專利名稱：微致動器及其制造方法、光拾取頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微致動器、它的制造方法、具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，尤其是涉及一種能被雙向驅(qū)動的微致動器、通過使用該雙向微致動器能夠?qū)⑽镧R的焦點最佳地聚焦在記錄層上的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，以及它的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著MEMS(微電子機械系統(tǒng))技術(shù)的發(fā)展，在過去難于實現(xiàn)的微觀結(jié)構(gòu)、超微型致動器、各種超微傳感器、微型光學(xué)元件、微型流體裝置的設(shè)計、加工和應(yīng)用等已經(jīng)得到了發(fā)展并商業(yè)化了。
在使用諸如多晶硅、單晶硅、鋁或鎳等各種金屬的梳狀微致動器的情況下，由梳指(梳狀電極)的相靠近的側(cè)壁表面產(chǎn)生的靜電力被用于微觀結(jié)構(gòu)的驅(qū)動力。靜電力具有這樣的性質(zhì)通過在兩個電極之間施加電壓差，則只有吸引力起作用，所以微致動器的驅(qū)動力為單一方向。
因此，在微致動器的情形下，只有單向驅(qū)動力被使用，而在需要雙向驅(qū)動的情況下，就要在兩側(cè)設(shè)置微致動器，然而，這將導(dǎo)致使用微致動器的系統(tǒng)的尺寸和重量增加和響應(yīng)速度的下降。
因此，涉及微致動器的雙向驅(qū)動的技術(shù)迫切需要得到發(fā)展。
近來，相應(yīng)于多媒體環(huán)境的發(fā)展，個人計算機的普及以及數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和諸如個人信息終端這樣的移動通信設(shè)備的產(chǎn)生，伴隨著對在這些設(shè)備中處理和存儲的信息量的顯著增加的需求。
為了應(yīng)對這種情況，正在進行增加光記錄介質(zhì)例如CD或DVD的記錄密度、增加光拾取裝置的分辨率、并實現(xiàn)小型光學(xué)元件的研究。
滿足超壓縮高密度光記錄/再現(xiàn)裝置的要求的一種光拾取裝置為能夠在光盤上記錄數(shù)據(jù)或從光盤上再現(xiàn)和搜索數(shù)據(jù)的滑動型光拾取頭。
現(xiàn)在將參照圖1和2介紹光記錄/再現(xiàn)裝置和它的光拾取頭。
圖1為根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的光記錄/再現(xiàn)裝置的平面圖，而圖2為根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的剖面圖。
如圖所示，傳統(tǒng)的光記錄/再現(xiàn)裝置包括安裝得可以某一角度旋轉(zhuǎn)的擺動臂10、用于旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動擺臂10的致動器11和安裝在擺動臂10的邊緣部分處的并通過依靠氣體力學(xué)而被懸浮在盤12上搜索盤12的軌跡的頭20。
頭20包括一與物鏡30分開一焦距遠(yuǎn)安裝的聚焦透鏡21和用于安裝聚焦透鏡21的滑塊22。
一空氣軸承表面22a安裝在滑塊22的底表面上以使滑塊浮在盤12上。
在頭20的上側(cè)，安裝有一個反射鏡41和一用于傳送和接收光束的光傳送和接收單元40以在/從記錄介質(zhì)盤12上記錄/再現(xiàn)信息。
聚焦透鏡的位置和空氣軸承表面之間的定位公差是確定記錄在光盤的表面上的和從其再現(xiàn)的光信息信號的一致性、可靠性和分辨率的至關(guān)緊要的因素。
定位公差包括滑塊表面的平坦公差、焦距公差和在SIL(固體浸沒透鏡)的前/后向和左/右向存在的傾斜公差。
在常規(guī)的光記錄/再現(xiàn)裝置中，因為聚焦透鏡，包括空氣軸承表面和聚焦透鏡的滑塊是分開制造和裝配的。從而，定位公差無法被避免從而降低了光記錄/再現(xiàn)裝置的性能。
同時，每個元件的制造都依賴于研磨和切割，所以很難期望得到大批量生產(chǎn)，并且元件之間的一致性降低了，同時生產(chǎn)效率是如此的低以致增加了生產(chǎn)成本。
而且，在盤的記錄層上形成的保護層的厚度差、由不完整的盤平滑度引起的焦點歪曲、和焦深的變化引起信號失真。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠顯著減小系統(tǒng)的尺寸和重量并通過實現(xiàn)低電壓和低功率雙向驅(qū)動提高其響應(yīng)速度的微致動器和它的制造方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過減小校準(zhǔn)公差而能提高一致性和生產(chǎn)效率、并且通過校正由盤上的記錄層的保護層的不均勻厚度和盤的不均勻平滑度引起的公差而能將物鏡的焦點最佳地聚焦到記錄層上的具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，以及它的制造方法。
為了獲得這些和其它的優(yōu)點同時根據(jù)本發(fā)明的目的，提供一種微致動器，包括具有多個在一側(cè)以規(guī)則間隔形成的下部固定電極的下部基片；安裝在下部基片的上側(cè)并且相應(yīng)于下部基片的結(jié)構(gòu)具有在其一側(cè)以規(guī)則間隔形成的多個上部固定電極的上部基片；介于下部基片和上部基片之間的絕緣層；具有在其外周表面處形成的以便使其交替地布置在下部固定電極和上部固定電極之間的移動電極的移動基片，并且移動基片被安裝得使其在光軸的方向被驅(qū)動；安裝在移動基片處的用于將移動基片彈性地返回初始位置的彈性件；和用于給下部基片、上部基片和移動基片提供能量以驅(qū)動移動基片的能量供給單元。
所述彈性件為以梁型或板型布置的且加入了雙金屬的一個或多個彈簧元件，和以梁型或板型布置的且加入了導(dǎo)電薄膜的彈簧件。
為了實現(xiàn)上述的目的，還提供有一種用于制造微致動器的方法，包括第一步驟，制備由下部材料層、上部材料層和介于下部材料層和上部材料層之間的絕緣層形成的基本材料；第二步驟，在下部材料層的表面上摹制蝕刻掩模、除去通過蝕刻掩模在垂直方向上暴露的下部材料的部分以暴露絕緣層從而形成下部固定電極；第三步驟，除去在下部材料層上摹制的蝕刻掩模、在上部材料層的表面上摹制蝕刻掩模并除去在上部材料層上的蝕刻掩模在垂直方向之間暴露的上部材料的部分以暴露絕緣層從而形成上部固定電極；第四步驟，對絕緣層的一部分進行蝕刻以將移動電極與上部固定電極分離開；第五步驟，使用在上部材料層上摹制的蝕刻掩模對上部材料層的剩余部分進行蝕刻并校準(zhǔn)上部材料層和下部材料層；和第六步驟，在上部固定電極和下部固定電極之間布置移動電極。
上部材料和下部材料為硅、導(dǎo)體和半導(dǎo)體之一。
在第四步驟中，為了校準(zhǔn)上部材料層的形狀和下部材料層的形狀，使用了雙側(cè)校準(zhǔn)方法。
在第六步驟中，為了將移動電極布置在上部固定電極和下部固定電極之間，可以將壓力殘留應(yīng)力施加給移動電極或者可以使用移動電極的自重。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供有一種具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，包括滑塊，它具有在其中心部分處整體形成的聚焦透鏡，在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在下表面上形成的空氣軸承表面；和用于微致動物鏡的物鏡微致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送給聚焦透鏡。
物鏡微致動器包括位于滑塊的上部處的下部基片，在中心部分具有安裝孔并在安裝孔的內(nèi)圓周表面具有多個以規(guī)則間隔形成的下部固定電極；相應(yīng)于下部基片的形狀在中心部分具有安裝孔的上部基片，在安裝孔的內(nèi)圓周表面具有多個以規(guī)則間隔形成的上部固定電極，并且上部基片被安裝在下部基片的上側(cè)處；介于下部基片和上部基片之間的絕緣層；被插入到下部基片和上部基片的安裝孔中以便在光軸方向被致動并具有在其外圓周表面形成的移動電極以使其交替地布置在下部和上部固定電極之間的移動基片；用于給下部基片、上部基片和移動基片提供能量以驅(qū)動移動基片的多個電極片。
為了將移動基片彈性地返回至它的初始位置，在移動基片處安裝有彈性件。
在聚焦透鏡上形成有防折射涂敷薄膜，并且在空氣軸承表面的表面上形成有保護層或潤滑層，例如DLC(類金剛石型碳)。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供有一種用于制造具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的方法，包括第一步驟，使用微機械和半導(dǎo)體裝置制造工藝以元件的形式制造滑塊，滑塊具有在中心部分處整體形成的聚焦透鏡、在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在滑塊的下表面形成的空氣軸承表面，以及用于微致動物鏡的物鏡致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送至聚焦透鏡；第二步驟，使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器；和第三步驟，在和聚焦透鏡相同的光軸方向上校準(zhǔn)物鏡。
為了實現(xiàn)上述目的，還提供有一種用于制造具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的方法，包括第一步驟，使用微機械和半導(dǎo)體裝置制造工藝以晶片的形式制造滑塊，滑塊具有在中心部分處整體形成的聚焦透鏡、在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在滑塊的下表面形成的空氣軸承表面，以及用于微致動物鏡的物鏡致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送至聚焦透鏡；第二步驟，使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器；第三步驟，將焊接的晶片切割為單獨的光拾取頭芯片；和第四步驟，安裝物鏡和聚焦透鏡以在光軸方向上對它們進行校準(zhǔn)。
通過下述本發(fā)明的結(jié)合附圖的詳細(xì)說明，本發(fā)明的前述的和其它的目的、特征、方面和優(yōu)點將變得更加顯而易見。


為了對本發(fā)明提供進一步的理解而引入的并且被并入且構(gòu)成該說明書一部分的

了本發(fā)明的實施例并且與說明部分一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在圖中圖1為根據(jù)常規(guī)技術(shù)的光記錄/再現(xiàn)裝置的平面圖；圖2為表示根據(jù)常規(guī)技術(shù)的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的剖面圖；圖3到8為根據(jù)本發(fā)明的微致動器，其中圖3為微致動器的一部分的透視圖；圖4為圖3的平面圖；圖5為沿圖4的線A-A的剖面圖；圖6為沿圖5的線B-B的剖面圖；圖7為用于解釋微致動器原理的圖；圖8為圖7的主要部分的擴大圖；圖9A到9G為制造微致動器的連續(xù)過程；圖10到15表示根據(jù)本發(fā)明的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，其中圖10為表示光拾取頭的分解透視圖；圖11為圖10的平面圖；圖12為沿圖11的線C-C的剖面圖；圖13為圖10的微致動器的透視圖；圖14為圖13的平面圖；圖15為沿圖14的線D-D的剖面圖；以及圖16到18為用于解釋焦深的校正原理的垂直剖面圖，其中圖16表示當(dāng)盤的保護層具有適當(dāng)?shù)暮穸葧r的焦深；
圖17表示當(dāng)盤的保護層較薄時的焦深；圖18表示當(dāng)盤的保護層較厚時的焦深。
具體實施例方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細(xì)說明，其例子將參照附圖進行說明。
現(xiàn)在將參照

根據(jù)本發(fā)明的微致動器。
圖3到8為根據(jù)本發(fā)明的微致動器，其中圖3為微致動器的一部分的透視圖，圖4為圖3的平面圖，圖5為沿圖4的線A-A的剖面圖，圖6為沿圖4的線B-B的剖面圖，圖7為用于解釋微致動器原理的圖，以及圖8為圖7的主要部分的擴大圖。
如圖所示，本發(fā)明的微致動器包括具有以規(guī)則間隔在其一側(cè)上形成的多個較低的固定電極112的下部基片110、安裝在下部基片110的上側(cè)并具有以規(guī)則的間隔在其一側(cè)相應(yīng)于下部基片110的結(jié)構(gòu)形成的多個上部固定電極122的上部基片120、介于下部基片110和上部基片120之間的絕緣層130、具有在其外圓周表面形成的以便交替地布置在下部固定電極112和上部固定電極122之間的移動電極142的，同時被安裝得以使其在光軸的徑向被驅(qū)動的移動基片140、安裝在移動基片處的用于將移動基片彈性地返回到初始位置的彈性件150、以及用于給下部基片110、上部基片120和移動基片140提供能量以驅(qū)動移動基片140的能量供給單元Vd、Vu和Vm。
也就是，多個下部固定電極112以規(guī)則的間隔形成在下部基片110的一側(cè)面處。上部基片120相應(yīng)于下部基片110的形狀安裝在下部基片110的上表面上并包括多個以規(guī)則間隔在其一側(cè)形成的上部固定電極122。
絕緣層130介于下部基片110和上部基片120之間。絕緣層130可以是熱氧化薄膜、低溫氧化(LTO)薄膜、低溫氮化薄膜或聚酰亞胺、或者其它任何能夠適用的物質(zhì)，只要它具有優(yōu)良的電絕緣特性并能容易地沉積、焊接或能涂敷在上下基片的表面上。
移動基片140包括在其外周表面形成的以使其交替地布置在下部固定電極112和上部固定電極122之間的移動電極142，同時移動基片被安裝得能在光軸的徑向上(聚焦方向上)被驅(qū)動。
下部固定電極112、上部固定電極122和移動電極142由電鍍金屬制成。
為了將移動基片140彈性地恢復(fù)至初始位置并在光軸方向上驅(qū)動它，梁型或板型彈簧150作為彈性件被懸掛在移動基片140的一側(cè)上。作為彈性件，除了彈簧外，還可以使用雙金屬或?qū)щ姳∧印?br> 下部基片110和上部基片120被固定在第一固定單元181處，而梁型或板型彈簧150被固定在第二固定單元結(jié)構(gòu)182處。移動電極142通過自由空間被隔離開某一間隔g1。
邊緣間的自由空間可以是真空、空氣或絕緣液體。
絕緣層130的厚度“t”應(yīng)設(shè)置得合適以至即使上部固定電極122和下部固定電極113之間的電壓差為最大時也不會發(fā)生擊穿。可以在移動基片140的另一側(cè)上安裝一減震器170。
為了驅(qū)動移動基片140，Vd、Vu和Vm被準(zhǔn)備為用于給下部基片110、上部基片120和移動基片140提供能量的能量供給單元。
在微致動器中移動電極和上部固定電極、下部固定電極之間起作用的驅(qū)動力被表示為下式(1)F=ϵ·l2g·(Vu-Vd)·(Vu+Vd-2Vm)---(1)]]>其中“F”為對移動電極起作用的力，“G”為移動電極和上部固定電極之間的間隙、和移動電極和下部固定電極之間的間隙，“I”為在垂直方向上移動電極和上部固定電極重疊部分的長度、以及移動電極和下部固定電極的重疊長度，Vd、Vu和Vm為下部固定電極、上部固定電極和移動電極的電壓，而ε為介電常數(shù)。
如等式(1)所表示的，如果施加給移動電極和上部固定電極的電壓之間的差大于施加給移動電極和下部固定電極的電壓之間的差，則移動電極向上移動。然而，如果施加給移動電極和上部固定電極的電壓之間的差大于施加給移動電極和下部固定電極的電壓之間的差，則移動電極向下移動。
換句話說，在移動電極的驅(qū)動力與通過用于支撐移動基片的彈簧的彈性系數(shù)“k”產(chǎn)生的彈性力為平衡的點處，移動電極的位移被確定。
當(dāng)施加給移動電極、上部固定電極和下部固定電極的電壓被取消時，移動電極依靠彈簧的恢復(fù)力返回至初始位置。
當(dāng)微致動器被應(yīng)用為電容式傳感器的一個電極時，容量由下式(2)表示
C12=ϵ·l·dug·C13=ϵ·l·ddg---(2)]]>其中C12為移動電極和下部固定電極之間的電容，C13為通過移動電極和上部固定電極之間的電容，du和dd分別為在光軸方向上從移動基片的上邊緣到上部固定基片的下邊緣之間的距離和在光軸方向上從移動基片的下邊緣到下部固定基片的上邊緣之間的距離。
兩個電容器的微分分量電容由下式(3)表示C=ϵ·lg·(du-dd)---(3)]]>當(dāng)移動電極由將被檢測的物理量或化學(xué)量沿驅(qū)動方向移動一個位移Δd時，微分分量電容產(chǎn)生的變化量ΔC由下式(4)表示ΔC=2·ϵ·lg·Δd---(4)]]>即，微分分量電容相當(dāng)于常規(guī)單向電容型傳感器的容量變化量的兩倍，電容變化量的增加意味著電容型傳感器的靈敏度和分辨率的提高。并且增加電容的變化量意味著提高了電容型傳感器的靈敏度和分辨率。
下面將介紹用于制造這種根據(jù)本發(fā)明的微致動器的方法。
圖9A至9G為制造微致動器的連續(xù)過程。
圖9A至9G的左側(cè)(a)對應(yīng)于圖5，而右側(cè)(b)對應(yīng)于圖6。
如所示的，用于制造微致動器的方法包括制備由下部硅(LS)、下部材料、上部硅(US)、上部材料和介于下部硅(LS)和上部硅(US)之間的絕緣層130形成的基本材料的第一步驟；在下部硅(LS)的表面上摹制蝕刻掩模(LM)、除去下部硅(LS)在垂直方向上通過蝕刻掩模暴露的部分以暴露絕緣層130從而形成下部固定電極112的第二步驟；除去在下部材料上摹制的蝕刻掩模、在上部硅(US)的表面上摹制蝕刻掩模(UM)并除去上部硅(US)在垂直方向上暴露在上部硅(US)的蝕刻掩模(UM)之間的部分以暴露絕緣層130從而形成多個上部固定電極122的第三步驟；對絕緣層130的一部分進行蝕刻以將每個移動電極142從每個上部固定電極122分開的第四步驟；對上部硅(LS)剩余的部分進行蝕刻并通過使用在上部硅上摹制的蝕刻掩模(UM)來排列上部硅(US)和下部硅(LS)的第五步驟；和將每個移動電極142布置在每個上部固定電極122和每個下部固定電極之間的第六步驟。
下面將詳細(xì)介紹用于制造微致動器的方法。
首先，基本材料被形成為所謂的晶片型SOI(絕緣體上的硅)基片，其由上部硅(US)、絕緣層130和下部硅(LS)構(gòu)成。
通過重復(fù)(follow-up)處理，上部硅(US)被形成為固定電極122和移動電極142，而下部硅(LS)被形成為固定電極112。
基本材料的下部材料和上部材料可以是半導(dǎo)體材料或?qū)w材料和硅材料。
絕緣層130可以由不同的材料制成，例如二氧化硅薄膜、二氮化硅薄膜和聚合體薄膜、并且根據(jù)微致動器的制造方法優(yōu)先選擇適合的材料。
當(dāng)制備了晶片型基本材料后，如圖9A所示，執(zhí)行清洗處理以去除表面的污染物，然后通過使用一系列半導(dǎo)體制造工藝，例如照明平版印刷術(shù)、薄膜沉積處理和蝕刻處理在下部硅(LS)的表面上摹制蝕刻掩模。
接著，如圖9B所示，通過使用硅深層活性離子蝕刻技術(shù)、一種各向異性蝕刻技術(shù)有選擇的除去下部硅(LS)通過蝕刻掩模在垂直方向上暴露的部分以暴露絕緣層130，從而形成下部基片110的下部固定電極112。
在通過對下部硅(LS)進行蝕刻而制成下部固定電極112之后，有選擇地除去蝕刻掩膜(LM)。
然后，如圖9C所示，通過使用上面提到的半導(dǎo)體制造工藝在上部硅(US)的上表面上摹制蝕刻掩模(UM)。并且，通過使用硅深層活性離子蝕刻技術(shù)有選擇地除去上部硅(US)通過蝕刻掩模(UM)在垂直方向上暴露的部分直到絕緣層130被暴露。
如圖9D所示，通過有選擇地除去上部硅材料而暴露出來的由二氧化硅薄膜構(gòu)成的絕緣層130通過使用濕化學(xué)腐蝕或干腐蝕而被有選擇地除去，從而將移動基片140的移動電極142和上部基片120的上部固定電極122分離開。
之后，剩余的硅通過使用蝕刻掩模(UM)利用硅深層活性離子蝕刻技術(shù)被從上部硅層到下部硅層朝向下除去。然后，如圖9E所示，上部基片120的上部固定電極122和下部基片110的下部固定電極122被自動對齊。
隨后，如圖9F所示，除去保留在移動基片140的移動電極142的下側(cè)處的絕緣層130和在上部固定電極122的上側(cè)處形成的蝕刻掩模(UM)。
在這一方面，保留在移動電極142的下側(cè)處的絕緣層130不應(yīng)被除去以將其用于微電極結(jié)構(gòu)。
參看圖9C，為了使上部硅蝕刻掩模(LM)圖與下部硅層的形狀對齊，使用了微機械加工技術(shù)中的雙側(cè)對齊技術(shù)。
其后，如圖9G所示，移動基片140的移動電極142被布置或交迭以將其定位在上部基片120的固定電極122和下部基片110的下部固定電極112之間的中心處，從而完成微致動器的制造。
可通過不同的方式實現(xiàn)將移動電極定位或重疊在固定電極和下部固定電極的中心處一個例子可以是彈性件的變形。即，彈性件被連接到移動電極并變形從而在光軸方向上布置或重疊移動電極。
另外一個例子可以使用雙金屬器件。也就是，具有不同熱膨脹率的雙金屬器件被堆疊起來，能量被施加給該雙金屬器件以引起該雙金屬器件的熱變形，那么移動電極被布置。
另外一個例子是使用移動電極的固定負(fù)載來布置移動電極。
進一步的例子為使用電致伸縮效應(yīng)。在該方法中，插在金屬的導(dǎo)電薄膜層中間的由壓電材料例如PZT、ZnO構(gòu)成的電容被堆疊起來，并且某一電壓被施加到兩個導(dǎo)電薄膜層之間用于它們的變形，然后，配置移動電極。
以這種方式微致動器和它的制造方法實現(xiàn)了低電壓和低能量雙向驅(qū)動。采用這種技術(shù)，電容式傳感器能實現(xiàn)微分檢測，從而提高了靈敏度和分辨率。并且在采用該技術(shù)的系統(tǒng)的情形下，能夠顯著的減小它的尺寸和重量并提高響應(yīng)速度。
下面將介紹本發(fā)明的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭。
圖10為表示光拾取頭的分解透視圖，圖11為圖10的平面圖，圖12為沿圖11的線C-C的剖面圖，圖13為圖10的微致動器的透視圖，圖14為圖13的平面圖，圖15為沿圖14的線D-D的剖面圖。
如圖所示，本發(fā)明的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭包括具有由透明材料制成的基片結(jié)構(gòu)的滑塊200，且在基片結(jié)構(gòu)的中心部分處整體形成有聚焦透鏡201；用于對物鏡400進行微小致動的微致動器300，物鏡400用于在光軸方向?qū)⒐馐鴤魉徒邮諉卧?0(參照圖2)的光束傳送給聚焦物鏡201。
空氣軸承表面203形成在滑塊200的下表面上，在其上形成有保護層或潤滑層。在滑塊200的兩個表面上，形成有校準(zhǔn)標(biāo)記204以在光軸方向上校準(zhǔn)微致動器300和滑塊200。
將光束聚焦在盤的記錄層上的聚焦透鏡201整體形成在滑塊200的上表面上。優(yōu)選地，在聚焦透鏡201上形成有無反射涂敷薄膜。
磁場產(chǎn)生線圈202形成在聚焦透鏡201的周圍，用于執(zhí)行光磁記錄的直接重寫功能。如果將光拾取頭用于利用相變而不使用光磁記錄模式的光存儲單元，可以省略磁場產(chǎn)生線圈。
磁場產(chǎn)生線圈202被形成為螺旋平面線圈型以便在形成于滑塊200的上表面處的蝕刻凹槽的下表面上繞光軸為同心的。
磁場產(chǎn)生線圈202可以形成為在形成聚焦透鏡201的表面處，并且，優(yōu)選地，它被形成在形成聚焦透鏡201的表面的后表面上。
當(dāng)從外部電源向磁場產(chǎn)生線圈施加電流時，在光軸方向上產(chǎn)生與電流值成比例的磁場，從而改變了盤記錄層的光磁材料的磁極。因此，信息能被記錄或重寫。
物鏡的微致動器300包括位于滑塊200的上側(cè)并在其中心部分具有安裝孔311和以規(guī)則間隔在安裝孔311的內(nèi)圓周表面形成有多個下部固定電極312的下部基片310；在中心部分具有安裝孔并在安裝孔321的內(nèi)圓周表面上相應(yīng)于下部基片的形狀以規(guī)則間隔形成有多個固定電極322、同時安裝在下部基片110的下側(cè)的上部基片320；介于下部基片110和上部基片120之間的絕緣層330；插在下部基片310的安裝孔311和上部基片320的安裝孔之間的移動基片340，以便其被安裝得能在光軸方向上被驅(qū)動，并且移動基片340具有在其外圓周表面上形成的并交替的置于下部固定電極312和上部固定電極322之間的移動電極342；和多個用于給下部基片310、上部基片320和移動基片340提供能量以驅(qū)動移動基片340的電極片Vd、Vu和Vm。
彈性件341安裝在移動基片340的邊緣處以彈性地支撐移動基片340。一嚙合爪341a形成在移動基片340的上表面處以將物鏡40安裝在其上。在移動基片342和上部固定電極312和下部固定電極322之間形成有空間g2。
下面將參照圖16至18說明用于控制根據(jù)本發(fā)明的光拾取頭的焦深(depth of focus)的操作。
圖16到18為用于解釋焦深的校正原理的垂直剖面圖，其中，圖16表示當(dāng)盤的保護層具有適當(dāng)?shù)暮穸葧r的焦深，圖17表示當(dāng)盤的保護層較薄時的焦深，而圖18表示當(dāng)盤的保護層較厚時的焦深。
圖16表示在盤12的記錄層12b上的保護層12a的厚度與光學(xué)設(shè)計中的理想值完全一致而沒有厚度公差，且從外部入射的光束為理想的平行光束的情形。
參看圖16，“G”為盤12的保護層12a的上表面和滑塊200的底部之間的距離，t0為處在光學(xué)設(shè)計中的公差范圍內(nèi)的保護層12a的理想厚度，而I0為物鏡400和聚焦透鏡201之間的距離。
在這種狀態(tài)下，即使光信號在未驅(qū)動物鏡400的情況下在零位置被記錄或再現(xiàn)，光束能精確地聚焦在旋轉(zhuǎn)的盤12的記錄層12b上，所以光信號不會減弱且能實現(xiàn)穩(wěn)定操作。
圖17表示盤12的保護層12a的厚度t1小于光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計理想值的情況。
在圖17中，“G”為盤12的保護層12a的上表面和滑塊200的底部之間的距離，t1為以比光學(xué)設(shè)計中的理想值小而形成的保護層的厚度，而I1為物鏡400和聚焦透鏡201之間的距離。
在這種非正常狀態(tài)下，物鏡400被微致動器300向上移動以增大間隙I1，從而由于焦深遠(yuǎn)離滑塊200的底表面，而對較薄的盤12的保護層12a的厚度進行校正。
在這方面，如果盤12的保護層12a較薄，則物鏡微致動器300對焦距校正一個保護層所減少的厚度，假設(shè)每小時的旋轉(zhuǎn)數(shù)或每小時盤的轉(zhuǎn)動角速度為常數(shù)。
最后，圖18表示在盤12的記錄層12b上的保護層12a的厚度t2大于理想設(shè)計值的情況。
在圖18中，“G”為盤12的保護層12a的上表面和滑塊200的底部之間的距離，t2為以比光學(xué)設(shè)計中的理想值大而形成的保護層的厚度，而I2為物鏡400和聚焦透鏡201之間的距離。
在這種不正常狀態(tài)下，物鏡400被微致動器300向下移動以減小間隙I2，從而由于焦深接近滑塊200的底表面，而對較薄的盤12的保護層12a的厚度進行校正。
為了確定被微致動器驅(qū)動的物鏡400的最佳位置，在光束被盤的記錄層反射之后，檢測由檢測器確定的用于光束傳送和接收單元40(參看圖2)的光聚焦伺服的光信號等級，光信號檢測器和致動器的輸入端子通過子反饋電路進行控制的。
同樣的，對于獨立光學(xué)系統(tǒng)的裝配誤差和由形狀公差導(dǎo)致的入射頂點平行光束的公差以及每個光學(xué)因素的特性誤差，通過微致動器執(zhí)行焦深校正，使得光信號通過子反饋電路能以最佳的狀態(tài)保持在記錄層上。
用于制造光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的方法的一個例子包括使用微機構(gòu)加工和半導(dǎo)體裝置制造工藝以元件形式制造的具有在中心部分處整體地形成的聚焦透鏡、在聚焦透鏡周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在下表面上形成的空氣軸承表面的滑塊，以及用于微致動物鏡以將反射/接收單元的光束在光軸方向上發(fā)射到聚焦透鏡的物鏡微致動器第一步驟，使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器的第二步驟；以及在同樣的方向校準(zhǔn)物鏡和聚焦透鏡的第三步驟。
用于制造光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭的方法的另一個例子包括使用微機械加工和半導(dǎo)體裝置制造工藝以晶片形式制造具有在中心部分處整體地形成的聚焦透鏡、在聚焦透鏡周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在下表面上形成的空氣軸承表面的滑塊、以及用于微致動物鏡以在光軸方向上將發(fā)射/接收單元的光束發(fā)射在聚焦透鏡的物鏡致動器的第一步驟；使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器的第二步驟；將焊接晶片切割成單獨的光拾取頭芯片的第三步驟；以及安裝物鏡和聚焦透鏡以使它們在光軸方向上呈線性排列的第四步驟。
至于第二步驟中的校準(zhǔn)和焊接步驟，如果構(gòu)成聚焦透鏡的基片為包含雜質(zhì)例如鈉等的玻璃基片，即，例如Pyrex#7740，則可以使用構(gòu)成微致動器的硅基片和陽極焊接。
至此，本發(fā)明的具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭和它的制造方法具有下述優(yōu)點。
即，由于在光盤的制造和裝配以及安裝過程中的加工公差產(chǎn)生的誤差而在記錄層和光拾取頭之間產(chǎn)生的偏差、盤的記錄層的保護層的不均勻厚度和盤表面的平滑度之間的誤差、以及主軸馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸的偏心度和震動能被校正，從而在盤的記錄層上產(chǎn)生最佳聚焦。
由于在不脫離其精神和本質(zhì)特性的條件下，本發(fā)明可以存在多種形式，所以應(yīng)該理解上述的實施例不局限于任何前述的細(xì)節(jié)，除非特別指出的，而是應(yīng)解釋為由所附的權(quán)利要求所定義的寬的精神和范圍，因此所有變化和修改都落在權(quán)利要求的界限和范圍內(nèi)，或者與這樣的界限和范圍等價的也趨于由所附的權(quán)利要求所包括。
權(quán)利要求
1.具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭，包括滑塊，它具有在其中心部分處整體地形成的聚焦透鏡，在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在下表面上形成的空氣軸承表面；和用于微致動物鏡的物鏡微致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送給聚焦透鏡；所述物鏡微致動器包括位于滑塊的上部的下部基片，在中心部分具有安裝孔并在安裝孔的內(nèi)圓周表面具有多個以規(guī)則間隔形成的下部固定電極；相應(yīng)于下部基片的形狀在中心部分具有安裝孔的上部基片，在安裝孔的內(nèi)圓周表面具有多個以規(guī)則間隔形成的上部固定電極，并且上部基片被安裝在下部基片的上側(cè)處；介于下部基片和上部基片之間的絕緣層；被插入到下部基片和上部基片的安裝孔中并具有在其外圓周表面形成的移動電極以使其交替地布置在下部固定電極和上部固定電極之間的移動基片；用于給下部基片、上部基片和移動基片提供能量以驅(qū)動移動基片的多個電極片；安裝在移動基片處的用于將移動基片彈性地返回到它的初始位置的彈性件；其中在空氣軸承表面的表面上形成有保護層或潤滑層。
2.權(quán)利要求1的光拾取頭，其中滑塊由透明材料形成。
3.權(quán)利要求1的光拾取頭，其中彈性件為彈簧元件。
4.權(quán)利要求1的光拾取頭，其中在聚焦透鏡上形成有防折射涂敷薄膜。
5.一種用于制造如權(quán)利要求1所述的光拾取頭的方法，包括第一步驟，使用微機械和半導(dǎo)體裝置制造工藝以元件的形式制造滑塊，滑塊具有在中心部分整體地形成聚焦透鏡、在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在滑塊的下表面形成的空氣軸承表面，以及用于微致動物鏡的物鏡致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送至聚焦透鏡；第二步驟，使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器；和第三步驟，在和聚焦透鏡相同的光軸方向上校準(zhǔn)物鏡。
6.一種用于制造權(quán)利要求1所述的光拾取頭的方法，包括第一步驟，使用微機械和半導(dǎo)體裝置制造工藝以晶片的形式制造滑塊，滑塊具有在中心部分整體地形成的聚焦透鏡、在聚焦透鏡的周圍形成的磁場產(chǎn)生線圈和在滑塊的下表面形成的空氣軸承表面，以及用于微致動物鏡的物鏡致動器，物鏡用于在光軸的方向上將傳送/接收單元的光束傳送至聚焦透鏡；第二步驟，使用校準(zhǔn)標(biāo)記校準(zhǔn)和焊接滑塊和物鏡致動器；第三步驟，將焊接的晶片切割為單獨的光拾取頭芯片；第四步驟，安裝物鏡和聚焦透鏡以在光軸方向上對它們進行校準(zhǔn)。
全文摘要
一種微致動器、它的制造方法、具有微致動器的光記錄/再現(xiàn)裝置的光拾取頭、以及它的制造方法。實現(xiàn)了低電壓和低能量雙向驅(qū)動，從而系統(tǒng)的尺寸和重量能被顯著地減小并能提高響應(yīng)速度。通過減小校準(zhǔn)公差提高了一致性和生產(chǎn)效率。另外，由盤上的記錄層的保護層的不均勻厚度和盤的不均勻平滑度引起的結(jié)構(gòu)公差被校正了，從而物鏡的焦點能被最佳地聚焦在盤的記錄層上。
文檔編號G11B7/09GK1808593SQ20061000672
公開日2006年7月26日 申請日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者李泳柱 申請人:Lg電子株式會社