JP4776488B2 - Micro-movement mechanism device and memory device incorporating the micro-movement mechanism device - Google Patents

Micro-movement mechanism device and memory device incorporating the micro-movement mechanism device Download PDF

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Description

本発明は、平面2自由度を備え、複数の記録再生用プローブヘッドを用いた微小移動機構装置及びその微小移動機構装置を搭載するメモリデバイスに関する。   The present invention relates to a micro movement mechanism device having two degrees of freedom in a plane and using a plurality of recording / reproducing probe heads and a memory device on which the micro movement mechanism device is mounted.

一般に、複数のプローブヘッドをマトリックス状に配置して用いる情報ストレージデバイスが知られている
記録再生材料(Storage medium)は、並進3自由度を備えたXYZステージ(xyz scanner)の上に搭載される。この記録再生材料の記録再生面は、多数のプローブヘッドを並べた面(2D Cantilever Array Chip)と対向されている。これらのプローブヘッドは、所定のドライバ(Multiplex-Driver)を経て、信号処理回路に接続されている。プローブヘッド面と、記録再生部とは、XYZステージにより相対的に位置決めが行われ、記録再生部の任意の位置に所望のプローブヘッドを位置決め行っている。
In general, an information storage device using a plurality of probe heads arranged in a matrix is known.
A recording / reproducing material (Storage medium) is mounted on an XYZ stage (xyz scanner) having three degrees of translation. The recording / reproducing surface of this recording / reproducing material is opposed to a surface (2D Cantilever Array Chip) on which a large number of probe heads are arranged. These probe heads are connected to a signal processing circuit via a predetermined driver (Multiplex-Driver). The probe head surface and the recording / reproducing unit are relatively positioned by an XYZ stage, and a desired probe head is positioned at an arbitrary position of the recording / reproducing unit.

プローブヘッドを用いた記録再生原理には、例えばAFMの原理を適用した例がある。さらに、記録再生部(メディア面)にトポロジカル的に微小な穴を開け、穴の有無によるプローブヘッドの出力信号の変化を情報の“1”、“0”と定義して記録する例もある。この構成は、HDDに代表される磁気記録装置と比べて、熱揺らぎによる記録密度限界以上の記録密度を達成したとの当業者間で研究速報的な内容により報告されている。尚、熱揺らぎによる記録密度限界とは、外部から与えられた又は内部で発生した熱揺らぎにより、情報の安定性が劣化し、記録密度を向上する際の妨げとなることを示唆する。   As a principle of recording / reproducing using a probe head, for example, there is an example in which the principle of AFM is applied. Further, there is an example in which a topologically minute hole is formed in the recording / reproducing unit (media surface), and a change in the output signal of the probe head due to the presence or absence of the hole is defined as information “1” or “0” and recorded. This configuration has been reported based on preliminary research contents among those skilled in the art that a recording density higher than the recording density limit due to thermal fluctuation is achieved as compared with a magnetic recording apparatus represented by an HDD. The recording density limit due to thermal fluctuation indicates that the thermal fluctuation given from outside or generated inside deteriorates the stability of information and hinders the improvement in recording density.

また同様に、この情報ストレージデバイスは、不揮発性メモリの代表格であるNAND型フラッシュメモリに比べると、更なる集積化(記録密度の向上)実現の際に課題となる、配線抵抗、リソグラフィーの解像度の限界などの諸問題はすでに解決している。今後数年〜十数年後に顕在化すると予想される記録密度限界値に対しても、これを上回る記録密度が報告されている。   Similarly, this information storage device has problems in wiring integration and lithography resolution, which are problems when realizing further integration (improvement of recording density) compared to NAND flash memory, which is a typical nonvolatile memory. Problems such as the limitations of the problem have already been solved. A recording density higher than this has been reported for a recording density limit value that is expected to become apparent in the next several to ten and several years.

この情報ストレージデバイスでは、基本的に記録密度は、プローブヘッドにて情報を記録再生する際に、隣接する領域からの干渉等により信号出力値レベルがある一定値以下とならない範囲において、プローブヘッドを位置決めするX−Y方向の分解能にて決定される。記録原理により、記録密度限界は異なるが、AFM原理転用、熱的トポロジカル記録等、従来提案されている原理において、最小の記録再生ビットサイズは数nm〜数10nmレベルである。   In this information storage device, basically, when recording / reproducing information with the probe head, the recording density of the probe head is within a range where the signal output value level does not become a certain value or less due to interference from adjacent areas. It is determined by the resolution in the XY direction for positioning. Although the recording density limit differs depending on the recording principle, the minimum recording / reproducing bit size is several nanometers to several tens of nanometers in the conventionally proposed principles such as AFM principle diversion and thermal topological recording.

しかし、記録密度は高い一方、情報の転送レートは必ずしも従来デバイス(HDDやNANDフラッシュメモリ等)と比べて高速ではない。これは記録再生原理の情報の書き込み・読み出しに要する時間自体に拘束される要因と、プローブヘッドを上記のような微小ビットサイズ(数nm〜数十nmレベル)に対して、高精度にX−Y面内で位置決めすることとに要する機械的な応答時間・制御時間の制約による拘束される要因等を含んでいる。その対策として、プローブヘッドを単体ではなく、XYZステージ機構に載置された記録メディア部に対して、プローブを多数に備えたアレイを用いてに対して、駆動部で並列的にアクセスさせることで、転送レートを改善するという構成の情報ストレージデバイスが提案されている。
US 2004/0019757A1 USP 5,835,477
However, while the recording density is high, the information transfer rate is not necessarily higher than that of conventional devices (HDD, NAND flash memory, etc.). This is a factor that is constrained by the time required to write / read information on the principle of recording / reproduction, and the probe head with high precision X- It includes factors that are constrained by constraints on mechanical response time and control time required for positioning in the Y plane. As a countermeasure, the probe head is not a single unit, but the recording medium unit placed on the XYZ stage mechanism is accessed in parallel by the drive unit using an array having a large number of probes. An information storage device configured to improve the transfer rate has been proposed.
US 2004 / 0019757A1 USP 5,835,477

前述したようなプローブアレイメモリは実用レベルに至っていないが、現在のストレージ機構とは基本構成自体が異なり、記録密度限界を大きく上に引き延ばすブレイクスルー技術となることが予想される。   Although the probe array memory as described above has not reached the practical level, the basic configuration itself is different from the current storage mechanism, and it is expected to be a breakthrough technology that greatly extends the recording density limit.

しかしながら、現在の提案では、実用化された場合には、プローブアレイを高精度に位置決めを行うアクチュエータ機構、ステージ機構等の周辺機構を伴う構成となる。つまり、記録再生原理及びバイス単体としては、非常に高い記録再生密度を示すことが望めるが、周辺機構を含むシステム全体の大きさ(実装面積)から見ると、記録再生密度は必ずしも高くものではなく、メモリサイズの小型化や集積化に対しては阻害する要因となっている。   However, in the current proposal, when it is put into practical use, the configuration is accompanied by peripheral mechanisms such as an actuator mechanism and a stage mechanism that position the probe array with high accuracy. In other words, the recording / reproducing principle and the vice alone can be expected to show a very high recording / reproducing density, but the recording / reproducing density is not necessarily high when viewed from the size (mounting area) of the entire system including the peripheral mechanism. This is a factor that hinders downsizing and integration of the memory size.

特に、従来のX−Yステージとして電磁アクチュエータを用いた構成においては、記憶装置全体の大きさから見て記録メディア部に比べ、電磁アクチュエータのコイル部・磁石部が占める割合が高く、システム全体として小型化を妨げている。これは、アクチュエータとして必要とされる発生力と、移動距離の両方を満足するためには、一定ボリューム以上のアクチュエータ領域を必要とすることに起因する。   In particular, in the configuration using an electromagnetic actuator as a conventional XY stage, the ratio of the coil / magnet portion of the electromagnetic actuator is higher than the recording media portion in terms of the size of the entire storage device. Preventing downsizing. This is because an actuator area of a certain volume or more is required to satisfy both the generated force required for the actuator and the moving distance.

そこで、記憶装置全体の大きさに対して、実装面積の省スペース化を図り、高トルク・発生力を有する微小移動機構装置及びその微小移動機構装置を搭載するメモリデバイスを提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a micro-movement mechanism device having high torque and generating force, and a memory device equipped with the micro-movement mechanism device, with a reduced mounting area with respect to the overall size of the storage device. To do.

上記目的を達成するために、弾性部材により固定部に支持された圧電材料部と、前圧電材料部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と、前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、該電極部に所定パターンの駆動電圧を印加する静電駆動部と、を具備し、前記圧電材料部及び前記電極部に対して、階層的に配置された被駆動対象物の駆動面に、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて配置し、前記電極への印加電圧値の制御により前記圧電材料部を前記被駆動対象物に押さえ付ける力を変化させて、前記被駆動対象物を任意の方向に移動させることを特徴とする微小移動機構装置。
微小移動機構装置を提供する。
To achieve the above object, a piezoelectric material portion supported on the fixed portion by the elastic member, a piezoelectric drive unit consists of a voltage generator for applying a driving voltage of a predetermined pattern prior Symbol piezoelectric material portion, An electrode portion provided in contact with the piezoelectric material portion; and an electrostatic drive portion that applies a driving voltage of a predetermined pattern to the electrode portion, and is hierarchical with respect to the piezoelectric material portion and the electrode portion. The piezoelectric material portion that is ultrasonically vibrated is opposed to and brought into contact with the driving surface of the driven object placed on the electrode, and the piezoelectric material portion is placed on the driven surface by controlling the voltage applied to the electrode portion . A micro-movement mechanism device characterized by changing a force pressed against a driven object to move the driven object in an arbitrary direction.
A micro-movement mechanism device is provided.

さらに、枠形状の固定部に支持された圧電材料部と、前圧電材料部に前記電極部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と、前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、前記電極部に所定の電圧パターンを付与する静電駆動部と、前記枠形状の固定部内側に設けられ、突起部を有する記録再生用プローブが複数配置されたプローブアレイ部と、前記プローブアレイ部に対向して階層的に配置されるように、弾性部材で固定部に支持され、情報を記録可能な記録面を有する記録再生部と、前記記録再生部の前記記録面から前記記録再生用プローブが読み出した情報を処理する信号処理回路と、を具備し、前記記録再生部の前記記録面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて、前記静電駆動部に設けた前記電極への印加電圧値の制御により、前記圧電材料部が前記記録再生部に押さえ付ける力を変化させて、前記記録再生部を任意の方向に移動させて、所望する情報を取得することを特徴とする微小移動機構装置を搭載するメモリデバイスを提供する。 Further, a piezoelectric material portion supported on the fixed portion of the frame-shaped, the front SL and a voltage generator for applying a driving voltage of a predetermined pattern on the electrode portions in the piezoelectric material portion, a piezoelectric driving unit composed of the piezoelectric There are a plurality of electrode parts provided in contact with the material part, an electrostatic drive part for applying a predetermined voltage pattern to the electrode part, and a plurality of recording / reproducing probes provided on the inner side of the frame-shaped fixing part and having protrusions. the arrangement probe array, said to be disposed probes array portion opposite the hierarchical, is supported on the fixed portion of an elastic member, and a recording and reproducing unit having a record capable recording surface information, before A signal processing circuit for processing information read by the recording / reproducing probe from the recording surface of the recording / reproducing unit, and the piezoelectric material unit that vibrates ultrasonically with respect to the recording surface of the recording / reproducing unit. Opposing and touching By controlling the applied voltage to the electrostatic drive unit to the electrode portion provided, said piezoelectric material part is to change the force for pressing the recording and reproducing unit, moving the recording and reproducing unit in any direction Thus, a memory device equipped with a micro-movement mechanism device characterized by acquiring desired information is provided.

本発明により、記憶装置全体の大きさに対して実装面積の省スペース化を図り、高トルク・発生力を有する微小移動機構装置及びその微小移動機構装置を搭載するメモリデバイスを提供することすることができる。   According to the present invention, a mounting area is reduced with respect to the overall size of a storage device, and a micro-movement mechanism device having high torque and generating force and a memory device equipped with the micro-movement mechanism device are provided. Can do.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
図1は、第1の実施形態に係る微小移動機構装置1の概略的な構成を示す図である。
この微小移動機構装置1は、中央に配置される複数の記録再生用プローブが配置されるプローブアレイ2と、その周囲の四方に配置されるアクチュエータ部3とにより、ステージ機構を成すように構成され、これらは半導体製造技術やMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術等を用いて形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a minute movement mechanism device 1 according to the first embodiment.
The micro-movement mechanism device 1 is configured to form a stage mechanism by a probe array 2 in which a plurality of recording / reproducing probes arranged in the center are arranged and an actuator unit 3 arranged in four directions around the probe array 2. These are formed using semiconductor manufacturing technology, MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology, or the like.

アクチュエータ部3は、プローブアレイ2の四方を取り囲むように矩形の支持アーム部6が設けられ、それぞれの支持アームの辺中央に少なくとも4つの圧電アクチュエータが設けられている。図1においては、被駆動対象物となる、表面に記録再生のための層が設けられたメディア面4aが形成された記録メディア部4に対して、プローブアレイ2が支持アーム部6で支持され、対向するように階層的に配置されている。プローブアレイ2は、多数のプローブ5が例えばマトリックス状に任意の間隔で配置されている。   The actuator portion 3 is provided with a rectangular support arm portion 6 so as to surround the four sides of the probe array 2, and at least four piezoelectric actuators are provided at the center of each of the support arms. In FIG. 1, a probe array 2 is supported by a support arm unit 6 on a recording medium unit 4 on which a medium surface 4 a having a layer for recording and reproduction is formed. Are arranged hierarchically so as to face each other. In the probe array 2, a large number of probes 5 are arranged, for example, in a matrix at an arbitrary interval.

上記圧電アクチュエータは、圧電素子と電極により構成されている。実施形態においては、2つの対向する辺にそれぞれX軸用圧電アクチュエータ7a,7bが設けられ、これらと直交する2つの辺にそれぞれY軸用圧電アクチュエータ8a,8bが設けられている。また、各圧電アクチュエータには、Z軸用静電アクチュエータ9が設けられている。プローブ5は、前述したように、AFMの原理を適用した片持ち針(又は、突起部)の形状を成し、その針先がメディア面(記録面)4aに形成された穴又は溝の凹凸により上下動して“1”、“0”からなる情報を読み出している。片持ち針の場合には、引力領域又は斥力領域にて使用され、その変動(位置)によりデータ“1”、“0”として検出している。これらの記録再生用プローブ(以下、プローブと称する)5は、後述するCMOS技術を用いた信号処理回路(以下、CMOS回路とする)に接続する配線が設けられたプローブ筐体に取り付けられており、プローブ5の変動により発生した検出信号(情報信号)を送出している。 The piezoelectric actuator includes a piezoelectric element and an electrode. In the embodiment, X-axis piezoelectric actuators 7a and 7b are provided on two opposing sides, respectively, and Y-axis piezoelectric actuators 8a and 8b are provided on two sides orthogonal to these. Each piezoelectric actuator is provided with a Z-axis electrostatic actuator 9. As described above, the probe 5 has the shape of a cantilever needle (or protrusion) to which the AFM principle is applied, and the tip of the needle is uneven in a hole or groove formed in the media surface (recording surface) 4a. As a result, the information consisting of “1” and “0” is read up and down. In the case of a cantilever needle, it is used in the attractive force region or the repulsive force region, and is detected as data “1” or “0” based on the variation (position). These recording / reproducing probes (hereinafter referred to as probes) 5 are attached to a probe housing provided with wirings for connection to a signal processing circuit (hereinafter referred to as a CMOS circuit) using a CMOS technology which will be described later. The detection signal (information signal) generated by the fluctuation of the probe 5 is transmitted.

支持アーム部6の四隅には、固定部となる4つの支柱6aが設けられており、重ね合わされたCMOS回路基板部10の四隅を固定する。このCMOS回路基板部10に形成されたCMOS回路12は、各プローブ5から受け取った情報信号が処理される。さらに、CMOS回路基板部10には、アクチュエータ部3に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部(ドライバ回路)も設けられている。尚、電圧発生部は、必ずしもCMOS回路基板部10に一体的に設けられる必要はなく、別途、異なる基板の設けられてもよい。この別体基板であった場合には、CMOS回路基板部10の上側又は下側に階層的に設けられる。以降の説明において、CMOS回路基板部10とプローブアレイ2とアクチュエータ部3が実装し一体的になった構成部位をアクチュエータ側基板11と称している。   At the four corners of the support arm portion 6, four support columns 6a serving as fixing portions are provided, and the four corners of the superimposed CMOS circuit substrate portion 10 are fixed. The CMOS circuit 12 formed on the CMOS circuit board portion 10 processes the information signal received from each probe 5. Further, the CMOS circuit substrate unit 10 is also provided with a voltage generator (driver circuit) that applies a predetermined pattern of driving voltage to the actuator unit 3. Note that the voltage generator does not necessarily have to be provided integrally with the CMOS circuit substrate unit 10, and a different substrate may be provided separately. In the case of this separate substrate, it is provided hierarchically on the upper side or the lower side of the CMOS circuit substrate unit 10. In the following description, a component part in which the CMOS circuit board part 10, the probe array 2, and the actuator part 3 are mounted and integrated is referred to as an actuator side board 11.

アクチュエータ側基板11のプローブ5が配置されているプローブ面とメディア基板4のメディア面4aは、均一な距離(間隔)で保持される。さらに、静電アクチュエータ9を用いて、圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bとメディア面4aの間の押し付け力を調整し、且つ圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bによる推進力の調整を実施する。これらの静電アクチュエータ9と圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bを用いて、プローブ5がメディア面4aに対して、適正な読み出し位置及び適正な距離間となるように動作される。   The probe surface on which the probe 5 of the actuator side substrate 11 is disposed and the media surface 4a of the media substrate 4 are held at a uniform distance (interval). Further, the pressing force between the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, 8b and the media surface 4a is adjusted by using the electrostatic actuator 9, and the propulsive force is adjusted by the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, 8b. . Using these electrostatic actuator 9 and piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a and 8b, the probe 5 is operated so as to be at an appropriate reading position and an appropriate distance with respect to the media surface 4a.

次に、図2A,図2Bを参照して、代表として圧電アクチュエータ7a及び静電アクチュエータ9のそれぞれの作用について説明する。これらの構成部位で図1に示した構成部位と同等の部位には同じ参照符号を付している。   Next, with reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the operation of each of the piezoelectric actuator 7a and the electrostatic actuator 9 will be described as a representative. In these constituent parts, parts that are the same as the constituent parts shown in FIG.

図2A,図2Bは、図1に示した微小移動機構装置1のステージ機構に関係する構成部位を示している。この構成では、例えばSiにより形成される記録メディア部4と、圧電材料及び金属材料によりアクチュエータ部3(圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8b及び静電アクチュエータ9)と、弾性支持部21と、所定パターンの駆動電圧を印加する圧電ドライバ部22と、所定パターンの駆動電圧を印加する静電ドライバ23と、システム全体の制御を行うコントローラ部24と、位置センサ25とを示している。   2A and 2B show components related to the stage mechanism of the micro-movement mechanism device 1 shown in FIG. In this configuration, for example, the recording medium portion 4 made of Si, the actuator portion 3 (piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, 8b and the electrostatic actuator 9) made of a piezoelectric material and a metal material, the elastic support portion 21, and a predetermined portion A piezoelectric driver unit 22 that applies a pattern driving voltage, an electrostatic driver 23 that applies a predetermined pattern driving voltage, a controller unit 24 that controls the entire system, and a position sensor 25 are shown.

弾性支持部21は、バネ等の弾性形状を成しアクチュエータ側基板11(CMOS回路基板10(図1参照)、プローブアレイ2及びアクチュエータ部3)を複数の方向、少なくとも四方から弾性的に横架(又は懸架)して支持している。また、アクチュエータ側基板11を記録メディア部4に一定の力で押し付けるように形成することができる。この例においては、圧電アクチュエータ7aの両端側又は、周辺部等に静電アクチュエータ9となる電極を設けている。また、弾性支持部21は、SiやPoly−Si等のシリコン材料又は金属又は非金属材料からなるコイル形状バネ又は、板形状バネ等が用いられる。   The elastic support portion 21 has an elastic shape such as a spring, and the actuator side substrate 11 (the CMOS circuit substrate 10 (see FIG. 1), the probe array 2 and the actuator portion 3) is elastically mounted in a plurality of directions from at least four directions. (Or suspended) to support. Further, the actuator-side substrate 11 can be formed to be pressed against the recording media unit 4 with a certain force. In this example, electrodes serving as the electrostatic actuator 9 are provided on both ends of the piezoelectric actuator 7a or on the periphery thereof. Further, the elastic support portion 21 is made of a coil-shaped spring or a plate-shaped spring made of a silicon material such as Si or Poly-Si, a metal, or a non-metal material.

位置センサ25は、記録メディア部4とアクチュエータ部3との間に設けられ、何れかに基準位置(例えば、XY座標の原点)を定めて、その原点に対する現在位置と、目標位置までの間の水平距離と、X−Y平面内部でのねじれ量(距離差により求める)を算出する。この位置センサ25は、例えば、記録メディア部4の四隅に配置され、それぞれに静電容量を測定し、対向して設けた検出部に対するズレ量を利用する静電容量型センサを用いることができる。また他にも、対向面積の変化により熱伝導率が変化することから同様に対向して設けた検出部のズレ量検出を利用する熱量利用型センサ等を用いることができる。位置センサ25は、プローブ5とメディア面4aとの位置(X−Y平面上)及び距離(Z方向)を測定する。   The position sensor 25 is provided between the recording medium unit 4 and the actuator unit 3, and determines a reference position (for example, the origin of the XY coordinates) at any position, and between the current position with respect to the origin and the target position. The horizontal distance and the twist amount (obtained by the distance difference) inside the XY plane are calculated. The position sensor 25 may be, for example, a capacitance type sensor that is disposed at the four corners of the recording medium unit 4, measures the capacitance of each of the position sensors 25, and uses the amount of deviation with respect to the detection unit provided oppositely. . In addition, since the thermal conductivity changes due to the change in the opposed area, a heat quantity utilization type sensor or the like that uses the detection of the deviation amount of the detectors provided in the same manner can be used. The position sensor 25 measures the position (on the XY plane) and the distance (Z direction) between the probe 5 and the media surface 4a.

このような構成において、図2Aに示すように、静電アクチュエータ9が発生する力(近づく方向の力)が無い、又は弱い場合には、圧電アクチュエータ7aと記録メディア部4との間に働く押し付け力は弱くなり、記録メディア部4に伝達される発生力は小さくなる。一方、図2Bに示すように、静電アクチュエータ9の発生力が大きい場合には、圧電アクチュエータ7aが記録メディア部4に押し付けられるように働く押し付け力が強くなり、記録メディア部4に伝達される発生力が大きくなる。   In such a configuration, as shown in FIG. 2A, when there is no or weak force generated by the electrostatic actuator 9 (force in the approaching direction), pressing between the piezoelectric actuator 7 a and the recording media unit 4 is performed. The force becomes weaker and the generated force transmitted to the recording media unit 4 becomes smaller. On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the generated force of the electrostatic actuator 9 is large, the pressing force that works so that the piezoelectric actuator 7 a is pressed against the recording medium unit 4 becomes strong and is transmitted to the recording medium unit 4. Generating power increases.

課題で述べたように、圧電アクチュエータ及び静電アクチュエータが設けられた可動部の支持構成やガイド機構の有無により、システム全体のサイズが大きく変わる。本実施形態においては、大きなトルク(発生力)重量比を持つことを特徴とする圧電アクチュエータをメディア面に積み重ねるように階層的に配置されて、従来の可動部の支持構成やガイド機構が不要となり、実装面積の省スペース化を図りシステム全体としてのサイズの縮小化が実現できる。 As described in the problem, the size of the entire system varies greatly depending on the support structure of the movable part provided with the piezoelectric actuator and the electrostatic actuator and the presence or absence of the guide mechanism. In the present embodiment, it is hierarchically arranged to overlap seen product a piezoelectric actuator on the media surface, characterized by having a large torque (generated force) weight ratio, conventional movable portion of the support structure and guide mechanism This eliminates the need for space saving of the mounting area and the size of the entire system can be reduced.

また、圧電アクチュエータは、発生力が大きい反面、変位量は小さいというトレードオフを有している。本実施形態では、プローブアレイ2の移動に対しては、所謂、公知な超音波モータの動作原理を用いている。この動作原理は、超音波振動を利用して摩擦駆動する。超音波が加えられた振動体に押し付けられた物体は、運動の時定数に比べて超音波周波数が高くなるため、超音波の1周期の振幅のある位置でのみが接触することとなる。この接触する部分がだ円運動又は直線的な復運動すれば、物体は推力を受ける。この推進における速度や変位量は駆動電圧波形を制御することができる
本実施形態では、高速に変位・振動する圧電材料部と、被駆動対象物間の押し付け力に依存して、伝達力を変化させている。つまり、伝達力の調整に微小領域において製作性が良い静電アクチュエータを利用して押し付け力の調整を実現している。これらの圧電アクチュエータと静電アクチュータを組み合わせて、静電アクチュエータの吸引力により、圧電アクチュエータと被駆動対象物間の押し付け力を調整することで、プローブアレイ2の自在な移動が省スペースで且つ、高トルク発生力を有する微小移動機構(ステージ機構)を実現することができる。
In addition, the piezoelectric actuator has a trade-off that the generated force is large but the displacement is small. In the present embodiment, a so-called operation principle of a known ultrasonic motor is used for the movement of the probe array 2. This principle of operation is friction driven using ultrasonic vibration. Since the object pressed against the vibrating body to which the ultrasonic wave is applied has an ultrasonic frequency higher than the time constant of movement, the object comes into contact only at a position having an amplitude of one cycle of the ultrasonic wave. If this contacted part makes an elliptical motion or a rectilinear motion, the object receives a thrust. The speed and displacement in this propulsion can control the drive voltage waveform.In this embodiment, the transmission force changes depending on the pressing force between the piezoelectric material part that is displaced and vibrated at high speed and the driven object. I am letting. In other words, the adjustment of the pressing force is realized by using an electrostatic actuator that has good manufacturability in a minute region for adjusting the transmission force. By combining these piezoelectric actuators and electrostatic actuators, and adjusting the pressing force between the piezoelectric actuator and the driven object by the suction force of the electrostatic actuator, the probe array 2 can be freely moved in a space-saving manner, A minute movement mechanism (stage mechanism) having a high torque generation force can be realized.

次に、図3に示すフローチャートを参照して、微小移動機構装置1の動作について説明する。
まず、プローブ5があてがわれるメディア面4aの所望する情報が記録されている読み出し位置に関する目標位置情報(座標情報やアドレス情報)がステージ機構のコントローラ部24に対して指示される(ステップS1)。
Next, the operation of the fine movement mechanism device 1 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
First, the target position information (coordinate information or address information) is instructed to the controller unit 24 of the stage mechanism regarding the read position the probe 5 is desired to information media surface 4a which addressed cracking is recorded (step S1) .

次に、記録メディア部4とアクチュエータ部3の間に設けた位置センサ25からの検出信号による現在位置を求め(ステップS2)、指示された目標位置までの間の距離を算出し(ステップS3)、さらにX−Y平面内部でのねじれ量を算出する(ステップS4)。目標値までの距離とねじれ情も報を記録するテーブルに照らし合わせて、X方向とY方向にそれぞれ配置した圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bへの発生伝達力を求める。   Next, a current position is obtained from a detection signal from a position sensor 25 provided between the recording medium unit 4 and the actuator unit 3 (step S2), and a distance to the instructed target position is calculated (step S3). Further, the amount of twist in the XY plane is calculated (step S4). The generated transmission force to the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, and 8b arranged in the X direction and the Y direction is obtained by comparing the distance to the target value and the twist information with a table for recording information.

このテーブルは、圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bに対して、予め圧電素子に与えられる電圧値と、圧電アクチュエータ自身が記録メディア部4に押し付けられる押し付け力の関係がパラメータとして設定されている。これは、印加する電圧値でどの程度の大きさの伝達力が発生するかの情報を示しており、予め実験等により経験的に求めて処理プログラムで設けられたデータ内のテーブルに設定しておく。   In this table, the relationship between the voltage value previously applied to the piezoelectric element and the pressing force with which the piezoelectric actuator itself is pressed against the recording medium unit 4 is set as a parameter for the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, and 8b. This indicates information on how much transmission force is generated by the voltage value to be applied, and is set in a table in the data provided by the processing program that is empirically obtained in advance through experiments or the like. deep.

このテーブルに設定されるパラメータとして、静電アクチュエータ9についても同様に設定されている。静電アクチュエータ9の電極に印加される電圧値に対して、弾性支持している弾性体の剛性を考慮して、どの程度の大きさの押し付け力が発生するかの情報を、実験等の測定により求めて又は、シミュレーションにより求めて、テーブルに設定する。   As a parameter set in this table, the electrostatic actuator 9 is similarly set. Information on how much pressing force is generated in consideration of the rigidity of the elastic body that is elastically supported with respect to the voltage value applied to the electrode of the electrostatic actuator 9 is measured through experiments or the like. Or obtained by simulation and set in the table.

これら2つのテーブルに対する探索工程(ルックアップテーブル)を経て、圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8b及び静電アクチュエータ9ヘのそれぞれの入力電圧値を決定し(ステップS5,S6)、各ドライバ22,23を駆動する。一定の時間間隔にて、位置センサ25からの情報を取得し(ステップS7)、初期目標値に対して、現在位置及びねじれ量が、設定した許容誤差範囲内に収束したか否かを判別する(ステップS8)。この判別において、設定した許容誤差範囲内に収束した場合には(YES)、目標位置に到達したものと判別し、圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8b及び静電アクチュエータ9の動作を停止する(ステップS9)。一方、設定した許容誤差範囲内に収束しない場合には(NO)、目標位置には到達していないものと判別し、ステップS3に戻り、距離算出及びねじれ算出を再度実行して、同様なシーケンスを繰り返し行い、目標位置到達を図る。尚、目標位置到達については、距離算出及びねじれ算出実行を無限回に行うのではなく、予め定めた回数を再実行させても目標位置に到達しなかった場合には、エラーとして処理させる工程を含ませてもよい。   Through the search process (lookup table) for these two tables, the respective input voltage values to the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, 8b and the electrostatic actuator 9 are determined (steps S5, S6), and the drivers 22, 23 is driven. Information is acquired from the position sensor 25 at regular time intervals (step S7), and it is determined whether or not the current position and the twist amount have converged within a set allowable error range with respect to the initial target value. (Step S8). In this determination, when convergence is within the set allowable error range (YES), it is determined that the target position has been reached, and the operations of the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, 8b and the electrostatic actuator 9 are stopped ( Step S9). On the other hand, if it does not converge within the set allowable error range (NO), it is determined that the target position has not been reached, the process returns to step S3, the distance calculation and the twist calculation are executed again, and a similar sequence is performed. Is repeated until the target position is reached. For reaching the target position, the distance calculation and the twist calculation execution are not performed infinitely, but if the target position is not reached even if the predetermined number of times is re-executed, a process of processing as an error is performed. It may be included.

以上のように本実施形態の微小移動機構装置1は、記録メディア部4、プローブアレイ2(アクチュエータ部3を含む)及びCMOS回路基板部10が階層的に重ね合わせられるように配置される。アクチュエータ部3は、公知な超音波モータの動作原理を用いて、記録メディア部4に対して、プローブアレイ2を移動させて、プローブ5を所望する記憶位置(目標位置)に到達させることができる。このような構成により、アクチュエータ部3の押し付け力の強弱によりプローブアレイ2の移動状態及び移動方向を制御することができる。従って、従来では必要であった可動部の支持構成やガイド機構が不要となり、階層構造で構成されるため、長距離の移動が無くなり、システム全体のサイズ(実装面積)の縮小化が実現できる。   As described above, the micro-movement mechanism device 1 according to the present embodiment is arranged so that the recording medium unit 4, the probe array 2 (including the actuator unit 3), and the CMOS circuit board unit 10 are layered. The actuator unit 3 can move the probe array 2 with respect to the recording media unit 4 using the known principle of operation of an ultrasonic motor to reach the probe 5 to a desired storage position (target position). . With such a configuration, the moving state and moving direction of the probe array 2 can be controlled by the strength of the pressing force of the actuator unit 3. Therefore, the movable portion supporting structure and guide mechanism, which are conventionally required, are not required, and are configured in a hierarchical structure. Therefore, long distance movement is eliminated, and the size (mounting area) of the entire system can be reduced.

次に、第2の実施形態について説明する。
本実施形態は、前述した第1の実施形態と同等の構成であり、作用が異なっている。
前述した第1の実施形態において、静電アクチュエータによる吸引力が無い又は少ない場合には、圧電アクチュエータと記録メディア間の押し付け力は小さくなる。そこで、静電アクチュエータの吸引力を増して、記録メディアと圧電アクチュエータ(各圧電素子)間の押し付け力を増大させていた。
Next, a second embodiment will be described.
The present embodiment has the same configuration as that of the first embodiment described above, and the operation is different.
In the first embodiment described above, when there is no or little suction force by the electrostatic actuator, the pressing force between the piezoelectric actuator and the recording medium is reduced. Therefore, the pressing force between the recording medium and the piezoelectric actuator (each piezoelectric element) is increased by increasing the suction force of the electrostatic actuator.

第2の実施形態では、図2Aに示すアクチュエータ側基板11を支持する弾性支持体21に生じる初期残留応力等の効果により、圧電アクチュエータ7a,7b,8a,8bの伝達力を発生させるのに十二分な大きさの力でアクチュエータ部3が記録メディア部4側に押し付けられる。そこで、静電アクチュエータ9の吸引力が発生する向きを逆向きに変更することにより、この吸引力を用いて記録メディア4とアクチュエータ部3間の押し付け力を低減する方向に働かせる。従って本実施形態は、弾性支持体21による圧電アクチュエータと記録メディア間の押し付け力を静電アクチュエータ9の吸引力で緩和するように作用させて、駆動を制御することができる。   In the second embodiment, it is sufficient to generate the transmission force of the piezoelectric actuators 7a, 7b, 8a, and 8b due to the effects such as the initial residual stress generated in the elastic support 21 that supports the actuator-side substrate 11 shown in FIG. 2A. The actuator unit 3 is pressed against the recording media unit 4 with a force of a halved magnitude. Therefore, by changing the direction in which the suction force of the electrostatic actuator 9 is generated in the opposite direction, the suction force is used to reduce the pressing force between the recording medium 4 and the actuator unit 3. Therefore, in this embodiment, the driving force can be controlled by causing the pressing force between the piezoelectric actuator and the recording medium by the elastic support member 21 to be alleviated by the suction force of the electrostatic actuator 9.

次に、第3の実施形態について説明する。図4A,図4Bは、第3の実施形態に係る微小移動機構装置31の概略構成を示す。図4Aは、小移動機構装置31の断面構成例を示し、図4Bは、記録メディア部32の上方から見た正面構成を示している。
前述した第1、第2の実施形態の小移動機構装置1においては、静電アクチュエータ9による力で押し付ける構成であった。これに対して第3の実施形態では、図4Aに示すように記録メディア部32は、メディア面を有する内側のメディア部32bが外周部32aに対して弾性体部32cで弾性的に保持される構成である。記録メディア部32は、弾性体部32cで弾性的に保持され、アクチュエータ部3による一定の力でアクチュエータ側基板11にメディア面を押し付ける。
Next, a third embodiment will be described. 4A and 4B show a schematic configuration of a micro movement mechanism device 31 according to the third embodiment. FIG. 4A shows a cross-sectional configuration example of the small movement mechanism device 31, and FIG. 4B shows a front configuration viewed from above the recording media unit 32.
The small movement mechanism device 1 according to the first and second embodiments described above has a configuration in which the force is pressed by the electrostatic actuator 9. On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 4A, in the recording media part 32, the inner media part 32b having a media surface is elastically held by the elastic body part 32c with respect to the outer peripheral part 32a. It is a configuration. The recording media part 32 is elastically held by the elastic body part 32 c and presses the media surface against the actuator side substrate 11 with a constant force by the actuator part 3.

この微小移動機構装置31は、半導体製造技術やMEMS技術等を用いて形成される。アクチュエータ側基板11(CMOS回路基板部10、プローブアレイ2及びアクチュエータ部3)と記録メディア部32とが重畳された構成になっている。   The micro movement mechanism device 31 is formed using a semiconductor manufacturing technique, a MEMS technique, or the like. The actuator side substrate 11 (the CMOS circuit substrate unit 10, the probe array 2, and the actuator unit 3) and the recording media unit 32 are superposed.

図4Bに示すように、記録メディア部32は、アクチュエータ側基板11及び封止基板33に接合する外周の支持枠32aと、アクチュエータ部3からの伝達力により相対的に動かされるメディア面を有するメディア部32bと、メディア部32bを支持枠32aに対して弾性的に支持する弾性体部32cとが一体的に構成される。支持枠32aには、強度を持たせて、且つメディア部32bは動きに俊敏性を持たせるために、支持枠32aは適宜厚さを厚くして、メディア部32bは適宜その厚さよりも薄くする。これらの厚さは、シュミレーション又は、実測等により経験的に求めればよい。   As shown in FIG. 4B, the recording medium unit 32 includes a support frame 32 a on the outer periphery joined to the actuator side substrate 11 and the sealing substrate 33, and a medium having a media surface that is relatively moved by the transmission force from the actuator unit 3. The portion 32b and the elastic body portion 32c that elastically supports the media portion 32b with respect to the support frame 32a are integrally configured. In order to give strength to the support frame 32a and to make the media part 32b agile in movement, the support frame 32a is appropriately thickened, and the media part 32b is suitably thinner than the thickness. . These thicknesses may be obtained empirically by simulation or actual measurement.

この構成において、支持枠32a、メディア部32b(メディア面を除く基板部分)及び弾性体部32cは、同じ部材を用いて半導体製造技術やMEMS技術等を用いて形成される。また、弾性体部32cに支持枠32a及びメディア部32bとは異なる部材を用いて形成し、両端を支持枠32a及びメディア部32bに接合することも可能である。具体的な構成例としては、図4Bに示すように、支持枠32a内側のそれぞれの角近傍から弾性体部32c例えば、L字型バネが延出し、支持部32a内の対向角側のメディア部32bの四隅端にそれぞれ連結するように形成される。   In this configuration, the support frame 32a, the media portion 32b (the substrate portion excluding the media surface), and the elastic body portion 32c are formed using the same member using a semiconductor manufacturing technology, a MEMS technology, or the like. It is also possible to form the elastic body portion 32c using a member different from the support frame 32a and the media portion 32b and to join both ends to the support frame 32a and the media portion 32b. As a specific configuration example, as shown in FIG. 4B, an elastic body portion 32c, for example, an L-shaped spring extends from the vicinity of each corner inside the support frame 32a, and a media portion on the opposite corner side in the support portion 32a. It is formed so as to be connected to the four corner ends of 32b.

このように構成された微小移動機構装置31は、アクチュエータ側基板11が固定され、内周部32bのメディア面がコ字型に打ち抜かれて成形されたL字型バネにより弾性的に支持されて記録メディア部32をアクチュエータ部3で移動させる構成である。従って、記録メディア部32は、アクチュエータ側基板11に比べて軽量であり、動きの応答性が速くなり読み出し位置までの移動の短時間化及び省消費電力化に有用である。また、記録メディア部32をシリコンウエハ上で半導体製造技術やMEMS技術等を用いて一連の製造工程で形成することができる。   The micro-movement mechanism device 31 configured as described above has the actuator-side substrate 11 fixed, and is elastically supported by an L-shaped spring formed by punching the media surface of the inner peripheral portion 32b into a U-shape. The recording medium unit 32 is moved by the actuator unit 3. Therefore, the recording media unit 32 is lighter than the actuator-side substrate 11 and has a quick response to movement, which is useful for shortening the movement to the reading position and reducing power consumption. Further, the recording media portion 32 can be formed on a silicon wafer by a series of manufacturing processes using semiconductor manufacturing technology, MEMS technology, or the like.

次に、第4の実施形態の微小移動機構装置について説明する。
図5A〜図5Dには、アクチュエータ部40における圧電アクチュエータと静電アクチュエータの構成例を示している。
Next, a micro movement mechanism device according to a fourth embodiment will be described.
5A to 5D show configuration examples of the piezoelectric actuator and the electrostatic actuator in the actuator unit 40. FIG.

この構成例では、図5B及び図5Cに示すように、アクチュエータ部40は、矩形枠の形状を成し、各辺は、四隅の固定部から固定部に至り立ち上がった梁構造(梁部)41である。各梁部41の中央には圧電アクチュエータ(圧電素子部42a及びストライプ駆動電極42b)42が形成されている。それらの圧電アクチュエータ42の両側には弾性を持たせるように櫛歯型に型抜きされた弾性部43が形成されている。これらの梁部41の下方には静電アクチュエータの電極44が形成される。プローブアレイ2は、アクチュエータ部40の矩形枠内に設けられている
さらに、静電アクチュエータの電極44と梁部41の間には、スイッチ45及び直流電源46によりGNDを通じて回路(静電ドライバ)が形成される。このスイッチ45を閉じることにより、静電アクチュエータの電極44と梁部41の間に電圧が掛かり、吸引力が発生する。また圧電アクチュエータ42においても図示しない圧電ドライバが接続されている。
In this configuration example, as shown in FIGS. 5B and 5C, the actuator unit 40 has a rectangular frame shape, and each side has a beam structure (beam unit) 41 that rises from the four corners of the fixed unit to the fixed unit. It is. In the center of each beam portion 41, a piezoelectric actuator (piezoelectric element portion 42a and stripe drive electrode 42b) 42 is formed. On both sides of the piezoelectric actuators 42 are formed elastic portions 43 that are punched in a comb shape so as to have elasticity. Below these beam portions 41, electrodes 44 of electrostatic actuators are formed. The probe array 2 is provided in a rectangular frame of the actuator unit 40. Furthermore, a circuit (electrostatic driver) is connected between the electrode 44 of the electrostatic actuator and the beam unit 41 through the GND by the switch 45 and the DC power source 46. It is formed. By closing the switch 45, a voltage is applied between the electrode 44 of the electrostatic actuator and the beam portion 41, and an attractive force is generated. A piezoelectric driver (not shown) is also connected to the piezoelectric actuator 42.

このアクチュエータ部40の製造工程について説明する。
まず、シリコン(Si)基板51上に蒸着等により金属膜を成膜し、エッチング処理で不要箇所を除去して静電アクチュエータの電極44を形成する。さらに、電極44をカバーするように犠牲層52を形成する。この犠牲層52には、最終時に除去するため、例えば、形成及び除去の容易なマスク材料であるポリイミドを用いるのであれば、フォトリソグラフィー技術により形成することができる。尚、犠牲層52は、ポリイミドに限定されるものではない。
The manufacturing process of this actuator part 40 is demonstrated.
First, a metal film is formed on the silicon (Si) substrate 51 by vapor deposition or the like, and unnecessary portions are removed by an etching process to form the electrode 44 of the electrostatic actuator. Further, a sacrificial layer 52 is formed so as to cover the electrode 44. Since the sacrificial layer 52 is removed at the final stage, for example, if polyimide, which is a mask material that can be easily formed and removed, is used, it can be formed by a photolithography technique. The sacrificial layer 52 is not limited to polyimide.

次に、成膜技術として例えば、CVD処理又は蒸着処理により、犠牲層52を含むSi基板51の全面上にポリシリコン(Poly−Si)膜53及び、金属膜54を積層するように成膜する。さらに、その上にポリイミドマスク(図示せず)を形成した後、金属膜54に選択的なエッチング処理を施し、図5Dに示すような圧電アクチュエータのストライプ駆動電極42bを形成する。さらに、ポリシリコン膜53に選択的なエッチング処理を施し、枠形状に抜き、さらに各辺の両側に櫛歯型に型抜きされた弾性部43を形成する。さらに、圧電アクチュエータのストライプ駆動電極42bを覆うように圧電素子部42aを形成する。   Next, as a film formation technique, for example, a polysilicon (Poly-Si) film 53 and a metal film 54 are formed on the entire surface of the Si substrate 51 including the sacrificial layer 52 by CVD or vapor deposition. . Further, after forming a polyimide mask (not shown) thereon, the metal film 54 is selectively etched to form a stripe drive electrode 42b of the piezoelectric actuator as shown in FIG. 5D. Further, the polysilicon film 53 is selectively etched to form a frame shape, and further, an elastic portion 43 cut into a comb shape is formed on both sides of each side. Further, the piezoelectric element portion 42a is formed so as to cover the stripe drive electrode 42b of the piezoelectric actuator.

その後、ウエットエッチング処理を用いて、犠牲層52を除去し、梁部41の下方(Si基板51との間)を中空にして、梁部41が弾性部43により弾性的に支持されるような構造にする。尚、前述した電極等に用いられる金属膜の材料としては、アルミニウム、アルミニウム合金、銅又は銅を含有する合金等の金属材料が好適する。   Thereafter, the sacrificial layer 52 is removed using a wet etching process, and the lower part of the beam part 41 (between the Si substrate 51) is made hollow so that the beam part 41 is elastically supported by the elastic part 43. Make the structure. In addition, as a material of the metal film used for the electrode etc. mentioned above, metal materials, such as aluminum, an aluminum alloy, copper, or an alloy containing copper, are suitable.

本実施形態は、前述した第1の実施形態の作用効果と同様に、静電アクチュエータが発生力を持たない場合、又は発生力が小さい場合は、圧電素子と記録メディア間の押し付け力が弱く、記録メディア部への伝達力が小さい構成となっている。   In the present embodiment, similarly to the above-described effects of the first embodiment, when the electrostatic actuator does not have a generated force, or when the generated force is small, the pressing force between the piezoelectric element and the recording medium is weak. The transmission power to the recording media part is small.

さらに本実施形態は、静電アクチュエータによる発生力を、圧電素子を記録メディア間との押し付け力を増加させることに活用することができる。   Further, in the present embodiment, the force generated by the electrostatic actuator can be used to increase the pressing force between the piezoelectric element and the recording medium.

次に、第5の実施形態の微小移動機構装置について説明する。
前述した第4の実施形態では、静電アクチュエータによる吸引力が無い又は、少ない場合は、圧電アクチュエータと記録メディア間の押し付け力は小さくなり、静電アクチュエータの吸引力を記録メディアと圧電素子間の押し付け力に増加させていた。
Next, a minute movement mechanism device according to a fifth embodiment will be described.
In the fourth embodiment described above, when there is no or little suction force by the electrostatic actuator, the pressing force between the piezoelectric actuator and the recording medium is reduced, and the suction force of the electrostatic actuator is reduced between the recording medium and the piezoelectric element. The pressing force was increased.

この第4の実施形態は、圧電アクチュエータ42が設けられた梁部41を支持する弾性部43に対し、初期残留応力等の効果により、圧電アクチュエータ42を記録メディア部側に対して、圧電アクチュエータ42の伝達力を発生させるのに十分な大きさで押し付けている。これに静電アクチュエータの吸引力が発生する向きを逆(押し付ける方向の反対方向)にすることにより、記録メディアと圧電アクチュエータ間における押し付け力を低減させて、プローブアレイ2の移動を可能にすることができる。   In the fourth embodiment, the piezoelectric actuator 42 is moved relative to the recording medium portion side with respect to the elastic portion 43 that supports the beam portion 41 provided with the piezoelectric actuator 42 due to an effect such as initial residual stress. It is pressed with a sufficient size to generate the transmission force. By reversing the direction in which the suction force of the electrostatic actuator is generated (the direction opposite to the pressing direction), the pressing force between the recording medium and the piezoelectric actuator is reduced and the probe array 2 can be moved. Can do.

次に、図6A,図6Bを参照して、前述した実施形態による微小移動機構装置を搭載する第1のメモリデバイス(情報ストレージデバイス)について説明する。前述した各実施形態のうち、図4に示した第3の実施形態に係る微小移動機構装置31を代表例として、記録メディア部32と組み合わせたメモリデバイス60の回路基板(例えば、プリント配線基板)に実装可能な構成について説明する。
図6A,図6Bに示すメモリデバイス60は、3つのウエハ部材61,62,63が重畳されて、一体的に接合される封止構造に形成される。
Next, with reference to FIGS. 6A and 6B, a first memory device (information storage device) on which the micro-movement mechanism device according to the above-described embodiment is mounted will be described. Among the above-described embodiments, the circuit board (for example, a printed wiring board) of the memory device 60 combined with the recording media unit 32, with the micro movement mechanism device 31 according to the third embodiment shown in FIG. 4 as a representative example. A configuration that can be implemented is described below.
The memory device 60 shown in FIGS. 6A and 6B is formed in a sealing structure in which three wafer members 61, 62, and 63 are overlapped and joined together.

第1のウエハ部材61は、アクチュエータ部3、プローブアレイ2及びCMOS回路(プローブ選択スイッチ)基板部10等が設けられたアクチュエータ側基板11で構成される。アクチュエータ側基板11において、プローブアレイ2及びCMOS回路基板部10等が実装された実装面(内側面)から非実装面(デバイス外装面)に貫通する複数のビア65を必要に応じて開口し、配線用金属で埋めて、デバイス外装面のバンプ(又は半田ボール)66を形成して、引き出し電極を形成する。これらビア66は、ビア65を通じて、アクチュエータ部3、プローブアレイ2及びCMOS回路の入出力端子に接続される。   The first wafer member 61 includes an actuator side substrate 11 provided with the actuator unit 3, the probe array 2, a CMOS circuit (probe selection switch) substrate unit 10 and the like. In the actuator side substrate 11, a plurality of vias 65 penetrating from the mounting surface (inner side surface) on which the probe array 2 and the CMOS circuit board unit 10 etc. are mounted to the non-mounting surface (device exterior surface) are opened as necessary. A bump (or solder ball) 66 on the outer surface of the device is formed by filling with wiring metal, and a lead electrode is formed. These vias 66 are connected to the actuator unit 3, the probe array 2, and the input / output terminals of the CMOS circuit through the vias 65.

第2のウエハ部材62は、矩形の外周の支持枠(固定部)32aと、アクチュエータ部3からの伝達力により相対的に移動されるメディア面を有するメディア部32bと、メディア部32bを支持枠32aに対して弾性的に支持する弾性体部32cとで構成される。
第3のウエハ部材63は第2のウエハ部材62は、平板の基板からなる封止部64で構成される。
The second wafer member 62 includes a rectangular support frame (fixed part) 32a on the outer periphery, a media part 32b having a media surface that is relatively moved by the transmission force from the actuator unit 3, and the media part 32b. It is comprised with the elastic-body part 32c elastically supported with respect to 32a.
The third wafer member 63 and the second wafer member 62 are constituted by a sealing portion 64 made of a flat substrate.

図6Aに示すように、外周の支持枠32aにおいて、四隅の表裏面のそれぞれの固定部には、蒸着処理等により設けられた融点の低いメタル層からなる接合部32dが設けられる。また、アクチュエータ側基板11と合わせた際に、それらの接合部32dに対向するアクチュエータ側基板11(アクチュエータ部3)の固定部にも接合部11aを設け、同様に封止部64にも接合部64aを設ける。これらの接合部32dを接合部11a及び接合部64aを当接して熱処理により溶着させる。この溶着により、図6Bに示すように、第1のウエハ部材61、第2のウエハ部材62及び、第3のウエハ部材63が一体的に機密に接合され、メモリデバイス(情報ストレージデバイス)61を構成させる。   As shown in FIG. 6A, in the support frame 32a on the outer periphery, the fixed portions on the front and back surfaces of the four corners are provided with joint portions 32d made of a metal layer having a low melting point provided by vapor deposition or the like. Further, when combined with the actuator side substrate 11, the joint portion 11 a is also provided in the fixed portion of the actuator side substrate 11 (actuator portion 3) facing the joint portion 32 d, and the joint portion is similarly provided in the sealing portion 64. 64a is provided. These joining portions 32d are welded by heat treatment while the joining portions 11a and 64a are brought into contact with each other. By this welding, as shown in FIG. 6B, the first wafer member 61, the second wafer member 62, and the third wafer member 63 are joined together in a secret manner, and the memory device (information storage device) 61 is connected. Make up.

図7に示すように、このように構成されたメモリデバイス60は、配線回路基板67例えば、パーソナルコンピュータを代表とする情報機器のマザーボード等にメモリデバイスとして、基板上に設けられたパッド68にフリップチップボンディングにより実装され他の回路部品例えば、読出/書込制御部(IC)69と電気的接続される。
以上説明したように、実施形態による微小移動機構装置を用いた情報ストレージデバイスは、アクチュエータ側基板11(CMOS回路、プローブアレイ2及びアクチュエータ部3)と記録メディア部32とが重畳された構成であるため、アクチュエータ側基板11の非実装面(外装面)に接続用電極端子やバンプを形成するだけで、実装部品として回路基板に直接実装することができ、加えて、実装面積がコンパクトであるため、配線基板上の実装レイアウトが容易である。また、封止基板64は、記録メディア部32に接合して封止させることで簡単にメモリデバイスのパッケージとして機能させることができる。特に、このような構成のメモリデバイス60は、フレキシブル基板等の屈曲が可能な実装デバイスとして好適する。
As shown in FIG. 7, the memory device 60 configured in this manner is flipped to a pad 68 provided on the board as a memory device on a printed circuit board 67, for example, a mother board of information equipment represented by a personal computer. It is mounted by chip bonding and is electrically connected to other circuit components such as a read / write control unit (IC) 69.
As described above, the information storage device using the micro-movement mechanism device according to the embodiment has a configuration in which the actuator side substrate 11 (CMOS circuit, probe array 2 and actuator unit 3) and the recording medium unit 32 are superimposed. Therefore, it is possible to mount directly on the circuit board as a mounting component simply by forming connection electrode terminals and bumps on the non-mounting surface (exterior surface) of the actuator side substrate 11, and in addition, the mounting area is compact. The mounting layout on the wiring board is easy. Further, the sealing substrate 64 can be easily functioned as a package of a memory device by being bonded to the recording medium unit 32 and sealed. In particular, the memory device 60 having such a configuration is suitable as a mounting device that can be bent, such as a flexible substrate.

次に、図8に示す第2のメモリデバイスは、樹脂パッケージにより封止される構成である。この構成例においても前述した第1のメモリデバイスと同様に、第3の実施形態に係る微小移動機構装置31を用いた例として説明する。   Next, the second memory device shown in FIG. 8 is configured to be sealed with a resin package. This configuration example will be described as an example using the micro-movement mechanism device 31 according to the third embodiment, similarly to the first memory device described above.

このメモリデバイス71は、前述した微小移動機構装置31をダイパット72上に接着固定される。このダイパット72が設けられた樹脂基板上に設けられたリード73からボンディングパッド66bへのリード線74によるワイヤーボンディングで接続される。ワイヤーボンディングによるフレーム接続が終了した後、メモリデバイス71が完全に覆われるように、モールド樹脂による樹脂封止部75を形成する。但し、図8に示すように、アクチュエータ内の記録メディア部32の可動範囲内は樹脂封止されない。   In the memory device 71, the above-described minute moving mechanism device 31 is bonded and fixed on a die pad 72. The lead 73 provided on the resin substrate provided with the die pad 72 is connected to the bonding pad 66b by wire bonding using a lead wire 74. After frame connection by wire bonding is completed, a resin sealing portion 75 made of mold resin is formed so that the memory device 71 is completely covered. However, as shown in FIG. 8, the movable range of the recording medium unit 32 in the actuator is not resin-sealed.

メモリデバイス71は、配線回路基板67に実装され、配線回路基板67の回路部品例えば、、読出/書込制御部(IC)69と電気的接続される。 The memory device 71 is mounted on the wired circuit board 67 and is electrically connected to circuit components of the wired circuit board 67, for example, a read / write control unit (IC) 69.

以上説明したように、アクチュエータとしては従来に比べて、より大きなトルク(発生力)重量比を持つものが複数存在している。ただし、可動部をどのように支持・案内機構を設けるかにより、システム全体のサイズが大きく変わる。   As described above, there are a plurality of actuators having a greater torque (generated force) weight ratio than conventional actuators. However, the size of the entire system varies greatly depending on how the movable part is provided with a support / guide mechanism.

各実施形態で説明した微小移動機構装置は、大きなトルク(発生力)重量比を持つことを特徴とする圧電アクチュエータを用い、X−Y平面内に配置するのではなく、Z方向(重畳方向)に配置する構成により、システム全体としての実装サイズを縮小させることを実現する。圧電アクチュエータは、発生力は大きいが、変位量は小さいというトレードオフを有している。そのため、いわゆる超音波モータの原理を適用した本原理(いわゆる超音波モータ駆動)においては、高速に変位・振動する圧電アクチュエータが設けられた部材と、被駆動対象物となる記録メディア部の押し付けることにより伝達力が変化する、即ち、圧電アクチュエータが設けられた部材が平面方向に移動することとが知られている。この部材には、プローブアレイが連結固定されている。この部材に、作製が容易な静電アクチュエータを、さらに付加することにより、押し付け力の調整を実現している。これらの圧電アクチュエータと静電アクチュータを組み合わせて、静電アクチュエータの吸引力により、圧電アクチュエータと記録メディア部との押し付け力を調整することとで、何れか一方が平面的に移動可能でプローブアレイ(プローブ)を所望する目的位置まで移動させて、プローブを適切にメディア面に当接または近接させて、記録情報を読み出すことができる。このように重畳方向にアクチュエータ部を配置し、プローブアレイを駆動させることにより、省スペースで且つ高トルク・発生力を有する微小移動機構装置(ステージ機構)を実現することができる。   The micro-movement mechanism device described in each embodiment uses a piezoelectric actuator characterized by having a large torque (generated force) weight ratio, and is not arranged in the XY plane, but in the Z direction (superimposition direction). By implementing the above arrangement, it is possible to reduce the mounting size of the entire system. Piezoelectric actuators have a trade-off of large generated force but small displacement. Therefore, in this principle (so-called ultrasonic motor drive), which applies the principle of the so-called ultrasonic motor, the member provided with the piezoelectric actuator that displaces and vibrates at high speed and the recording media part that is the driven object are pressed. It is known that the transmission force changes due to the above, that is, the member provided with the piezoelectric actuator moves in the plane direction. A probe array is connected and fixed to this member. The pressing force is adjusted by further adding an electrostatic actuator that is easy to manufacture to this member. By combining these piezoelectric actuators and electrostatic actuators, and adjusting the pressing force between the piezoelectric actuator and the recording media section by the suction force of the electrostatic actuator, either one can move in a plane and the probe array ( The recorded information can be read by moving the probe to a desired target position and appropriately bringing the probe into contact with or close to the media surface. Thus, by arranging the actuator portion in the superimposing direction and driving the probe array, it is possible to realize a micro-movement mechanism device (stage mechanism) that saves space and has high torque and generating force.

第1の実施形態に係る微小移動機構装置1の概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the micro movement mechanism apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment. 図1に示した微小移動機構装置1のステージ機構に関係する構成部位を示す図である。It is a figure which shows the structure part relevant to the stage mechanism of the micro movement mechanism apparatus 1 shown in FIG. 図1に示した微小移動機構装置1のステージ機構に関係する構成部位を示す図である。It is a figure which shows the structure part relevant to the stage mechanism of the micro movement mechanism apparatus 1 shown in FIG. 微小移動機構装置の動作について説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of a micro movement mechanism apparatus. 第3の実施形態に係る微小移動機構装置31の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the micro movement mechanism apparatus 31 which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る微小移動機構装置31の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the micro movement mechanism apparatus 31 which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態の微小移動機構装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the micro movement mechanism apparatus of 4th Embodiment. 第4の実施形態の微小移動機構装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the micro movement mechanism apparatus of 4th Embodiment. 第4の実施形態の微小移動機構装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the micro movement mechanism apparatus of 4th Embodiment. 第4の実施形態の微小移動機構装置について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the micro movement mechanism apparatus of 4th Embodiment. 微小移動機構装置を搭載する第1の情報ストレージデバイスの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 1st information storage device which mounts a micro movement mechanism apparatus. 微小移動機構装置を搭載する第1の情報ストレージデバイスの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the 1st information storage device which mounts a micro movement mechanism apparatus. 第1のメモリデバイスを基板実装した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted the board | substrate on the 1st memory device. 第2のメモリデバイスを基板実装した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which mounted the board | substrate on the 2nd memory device.

符号の説明Explanation of symbols

1…微小移動機構装置、2…プローブアレイ、3…アクチュエータ部、4…記録メディア部、4a…メディア面、5…プローブ、6…支持アーム部、7a,7b…X軸用圧電アクチュエータ、8a,8b…Y軸用圧電アクチュエータ、9…Z軸用静電アクチュエータ、10…CMOS回路基板部、11…アクチュエータ側基板、12…CMOS回路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Micro movement mechanism apparatus, 2 ... Probe array, 3 ... Actuator part, 4 ... Recording media part, 4a ... Media surface, 5 ... Probe, 6 ... Support arm part, 7a, 7b ... X-axis piezoelectric actuator, 8a, 8b ... Y-axis piezoelectric actuator, 9 ... Z-axis electrostatic actuator, 10 ... CMOS circuit board part, 11 ... Actuator side board, 12 ... CMOS circuit.

Claims (8)

弾性部材により固定部に支持された圧電材料部と、前圧電材料部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と、
前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、該電極部に所定パターンの駆動電圧を印加する静電駆動部と、
を具備し、
前記圧電材料部及び前記電極部に対して、階層的に配置された被駆動対象物の駆動面に、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて配置し、前記電極への印加電圧値の制御により前記圧電材料部を前記被駆動対象物に押さえ付ける力を変化させて、前記被駆動対象物を任意の方向に移動させることを特徴とすることを特徴とする微小移動機構装置。
A piezoelectric material portion supported on the fixed portion by the elastic member, a piezoelectric drive unit consists of a voltage generator for applying a driving voltage of a predetermined pattern prior Symbol piezoelectric material portion,
An electrode part provided in contact with the piezoelectric material part, an electrostatic drive part for applying a drive voltage of a predetermined pattern to the electrode part ,
Comprising
Relative to the piezoelectric material portion and the electrode portion, the drive surface of the hierarchically arranged driven object, the piezoelectric material portion to ultrasonic vibrations are opposed, arranged and in contact, to the electrode portions The movement of the driven object is moved in an arbitrary direction by changing the force for pressing the piezoelectric material portion against the driven object by controlling the applied voltage value of Mechanical device.
弾性部材により固定部に支持され、階層的に対向配置された被駆動対象物の駆動面に対し、前記弾性部材の応力の作用による力にて押し付けられる圧電材料部と、前圧電材料部に所定の電圧パターンを付与する電圧発生部と、で構成される圧電駆動部と、
前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、該電極部に所定パターンの駆動電圧を印加する静電駆動部と、
を具備し、
前記被駆動対象物の駆動面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて配置し、前記静電駆動部に設けた前記電極への印加電圧値の制御により前記圧電材料部を前記被駆動対象物に押さえ付ける力を変化させて、前記被駆動対象物を任意の方向に移動させることを特徴とする微小移動機構装置。
Is supported on the fixed portion by the elastic member, with the driving surface of the hierarchically oppositely disposed driven object, a piezoelectric material portion to be pressed by a force due to the action of the stress of the elastic member, before Symbol piezoelectric material portion A voltage generating unit for applying a predetermined voltage pattern; and a piezoelectric driving unit configured by:
An electrode part provided in contact with the piezoelectric material part, an electrostatic drive part for applying a drive voltage of a predetermined pattern to the electrode part ,
Comprising
The piezoelectric material portion that is ultrasonically vibrated is opposed to and in contact with the drive surface of the driven object, and the voltage applied to the electrode portion provided in the electrostatic drive portion is controlled by controlling the voltage applied to the electrode portion . A micro-movement mechanism device, wherein a force for pressing a piezoelectric material portion against the driven object is changed to move the driven object in an arbitrary direction.
弾性部材により固定部に支持される被駆動対象物の駆動面に対向して階層的に配置される圧電材料部と、前圧電材料部に所定の電圧パターンを付与する電圧発生部と、で構成される圧電駆動部と、
前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、該電極部に所定パターンの駆動電圧を印加する静電駆動部と、
を具備し、
前記被駆動対象物の駆動面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて配置し、前記電への印加電圧値の制御により前記被駆動対象物前記圧電材料部に押さえ付ける力を変化させて、前記被駆動対象物を任意の方向に移動させることを特徴とする微小移動機構装置。
In a piezoelectric material portion being hierarchically arranged opposite to the driving surface of the driven object to be supported by the fixed portion by the elastic member, and a voltage generator for applying a predetermined voltage pattern before Symbol piezoelectric material portion, A configured piezoelectric drive; and
An electrode part provided in contact with the piezoelectric material part, an electrostatic drive part for applying a drive voltage of a predetermined pattern to the electrode part ,
Comprising
Wherein with the driving surface of the driven object, the piezoelectric material portion to ultrasonic vibrations are opposed, and placed in contact, the said driven object by controlling the applied voltage to the pre-Symbol electrodes portion A micro-movement mechanism device, wherein the driven object is moved in an arbitrary direction by changing a force pressed against the piezoelectric material portion .
さらに、前記被駆動対象物の駆動面と前記圧電駆動部との間に設けられる複数の位置センサを具備し、予め定めた基準位置を基準とする現在位置をそれぞれに測定し、前記基準位置を基準とする目標位置までの間の水平距離に対する、それぞれの距離差に基づき、前記駆動面に対して、前記圧電駆動部を平行に補正することを特徴とする請求項1乃至3のうちのいずれか1つに記載の微小移動機構装置。Furthermore, it comprises a plurality of position sensors provided between the drive surface of the driven object and the piezoelectric drive unit, and each of the current positions with reference to a predetermined reference position is measured. 4. The piezoelectric drive unit according to claim 1, wherein the piezoelectric drive unit is corrected in parallel to the drive surface based on a distance difference with respect to a horizontal distance to a reference target position. The micro movement mechanism apparatus as described in any one. 弾性部材により枠形状の固定部に支持された圧電材料部と、前圧電材料部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と、
前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、該電極部に所定パターンの駆動電圧を印加する静電駆動部と、
前記枠形状の固定部内側に設けられ、突起部を有する記録再生用プローブが複数配置されたプローブアレイ部と、
前記プローブアレイ部に対向して階層的に配置され、情報を記録可能な記録面を有する記録再生部と、
記記録再生部の前記記録面から前記記録再生用プローブが読み出した情報を処理する信号処理回路と、
を具備し、
前記記録再生部の前記記録面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて、前記静電駆動部に設けた前記電極への印加電圧値の制御により、前記圧電材料部を前記記録再生部に押さえ付ける力を変化させて、前記記録再生部を任意の方向に移動させて、所望する情報を取得することを特徴とする微小移動機構装置を搭載するメモリデバイス。
A piezoelectric material portion supported on the fixed portion of the frame shape by elastic members, and the piezoelectric drive unit composed of a front SL voltage generating unit for applying a driving voltage of a predetermined pattern on the piezoelectric material portion,
An electrode part provided in contact with the piezoelectric material part, an electrostatic drive part for applying a drive voltage of a predetermined pattern to the electrode part ,
A probe array portion provided inside the frame-shaped fixed portion, and a plurality of recording / reproducing probes having protrusions,
Said probe array to face arranged hierarchically, the recording and reproducing unit having a record capable recording surface information,
A signal processing circuit for processing the recording information reproducing probe is read from the recording surface of the front type recording reproducing unit,
Comprising
The piezoelectric material portion that is ultrasonically vibrated is opposed to and brought into contact with the recording surface of the recording / reproducing portion , and the piezoelectric device is controlled by controlling the voltage applied to the electrode portion provided in the electrostatic drive portion. A memory device equipped with a micro-movement mechanism device, wherein a desired force is acquired by changing a force pressing a material portion against the recording / reproducing unit and moving the recording / reproducing unit in an arbitrary direction.
弾性部材により固定部に支持され、階層的に対向配置された記録再生部の記録面に対し、前記弾性部材の応力の作用による力にて押し付けられる圧電材料部と、前圧電材料部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と
前記圧電材料部における前記記録面に対向する面の反対面に設けられる電極部と、前記電極部に所定の電圧パターンを付与する静電駆動部と、
前記記録面と対向する前記圧電材料部の面に突起部を有する記録再生用プローブが複数配置されたプローブアレイ部と、
記記録面から前記記録再生用プローブが読み出した情報を処理する信号処理回路と、
を具備し、
前記記録面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて配置し、前記静電駆動部に設けた前記電極への印加電圧値の制御により前記圧電材料部を前記記録再生部に押さえ付ける力を変化させて、前記記録再生部を任意の方向に移動させて、所望する情報を取得することを特徴とする微小移動機構装置を搭載するメモリデバイス。
Is supported on the fixed portion by the elastic member, predetermined with respect to the recording surface of the recording and reproducing unit that is hierarchically arranged opposite, a piezoelectric material portion to be pressed by a force due to the action of the stress of the elastic member, before Symbol piezoelectric material portion A voltage generating unit for applying a driving voltage for the pattern, and a piezoelectric driving unit comprising:
An electrode portion provided on the opposite surface of the piezoelectric material portion to the surface facing the recording surface; an electrostatic drive portion that applies a predetermined voltage pattern to the electrode portion ;
A probe array portion in which a plurality of recording / reproducing probes having protrusions on the surface of the piezoelectric material portion facing the recording surface are disposed;
A signal processing circuit for processing the recording information reproducing probe is read from the previous type recording surface,
Comprising
The piezoelectric material portion that is ultrasonically vibrated is disposed opposite to and in contact with the recording surface, and the piezoelectric material portion is controlled by controlling a voltage value applied to the electrode portion provided in the electrostatic drive portion. A memory device equipped with a micro-movement mechanism device, wherein a desired force is acquired by changing a force pressed against a recording / reproducing unit and moving the recording / reproducing unit in an arbitrary direction.
枠形状の固定部に支持された圧電材料部と、前圧電材料部に前記電極部に所定パターンの駆動電圧を付与する電圧発生部と、から構成される圧電駆動部と、
前記圧電材料部に接して設けられた電極部と、前記電極部に所定の電圧パターンを付与する静電駆動部と、
前記枠形状の固定部内側に設けられ、突起部を有する記録再生用プローブが複数配置されたプローブアレイ部と、
前記プローブアレイ部に対向して階層的に配置されるように、弾性部材で固定部に支持され、情報を記録可能な記録面を有する記録再生部と、
記記録再生部の前記記録面から前記記録再生用プローブが読み出した情報を処理する信号処理回路と、
を具備し、
前記記録再生部の前記記録面に対し、超音波振動する前記圧電材料部を対向させ、且つ接触させて、前記静電駆動部に設けた前記電極への印加電圧値の制御により、前記圧電材料部が前記記録再生部に押さえ付ける力を変化させて、前記記録再生部を任意の方向に移動させて、所望する情報を取得することを特徴とする微小移動機構装置を搭載するメモリデバイス。
A piezoelectric material portion supported on the fixed portion of the frame-shaped, the front SL and a voltage generator for applying a driving voltage of a predetermined pattern on the electrode portions in the piezoelectric material portion, the piezoelectric drive unit composed of,
An electrode part provided in contact with the piezoelectric material part, an electrostatic drive part for applying a predetermined voltage pattern to the electrode part ,
A probe array portion provided inside the frame-shaped fixed portion, and a plurality of recording / reproducing probes having protrusions,
Said to be hierarchically arranged opposite to the probe array portion is supported on the fixed portion by the elastic member, the recording and reproducing unit having an information record available recording surface,
A signal processing circuit for processing the recording information reproducing probe is read from the recording surface of the front type recording reproducing unit,
Comprising
The piezoelectric material portion that is ultrasonically vibrated is opposed to and brought into contact with the recording surface of the recording / reproducing portion , and the piezoelectric device is controlled by controlling the voltage applied to the electrode portion provided in the electrostatic drive portion. A memory device equipped with a micro-movement mechanism device, wherein a desired force is acquired by changing a force with which a material unit presses against the recording / reproducing unit, and moving the recording / reproducing unit in an arbitrary direction.
さらに、前記記録再生部と前記圧電駆動部との間に設けられる複数の位置センサを具備し、予め定めた基準位置を基準とする現在位置をそれぞれに測定し、前記基準位置を基準とする目標位置までの間の水平距離に対する、それぞれの距離差に基づき、前記記録面に対して前記プローブアレイの面を平行に補正することを特徴とする請求項5乃至7のうちのいずれか1つに記載のメモリデバイス。And a plurality of position sensors provided between the recording / reproducing unit and the piezoelectric driving unit, each of which measures a current position based on a predetermined reference position, and a target based on the reference position 8. The method according to claim 5, wherein the surface of the probe array is corrected in parallel to the recording surface based on a distance difference with respect to a horizontal distance to the position. The memory device described.
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