具有电绝缘可动部分的静电微致动器和相关的驱动电路制造技术

一种双向静电旋转微致动器，具有两组固定电极，一组用于逆时针驱动该微致动器，另一组用于顺时针驱动它，还具有可旋转框架，它具有连接至该可旋转框架外壁的可动电极，该可动电极在固定电极之间交错。在连接有可动电极的外壁和框架的剩余部分之间设置绝缘材料层，从而可动电极被电隔离。该框架保持为接地电位，可动电极保持在固定的非零电位上。通过给一组固定电极施加正或者负的电压而给另一组施加相反电压，同时保持可动电极在固定的非零电压上，可以驱动该微致动器。该微致动器可以用作磁盘驱动器中的辅助致动器，用于精确定位磁头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及静电微致动器，更具体地说涉及在磁记录磁盘驱动器中作为辅助读/写致动器的静电微致动器。
技术介绍
数据记录磁盘驱动器例如磁记录驱动器将信息存储在位于可旋转磁性记录磁盘的数据表面上的数据磁道中。从数据表面读取数据并且将数据写入到其上的读取/写入头或者传感器位于空气轴承浮动块上，该浮动块由位于旋转盘上的空气轴承支撑。该浮动块在刚性臂的端部处连接在柔性悬臂上。磁盘驱动器致动器通常为旋转音圈马达(VCM)，它通常使致动器臂以及所附的悬臂和浮动块径向移动以使磁头在用来接收来自数据表面的预先记录的伺服位置信息的伺服控制系统的控制作用下定位在所要求的磁道处。随着将磁盘上的数据磁道做得越来越窄并且将它们设置得彼此更加接近以提高数据密度，现在致动器和伺服控制系统变得越来越难以迅速且精确地将磁头定位到所要求的磁道上方并且进行磁道跟踪。例如，具有VCM致动器的伺服控制系统难以实现大于2kHz的伺服环路带宽。已经提出将静电致动器连接在悬臂上以提供磁头的辅助精确定位，而主致动器提供粗定位。一个这种辅助致动器为在IBM的US5959808和5995334以及由T.Hirano等人在“HDD TRACKINGMICROACTUATOR AND ITS INTEGRATION ISSUES”，ASMEInternational Mechanical Engineering Congress and Exposition，Orlando，FL，第449-452页，2000年12月中所描述的旋转静电微致动器(这样称呼是因为它是微机电系统(MEMS)装置)。近年来在集成电路技术中的技术进步已经导致开发出微米尺寸的MEMS装置，这可以采用静电和其它方法例如机械、电磁、流体和热的方法来激励和控制。MEMS制造技术是更多的半导体微制造技术与微加工的更新进展的组合。支撑着读取/写入磁头并且连接在静电微致动器的可动部分上的浮动块必须总是处于接地电位(0伏特)以避免在浮动块和磁盘之间的静电放电(ESD)，静电放电会损坏读取/写入磁头。因为微致动器的可动电极接地，所以需要相对较高的电压(例如60V)来产生理想的作用力。还有，因为浮动块地线和微致动器地线连接，所以在微致动器驱动器信号和来自读取/写入磁头的磁信号之间会出现电连接，这会给磁信号增加不希望有的噪声。当前需要一种磁盘驱动器静电微致动器和没有微致动器接地和相对高压的缺点的驱动器电路。
技术实现思路
本专利技术涉及一种双向静电旋转微致动器和装有该微致动器的用来精确定位读/写磁头的磁盘驱动器。该微致动器具有两组固定电极，一组用于逆时针驱动微致动器，而另一组用于顺时针驱动该微致动器，还具有一可旋转框架，它具有连接在其外壁上并且交错在固定电极之间的可动电极。在磁盘驱动器工作时框架保持在接地电位而可动电极保持在固定的非零电位。通过向一组固定电极施加正或负电压并且向另一组施加相反的电压来驱动该微致动器，同时将可动电极保持在固定的非零电压。应该参照以下详细说明并结合附图来更全面地理解本专利技术的特性和优点。附图说明图1为具有两级磁头定位系统的现有技术磁盘驱动器的透视图；图2为连接在图1的现有技术磁盘驱动器上的悬臂上的辅助致动器的视图；图3为具有悬臂和浮动块的现有技术辅助静电微致动器的分解透视图； 图4为具有驱动器电路的现有技术静电微致动器的平面图；图5为图4的一部分的视图，还显示出浮动块结合平台；图6为本专利技术的具有驱动电路的静电微致动器的平面图；图7为图6的一个截面的视图，显示出微致动器的两个可动部分之间的电绝缘；图8为本专利技术的静电微致动器的一实施方案的平面图，并且来自两组固定电极分支中的每一个的一个固定电极分支与每个可动电极分支连接；并且图9为根据本专利技术的微致动器的一部分的剖视图，显示出在两个可动部分之间的改进机械连接和电绝缘。具体实施例方式现有技术图1和2显示出具有用来使连接在磁头支架或浮动块30上的磁性读取/写入磁头36定位的两级伺服系统的磁盘驱动器，所述浮动块为位于磁性记录磁盘11上的选定磁道上方的空气轴承浮动块或者接触记录浮动块。两级伺服系统包括用于粗定位磁头的音圈马达(VCM)的主致动器13。主致动器13和可旋转磁盘11安装在磁盘驱动器基底10上。主致动器13包括在其端部处具有一悬臂16的致动器臂12。浮动块30连接在悬臂16的弯曲部分18上。该两级伺服系统的用于将磁头精确定位在选定磁道上的第二级为连接在弯曲部分18上的辅助致动器14。该辅助致动器14支撑着浮动块30。图2的放大分解视图显示出设置在弯曲部分18和浮动块30之间的静电旋转微致动器形式的辅助致动器14。微致动器的固定部分结合在弯曲部分18的底部上，而浮动块30结合在微致动器的可动部分上。结合平台(未示出)可以安装在微致动器14和浮动块30之间。浮动块30可以为磁头支架的连续接触类型，例如具有在读取和写入期间保持与磁盘接触的衬垫或滑板(skid)的那些类型。浮动块30还可以提供完全空气轴承支撑的非接触类型，或者为只提供部分支撑即在读取和写入期间一部分浮动块与磁盘接触或者与之接近接触的类型。图3为现有技术旋转静电微致动器14、磁盘驱动器悬臂弯曲部分18和空气轴承浮动块30的分解视图。图4为具有驱动器电路的微致动器14的平面图，图5为图4的一个剖面的视图。浮动块30具有面对着磁盘驱动器的磁盘的空气轴承表面32和支撑着读/写磁头36的延伸表面34。微致动器14包括位于绝缘衬底51上的固定和可动部分，所述绝缘衬底通常为具有绝缘表面层例如聚氨酯层、氧化硅或氮化硅层的硅衬底。衬底51安装在位于悬臂16的端部上的弯曲部分18上(图2)。微致动器14的固定部分包括固定在衬底51上的中央立柱52和也固定在衬底51上的两组固定电极53、53′。微致动器14的可动旋转部分包括一支撑框架54、多个将框架54连接在固定立柱52上的柔性部件或弹簧55以及多个描绘成连接在框架54上的两组56、56′的可动电极。这些可动电极组56、56′分别与固定电极组53、53′交叉。可选地，框架54可以支撑其上结合着浮动块30的平台57(图5)。在图5中显示出平台的剖视图。通过在衬底51上光刻形成图案并且电沉积导电材料例如镍或铜来形成连接在衬底51上的所有元件。当在可动和固定电极之间产生出力时，微致动器14的可动部分由于弹簧55的柔性而旋转(如由箭头59所示一样)。这使得读/写磁头36稍微移动以保持其在磁盘上的数据磁道上的位置。连接在框架54上的结合平台57上的浮动块30必须总是处于接地电位(0伏特)以避免在浮动块30和磁盘11之间出现静电放电(图1)，放电会损坏读/写磁头36。为了满足这种要求，通过施加如在图4中所示的电压来驱动微致动器14。包括框架54和电极56、56′在内的微致动器14的可动部分接地，并且驱动电压施加在固定电极53、53′上。施加给该组固定电极53的非零电压V1会在固定电极53和可动电极56之间施加静电引力，容易导致框架54(以及所连接的浮动块30)逆时针旋转。施加给该组固定电极53′的非零电压V2会在固定电极53′和可动电极56之间施加静电引力，容易导致框架54(以及所连接的浮动块30)顺时针旋转。因此第一组固定电极53是与逆时针旋转有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁盘驱动器，包括磁记录盘，具有多个数据磁道；读／写磁头，用于从磁盘中读出数据和向其中写入数据；主致动器，用于将该磁头粗定位在所选择的磁道上；以及静电辅助致动器，连接至读写头以及主致动器，用于在所选择的磁道 上精定位该读写头，该辅助致动器包括：连接在主致动器上的衬底；多个导电固定电极，在衬底上形成；以及可动部件，由导电材料形成，并且具有（ａ）连接至衬底并且支撑该读写头的框架，以及（ｂ）多个导电可动电极，框架和所支撑的读写 头连接至该可动电极，但是与其电隔离。

【技术特征摘要】
US 2003-2-13 10/367,0221.一种磁盘驱动器，包括磁记录盘，具有多个数据磁道；读/写磁头，用于从磁盘中读出数据和向其中写入数据；主致动器，用于将该磁头粗定位在所选择的磁道上；以及静电辅助致动器，连接至读写头以及主致动器，用于在所选择的磁道上精定位该读写头，该辅助致动器包括连接在主致动器上的衬底；多个导电固定电极，在衬底上形成；以及可动部件，由导电材料形成，并且具有(a)连接至衬底并且支撑该读写头的框架，以及(b)多个导电可动电极，框架和所支撑的读写头连接至该可动电极，但是与其电隔离。2.如权利要求1的磁盘驱动器，其中该磁盘驱动器包括空气轴承浮动块，其中读写头位于浮动块上，其中浮动块结合在框架上。3.如权利要求1的磁盘驱动器，其中所述主致动器包括臂和连接至该臂的悬臂，其中辅助致动器的衬底连接至该悬臂。4.如权利要求1的磁盘驱动器，其中所述辅助致动器是旋转致动器，还包括固定至衬底的立柱，其中可移动部件的框架通过多个柔性弹簧连接至该立柱，所述弹簧允许所述框架围绕所述柱旋转。5.如权利要求1的磁盘驱动器，其中辅助致动器的可动部件还包括(c)将可动电极与框架连接的电绝缘材料。6.如权利要求5的磁盘驱动器，其中电绝缘材料包括固化的感光聚合材料。7.如权利要求1的磁盘驱动器，其中还包括与可动电极耦合的电器件，用于在磁盘驱动器操作时给可动电极维持固定的非零电压。8.如权利要求1的磁盘驱动器，其中固定电极包括第一和第二组相互间隔一定距离的固定分支，其中可动电极包括在固定分支之间的间隔中交错的彼此间隔一定距离的可动分支。9.如权利要求8的磁盘驱动器，其中每个可动电极在第一组的固定电极和第二组的固定电极之间交错。10.如权利要求8的磁盘驱动器，其中还包括与静电致动器耦合的驱动电路，所述驱动电路给第一组固定分支提供+V和-V伏特之间的电压，给第二组固定分支提供+V和-V伏特之间的电压。11.如权利要求10的磁盘驱动器，其中在盘驱动器操作时所述框架保持为接地电位，所述可动电极保持在固定的非零电位。12.如权利要求11的磁盘驱动器，其中可动电极保持在-V伏的固定非零电位上。13.如权利要求12的磁盘驱动器，其中V大致是30伏。14.一种磁盘驱动器，包括基底；可旋转磁记录盘，它安装在基底上，并且具有多个数据磁道；读/写头，用于从盘中读出数据和向其中写入数据；磁头支架，用于在磁盘表面附近支撑该读写头；主旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：敏树平野，杨宏渊，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]