JP2005158242A

JP2005158242A - マイクロアクチュエータ、マイクロアクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、及びヘッドジンバルアセンブリを備えた磁気ディスク装置

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Publication number: JP2005158242A
Application number: JP2004315942A
Authority: JP
Inventors: Ming Gao Yao; 明高姚; Kazumasa Shiraishi; 白石　一雅
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2024-10-29
Also published as: WO2005052927A1; JP4677762B2; US20050117262A1; US20070230060A1; US7525769B2; CN100476954C; CN1879151A

Abstract

【課題】従来のマイクロアクチュエータは製造が難しく、かつ駆動電圧が高い。
【解決手段】２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２が金属のＴ字状支持フレーム４０１に結合されている。Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１は、基部５０１と、リードビーム部５０３と、このビーム部５０３によって基部５０１に接続されたスライダ支持部５０２とを有する。２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２は、スライダ支持部５０２と基部５０１とに接続されている。ＰＺＴ薄膜ピース４０２は、電圧を印加することによって収縮又は伸長し、基部５０１に対してスライダ支持部５０２を移動させる。
【選択図】図５ａ

Description

本発明は、ハードディスクドライブのヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に用いられているマイクロアクチュエータに関する。より具体的には、本発明は、薄膜圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータ、このマイクロアクチュエータを備えたＨＧＡ、及びＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。

図１は、この技術において一般的なハードディスクドライブ装置の構成を示す斜視図である。

ハードディスクドライブ装置１００は、基本的に、磁気読み出し及び書き込み素子によってアクセスされる一連の回転可能な磁気ディスク１０４を備えた情報記憶装置である。磁気読み出し及び書き込み素子、即ち変換素子として一般的に知られているデータトランスファ素子は、通常、読み出し又は書き込み動作が可能な磁気ディスク上に形成された個々のデータトラック上対向する位置に近接して保持されたスライダ本体１１０に形成されている。スライダは、サスペンションによって磁気ディスク上に保持される。サスペンションは、磁気ディスクに対して垂直方向に動くことが可能なロードビーム及びフレクシャを有する。サスペンションは、位置の粗調整用のボイスコイルモータによって、ピボットを中心に回動する。マイクロアクチュエータは、スライダをサスペンションの端部に結合し、位置の微調整を可能にしている。

変換素子を磁気ディスク表面に対して正確に位置決めするために、スライダ本体１１０上に形成された浮上面（ＡＢＳ）は、スライダ１１０（及び変換素子）を磁気ディスクのデータトラック上で「浮上」させるのに十分な浮上力を与える流動性空気流を受ける。磁気ディスク１０４が高速回転することによって、ディスク表面に沿って、実質的にディスクの接線速度に平行な方向に空気流又は風の流れが生じる。この空気流は、スライダ本体１１０のＡＢＳと協動し、回転している磁気ディスク上でスライダを浮上可能とする。実際に、つり下げられたスライダ１１０は、この自己空気潤滑作用によって磁気ディスク表面１０４から物理的に離隔する。スライダ１１０のＡＢＳは、一般に、回転している磁気ディスク１０４に対向するスライダ表面に形成されており（後述）、種々の条件下における磁気ディスク上での浮上能力に大きな影響を与える。

図２ａはコ字状構成のセラミックフレームを備えたマイクロアクチュエータを取り付けたＨＧＡの全体を示す斜視図であり、図２ｂはその先端部のみを拡大して示す斜視図であり、図２ｃはマイクロアクチュエータの構造を詳細に示す斜視図である。

図２ｂ及び図２ｃに示すように、マイクロアクチュエータのフレーム２０１は、例えばジルコニアによって形成された２つのアーム部２０２及び基部２０３を有している。スライダ２０４が、２つのアーム部２０２の基部２０３とは反対側の端部で保持されている。圧電材料ストリップ２０５が、各アーム部２０２に取り付けられている。接続パッド２０６は、スライダ２０４を制御回路に電気的に接続可能にする。

図２ａに示すように、マイクロアクチュエータは、サスペンションのフレクシャ２０７及びロードビーム２０８に取り付けられている。このマイクロアクチュエータは、サスペンションの舌部２０９に結合可能となっている。トレース導体２１０は、サスペンションのフレクシャ２０７に沿って取り付けられており、圧電材料ストリップ２０５を外部接続パッド２１１に電気的に接続している。外部接続パッド２１１を介して印加された電圧によって、圧電材料ストリップ２０５が収縮又は伸長し、スライダ２０４の位置を動かす。サスペンションのフレクシャ２０７は、サスペンションのヒンジ２１４を介してピボットに装着されるように、穴２１３を有するベースプレート２１２に取り付け可能である。ツール穴２１５は、製造時においてサスペンションの取り扱いを容易にし、サスペンションの穴２１６は、サスペンションの重量を軽減する。

図３は、スライダ２０４をマイクロアクチュエータ２０１に取り付けるための従来の方法を示す斜視図である。

エポキシなどの絶縁性接着剤３０１が、スライダ２０４の両側面に付着される。次いで、スライダ２０４は、コ字状のマイクロアクチュエータに挿入される。スライダ２０４及びマイクロアクチュエータ２０１の底面は、接着剤硬化工程の間中、同一平面内に保たれる。

従来のマイクロアクチュエータは、以下のごとき問題点を有している。まず、コ字状フレームは、製造が非常に難しい。また、エポキシ接着工程は、その制御が困難であり、性能上の問題を引き起こすことになる。さらに、フレーム自体は、耐衝撃性が低く、微粒子の発生及び静電破壊を起こし易く、かさばって取り扱いにくいものである。製造工程中にスライダが傾くことによって、ＨＧＡの静的制御の問題が発生する可能性がある。また、マイクロアクチュエータを駆動させるために高電圧が必要となる。これらの全ての理由により、コ字状マイクロアクチュエータの性能は一般的に低下してしまう。

本発明によれば、薄膜圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータが提供される。２つのＰＺＴ薄膜ピースが金属のＴ字状支持フレームに結合されている。Ｔ字状スライダ支持フレームは、基部と、リードビーム部と、このビーム部によって基部に接続されたスライダ支持部とを有する。２つのＰＺＴ薄膜ピースは、スライダ支持部と基部とに接続されている。ＰＺＴ薄膜ピースは、電圧を印加することによって収縮又は伸長し、基部に対してスライダ支持部を移動させる。各ＰＺＴ薄膜ピースは、単層又は多層である。このような薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータは、ＰＺＴ薄膜ピースをＴ字状スライダ支持フレームとサスペンションとの間に設けた形態で、異方性導電膜（ＡＣＦ）によってサスペンションに取り付け可能である。変更態様として、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータは、ＰＺＴ薄膜ピースをＴ字状スライダ支持フレーム及びサスペンションの外側に設けた形態で、サスペンションに取り付け可能である。

より具体的には、本発明によれば、スライダを支持するためのスライダ支持部、及びスライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有するスライダ支持フレームと、スライダの位置を制御するためにスライダ支持フレームに接続された位置制御体とを備えているマイクロアクチュエータが提供される。

スライダ支持部が、位置制御体をスライダ支持フレームに結合させるためにスライダ支持体の両側にそれぞれ配置された第１の側方ビーム及び第２の側方ビームをさらに備えていることが好ましい。

スイング支持部が、サスペンションと結合するための基部と、スライダ支持体の水平方向のスイング動作を援助するためにスライダ支持体と基部との間に接続されたリードビームとを含むことも好ましい。

スイング支持部が、Ｔ字状であることも好ましい。

リードビームが、スライダ支持体又は基部よりも狭い幅を有することも好ましい。

位置制御体が、スライダ支持フレームの第１の側に取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、スライダ支持フレームの第２の側に取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースとを含むことが好ましい。

位置制御体が、スライダ支持体の第１の側方ビームに取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、スライダ支持体の第２の側方ビームに取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースとを含むことも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１の電気接続パッドと、第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２の電気接続パッドと、第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された接地パッドとをさらに備えていることも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが、１つ以上の層を有することが好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが、延性材料による第１の層と、第１の層より上に設けられた圧電材料による第３及び第７の層と、第３及び第７の層を取り囲む薄い電気的材料による第２、第４、第６及び第８の層と、第４の層を第６の層に結合させる絶縁性接着材料による第５の層とを有することも好ましい。

本発明によれば、さらに、磁気ディスクに情報を記録すると共に該磁気ディスクから情報を再生するための磁気ヘッドを有するスライダと、磁気ディスク上においてスライダの位置決めをするための粗調整アクチュエータのアクチュエータアームに基部が固着されており、スライダを支持するためのサスペンションと、スライダの位置の微調整を行うためにサスペンション上に配置されたマイクロアクチュエータと、スライダ及びマイクロアクチュエータに電気的に接続されたフレキシブル回路とを備えており、マイクロアクチュエータが、スライダを支持するためのスライダ支持部、及びスライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有しており、サスペンションに結合したスライダ支持フレームと、スライダの位置を制御するためにスライダ支持フレームに接続された位置制御体とを有しているＨＧＡが提供される。

スイング支持部が、サスペンションと結合するための基部と、スライダ支持体の水平方向のスイング動作を援助するためにスライダ支持体と基部との間に接続されたリードビームとを含むことが好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続されたマイクロアクチュエータ接地パッドとをさらに備えており、サスペンションが、第１のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第１のサスペンション電気接続パッドと、第２のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第２のサスペンション電気接続パッドと、サスペンション接地パッドとを含むことが好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースをサスペンションに物理的に結合させると共に、第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを第１のサスペンション電気接続パッドに、第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを第２のサスペンション電気接続パッドに、マイクロアクチュエータ接地パッドをサスペンション接地パッドに電気的に接続するためのＡＣＦをさらに備えていることも好ましい。

スイング支持部をサスペンションに物理的に結合させるための絶縁性の接着材料と、第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを第１のサスペンション電気接続パッドに、第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを第２のサスペンション電気接続パッドに、マイクロアクチュエータ接地パッドをサスペンション接地パッドに電気的に接続するためのボンディングワイヤとをさらに備えていることも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが整合した極性又は反対の極性を有することも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが１つ以上の層を有することも好ましい。

この場合、第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが、延性材料による第１の層と、第１の層より上に設けられた圧電材料による第３及び第７の層と、第３及び第７の層を取り囲む薄い電気的材料による第２、第４、第６及び第８の層と、第４の層を前記第６の層に結合させる絶縁性接着材料による第５の層とを含むことがより好ましい。

本発明によれば、さらにまた、情報を保存するための磁気ディスクと、磁気ディスクに情報を書き込み、磁気ディスクから情報を読み出すための磁気ヘッドと、磁気ディスクに実質的に垂直な方向の弾性を有するロードビームを含んでおり、磁気ヘッドを支持するためのサスペンションと、サスペンションを駆動するための粗調整アクチュエータと、サスペンション上に設けられたマイクロアクチュエータ搭載部に搭載された微小移動用のマイクロアクチュエータとを備えており、マイクロアクチュエータが、スライダを支持するためのスライダ支持部、及びスライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有しており、サスペンションに結合したスライダ支持フレームと、スライダの位置を制御するためにスライダ支持フレームに接続された位置制御体とを有している磁気ディスク装置が提供される。

位置制御体が、スライダ支持フレームの第１の側に接続された第１の圧電材料薄膜ピースと、スライダ支持フレームの第２の側に接続された第２の圧電材料薄膜ピースとを有することが好ましい。

位置制御体が、スライダ支持体の第１の側方ビームに接続された第１の圧電材料薄膜ピースと、スライダ支持体の前記第２の側方ビームに接続された第２の圧電材料薄膜ピースとを備えていることも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続されたマイクロアクチュエータ接地パッドと
をさらに備えており、サスペンションが、第１のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第１のサスペンション電気接続パッドと、第２のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第２のサスペンション電気接続パッドと、サスペンション接地パッドとを含むことが好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが整合した極性を有しており、第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッド及び第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドが、第１及び第２のサスペンション電気接続パッドを介して反位相の電気信号を受け取ることが好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが反対の極性を有しており、第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッド及び第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドが、第１及び第２のサスペンション電気接続パッドを介して同位相の電気信号を受け取ることも好ましい。

第１の圧電材料薄膜ピース及び第２の圧電材料薄膜ピースが１つ以上の層を有することが好ましい。

図４ａは本発明の一実施形態として薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを取り付けたＨＧＡの全体を示す斜視図であり、図４ｂはその先端部のみを拡大して示す斜視図であり、図４ｃはその先端部の側面図である。

図４ｂ及び図４ｃに示すように、マイクロアクチュエータは、サスペンションの舌部２０９に取り付けられている。スライダ２０４は、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１に取り付けられている。Ｔ字状スライダ支持フレームは、一例として、金属で形成されている。２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２は、位置制御体として作動するように、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１の各側にそれぞれ取り付けられている。各ＰＺＴ薄膜ピース４０２に、制御された電圧が印加されると、これらＰＺＴ薄膜ピース４０２は、伸長又は収縮させられて、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１の前端部を左又は右に引っ張る。一実施形態において、スライダ２０４は、機械的に接続するのみならず電気的にも接続して静電破壊の可能性を低減させる異方性導電膜（ＡＣＦ）によって、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１に取り付けられる。他の実施形態において、スライダは、ＵＶ樹脂又はＵＶ接着剤によってＴ字状スライダ支持フレームに機械的に取り付けられており、銀エポキシ又は銀樹脂によって電気的に接続されている。サスペンションのアウトリガ４０３は、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１を支持している。スライダ２０４は、接続プレート４０４上に設けられた１組の接続パッド２０６にも電気的に接続されている。即ち、スライダ２０４は、金ボールボンディング又はソルダボールボンディング４０５によって、１組の接続パッド２０６に電気的に接続されている。マイクロアクチュエータは、接続パッド２１１に後端が接続されている１組のトレース導体４０６に接続されている。これらのトレース導体４０６を介して送られた電圧信号は、マイクロアクチュエータの制御に使用可能である。

図４ｂに示すように、この実施形態において、１組の接続パッド２０６は、接続パッド２１１まで導かれている１組のトレース導体２１０に接続されている。図４ｃに示すように、サスペンションのアウトリガ４０３とＴ字状スライダ支持フレーム４０１との間に、平行な間隙４０８が設けられており、これによってマイクロアクチュエータが滑らかに移動可能となっている。この平行な間隙は、３５〜５０μｍの間の値であり得る。サスペンションのアウトリガ４０３及びディンプル４０７は、スライダ２０４の中心に負荷力を集中して印加する。

図５ａ及び図５ｂは本実施形態における薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの構成例を示す分解斜視図及び斜視図である。

図５ａに示すように、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータは、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１及びＰＺＴ薄膜ピース４０２から構成されている。

一実施形態において、スライダ支持フレーム４０１は、可撓性リードビーム５０３によってスライダ支持体５０２に連結された基部５０１を有する。

基部５０１及び可撓性リードビーム５０３は、スイング動作を行なう支持体として働く。基部５０１は、マイクロアクチュエータをサスペンションに取り付ける場合に、位置決め用の基準として使用可能である。可撓性リードビーム５０３は、ＰＺＴ薄膜ピース４０２により、スライダ支持体５０２が基部５０１に対して水平方向のスイング動作できるように曲がる。

一実施形態において、可撓性リードビーム５０３の幅は、基部５０１及びスライダ支持体５０２よりも狭くなっている。スライダ支持体５０２の両側には、ＰＺＴ薄膜ピースに固着される側方ビーム５０４が設けられている。ＰＺＴ薄膜ピースの各々は、電気信号が入力可能である電気接続パッド５０５を有する。

一実施形態において、ＰＺＴ薄膜ピースは、共通の接地パッド５０６を有する。一実施形態において、ＰＺＴ薄膜ピース４０２は、図５ｂに示した薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７を形成するために、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１と組み合わされる。ＰＺＴ薄膜ピース４０２の電気接続パッド５０５に対して反対側の面は、基部５０１の表面に結合している。

一実施形態において、ＰＺＴ薄膜ピース４０２は、各面に絶縁層（図示なし）を有している。絶縁層は、接続パッドのみを露出させている。これらの絶縁層は、金属Ｔ字状スライダ支持フレームとサスペンションとに取り付けられた際の電気短絡を防止するようにＰＺＴ薄膜ピース４０２を保護している。ＰＺＴ薄膜ピース４０２は、基部に結合する一端部とスライダ支持体５０２の側方ビーム５０４に結合する他端部とを有している。

圧電材料の薄膜ピースは、単層又は多層を有し得る。図６は、ＰＺＴ多層薄膜ピース４０２の一実施形態を示している。第１の層６０１は、ＰＺＴを保護して耐衝撃性能を向上させるための、ポリイミドのような基体延性材料である。第３及び第７の層６０２は、ＰＺＴである。第３及び第７の層６０２は、第２、第４、第６及び第８の層であるＰＺＴ電極層６０３及び６０４によって取り囲まれている。これらのＰＺＴ電極層６０３及び６０４は、白金、金又は他の類似の金属によって形成することができる。第５の層として作用するエポキシのごとき絶縁接着層６０５は、第４及び第６の層６０３を互いに結合させている。内側のＰＺＴ電極層６０３は、第１の接続パッド６０６に結合している。外側のＰＺＴ電極層６０４は、第２の接続パッド６０７に結合している。

図７ａ及び図７ｂは、ＰＺＴ薄膜ピースの種々の動作形態を示している。

図７ａは、２つのＰＺＴ薄膜ピースが整合した極性を有するマイクロアクチュエータ５０７の一実施形態を示している。第１のＰＺＴ薄膜ピース７０１及び第２のＰＺＴ薄膜ピース７０２は、同一方向に分極している。第１のＰＺＴ薄膜ピース７０１は第１の入力パッド７０３を有しており、第２のＰＺＴ薄膜ピース７０２は第２の入力パッド７０４を有しており、さらに、２つのＰＺＴ薄膜ピースは共通のグランド７０５を有している。マイクロアクチュエータを駆動させるために、第１の正弦波電圧７０６が第１の入力パッド７０３に入力され、さらに、これと逆位相の正弦波電圧７０７が第２の入力パッド７０４に入力される。

図７ｂは、２つのＰＺＴ薄膜ピースが互いに逆の極性を有するマイクロアクチュエータ５０７の一実施形態を示している。第１のＰＺＴ薄膜ピース７０８及び第２のＰＺＴ薄膜ピース７０９は、反対方向に分極している。マイクロアクチュエータを駆動させるために、単一の正弦波電圧７１０が、第１の入力パッド７０３及び第２の入力パッド７０４に入力される。

図８ａ〜図８ｃは、マイクロアクチュエータにおける駆動電圧の効果を示している。

図８ａは、電圧が印加されていない状態のマイクロアクチュエータ５０７及びスライダ２０４を示している。

図８ｂは、電圧が印加された状態のマイクロアクチュエータ５０７及びスライダ２０４の１つの態様を示している。第１のＰＺＴ薄膜ピース８０１は負電圧を受けて収縮させられており、第２のＰＺＴ薄膜ピース８０２は正電圧を受けて伸長させられている。これによって、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１が左方向に曲げられる。

図８ｃは、電圧が印加された状態のマイクロアクチュエータ５０７及びスライダ２０４の他の態様を示している。第１のＰＺＴ薄膜ピース８０１は正電圧を受けて伸長させられており、第２のＰＺＴ薄膜ピース８０２は負電圧を受けて収縮させられている。これによって、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１が右方向に曲げられる。

薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７を使ったＨＧＡの組み立ての一実施形態が、図９のフローチャート及び図１０ａ〜図１０ｆの一連の説明図によって示されている。

組み立て工程は、図１０ａに示すように、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１及び２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２を用意することによって開始される（ブロック９１０）。ＰＺＴ薄膜ピース４０２の各々は、電気接続パッド５０５及び両薄膜ピースに共通の接地パッド５０６を有する。

図１０ｂに示すように、２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２がＴ字状スライダ支持フレーム４０１に取り付けられ、これによって、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７が形成される（ブロック９２０）。

図１０ｃは、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７を搭載するサスペンションの一実施形態を示している。この実施形態において、サスペンションの舌部２０９は、接地パッド１００２のみならず、各ＰＺＴ薄膜ピース４０２のための電気接続パッド１００１を有している。各電気接続パッド１００１は、マイクロアクチュエータ用トレース導体４０６に電気的に接続されている。

薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを取り付ける１つの選択肢として、ＡＣＦの使用がある。図１０ｄに示した１つの実施形態において、ＡＣＦ１００３は、サスペンションの舌部を横切る位置に設けられる。図１１に示した一実施形態において、ＡＣＦ１１０１はボンディング工程で使用され、ＰＺＴ薄膜ピース４０２とサスペンションの舌部２０９との間の層を形成している。

マイクロアクチュエータの電気接続パッド５０５は、サスペンションの電気接続パッド１００１と位置合わせされている。マイクロアクチュエータの接地パッド５０６は、サスペンションの接地パッド１００２と位置合わせされている。３０〜２００ＭＰａの圧力及び６０〜４００℃の温度が、ボンディングのために印加される。エポキシのような絶縁性接着剤が物理的な接続を形成し、ＡＣＦ内の金属粒が電気的な接続を形成する。

図９に戻り、次いで、２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２がサスペンションの舌部２０９に、図１０ｅに示すように固着されることによって、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７がサスペンションに取り付けられる（ブロック９３０）。

次いで、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７の静的及び動的性能が、欠陥を有する不良品を排除するために試験される（ブロック９４０）。

次いで、図１０ｆに示すように、スライダ２０４がスライダ支持体５０２の位置において、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７に取り付けられる（ブロック９５０）。一実施形態において、スライダ２０４は、ＡＣＦを使用してスライダ支持体５０２に接着される。

次いで、スライダ２０４は、サスペンションの接続パッド２０６に電気的に接続される（ブロック９６０）。一実施形態において、スライダは、金ボールボンディング又はソルダボールボンディング４０５を用いて電気的に接続される。

次いで、スライダの静的及び動的性能が試験される（ブロック９７０）。欠陥が発見されなければ、この組み立て工程を終了する（ブロック９８０）。

図１２ａ〜図１２ｅは、本発明のマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較した試験結果を示すグラフである。

図１２ａは、印加された電圧（Ｖ）に対する変位（μｍ）を示している。第１の試験１２０１は、本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いて行われた試験結果であり、第２の試験１２０２は、従来のマイクロアクチュエータを用いて行われた試験結果である。

図１２ｂは、本発明のマイクロアクチュエータにおける周波数（ＫＨｚ）対共振ゲイン（ｄＢ）特性を示している。第１の測定１２０３は、ベースプレートを励振することによって行われている。第２の測定１２０４は、ＰＺＴを励振することによって行われている。

図１２ｃは、従来技術のマイクロアクチュエータにおける周波数（ＫＨｚ）対共振ゲイン（ｄＢ）特性を示している。第１の測定１２０５は、ベースプレートを励振することによって行われている。第２の測定１２０６は、ＰＺＴを励振することによって行われている。本発明のマイクロアクチュエータは、質量効果により、共振ゲインが従来技術の場合に比して６〜１０ｄＢ小さくなっている。

図１２ｄは、本発明のマイクロアクチュエータにおける周波数（ＫＨｚ）対共振位相（度）特性を示している。第１の測定１２０７は、ベースプレートを励振することによって行われている。第２の測定１２０８は、ＰＺＴを励振することによって行われている。

図１２ｅは、従来技術のマイクロアクチュエータにおける周波数（ＫＨｚ）対共振位相（度）特性を示している。第１の測定１２０９は、ベースプレートを励振することによって行われている。第２の測定１２１０は、ＰＺＴを励振することによって行われている。本発明のマイクロアクチュエータは、共振位相が従来技術の場合に比してあまり変化していない。

図１３ａ〜図１３ｆは、本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様を示している。

図１３ａに示すように、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１及び２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２が組み立てられる。２つのＰＺＴ薄膜ピース４０２は、図１３ｂに示すように、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７を形成するためにＴ字状スライダ支持フレーム４０１に取り付けられる。

図１３ｃは、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７を搭載するサスペンションの一実施形態を示している。本実施形態において、サスペンションの舌部２０９は、接地パッド１００２のみならず、各ＰＺＴ薄膜ピース４０２のための電気接続パッド１００１を有している。サスペンションの各電気接続パッド１００１は、マイクロアクチュエータのトレース導体４０６に電気的に接続されている。

図１３ｄに示した１つの実施形態において、ＡＣＦ層１００３は、サスペンションの舌部を横切る位置に設置される。

図１３ｅに示すように、薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ５０７は、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１の基部５０１がサスペンションの舌部２０９に固着されることによってサスペンションに取り付けられる。ＰＺＴ薄膜ピース４０２は、本実施形態において、Ｔ字状スライダ支持フレーム４０１及びサスペンションに対して外側（上側）に位置している。平行な間隙を維持するために、支持層（表示されておらず）を基部５０１とサスペンションの舌部２０９との間に挿入することができる。

図１３ｆに示すように、ワイヤ１３０１が、マイクロアクチュエータの電気接続パッド５０５の各々を、対応するサスペンションの電気接続パッド１００１に接続している。ワイヤ１３０１は、金ボールボンディング１３０２によって電気接続パッドに接続可能である。同様に、図１３ｃに示すように、マイクロアクチュエータの接地パッド５０６は、ワイヤ１３０３によってサスペンションの接地パッド１００２に接続されている。

一般的なハードディスクドライブの構成を示す斜視図である。コ字状構成のセラミックフレームを備えたマイクロアクチュエータを取り付けたＨＧＡの全体を示す斜視図である。図２ａのＨＧＡの先端部のみを拡大して示す斜視図である。マイクロアクチュエータの構造を詳細に示す斜視図である。スライダをマイクロアクチュエータに取り付けるための従来の方法を説明する斜視図である。本発明の一実施形態として薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを取り付けたＨＧＡの全体を示す斜視図である。図４ａのＨＧＡの先端部のみを拡大して示す斜視図である。図４ａのＨＧＡの先端部の側面図である。図４ａ〜図４ｃの実施形態における薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの構成例を示す分解斜視図である。図４ａ〜図４ｃの実施形態における薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの構成例を示す斜視図である。圧電材料多層薄膜ピースの一実施形態の説明図である。ＰＺＴ薄膜ピースの一動作形態の説明図である。ＰＺＴ薄膜ピースの他の動作形態の説明図である。マイクロアクチュエータに駆動電圧を印加した場合の動作の説明図である。マイクロアクチュエータに駆動電圧を印加した場合の動作の説明図である。マイクロアクチュエータに駆動電圧を印加した場合の動作の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを使ってＨＧＡを組み立てる一実施形態を説明するフローチャートである。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを用いたＨＧＡの組み立て工程の一実施形態を説明する説明図である。ＰＺＴ薄膜ピースとサスペンションの舌部との接着工程においてＡＣＦを使用する一実施形態の説明図である。本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較する試験の結果を示すグラフである。本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較する試験の結果を示すグラフである。本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較する試験の結果を示すグラフである。本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較する試験の結果を示すグラフである。本発明の薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータを従来のコ字状マイクロアクチュエータと比較する試験の結果を示すグラフである。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。本発明による薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータの変更態様の説明図である。

符号の説明

１０４磁気ディスク
１１０スライダ本体
２０１フレーム
２０２アーム部
２０３、５０１基部
２０４スライダ
２０５圧電材料ストリップ
２０６接続パッド
２０７フレクシャ
２０８ロードビーム
２０９舌部
２１０、４０６トレース導体
２１１外部接続パッド
２１２ベースプレート
２１３、２１６穴
２１４ヒンジ
２１５ツール穴
３０１絶縁性接着剤
４０１Ｔ字状スライダ支持フレーム
４０２ＰＺＴ薄膜ピース
４０３アウトリガ
４０４接続プレート
４０５金又はソルダボールボンディング
４０７ディンプル
４０８平行な間隙
５０２スライダ支持体
５０３リードビーム
５０４側方ビーム
５０５、１００１電気接続パッド
５０６、１００２接地パッド
５０７薄膜ＰＺＴマイクロアクチュエータ
６０１延性材料層
６０２ＰＺＴ層
６０３、６０４ＰＺＴ電極層
６０５絶縁性接着層
６０６第１の接続パッド
６０７第２の接続パッド
７０１、７０８、８０１第１のＰＺＴ薄膜ピース
７０２、７０９、８０２第２のＰＺＴ薄膜ピース
７０３第１の入力パッド
７０４第２の入力パッド
７０５グランド
７０６、７１０正弦波電圧
７０７逆位相の正弦波電圧
１００３、１１０１ＡＣＦ
１３０１、１３０３ワイヤ
１３０２金ボールボンディング

Claims

スライダを支持するためのスライダ支持部、及び前記スライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有するスライダ支持フレームと、
前記スライダの位置を制御するために前記スライダ支持フレームに接続された位置制御体と
を備えていることを特徴とするマイクロアクチュエータ。
前記スライダ支持部が、前記位置制御体を前記スライダ支持フレームに結合させるために該スライダ支持体の両側にそれぞれ配置された第１の側方ビーム及び第２の側方ビームをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
前記スイング支持部が、
サスペンションと結合するための基部と、
前記スライダ支持体の前記水平方向のスイング動作を援助するために前記スライダ支持体と前記基部との間に接続されたリードビームと
を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロアクチュエータ。
前記スイング支持部が、Ｔ字状であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロアクチュエータ。
前記リードビームが、前記スライダ支持体又は前記基部よりも狭い幅を有することを特徴とする請求項３又は４に記載のマイクロアクチュエータ。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持フレームの第１の側に取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持フレームの第２の側に取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースと
を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持体の前記第１の側方ビームに取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持体の前記第２の側方ビームに取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースと
を含むことを特徴とする請求項２に記載のマイクロアクチュエータ。
前記第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１の電気接続パッドと、
前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２の電気接続パッドと、
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された接地パッドと
をさらに備えていることを特徴とする請求項６又は７に記載のマイクロアクチュエータ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが、１つ以上の層を有することを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが、
延性材料による第１の層と、
前記第１の層より上に設けられた圧電材料による第３及び第７の層と、
前記第３及び第７の層を取り囲む薄い電気的材料による第２、第４、第６及び第８の層と、
前記第４の層を前記第６の層に結合させる絶縁性接着材料による第５の層と
を有することを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載のマイクロアクチュエータ。
磁気ディスクに情報を記録すると共に該磁気ディスクから情報を再生するための磁気ヘッドを有するスライダと、
前記磁気ディスク上において前記スライダの位置決めをするための粗調整アクチュエータのアクチュエータアームに基部が固着されており、前記スライダを支持するためのサスペンションと、
前記スライダの位置の微調整を行うために前記サスペンション上に配置されたマイクロアクチュエータと、
前記スライダ及び前記マイクロアクチュエータに電気的に接続されたフレキシブル回路と
を備えており、
前記マイクロアクチュエータが、
前記スライダを支持するためのスライダ支持部、及び前記スライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有しており、前記サスペンションに結合したスライダ支持フレームと、
前記スライダの位置を制御するために前記スライダ支持フレームに接続された位置制御体と
を有していることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
前記スライダ支持部が、前記位置制御体を前記スライダ支持フレームに結合させるために該スライダ支持体の両側にそれぞれ配置された第１の側方ビーム及び第２の側方ビームをさらに備えていることを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記スイング支持部が、
前記サスペンションと結合するための基部と、
前記スライダ支持体の前記水平方向のスイング動作を援助するために前記スライダ支持体と前記基部との間に接続されたリードビームと
を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記リードビームが、前記スライダ支持体又は前記基部よりも狭い幅を有することを特徴とする請求項１３に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持フレームの第１の側に取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持フレームの第２の側に取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースと
を含むことを特徴とする請求項１１から１４のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持体の前記第１の側方ビームに取り付けられた第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持体の前記第２の側方ビームに取り付けられた第２の圧電材料薄膜ピースと
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、
前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続されたマイクロアクチュエータ接地パッドと
をさらに備えており、
前記サスペンションが、
第１のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第１のサスペンション電気接続パッドと、
第２のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第２のサスペンション電気接続パッドと、
サスペンション接地パッドと
を含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースを前記サスペンションに物理的に結合させると共に、前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第１のサスペンション電気接続パッドに、前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第２のサスペンション電気接続パッドに、前記マイクロアクチュエータ接地パッドを前記サスペンション接地パッドに電気的に接続するための異方性導電膜をさらに備えていることを特徴とする請求項１７に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記スイング支持部を前記サスペンションに物理的に結合させるための絶縁性の接着材料と、
前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第１のサスペンション電気接続パッドに、前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第２のサスペンション電気接続パッドに、前記マイクロアクチュエータ接地パッドを前記サスペンション接地パッドに電気的に接続するためのボンディングワイヤと
をさらに備えていることを特徴とする請求項１７に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが整合した極性又は反対の極性を有することを特徴とする請求項１５から１９のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが１つ以上の層を有することを特徴とする請求項１５から２０のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが、
延性材料による第１の層と、
前記第１の層より上に設けられた圧電材料による第３及び第７の層と、
前記第３及び第７の層を取り囲む薄い電気的材料による第２、第４、第６及び第８の層と、
前記第４の層を前記第６の層に結合させる絶縁性接着材料による第５の層と
を含むことを特徴とする請求項２１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
情報を保存するための磁気ディスクと、
前記磁気ディスクに情報を書き込み、該磁気ディスクから情報を読み出すための磁気ヘッドと、
前記磁気ディスクに実質的に垂直な方向の弾性を有するロードビームを含んでおり、前記磁気ヘッドを支持するためのサスペンションと、
前記サスペンションを駆動するための粗調整アクチュエータと、
前記サスペンション上に設けられたマイクロアクチュエータ搭載部に搭載された微小移動用のマイクロアクチュエータと
を備えており、
前記マイクロアクチュエータが、
前記スライダを支持するためのスライダ支持部、及び前記スライダ支持部の少なくとも水平方向のスイング動作を可能にするスイング支持部を有しており、前記サスペンションに結合したスライダ支持フレームと、
前記スライダの位置を制御するために前記スライダ支持フレームに接続された位置制御体と
を有していることを特徴とする磁気ディスク装置。
前記スライダ支持部が、前記位置制御体を前記スライダ支持フレームに結合させるために該スライダ支持体の両側にそれぞれ配置された第１の側方ビーム及び第２の側方ビームをさらに備えていることを特徴とする請求項２３に記載の磁気ディスク装置。
前記スイング支持部が、
前記サスペンションと結合するための基部と、
前記スライダ支持体の前記水平方向のスイング動作を援助するために前記スライダ支持体と前記基部との間に接続されたリードビームと
を含むことを特徴とする請求項２３又は２４に記載の磁気ディスク装置。
前記リードビームが、前記スライダ支持体又は前記基部よりも狭い幅を有することを特徴とする請求項２５に記載の磁気ディスク装置。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持フレームの第１の側に接続された第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持フレームの第２の側に接続された第２の圧電材料薄膜ピースと
を有することを特徴とする請求項２３から２６のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
前記位置制御体が、
前記スライダ支持体の前記第１の側方ビームに接続された第１の圧電材料薄膜ピースと、
前記スライダ支持体の前記第２の側方ビームに接続された第２の圧電材料薄膜ピースと
を備えていることを特徴とする請求項２４に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、
前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続された第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドと、
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースに電気的に接続されたマイクロアクチュエータ接地パッドと
をさらに備えており、
前記サスペンションが、
第１のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第１のサスペンション電気接続パッドと、
第２のマイクロアクチュエータトレース導体に接続された第２のサスペンション電気接続パッドと、
サスペンション接地パッドと
を含むことを特徴とする請求項２７又は２８に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースを前記サスペンションに物理的に結合させると共に、前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第１のサスペンション電気接続パッドに、前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第２のサスペンション電気接続パッドに、前記マイクロアクチュエータ接地パッドを前記サスペンション接地パッドに電気的に接続するための異方性導電膜をさらに備えていることを特徴とする請求項２９に記載の磁気ディスク装置。
前記スイング支持部を前記サスペンションに物理的に結合させるための絶縁性の接着材料と、
前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第１のサスペンション電気接続パッドに、前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドを前記第２のサスペンション電気接続パッドに、前記マイクロアクチュエータ接地パッドを前記サスペンション接地パッドに電気的に接続するためのボンディングワイヤと
をさらに備えていることを特徴とする請求項２９に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが整合した極性を有しており、前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッド及び前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドが、前記第１及び第２のサスペンション電気接続パッドを介して反位相の電気信号を受け取ることを特徴とする請求項２９から３１のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが反対の極性を有しており、前記第１のマイクロアクチュエータ電気接続パッド及び前記第２のマイクロアクチュエータ電気接続パッドが、前記第１及び第２のサスペンション電気接続パッドを介して同位相の電気信号を受け取ることを特徴とする請求項２９から３１のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが１つ以上の層を有することを特徴とする請求項２７から３３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
前記第１の圧電材料薄膜ピース及び前記第２の圧電材料薄膜ピースが、
延性材料による第１の層と、
前記第１の層より上に設けられた圧電材料による第３及び第７の層と、
前記第３及び第７の層を取り囲む薄い電気的材料による第２、第４、第６及び第８の層と、
前記第４の層を前記第６の層に結合させる絶縁性接着材料による第５の層と
を含むことを特徴とする請求項３４に記載の磁気ディスク装置。