CN101866654B

CN101866654B - 压电致动器的处理设备和压电致动器的处理方法

Info

Publication number: CN101866654B
Application number: CN2010101655873A
Authority: CN
Inventors: 井上胜; 大河原收; 渊野英己
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 2009-04-20
Filing date: 2010-04-16
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: US8248083B2; JP2010250917A; CN101866654A; JP5268762B2; US20100264934A1

Abstract

一种处理设备(60)，包括连接于第一导电部分(41)和第二导电部分(46)的电路(61)。AC电压源(70)产生AC波形电压(V₂)，所述AC波形电压(V₂)是通过将偏置电压(V_B)加上用于电容测量的AC电压(V₁)获得的。AC波形电压(V₂)是通过测量探头(62、63)施加在第一导电部分(41)和第二导电部分(46)之间的。在开关(71)闭合时将AC波形电压(V₂)施加于电路(61)的瞬间，涌入电流基于偏置电压(V_B)的电位差流过电路(61)。这种涌入电流造成导电树脂(40)中的介电击穿，由此确保导电树脂(40)的导通性。由于确保了导电树脂(40)的导通性，通过AC波形电压(V₂)测得压电本体(30)的电容，并判断压电本体(30)是否正常。

Description

压电致动器的处理设备和压电致动器的处理方法

技术领域

本发明涉及压电致动器所使用的处理设备和方法，例如涉及检查设有压电致动器的盘驱动器悬架的压电本体。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)用于信息处理设备，例如个人计算机。盘驱动器包括绕主轴旋转的磁盘、致动臂、定位电动机等。致动臂配置成通过定位电动机在枢转点周围相对于盘的磁道横向地转动。悬架安装在致动臂上。构成磁头的滑动件设置在悬架的远端部分上。

建议DSA悬架(具有二级致动器的悬架)以应付硬盘驱动器记录密度的增加。DSA悬架的一个示例公开于特开2002-184140号公报(专利文献1)中。该悬架包括通过定位电动机转动的致动臂以及包含压电本体的压电致动器(微型致动器)。压电致动器适于相对盘的磁道以无穷小距离高速地横向移动悬架。

例如锆钛酸铅(PZT)的压电本体用于压电致动器。该压电本体设置在第一和第二电极之间。第一电极通过例如银膏的导电树脂连接于第一导电部分。第二电极连接于第二导电部分。导电树脂包括基质树脂以及混合在基质树脂中的银微粒的金属填充物等。如果具有压电致动器的盘驱动器悬架中的压电本体破裂，则其性能劣化。如果压电本体的性能劣化，则悬架不能表现出预定的性能。因此，在悬架检查步骤中，检查压电本体的性能是否正常。例如，特开2003-141832号公报(专利文献2)披露一种盘驱动器，它能确定压电本体是否正常。在这种盘驱动器中，将AC电压施加于压电本体，并检测压电本体的电容(或静电容量)。

根据压电本体中的导电树脂的基质树脂中的金属填充物的混合状态，电阻值由于填充物之间不充分的导电性而变动。电阻值的变动对检测结果的影响不小。因此在某些情形下，可在测量压电本体的电容前执行使金属填充物介质击穿的步骤。例如，如果将相对高的电压(例如12V DC)施加于导电树脂，则在金属填充物之间发生介电击穿。通过这种介电击穿，可确保导电树脂的导通，且可使电阻值变得稳定。

传统地，如前面提到的，单独地进行通过将相对高的DC电压施加于导电树脂而造成介电击穿的步骤以及通过AC电压测量压电本体电容的步骤。因此，检查压电本体的操作花费很长时间和很多劳力。

发明内容本发明的目的是提供一种处理设备和方法，它能在检查压电本体时有效地执行使导电树脂介电击穿的步骤和测量盘驱动器悬架的压电本体中的电容的步骤。

压电致动器包括：设置在第一电极和第二电极之间的压电本体；以及附连于第一电极并包含掺杂有金属填充物的基质树脂的导电树脂；通过导电树脂可对第一电极导电的第一导电部分；以及对第一导电部分绝缘并可对第二电极导电的第二导电部分。

用于处理压电致动器的处理设备包括：通过测量探头连接于第一导电部分和第二导电部分的电路；施加AC波形电压的AC电压源，所述AC波形电压是通过测量探头在第一导电部分和第二导电部分之间将偏置电压加上用于电容测量的AC电压而获得的；涌入电流生成装置，用于在施加AC波形电压的一瞬间，基于偏置电压的电位差通过电路中产生的涌入电流使导电树脂介电击穿由此确保传导性；判断装置，用于在确保导电树脂导通的情况下通过AC波形电压测量压电本体的电容，并基于测得的电容判断压电本体是否正常；以及显示判断结果的显示装置。

用于处理压电致动器的处理方法包括：步骤(ST1)，通过使测量探头接触第一导电部分和第二导电部分而形成电路；以及步骤(ST2)，向电路施加AC波形电压，所述AC波形电压是通过将偏置电压加上用于电容测量的AC电压而获得的；步骤(ST3)，在施加AC波形电压的瞬间，基于偏置电压的电位差，通过电路中产生的涌入电流使导电树脂介电击穿，由此确保导通；步骤(ST4)，在产生涌入电流后确保导电树脂导通的情况下，通过AC波形电压测量压电本体的电容；步骤(ST5)，基于测得的电容判断压电本体是否正常；以及步骤(ST6)，显示判断结果。

根据上述的处理设备和方法，在检查压电本体时，能有效地在短时间内执行使压电致动器中的导电树脂的电阻值稳定的步骤和测量含压电致动器的盘驱动器悬架的压电本体的电容的步骤。

将在下面的说明中阐明本发明的附加目的和优点，其一部分将从说明书中变得明确，或可通过本发明的实践获知。可通过下文中特别指出的手法和组合来实现和获得本发明的目的和优点。

附图说明

包含于此并构成说明书一部分的附图示出本发明的实施例，并与前面给出的一般说明和下面给出的详细实施例说明一起用来解释本发明的原理。

图1是示出具有压电致动器的盘驱动器悬架的一个例子的平面图；

图2是典型地示出根据本发明一个实施例的处理设备以及悬架的部分截面的图；

图3是示出图2所示的处理设备的AC波形电压的波形图；以及

图4是示出通过图2所示处理设备的处理流程的例子的流程图。

具体实施方式

下面参照图1-图4对本发明的一个实施例进行说明。

图1示出盘驱动悬架(下文中简称为“悬架”)10的一个例子。悬架10包括底板11、负载梁12、弹性铰链部件13、沿负载梁12设置的挠曲部14以及一对压电致动器15。压电致动器15充当微型致动器。

底板11由例如不锈钢的导电材料形成。底板11提供有凸起部分16。凸起部分16固定于致动臂的远端部分(未示出)。通过定位电动机使致动臂转动。

负载梁12由例如不锈钢的导电材料形成。挠曲部14设有金属底座14a(图2)。金属底座14a由比负载梁12更薄的精密薄金属片簧形成。挠曲部14覆盖在负载梁12上。构成磁头的滑动件18设置在挠曲部14的远端部。

如图1所示，在形成于底板11的开口20中包含基本彼此平行的一对压电致动器15。如图2所示，每个压电致动器15包括压电本体30、第一电极31和第二电极32。第一电极31设置在压电本体30的一个表面上。第二电极32设置在压电本体30的另一表面上。压电本体30是压电陶瓷板，例如锆钛酸铅(PZT)。

通过溅射或电镀在压电本体30的一个表面上形成第一电极31。通过溅射或电镀在压电本体30的另一表面上形成第二电极32。第一电极31通过导电树脂40连接于第一导电部分41。第一导电部分41的一个例子构成底板11的一部分。然而，底板11以外的一些导体可用作第一导电部分41。

导电树脂40的一个例子是银膏。具体地说，导电树脂40包括膏状基质树脂40a和由混入基质树脂40a中的银微粒形成的金属填充物40b。导电树脂40通过之前的涂敷处理以未固化状态扩散至第一电极31和第一导电部分41。当导电树脂40固化时，它之后固定于电极31和导电部分41。

根据导电树脂40中的金属填充物40b的混合状态，由于填充物40b之间不充分的导电，电阻值可变动。然而，如果高于阈值的电压(例如12V)被施加于导电树脂40，则在金属填充物40b之间产生介电击穿。通过这种介电击穿，可确保导电树脂40的导通，并使电阻值稳定。

如图2所示，第二电极32通过粘结线45连接于第二导电部分46。第二导电部分46由一部分导体48构成。导体48构成附连于例如具有导体的挠曲部14的电路部件47。导体48包括端子。除电路部件47之外的一些导体可用作第二导电部分46。

挠曲部14的电路部件47包括由电绝缘树脂形成的绝缘层49。由此，挠曲部14的金属底座14a通过绝缘层49与第二导电部分46电绝缘。绝缘层49保持第一和第二导体部分41和46之间的绝缘。

如图2所示，压电本体30的相对端部30a、30b分别通过电绝缘粘合剂50固定于底板11和铰链部件13。因此，第二电极32与底板11和铰链部件13电绝缘。

在底板11的开口20中包含成对的压电本体30。这些成对的压电本体30配置成当施加电压时通过公知的压电效应膨胀和收缩。例如，如果其中一个压电本体30膨胀而另一个收缩，则相对于底板11，负载梁12的远端部分相对于盘的磁道横向移动一无穷小距离。

通过图2所示的处理设备60检查如此构成的悬架10的压电致动器15。下面是对压电致动器的处理设备60和处理方法的描述。

处理装置60包括连接于第一和第二导电部分41、46的电路61。电路61包括一对测量探头62、63。当一个测量探头62抵靠住导电部分41时对第一导电部分41导电。当另一测量探头63抵靠住导电部分46时对第二导电部分46导电。

处理设备60设有AC电压源70。AC电压源70具有处理从市电电源提供的AC电压的功能。如图3所示，AC电压源70通过将偏置电压V_B加上供电容测量的AC电压V₁来获得AC波形电压V₂。

偏置电压V_B足够高(例如12V)以在导电树脂40中形成介电击穿。例如，AC波形电压V₂的振幅为±1.4V。当开关71闭合时，AC波形电压V₂通过测量探头62、63施加在第一和第二导电部分41和46之间。

开关71充当涌入电流生成装置。如果开关71闭合，则AC波形电压V₂施加于电路61。在将AC波形电压V₂施加于电路61的瞬间，在电路61中产生涌入电流，这对应于偏置电压V_B的电位差(例如12V)。可通过该涌入电流在导电树脂40中形成介电击穿，籍此确保导电树脂40的导通性。开关71和通过AC电压源70获得的AC波形电压V₂构成涌入电流生成装置。处理设备60包括算法控制电路75和显示单元76。算法控制电路75充当判断装置。具体地说，控制电路75在确保导电树脂40导通的情况下基于AC波形电压V₂测量每个压电本体30的电容。基于如此测得的电容，判断压电本体30是否正常。显示单元76充当显示装置，用来显示判断结果。显示单元76可以是在显示面板上显示判断结果的设备、给出警报声的设备或将判断结果打印在纸上的设备。

下面结合图4等对使用处理设备60检查压电致动器15的程序步骤进行说明。

图4示出用于检查压电致动器15的处理流程的一个例子。在图4所示连接步骤(ST1)中，使测量探头62、63(图2)分别接触第一和第二导电部分41、46。因此，电路61使第一和第二导电部分41、46导电。在这之后，开关71断开。导电树脂40处于基质树脂40a未完全固化的这种未固化状态。

由AC电压源70处理从市电电源提供的AC电压。如图3所示，AC电压源70通过将偏置电压V_B加上用于电容测量的AC电压V₁而获得AC波形电压V₂。

在电压施加步骤(ST2)中，开关71闭合以通过测量探头62、63在第一和第二导电部分41、46之间施加AC波形电压V2。

每个压电本体30与电容器一样具有作为电介质的特性。因此，在开关71闭合以在第一和第二导电部分41、46之间施加AC波形电压V₂的瞬间，基于偏置电压V_B的电位差(例如12V)，在电路61中产生涌入电流。如果导电树脂40具有导通方面的故障，则涌入电流造成导电树脂40的缺陷部分的介电击穿。可通过这种介电击穿确保导电树脂40的导通性。该步骤是介电击穿步骤(ST3)。这种介电击穿步骤(ST3)发生在树脂完全固化之前。

在介电击穿步骤(ST3)中，介电击穿发生在导电树脂40中以确保树脂40的导通性并使电阻值稳定。导电树脂40在这之后完全固化。根据基质树脂40a中的金属填充物40b的混合状态，可使导电树脂40完全呈导电性以使电阻值在介电击穿步骤(ST3)开始前就趋向稳定。

在前述实施例中，预先造成测量探头62、63分别与第一和第二导电部分41、46接触，而在开关71闭合的一瞬间产生介电击穿的涌入电流。然而在替代性实施例中，可在开关71预先闭合而探头62脱离导电部分41的状态下，使一个测量探头62接触第一导电部分41从而使涌入电流流过。

在介电击穿步骤(ST3)结束后，紧接着执行测量步骤(ST4)。在测量步骤(ST4)中，测量每个压电本体30的电容。在测量步骤(ST4)中，在产生涌入电流之后确保导电树脂40导通的情况下，在电极31和32之间施加AC波形电压V₂。然后，通过算法控制电路75测量压电本体30的电容。通过测量探头62、63将例如振幅±1.4V的AC波形电压V₂施加于压电本体30而测量压电本体30的电容。

在判断步骤(ST5)中，判断在测量步骤(ST4)中测得的电容是否在基准值范围内。如果测得的电容在基准值范围内，则判定该压电本体30是正常的。如果不是，则判定该压电本体30不正常。判断结果在显示步骤(ST6)中显示在显示单元76上。

如上所述，根据使用本实施例的处理设备60的处理方法，不必再次连接测量探头62、63或改变介电击穿步骤(ST3)和测量步骤(ST4)之间的能量源。因此，可在短时间内连续执行介电击穿步骤(ST3)、测量步骤(ST4)和判断步骤(ST5)。

另一方面，传统上独立执行介电击穿步骤和电容测量步骤。在这种情形下，能量源需要从DC电压源转变为AC电压源，以使操作变得耗时。另外，探头与介质击穿用导电部分的接触位置传统上不同于电容测量的触点位置。因此使探头更为频繁地接触压电致动器，相应地使致动器损坏的机会增加。

根据本实施例，从AC电压源70产生的共通AC波形电压V₂用于介质击穿步骤(ST3)和测量步骤(ST4)。另外，在测量探头62、63分别与第一和第二导电部分41、46保持接触的状态下可连续执行介电击穿步骤(ST3)和测量步骤(ST4)。因此可有效地执行介电击穿步骤(ST3)和测量步骤(ST4)。此外，由于使测量探头62、63接触压电致动器15的频率降低，致动器15损坏的机会较小。

在实施本发明时，要理解，可适当地改变本发明的构成要素的结构和配置——包括构成处理设备的电路和探头、第一和第二导电部分、AC电压源、涌入电流生成装置、判断装置、显示装置等以及压电本体和导电树脂的结构。

本领域内技术人员也能清楚地明白附加的优点和修正。因此，本发明更宽的方面不局限于本文所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可作出各种改变而不脱离如所附权利要求书及其等效物定义的一般创新性理念的精神和范围。

Claims

1.一种用于检查盘驱动器悬架(10)的压电致动器(15)的处理设备(60)，所述压电致动器(15)包括：设置在第一电极(31)和第二电极(32)之间的压电本体(30)；附连于所述第一电极(31)并包括掺杂有金属填充物(40b)的基质树脂(40a)的导电树脂(40)；通过所述导电树脂(40)对所述第一电极(31)导电的第一导电部分(41)以及电绝缘于所述第一导电部分(41)并对第二电极(32)导电的第二导电部分(46)，所述处理设备(60)的特征在于，包括：

通过两个测量探头(62、63)分别连接于所述第一导电部分(41)和所述第二导电部分(46)的电路(61)；

通过所述两个测量探头(62、63)在所述第一导电部分(41)和所述第二导电部分(46)之间施加AC波形电压(V₂)的AC电压源(70)，所述AC波形电压(V₂)是通过将偏置电压(V_B)加上用于电容测量的AC电压(V₁)获得的；

在施加所述AC波形电压(V₂)的瞬间，基于偏置电压(V_B)的电位差通过所述电路(61)中产生的涌入电流在所述金属填充物(40b)之间发生介电击穿由此确保导电性的涌入电流生成装置(71)；

在确保所述导电树脂(40)导通的情况下通过所述AC波形电压(V₂)测量所述压电本体(30)的电容并基于测得的电容判断所述压电本体(30)是否正常的判断装置(75)；以及

显示由所述判断装置(75)作出的判断结果的显示装置(76)。

2.一种用于检查盘驱动器悬架(10)的压电致动器(15)的处理方法，所述压电致动器(15)包括：设置在第一电极(31)和第二电极(32)之间的压电本体(30)；附连于所述第一电极(31)并包括掺杂有金属填充物(40b)的基质树脂(40a)的导电树脂(40)；通过所述导电树脂(40)对所述第一电极(31)导电的第一导电部分(41)以及电绝缘于所述第一导电部分(41)并对所述第二电极(32)导电的第二导电部分(46)，所述处理方法的特征在于，包括：

通过分别使两个测量探头(62、63)接触所述第一导电部分(41)和所述第二导电部分(46)而形成电路(61)；

向所述电路(61)施加AC波形电压(V₂)，所述AC波形电压(V₂)是通过将偏置电压(V_B)加上用于电容测量的AC电压(V₁)而获得的；

在施加所述AC波形电压(V₂)的瞬间，基于所述偏置电压(V_B)的电位差通过电路(61)中产生的涌入电流在所述金属填充物(40b)之间发生介电击穿，由此确保导通；

在所述涌入电流产生后确保所述导电树脂(40)导通的情况下，通过所述AC波形电压(V₂)测量所述压电本体(30)的电容；

基于测得的电容判断所述压电本体(30)是否正常；以及

显示判断结果。