CN1828726B - 可旋转压电微驱动器及其磁头折片组合和磁盘驱动单元 - Google Patents

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Abstract

一种用于磁盘驱动单元的磁头折片组合，包括：微驱动器、磁头及用于承载所述磁头和微驱动器的悬臂件(suspension)。所述微驱动器包括一对驱动器侧臂、一个在所述驱动器侧臂之间延伸并连接该对驱动器侧臂的压电元件、一个位于所述驱动器侧臂之间的旋转板。其中，磁头装在所述旋转板上，一对连接元件将旋转板分别与所述驱动器侧臂相连接，在所述驱动器侧臂间还延伸有一刚性臂，其具有和所述驱动器侧臂接触的尖角端部，所述刚性臂位于所述压电元件和所述旋转板之间，所述旋转板当压电元件收缩时以第一方向旋转，当压电元件膨胀时以与第一方向相反的第二方向旋转。

Description

可旋转压电微驱动器及其磁头折片组合和磁盘驱动单元
技术领域
本发明涉及信息记录磁盘驱动单元，尤指一种可旋转压电微驱动器，以及包含所述可旋转压电微驱动器的磁头折片组合(head gimbal assembly、HGA)和磁盘驱动单元。更具体来讲，本发明直接涉及一种用于磁头折片组合的改良压电微驱动器，当微调读/写头位置时，其可使装在微驱动器上的磁头减轻由于激发微驱动器而产生的振动。
背景技术
磁盘驱动器为一种常见的信息存储装置，其使用磁介质储存数据和一个可移动的磁头装置置于所述磁介质之上用于选择性地读取磁介质中的数据或写入数据到磁介质中。
对于此种磁盘驱动器，消费者总是不断追求更大的存储量、更快及更准确的读写操作。这样，磁盘驱动器生产商已经不断提高磁盘驱动的存储量，例如通过减少磁盘上磁轨宽度和磁迹间距(track pitch)来增加信道密度。
然而，为了使高密度的磁盘可进行快速、准确的读写操作，每一次信道密度的增加都需要磁盘驱动器在读/写头的位置控制性能上作相应增加。随着信道密度的增加，用现有技术快速而准确地将读/写头定位在存储媒介上的特定信道亦愈来愈难。因此，为适应信道密度不断增加的需要，磁盘驱动器生产商不断寻求能改进读/写头位置控制的方法。
目前磁盘驱动器生产商所采取的用于高密度磁盘的读/写头位置控制的一种有效方式是引入第二个驱动器，一般称为微驱动器，其与主驱动器一起快速而准确地控制读/写头位置。含有微驱动器的磁盘驱动器一般被称作双重驱动***(dual-stage actuator system)。
过去已开发多种双重驱动***用以增加高密度存储媒介特定磁轨上的读/写头的工作速度以及改良其位置微调功能。这些双重驱动***通常包括一个主音圈马达(Voice-Coil Motor，VCM)驱动器和一个次微驱动器，例如一个压电微驱动器(PZT micro-actuator)。所述音圈马达驱动器由伺服控制***控制，其旋动用以支撑读/写头的驱动臂来调整存储媒介特定信道上的读/写头的位置。压电微驱动器和音圈马达驱动器一起用于提高读/写头在特定信道上的定位速度和微调的准确性。这样，音圈马达驱动器对读/写头的位置进行粗调整，而压电微驱动器则对读/写头相对于存储媒介的位置作出微调。音圈马达驱动器和压电微驱动器联合工作就能从高密度存储媒介中准确、高效地读写数据。
一种常见类型的微驱动器，其引入可微调读/写头的压电元件。此类压电微驱动器包含的辅助电路可激发微驱动器上的压电元件从而使其选择性地膨胀或收缩。由于压电微驱动器这样的构造，压电元件的膨胀或收缩都会引起微驱动器的移动从而引起读/写头的移动。与单独采用音圈马达驱动器的磁盘驱动器相比，这种移动将会更快更好地调整读/写头的位置。类似的压电微驱动器曾在专利申请号为JP 2002-133803，名称为“微驱动器和磁头折片组合”的专利申请以及专利申请号为JP 2002-074871，名称为“装有定位驱动器的磁头折片组合、设有所述磁头折片组合的磁盘驱动器以及磁头折片组合的制造方法”的专利申请中披露过。
图1a描述了一个传统磁盘驱动单元的一部分，并且展示了一个装在主轴马达102上的磁盘101，所述主轴马达102用于旋转磁盘101。一个VCM臂104承载了一个包含微驱动器105和读/写头103的磁头折片组合100。音圈马达用来控制VCM臂104的运动从而使得磁头203从磁盘表面的一个磁轨移到另一个磁轨，从而实现读/写头从磁盘中读取和写入数据的功能。操作中，装有读/写头的磁头与旋转的磁盘之间的空气互动会产生一个提升力。所述提升力是与驱动臂施加的弹力大小相等、方向相反的反作用力，从而在VCM臂104的全径行程(fullradial stroke)中可在旋转磁盘表面上保持一个预定的飞行高度。
图1b展示了图1a中具有双重驱动器的传统驱动器的磁头折片组合100。然而，由于音圈马达(VCM)和磁头悬臂件组合固有的容差(Tolerance)，磁头103无法获得快速而准确的位置控制从而影响读/写头从磁盘中准确读写数据的能力。因此我们用上述压电微驱动器105来改进磁头和读/写头的位置控制。具体来讲，与音圈马达相比，压电微驱动器105可以较小的幅度调整磁头103的位移，从而补偿音圈马达和磁头悬臂组合所产生的共振容差。例如，压电微驱动器105能利用更小的记录磁迹间距(track pitch)，并增加50％的磁盘驱动器的TPI值(‘tracks per inch’value)，同时有效降低磁头寻轨和定位时间(seeking andsettling time)。这样，压电微驱动器105可使磁盘驱动器中的信息存储磁盘上的表面记录密度明显增加。
如图1a和1b所示，常见的一种微驱动器是U形微驱动器105。这种U形微驱动器105设有两侧臂107，所述两侧臂107将磁头103保持在其间，并通过两侧臂的移动实现磁头位移(displace)。然而，所述两侧臂的移动会在安装区产生一个反作用力，该反作用力将传递到悬臂舌，进而到达悬臂件自身。所述作用力会引起悬臂件共振(resonance)或者振动(vibration)，从而降低磁头折片组合的动态性能。微驱动器在工作时产生的悬臂件共振是限制磁盘驱动装置伺服带宽(bandwidth)的因素之一。
参照图1c，传统的压电微驱动器105包括一个陶瓷U形框，其由两个陶瓷梁或陶瓷臂107构成，每个陶瓷梁或陶瓷臂107上含有一个压电元件。参照图1b和1c，压电微驱动器105被物理连接到挠性件114上。三个电连接球109(金球或锡球(gold ball bonding或solder ball bonding，GBB或SBB))将微驱动器105与位于陶瓷梁107两侧的悬臂电缆110(suspension trace)相连。另有四个导电球108(金球或锡球)将磁头103与电缆110相连接。
图1d总体演示了磁头103与微驱动器105的组装过程。如图1d所示，磁头103通过环氧胶点112以预定位置106部分连接在两个陶瓷梁107上。这样的连接方式使得磁头103的运动独立于微驱动器105的陶瓷梁107的运动。附于微驱动器的每个陶瓷梁107上的压电元件116可以通过被激发而控制磁头103的移动。具体来讲，当通过悬臂电缆110施加电压时，压电元件膨胀或收缩致使U形微驱动器框架的两个陶瓷梁107变形，从而使磁头103为了微调(fine tune)读/写头的位置而在磁盘磁轨上移动。通过这种方式，可实现磁头103的位移控制以达到精确的位置微调。图1e展示了图1d中被组装后的微驱动器和磁头。图1e也展示了两个可能的平动，如箭头117a和117b所示，当所述微驱动器被激发时它将产生平动，同时在微驱动器基部片上也会产生反作用力(分别为118a和118b)。
虽然上述微驱动器提供了微调磁头位置的有效及可靠解决方案，但是它也产生了一些不利影响。具体来讲，由于压电微驱动器105和磁头103均固定在悬臂舌上，当压电微驱动器105被激发时，在悬臂上便会产生共振，作为同样效应的反作用力118a和118b便会产生。换句话说，由于微驱动器U形框及其结构的限制，加之磁头和微驱动器的重量的影响，用于调整磁头103的微驱动器的平动将会引起悬臂件的振动。由于微驱动器工作而引起的悬臂件振动引起的共振与摇动悬臂基板引起的共振有相同的效果，这将导致磁头在从磁盘中读取或写入数据时偏轨，进而限制了磁盘驱动器伺服带宽(servo bandwidth)以及容量的提高。
图1f展示了激发悬臂件基板和激发微驱动器压电元件的共振增益-频率图。如图1f所示，数字201表明悬臂件基板被激发时的共振曲线，数字202表明微驱动器105被激发时的共振曲线。图1f表明在20千赫兹的频率下，悬臂件频率响应具有几个大的峰值和谷值，这表明磁盘驱动器具有不良的共振特性。除了振动问题，现有技术的微驱动器U形框在遭受机械冲击时易损毁或出现故障。此外，现有技术中微驱动器的两个压电元件的排列(alignment)及安装程序亦非常复杂。
因此，提供一种用于磁头折片组合和磁盘驱动单元上、不但能消除上述振动问题还可微调读/写头的改进型微驱动器实为必要。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种改良的微驱动器及磁头折片组合，可以实现良好的磁头位置调整，并且具有良好的共振性能。
本发明的另一目的在于提供一种改良的、可减轻振动、并可简单有效地与磁头折片组合结合的微驱动器结构。
本发明的再一目的在于提供一种改良的磁盘驱动单元，其具有较大伺服***带宽和存储容量，同时可使用微驱动器进行磁头位置微调整。
本发明的还一目的在于提供一种仅包括一个压电元件的微驱动器。
本发明的另一目的在于提供一种微驱动器，该微驱动器在被触发时可使磁头旋转而不是平动。
本发明的又一目的在于提供一种具有改良机械抗震性能的微驱动器。
本发明的再一目的在于提供一种具有由金属，例如不锈钢制得的框架的微驱动器。
本发明的还一目的在于提供一种比现有技术微驱动器制造更简单及便宜的微驱动器。
为达到上述目的，根据本发明一个实施例，一种用于磁头折片组合的微驱动器包括一对驱动器侧臂、一个在所述驱动器侧臂之间延伸并连接该对驱动器侧臂的压电元件、一个位于所述驱动器侧臂之间的旋转板及将旋转板分别与所述驱动器侧臂相连接的一对连接元件，其中，所述旋转板当所述压电元件收缩时以第一方向旋转，当压电元件膨胀时以与第一方向相反的第二方向旋转；该微驱动器还包括在所述驱动器侧臂间延伸的刚性臂，其具有和所述驱动器侧臂接触的尖角端部，所述刚性臂位于所述压电元件和所述旋转板之间。这样，对比现有技术，当磁头被装在旋转板上，磁头可被选择性地旋转而进行位置微调却只产生微小的振动。本发明微驱动器利用单一压电元件使磁头向左或向右旋转而对其共振性能影响很小。所述微驱动器框架最好由金属，例如不锈钢制得。使用金属制造微驱动器框架可提高装置的机械抗震性能，并且可使用激光焊接而不是环氧胶将微驱动器连接到悬臂件，例如CIS或TSA悬臂件。
根据本发明另一个实施例，一种磁头折片组合包括磁头、如上所述的可旋转微驱动器以及用于承载所述磁头和微驱动器的悬臂件(suspension)。其中所述磁头装在微驱动器的旋转板上。所述微驱动器框架最好由金属，例如不锈钢制得。但是，陶瓷(例如氧化锆)、硅、聚合物或其他合适的材料亦可使用。所述压电元件最好为薄膜压电元件或陶瓷压电元件。
根据本发明另一实施例，一种磁盘驱动单元包括磁头折片组合、与所述磁头折片组合相连接的驱动臂、磁盘以及用以旋转所述磁盘的主轴马达。所述磁头折片组合包括磁头、如上所述的可旋转微驱动器以及用于承载所述磁头和微驱动器的悬臂件(suspension)。其中所述磁头装在微驱动器的旋转板上。所述微驱动器通过激发所述单一压电元件来旋转旋转板进而调整磁头位置。
根据本发明，所述微驱动器的旋转板和将旋转板连接到驱动器侧臂的连接臂可以为多种形状、外形和/或构造。因此，本发明不限于任何在这里展示或描述的特定的形状、外形或构造，只要该形状、外形和/或构造可在激发所述压电元件时使旋转板选择性地旋转即可。本发明所述的旋转板以及本发明微驱动器结构的重量分布使悬臂件的共振性能显著提高，反过来使磁盘驱动装置的容量及伺服带宽更大。
为使本发明更加容易理解，下面将结合附图进一步阐述本发明不同的具体实施例。
附图说明
图1a为现有磁盘驱动单元的局部视图；
图1b为现有磁头折片组合(HGA)的立体图；
图1c为图1b的放大局部视图；
图1d展示了将磁头***图1b中磁头折片组合(HGA)的微驱动器中的一般过程；
图1e展示了现有技术中装配后的微驱动器和磁头；
图1f展示了图1b中磁头折片组合的共振曲线(resonance curve)；
图2a为本发明磁头折片组合(HGA)第一实施例的立体图，所述磁头折片组合设有可旋转微驱动器；
图2b和2c为图2a中磁头折片组合的放大局部立体图；
图3a为本发明可旋转微驱动器第一实施例的分解图；
图3b为图3a中可旋转微驱动器的装配图；
图4a为图2a中磁头折片组合的分解图；
图4b为图4a中磁头折片组合的装配图；
图5为图4b中磁头折片组合的侧视图；
图6为本发明第一实施例的较佳制造工艺流程图；
图7a展示了加在本发明微驱动器的压电元件上的电压的波形图；
图7b展示了微驱动器和磁头在没有电压施加于压电元件的模式下的顶视图；
图7c展示了微驱动器和磁头在正电压施加于压电元件的模式下的顶视图；
图7d展示了微驱动器和磁头在负电压施加于压电元件的模式下的顶视图；
图8a-8c展示了本发明微驱动器旋转部分的三个可选构造；
图9a展示了本发明微驱动器第二实施例的分解图；
图9b展示了图9a中微驱动器的装配图；
图9c为具有本发明第二实施例的磁头折片组合的分解图；
图9d为图9c中磁头折片组合的装配图；
图9e为图9d中磁头折片组合的侧视图；
图10为本发明微驱动器和磁头的立体图；
图11a和11b展示了本发明的共振测试结果；
图12a为本发明微驱动器的第三实施例的分解图；
图12b为图12a中微驱动器的装配图；
图13a展示了具有图12b中微驱动器的磁头折片组合的分解图；
图13b为图13a中磁头折片组合的装配图；
图13c为图13b中磁头折片组合的侧视图；
图14展示了本发明微驱动器的较佳制造主过程；
图15为本发明设有作为一个实施例的可旋转微驱动器的磁盘驱动单元的立体图。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同的图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明被设计成激发含压电元件的微驱动器用于微调读/写头时，用于消除或者至少减少从微驱动器传给磁头折片组合悬臂件的振动。本发明一个主要方面是提供一个可旋转的微驱动器，最好是仅具有单一压电元件(PZT)的可旋转微驱动器，在所述微驱动器被激发时，为了减轻振动而使磁头旋转而不是平动。通过减轻微驱动器引起的震动，磁盘驱动器的共振特性得到了改善，并且扩大其伺服带宽和存储容量。
下面阐述本发明可旋转微驱动器的几种具体实施方式。一些实施例被显示在图中并作了阐述，如同上述如图1b和1c所示的类型的传统磁头折片组合。但本发明不限于这些应用。亦即，本发明的可旋转微驱动器可以应用在任何一个适当的含有微驱动器的磁盘驱动装置上，用于改善磁头折片组合的共振特性而不管磁头折片组合的具体结构如何。
图2a展示了本发明具有可旋转微驱动器的磁头折片组合的第一个实施例，图2a所示的实施例可应用于如图1b和图1c所示的传统磁头折片组合中。如上所述，传统的磁头折片组合包括磁头201、微驱动器202及用于支撑所述磁头201和微驱动器202的悬臂件(suspension)8。所述悬臂件8包括负载杆(loadbeam)207、挠性件(flexure)203、枢接件(hinge)205及基板(base plate)208。所述枢接件215上形成一个孔212，用于将悬臂件8铆合(swaging)至磁盘驱动器的驱动臂(未图示)上。孔215通过去除不必要的材料而用于减轻悬臂件8的重量。负载杆207上设有一个小突起503(参照图5)。在挠性件203上设有复数电极触点213，复数电极触点213一端和控制***相连(未图示)，另一端和复数电缆209，211相连。电缆209用于磁头201的电性连接，而电缆211用于微驱动器202上的压电元件220的电性连接。磁盘驱动器上的音圈马达(Voice-Coil Motor，VCM)可控制地驱动驱动臂以及磁头折片组合，从而使磁头折片组合可将磁头以及其上的读/写头在磁盘驱动器内的磁盘的任意信息轨道上定位。如上所述，微驱动器202可实现磁盘驱动器更快且更好的磁头位置调整，同时可减少磁头在工作过程中的寻轨和定位时间(seeking and settlingtime)。因此，当将磁头折片组合安装到磁盘驱动器上时，磁盘驱动器具有双重驱动***，其中，音圈马达驱动器可对磁头位置进行大幅度调整，微驱动器202可对磁头位置进行微调。
图2b展示了图2a中的磁头折片组合的局部放大视图，可进一步清楚显示本实施例中可旋转微驱动器的细节。本实施例所述微驱动器包括两个驱动器侧臂216、一个安装在两个侧臂216之间的压电元件220及一个刚性臂218。其中，所述刚性臂218在两侧臂216间延伸，并位于所述压电元件220和磁头201之间。悬臂件活动底板219(位于磁头201的背面)上设有四个电极触点，所述电极触点通过电缆209与电极触点213相连接。磁头201的一端设有与活动底板219上的电极触点相对应的复数电极触点。活动底板219上的电极触点与磁头201上的电极触点通过，例如电连接球(GBB或SBB)217电性连接。
图2c展示了图2b磁头折片组合的反面立体图。图2c展示了电缆211的一端与可旋转微驱动器的压电元件220通过复数导电球222(例如GBB或SBB)电性连接。电缆211的另一端与悬臂件电极触点213相连接，所述电极触点213反过来与驱动控制***相连(图未示)。如图2c所示，形成于所述负载杆207上的一个限位装置226，其用于限制悬臂舌片405在负载或卸载过程中、以及悬臂件或磁盘驱动器的受到机械撞击或振动时的移动。
图3a展示了图2a-2c中可旋转微驱动器第一个实施例的更具体的图(分解图)。在本实施例中，所述微驱动器包括具有一对驱动器侧臂216的支撑框架303、连接在所述一对侧臂216间的底板307、旋转板302以及一对连接臂或连接桥301a、301b。其中，所述连接臂301a、301b分别将旋转板302连接到一对侧臂216上。所述支撑框架303最好由金属，例如不锈钢制造。然而，所述支撑框架303亦可选择性地由陶瓷(例如氧化锆)、硅、聚合物(polymer)或者适合的材料制成。一个刚性臂218，其最好有两个尖角端部308、309，该刚性臂218通过例如环氧胶带305装在底板307上。所述刚性臂的端部亦可为其他形状，如平面、圆形或其他合适形状。压电元件220被安装于支撑框架303的一端，其夹于两侧臂216之间，并通过环氧胶点311与之相连。在本实施例中，所述压电元件最好为压电陶瓷或压电薄膜块，并可被制成单层或多层压电结构。
图3b展示了图3a中可旋转压电微驱动器装配后的情形。参照图3b，在正常模式时(例如没有电压施加于压电元件220)，支撑框架303的两个侧臂216保持平行结构。此外，所述刚性臂218的两个端部308、309分别与各个侧臂216相连接，并在压电元件220被激发后膨胀或收缩时作为所述侧臂216的枢轴点。换句话说，当压电元件220外张时，两侧臂216在压电元件220的位置处被向外推动。所述侧臂一端的向外运动使得侧臂的另一端沿刚性臂的端部308、309向内转动(例如相对)。当两侧臂216间的距离发生改变(缩短或增长)时，旋转板302以一种可使其旋转的连接方式与两侧臂216相连。所述旋转是藉由连接臂或连接桥301a、301b的设计而达成的。所述连接臂301a、301b可为直的或弯曲的，但是其构造相对设置以使同时挤压两侧臂216时，连接臂301a、301b可沿一个方向旋转，分别膨胀侧臂216时，连接臂301a、301b沿相反方向旋转。因此，通过选择性地激发压电元件220使其膨胀或压缩，可控制旋转板302的旋转方向和旋转量，因而为磁头折片组合提供了具有单一压电元件的可旋转微驱动器。旋转板和连接臂的形状和构造可有一系列形式，只要其可实现上述旋转功能。所述连接臂301a、301b都具有柔性和弹性，最好与旋转板302一起设计，使得旋转板302绕其中心轴旋转。另外，不管连接臂301a、301b为何种具体形状(例如直的或弯曲的等)，其最好被相对设计以使其以旋转板302的一纵轴或重心为中心对称。在该优选的实施例中，刚性臂218和每个连接点之间的距离相等，所述连接点为每个连接臂301a、301b与其各自的侧臂216的连接点。连接臂301a、301b的构造最好可使旋转板302实现弹性行为，例如，没有膨胀或收缩作用力通过侧臂216施加于所述连接臂时，连接臂回到中性位置(旋转板处于不旋转的位置)。
以下将做出更详尽的阐述，磁头最好被安装于旋转板上，并且所述磁头的中轴与旋转板的中轴重合。在本发明中，“板”的文义解释不限于任何一种特定形状，只要其形状适于磁头安装即可。
图4a展示了图3b中的可旋转压电微驱动器装入磁头折片组合的示意性装配过程。磁头201通过例如环氧胶点402安装于微驱动器的旋转板302上。压电元件220上设有两个与悬臂舌片405上的悬臂触点408对应的电极触点403。两个导电球(图未示)通过电极触点408电性连接微驱动器的压电元件220与电缆211。微驱动器的底板307(其内有磁头)以一种当压电元件220工作时，磁头可顺利地旋转的方式部分粘接在悬臂舌片405上。悬臂舌片405最好设计为通过负载杆207上的小突起503(参照图5)将负载力维持在所述磁头的中心区域上。悬臂舌片405的活动底板219上对应于磁头201上的电极触点404设有至少四个电极触点407。导电球217(例如GBB或SBB)将磁头与电缆209电性连接，使得磁头的读/写头部受到驱动控制***的控制。图4b展示了图4a中磁头折片组合装配后的情形。在装配过程的一个可选实施例中，可在将磁头***微驱动器内并与之相连接前先将微驱动器安装于悬臂件上。本发明的一个优点在于，将本发明的可旋转压电微驱动器安装于传统的磁头折片组合上时只需对原有结构做出很小改动。
图5展示了本发明一个优选实施例的磁头折片组合在悬臂舌片区域的部分侧视图。如图5所示，负载杆207上的小突起503用于支撑悬臂舌片405。装设有磁头201的可旋转压电元件微驱动臂202通过底板307部分安装于悬臂舌片405上。导电球(例如GBB或SBB)506用于压电元件220的电性连接，同时，导电球217用于磁头201的电性连接。在部分固定区域的侧面形成有两平行间隙501、507。间隙501使得磁头在微驱动器的压电元件驱动下可自由旋转。另一间隙507使得在有电压施加在压电元件上时，压电元件220可自由膨胀和收缩。所述间隙还可以防止在微驱动器运行时，振动从微驱动器传递至悬臂件。
图6为本发明可旋转压电微驱动器的制造和装配较佳基本流程图。更具体地，自步骤601开始后，首先，将刚性臂和压电元件安装于微驱动器支撑框架上(步骤602)；然后，将磁头安装于微驱动器上(步骤603)。优选地，将磁头安装于旋转板上并使得两者中轴对齐。这样可以减小触发微驱动器时的振动。另外，压电元件220最好处于相对于悬臂件的连接处(在本实施例中提到的)重量平衡的位置，以进一步减小由受激发的压电元件产生的振动。接下来，将磁头和微驱动臂固定于悬臂件上(步骤604)，并如上所述将磁头和微驱动臂电性连接到悬臂件上(步骤605)。优选地，微驱动器和磁头的组合重量可以在悬臂件上获得更好的平衡。在装配过程(步骤607)完成前进行外观检查(步骤606)确保正确的装配。本领域技术人员通过本发明的描述，在理解本发明的主旨的基础上，可对图6所示的具体步骤及其顺序做出变更和/或补充。
图7a展示用于驱动本发明可旋转压电元件微驱动器的压电元件220的一个工作电压(如正弦波702)。图7b展示当没有电压施加于压电元件220时，本发明可旋转压电元件微驱动器的第一种模式。如以上所述，在该正常状态下，两个侧臂216保持相互平行，旋转板302和磁头201保持在平直或不旋转的位置。图7c展示了当施加电压，例如波形为如图7a所示的正弦波702的第二半周期的电压，于压电元件220上时，压电元件收缩时的微驱动器的第二种模式。由于压电元件的收缩，两侧臂216在刚性臂218的一侧向内转动，并在刚性臂218的另一侧向外转动。因此，在这种模式下，两侧臂216在旋转板的位置上相对向外转动。结果，旋转板朝左旋转，使得磁头亦向左旋转。图7d展示了当施加电压，例如波形如图7a所示的正弦波702的第一半周期的电压于压电元件上时，压电元件膨胀时的微驱动器的第三种模式。由于压电元件的膨胀，两侧臂216在刚性臂218的一侧向外转动，在刚性臂218的另一侧向内转动。因此，在这种模式下，两侧臂216在旋转板的位置上相对向内转动。这样，旋转板朝右旋转，使得磁头亦向右旋转。因此，如图7b-7d所描述的，本发明可旋转压电微驱动器可通过选择性地施加特定电压于压电元件上使得磁头被控制以有效及高效的方式进行旋转。图8a-8c展示三种可供选择的旋转板302和连接臂301a、301b的形状。这些均为较好实施例，其他不同形状和结构的旋转板和连接臂亦可使用，如本领域普通技术人员在理解本发明内容的情况下容易想到的。
图9a展示本发明微驱动器303a和具有尖角端部308a、308b的刚性臂218a一体成型的另一种实施例。换句话说，在本实施例中，底板307被抽除，而刚性臂218a被作为支撑框架303a的一部分。正如上述第一个实施例中所提到的，尖角端部308a、308b为侧臂216提供相同的枢轴功能。在其他实施例中，支撑框架303a可由金属，例如不锈钢制成，通过局部蚀刻工艺能够获得结构非常精准的支撑框架303a。另外还可以使用激光焊接的方式，而不是采用粘接或类似方式，装配微驱动器和磁头折片组合。在本实施例中，微驱动器的装配过程仅包括通过例如环氧胶或胶粘剂311将具有电极触点403a的压电元件220a安装在微驱动器框架303a上以及两个侧臂216之间。图9b展示了图9a中装配后的微驱动器。如图9c和9d所示，将微驱动器装配好后，即可将其与磁头折片组合组合为一体。该磁头折片组合装配过程最好与图4a-4b示出的磁头折片组合的装配过程相同。更具体地，通过例如两个环氧胶点402将磁头201安装于微驱动器的旋转板302上。压电元件220a上设有两个电极触点403a与悬臂舌片405上的悬臂件电极触点408相对应。两个导电球(图未示)用于将微驱动器的两个压电元件220a通过电极触点408与悬臂件电缆211电性连接。微驱动器(装设有磁头)的刚性臂218a以一种在压电元件220a工作时可使磁头能够平稳地旋转的方式部分连接在悬臂舌片405上。所述悬臂舌片405被构造为使得承载力总是通过负载杆207上的小突起503(如图9e所示)施加于磁头的中心区域。所述悬臂舌片405的活动底板上对应于磁头201的电极触点404设有至少四个电极触点407。复数导电球217(例如GBB或SBB)用于将磁头和悬臂件电缆209电性连接，使得磁头的读写头可被驱动控制***所控制。图9d展示了图9c中装配后的磁头折片组合。
图9e为图9d中磁头折片组合在悬臂舌片区域的部分侧视图，对应图5实施例的侧视图。具体来讲，磁头折片组合的负载杆207上设有一个小突起503用于支撑悬臂舌片405。装设有磁头201的可旋转压电元件微驱动器202通过刚性臂218a部分安装在悬臂舌片405上。复数导电球506(例如GBB或者SBB)用于电性连接压电元件220a，导电球217用于电性连接磁头201。所述部分装配区的两侧形成平行间隙501、507，其中间隙501使得磁头在驱动微驱动器的压电元件220a时可以顺畅地运动。另一间隙507使得压电元件220a在被施加有电压时，可以自由地膨胀和收缩。
图10展示了根据上述实施例构造的装设有磁头201的可旋转压电微驱动器202的构造。图11a-11b展示了本发明如图10的实施例中所示可旋转压电微驱动器的测试结果。具体来讲，曲线901示出基板受激发时的共振增益，曲线903示出基板受激发时所对应的相位。曲线902示出微驱动器压电元件受激发时的共振增益，曲线904示出压电元件受激发时所对应的相位。通过上述测试结果发现，本发明显著提高了磁盘驱动器的工作性能，即便利了磁头位置调整、增大了伺服***带宽及磁盘存储容量。
图12a展示了本发明的另一个实施例，其中微驱动器支撑框架303b所有的元件均具有相同的厚度。换句话说，即侧臂216、具有尖角端部308b和309b的刚性臂218b、旋转板302和连接臂301a’、301b’均具有相同的厚度。因此，在本实施例中，整个支撑框架303b可由一个等厚度的片材切割而成。在其他方面，本实施例的微驱动器与图9a和9b所示的微驱动器相似，其中，刚性臂218b与支撑框架303b为一体成型。在另一个实施例中，底板可为如图3a中的底板307。压电元件220b通过胶粘带311或类似物安装在支撑框架303b的两侧臂216之间。图12b展示了图12a实施例中装配后的微驱动器。本实施例中微驱动器的工作方式与前述实施例中的微驱动器工作方式相同。然而，由于旋转板302的厚度，装配时，磁头201坐于旋转板302上，而不是两侧臂216上，如图13a-13c清楚所示。
本实施例的磁头折片组合的装配过程与图9c和9d所示的装配过程大体相同。具体描述如下，通过例如两个环氧胶点402将磁头201安装于微驱动器的旋转板302上。两个电极触点403b对应于悬臂舌片405的悬臂件电极触点408设于所述压电元件220b上。两个导电球(图未示)将微驱动器的压电元件220b与悬臂件电缆211通过电极触点408电性连接。微驱动器(装设有磁头)的刚性臂218b以一种在压电元件220b工作时磁头可平稳旋转的方式与悬臂舌片405部分连接。所述悬臂舌片405构造为使得承载力总是通过负载杆207上的小突起503(参照图13c)施加于磁头的中心区域。悬臂舌片405的活动底板上设有至少4个与磁头201的电极触点404相对应的电极触点407。复数导电球217(例如GBB或SBB)用于电性连接磁头和悬臂件电缆209，从而使得磁头的读写头受驱动控制***控制。图13b展示了图13a中装配后的磁头折片组合。
图13c展示了图13b中磁头折片组合在悬臂舌片区域的部分侧视图。具体来讲，磁头折片组合的负载杆207上的小突起503用于支撑悬臂舌片405。装设有磁头201的可旋转压电元件微驱动器202通过刚性臂218b部分安装于悬臂舌片405上。复数导电球(例如GBB或SBB)用于电性连接压电元件220b，而导电球217用于电性连接磁头201。在所述部分装配区两侧存在平行间隙501a、507a。另外，间隙509形成于磁头201的底面和微驱动器202的顶面之间，从而避免了两者间的干涉。
图14展示了制造本发明可旋转压电微驱动器支撑框架的流程图以及较佳且主要的工序。图14所示的步骤适用于制造上述任何一种实施例的支撑框架。开始(步骤600)，准备金属板材，如不锈钢(步骤601)；然后，将金属板材部分蚀刻(步骤602)，并切割微驱动器支撑框架(步骤603)；接着，清洁支撑框架(步骤604)，并做最后的检查(步骤605)。由于制造上述元件的其他不同的方法及步骤为本领域普通技术人员所知悉，对此不再详述。
图15展示了本发明具有可旋转压电微驱动单元905的磁盘驱动单元一个实施例。其中，本发明磁盘驱动单元包括壳体901、磁盘902、主轴马达903、柔性印刷电路907、音圈马达908和磁头折片组合904。所述磁头折片组合904依本发明设计的、在微驱动器工作时作位置微调时具有良好共振性能。更具体地说，图15中的磁头折片组合904具有如上所述的可旋转微驱动器的一个实施例。由于磁盘驱动单元的这种结构、工作和组装工艺为本领域普通技术人员所知悉，在使本发明明确的前提下，对此不再详述。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (20)

1.一种用于磁头折片组合的微驱动器，包括：
一对驱动器侧臂；
一个在所述驱动器侧臂之间延伸并连接该对驱动器侧臂的压电元件；
一个位于所述驱动器侧臂之间的旋转板；
将旋转板分别与所述驱动器侧臂相连接的一对连接元件；
其中，所述旋转板当所述压电元件收缩时以第一方向旋转，当压电元件膨胀时以与第一方向相反的第二方向旋转；及
在所述驱动器侧臂间延伸的刚性臂，其具有和所述驱动器侧臂接触的尖角端部，所述刚性臂位于所述压电元件和所述旋转板之间。
2.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于进一步包括在所述驱动器侧臂间延伸并连接所述驱动器侧臂的基板。
3.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于：所述一对连接元件沿旋转板的纵向轴线或重心相互对称配置。
4.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于：每个连接元件与其相应的驱动器侧臂的连接点与所述刚性臂之间的距离相等。
5.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于：所述驱动器侧臂和旋转板具有不同的厚度。
6.如权利要求5所述的微驱动器，其特征在于：所述驱动器侧臂、旋转板和连接元件为一体成型的。
7.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于：所述驱动器侧臂、旋转板和连接元件由陶瓷、金属、硅或聚合物制得。
8.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于：所述压电元件为陶瓷或薄膜压电元件。
9.如权利要求8所述的微驱动器，其特征在于：所述压电元件为单层或多层压电元件。
10.一种磁头折片组合，其特征在于包括：
微驱动器；
磁头；及
用于支撑所述微驱动器的悬臂件，其中，在悬臂件和微驱动器底部间存在一个间隙，且悬臂件和微驱动器底部相互平行；
所述微驱动器包括：
一对驱动器侧臂；
一个在所述驱动器侧臂之间延伸并连接该对驱动器侧臂的压电元件；
一个位于所述驱动器侧臂之间的旋转板，其中磁头装在所述旋转板上；
将旋转板分别与所述驱动器侧臂相连接的一对连接元件；
其中，所述旋转板当所述压电元件收缩时以第一方向旋转，当压电元件膨胀时以与第一方向相反的第二方向旋转；及
在所述驱动器侧臂间延伸的刚性臂，其具有和所述驱动器侧臂接触的尖角端部，所述刚性臂位于所述压电元件和所述旋转板之间。
11.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：所述驱动器侧臂间的间距大于磁头宽度。
12.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于进一步包括在所述驱动器侧臂间延伸并连接所述驱动器侧臂的基板。
13.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：所述一对连接元件沿旋转板的纵向轴线或重心相互对称配置。
14.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：每个连接元件与其相应的驱动器侧臂的连接点与所述刚性臂之间的距离相等。
15.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：所述驱动器侧臂和旋转板具有不同的厚度。
16.如权利要求15所述的磁头折片组合，其特征在于：所述驱动器侧臂、旋转板和连接元件为一体成型的。
17.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：所述驱动器侧臂、旋转板和连接元件由陶瓷、金属、硅或聚合物制得。
18.如权利要求10所述的磁头折片组合，其特征在于：所述压电元件为陶瓷或薄膜压电元件。
19.如权利要求18所述的磁头折片组合，其特征在于：所述压电元件为单层或多层压电元件。
20.一种磁盘驱动单元，包括：
磁头折片组合，其包括磁头、微驱动器以及支撑微驱动器的悬臂件；
与所述磁头折片组合相连接的驱动臂；
磁盘；及
用以旋转所述磁盘的主轴马达；其特征在于所述微驱动器包括：
一对驱动器侧臂；
一个在所述驱动器侧臂之间延伸并连接该对驱动器侧臂的压电元件；
一个位于所述驱动器侧臂之间的旋转板，其中磁头装在所述旋转板上；
将旋转板分别与所述驱动器侧臂相连接的一对连接元件；
其中，所述旋转板当所述压电元件收缩时以第一方向旋转，当压电元件膨胀时以第一方向相反的第二方向旋转；及
在所述驱动器侧臂间延伸的刚性臂，其具有和所述驱动器侧臂接触的尖角端部。
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