CN107424631B - 用于盘驱动器悬架的多层剪切模式pzt微致动器及其制造方法 - Google Patents

用于盘驱动器悬架的多层剪切模式pzt微致动器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107424631B
CN107424631B CN201710288092.1A CN201710288092A CN107424631B CN 107424631 B CN107424631 B CN 107424631B CN 201710288092 A CN201710288092 A CN 201710288092A CN 107424631 B CN107424631 B CN 107424631B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layers
piezoelectric
layer
applying
pzt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710288092.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107424631A (zh
Inventor
余坤祺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magnecomp Corp
Original Assignee
Magnecomp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Magnecomp Corp filed Critical Magnecomp Corp
Publication of CN107424631A publication Critical patent/CN107424631A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107424631B publication Critical patent/CN107424631B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
    • G11B5/4826—Mounting, aligning or attachment of the transducer head relative to the arm assembly, e.g. slider holding members, gimbals, adhesive
    • G11B5/483—Piezoelectric devices between head and arm, e.g. for fine adjustment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/04—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning
    • H10N30/045—Treatments to modify a piezoelectric or electrostrictive property, e.g. polarisation characteristics, vibration characteristics or mode tuning by polarising
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H10N30/057—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes by stacking bulk piezoelectric or electrostrictive bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/204—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using bending displacement, e.g. unimorph, bimorph or multimorph cantilever or membrane benders
    • H10N30/2041—Beam type
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/208—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using shear or torsion displacement, e.g. d15 type devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
    • G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
    • G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
    • G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
    • G11B5/5552—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Moving Of The Head To Find And Align With The Track (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

本申请公开了用于悬架的微致动器。微致动器包括具有第一面和相反的第二面的多层PZT器件。多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作。各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向作用，从而所述第一面相对于所述第二面剪切地移动。

Description

用于盘驱动器悬架的多层剪切模式PZT微致动器及其制造 方法
交叉相关申请
本申请要求2016年4月27日递交的美国临时专利申请No.62/328,360的优选权，因此其全文结合在此引作参考。
技术领域
本发明的实施例涉及用于盘驱动器的悬架的技术领域。更具体地，本发明涉及用于盘驱动器悬架的多层剪切模式PZT微致动器、以及所述微致动器的制造方法的技术领域。
背景技术
磁性硬盘驱动器以及其它类型的自旋媒体驱动器例如光盘驱动器是已知的。在典型的硬盘驱动器中，将读/写头保持附于自旋的数据盘上的正确数据道(data track)上的部件被称为悬架。悬架大体上包括固定至致动器臂的基座或基板、附接至基座的弹簧部分或简称“弹簧”、以及在所述弹簧的端部附接的梁部分或载荷梁。梁部分具有附接至其的挠性部(flexure)。挠性部大体上具有不锈钢金属支承层、诸如聚酰亚胺的绝缘层、以及由铜或铜合金制成的导电层。绝缘层和导电层在金属支承层上形成电路。挠性部可以具有例如通过激光点焊而固定至载荷梁的固定部分、以及万向节式部分或简称“万向节”。万向节保持头滑块，所述头滑块包含读/写数据换能器，并且万向节允许保持头滑块在数据盘在头滑块下方移动时自由地倾斜和转动，这允许了数据盘表面中的轻微的不规则度以及盘的振动。经由自旋的盘的风产生的空气轴承，滑块在自旋的盘片上方维持在正确的高度处。
在双级致动式(DSA)悬架中，除了使得整个悬架移动的音圈马达以外，位于悬架上某处的致动器也实现头滑块的精细移动，以便头滑块的快速、正确定位。DSA悬架已经被提出在基板上、在载荷梁上或者在挠性部的万向节式部分上安装一个致动器、或者通常以推-拉方式作用的两个压电致动器，或者所述致动器直接作用在挠性部的万向节式部分上。此类致动器有时候称为毫致动器，或者特别地如果致动器位于万向节上或直接作用在万向节上的话被称为微致动器。微致动器安装在万向节上或者直接作用在万向节上的悬架结构有时候被称为万向节致动式悬架或GSA悬架。
压电器件通常由锆钛酸铅(PZT)制成，但是其它材料具有压电特性并且有时被用作为制造压电器件。术语“PZT”通常被用作为大体上针对压电器件的简称。该简称术语将在此被使用，这理解为“PZT”器件无需严格地由锆钛酸铅制成。
授予Hahn等人且转让给本申请的申请人的美国专利No.9,219,624公开了一种具有PZT微致动器的GSA悬架，所述PZT微致动器自挠性部的相对固定的部分通过柔性带形连接器延伸至头万向节、即延伸至挠性部的万向节式部分。针对包括压电微致动器与万向节之间的连接部的挠性结构，该专利全文结合在此引作参考。
因为针对经常更高的道密度和/或读/写速度的持续需求，所以仍需要更轻、更快以及更加敏感的DSA悬架结构。
发明内容
描述了针对悬架的微致动器。微致动器包括多层PZT器件，其具有第一面以及相反的第二面。多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作。各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿同一方向作用，从而第一面相对于第二面剪切地移动。
根据本申请的一个方面，提供了一种用于盘驱动器的悬架，所述悬架包括：
载荷梁；
由所述载荷梁支承的挠性部，所述挠性部包含万向节，所述万向节被构造成具有安装至其的头滑块，所述万向节被构造成在数据盘于所述头滑块下方移动时使得所述头滑块倾斜和转动；以及
至少第一微致动器，所述第一微致动器包含多层PZT器件，所述多层PZT器件具有第一面以及相反的第二面，所述多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向动作，从而所述第一面相对于所述第二面剪切地移动。
可选地，所述悬架至少还包括第二微致动器。
可选地，所述第二微致动器包含第二多层PZT器件，所述第二多层PZT器件具有第二多层PZT器件的第一面以及第二多层PZT器件的相反的第二面，第二多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为第二堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向动作，从而所述第二多层PZT器件的第一面相对于所述第二多层PZT器件的第二面剪切地移动。
可选地，所述多层PZT器件的第一面附接至所述载荷梁的一部分。
可选地，所述多层PZT器件的第二面与所述万向节操作性相连，以使得在所述多层PZT器件被激励时，所述第二面被构造成剪切地移动以使得所述万向节移动。
可选地，所述第二多层PZT器件的第一面附接至所述载荷梁的一部分。
可选地，所述多层PZT器件的第一面和所述第二多层PZT器件的第一面各自附接至所述载荷梁的一部分，并且所述多层PZT器件的第二面和所述第二多层PZT器件的第二面与所述万向节操作性相连，以使得在所述多层PZT器件和所述第二多层PZT器件被激励时，各所述第二面剪切地且沿相反方向地移动，因而使得所述头滑块旋转。
可选地，所述第一微致动器和所述第二微致动器位于所述悬架的相反的横向侧部上，并且与所述头滑块并未竖直堆叠。
根据本申请的另一个方面，提供了一种多层剪切模式压电器件的制造方法，包括：
形成多个压电层的堆栈，
形成在所述多个压电层的每对压电层之间相应设置的多个导电层，
横跨所述多个压电层的第一组交替的压电层施加沿第一方向的第一电场，以使得所述第一组交替的压电层极化具有第一极性；
横跨所述多个压电层的第二组交替的压电层施加沿第二方向的第二电场，以使得所述第二组交替的压电层极化具有与所述第一极性相反的第二极性；
施加导电材料将附着于所述第一组交替的压电层上的导电层电连接，以创建第一电极；以及
施加导电材料将附着于所述第二组交替的压电层上的导电层电连接，以创建第二电极，从而横跨所述第一电极和第二电极施加电势造成所述第一组交替的压电层和所述第二组交替的压电层剪切地变形，剪切移动以增量的方式作用，从而所述压电器件整体剪切地变形。
可选地，并非所有的导电层延伸至所述多个压电层的端部。
可选地，所述方法还包括从所述多层剪切模式压电器件的至少一个端部去除材料，从而附着在所述第一组交替的压电层上形成的多个导电层是可受电的，并且从而附着在所述第二组交替的压电层上形成的多个导电层是可受电的。
可选地，所述方法还包括：
在形成多个压电层的堆栈以及形成在所述多个压电层的每对压电层之间相应设置的多个导电层之后，在所述第一组交替的压电层的端部上沉积第一组侧电极；并且
施加所述第一电场包括横跨所述第一组侧电极施加极化电压。
可选地，所述方法还包括：
去除在所述第一组交替的压电层上形成的第一组端部电极；以及
在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极；以及
施加所述第二电场包括横跨所述第二组侧电极施加极化电压。
可选地，所述方法还包括：
在施加第一电场的步骤之后，在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极，以及
施加所述第二电场包括横跨所述侧电极施加极化电压。
可选地，所述方法还包括：
在所述第一组交替的压电层的端部上沉积第一组侧电极之后，去除所述第一组侧电极；以及
在横跨所述第一组侧电极施加极化电极之后，在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极；以及
施加所述第二电场包括横跨所述第二组侧电极施加极化电压。
可选地，在所述方法中，施加所述第一电场和所述第二电场各自包括在所述多个压电层的选定的压电层的相应端部上沉积第一电极和第二电极；以及
将所述侧电极操作性连接至极化电压因而使得所述多个压电层的选定的压电层极化。
可选地，在所述的方法中，施加所述第一电场和所述第二电场各自包括将第一电极和第二电极压靠在所述多个压电层的选定的压电层的相应端部上；以及
横跨所述第一电极和所述第二电极施加极化电压因而使得所述多个压电层的选定的压电层极化。
可选地，在所述的方法中，所述多个压电层包括至少四个压电层。
根据本申请的另一个方面，提供了一种多层剪切模式压电器件的制造方法，包括：
形成早期器件，所述早期器件包含至少四个压电材料层的z方向堆栈，所述堆栈包括在相邻的压电材料层之间相应设置的多个导电层；
横跨第一组交替的压电材料层施加沿正x方向的第一电场，所述第一组限定一组奇数层，从而使得所述奇数层极化具有第一极性；
横跨第二组交替的压电材料层施加沿负x方向的第二电场，所述第二组限定一组偶数层，从而使得所述偶数层极化具有与所述第一极性相反的第二极性，所述偶数层与所述奇数层交错；
将附着于所述奇数层上的导电层电连接，因而限定第一电极；以及
将附着于所述偶数层上的导电层电连接，因而限定第二电极，
从而横跨所述第一电极和所述第二电极施加电势造成所述奇数层和所述偶数层剪切地变形，剪切移动以增量的方式作用，从而所述压电器件整体剪切地变形。
根据本申请的另一个方面，提供了一种用于悬架的微致动器，包括：
具有第一面和相反的第二面的多层PZT器件，所述多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向作用，从而所述第一面相对于所述第二面剪切地移动。
本发明的实施例的其它特点和优点将由附图并通过以下的详细说明可知。
附图说明
本发明的各实施例例如借助于附图被说明，但是并不限于附图中的视图，其中相同的附图标记代表类似的元件，并且其中：
图1是根据本发明的实施例的采用两个多层剪切模式PZT器件的盘驱动器悬架的远端端部的俯向立体图；
图2是根据本发明的实施例的多层剪切模式PZT器件的立体图；
图3是本发明的多层剪切模式PZT器件的侧视图，虚线表示器件在被激励时的剪切模式变形；并且
图4A至4F是过程流程图，示出了制造图2的器件的第一制造方法，同时示出了早期器件随着其被处理的侧向剖视图。
具体实施方式
授予Hahn等人的专利No.9,219,624中展示的PZT采用了PZT材料的d31压电系数。也就是说，PZT以d31操作模式来操作，其中，器件的膨胀或收缩是沿着与所施加电场的方向垂直的方向。已知的是，d15剪切模式压电系数比d31系数更大，并且因而至少理论上，以d15模式操作的PZT能够表现出每单位激励电压输入更大的行程长度。困难出现在制造这种器件，包括对所述器件进行极化。以d15模式操作的多层PZT已经被提出，但是目前甚至更大的困难出现在制造此类器件，包括对所述器件进行极化。美国专利申请No.2004/0061969提出多层剪切模式PZT，但是没有公开制造方法。
本发明的实施例是以d15模式操作的多层剪切模式PZT致动器、采用这种器件的悬架、以及制造这种多层剪切模式PZT器件的方法。
在悬架中，两个以其d15模式操作的多层剪切模式PZT微致动器被安装至悬架的相对固定的部分，并且作用在悬架的万向节式部分上，在那里头滑块通过薄的、柔性带形连接器被安装。PZT微致动器被安装成它们在横向和/或纵向由头滑块水平地分开。PZT微致动器不与头滑块并置，意味着PZT微致动器不与头滑块竖直地堆叠。
根据一个示意性制造过程，其中，以下数字对应于图4A至4F。
4A制造多层PZT，其中依次的各层具有交替偏置的电极，所述电极并未延伸至器件的端部。
4B在交替的PZT层的端部上施加端部电极，其中所述交替的PZT层被称为奇数PZT层，并且在x方向上对这些奇数PZT层极化。
4C研磨或切掉奇数PZT层上的电极。
4D在偶数PZT层的端部上施加端部电极，并且在x方向上对这些偶数层极化。
4E研磨或切掉偶数PZT层上的电极。一直向下研磨或切割直至随后的电极在端部处被暴露：
附着于奇数层上的电极在器件的左侧上被暴露，以及
附着于偶数层上的电极在器件的右侧上被暴露。
4F施加侧电极以形成交错的梳电极，即：
左侧电极附接至附着于奇数PZT层上的电极，以及
右侧电极附接至附着于偶数PZT层上的电极。
各电极可以在步骤4B和4D中通过以下措施被施加，即沉积金属薄层，例如通过溅镀、化学蒸镀(CVD)、和/或电镀来沉积。溅镀可以是籽晶层、接着是诸如电镀的另一沉积步骤。极化电压然后操作性地连接至这些电极，从而对器件进行极化。
替代地，并非沉积各金属层以形成端部电极，外部金属电极可以被简单地压靠到PZT层中所选择的那些层的端部上，并且然后电压差跨越这些电极被施加，从而对位于电极之间的相关PZT层进行极化。例如，梳状器件(自其延伸具有多个金属指部)可以被压靠在奇数PZT层的端部上，并且然后施加电压，以在正x方向上对奇数PZT层进行极化。各指部然后从奇数层移动至偶数层，并且相反的电压被施加，以在负x方向上对偶数层进行极化。
与极化过程中所采用的电极是否在PZT层的端部上沉积或者仅仅临时地压靠在其上无关地，极化之后的结果就是多层PZT器件具有交错的层，所述交错的层在正x方向上和在负x方向上被交替地极化。
本发明的示意性实施例将参照附图被进一步描述，其中，相同的附图标记指的是相同的部分。附图有可能是非成比例的，并且特定的部件以普遍性的或示意性的方式被展示且由于清楚和简介的原因以通用规号被标记。
图1是根据本发明的实施例采用两个多层剪切模式PZT器件100a、100b的盘驱动器悬架10的远端端部的俯向立体图。悬架10包括载荷梁2、挠性部6、以及承载读/写磁性换能器的头滑块8。出于清楚的原因，省略了与PZT器件100a、100b的电连接。PZT器件100的底侧固定至载荷梁2的一部分，并且PZT器件100a、100b的每个顶侧固定至相应的接触垫60a、60b，每个接触垫通过连接器62a、62b操作性连接至挠性部6的万向节式部分。针对不同的实施例，连接器62a、62b是薄、柔性带形连接器。这种悬架的机械结构在授予Hahn等人的美国专利No.9,219,624中被更加全面地描述，该专利转让给本申请的申请人且全文结合在此引作参考。
根据不同的实施例，每个PZT器件100a、100b被构造成剪切地移动。在PZT器件100a、100b被激励时，这两种PZT器件100a、100b都剪切地移动，其中，一个器件的顶表面或面在更远的方向上移动，而另一个器件的顶表面或面在更近的方向上移动。这两个PZT器件因而以推-拉方式串联工作。在万向节7上安装的头滑块8因而通过PZT器件的动作被旋转。这种旋转使得在头滑块8内嵌装的读/写换能器(未单独示出)跨越自旋的磁性媒介数据盘(未示出)径向地移动，从而将这些换能器精确地定位在期望的数据道上。
图2是根据本发明的实施例的多层剪切模式PZT器件200的立体图。PZT器件200包括负电极50、正电极54、以及多个PZT层202a、202b、202c，其中各电极的指部204a、204b在PZT层202a、202b、202c之间延伸，并且负电极和正电极的指部以梳的方式交错。
图3是根据示意性实施例的多层剪切模式PZT器件300的侧视图，其中虚线302表明器件在被激励时的剪切模式变形。
图4A至4F构成了过程流程图，示出了根据不同实施例的制造PZT器件的示意性第一制造方法，同时示出了早期器件(inchoate device)20随着其被加工的侧向剖视图。
在图4A中，多层PZT器件已经利用增量过程在诸如
Figure BDA0001281199960000091
承载带的基片11上被形成，导致了彼此上下层叠的多个PZT材料层12/14/16/18，从而利用本技术领域中已知的技术来形成一堆栈。PZT器件的一些实施例包括至少四层PZT材料。大体上为沉积金属的导电材料层22/24/26/28相应地沉积附着在每个PZT材料层上。根据不同的实施例，沉积的金属层将最终成为器件的电极的一部分。为了清楚说明，PZT材料层22/24/26/28之间的空隙23/25/27被示出为是空的。根据一些实施例，在PZT材料层22/24/26/28被沉积的同时，空隙将大体上充满PZT材料。将这些层示为未充满有助于清楚器件的不同的层。诸如图4A所示的未完工的多层堆栈将大体上被称为早期PZT器件20。
出于说明的目的，参看如图4A所示的早期器件20，自附图底部的第一PZT层12以及自附图底部的第三PZT层16将被称为奇数PZT层，并且自附图底部的第二PZT层14以及自附图底部的第四PZT层18将被称为偶数PZT层。
导电层22/24/26在相邻的压电层之间被沉积，而PZT层18上形成的导电层28如图4A所示沉积附着在PZT层18上。例如，导电层22在相邻的导电压电层12和14之间沉积。根据一些实施例，并非全部导电层22/24/26/28延伸至早期器件20的侧部。特别地，在如图4A至4F所示的实施例中，没有一个导电层22/24/26/28延伸至器件的侧部。
在图4B中，侧端部电极32和34已经被增加至第一PZT层12，并且侧端部电极36、38已经被增加至第三PZT层16。这些端部电极32/34/36/38可以例如通过掩模以及溅镀的方式被施加。侧端部电极32/34和36/38被用于对早期器件20进行极化，实现方式为横跨每个电极对32/34和36/38施加极化电压来沿着如正极化方向箭头43和45所表示的正x方向产生足以对PZT材料极化的电场。
替代性地，并非在奇数PZT层12/16的端部上形成侧端部电极32/34和36/38，导电指部可以被压靠在这些层的端部上，并且极化电压被施加至导电指部从而感应出对这些层极化的电场。
在图4C中，侧端部电极32/34和36/38已经利用本技术领域已知的技术被去除，例如通过切割(切片)或者腐蚀例如通过研磨或激光蚀刻。
在图4D中，侧端部电极42/44和46/48被增加至偶数PZT层，并且这些偶数层沿着与奇数PZT层12/16相反的方向被极化。
在图4E中，器件的端部被锯切、被研磨或者否者被蚀刻，从而所有PZT层12/14/16/18是共延的。如图所示，该步骤将已经增加至相关的PZT层12/14/16/18的端部的侧端部电极42/44和46/48去除；但是，并非严格必须的是这些电极被完全地或全部地去除。
在图4F中，电极已经被施加至器件的端部，从而实现与对应导电层的电接触。更具体地，将被称为负(-)电极的第一电极50包括导电层24和28，所述导电层24和28通过在器件的右侧上利用本技术领域已知的技术的附加沉积的金属现在被电连接在一起。附加地，将被称为正(+)电极的第二电极54包括导电层22和26，所述导电层22和26通过在器件的左侧上的附加沉积的金属现在被电连接在一起。由于第一电极50和第二电极54的增加，器件现在是一个完成的PZT器件100。根据不同的实施例，基片11利用本技术领域已知的技术从完成的PZT器件100被去除。
替代性实施例包括参照如图4E所示的器件将电极沉积至器件的面和器件的背部(而非如图4F所示的器件的端部)，以分别形成第一电极50和第二电极54。特别地，参照图4E并且出于示意性目的，早期器件20的水平是x轴线，并且y轴线是在纸面之外。利用本技术领域中已知的技术，第一电极50将被沉积在早期器件20的面上，如图4E所示，并且第二电极将被沉积在早期器件的沿着y轴线相反的侧部上，即器件的背部(图4E中未示出)。早期器件20可以利用本技术领域中已知的技术被进一步处理。
示意性PZT器件200在图2中示出。在激励电压横跨电极50和54被施加时，每个PZT层202a、202b、202c以其d15模式剪切地变形。因为交替的PZT层沿相反的方向(如图3所示的极化方向箭头308、310、312所表明的)被极化并且因为由施加至电极的激励电压所造成的电场极性是交替反向，所以器件的每个PZT层202a、202b、202c沿着同一方向剪切地变形。结果就是，整个器件如图3中的PZT器件300所示那样剪切地变形。也就是说，器件的顶或第一面304相对于器件的底或第二面306剪切地移动，如示出了剪切模式变形的虚线302所示那样。因为d15压电系数高于d31压电系数，所以顶面304的水平位移期望将大于以传统d31模式动作的类似尺寸的PZT器件的水平位移。
应当理解的是，诸如“顶”、“底”、“上”、“下”的术语以及在说明书和权利要求书中使用的x方向、y方向、和z方向出于方便的原因表示各部件相对于彼此的空间关系而非相对于任何特定空间或引力方向的空间关系。因此，术语将涵盖组成部件的组件，而与是否组件在附图中所示的和说明书中描述的特定取向、自该取向的上下颠倒、或者任何其它旋转改型被定向无关。
应当清楚的是，在此所使用的“本发明”不应理解为意味着提出了具有单个基本元素或者元素组的单个发明。类似地，还应当清楚的是，术语“本发明”涵盖多个单独的创新，它们分别可以被视为单独的发明。尽管本发明已经因而参照优选实施例及其附图被详细地描述，但是本领域技术人员应当清楚本发明的各种修改和改型可以在不脱离本发明的精神和范围的前提下被实现。例如，各电极无需必须是金属层，实际上还可以是诸如导电聚合物的其它导电材料。附加地，在此所描述的过程可以用于制造具有两个、三个、四个、五个、六个或者更大体上n数量个PZT层的器件，包括在此示出和描述的示意性四层器件。因此，应当理解的是以上所提出的详细的说明以及附图不会限制本发明的应当仅仅由所附权利要求书和其合适理解的法律等价物所得出的范围。

Claims (19)

1.一种用于盘驱动器的悬架，所述悬架包括：
载荷梁；
由所述载荷梁支承的挠性部，所述挠性部包含万向节，所述万向节被构造成具有安装至其的头滑块，所述万向节被构造成在数据盘于所述头滑块下方移动时使得所述头滑块倾斜和转动；以及
至少第一微致动器，所述第一微致动器包含多层PZT器件，所述多层PZT器件具有第一面以及相反的第二面，所述多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向动作，从而所述第一面相对于所述第二面剪切地移动，
所述多层PZT器件的第一面附接至所述载荷梁，并且所述万向节与所述多层PZT器件的同所述第一面相反的第二面操作性连接。
2.根据权利要求1所述的悬架，其特征在于，至少还包括第二微致动器。
3.根据权利要求2所述的悬架，其特征在于，所述第二微致动器包含第二多层PZT器件，所述第二多层PZT器件具有第二多层PZT器件的第一面以及第二多层PZT器件的相反的第二面，第二多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为第二堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向动作，从而所述第二多层PZT器件的第一面相对于所述第二多层PZT器件的第二面剪切地移动。
4.根据权利要求1所述的悬架，其特征在于，所述多层PZT器件的第二面与所述万向节操作性相连，以使得在所述多层PZT器件被激励时，所述第二面被构造成剪切地移动以使得所述万向节移动。
5.根据权利要求3所述的悬架，其特征在于，所述第二多层PZT器件的第一面附接至所述载荷梁的一部分。
6.根据权利要求3所述的悬架，其特征在于，所述第二多层PZT器件的第一面附接至所述载荷梁的一部分，并且所述第二多层PZT器件的第二面与所述万向节操作性相连，以使得在所述多层PZT器件和所述第二多层PZT器件被激励时，各所述第二面剪切地且沿相反方向地移动，因而使得所述头滑块旋转。
7.根据权利要求2所述的悬架，其特征在于，所述第一微致动器和所述第二微致动器位于所述悬架的相反的横向侧部上，并且与所述头滑块并未竖直堆叠。
8.一种多层剪切模式压电器件的制造方法，包括：
形成多个压电层的堆栈，
形成在所述多个压电层的每对压电层之间相应设置的多个导电层，第一导电层位于所述多个压电层的第一压电层的第一外面上以形成所述多层剪切模式压电器件的第一面的至少一半，并且第二导电层位于所述多个压电层的第二压电层的第二外面上以形成所述多层剪切模式压电器件的第二面的至少一半，
横跨所述多个压电层的第一组交替的压电层施加沿第一方向的第一电场，以使得所述第一组交替的压电层极化具有第一极性；
横跨所述多个压电层的第二组交替的压电层施加沿第二方向的第二电场，以使得所述第二组交替的压电层极化具有与所述第一极性相反的第二极性；
施加导电材料将附着于所述第一组交替的压电层上的导电层电连接，以创建第一电极；以及
施加导电材料将附着于所述第二组交替的压电层上的导电层电连接，以创建第二电极，从而横跨所述第一电极和第二电极施加电势造成所述第一组交替的压电层和所述第二组交替的压电层剪切地变形，剪切移动以增量的方式作用，从而所述压电器件整体剪切地变形。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，并非所有的导电层延伸至所述多个压电层的端部。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括从所述多层剪切模式压电器件的至少一个端部去除材料，从而附着在所述第一组交替的压电层上形成的多个导电层是可受电的，并且从而附着在所述第二组交替的压电层上形成的多个导电层是可受电的。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
在形成多个压电层的堆栈以及形成在所述多个压电层的每对压电层之间相应设置的多个导电层之后，在所述第一组交替的压电层的端部上沉积第一组侧电极；并且
施加所述第一电场包括横跨所述第一组侧电极施加极化电压。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
去除在所述第一组交替的压电层上形成的第一组端部电极；以及
在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极；以及
施加所述第二电场包括横跨所述第二组侧电极施加极化电压。
13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
在施加第一电场的步骤之后，在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极，以及
施加所述第二电场包括横跨所述侧电极施加极化电压。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括：
在所述第一组交替的压电层的端部上沉积第一组侧电极之后，去除所述第一组侧电极；以及
在横跨所述第一组侧电极施加极化电极之后，在所述第二组交替的压电层的端部上沉积第二组侧电极；以及
施加所述第二电场包括横跨所述第二组侧电极施加极化电压。
15.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加所述第一电场和所述第二电场各自包括在所述压电层中的选定的压电层的相应端部上沉积第一电极和第二电极；以及
将所述第一电极和第二电极操作性连接至极化电压因而使得所述多个压电层中的选定的压电层极化。
16.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，施加所述第一电场和所述第二电场各自包括将第一电极和第二电极压靠在所述多个压电层中的选定的压电层的相应端部上；以及
横跨所述第一电极和所述第二电极施加极化电压因而使得所述压电层中的选定的压电层极化。
17.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个压电层包括至少四个压电层。
18.一种多层剪切模式压电器件的制造方法，包括：
形成早期器件，所述早期器件包含至少四个压电材料层的z方向堆栈，所述堆栈包括在相邻的压电材料层之间相应设置的多个导电层，第一导电层位于所述至少四个压电材料层的第一压电层的第一外面上以形成所述多层剪切模式压电器件的第一面的至少一半，并且第二导电层位于所述至少四个压电材料层的第二压电层的第二外面上以形成所述多层剪切模式压电器件的第二面的至少一半；
横跨第一组交替的压电材料层施加沿正x方向的第一电场，所述第一组限定一组奇数层，从而使得所述奇数层极化具有第一极性；
横跨第二组交替的压电材料层施加沿负x方向的第二电场，所述第二组限定一组偶数层，从而使得所述偶数层极化具有与所述第一极性相反的第二极性，所述偶数层与所述奇数层交错；
将附着于所述奇数层上的导电层电连接，因而限定第一电极；以及
将附着于所述偶数层上的导电层电连接，因而限定第二电极，
从而横跨所述第一电极和所述第二电极施加电势造成所述奇数层和所述偶数层剪切地变形，剪切移动以增量的方式作用，从而所述压电器件整体剪切地变形。
19.一种用于悬架的微致动器，包括：
具有第一面和相反的第二面的多层PZT器件，所述多层的第一面包括作为所述第一面的至少一半的第一电极，所述多层的相反第二面包括作为所述第二面的至少一半的第二电极，所述多层PZT器件的每个层被构造成在由激励电压激励时以其d15模式操作，各层被构造为堆栈，以使得每个层被构造成在被激励时沿着同一方向作用，从而所述第一面相对于所述第二面剪切地移动。
CN201710288092.1A 2016-04-27 2017-04-27 用于盘驱动器悬架的多层剪切模式pzt微致动器及其制造方法 Active CN107424631B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662328360P 2016-04-27 2016-04-27
US62/328,360 2016-04-27
US15/496,607 2017-04-25
US15/496,607 US10134431B2 (en) 2016-04-27 2017-04-25 Multi-layer shear mode PZT microactuator for a disk drive suspension, and method of manufacturing same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107424631A CN107424631A (zh) 2017-12-01
CN107424631B true CN107424631B (zh) 2021-01-08

Family

ID=60157522

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710288092.1A Active CN107424631B (zh) 2016-04-27 2017-04-27 用于盘驱动器悬架的多层剪切模式pzt微致动器及其制造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10134431B2 (zh)
JP (1) JP7019306B2 (zh)
CN (1) CN107424631B (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10748564B2 (en) * 2018-01-25 2020-08-18 Magnecomp Corporation Multi-layer microactuators for hard disk drive suspensions
CN109390462B (zh) * 2018-09-11 2020-12-22 北京大学 准切变模式多层共烧压电致动器及其多层共烧制备方法
US11495731B2 (en) 2018-09-13 2022-11-08 Magnecomp Corporation Multilayer PZT electrode configuration for suspension stroke increase
JP2020077878A (ja) * 2018-11-09 2020-05-21 マグネコンプ コーポレーションＭａｇｎｅｃｏｍｐｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ラップアラウンド電極を有する圧電マイクロアクチュエータの製造方法
US10916265B2 (en) * 2019-07-08 2021-02-09 Magnecomp Corporation Multi-layer actuator electrode configuration for resonance improvement
CN112201280A (zh) * 2019-07-08 2021-01-08 马格内康普公司 用于谐振改善的多层执行器电极构型
JP2023038732A (ja) * 2021-09-07 2023-03-17 株式会社東芝 磁気ディスク装置及びマイクロアクチュエータのバイアス電圧及び駆動電圧の切り替え方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041482A (zh) * 1988-09-30 1990-04-18 洛克威尔国际有限公司 压电致动器
CN1523577A (zh) * 1997-04-17 2004-08-25 ��ʿͨ��ʽ���� 采用压电元件的致动器和采用这种致动器的磁头定位机构
US8879210B1 (en) * 2011-11-30 2014-11-04 Magnecomp Corporation DSA suspension with microactuators extending to gimbal through flexible connectors
CN204596845U (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 中南大学 一种剪切型压电复合结构

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3406899B2 (ja) 2000-10-10 2003-05-19 科学技術振興事業団 圧電アクチュエータおよびその製造方法
US6704158B2 (en) * 2001-06-05 2004-03-09 Western Digital (Fremont), Inc. Shear mode multilayered collocated micro-actuator for dual-stage servo controllers in disk drives
US20040061969A1 (en) * 2002-10-01 2004-04-01 Kr Precision Public Company Limited Method and structure for operating high density hard disk drive head using piezo electric drive
US20040125511A1 (en) * 2002-12-26 2004-07-01 Kr Precision Public Company Limited Method and apparatus for fine tuning read/write head on hard disk drive and integrated fabrication process
JP2005158111A (ja) * 2003-11-21 2005-06-16 Fujitsu Ltd 加速度センサ、及びこれを用いたディスク装置
US7433159B2 (en) 2005-01-27 2008-10-07 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Micro-actuator unit, head gimbal assembly, and disk drive unit with vibration canceller
US8125741B2 (en) * 2007-07-20 2012-02-28 Magnecomp Corporation Rotational, shear mode, piezoelectric motor integrated into a collocated, rotational, shear mode, piezoelectric micro-actuated suspension, head or head/gimbal assembly for improved tracking in disk drives and disk drive equipment
US20090080119A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Fujitsu Limited Head slider, and method for manufacturing head slider
JP2009158676A (ja) 2007-12-26 2009-07-16 Fujitsu Ltd 圧電素子、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録装置
CN101499287B (zh) * 2008-02-02 2012-11-14 新科实业有限公司 压电元件、压电微致动器、磁头折片组合及磁盘驱动单元
JP2009230847A (ja) 2008-02-29 2009-10-08 Fujitsu Ltd ヘッドスライダ、磁気ディスク装置及びヘッドスライダの製造方法
JP2009259376A (ja) * 2008-03-19 2009-11-05 Fujitsu Ltd 磁気ヘッド及び磁気記録装置及び磁気ヘッドの製造方法
US8085508B2 (en) 2008-03-28 2011-12-27 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. System, method and apparatus for flexure-integrated microactuator
US8767355B2 (en) * 2012-01-19 2014-07-01 Agency For Science, Technology And Research Piezoelectric actuator, head gimbal assembly including the same and method of forming the same
JP5931625B2 (ja) 2012-07-19 2016-06-08 日本発條株式会社 ディスク装置用サスペンション
US9401469B2 (en) * 2014-09-29 2016-07-26 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. Thin-film piezoelectric material element, method of manufacturing the same, head gimbal assembly, hard disk drive, ink jet head, variable focus lens and sensor
US9607637B2 (en) * 2015-03-13 2017-03-28 Tdk Corporation Head assembly and magnetic disk device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1041482A (zh) * 1988-09-30 1990-04-18 洛克威尔国际有限公司 压电致动器
CN1523577A (zh) * 1997-04-17 2004-08-25 ��ʿͨ��ʽ���� 采用压电元件的致动器和采用这种致动器的磁头定位机构
US8879210B1 (en) * 2011-11-30 2014-11-04 Magnecomp Corporation DSA suspension with microactuators extending to gimbal through flexible connectors
CN204596845U (zh) * 2015-05-20 2015-08-26 中南大学 一种剪切型压电复合结构

Also Published As

Publication number Publication date
US10134431B2 (en) 2018-11-20
CN107424631A (zh) 2017-12-01
JP7019306B2 (ja) 2022-02-15
US20170316797A1 (en) 2017-11-02
JP2017199449A (ja) 2017-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107424631B (zh) 用于盘驱动器悬架的多层剪切模式pzt微致动器及其制造方法
US11769524B2 (en) Multi-layer PZT microactuator having oppositely poled PZT constraining layer
US9390739B1 (en) Piezoelectric microactuator with restraining layer for control of bending
US8643980B1 (en) Micro-actuator enabling single direction motion of a magnetic disk drive head
KR100235090B1 (ko) 박막자기헤드 슬라이더 및 그 헤드소자 구동용 정전액추에이터
KR100772071B1 (ko) 헤드 어셈블리 및 기록 매체 구동 장치
US9070394B1 (en) Suspension microactuator with wrap-around electrode on inactive constraining layer
US10373636B2 (en) Suspension having a stacked D33 mode PZT actuator with constraint layer
US10325621B1 (en) Multi-layer PZT microactuator with active PZT constraining layer for a DSA suspension
US9330694B1 (en) HDD microactuator having reverse poling and active restraining layer
US7068474B2 (en) Thin film piezoelectric element; actuator, head support mechanism, and disc recording and reproducing device using the thin film piezoelectric element; and method of manufacturing the thin film piezoelectric element
WO2003067576A1 (en) Head gimbal assembly with precise positioning actuator for head element, disk drive apparatus with the head gimbal assembly, and manufacturing method of the head gimbal assembly
US10854225B2 (en) Multi-layer PZT microacuator with active PZT constraining layers for a DSA suspension
WO2004042706A1 (en) Precise positioning actuator for head element, head gimbal assembly with the actuator and disk drive apparatus with the head gimbal assembly
JP7402264B2 (ja) 分極されるが不活性であるｐｚｔ抑制層を有する多層ｐｚｔマイクロアクチュエータ
US7184245B2 (en) Head slider to be adhered to precise positioning actuator, head gimbal assembly with the head slider, method for adhering the head slider to the actuator, manufacturing method of head slider and manufacturing method of head gimbal assembly
JP2010079942A (ja) 磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置
JP2009223965A (ja) アクチュエータ、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気ディスク装置
JP2010129117A (ja) 磁気ヘッドアセンブリ、サスペンションアーム及び磁気ディスク装置
JP2009129488A (ja) 磁気ヘッドスライダ及びこれを備えた磁気ディスク装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant