专利名称：具有防止电火花产生结构的微驱动器及其磁头折片组合、磁盘驱动单元以及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种信息记录盘驱动单元，具体地讲涉及一种磁盘驱动单元中的具有防止电火花产生结构的微驱动器及其制造方法。
背景技术：
磁盘驱动器是借助磁性媒介存储数据的信息存储设备。图1所示为传统磁盘驱动器的结构。该传统磁盘驱动器包括壳体701，其内容纳一组圆形的磁盘702，每一个磁盘702的表面覆盖有磁性涂层，以便形成若干同心磁轨(图未示)。这些磁盘702安装在一个旋转马达703上，该旋转马达703用于选择性转动所述磁盘702。该壳体701内设有一个驱动臂704，其由一个音圈马达(VCM)707控制，以便相对于磁盘702来驱动磁头折片组合(head gimbal assembly，HGA)705，从而使得承载于磁头折片组合705上且包含磁头的微驱动器可以在磁盘702表面上的轨道间移动，进而实现从磁盘读取或写入数据。
然而，由于上述音圈马达707具有较大的惯性，上述磁头无法获得快速而精确的位置控制，从而限制了磁盘的伺服带宽，进而影响到硬盘驱动器容量的增加。
为解决上述问题，压电(PZT)微驱动器被用于调整磁头的位移。相对于，该压电(PZT)微驱动器具有比音圈马达更高频率的元件，并且以较小的幅度调整磁头的位移，以便补偿由音圈马达引起的误差。所述压电(PZT)微驱动器使得磁头可以在磁轨宽度更小的情况下工作，并使得磁盘驱动单元的每英寸磁轨数(tracks per inch，TPI)提高50％，从而使得磁盘表面记录密度及磁盘驱动器的驱动性能得以提高。比如减少了磁头的寻轨时间及定位时间。
参考图2a，传统的磁头折片组合277包括用于承载压电微驱动器205的悬臂件213，该压电微驱动器205上收容一个磁头203。该悬臂件213包括分别连接到磁头203及压电微驱动器205上的电缆(conductive traces)210a、210b。
参考图2b，该压电微驱动器205包括一个金属框架230，该金属框架230包括边臂211、212，连接在所述边臂211、212一端的顶支撑臂215及连接在所述边臂211、212另一端的底支撑臂216。所述边臂211、212互相平行并且相隔一定距离从而可将磁头203保持在两者之间，所述磁头203安装在顶支撑臂215上。所述顶支撑臂215与所述底支撑臂216互相平行，且所述顶支撑臂215与所述磁头203的一个表面平行。两个用于激发的压电元件207、208分别安装在所述边臂211、212的外表面上。参考图2d，所述每个压电元件207、208为由交替层叠的压电材料层225及两个电极223、224形成的多层结构。两个电连接触点220、221分别连接到电极223、224上。
参考图2c，所述压电微驱动器205通过其底支撑臂216借助环氧树脂或激光焊接的方式固定在所述磁头折片组合277的悬臂件213的舌片上(未标号)。若干电连接球209a，比如金球(gold ball bonding，GBB)或者锡球(solder ballbonding，SBB)在所述压电元件207、208一侧将叠压在所述微驱动器205边臂211、212上的压电元件207、208的电连接触点220、221分别连接到所述电缆210a上。另外，金属球209b，比如GBB或者SBB，将所述磁头203电连接到所述电缆210b上，以便实现读写头的电连接。当激发电压施加到所述电缆210a上时，所述边臂211、212上的压电元件207、208将会膨胀或收缩，导致所述边臂211、212向同一侧向弯曲。该弯曲导致所述金属框架230的剪切变形。所述金属框架230由矩形变成近似于平行四边形。因为所述磁头203固定在该平行四边形的移动侧(顶支撑臂215)上，所以该磁头203产生侧向平动。这样便实现了对磁头位置的精调。
然而，如图3所示，当输入驱动所述压电微驱动器205的电压时，由于所述压电元件207、208的下表面为具有工作电压的电极，所述金属框架203为共同接地端，而用于连接的环氧树脂则非常薄(小于5um)，结果导致产生电火花303。这就是微驱动器在工作过程中，当环境条件发生变化时，在金属框架203与压电元件207、208之间产生电火花的原因。因此，有必要提供一种用于磁盘驱动单元、具有防止电火花产生结构的微驱动器及其制造方法。
另外，为在飞行过程中提供足够的强度支持磁头，所述微驱动器金属框架必须具有足够的厚度。这将导致金属框架的制造变得困难。较厚的框架材料将导致制造流程变得困难且使得成本增加。因此本发明旨在提供一种设计，以减小微驱动器框架的厚度同时获得相似的性能，另外实现成本的降低及灵活的制造流程。
发明内容
本发明的一个主要方面在于提供一种用于阻止磁盘驱动单元中的微驱动器在工作时产生电火花的结构及方法。
本发明的另一方面在于提供一种具有可避免电火花产生结构的微驱动器。
本发明的又一方面在于提供一种磁头折片组合，其具有可避免在其微驱动器上产生电火花的结构。
本发明的再一方面在于提供一种磁盘驱动器，其具有可避免在其微驱动器上产生电火花的结构。
为实现上述目的，本发明的微驱动器包括金属框架，该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂。所述边臂互相平行并且相隔一定距离，从而可使安装在顶支撑臂上的磁头保持在两者之间。一层隔离层连接于所述金属框架的每个边臂上(isolation layer)；一个压电元件与所述隔离层相连接。这样，当输入电压驱动所述微驱动器时，由于所述金属框架与所述压电元件之间互相绝缘，因此不会产生电火花。
根据本发明第一方面，所述隔离层为叠压在所述金属框架每一边臂上的绝缘层。
根据本发明第二方面，所述隔离层为具有间隔体的环氧胶层，所述环氧胶层用于将所述压电元件安装到所述金属框架的每个边臂上，并使两者之间保持特定的距离。
根据本发明第三方面，所述隔离层为形成在所述压电元件上的基底层。
根据本发明的第四方面，所述隔离层为惰性层，该惰性层为所述压电元件的多层结构的底层且未被极化。
另外，由于使用金属板形成所述微驱动器的主体，该微驱动器的形状及/或尺寸将得以改善。因此可以设计具有足够行程的微驱动器。此外，由于金属板加工容易及可进行精密加工，因而可以实现成本的降低及灵活的制造流程。
另外，根据本发明，一种磁盘驱动单元中的具有防电火花产生结构的微驱动器的制造方法包括提供一个金属框架，所述金属框架包括两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而可将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；形成连接于所述金属框架每个边臂上的绝缘层；及提供一个和所述绝缘层相连接的压电元件。
根据本发明的一个实施例，所述绝缘层通过叠压在所述金属框架的每个边臂上而形成。可选择地，所述绝缘层绝缘层通过用具有间隔体的环氧胶将所述压电元件安装到所述金属框架的每个边臂上而形成。根据本发明的另一个实施例，所述绝缘层通过在所述压电元件的表面上提供一层基底层而形成，所述绝缘层连接在所述金属框架的每个边臂上。可选择地，所述绝缘层这样形成在所述压电元件的多层结构的底层上提供惰性层，该惰性层连接在所述金属框架的每个边臂上。
本发明一种磁头折片组合，包括磁头、微驱动器及承载该磁头与微驱动器的悬臂件。所述微驱动器包括金属框架；该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；连接于所述金属框架每个边臂上的隔离层(isolation layer)；及与所述隔离层相连接的压电元件。
本发明一种磁盘驱动单元包括含有磁头、微驱动器及承载该磁头与微驱动器的悬臂件的磁头折片组合；与所述磁头折片组合连接的驱动臂；磁盘；及驱动所述磁盘旋转的主轴马达。所述微驱动器包括金属框架，该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；连接于所述金属框架每个边臂上的隔离层(isolation layer)；及与所述隔离层相连接的压电元件。
与传统技术相比，由于传统技术是直接将压电元件安装到金属框架上，因此容易产生电火花。然而，在本发明中，隔离层形成并连接在所述压电元件与金属框架之间，因此将不会产生电火花。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
图1为传统磁盘驱动器的结构图。
图2a为传统磁头折片组合的立体图。
图2b为传统压电微驱动器的详细结构图。
图2c为图2a的局部放大立体图，用于展示了传统磁头折片组合的舌片区域。
图2d为传统微驱动器的压电元件的剖视图。
图3展示了传统微驱动器产生电火花的问题。
图4a为本发明第一实施例的微驱动器的详细结构图，其内收容有一个磁头。
图4b为图4a的组装图。
图4c为所述本发明第一实施例的、其上安装有压电元件的边臂沿图4b所示A-A线的放大剖视图。
图5a为本发明第二实施例的微驱动器的详细结构图，其内收容有一个磁头。
图5b为图5a的组装图。
图5c为所述本发明第二实施例的、其上安装有压电元件的边臂沿图5b所示B-B线的放大剖视图。
图6a为本发明第三实施例的微驱动器的详细结构图，其内收容有一个磁头。
图6b为图6a的组装图。
图6c为所述本发明第三实施例的、其上安装有压电元件的边臂沿图6b所示C-C线的放大剖视图。
图7a为本发明第四实施例的微驱动器的压电元件的剖视图。
图7b为所述本发明第四实施例的微驱动器的详细结构图，该微驱动器内收容一个磁头。
图8为包含图4b所示微驱动器的磁头折片组合的立体图。
图9为包含图8所示磁头折片组合的磁盘驱动器的立体图。
具体实施例方式
图4a-4b展示了根据本发明一个实施例形成的压电微驱动器及安装在该压电微驱动器内的磁头。该压电微驱动器的标号为205a，该磁头与图2b所示的传统磁头相同，因而使用相同的标号203。为清楚起见，与前述传统技术中对应的部件相似但又不同的部件将使用与传统技术部件标号相同的标号，并加上后缀a。相同的标号则用于表示本发明第一个实施例中与传统技术中相同的部件。
该微驱动器205a包括一个金属框架230，该金属框架230包括边臂211、212，连接在所述边臂211、212一端的顶支撑臂215及连接在所述边臂211、212另一端的底支撑臂216。所述边臂211，212互相平行并且相隔一定距离，从而可将磁头203保持在两者之间，该磁头203安装在顶支撑臂215上。所述顶支撑臂215与所述底支撑臂216互相平行，且所述顶支撑臂215与所述磁头203的一个表面平行。一个绝缘层307，比如聚合体(polymer)，叠压在所述金属框架230的外表面上，具体地讲是叠压在所述每一边臂211，212的外表面上。接着，两个压电元件207、208借助环氧胶308分别安装在所述边臂211，212的绝缘层307上。
如图4c所示，所述绝缘层307借助环氧胶308连接而夹持在所述边臂211、212与压电元件207、208之间。所述每一压电元件207、208包括多层结构，该多层结构由交替叠压的压电材料层225及两个电极223、224形成。两个电连接触点220、221(如图4a所示)分别连接到所述两个电极223、224上。
由于所述绝缘层307设置在所述压电元件207、208与金属框架230之间，所述金属框架230(接地端)与压电元件207、208(工作电压)之间互相电性绝缘。因此，当输入电压驱动所述压电微驱动器205a时，不会产生电火花的问题。
另外，由于采用金属板作为所述微驱动器的主体而提供了较高的机械强度，因此在装配磁头折片组合的过程中，对所述微驱动器的处理变得十分容易。通过使用金属板形成所述微驱动器的主体，该微驱动器的形状及/或尺寸将得以改善。因此可以设计具有足够行程的微驱动器。而且，由于金属板的容易加工且可精密加工，因而可以实现成本的降低及灵活的制造流程。
图5a-5b所示为根据本发明第二个实施例所形成的压电微驱动器。该压电微驱动器的标号为205b，其包括了对图4a-4c所示压电微驱动器205a的改动，其与压电微驱动器205a具有相同的结构，仅具有以下不同之处在第二实施例中没有出现第一实施例中叠压在每一边臂211、212外表面上的绝缘层307。
而是用具有间隔体406，比如玻璃和二氧化硅的环氧胶403来将压电元件207、208安装到所述边臂211、212上。这些间隔体406使得所述压电元件207、208与所述金属框架230(接地端)之间保持特定的距离，该距离可有效避免电火花的产生。
同样参考图5c，所述具有间隔体406的环氧胶403将所述压电元件207、208与所述金属框架230的边臂211、212安装在一起，并且使得两者之间互相电性绝缘。这样，当输入电压驱动所述压电微驱动器205b时，不会产生电火花。
图6a-6c所示为根据本发明第三个实施例所形成的压电微驱动器。该压电微驱动器的标号为205c，其包括了图4a-4c所示压电微驱动器205a的改动，其与压电微驱动器205a具有相同的结构，仅具有以下不同之处本发明第三实施例中没有出现第一实施例中叠压在每一边臂211、212外表面上的绝缘层307。而是在压电元件207、208上形成基底层(绝缘层)504，比如陶瓷或硅，并且该基底层504借助环氧胶309而被安装到所述金属框架230的边臂211、212的外表面上。
同样参考图6c，该基底层504位于所述压电元件207、208与所述边臂211、212(共同接地端)之间。这就避免当驱动所述压电微驱动器205c时产生电火花。
图7a-7b所示为根据本发明第四个实施例所形成的压电微驱动器。该压电微驱动器的标号为205d，其包括了对图4a-4c所示压电微驱动器205a的改动，其与压电微驱动器205a具有相同的结构，仅具有以下不同之处在本发明第四实施例中没有出现第一实施例中叠压在每一边臂211、212外表面上的绝缘层307。取而代之的该第四实施例中的压电元件207a、208a相对于第一实施例中的压电元件207、208具有稍微不同的结构。所述压电元件207a、208a也包括由交替叠压的压电材料层607及两个电极604、605形成的多层结构，但在该多层结构的底层上形成惰性层，该惰性层未被极化且保持其自身的惰性。由于压电材料为陶瓷，当将所述压电元件207a、208a安装到所述金属框架230的边臂211、212的外表面上时，这将避免在所述压电元件207a、208a与所述边臂211、212之间形成电连接。这就避免当驱动所述压电微驱动器205d时产生电火花。
在本发明中，所述金属框架230并不局限于附图中所示的结构，比如该金属框架230可以仅具有一个用以连接两边臂211、212的支撑臂；或者所述顶支撑臂215和底支撑臂216可以具有任何其它合适的形状或结构。
在本发明中，如图8所示，一个磁头折片组合300包括悬臂件301，该悬臂件301支撑所述磁头203与压电微驱动器205a。该压电微驱动器205a物理及电性安装于所述悬臂件301上。可选择地，本发明的磁头折片组合可以包括压电微驱动器205b、压电微驱动器205c或压电微驱动器205d来取代压电微驱动器205a。作为本发明一个实施例，所述悬臂件301可以包括互相组装在一起的基板、枢接件、挠性件及负载杆。可以理解，所述悬臂件可以具有任何适当的结构，以便将本发明的压电微驱动器安装于其上。
在本发明中，如图9所示，通过将壳体108、磁盘101、主轴马达102、音圈马达107及本发明的磁头折片组合300装配而形成本发明的磁盘驱动单元。由于本发明所述磁盘驱动单元的结构或/和组装工艺为本领域普通技术人员所熟悉，这里不再赘述。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
权利要求
1.一种微驱动器，其特征在于包括金属框架，该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；连接于所述金属框架每个边臂上的隔离层(isolation layer)；及与所述隔离层相连接的压电元件。
2.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于该隔离层为叠压在所述金属框架每一边臂上的绝缘层(insulated layer)。
3.如权利要求2所述的微驱动器，其特征在于该绝缘层材料包括聚合体(polymer)。
4.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于该隔离层为具有间隔体的环氧胶层(epoxy layer)，所述环氧胶层用于将所述压电元件安装到所述金属框架的每个边臂上，并使两者之间保持特定的距离。
5.如权利要求4所述的微驱动器，其特征在于该间隔体材料包括玻璃和二氧化硅。
6.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于该隔离层为形成在所述压电元件上的基底层。
7.如权利要求6所述的微驱动器，其特征在于该基底层材料包括陶瓷和硅。
8.如权利要求1所述的微驱动器，其特征在于该隔离层为惰性层(inactivelayer)，该惰性层为所述压电元件多层结构的底层且未被极化。
9.一种具有防电火花产生结构的微驱动器的形成方法，包括如下步骤提供一个金属框架，所述金属框架包括两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而可将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；形成连接于所述金属框架每个边臂上的绝缘层；及提供一个和所述绝缘层相连接的压电元件。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该绝缘层通过叠压在所述金属框架的每个边臂上而形成。
11.如权利要求9所述的方法，其特征在于该绝缘层通过用具有间隔体的环氧胶将所述压电元件安装到所述金属框架的每个边臂上而形成。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于该绝缘层通过在所述压电元件的表面上提供一层基底层而形成，所述绝缘层连接在所述金属框架的每个边臂上。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于该绝缘层这样形成在所述压电元件的多层结构的底层上提供惰性层，该惰性层连接在所述金属框架的每个边臂上；将所述压电元件与所述惰性层相连接，所述惰性层面对所述金属框架。
14.一种磁头折片组合，包括磁头；微驱动器；及承载该磁头与微驱动器的悬臂件，其特征在于所述微驱动器包括金属框架，该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；连接于所述金属框架每个边臂上的隔离层(isolation layer)；及与所述隔离层相连接的压电元件。
15.如权利要求14所述的磁头折片组合，其特征在于该隔离层为叠压在所述金属框架每一边臂上的绝缘层。
16.如权利要求15所述的磁头折片组合，其特征在于该绝缘层材料包括聚合体。
17.如权利要求14所述的磁头折片组合，其特征在于该隔离层为具有间隔体的环氧胶层，所述环氧胶层用于将所述压电元件安装到所述金属框架的每个边臂上，并使两者之间保持特定的距离。
18.如权利要求17所述的磁头折片组合，其特征在于该间隔体材料包括玻璃和二氧化硅。
19.如权利要求14所述的磁头折片组合，其特征在于该隔离层为形成在所述压电元件上的基底层。
20.如权利要求19所述的磁头折片组合，其特征在于该基底层材料包括陶瓷和硅。
21.如权利要求14所述的磁头折片组合，其特征在于该隔离层为惰性层，该惰性层为所述压电元件的多层结构的底层且未被极化。
22.一种磁盘驱动单元，其包括包括磁头、微驱动器及承载该磁头与微驱动器的悬臂件的磁头折片组合；与所述磁头折片组合连接的驱动臂；磁盘；及驱动所述磁盘旋转的主轴马达，其特征在于该微驱动器包括金属框架，该金属框架具有两个边臂及至少一个连接所述两边臂的支撑臂，所述两边臂互相平行并且相隔一定距离，从而将安装在所述支撑臂上的磁头保持在两者之间；连接于所述金属框架每个边臂上的隔离层(isolation layer)；及与所述隔离层相连接的压电元件。
全文摘要
一种微驱动器，包括金属框架，该金属框架包括两边臂，连接在边臂一端的顶支撑臂及连接在边臂另一端的底支撑臂。所述边臂互相平行并且相隔一定距离，从而可使安装在顶支撑臂上的磁头保持在两者之间。一层隔离层(isolationlayer)连接于所述金属框架的每个边臂上；一个压电元件与所述隔离层相连接。这样，当输入电压驱动所述微驱动器时，由于所述金属框架与所述压电元件之间存在一层隔离层，因此不会产生电火花。本发明同时揭露了上述微驱动器的制造方法以及含有上述微驱动器的磁头折片组合及磁盘驱动单元。
文档编号G11B5/55GK1941085SQ200510106688
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月26日 优先权日2005年9月26日
发明者姚明高 申请人:新科实业有限公司