陶瓷部件熱匹配。小丘62、64和66之間的區(qū)域63和65用易于去除的材料填充以形成暴露的頂面與小丘62、64和66的暴露頂面共面的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，由例如硅、氧化鋁和氧化鋯組成的陶瓷部件70印制在由小丘62、64和66以及區(qū)域63和65共同形成的表面上。陶瓷部件70跨越滑塊24前緣面60的整個(gè)寬度，并且包括跨越小丘62與64之間區(qū)域63的橫梁72和跨越小丘66與64之間區(qū)域65的橫梁74。部件74印制之后，去除結(jié)構(gòu)橫梁72、74下面區(qū)域63和65內(nèi)的材料，從而使橫梁72、74分別跨越小丘62與64以及小丘64與66之間的空間。例如，區(qū)域63與65內(nèi)的材料可以是通過(guò)化學(xué)腐蝕去除的金屬或者被溶解的聚合物或鹽。部件70將是微致動(dòng)器的載體，用來(lái)控制滑塊24的定位。其結(jié)構(gòu)橫梁72和74在微致動(dòng)器的控制朝向或反向滑塊24彎曲。
如圖5所示，在部件70上形成底部導(dǎo)電體82和84。導(dǎo)電體比較好的是延伸至滑塊24側(cè)面附近以連接微致動(dòng)器橫梁72和74形成的激活區(qū)域外部的驅(qū)動(dòng)電子線路(未畫出)。如圖6所示，壓電元件92和94分別印制在底部導(dǎo)電體82和84上，直接位于相應(yīng)橫梁72和74之上。壓電元件92和94比較好的是只印制在橫梁72和74之上以便于彎曲并減少微致動(dòng)器材料的應(yīng)力。
如圖7所示，導(dǎo)電經(jīng)由結(jié)構(gòu)102和104印制在靠近滑塊中央的底部導(dǎo)體82和84上，位于激活微致動(dòng)器橫梁72和74之間。由諸如環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成的絕緣平面層105(圖9)覆蓋在結(jié)構(gòu)上，形成包含壓電元件92和94的頂面、經(jīng)由結(jié)構(gòu)102和104以及共面層105的平面。橫梁72和74下面的空間比較好的是被遮蓋掉以防材料淀積其中。在涂覆絕緣平面層105之后，如圖8所示印制頂部導(dǎo)體112和114，它將經(jīng)由結(jié)構(gòu)102和104與壓電元件92和94的頂面接觸。圖8所示的結(jié)構(gòu)在功能上是一個(gè)用于滑塊24的完整微致動(dòng)器結(jié)構(gòu)。
圖9為形成于滑塊24前緣面60上的微致動(dòng)器層和材料的剖面圖。為了在磁盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中采用滑塊24，在由環(huán)氧樹脂材料構(gòu)成的微致動(dòng)器上提供了封裝層120，并且粘結(jié)至彎曲翼片表面50(圖2)。因此微致動(dòng)器響應(yīng)彎曲翼片表面50以使滑塊24的轉(zhuǎn)換頭56定位在旋轉(zhuǎn)磁盤的同心磁道上。
在操作中，第一電壓施加在底部導(dǎo)體82上，而第二電壓施加在底部導(dǎo)體84上。經(jīng)由結(jié)構(gòu)102將第一電壓連接至頂部導(dǎo)體114，而經(jīng)由結(jié)構(gòu)104將第二電壓連接至導(dǎo)體112。因此壓電元件92和94上的電壓差相等但符號(hào)相反。其中一個(gè)壓電元件92和94響應(yīng)電壓差縱向膨脹而另一個(gè)縱向收縮。在圖9所示的實(shí)例中，壓電元件92沿箭頭122方向膨脹而壓電元件94沿箭頭124方向收縮。
壓電元件92的膨脹使得部件70的結(jié)構(gòu)橫梁72沿箭頭126方向向上彎曲(遠(yuǎn)離滑塊24)。相反，壓電元件94的收縮使得部件70的結(jié)構(gòu)橫梁74沿箭頭128方向向下彎曲(朝向滑塊24)。這些彎曲動(dòng)作使得滑塊24旋轉(zhuǎn)至虛線所示位置24’。位于滑塊24邊緣的轉(zhuǎn)換頭56位移至虛線所示的位置56’，使得轉(zhuǎn)換頭的總體位移如箭頭129所示。因此施加在底部導(dǎo)體82和84的電壓使得滑塊24邊緣上的轉(zhuǎn)換頭56產(chǎn)生可控位移。
圖10為處于中間制造階段的壓電微致動(dòng)器的視圖，它位于滑塊24的前緣面60上，用于極化壓電元件92和94。壓電元件92和94需要在同一方向極化，從而使得其上相反的電壓一個(gè)使壓電元件膨脹另一個(gè)使其收縮。如果極化取向電場(chǎng)施加在圖8和9所示的結(jié)構(gòu)中，則壓電元件92和94將沿相反的方向，并且對(duì)于施加的相反電壓沿相同方向反應(yīng)。因此中間處理結(jié)構(gòu)需要使壓電元件92和94沿同一方向而又不使整個(gè)基片處于極高的電場(chǎng)下。
圖10的結(jié)構(gòu)示出了一種極化壓電元件92和94的簡(jiǎn)單方法。壓電元件92和94所需的極化取向通過(guò)臨時(shí)在壓電元件上形成極化導(dǎo)體132實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)底部導(dǎo)體82和84(圖8和9)耦合至極化電路一側(cè)(未畫出)的基準(zhǔn)電壓，并且將臨時(shí)的頂部導(dǎo)體132設(shè)定至極化電路另一側(cè)上大電壓。因此壓電元件92和94極化于同一方向。在完成極化之后，去除臨時(shí)的頂部導(dǎo)體132。
對(duì)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見的是，還有其它方法使壓電元件92和94的極化取向一致。本發(fā)明的方案提供了足夠的靈活性從而使得可以采用幾種標(biāo)準(zhǔn)的薄膜光刻技術(shù)構(gòu)造和極化微致動(dòng)器層。所選的用于構(gòu)成層的材料必須適合于所用工藝。例如，如果壓電元件92和94必須在極高溫度下處理，則加熱過(guò)程中的層必須耐高溫。在這種情況下，用于底部導(dǎo)體82和84的材料可以是鉑。材料和工藝可以根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇，這對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用并無(wú)限定作用。
圖11和12為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的壓電微致動(dòng)器的視圖。伸長(zhǎng)狀壓電元件142形成于部件70之上，幾乎跨越整個(gè)滑塊24的前緣面60，它包含部件70的橫梁72和74。如圖12所示，在壓電元件142頂面上印制有一對(duì)導(dǎo)體，它們分別終止于導(dǎo)電焊盤144和146。在空間區(qū)域63和65上分別形成區(qū)域143和145并包括沿區(qū)域148側(cè)向延伸和沿區(qū)域149縱向延伸的交錯(cuò)電極腳。與焊盤144相連的腳與連接焊盤146的腳交錯(cuò)以構(gòu)成交錯(cuò)區(qū)域148和149，其延伸區(qū)域147和147’將區(qū)域143和145的腳與各自的焊盤144和146相連。與實(shí)施例中所用的那樣，沿壓電元件142長(zhǎng)度最長(zhǎng)的方向稱為縱向，沿長(zhǎng)度最短的方向稱為厚度方向，而中等長(zhǎng)度的方向稱為橫向。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員顯而易見的是，電極腳和焊盤的方向可以改動(dòng)，但是實(shí)質(zhì)不變。
首先在焊盤144與146之間施加大的電壓差從而使壓電元件142極化。在壓電元件142這樣極化后，施加在焊盤144與146之間的電壓可以控制壓電元件142的受力和彎曲。具體而言，電極腳的長(zhǎng)度沿區(qū)域148橫向區(qū)域?qū)R，電壓差產(chǎn)生的電場(chǎng)包含主要的縱向分量。這也是厚度方向分量，但是該分量對(duì)壓電元件142的彎曲沒(méi)有明顯貢獻(xiàn)。當(dāng)電場(chǎng)包含主要的縱向分量時(shí)，施加在壓電元件142上的應(yīng)力在印制導(dǎo)體附近也具有主要的正縱向分量。因此靠近壓電元件142頂部的區(qū)域148(在那里電極腳橫向?qū)R)將縱向拉伸并經(jīng)受橫向收縮力。相反，在電極腳縱向?qū)R的區(qū)域149，電場(chǎng)基本是橫向的。其結(jié)果是正的橫向應(yīng)力和負(fù)的縱向應(yīng)力，從而使得壓電元件142在印制導(dǎo)體附近縱向收縮而橫向伸展。
由于區(qū)域148和149內(nèi)印制導(dǎo)電腳和電場(chǎng)的布局，由部件70(包括橫梁72和74)、壓電元件142和印制導(dǎo)體構(gòu)成的夾層結(jié)構(gòu)響應(yīng)施加在具有與初始極化電壓同一極性的焊盤144和146的電壓彎曲。圖13所示的彎曲形狀例如壓電元件142包含位于137的偏角和位于139的凸緣。當(dāng)施加在焊盤144和146上的電壓極性相反時(shí)，夾層結(jié)構(gòu)沿相反方向彎曲(偏角137變?yōu)橥咕壎咕?39變?yōu)槠?。因此可以獲得與圖3-9所示相同的變形結(jié)構(gòu)，但是在滑塊24的前緣面60上形成的材料層更少。
在另一實(shí)施例中，不包括部件70，但是壓電元件142本身構(gòu)成橫梁72和74的彎曲結(jié)構(gòu)。該實(shí)施例通過(guò)減少一層進(jìn)一步減少了形成微致動(dòng)器的工藝步驟。微致動(dòng)器的工作方式與上述相同，壓電元件142構(gòu)成跨越微致動(dòng)器空間區(qū)域63和65的橫梁72和74的部分彎曲以實(shí)現(xiàn)所需的機(jī)械運(yùn)動(dòng)從而改變滑塊24的位置。
圖14為按照本發(fā)明第三實(shí)施例的包含形成于頂面和底面上導(dǎo)體圖案的伸長(zhǎng)壓電元件142的頂面視圖，而圖15為底面視圖。位于壓電元件142頂面上的導(dǎo)電焊盤154和156與縱向延伸的交錯(cuò)腳153相連接。位于壓電元件142底面上的導(dǎo)電焊盤158和159與沿縱向延伸的交錯(cuò)腳155a和155b連接。電壓差施加在焊盤154與156之間和焊盤158與159之間。在壓電元件142中央，腳153的長(zhǎng)度沿縱向?qū)R，壓電元件142頂面附近的電場(chǎng)基本上為橫向，從而導(dǎo)致頂面附近的壓電元件142沿橫向伸展而沿縱向收縮。在壓電元件142底面靠近壓電元件142中央處，腳155a和155b的長(zhǎng)度沿縱向?qū)R，有一個(gè)橫向電場(chǎng)導(dǎo)致底面附近壓電元件142橫向伸展而縱向收縮。因此壓電元件142如圖13所示呈彎曲狀，如上所述，使施加在焊盤154、156、158和159的電壓極性相反可使得彎曲方向相反。
圖16為按照本發(fā)明第四實(shí)施例的包含形成于頂面和底面的另一種導(dǎo)體圖案的伸長(zhǎng)狀壓電元件142的頂面視圖，圖17為底面視圖。位于壓電元件142頂面上的導(dǎo)電焊盤164和166與沿橫向延伸的腳163a和163b連接。位于壓電元件142底面上的導(dǎo)電焊盤168和169與沿橫向延伸的腳165連接。電壓差施加在焊盤164與166之間和焊盤168與169之間。在壓電元件142中央，腳165的長(zhǎng)度沿橫向?qū)R，壓電元件142底面附近的電場(chǎng)基本上為縱向，從而導(dǎo)致底面附近的壓電元件142沿縱向伸展而沿橫向收縮。在壓電元件142頂面靠近壓電元件142中央處，腳163a和163b的長(zhǎng)度沿橫向?qū)R，縱向電場(chǎng)導(dǎo)致頂面附近壓電元件縱向伸展而橫向收縮。因此壓電元件142如圖13所示呈彎曲狀，如上所述，使施加在焊盤164、166、168和169的電壓極性相反可使得彎曲方向相反。
圖18為按照本發(fā)明第五實(shí)施例的用作懸臂壓電橫梁的壓電元件172的頂面視圖，圖19為底面視圖。位于壓電元件172頂面上的導(dǎo)電焊盤174和176與沿橫向延伸的腳171連接。位于壓電元件172底面上的導(dǎo)電焊盤178和179與沿縱向延伸的腳173連接。壓電元件172鉗制或束縛在遠(yuǎn)心端175，并且在相對(duì)的近鄰端可以自由運(yùn)動(dòng)。在壓電元件172頂面，腳171的長(zhǎng)度沿橫向?qū)R，壓電元件172頂面附近的電場(chǎng)為縱向(在焊盤174與176之間施加電壓差)，從而導(dǎo)致壓電元件172沿縱向膨脹。在壓電元件172底面，腳173的長(zhǎng)度沿縱向?qū)R，壓電元件172底面附近的電場(chǎng)為橫向(在焊盤178與179之間施加電壓差)，從而導(dǎo)致壓電元件172沿縱向收縮。電場(chǎng)加上壓電元件172的變形使得壓電橫梁向下彎曲。相反的電壓極性施加在焊盤174、176、178和179上導(dǎo)致相反的電場(chǎng)并且使壓電元件向上彎曲。
圖20為滑塊24前緣面60上圖18和19所示懸臂壓電橫梁172a和172b的視圖。在滑塊24的前緣面60上形成絕緣小丘62、64和66以及陶瓷部件182和184，部件182和184跨越小丘62、64和66之間的空間區(qū)域63和65。壓電橫梁172a和172b形成于部件182和184的跨距。在這種結(jié)構(gòu)下，壓電橫梁172b向上彎曲而壓電橫梁172a向下彎曲使得滑塊64與圖9所示的方式旋轉(zhuǎn)。
對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)作出各種修改都是顯而易見的。例如在滑塊24上只有一個(gè)致動(dòng)器單元，但是仍然能實(shí)現(xiàn)滑塊24的旋轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)換頭56的選擇性位移。圖11-20內(nèi)導(dǎo)體圖案的改動(dòng)也可以改變利用微致動(dòng)器的壓電元件的彎曲結(jié)構(gòu)。導(dǎo)體可以印制在本發(fā)明實(shí)施例的壓電元件一面或兩面。在一些實(shí)施例中，被去除的平面材料可以是無(wú)需去除的機(jī)械順應(yīng)性材料。
本發(fā)明在磁盤驅(qū)動(dòng)器的滑塊前緣面上提供了高效微致動(dòng)器，它能夠轉(zhuǎn)動(dòng)滑塊以選擇性位移滑塊載帶的轉(zhuǎn)換頭。由此通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)(采用制造滑塊和轉(zhuǎn)換頭相同的高產(chǎn)量制造工藝)實(shí)現(xiàn)的高分辨率的轉(zhuǎn)換頭定位。
以上借助實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明的精神和范圍由后面所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于包含致動(dòng)器，致動(dòng)器具有支承滑塊的致動(dòng)器臂，滑塊將轉(zhuǎn)換頭載帶至由多各同心磁道組成的磁盤的選定磁道附近；位于滑塊前緣面上的微致動(dòng)器，用來(lái)將轉(zhuǎn)換頭精確定位在選定磁道上，所述微致動(dòng)器包括位于滑塊前緣面上的空間區(qū)域；以及伸長(zhǎng)狀微致動(dòng)器元件，它跨越空間區(qū)域并根據(jù)電壓情況選擇是膨脹還是收縮，從而改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述微致動(dòng)器元件包含跨越空間區(qū)域的橫梁；以及由橫梁支承的壓電元件，它根據(jù)電壓情況選擇是膨脹還是收縮，從而改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
3.如權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于微致動(dòng)器元件進(jìn)一步包含位于橫梁上的底面導(dǎo)體；位于微致動(dòng)器元件上的頂面導(dǎo)體；以及第一裝置，用于將第一電壓施加在底面導(dǎo)體上而將第二電壓施加在頂面導(dǎo)體上，從而使得第一電壓施加在壓電元件底面而第二電壓施加在壓電元件頂面。
4.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于微致動(dòng)器進(jìn)一步包含位于滑塊前緣面上的第二空間區(qū)域；以及跨越第二空間區(qū)域的第二微致動(dòng)器元件，它根據(jù)電壓情況選擇膨脹或收縮，從而與第一微致動(dòng)器元件的彎曲互補(bǔ)以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于第一和第二微致動(dòng)器元件包含跨越第一空間區(qū)域和第二空間區(qū)域的橫梁；以及支承在橫梁上的壓電元件，所述壓電元件包括分別靠近第一和第二空間區(qū)域的第一和第二部分，所述第一和第二部分根據(jù)施加的電壓選擇是膨脹還是收縮并彎曲橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
6.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于微致動(dòng)器進(jìn)一步包含位于滑塊前緣面上的第二空間區(qū)域；以及微致動(dòng)器元件是跨越第一和第二空間區(qū)域的伸長(zhǎng)狀壓電元件，極化取向于第一方向，包括頂面和底面并且在頂面上印制有第一和第二導(dǎo)體，所述伸長(zhǎng)狀壓電元件根據(jù)第一與第二導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而彎曲以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
7.如權(quán)利要求6所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于伸長(zhǎng)狀壓電元件進(jìn)一步包含選擇性地印制在底面上的第三和第四導(dǎo)體，所述伸長(zhǎng)狀壓電元件根據(jù)第三與第四導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而彎曲以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
8.如權(quán)利要求2所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于橫梁為約束在第一端部的懸臂橫梁并且壓電元件位于懸臂橫梁上，極化取向于第一方向并且約束在懸臂橫梁的第一端部，所述壓電元件包括頂面和底面并且在頂面上選擇印制有第一和第二導(dǎo)體而在底面上選擇印制第三和第四導(dǎo)體，所述壓電元件根據(jù)第一與第二導(dǎo)體之間的電壓差和第四與第四導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而彎曲懸臂橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
9.如權(quán)利要求8所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于微致動(dòng)器元件進(jìn)一步包含位于滑塊前緣面上的第二空間區(qū)域；跨越第二空間區(qū)域并約束在第二端部的第二懸臂橫梁；以及位于第二懸臂橫梁上的第二壓電元件，它極化取向于第一方向并且約束在第二懸臂橫梁的第二端部，所述第二壓電元件包括頂面和底面并且在頂面上選擇印制有第五和第六導(dǎo)體而在底面上選擇印制第七和第八導(dǎo)體，所述第二壓電元件根據(jù)第五與第六導(dǎo)體之間的電壓差和第七與第八導(dǎo)體之間的電壓差選擇膨脹還是收縮，從而彎曲懸臂橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
10.如權(quán)利要求1所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其特征在于微致動(dòng)器在滑塊前緣面上包括第一和第二小丘，微致動(dòng)器元件位于小丘上并且跨越小丘之間和微致動(dòng)器元件與滑塊前緣面之間的空間區(qū)域。
11.一種在滑塊前緣面上形成微致動(dòng)器的方法，滑塊將轉(zhuǎn)換頭精確地載帶至由多各同心磁道組成的磁盤的選定磁道上，所述方法的特征在于在滑塊前緣面上形成空間區(qū)域；形成跨越空間區(qū)域的微致動(dòng)器元件，它采用具有頂面和底面的壓電材料；以及使微致動(dòng)器元件極化取向于第一方向，從而使壓電材料根據(jù)根據(jù)頂面與底面的電壓差選擇是膨脹還是收縮，從而彎曲橫梁以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置，
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于形成微致動(dòng)器的步驟進(jìn)一步包含形成跨越空間區(qū)域的橫梁；在橫梁上形成底面導(dǎo)體；在底面導(dǎo)體上形成壓電元件；以及在壓電元件上形成頂面導(dǎo)體。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含在滑塊前緣面上形成第二空間區(qū)域；在第二橫梁上形成第二微致動(dòng)器元件，它采用具有頂面和底面的壓電材料；以及使第二微致動(dòng)器元件極化取向于第一方向，從而使第二壓電元件根據(jù)頂面與底面的電壓差選擇是膨脹還是收縮，從而彎曲第二橫梁使其與第二橫梁的彎曲互補(bǔ)以改變滑塊和轉(zhuǎn)換頭的位置。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包含形成分別跨越第一和第二空間區(qū)域的第一和第二橫梁，并在第一和第二橫梁上分別形成第一和第二底面導(dǎo)體，其中使第一和第二微致動(dòng)器元件極化取向的步驟包括在第一和第二微致動(dòng)器元件上放置極化取向?qū)w；將基準(zhǔn)電壓施加在第一和第二底面導(dǎo)體上；將極化取向電壓施加在極化取向?qū)w上以使第一和第二微致動(dòng)器元件沿第一方向；以及去除極化取向?qū)w。
全文摘要
一種磁盤驅(qū)動(dòng)器(10),包含支承滑塊(24)的致動(dòng)器臂(16),滑塊(24)將轉(zhuǎn)換頭(56)載帶至由多各同心磁道(34)組成的磁盤(30)的選定磁道附近,磁盤驅(qū)動(dòng)器還包括位于滑塊(24)前緣面(60)上的微致動(dòng)器(54),用來(lái)將轉(zhuǎn)換頭(56)精確定位在選定磁道(34)上,所述微致動(dòng)器(54)包括:位于滑塊(24)前緣面(60)上的空間區(qū)域(63,65)。微致動(dòng)器元件(72,74,92,94,142,172)跨越空間區(qū)域(63,65)并根據(jù)電壓情況選擇是膨脹還是收縮,從而改變滑塊(24)和轉(zhuǎn)換頭(56)的位置。
文檔編號(hào)G11B21/08GK1240528SQ9718030
公開日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1997年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月4日
發(fā)明者L·J·伯格, Z·E·波塔侯 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限公司