Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32627
Title: การพัฒนาไมโครแอคชัวเอเตอร์แบบโลหะผสมจำรูปสำหรับการจับยึดหัวอ่านฮาร์ดดิสก์
Other Titles: Development of shape memory alloy micro-actuator for handling head gimbal assembly
Authors: กฤษณ์กร ประไพพิทยาคุณ
Advisors: อลงกรณ์ พิมพ์พิณ
วีระยุทธ ศรีธุระวานิช
Other author: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิศวกรรมศาสตร์
Advisor's Email: Alongkorn.P@Chula.ac.th
Werayut.S@Chula.ac.th
Subjects: ฮาร์ดดิสก์
โลหะผสมจำรูป
ไมโครแอคชัวเอเตอร์
Hard disks ‪(Computer science)
Shape memory alloys
Micro-actuator
Issue Date: 2554
Publisher: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract: การจับยึดหัวอ่านฮาร์ดดิสก์ด้วยหัวจับแบบสูญญากาศในการประกอบฮาร์ดดิสก์กลายเป็นเรื่องที่ลำบากขึ้นเมื่อแนวโน้มของหัวอ่านฮาร์ดดิสก์มีขนาดเล็กลง ดังนั้นการพัฒนาวิธีการใหม่เพื่อใช้จับยึดหัวอ่านฮาร์ดดิสก์ในระหว่างการประกอบจึงมีความจำเป็นมากขึ้น ในงานวิจัยนี้มีแนวคิดในการใช้ไมโครแอคชัวเอเตอร์ในหลักการโลหะผสมจำรูปที่มีรูปร่างคล้ายนิ้วมือมนุษย์มาจับยึดหัวอ่านฮาร์ดดิสก์ที่ตำแหน่งรูบอส ซึ่งโครงสร้างของแอคชัวเอเตอร์เป็นลักษณะคานที่มีวัสดุสองชนิดประกบกันประกอบด้วยโลหะผสม NiTi และอลูมินัม ในการศึกษานี้ระยะกระดกในแนวดิ่งและระยะกระดกในแนวขวางของไมโครแอคชัวเอเตอร์ขณะทำงาน และแรงกระทำระหว่างไมโครแอคชัวเอเตอร์และหัวอ่านฮาร์ดดิสก์ได้ถูกวิเคราะห์ด้วยโปรแกรม ANSYS ทำให้ทราบขนาดไมโครแอคชัวเอเตอร์ที่เหมาะสมและขนาดของแรงกระทำซึ่งพบว่าปริมาณทั้งสองมีค่ามากในระดับซึ่งน่าจะเพียงพอสำหรับงานประกอบนี้ งานวิจัยนี้ได้พัฒนาขั้นตอนการสร้าง โดยเริ่มจากการกัดผิวอลูมินัมฟอยล์ที่มีความหนา 16 ไมโครเมตร เพื่อสร้างโครงสร้าง แล้วนำไปสร้างผิว NiTi ที่มีความหนา 5 ไมโครเมตรโดยวิธีสปัตเตอริ่งด้านบน จากนั้นนำชิ้นงานไปผ่านขั้นตอนการอบที่อุณหภูมิ 500°C นาน 30 นาที แต่พบว่าเกิดออกไซด์ขึ้นบนผิวชิ้นงาน อย่างไรก็ตามได้นำไมโครแอคชัวเอเตอร์ที่มีความยาว 1000 และ 2000 ไมโครเมตร กว้าง 500 ไมโครเมตรซึ่งไม่ได้ผ่านการอบที่อุณหภูมิสูงมาทดสอบการตอบสนองและระยะกระดก โดยจ่ายกระแสไฟฟ้าตั้งแต่ 1.25-2.50A เป็นเวลา 10 วินาที และวัดระยะกระดกด้วยเลเซอร์ดิสเพลสเมนต์มิเตอร์ พบว่าหลังการจ่ายกระแสไฟฟ้าไปเพียง 1 วินาที ไมโครแอคชัวเอเตอร์ที่มีความยาว 1000 และ 2000 ไมโครเมตร ต่างก็มีระยะกระดกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและเมื่อเวลาผ่านไประยะกระดกจะเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ หลังจากหยุดจ่ายกระแสไฟฟ้าพบว่าระยะกระดกก็ลดลงอย่างรวดเร็วเช่นกัน โดยพบว่าที่กระแสไฟฟ้าเท่ากับ 2.50 A ไมโครแอคชัวเอเตอร์ที่ยาว 1000 และ 2000 ไมโครเมตร มีระยะกระดกเท่ากับ 410 และ 490 ไมโครเมตรตามลำดับ
Other Abstract: Handling of Head Gimbal Assembly (HGA) with conventional vacuum chuck will be the key problem in the near future due to the tendency of miniaturization. As a result, a development of new handling system for hard disk drive industry becomes an urgent issue. This study proposes a methodology to design a shape memory alloy micro-actuator as a new handling device of HGA. The actuator consists of several finger-like Nitinol/Aluminum bimorph beams which are able to deflect at high temperature due to thermally induced strain mismatch between these two materials. To design geometry of the actuator, the effects of beam dimensions including lengths, widths and thicknesses on deflection and exerting force are examined using the ANSYS software. The simulation results suggest a feasibility of using the proposed micro-actuator for HGA handling application due to its relatively large deflection and force of the application. For fabrication process, a 16 µm Aluminum foil is patterned to form the actuator finger-like structure, and 5 µm NiTi is then deposited by sputtering. Finally, an annealing is performed at 500°C for 30 minutes. However, oxide was observed on the actuator surface after the annealing. Despite of that, response and deflection of two actuators, i.e. 1000 x 500 and 2000 x 500 µm2, without annealing at high temperature were tested by applying current of 1.25-2.50A. The results show that their responses are in the order of 1 second after both applying and releasing current. When applying the current of 2.50 A, the deflection is 410 and 490 µm for 1000 and 2000 µm long, respectively.
Description: วิทยานิพนธ์ (วศ.ม)--จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, 2554
Degree Name: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level: ปริญญาโท
Degree Discipline: วิศวกรรมเครื่องกล
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/32627
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2011.400
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2011.400
Type: Thesis
Appears in Collections:Eng - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
krissakorn_pr.pdf3.91 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.