壓電致動器的處理設備和壓電致動器的處理方法

2023-10-29 19:18:02 1

專利名稱：壓電致動器的處理設備和壓電致動器的處理方法
技術領域：
本發明涉及壓電致動器所使用的處理設備和方法，例如涉及檢查設有壓電致動器 的盤驅動器懸架的壓電本體。
背景技術：
硬碟驅動器(HDD)用於信息處理設備，例如個人計算機。盤驅動器包括繞主軸旋 轉的磁碟、致動臂、定位電動機等。致動臂配置成通過定位電動機在樞轉點周圍相對於盤的 磁軌橫向地轉動。懸架安裝在致動臂上。構成磁頭的滑動件設置在懸架的遠端部分上。建議DSA懸架(具有二級致動器的懸架)以應付硬碟驅動器記錄密度的增加。DSA 懸架的一個示例公開於特開2002-184140號公報(專利文獻1)中。該懸架包括通過定位 電動機轉動的致動臂以及包含壓電本體的壓電致動器(微型致動器)。壓電致動器適於相 對盤的磁軌以無窮小距離高速地橫向移動懸架。例如鋯鈦酸鉛(PZT)的壓電本體用於壓電致動器。該壓電本體設置在第一和第二 電極之間。第一電極通過例如銀膏的導電樹脂連接於第一導電部分。第二電極連接於第二 導電部分。導電樹脂包括基質樹脂以及混合在基質樹脂中的銀微粒的金屬填充物等。如果 具有壓電致動器的盤驅動器懸架中的壓電本體破裂，則其性能劣化。如果壓電本體的性能 劣化，則懸架不能表現出預定的性能。因此，在懸架檢查步驟中，檢查壓電本體的性能是否 正常。例如，特開2003-141832號公報(專利文獻2)披露一種盤驅動器，它能確定壓電本 體是否正常。在這種盤驅動器中，將AC電壓施加於壓電本體，並檢測壓電本體的電容(或 靜電容量)。根據壓電本體中的導電樹脂的基質樹脂中的金屬填充物的混合狀態，電阻值由於 填充物之間不充分的導電性而變動。電阻值的變動對檢測結果的影響不小。因此在某些情 形下，可在測量壓電本體的電容前執行使金屬填充物介質擊穿的步驟。例如，如果將相對高 的電壓(例如12V DC)施加於導電樹脂，則在金屬填充物之間發生介電擊穿。通過這種介 電擊穿，可確保導電樹脂的導通，且可使電阻值變得穩定。傳統地，如前面提到的，單獨地進行通過將相對高的DC電壓施加於導電樹脂而造 成介電擊穿的步驟以及通過AC電壓測量壓電本體電容的步驟。因此，檢查壓電本體的操作 花費很長時間和很多勞力。發明內容本發明的目的是提供一種處理設備和方法，它能在檢查壓電本體時有效 地執行使導電樹脂介電擊穿的步驟和測量盤驅動器懸架的壓電本體中的電容的步驟。壓電致動器包括設置在第一電極和第二電極之間的壓電本體；以及附連於第一 電極並包含摻雜有金屬填充物的基質樹脂的導電樹脂；通過導電樹脂可對第一電極導電的 第一導電部分；以及對第一導電部分絕緣並可對第二電極導電的第二導電部分。用於處理壓電致動器的處理設備包括通過測量探頭連接於第一導電部分和第二 導電部分的電路；施加AC波形電壓的AC電壓源，所述AC波形電壓是通過測量探頭在第一 導電部分和第二導電部分之間將偏置電壓加上用於電容測量的AC電壓而獲得的；湧入電流生成裝置，用於在施加AC波形電壓的一瞬間，基於偏置電壓的電位差通過電路中產生的 湧入電流使導電樹脂介電擊穿由此確保傳導性；判斷裝置，用於在確保導電樹脂導通的情 況下通過AC波形電壓測量壓電本體的電容，並基於測得的電容判斷壓電本體是否正常；以 及顯示判斷結果的顯示裝置。用於處理壓電致動器的處理方法包括步驟(ST1)，通過使測量探頭接觸第一導 電部分和第二導電部分而形成電路；以及步驟(ST2)，向電路施加AC波形電壓，所述AC波 形電壓是通過將偏置電壓加上用於電容測量的AC電壓而獲得的；步驟(ST3)，在施加AC波 形電壓的瞬間，基於偏置電壓的電位差，通過電路中產生的湧入電流使導電樹脂介電擊穿， 由此確保導通；步驟(ST4)，在產生湧入電流後確保導電樹脂導通的情況下，通過AC波形 電壓測量壓電本體的電容；步驟(ST5)，基於測得的電容判斷壓電本體是否正常；以及步驟 (ST6)，顯示判斷結果。根據上述的處理設備和方法，在檢查壓電本體時，能有效地在短時間內執行使壓 電致動器中的導電樹脂的電阻值穩定的步驟和測量含壓電致動器的盤驅動器懸架的壓電 本體的電容的步驟。將在下面的說明中闡明本發明的附加目的和優點，其一部分將從說明書中變得明 確，或可通過本發明的實踐獲知。可通過下文中特別指出的手法和組合來實現和獲得本發 明的目的和優點。


包含於此並構成說明書一部分的附圖示出本發明的實施例，並與前面給出的一般 說明和下面給出的詳細實施例說明一起用來解釋本發明的原理。圖1是示出具有壓電致動器的盤驅動器懸架的一個例子的平面圖；圖2是典型地示出根據本發明一個實施例的處理設備以及懸架的部分截面的圖；圖3是示出圖2所示的處理設備的AC波形電壓的波形圖；以及圖4是示出通過圖2所示處理設備的處理流程的例子的流程圖。
具體實施例方式下面參照圖1-圖4對本發明的一個實施例進行說明。圖1示出盤驅動懸架(下文中簡稱為「懸架」)10的一個例子。懸架10包括底板 11、負載梁12、彈性鉸鏈部件13、沿負載梁12設置的撓曲部14以及一對壓電致動器15。壓 電致動器15充當微型致動器。底板11由例如不鏽鋼的導電材料形成。底板11提供有凸起部分16。凸起部分 16固定於致動臂的遠端部分(未示出)。通過定位電動機使致動臂轉動。負載梁12由例如不鏽鋼的導電材料形成。撓曲部14設有金屬底座14a(圖2)。 金屬底座14a由比負載梁12更薄的精密薄金屬片簧形成。撓曲部14覆蓋在負載梁12上。 構成磁頭的滑動件18設置在撓曲部14的遠端部。如圖1所示，在形成於底板11的開口 20中包含基本彼此平行的一對壓電致動器 15。如圖2所示，每個壓電致動器15包括壓電本體30、第一電極31和第二電極32。第一電 極31設置在壓電本體30的一個表面上。第二電極32設置在壓電本體30的另一表面上。壓電本體30是壓電陶瓷板，例如鋯鈦酸鉛(PZT)。通過濺射或電鍍在壓電本體30的一個表面上形成第一電極31。通過濺射或電鍍 在壓電本體30的另一表面上形成第二電極32。第一電極31通過導電樹脂40連接於第一 導電部分41。第一導電部分41的一個例子構成底板11的一部分。然而，底板11以外的一 些導體可用作第一導電部分41。導電樹脂40的一個例子是銀膏。具體地說，導電樹脂40包括膏狀基質樹脂40a 和由混入基質樹脂40a中的銀微粒形成的金屬填充物40b。導電樹脂40通過之前的塗敷處 理以未固化狀態擴散至第一電極31和第一導電部分41。當導電樹脂40固化時，它之後固 定於電極31和導電部分41。根據導電樹脂40中的金屬填充物40b的混合狀態，由於填充物40b之間不充分的 導電，電阻值可變動。然而，如果高於閾值的電壓(例如12V)被施加於導電樹脂40，則在金 屬填充物40b之間產生介電擊穿。通過這種介電擊穿，可確保導電樹脂40的導通，並使電 阻值穩定。如圖2所示，第二電極32通過粘結線45連接於第二導電部分46。第二導電部分 46由一部分導體48構成。導體48構成附連於例如具有導體的撓曲部14的電路部件47。 導體48包括端子。除電路部件47之外的一些導體可用作第二導電部分46。撓曲部14的電路部件47包括由電絕緣樹脂形成的絕緣層49。由此，撓曲部14的 金屬底座14a通過絕緣層49與第二導電部分46電絕緣。絕緣層49保持第一和第二導體 部分41和46之間的絕緣。如圖2所示，壓電本體30的相對端部30a、30b分別通過電絕緣粘合劑50固定於 底板11和鉸鏈部件13。因此，第二電極32與底板11和鉸鏈部件13電絕緣。在底板11的開口 20中包含成對的壓電本體30。這些成對的壓電本體30配置成 當施加電壓時通過公知的壓電效應膨脹和收縮。例如，如果其中一個壓電本體30膨脹而 另一個收縮，則相對於底板11，負載梁12的遠端部分相對於盤的磁軌橫向移動一無窮小距 罔。通過圖2所示的處理設備60檢查如此構成的懸架10的壓電致動器15。下面是對 壓電致動器的處理設備60和處理方法的描述。處理裝置60包括連接於第一和第二導電部分41、46的電路61。電路61包括一對 測量探頭62、63。當一個測量探頭62抵靠住導電部分41時對第一導電部分41導電。當另 一測量探頭63抵靠住導電部分46時對第二導電部分46導電。處理設備60設有AC電壓源70。AC電壓源70具有處理從市電電源提供的AC電 壓的功能。如圖3所示，AC電壓源70通過將偏置電壓VB加上供電容測量的AC電壓義來 獲得AC波形電壓V2。偏置電足夠高(例如12V)以在導電樹脂40中形成介電擊穿。例如，AC波形 電壓％的振幅為士 1.4V。當開關71閉合時，AC波形電壓％通過測量探頭62、63施加在第 一和第二導電部分41和46之間。開關71充當湧入電流生成裝置。如果開關71閉合，則AC波形電壓％施加於電路 61。在將AC波形電壓％施加於電路61的瞬間，在電路61中產生湧入電流，這對應於偏置 電壓％的電位差(例如12V)。可通過該湧入電流在導電樹脂40中形成介電擊穿，籍此確
5保導電樹脂40的導通性。開關71和通過AC電壓源70獲得的AC波形電壓V2構成湧入電 流生成裝置。處理設備60包括算法控制電路75和顯示單元76。算法控制電路75充當判 斷裝置。具體地說，控制電路75在確保導電樹脂40導通的情況下基於AC波形電壓V2測 量每個壓電本體30的電容。基於如此測得的電容，判斷壓電本體30是否正常。顯示單元 76充當顯示裝置，用來顯示判斷結果。顯示單元76可以是在顯示面板上顯示判斷結果的設 備、給出警報聲的設備或將判斷結果列印在紙上的設備。下面結合圖4等對使用處理設備60檢查壓電致動器15的程序步驟進行說明。圖4示出用於檢查壓電致動器15的處理流程的一個例子。在圖4所示連接步驟 (ST1)中，使測量探頭62、63(圖2)分別接觸第一和第二導電部分41、46。因此，電路61使 第一和第二導電部分41、46導電。在這之後，開關71斷開。導電樹脂40處於基質樹脂40a 未完全固化的這種未固化狀態。由AC電壓源70處理從市電電源提供的AC電壓。如圖3所示，AC電壓源70通過 將偏置電壓VB加上用於電容測量的AC電壓力而獲得AC波形電壓V2。在電壓施加步驟(ST2)中，開關71閉合以通過測量探頭62、63在第一和第二導電 部分41、46之間施加AC波形電壓V2。每個壓電本體30與電容器一樣具有作為電介質的特性。因此，在開關71閉合以 在第一和第二導電部分41、46之間施加AC波形電壓\的瞬間，基於偏置電壓VB的電位差 (例如12V)，在電路61中產生湧入電流。如果導電樹脂40具有導通方面的故障，則湧入電 流造成導電樹脂40的缺陷部分的介電擊穿。可通過這種介電擊穿確保導電樹脂40的導通 性。該步驟是介電擊穿步驟(ST3)。這種介電擊穿步驟(ST3)發生在樹脂完全固化之前。在介電擊穿步驟(ST3)中，介電擊穿發生在導電樹脂40中以確保樹脂40的導通 性並使電阻值穩定。導電樹脂40在這之後完全固化。根據基質樹脂40a中的金屬填充物 40b的混合狀態，可使導電樹脂40完全呈導電性以使電阻值在介電擊穿步驟(ST3)開始前 就趨向穩定。在前述實施例中，預先造成測量探頭62、63分別與第一和第二導電部分41、46接 觸，而在開關71閉合的一瞬間產生介電擊穿的湧入電流。然而在替代性實施例中，可在開 關71預先閉合而探頭62脫離導電部分41的狀態下，使一個測量探頭62接觸第一導電部 分41從而使湧入電流流過。在介電擊穿步驟(ST3)結束後，緊接著執行測量步驟(ST4)。在測量步驟(ST4) 中，測量每個壓電本體30的電容。在測量步驟(ST4)中，在產生湧入電流之後確保導電樹 脂40導通的情況下，在電極31和32之間施加AC波形電壓V2。然後，通過算法控制電路75 測量壓電本體30的電容。通過測量探頭62、63將例如振幅士 1. 4V的AC波形電壓V2施加 於壓電本體30而測量壓電本體30的電容。在判斷步驟(ST5)中，判斷在測量步驟(ST4)中測得的電容是否在基準值範圍內。 如果測得的電容在基準值範圍內，則判定該壓電本體30是正常的。如果不是，則判定該壓 電本體30不正常。判斷結果在顯示步驟(ST6)中顯示在顯示單元76上。如上所述，根據使用本實施例的處理設備60的處理方法，不必再次連接測量探頭 62、63或改變介電擊穿步驟(ST3)和測量步驟(ST4)之間的能量源。因此，可在短時間內連 續執行介電擊穿步驟(ST3)、測量步驟(ST4)和判斷步驟(ST5)。
另一方面，傳統上獨立執行介電擊穿步驟和電容測量步驟。在這種情形下，能量源 需要從DC電壓源轉變為AC電壓源，以使操作變得耗時。另外，探頭與介質擊穿用導電部分 的接觸位置傳統上不同於電容測量的觸點位置。因此使探頭更為頻繁地接觸壓電致動器， 相應地使致動器損壞的機會增加。根據本實施例，從AC電壓源70產生的共通AC波形電壓V2用於介質擊穿步驟 (ST3)和測量步驟(ST4)。另外，在測量探頭62、63分別與第一和第二導電部分41、46保持 接觸的狀態下可連續執行介電擊穿步驟(ST3)和測量步驟(ST4)。因此可有效地執行介電 擊穿步驟(ST3)和測量步驟(ST4)。此外，由於使測量探頭62、63接觸壓電致動器15的頻 率降低，致動器15損壞的機會較小。在實施本發明時，要理解，可適當地改變本發明的構成要素的結構和配置——包 括構成處理設備的電路和探頭、第一和第二導電部分、AC電壓源、湧入電流生成裝置、判斷 裝置、顯示裝置等以及壓電本體和導電樹脂的結構。本領域內技術人員也能清楚地明白附加的優點和修正。因此，本發明更寬的方面 不局限於本文所示和所描述的具體細節和代表性實施例。因此，可作出各種改變而不脫離 如所附權利要求書及其等效物定義的一般創新性理念的精神和範圍。
權利要求
一種用於檢查盤驅動器懸架(10)的壓電致動器(15)的處理設備(60)，所述壓電致動器(15)包括設置在第一電極(31)和第二電極(32)之間的壓電本體(30)；附連於所述第一電極(31)並包括摻雜有金屬填充物(40b)的基質樹脂(40a)的導電樹脂(40)；通過所述導電樹脂(40)對所述第一電極(31)導電的第一導電部分(41)以及電絕緣於所述第一導電部分(41)並對第二電極(32)導電的第二導電部分(46)，所述處理設備(60)的特徵在於，包括通過測量探頭(62、63)連接於所述第一導電部分(41)和所述第二導電部分(46)的電路(61)；通過所述測量探頭(62、63)在所述第一導電部分(41)和所述第二導電部分(46)之間施加AC波形電壓(V2)的AC電壓源(70)，所述AC波形電壓(V2)是通過將偏置電壓(VB)加上用於電容測量的AC電壓(V1)獲得的；在施加所述AC波形電壓(V2)的瞬間，基於偏置電壓(VB)的電位差通過所述電路(61)中產生的湧入電流使所述導電樹脂(40)中發生介電擊穿由此確保導電性的湧入電流生成裝置(71)；在確保所述導電樹脂(40)導通的情況下通過所述AC波形電壓(V2)測量所述壓電本體(30)的電容並基於測得的電容判斷所述壓電本體(30)是否正常的判斷裝置(75)；以及顯示由所述判斷裝置(75)作出的判斷結果的顯示裝置(76)。
2.一種用於檢查盤驅動器懸架(10)的壓電致動器(15)的處理方法，所述壓電致動器 (15)包括設置在第一電極(31)和第二電極(32)之間的壓電本體(30)；附連於所述第一 電極(31)並包括摻雜有金屬填充物(40b)的基質樹脂(40a)的導電樹脂(40)；通過所述 導電樹脂(40)對所述第一電極(31)導電的第一導電部分(41)以及電絕緣於所述第一導 電部分(41)並對所述第二電極(32)導電的第二導電部分(46)，所述處理方法的特徵在於， 包括通過使測量探頭(62、63)接觸所述第一導電部分(41)和所述第二導電部分(42)而形 成電路(61)；向所述電路(61)施加AC波形電壓(V2),所述AC波形電壓(V2)是通過將偏置電壓(Vb) 加上用於電容測量的AC電壓(V1)而獲得的；在施加所述AC波形電壓(V2)的瞬間，基於所述偏置電壓(Vb)的電位差通過電路(61) 中產生的湧入電流使所述導電樹脂(40)中發生介電擊穿，由此確保導通；在所述湧入電流產生後確保所述導電樹脂(40)導通的情況下，通過所述AC波形電壓 (V2)測量所述壓電本體(30)的電容；基於測得的電容判斷所述壓電本體(30)是否正常；以及 顯示判斷結果。
全文摘要
一種處理設備(60)，包括連接於第一導電部分(41)和第二導電部分(46)的電路(61)。AC電壓源(70)產生AC波形電壓(V2)，所述AC波形電壓(V2)是通過將偏置電壓(VB)加上用於電容測量的AC電壓(V1)獲得的。AC波形電壓(V2)是通過測量探頭(62、63)施加在第一導電部分(41)和第二導電部分(46)之間的。在開關(71)閉合時將AC波形電壓(V2)施加於電路(61)的瞬間，湧入電流基於偏置電壓(VB)的電位差流過電路(61)。這種湧入電流造成導電樹脂(40)中的介電擊穿，由此確保導電樹脂(40)的導通性。由於確保了導電樹脂(40)的導通性，通過AC波形電壓(V2)測得壓電本體(30)的電容，並判斷壓電本體(30)是否正常。
文檔編號G11B5/55GK101866654SQ20101016558
公開日2010年10月20日 申請日期2010年4月16日 優先權日2009年4月20日
發明者井上勝, 大河原收, 淵野英己 申請人:日本發條株式會社