專利名稱：微致動(dòng)器、帶有微致動(dòng)器的磁頭萬向節(jié)組件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息記錄設(shè)備，更具體地，涉及用于磁盤驅(qū)動(dòng)器單元
中的磁頭萬向節(jié)組件(head gimbal assembly, HGA)的微致動(dòng)器，以及 制造帶有該微致動(dòng)器的磁頭萬向節(jié)組件的方法。
背景技術(shù)：
如今，人們利用各種方法來提高信息記錄設(shè)備的記錄密度。圖1 示出了根據(jù)常規(guī)設(shè)計(jì)的作為信息記錄裝置的一個(gè)示例性實(shí)例的磁盤驅(qū)動(dòng) 器，其中主軸電動(dòng)機(jī)15驅(qū)動(dòng)磁盤14旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)臂12控制位于磁頭萬向
P組件18上的磁頭(未示出)在磁盤14表面上的飛行。通常，音圈電 機(jī)(VCM) 16用于控制驅(qū)動(dòng)臂12的運(yùn)動(dòng)，其功能是對(duì)驅(qū)動(dòng)臂12在磁 盤14上的位置進(jìn)行粗調(diào)節(jié)。參考圖2a，其示出了圖1中配備有常規(guī)PZT
(Piezoelectric Lead Zirconate Titanate:壓電鋯鈦酸貧})微致動(dòng)器181的 磁頭萬向節(jié)組件(HGA) 18，在磁頭單獨(dú)由VCM16驅(qū)動(dòng)的情況下，由 于磁頭的位移存在固有的誤差(動(dòng)態(tài)擺動(dòng))，因而在HGA 18的懸架183 的懸架舌部1831上設(shè)置微致動(dòng)器181，它用于對(duì)磁頭進(jìn)行精細(xì)的位置控 制。設(shè)置在磁頭周圍的微致動(dòng)器181通常是PZT微致動(dòng)器，它用于對(duì)磁 頭的位移進(jìn)行"精細(xì)調(diào)節(jié)"。也就是說，VCM 16用于粗調(diào)節(jié)，而PZT 微致動(dòng)器181則以小得多的幅度來調(diào)節(jié)磁頭的位移，用以補(bǔ)償由VCM 16 的驅(qū)動(dòng)而導(dǎo)致的驅(qū)動(dòng)臂的振動(dòng)。具有上述結(jié)構(gòu)的HGA 18可以實(shí)現(xiàn)非常 小的可記錄磁道寬度，從而使磁盤驅(qū)動(dòng)器的"每英寸磁道數(shù)"(TPI)的 值增大高達(dá)50%。
更具體而言，在圖2a所示出的HGA18的常規(guī)設(shè)計(jì)中，通過將磁 頭(未示出)附裝到滑塊182上而構(gòu)成上文提到的磁頭。利用滑塊182 來將磁頭(未示出)保持在磁盤14 (見圖1)表面之上的預(yù)定高度。圖
2b進(jìn)--J步示出了常規(guī)微致動(dòng)器181的結(jié)構(gòu)，其中U形微致動(dòng)器181包括 陶瓷框架，該陶瓷框架具有其間可設(shè)置滑塊182的兩個(gè)陶瓷臂1811，以 及附裝于每個(gè)陶瓷臂1811的外表面的兩片陶瓷PZT1813。再參考圖2a， PZT微致動(dòng)器181物理地附裝于HGA 18的懸架183的懸架舌部1831， 使得滑塊182可響應(yīng)于施加到陶瓷PZT 1813上的電壓，在陶瓷PZT 1813 的帶動(dòng)下獨(dú)立于懸架183而移動(dòng)。更具體而自、在陶瓷臂1911的每側(cè)有 二個(gè)電連接球185 (GBB或SBB，即金球焊接或錫球焊接)將微致動(dòng)器 181附裝于懸架的電纜線184上，且類似地，有四個(gè)電連接球186 (GBB 或SBB)將滑塊182附裝干懸架電纜線184，電纜線的另一端連接到懸 架焊點(diǎn)187以便通過懸架電纜線184提供電源。該P(yáng)ZT將會(huì)伸展和收縮， 這將導(dǎo)致U形微致動(dòng)器181的陶瓷臂1811變形，并因此使滑塊182在 磁盤上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)附裝于滑塊182上的磁頭的位置進(jìn)行精細(xì)調(diào) W 。
由于HGA的常規(guī)設(shè)計(jì)采用了 U形陶瓷微致動(dòng)器，PZT元件也由 陶瓷材料制成；陶瓷材料的較大質(zhì)量會(huì)影響HGA的動(dòng)態(tài)性能。另外， 由于陶瓷材料是易碎材料，陶瓷微致動(dòng)器的抗沖擊性能是有限的，并且 在工作過程中會(huì)產(chǎn)牛不期望的碎粒。
為了減小微致動(dòng)器的重量以及改善HGA的動(dòng)態(tài)性能，姚明高等人
的美國專利No. 6,950,288公開了使用金屬框架的微致動(dòng)器。更具體而言，
該框架由不銹鋼制成。通過使用金屬框架，微致動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能大為改 第
口 o
另 方面，近年來提出一種薄膜PZT來解決沖擊性能低和產(chǎn)生碎 粒的問題。然而，薄膜PZT由于其層數(shù)有限而不能產(chǎn)生足夠的位移。盡 管可通過將薄膜PZT形成為多層來增加薄膜PZT的位移，但由于薄膜 PZT制造工藝的局限性，如果薄膜PZT的層數(shù)超過兩層，則成本將變得
極咼o
因此，需要-種成本效益高的方式來增加微致動(dòng)器的薄膜PZT的
位移。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的是提供 一種用在磁
盤驅(qū)動(dòng)器單元上的HGA中的微致動(dòng)器，其可使得HGA具有極佳的動(dòng)態(tài) 性能和抗沖擊性能，同時(shí)可以增大微致動(dòng)器的位移而成本效益極佳。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種微致動(dòng)器，其包括金屬框 架，該金屬框架具有一基部和從該基部延伸的兩個(gè)相對(duì)的臂，其中在所 述兩臂中每一臂的側(cè)表亂.匕分別以如下方式附裝有至少兩片薄膜PZT: '與驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加到附裝于每個(gè)臂上的薄膜PZT時(shí)，它將產(chǎn)生位移，每個(gè) 臂的位移由于疊加效應(yīng)而得以增加。
具體而言，本發(fā)明提供了-一種通過將薄膜PZT附裝到金屬框架的 每個(gè)臂的側(cè)表面上而形成的微致動(dòng)器，其可減小HGA的總質(zhì)量并且改 善HGA的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。另-一方面，通過將至少兩片薄膜PZT附裝 到金屬框架的每個(gè)臂的側(cè)表面，使得該臂的位移，即磁頭的位移會(huì)產(chǎn)生 疊加效應(yīng)，由此實(shí)現(xiàn)了增加磁頭位移的目的。
另外，薄膜PZT具有比陶瓷PZT小得多的質(zhì)量，這將對(duì)HGA性 能和HGA制造工藝有很大貢獻(xiàn)，例如，由于質(zhì)量減小了，從而抗沖擊 性能較好。另--方面，由于在制備薄膜PZT的過程屮，可實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜 PZT尺寸的精確控制，從而可以減小制造誤差。
除卜述優(yōu)點(diǎn)以外，本發(fā)明中薄膜PZT還可以以較低電壓來操作， 這樣，在操作期間產(chǎn)生的碎粒和消耗的功率也較少，并且可獲得高的抗 沖擊性能和很安全的操作條件。
優(yōu)選地，兩片薄膜PZT分別附裝于每個(gè)所述臂的外和內(nèi)側(cè)表面。 利用該雙面安裝結(jié)構(gòu)，微致動(dòng)器的位移可大大增加，沐j為附裝于每個(gè)臂 的薄膜PZT的等效工作層數(shù)加倍了，但是并沒有增加每片薄膜PZT的 實(shí)際層數(shù)。因此可以增大微致動(dòng)器的位移而成本效益極佳。
優(yōu)選地，附裝于每個(gè)臂的外和內(nèi)側(cè)表面的兩片薄膜PZT通過基板
機(jī)械地和電學(xué)地連接在一起，這有利于將薄膜PZT附裝和定位到臂的側(cè)表面。
優(yōu)選地，所述兩片薄膜PZT由基板這樣連接，該基板是所述至少 兩片薄膜PZT的公共基板，同時(shí)該基板彎折并跨過臂的前端或后端，使 得所述至少兩片薄膜PZT分別置于該臂的兩側(cè)。
優(yōu)選地，所述兩片薄膜PZT由基板這樣連接，該基板是所述至少 兩片薄膜PZT的公共基板，同時(shí)該基板彎折并跨過臂的上緣，使得所述 ,:少兩片薄膜PZT分別置于該臂的兩側(cè)。
優(yōu)選地，所述基板是柔性聚合材料制成的，其上形成有電纜線， 用于將兩片薄膜PZT電性連接在--鬼。
這兩片薄膜PZT可以以其它方式附裝于金屬框架的每個(gè)臂。更具 體而言，所述兩片薄膜PZT可附裝于每個(gè)所述臂的同一側(cè)表面。也就是 說，所述兩片薄膜PZT均可串連地附裝于每個(gè)臂的外或內(nèi)表面。在此情 況下，亦可獲得所述疊加效應(yīng)。然而，為實(shí)現(xiàn)最大位移，每片薄膜PZT 的長(zhǎng)度應(yīng)為大約lmm。
優(yōu)選地，在與所述基部相對(duì)的每個(gè)臂的另一端形成有支撐部，用 于支持滑塊，所述支撐部位于與基部不相同的平行平面中，使得在支撐 部的底部和基部的底部之間存在間隙。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種磁頭萬向節(jié)組件，其包括 如上所述的微致動(dòng)器；帶有至少一個(gè)磁性傳感器的滑塊，所述滑塊容納 在所述金屬框架中，使得所述滑塊可由所述微致動(dòng)器致動(dòng)；以及懸架， 通過將該金屬框架的基部固定于所述懸架的懸架舌部而將所述微致動(dòng)器 設(shè)置在其上，使得所述兩個(gè)臂與滑塊一起可獨(dú)立于懸架而移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種信息記錄磁盤單元，其包
括磁盤；樞轉(zhuǎn)中心，所述磁盤繞其旋轉(zhuǎn)；VCM，用于驅(qū)動(dòng)磁頭在磁盤 的表面之上移動(dòng)；以及連接到所述VCM的磁頭萬向節(jié)組件，用于磁頭 的位移調(diào)節(jié)，其中所述磁頭萬向節(jié)組件包括如以上所述的微致動(dòng)器。
本發(fā)明還提供了一種制造磁頭萬向節(jié)組件的方法，包括如下步驟: 將兩片薄膜PZT分別附裝于金屬框架的每個(gè)臂的內(nèi)和外側(cè)表面以形成 微致動(dòng)器；將帶有磁性傳感器的滑塊安裝在微致動(dòng)器內(nèi)；通過將金屬框 架的基部固定到懸架的懸架舌部上而將微致動(dòng)器安裝在懸架上；將微致 動(dòng)器與懸架以及帶有磁性傳感器的滑塊與懸架電連接。
優(yōu)選地，所述將薄膜PZT附裝于每個(gè)臂的側(cè)表面的步驟進(jìn)一步包 括如下歩驟提供兩條薄膜PZT，每條薄膜PZT由通過基板機(jī)械地和電 學(xué)地連接的兩片薄膜PZT構(gòu)成；在所述基板的中部將每條薄膜PZT彎 折，使得構(gòu)成每條薄膜PZT的兩片薄膜PZT基本上相互平行；將彎折 后的兩片薄膜PZT分別附裝于每個(gè)臂的外和內(nèi)表面，使得所述每個(gè)臂夾 持在彎折的兩片薄膜PZT中并且所述基板跨過該臂。
因此，另一種用于制造磁頭萬向節(jié)組件的方法包括如下步驟將 兩片薄膜PZT串連地附裝于金屬框架的每個(gè)臂的同一側(cè)表面；將帶有磁
性傳感器的滑塊安裝在微致動(dòng)器內(nèi)；通過將金屬框架的基部固定到懸架 的懸架舌部上而將微致動(dòng)器安裝在懸架上；將微致動(dòng)器與懸架以及帶有 磁性傳感器的滑塊與懸架電連接。
基于以下僅作為示例并且參考附圖給出的對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì) 描述，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1不出了使用用于磁頭位置控制的常規(guī)微致動(dòng)器的典型磁盤驅(qū)
動(dòng)器；
圖2a是圖1中HGA結(jié)構(gòu)的詳細(xì)視圖； 圖2b是常規(guī)微致動(dòng)器的詳細(xì)視圖3a-3f示出了根據(jù)本發(fā)明第-一實(shí)施例的微致動(dòng)器及其部件，及其
變型；
圖4a-4c示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的微致動(dòng)器及其部件； 圖5示出了 PZT的位移相對(duì)于PZT長(zhǎng)度和層數(shù)的仿真數(shù)據(jù)，-圖6a-6b示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的微致動(dòng)器及其部件； 圖7a是配備有根據(jù)本發(fā)明的微致動(dòng)器的HGA的結(jié)構(gòu)視圖； 圖7b是圖7a中所述HGA的懸架的前部的詳細(xì)透視圖； 圖7c是圖7a中所示HGA的懸架的前部的側(cè)視圖，其中配備了根 據(jù)本發(fā)明的微致動(dòng)器；
圖8不出了根據(jù)本發(fā)明的制造HGA的工藝的流程圖；并且 圖9示出了使用本發(fā)明的微致動(dòng)器的磁盤驅(qū)動(dòng)器單元。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及微致動(dòng)器、使用該微致動(dòng)器的HGA和包括該HGA的
磁盤驅(qū)動(dòng)器單元。
在整個(gè)說明書中，相同或相似的部件具有相同或相似的附圖標(biāo)號(hào)。 圖3a-3e是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的微致動(dòng)器及其部件的詳細(xì)結(jié)
構(gòu)視圖。
圖3a是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的組裝好的微致動(dòng)器20的結(jié)構(gòu)視 圖。微致動(dòng)器20包括薄膜PZT 21和金屬框架22，薄膜PZT 21附裝在 金屬框架22 h。以下是對(duì)薄膜PZT21和金屬框架22的結(jié)構(gòu)及其組裝過 程的詳細(xì)描述。
圖3b示出了微致動(dòng)器20中使用的薄膜PZT 21 。薄膜PZT 21由第 -薄膜PZT片211和第二薄膜PZT片212構(gòu)成，其通過諸如柔性聚合材 料制成的基板213連接在 -起，使得第一和第二薄膜PZT片211和212 沿縱向方向(串連)設(shè)置在基板213上且彼此隔開一定距離。換句話說， 基板213是兩片薄膜PZT211和212的公共基板，并且兩片薄膜PZT211
和212的端部彼此相對(duì)。在基板213上形成有電纜線(未示出)，用于將 兩片薄膜PZT211和212電連接起來。
圖3c示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的金屬框架22的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選 由不銹鋼制成的金屬框架22包括基部221和自所述基部221延伸的兩個(gè) 臂222。支撐部223形成于與基板221相對(duì)的臂222的另--端。換句話 說，兩個(gè)臂222在每端基本上垂直于基部221和支撐部223且從基部221 和支撐部223延伸。在該實(shí)施例中，金屬框架22由單塊金屬坯板經(jīng)過兩 次彎折之后形成，并且在基部221的中部形成有間隙224。
圖3d是該金屬框架22的側(cè)視圖。從圖中可見，基部221形成在 與支撐部223不同的平面上，在基部221和支撐部223之間沿垂直方向 具有--高度差225，在將基部221安裝于HGA懸架的懸架舌部時(shí)，該高 度差有利于框架22的前部平滑地移動(dòng)，如將在以后進(jìn)一步描述的那樣。
圖3e示出了薄膜PZT 21以聚合材料制成的柔性基板213的中部 214為中心進(jìn)行彎折后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，其中第-一和第二薄膜PZT片2U和 212基本上彼此平行并且其間具有一內(nèi)部間隔，所述內(nèi)部間隔將適合于 將薄膜PZT片安裝到金屬框架22的臂222的內(nèi)外表面。
通過將彎折后的薄膜PZT 21安裝到金屬框架22，使得兩個(gè)薄膜 PZT片211和212分別附裝于臂222的內(nèi)和外側(cè)表面，而中部214跨過 臂222的后(或前)端，也就是說，通過將臂222夾在兩片薄膜PZT211 和212之間，形成了如圖3a所示的第一實(shí)施例中的微致動(dòng)器20。
利用這種雙面安裝的結(jié)構(gòu)，微致動(dòng)器的位移將大大增加，這是因 為在沒有增加每片薄膜PZT的實(shí)際層數(shù)的情況下，附裝于每個(gè)臂上的薄 膜PZT的等效工作層數(shù)實(shí)際上加倍了。這樣，所得到的微致動(dòng)器的位移 是附裝于金屬框架的每個(gè)臂上的兩片薄膜PZT211和212的位移的疊力口。 更具體而言，對(duì)于通過這種雙面安裝方式將兩層的薄膜PZT附裝在所述 臂上的情形來說，每個(gè)臂上的薄膜PZT的等效層數(shù)就是四，因此微致動(dòng) 器的位移將增加至兩倍，從而以低成本高效率的方式增加了位移。
圖3f示出了可在該實(shí)施例中采用的金屬框架的另一個(gè)實(shí)例22%
其中間隙224'形成于金屬框架22'的支撐部223'匕而不是形成在基部 221，上。
本發(fā)明的該實(shí)施例提供了一種通過將薄膜PZT附裝到金屬框架結(jié) 構(gòu)上而形成的微致動(dòng)器，其可減小HGA的總質(zhì)量并且可改善HGA的靜 態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，同時(shí)，通過將薄膜PZT片附裝到金屬框架的每個(gè)臂的內(nèi) 和外側(cè)表面，使得磁頭具有足夠的位移。
圖4a到4c示出了根據(jù)本發(fā)明的微致動(dòng)器的第二實(shí)施例。更具體 而*，圖4a不出了在微致動(dòng)器的第二實(shí)施例中使用的兩條薄膜PZT31。 其中每條由第-一薄膜PZT片311和第二薄膜PZT片312構(gòu)成，其通過基 板313連接在一起，使得第一和第二PZT片311和312沿橫向方向(并 連)設(shè)置在基板313上且亦彼此間隔開一定距離。第二實(shí)施例與第--實(shí) 施例的不同之處在于公共基板313如此連接兩片薄膜PZT，使得兩片 薄膜PZT的側(cè)邊彼此相對(duì)。同樣，在基板313上可形成電纜線(未小出)， 用于將兩個(gè)薄膜PZT片電連接在--起。
第二實(shí)施例中的該微致動(dòng)器30的金屬框架22與第-'實(shí)施例相同， 因而省略了對(duì)金屬框架的進(jìn)一步描述。類似地，另一種金屬框架22'亦 可用在第二實(shí)施例中。
圖4b示出/兩條薄膜PZT 31在基板313的中部314彎折之后的 結(jié)構(gòu)狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)彎折的目的，基板313優(yōu)選由--種柔性的聚合材料 形成。在該彎折狀態(tài)下，第一和第二薄膜PZT片311和312基本上彼此 平行并且具有一內(nèi)部間隔，該內(nèi)部間隔將適合于將薄膜PZT片安裝到金 屬框架22的臂的內(nèi)和外表面。
圖4c是由上述兩條薄膜PZT 31和金屬框架22組裝而成的根據(jù)第 二實(shí)施例的微致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)視圖。它是通過如下方式形成的將彎折后 的薄膜PZT 31附裝到金屬框架22，使得兩個(gè)薄膜PZT片311和312分 別附裝于每個(gè)臂的內(nèi)和外側(cè)表面，而中部314跨過臂的上邊緣。也就是
說，金屬框架22的每個(gè)臂夾在兩個(gè)薄膜PZT片311和312之間。
類似地，第二實(shí)施例的微致動(dòng)器30亦具有增加的等效薄膜PZT 層數(shù)，并因此也可產(chǎn)生臂位移的疊加效應(yīng)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，附裝于金屬框架的每個(gè)臂的內(nèi) 和外側(cè)表面的兩個(gè)薄膜PZT片亦可彼此完全分開并且不通過基板連接， 盡管在本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例中，這兩片薄膜PZT都通過基板連接 在一起。在此情況下，第一薄膜PZT片和第二薄膜PZT片可通過各自 的電纜線電連接到懸架焊點(diǎn)。
圖5示出了薄膜PZT的位移相對(duì)于PZT長(zhǎng)度和PZT層數(shù)的仿真 數(shù)據(jù)?？梢缘弥琍ZT的位移將隨著PZT層數(shù)的增加而增加。因此，通 過增加附裝于每個(gè)臂的薄膜PZT的等效層數(shù)，本發(fā)明的第一和第二實(shí)施 例可有效地增加PZT的位移。 .
另一方面，從圖5中我們還可以得知，PZT的位移將首先隨著PZT 長(zhǎng)度的增加而增加，但它將隨著PZT長(zhǎng)度的進(jìn)一步增加而減小。PZT的 最大位移發(fā)生在PZT的某個(gè)長(zhǎng)度點(diǎn)(根據(jù)圖5，該某個(gè)長(zhǎng)度點(diǎn)是大約 lmm)。基于PZT的這種特性，我們亦可通過選擇每個(gè)薄膜PZT片的適 當(dāng)長(zhǎng)度來增加PZT的位移。
圖6a到圖6b示出了基于上述原理的本發(fā)明第三實(shí)施例的微致動(dòng) 器及其薄膜PZT的結(jié)構(gòu)視圖。
圖6a示出了第三實(shí)施例的組裝好的微致動(dòng)器40的結(jié)構(gòu)視圖，該 微致動(dòng)器包括金屬框架22和薄膜PZT條41。更具體而言，圖6b示出 兩條薄膜PZT 41，每條由第-一薄膜PZT片411和第二薄膜PZT片412 構(gòu)成，其亦通過基板413連接在一起，使得第一和第二 PZT片411和412 沿縱向方向(串連)設(shè)置在基板413上。如圖所示，第二實(shí)施例中的薄 膜PZT41片的結(jié)構(gòu)布局類似于第- 實(shí)施例。第三實(shí)施例與第-"實(shí)施例的 不同之處在于兩條薄膜PZT 41將直接附裝于金屬框架22的每個(gè)臂的 外側(cè)表面而不進(jìn)行彎折。同樣，也可在基板413上形成電纜線(未示出)，
用于將兩個(gè)薄膜PZT片411和412電連接在- 起。
微致動(dòng)器的該第三實(shí)施例40的金屬框架22與第一和第二實(shí)施例 相同，因而省略了對(duì)金屬框架的進(jìn)-一步描述。類似地，另 -種金屬框架 22，亦可用在第三實(shí)施例中。
在圖6a中，僅示出了兩條薄膜PZT 41分別附裝于金屬框架22的 兩個(gè)臂的外側(cè)表面的情況。然而，n了以理解，兩條薄膜PZT41可分別附 裝于金屬框架22的兩個(gè)臂的內(nèi)側(cè)表面。此外，J條薄膜PZT41附裝于 一個(gè)臂的內(nèi)側(cè)表面而另一條附裝于另一臂的外側(cè)表面亦是可行的，只要 可發(fā)生疊加效應(yīng)均可。
即使由于微致動(dòng)器臂的總長(zhǎng)度的限制，該實(shí)施例的每個(gè)薄膜PZT 片411、 412不能采用根據(jù)圖5的lmm的最佳長(zhǎng)度，nj將每片薄膜PZT 411、 412設(shè)計(jì)為最優(yōu)長(zhǎng)度，使得每片PZT可產(chǎn)生最大的位移。由于薄膜 PZT片411和412固定地附裝于金屬框架22的臂，因而每個(gè)臂的位移是 這兩個(gè)薄膜PZT片411和412的位移的疊加。根據(jù)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)亦 實(shí)現(xiàn)了微致動(dòng)器40位移的增加。
圖7a示出了配備有根據(jù)本發(fā)明的微致動(dòng)器20 (或30、 40)的HGA 50的整體結(jié)構(gòu)。該HGA在懸架183的懸架舌部1831處配備有用于精確 定位磁頭的微致動(dòng)器20。圖7b是懸架183的前部的放大視圖。
如圖7a和圖7b所不，通過將微致動(dòng)器20的金屬框架的基部固定 于懸架183的懸架舌部1831，帶有至少- 個(gè)磁性傳感器(未示出)的滑 塊182和微致動(dòng)器20的組件設(shè)置在懸架183的懸架舌部1831匕滑塊 182安裝在微致動(dòng)器20的兩個(gè)臂之間，并且能夠響應(yīng)于施加到薄膜PZT 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而發(fā)生位移?；瑝K182通過金球焊接(GBB)或錫球焊接 (SBB) 186以及懸架電纜線184電連接于懸架焊點(diǎn)187。薄膜PZT也 經(jīng)由懸架電纜線184電連接于懸架焊點(diǎn)187。在此省略了本領(lǐng)域公知的 電連接的詳細(xì)描述。盡管在上述實(shí)施例中，金屬框架的每個(gè)臂上的所有 薄膜PZT片都被施加了驅(qū)動(dòng)信號(hào)，有可能的是，當(dāng)由部分薄膜PZT導(dǎo)
致的臂位移可滿足相關(guān)要求時(shí)，可以僅對(duì)金屬框架的- -個(gè)臂上的兩片薄 膜PZT施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，而不對(duì)另--臂施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
圖7c是設(shè)置在懸架183的懸架舌部1831上的微致動(dòng)器20的側(cè)視 圖。金屬框架22通過支撐部223來支撐滑塊182，并且基部221經(jīng)由以 例如聚合材料制成的絕緣層部分地安裝在懸架舌部1831上。懸架負(fù)載梁 502中的突起501支撐懸架舌部1831。如上文所述，",i電壓施加到薄膜 PZT時(shí)，懸架舌部1831和金屬框架22的支撐部223的底表面之間大約 30-50^im的間隙225將確保滑塊182平滑地移動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的HGA不局限于上述結(jié)構(gòu)。此外，盡管未示出，町將 磁頭驅(qū)動(dòng)IC芯片安裝在懸架183的中部。
圖8是小出根據(jù)本發(fā)明的制造HGA的工藝的流程圖。
該制造過程開始于步驟601。在歩驟602，分別將兩片薄膜PZT 附裝于金屬框架的每個(gè)臂的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面以便形成如第一或第二實(shí)施 例中所述的微致動(dòng)器，然后進(jìn)行到步驟603，在該步驟，將帶有磁性傳 感器的滑塊安裝在微致動(dòng)器上。在下一步驟604，通過將微致動(dòng)器的基 部固定到磁頭萬向節(jié)組件的懸架舌部而將滑塊和微致動(dòng)器的組合件安裝 在其上。在步驟605，經(jīng)由懸架電纜線將微致動(dòng)器電連接到懸架焊點(diǎn)， 并且將滑塊電連接到懸架焊點(diǎn)。該制造過程終止于歩驟606，由此制成 了根據(jù)本發(fā)明的HGA。
此外，口T在完成制造HGA之后對(duì)安裝后的滑塊和薄膜PZT的性 能進(jìn)行測(cè)試。
或者，根據(jù)本發(fā)明的HGA可由另一種過程來制造。在該過程中， 在將PZT薄膜附裝于金屬框架的臂上以及將滑塊安裝到微致動(dòng)器之前 首先將微致動(dòng)器的金屬框架附裝于懸架上。
此外，在示出的制造過程中，將薄膜PZT附裝于金屬框架的兩個(gè) 臂的側(cè)表面的步驟可包括如下進(jìn)一步的步驟提供兩條薄膜PZT，每條 薄膜PZT由通過基板機(jī)械地和電學(xué)地連接的兩片PZT薄膜構(gòu)成；在基
板的中部彎折每條薄膜PZT，使得構(gòu)成每條薄膜PZT的兩片薄膜PZT
基本上彼此平行；分別將彎折好的兩片薄膜PZT附裝到其中--個(gè)臂的外 側(cè)和內(nèi)側(cè)表面，使得所述臂夾在所述兩片薄膜PZT之間。
另一方面，用于形成配備有第三實(shí)施例的微致動(dòng)器40的HGA的另 一種制造過程如下將兩片薄膜PZT串連附裝于金屬框架的每個(gè)臂的同 一側(cè)表面以形成第三實(shí)施例的微致動(dòng)器；將帶有磁性傳感器的滑塊安裝 在微致動(dòng)器內(nèi)；通過將金屬框架的基部固定到懸架的懸架舌部而將微致 動(dòng)器安裝在懸架上；將微致動(dòng)器與懸架以及帶有磁性傳感器的滑塊與懸 架電連接。該過程類似于圖8中所示的過程，因此未以另外的流程圖示 出。類似地，在該過程中，亦可在將PZT薄膜附裝于金屬框架的臂上以 及將滑塊安裝于微致動(dòng)器之前，首先將微致動(dòng)器的金屬框架附裝于懸架 匕
圖9示出了使用本發(fā)明的薄膜PZT微致動(dòng)器20、 30或40的HDD 80。它包括殼體801;容納在所述殼體801內(nèi)的磁盤802;樞轉(zhuǎn)中心803， 所述磁盤在所述殼體內(nèi)繞所述樞轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)；VCM 804，用于驅(qū)動(dòng)連接 到所述VCM 804的HGA 50在磁盤802的表面之上移動(dòng)。所述磁頭萬向 節(jié)組件50 n了包括本發(fā)明的微致動(dòng)器20、 30或40。
盡管在上述實(shí)施例中，所述微致動(dòng)器用在磁盤驅(qū)動(dòng)器單元的HGA 中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的，它亦可用在其它需要調(diào)節(jié)位移的裝 置屮?？贘在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)構(gòu)造許多不同的實(shí)施例。例如，以任 何其它方式，如通過組合第一和第二實(shí)施例，可將兩片以上的薄膜PZT 附裝于金屬框架的每個(gè)臂的側(cè)表面，即每個(gè)臂的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面均可設(shè) 置有一片以上薄膜PZT，以通過疊加效應(yīng)獲得更大的位移。應(yīng)理解，本 發(fā)明不局限于說明書中描述的特定實(shí)施例，而是應(yīng)由所附權(quán)利要求來限 定。
權(quán)利要求
1.一種微致動(dòng)器，包括金屬框架，該金屬框架包括一基部和自該基部延伸的兩個(gè)相對(duì)的臂，其特征在于，在每個(gè)臂的側(cè)表面上分別以如下方式附裝有至少兩片薄膜PZT當(dāng)每個(gè)臂與附裝于其上的薄膜PZT響應(yīng)于施加到薄膜PZT上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而一起發(fā)生位移時(shí)，每個(gè)臂的位移由于疊加效應(yīng)得以增加。
2. 如權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其中所述至少兩片薄膜PZT分 別附裝于每個(gè)所述臂的外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面。
3. 如權(quán)利要求2所述的微致動(dòng)器，其中附裝于每個(gè)臂的外側(cè)和內(nèi)側(cè) 表面的所述至少兩片薄膜PZT通過基板而機(jī)械地和電學(xué)地連接在-起。
4. 如權(quán)利要求3所述的微致動(dòng)器，其中所述至少兩片薄膜PZT由 所述基板以這種方式連接該基板是所述至少兩片薄膜PZT的公共基 板，同時(shí)該基板彎折并跨過臂的前端或后端，使得所述至少兩片薄膜PZT 分別置于該臂的兩側(cè)。
5. 如權(quán)利要求3所述的微致動(dòng)器，其中所述至少兩片薄膜PZT由 基板以這種方式連接該基板是所述至少兩片薄膜PZT的公共基板，同 時(shí)該基板彎折并跨過臂的上緣，使得所述至少兩片薄膜PZT分別置于該 臂的兩側(cè)。
6. 如權(quán)利要求1所述的微致動(dòng)器，其中所述至少兩片薄膜PZT以 串連的方式附裝于每個(gè)所述臂的同-一側(cè)表面。
7. 如權(quán)利要求6所述的微致動(dòng)器，其中附裝于每個(gè)臂的同 -側(cè)表面 的所述至少兩片薄膜PZT通過基板而機(jī)械地和電學(xué)地連接在 一起。
8. 如權(quán)利要求3或7所述的微致動(dòng)器，其中所述基板由柔性聚合材 料制成，其上形成有電纜線，用于電連接所述至少兩片薄膜PZT。
9. 一種磁頭萬向節(jié)組件，包括 如權(quán)利要求1到8的任一項(xiàng)所述的微致動(dòng)器；帶有至少 一個(gè)磁性傳感器的滑i央，所述滑塊容納在所述金屬框架中， 使得所述滑塊可由所述微致動(dòng)器致動(dòng)； 懸架，通過將金屬框架的基部固定在所述懸架的懸架舌部而將所述 微致動(dòng)器設(shè)置在其上，使得所述兩個(gè)臂與滑塊一起可獨(dú)立于懸架而移動(dòng)。
10. -種信息記錄磁盤單元，包括 磁盤；樞轉(zhuǎn)中心，所述磁盤繞該樞轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)；VCM，用于驅(qū)動(dòng)磁頭在盤的表面之上移動(dòng)；以及連接到所述VCM的磁頭萬向節(jié)組件，用于對(duì)磁頭進(jìn)行位移調(diào)節(jié)，其特征在于所述磁頭萬向節(jié)組件包括如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的微致動(dòng)器。
11. 一種制造磁頭萬向節(jié)組件的方法，包括如下歩驟將兩片薄膜PZT分別附裝于金屬框架的每個(gè)臂的內(nèi)側(cè)和外側(cè)表面以形成如權(quán)利要求2所述的微致動(dòng)器；將帶有磁性傳感器的滑塊安裝在微致動(dòng)器內(nèi)；通過將金屬框架的基部固定到懸架的懸架舌部上而將微致動(dòng)器安裝 在懸架上；電連接微致動(dòng)器與懸架以及磁性傳感器滑塊與懸架。
12. 如權(quán)利要求ll所述的制造磁頭萬向節(jié)組件的方法，其中所述將 薄膜PZT附裝于每個(gè)臂的側(cè)表面的步驟進(jìn)一步包括如下步驟提供兩條薄膜PZT，每條薄膜PZT由通過基板而機(jī)械地和電學(xué)地連 接的兩片薄膜PZT構(gòu)成；在所述基板的中部將每條薄膜PZT彎折，使得構(gòu)成每條薄膜PZT 的兩片薄膜PZT基本上相互平行；將彎折后的兩片薄膜PZT分別附裝于每個(gè)臂的外和內(nèi)側(cè)表面，使得 所述每個(gè)臂夾在彎折后的兩片薄膜PZT之間，且所述基板跨過該臂。
13. -禾中用于制造磁頭萬向節(jié)組件的方法，包括如下步驟 將兩片薄膜PZT串連地附裝于金屬框架的每個(gè)臂的同^一側(cè)表面以形成如權(quán)利要求6所述的微致動(dòng)器；將帶有磁性傳感器的滑塊安裝在微致動(dòng)器內(nèi)；通過將金屬框架的基部固定到懸架的懸架舌部上而將微致動(dòng)器安裝 在懸架上；電連接微致動(dòng)器與懸架以及帶有磁性傳感器的滑塊與懸架。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用在磁盤驅(qū)動(dòng)器單元組件的HGA中的微致動(dòng)器。該微致動(dòng)器包括金屬框架，該金屬框架包括一基部和自該基部延伸的兩個(gè)相對(duì)的臂，其中在每個(gè)臂的側(cè)表面上分別以如下方式附裝有至少兩片薄膜PZT當(dāng)每個(gè)臂與附裝于其上的薄膜PZT響應(yīng)于施加于薄膜PZT的驅(qū)動(dòng)信號(hào)而一起產(chǎn)生位移時(shí)，每個(gè)臂的位移由于疊加效應(yīng)而得以增加。由于有至少兩片薄膜PZT附裝在每個(gè)臂的側(cè)表面上，因此產(chǎn)生了疊加效應(yīng)而實(shí)現(xiàn)了臂位移的增加。所述至少兩片薄膜PZT可位于臂的同一側(cè)表面，或者分別位于外側(cè)和內(nèi)側(cè)表面上。
文檔編號(hào)G11B21/10GK101114463SQ200610103590
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月25日
發(fā)明者姚明高 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司