CN110085269B - 用于硬盘驱动器悬架的多层微致动器 - Google Patents

用于硬盘驱动器悬架的多层微致动器 Download PDF

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Abstract

公开了一种用于硬盘驱动器悬架的多层微致动器，包括压电(PZT)层、约束层、下电极层、中电极层、以及上电极层。下电极层是位于PZT层的底表面上并且包括第一下电极岛、第二下电极岛、以及第三下电极岛。第二下电极岛包含从主体部分朝向PZT层的第一端部延伸的指部。中电极层在PZT层的顶表面与约束层的底表面之间设置。中电极层包括第一中电极岛以及第二中电极岛，所述第二中电极岛包含从所述主体部分朝向PZT层的第一端部延伸的指部。

Description

用于硬盘驱动器悬架的多层微致动器
交叉相关申请
本申请要求2018年1月25日递交的美国临时专利申请No.62/621,990的优先权，其全文结合在此引作参考。
技术领域
本公开大体上涉及盘驱动器悬架以及挠性部(flexure)，并且更特别地涉及用于悬架以及挠性部的多层微致动组件。
背景技术
盘驱动器头悬架在硬盘驱动器(HDD)中被使用，其从旋转的磁盘读取媒介并且将媒介写入旋转的磁盘。悬架是头万向节组件(HGA)的一个部件，其包括多个悬架以及磁性读取/写入头(被称为“滑块”)。滑块包括换能器，以将媒介读取并写入到旋转的磁盘之一。盘驱动器头悬架能够包括多个部件，例如包含挠性部、负载梁、基板、以及一个或多个致动电机。大体上，致动电机能够被用于将滑块在旋转的磁盘上精确地定位，以改善HDD的总体性能。
仍旧存在为了满足HDD业的要求而针对改善的盘驱动器头悬架的不断的需求。期望具有改善的性能能力的悬架，但能够高效地被生产。本公开解决了这些以及其它问题。
发明内容
根据一些实施例，用于硬盘驱动器悬架的多层微致动器包括压电(PZT)层、约束层、下电极层、中电极层、以及上电极层。下电极层位于PZT层的底表面上，并且包括第一下电极岛、第二下电极岛、以及第三下电极岛。第二下电极岛包含指部以及主体，所述指部从所述主体朝向所述PZT层的第一端部延伸。中电极层在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置，并包括第一中电极岛和第二中电极岛。第二中电极岛包括指部以及主体部分，所述指部从所述主体朝向所述PZT层的第二端部延伸。上电极层位于约束层的顶表面上。
根据其它实施例，一种用于硬盘驱动器的悬架包括负载梁、挠性部、以及微致动器。负载梁包括万向节。挠性部联接至负载梁并且包括弹性金属层、绝缘层、以及导电层。弹性金属层包括滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域。滑块安装区域具有负载点部位，用于接合负载梁的万向节。导电层包括功率迹线以及接地垫，电机功率迹线包括端子垫。微致动器包括压电(PZT)层、约束层、下电极层、中电极层、以及上电极层。下电极层位于PZT层的底表面上，并且包括第一下电极岛、第二下电极岛、以及第三下电极岛。第一下电极岛电连接至端子垫。第二下电极岛包括指部以及主体部分，指部从主体部分朝向PZT层的第一端部延伸。第三下电极岛电连接至接地垫。中电极层在PZT层的顶表面与约束层的底表面之间设置。中电极层包括第一中电极岛以及第二中电极岛。第二中电极岛包括指部以及主体部分，指部从主体部分朝向PZT层的第一端部延伸。上电极层位于约束层的顶表面上。
根据其它实施例，一种用于硬盘驱动器悬架的多层微致动组件包括压电(PZT)层、约束层、下电极层、中电极层、上电极层、第一侧端部电极、以及第二侧端部电极。下电极层位于PZT层的底表面上并且包括第一下电极岛以及第二下电极岛。第二下电极岛包括主体部分以及指部，指部从主体部分朝向多层微致动组件的第一端部延伸。中电极层在PZT层的顶表面与约束层的底表面之间设置。上电极层位于约束层的顶表面上。第一侧端部电极联接至上电极并且在大致垂直于上电极的方向上朝向下电极层延伸。第二侧端部电极联接至第一下电极岛，并且在大致垂直于第一下电极岛的方向上朝向上电极层延伸。第二侧端部电极被配置成电连接第一下电极岛以及中电极层。
根据其它实施例，一种用于硬盘驱动器的悬架包括负载梁、挠性部、以及微致动器。负载梁包括万向节。挠性部联接至负载梁并且包括弹性金属层、绝缘层、以及导电层。弹性金属层包括滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域。滑块安装区域具有负载点部位，用于接合负载梁的万向节。导电层包括功率迹线以及接地垫，电机功率迹线包括端子垫。微致动器包括压电(PZT)层、约束层、下电极层、中电极层、上电极层、第一侧端部电极、以及第二侧端部电极。下电极层位于PZT层的底表面上，并且包括电连接至接地垫的第一下电极岛、以及电连接至端子垫的第二下电极岛。中电极层在PZT层的顶表面与约束层的底表面之间设置。上电极层位于约束层的顶表面上。第一侧端部电极联接至上电极，并且在大致垂直于上电极的方向上朝向下电极层延伸。第一侧端部电极经由第一体积的导电粘合剂电连接至端子垫。第二侧端部电极联接至第一下电极岛，并且在大致垂直于第一下电极岛的方向上朝向上电极层延伸。
具体地，根据本申请的一个方面，提供了一种多层微致动器，包括：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含第一下电极岛、第二下电极岛、以及第三下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体，所述指部从所述主体朝向所述PZT层的第一端部延伸；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含第一中电极岛以及第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
可选地，所述第二下电极岛的指部以及所述第二中电极部分的指部辅助减小所述第一PZT层、所述约束层或者这两者的死区面积。
可选地，所述约束层是主动约束层结构。
可选地，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成扩展并且所述约束层被配置成收缩。
可选地，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成收缩并且所述约束层被配置成扩展。
可选地，所述PZT层包含第一电过孔以及第二电过孔，所述第一电过孔被配置成电连接所述第一下电极岛和所述第一中电极岛，所述第二电过孔被配置成电连接所述第三下电极岛和所述第二中电极岛。
可选地，所述约束层包括第三电过孔，所述第三电过孔被配置成电连接所述第一中电极岛和所述上电极岛。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种用于硬盘驱动器的悬架，包括：
包含万向节的负载梁；
挠性部，所述挠性部联接至所述负载梁并包含弹性金属层、绝缘层、以及导电层，所述弹性金属层包含滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域，所述滑块安装区域具有用于接合所述负载梁的万向节的负载点部位，所述导电层包含功率迹线以及接地垫，所述电机功率迹线包含端子垫；
第一微致动器，所述第一微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述端子垫；
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
第三下电极岛，所述第三下电极岛电连接至所述接地垫；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含：
第一中电极岛；以及
第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
可选地，所述第二下电极岛的指部、所述第二中电极岛的指部、或者二者辅助减小所述PZT层、所述约束层或二者的死区面积。
可选地，所述的悬架还包括在第一下电极岛与所述端子垫之间定位的第一体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第一端部机械地联接至所述第一安装区域；以及(ii)电连接所述第一下电极岛和所述端子垫、以及所述第二下电极岛的指部和所述端子垫。
可选地，所述悬架还包括在所述第三下电极岛与所述接地垫之间定位的第二体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第二端部机械地联接至所述第二安装区域，以及(ii)电连接所述第三下电极岛和所述接地垫。
可选地，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而扩展，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而收缩。
可选地，所述悬架还包括第二微致动器，所述第二微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二接地垫；
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第二端部延伸；以及
第三下电极岛，所述第三下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二功率迹线的第二端子垫；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含：
第一中电极岛；以及
第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第二端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
可选地，所述PZT元件层包含第一电过孔以及第二电过孔，所述第一电过孔被配置成电连接所述第一下电极岛和所述第一中电极岛，所述第二电过孔被配置成电连接所述第三下电极岛和所述第二中电极岛。
可选地，所述约束层包含第三电过孔，所述第三电过孔被配置成电连接所述第一中电极岛和所述上电极岛。
可选地，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层以及所述第二微致动器的约束层被配置成扩展，以及(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成收缩。
可选地，所述第一微致动器的PZT元件层、所述第一微致动器的约束层、所述第二微致动器的PZT元件层、以及所述第二微致动器的约束层在大致同一方向上被极化。
可选地，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而收缩，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而扩展。
可选地，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层以及所述第二微致动器的约束层被配置成收缩，以及(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成扩展。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种多层微致动组件，包括：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含主体部分以及指部，所述指部从所述主体部分朝向所述多层微致动组件的第一端部延伸；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极并在大致垂直于所述上电极的方向上朝向所述下电极层延伸；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸，所述第二侧端部电极被配置成电连接所述第一下电极岛和所述中电极层。
可选地，所述第二下电极岛的指部辅助减小所述第一PZT层、所述约束层、或二者的死区面积。
可选地，所述约束层是主动约束层结构。
可选地，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成扩展并且所述约束层被配置成收缩。
可选地，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成收缩并且所述约束层被配置成扩展。
可选地，所述PZT元件层包含倒角，所述倒角辅助维持所述第一侧端部电极与所述下电极层的第二下电极岛之间的电隔离。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种用于硬盘驱动器的悬架，包括：
包含万向节的负载梁；
挠性部，所述挠性部联接至所述负载梁并包含弹性金属层、绝缘层、以及导电层，所述弹性金属层包含滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域，所述滑块安装区域具有用于接合所述负载梁的万向节的负载点部位，所述导电层包含功率迹线以及接地垫，所述电机功率迹线包含端子垫；
第一微致动器，所述第一微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述接地垫；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛电连接至所述端子垫；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极并在大致垂直于所述上电极的方向上朝向所述下电极层延伸，所述第一侧端部电极经由第一体积的导电粘合剂电连接至所述端子垫；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并且在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸。
可选地，所述第一微致动器的PZT元件层包括倒角，所述倒角辅助维持所述第一侧端部电极与所述下电极层的第二下电极岛之间的电隔离。
可选地，所述第一体积的导电粘合剂辅助将所述第一微致动器的第一端部机械地联接至所述第一安装区域。
可选地，所述悬架还包括在所述第一下电极岛与所述接地垫之间定位的第二体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第二端部机械地联接至所述第二安装区域，以及(ii)电连接所述第一下电极岛和所述接地垫、以及所述第二侧端部电极和所述接地垫。
可选地，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而扩展，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而收缩。
可选地，所述悬架还包括第二微致动器，所述第二微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二功率迹线的第二端子垫；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二接地垫；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极并且在大致垂直于所述上电极的方向上朝向所述下电极层延伸；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并且在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸，所述第二侧端部电极被配置成电连接所述第一下电极岛和所述中电极层。
可选地，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层和所述第二微致动器的约束层被配置成扩展，并且(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成收缩。
可选地，所述第一微致动器的PZT元件层、所述第一微致动器的约束层、所述第二微致动器的PZT元件层、以及所述第二微致动器的约束层在大致同一方向上被极化。
可选地，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而收缩，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而扩展。
本公开的上述总结并不将体现本公开的每个实施例或者每个方面。本公开的附加的特征以及益处将从以下提出的详细说明以及附图可知。
附图说明
图1是包括悬架以及滑块的头万向节组件的局部俯视图；
图2A是图1的悬架的第一微致动器的剖视图；
图2B是图1的悬架的第二微致动器的剖视图；
图3是根据一个实施例的多层微致动器组件的局部剖视图；
图4A是根据如图3所示的实施例的多层微致动器组件的剖视图；
图4B是根据实施例的联接至悬架的第二多层微致动器组件的剖视图；
图5是连接至图1的悬架的根据一个实施例的微致动器的剖视图；
图6是根据一个实施例的联接至图1的悬架的多层微致动器组件的剖视图。
尽管本公开容许各种改型和改变形式，但是具体的实施例在附图中通过示例被示出并且在此被详细描述。然而，应当理解的是，本公开并不限于所公开的特定形式。实际上，本公开将覆盖落入本公开的精神和范围内的所有改型、等价物以及改变。
具体实施方式
图1是包含悬架以及滑块的头万向节组件的局部俯视图。如图1所示，头万向节组件(HGA)1包括滑块2以及悬架10。大体上，HGA1被用作为硬盘驱动器(HDD)中的部件，所述硬盘驱动器是一种信息存储装置，其记录数据和/或从一个或多个旋转的磁盘复现数据，所述磁盘包括磁性一和零的图案。大体上，当被组装在HDD中时，悬架10联接至致动器臂，致动器臂转而联接至音圈电机(voice coil motor)，所述音圈电机使得悬架10移动，以在旋转的磁盘上(上方)精确地定位滑块2。
如图所示，悬架10包括负载梁12、挠性部20、第一微致动器100、以及第二微致动器200。负载梁12是大致刚性的结构，其由诸如不锈钢管的一种或多种金属材料制成。负载梁12包括近侧端部14以及远侧端部16。负载梁12还包括万向节，所述万向节正如所解释的那样允许滑块2相对于悬架10倾斜(pitch)和转动(roll)。滑块2的这种运动允许滑动2遵循着旋转的磁盘上的数据道(data track)并且补偿旋转的磁盘的表面上的振动和不规则性。
悬架10还可以包括基板，所述基板在近侧端部14附近联接至负载梁12。基板能够利用多种机制例如焊接等联接至负载梁12。此外，基板由诸如不锈钢管的一种或多种金属材料制成。在组装的HDD或头堆栈组件中，基板与致动器臂联接或“锻接(swage)”。
如图1和2A至2B所示，挠性部20包括弹性金属层22、绝缘层38、以及导电层40。挠性部20大体上被用于将滑块2电连接至其它硬盘驱动器电路，例如前置放大器电路。挠性部20能够利用多种机制联接至负载梁12，例如将挠性部20的弹性金属层22焊接至负载梁12。
弹性金属层22包括主体24、第一支承臂26a、第二支承臂26b、第一连杆构件28a、第二连杆构件28b、以及滑块安装区域34。弹性金属层22由诸如不锈钢管的一种或多种金属材料制成。
如图所示，第一支承臂26a和第二支承臂26b从主体24朝向挠性部的远侧端部延伸，所述挠性部的远侧端部与负载梁12的远侧端部16相邻。第一连杆构件28a从第一支承臂26a朝向挠性部20的纵向轴线向内延伸，从而第一连杆构件28a位于第一支承臂26a与第二支承臂26b之间。同样，第二连杆构件28b从第二支承臂26b大体上朝向挠性部20的纵向轴线延伸，从而第二连杆构件位于第二支承臂26b与第一支承臂26a之间。滑块安装区域34联接至第一连杆构件28a以及第二连杆构件28b，并且大体上被用于支承滑块2。滑块安装区域34包括负载点部位，其尺寸和形状设置成接合负载梁12的万向节。负载点部位与负载梁12的万向节之间的接合允许滑块安装区域34相对于支承臂26a、26b移动。连杆构件28a、28b的对应的移动能够用于控制滑块安装区域34的移动以及因而滑块2的对应移动。
第一连杆构件28a包括第一远侧安装区域30a，并且主体24包括第一近侧安装区域32a。正如图2A最佳所示，其示出了图1的悬架的第一微致动器的剖视图，第一远侧安装区域30a与第一近侧安装区域32a隔开，因而在弹性金属层22中限定了第一致动器开口31a。正如在此所解释的，第一远侧安装区域30a和第一近侧安装区域32a被用于支承第一微致动器100。类似地，第二连杆构件28b包括第二远侧安装区域30b，并且主体24包括第二近侧安装区域32b。正如图2B最佳所示，其示出了图1的悬架的第二微致动器的剖视图，第二远侧安装区域30b与第二近侧安装区域32b隔开，因而在弹性金属层22中限定了第二致动器开口31b。正如在此所解释的，第二远侧安装区域30b和第二近侧安装区域32b被用于支承第二微致动器200。弹性金属层22能够进一步包括这样的部分(例如凸耳)，其从其它结构(例如滑块安装区域34或主体24)延伸以辅助支承第一微致动器100、第二微致动器200或二者。
绝缘层38在弹性金属层22的至少一部分上形成，并且导电层40(图2A和2B)在绝缘层38的一部分上形成并包括第一组迹线(trace)42a(图1)以及第二组迹线42b(图1)。大体上，第一组迹线42a和第二组迹线42b中的每个迹线沿着挠性部20的长度携载电流(例如信号)。第一组迹线42a和第二组迹线42b中的多个迹线包括尾端子以及滑块结合端子。每个迹线的尾端子位于挠性部20的尾区域中，并且当HGA 1被组装到HDD中时能够结合至前置放大器电路(例如使用超声波结合)或者其它HDD电路。每个迹线的滑块结合端子位于挠性部20的大体上与负载梁12的远侧端部16相邻的万向节区域中，并且当滑块2联接至滑块安装区域34时能够被结合至滑块2的端子(例如通过钎焊)。
第一组迹线42a包括五个迹线，包含第一功率迹线44a。第一功率迹线44a终止于第一端子垫46a。正如图2A最佳所示，第一端子垫46a在绝缘层38上形成在第一近侧安装区域32a上方。第一组迹线42a中的其它四个迹线能够被用于携载写入或从滑块2读取的信号，或者可以用作为接地迹线。类似地，第二组迹线42b包括五个迹线，包含第二功率迹线44b。第二功率迹线44b终止于第二端子垫46b。正如图2B最佳所示，第二端子垫46b在绝缘层38上形成在第二近侧安装区域32b上方。第二组迹线42b中的其它四个迹线能够被用于携载写入或从滑块2读取的信号，或者可以用作为接地迹线。正如在此所解释的，第一功率迹线44a和第二功率迹线44b大体上被用于分别将电能供应至第一微致动器100和第二微致动器200。
第一组迹线42a和第二组迹线42b可以由诸如铜或铜合金的一种或多种导电金属制成。尽管第一组迹线42a和第二组迹线42b分别被示出包括五个迹线(包含功率迹线)，但是每组迹线可以包括任何合适数量的迹线(例如六个迹线、八个迹线、二十个迹线等)，其能够被用于任何目的(例如，携载针对滑块2读取的信号、携载针对滑块2写入的信号、一个或多个接地迹线等)。此外，第一组迹线42a和第二组迹线42b能够包括相同数量的或不同数量的迹线。第一组迹线42a和第二组迹线42b能够利用多种方法例如加料工艺、半加料工艺或减料工艺在绝缘层38上被形成。第一组迹线42a和/或第二组迹线42b的外表面能够包括电镀层(例如镍、金或它们的任意组合)。
导电层还包括第一接地垫48a以及第二接地垫48b。如图2A最佳所示，第一接地垫48a在挠性部20的弹性金属层22的第一远侧安装区域30a上形成。同样地，正如图2B最佳所示，第二接地垫48b在挠性部20的弹性金属层22的第二远侧安装区域30b上形成。尽管第一接地垫48a和第二接地垫48b被示出与弹性金属层22直接接触，但是中间导电层可以位于接地垫与弹性金属层22之间。中间导电层例如可以是导电材料(例如，金、镍、铬、铜等或者它们的任意组合)的一个或多个电沉积层。
绝缘层38是介电材料(例如聚酰亚胺)，其抑制弹性金属层22与导电层40之间的导电(例如为了抑制弹性金属层22与第一组迹线42a和/或第二组迹线42b之间的电短路)。根据一些实施例，挠性部20包括覆盖层，所述覆盖层在第一组迹线42a、第二组迹线42b或者二者的至少一部分上被形成。像绝缘层38那样，所述覆盖层是介电材料(例如聚酰亚胺)，其有助于抑制第一组迹线42a和第二组迹线42b的电短路(例如，由于与其它部件的意外物理接触造成的电短路)并且在搬运挠性部20的过程中(例如在组装悬架10或HGA 1的过程中)保护迹线不受伤害。绝缘层38以及覆盖层可以是相同的或不同的介电材料。
如上所述，当被组装到HDD中时，悬架10通过音圈电机被移动，以控制滑块2在旋转的磁盘上(上方)的移动。第一微致动器100和第二微致动器200被用于使得滑块2更加精确地移动，从而与仅音圈电机的情况相比提供滑块2的位置的显著更精细的控制。因为音圈电机以及微致动器100、200都被用于使得滑块2相对于悬架10移动，所以这种悬架通常被称为双阶段致动(DSA)悬架。附加地，悬架10可以包括安装至基板的一个或多个微致动器，并且这种悬架通常被称为三阶段致动悬架。
正如图2A最佳所示，第一微致动器100包括压电(PZT)元件层110、约束层120、下电极层130、中电极层142、以及上电极层152。当致动电压被施加至第一微致动器100时，PZT元件层110扩展或收缩，改变第一致动器开口31a的长度，以造成第一连杆构件28a、滑块安装区域34、以及滑块2的对应的移动。PZT元件层110例如可以由锆钛酸铅制成。术语“PZT”经常被用于大体上简指为压电器件。这种简指的术语在此被使用，并且应当理解的是“PZT”器件无需严格地由锆钛酸铅制成。
正如在此所讨论的，第一微致动器100联接至悬架10(例如使用导电粘合剂或者任何其它合适的粘合剂)。当PZT元件层110扩展时，PZT元件层110的与悬架10直接相邻的底部并不像PZT元件层110的远离悬架10的底部的顶部那样扩展同样多。这是因为PZT元件层110的底部由于第一微致动器100结合至悬架10而被部分地约束。因而，PZT元件层110的顶部比底部扩展得更多，造成了PZT元件层110在扩展的过程中弯曲。这种弯曲导致了PZT元件层110的整体扩展(通常被称为“行程长度”)的损失。类似地，当PZT元件层110收缩时，PZT元件层110也弯曲。
约束层120被用于减少、抑制、和/或控制第一微致动器100的由PZT元件层110的底部被部分地约束而造成的弯曲。约束层120是大体上坚硬或刚性层，其部分地抑制PZT元件层110的扩展或收缩并且增加微致动器的行程长度。更具体地，约束层120可以被用于使得微致动器100在与由PZT元件层110的扩展或收缩所造成的弯曲相反的方向上弯曲。约束层120还可以被用于减少PZT元件层110的由扩展/收缩或其它应力造成的机械失效的可能性。
在一些实施方式中，约束层120由与PZT元件层110相同或类似的材料制成。这经常被称为主动(active)约束层结构(CLC)。在此类实施方式中，正如在此所解释的，施加跨越第一微致动器100的致动电压造成了PZT元件层110以及约束层120这两者的相反的移动。例如，如果致动电压使得PZT元件层110扩展，则约束层120收缩。类似地，如果致动电压使得PZT元件层110收缩，约束层120扩展。
正如所示，下电极层130在PZT元件层110的底表面上形成并且包括第一下电极岛(first lower electrode island)132、第二下电极岛134、以及第三下电极岛140。第一下电极岛132直接相邻第一微致动器100的近侧端部112地被定位，并且第三下电极岛140直接相邻第一微致动器100的远侧端部114地被定位。第一下电极岛132、第二下电极岛134、以及第三下电极岛140中的每个彼此隔开，从而针对PZT极化过程，每个电极岛与其它电极岛电隔离。下电极层130可以由导电金属材料例如镍、铬、金、铜或者它们的任意组合制成。此外，下电极层130可以通过各种机制例如溅镀或其它沉积工艺在PZT元件层110的底表面上被形成。
中电极层142位于PZT元件层110与约束层120之间，并且包括第一中电极岛144以及第二中电极岛146。第一中电极岛144与如上所述的第一下电极岛132类似，原因在于第一中电极岛与第一微致动器10的近侧端部112直接相邻地定位。正如所示，第一中电极岛144大体上与第一下电极岛132相符/相重，尽管第一中电极岛144能够从第一下电极岛132偏置或隔开。第二中电极岛146与第二下电极岛134类似，原因在于第二中电极岛与第一中电极岛144隔开，然而，第二中电极岛146从远侧端部114朝向第一微致动器100的近侧端部112延伸。中电极层142能够由与下电极层130相同或不同的材料制成。此外，中电极层142可以在PZT元件层110的顶表面上或者在约束层120的底表面上利用各种机制例如溅镀或者其它沉积工艺被形成。
正如所示，上电极层152位于约束层120的顶表面上。与包括彼此隔开的多个电极岛的下电极层130和中电极层142不同，上电极层152从PZT元件层110的远侧端部114延伸至近侧端部112。上电极层152可以由与中电极层142和/或下电极层130相同或不同的材料制成。此外，上电极层152可以在约束层120的顶表面上利用各种机制例如溅镀或者其它沉积工艺被形成。
如图2A所示，挠性部20包括第一体积的导电粘合剂170以及第二体积的导电粘合剂172，它们被用于将第一微致动器100联接至悬架10的挠性部20。第一体积的导电粘合剂170位于绝缘层38上，从而第一体积的粘合剂覆盖了第一功率迹线44a的第一端子垫46a的至少一部分(图1)。正如所示，下电极层130的第一下电极岛132和第二下电极岛134设置在第一体积的导电粘合剂170内和/或与其接触。第一体积的导电粘合剂170和第二体积的导电粘合剂172将第一微致动器100机械地联接至挠性部20的弹性金属层22的第一远侧安装区域30a和第一近侧安装区域32a。第一体积的导电粘合剂170将第一下电极岛132电连接至第一端子垫46a，并且还将第二下电极岛134电连接至第一端子垫46a。正如所示，第一体积的导电粘合剂170是足够宽的，以使得第一下电极岛132和第二下电极岛134都与第一体积的导电粘合剂170接触。第二体积的导电粘合剂172将下电极岛140电连接至第一接地垫48a。
第一体积的导电粘合剂170和第二体积的导电粘合剂172例如可以是导电环氧树脂。导电环氧树脂可以包括导电填料颗粒，所述导电填料颗粒辅助允许通过该体积的环氧树脂的导电。导电填料颗粒例如可以是银颗粒、金颗粒、镍颗粒、铬颗粒等或者它们的任意组合。
PZT元件层110包括第一电过孔160以及第二电过孔162。第一电过孔160将下电极层130的第一下电极岛132和中电极层142的第一中电极岛144电连接。第一电过孔160包括在PZT元件层110中形成的通孔以及在所述通孔内设置的导电材料柱。通孔还可以包括在由通孔限定的壁上形成的金属(例如铜和/或铬)溅镀层。金属溅镀层可以用于在通孔内辅助形成导电材料柱，从而形成第一电过孔160。导电材料柱联接至和/或接触第一下电极岛132和第一中电极岛144，以在下电极层130与中电极层142之间提供电连接。如上所述，第一下电极岛132电连接至第一端子垫46a，因而，第一电过孔160将第一中电极岛144和第一端子垫46a电连接。尽管图2A的剖视图示出了第一下电极岛132与第一中电极岛144之间的仅仅第一电过孔160，但是任何数量的电过孔可以位于这两个电极岛之间(例如，两个电过孔、三个电过孔、五个电过孔等)。
第二电过孔162与如上所述的第一电过孔160相同或类似，并且将第三下电极岛140和第二中电极岛146电连接。如上所述，第三下电极岛140经由第二体积的导电粘合剂172电连接至第一接地垫48a，因而，第二电过孔162将第二中电极岛146电连接至第一端子垫46a。尽管图2A的剖视图示出了第三下电极岛140与第二中电极岛146之间的第二电过孔162，但是在这两个电极岛之间的任何数量的电过孔是可行的(例如，两个电过孔、三个电过孔、五个电过孔等)。
第三电过孔164与第一电过孔160和第二电过孔162是相同的或类似的，并且将第一中电极岛144和上电极层152电连接。像第一电过孔160和第二电过孔162那样，第三电过孔164包括位于约束层120中的通孔以及导电材料柱。如上所述，第一端子垫46a、第一体积的导电粘合剂170、第一下电极岛132、第一电过孔160、以及第一中电极岛144是电连接的，因而，第三电过孔164通过第一微致动器100将上电极层152电连接至第一端子垫46a。
PZT元件层110在箭头A1的方向上被极化。类似地，约束层120在箭头A2的方向上被极化，所述箭头A2的方向与箭头A1的方向大体相同。极化指的是将DC电压跨越PZT元件层110和/或约束层120施加预定的时间段，从而导致永久双极结构。大体上，极化仅仅出现在PZT元件层110和约束层120的电压差被施加的区域中。并未被极化的其它区域通常称为死区区域。典型地，这些死区区域将是更频繁地靠近微致动器100的近侧端部112以及远侧端部114。当激活电压被施加至微致动器时，被极化的区域将造成期望的移动(例如扩展或收缩)，而死区区域将不会。这些死区区域是非期望的，因为它们抑制微致动器的移动(例如导致减小的行程长度)。
如上所述，第一功率迹线44a将电流输送至第一端子垫46a。该电流流经各种部件至上电极层152，并且还流至第二下电极岛134。如图所示，上电极层152具有电压V，并且下电极岛134也具有电压V。另一方面，第二中电极层146是电接地的。与第二中电极层146的这种电压差是造成PZT元件层110和/或约束层120移动的致动电压。因为致动电压大体上平行于由箭头A1和A2所示的极化方向被施加，所以出现法向应变(normal strain)。更具体地，在所示的构造中，PZT元件层110扩展并且约束层120收缩。
参看图2B，微致动器200与第一微致动器100相同或类似，并且包括压电(PZT)元件层120、约束层220、下电极层230、中电极层242、以及上电极层252。当致动电压被施加至第二微致动器200时，PZT元件层210扩展或收缩，改变第二致动器开口31b的长度以造成第二连杆构件28b、滑块安装区域34、以及滑块2的对应移动。
PZT元件层210和约束层220与如上所述的PZT元件层110和约束层120相同或类似。同样地，下电极层230与下电极层130相同或类似，原因在于下电极层230包括第一下电极岛232、第二下电极岛234以及第三下电极岛240。中电极层242与中电极层142相同或类似，原因在于中电极层242包括第一中电极岛244以及第二中电极岛246。
如图所示，第二微致动器200以与第一微致动器100相同或类似的方式被联接至悬架10的挠性部20。更具体地，第一体积的导电粘合剂270和第二体积的导电粘合剂272被用于将第二微致动器200联接至挠性部20。
像PZT元件层110那样，PZT元件层210包括第一电过孔260和第二电过孔262，它们与第一电过孔160和第二电过孔162相同或类似。第一电过孔260将下电极层230的第一下电极岛232和中电极层242的第一中电极岛244电连接。第二电过孔262将第二中电极层246电连接至第三电极岛240。约束层220包括第三电过孔264，其与第三电过孔164相同或类似并将第一中电极岛244和第三上电极层252电连接。
PZT元件层210与PZT元件层110的区别之处在于，前者在箭头B1的方向上被极化，其中所述箭头B1的方向与箭头A1的方向大体相反。同样地，约束层220与约束层120的区别之处在于，前者在箭头B2的方向上被极化，其中所述箭头B2的方向与箭头B1大体相同。
第二功率迹线44b(图1)将电流输送至第二端子垫46b。该电流流经各种部件至上电极层252，并还流至第二下电极岛234。如图所示，上电极层252具有电压V，并且第一下电极岛234也具有电压V。另一方面，第二中电极层246是电接地的。该电压差是造成PZT元件层210和/或约束层220移动的致动电压。因为致动电压大体平行于由箭头B1和B2所示的极化方向被施加，所以出现法向应变。在该构造中，PZT元件层210收缩并且约束层220扩展。
如上所述，第一微致动器100和第二微致动器200的对应的移动造成了第一连杆构件28a和第二连杆构件28b的移动，这造成了滑块安装区域34的移动。为了使得滑块2关于负载点部位和负载梁12的万向节移动，第一微致动器100和第二微致动器200串联地工作，以推动/拉动滑块2。因为第一微致动器100的PZT元件层110和约束层120在大体与第二微致动器200的PZT元件层210和约束层220相反的方向上被极化，并且在该示例中，第一微致动器100大体扩展而第二微致动器200大体收缩。这种相反的移动造成了滑块2相对于悬架10的旋转，从而在旋转的磁盘上精确地定位滑块2。如果第一微致动器100和第二微致动器200这两者的各层沿着同一方向被极化，则第一微致动器100和第二微致动器200将沿着同一方向移动(例如，都将大体扩展)，并且将不会造成滑块2的期望的移动。
图3是根据一个实施例的多层微致动器组件的局部剖视图。如图3所示，第一微致动器300包括压电(PZT)元件层310、约束层320、下电极层330、中电极层342、以及上电极层352。PZT元件层310包括第一电过孔360以及第二电过孔362。同样地，约束层320包括第三电过孔364。
尽管约束层320和PZT元件层310被示出是大致相同厚的，但是约束层320可以比PZT元件层310更大(例如更厚)或者比PZT元件层310更小(例如更薄)。例如，约束层320的长度可以比PZT元件层310的长度短，从而微致动器具有台阶型形状。PZT元件层310和约束层320可以利用各种方法被制造，例如将约束层320联接至PZT元件层310(例如利用粘合剂)，或者通过利用增料工艺将约束层320形成在PZT元件层310上。在一些实施方式中，约束层320可以是被动(passive)约束层结构，其例如由不锈钢、非极化的(非激活的)压电材料、聚合物(例如硅)、任何其它合适的材料、或者它们的任意组合制成。
下电极层330包括第一下电极岛332、第二下电极岛334、以及第三下电极岛340。第二下电极岛334包括主体部分336以及指部338。指部338从主体部分336朝向PZT元件层310的近侧端部312延伸。如图所示，主体部分336和指部338都具有大体矩形的形状，但是其它形状是可行的。主体部分336和指部338的形状和尺寸一起造成了第二下电极岛334具有大体“L”形状。
第二下电极岛334的指部338和第一下电极岛332彼此隔开，从而第二下电极岛334和第一下电极岛332彼此电隔离。同样地，主体部分336和第一下电极岛332彼此隔开。如图所示，指部338从主体部分336延伸直到PZT元件层310的近侧端部312。替代地，指部338可以从主体部分336延伸，从而与PZT元件层310的近侧端部312隔开，只要在指部338与第一下电极岛332之间具有某种重叠即可。
中电极层342类似于中电极层142，原因在于前者包括第一中电极岛344以及第二中电极岛346。然而，不像第二中电极岛146，第二中电极岛346包括主体部分348以及指部350。主体部分348从PZT元件层310的远侧端部314朝向近侧端部312延伸。指部350从主体部分348延伸至近侧端部312。主体部分348和指部350都与第一中电极岛344隔开。如图所示，主体部分348和指部350都具有大体矩形形状，但是其它形状是可行的。主体部分348和指部350的形状和尺寸一起造成了第二中电极岛346具有大体“L”形状。
图4A是根据如图3所示的实施例的多层微致动器组件的剖视图。如图4A所示，第一微致动器300联接至悬架1的挠性部20。第一体积的导电粘合剂370将第一微致动器300机械地联接至挠性部20的弹性金属层22的第一近侧安装区域32a。第一体积的导电粘合剂370还将第一端子垫46a电连接至第一下电极岛332。此外，因为第二下电极岛334的指部338延伸至PZT元件层310的近侧端部312，所以第一体积的导电粘合剂370也经由指部338将第二下电极岛334电连接至第一端子垫46a。
第一微致动器300能够利用多种方法被联接至悬架10的挠性部20。例如，在第一步骤中，第一体积的导电粘合剂370在绝缘层38和/或第一端子垫46a的至少一部分上分配，并且第二体积的导电粘合剂372在第一接地垫48a的至少一部分上分配。在第二步骤中，第一微致动器300然后朝向挠性部20被移动，从而第一下电极岛332接触第一体积的导电粘合剂370，并且第三下电极岛340接触第二体积的导电粘合剂372。随着第一微致动器300朝向挠性部20移动，第一体积的导电粘合剂370以及第二体积的导电粘合剂372在电极岛周围“堆芯(wick)”或流动。在第三步骤中，第一体积的导电粘合剂370以及第二体积的导电粘合剂372然后固化预定的时间段(例如，十秒、三十秒、一分钟、五分钟、十分钟等)，以将第一微致动器300联接至挠性部20。
有利地，在这种结构中，第一体积的导电粘合剂370能够在长度方向上大致小于在如图2A所示的悬架上安装的微致动器的第一体积的导电粘合剂170，这是因为第一体积的导电粘合剂370并不需要跨越第一下电极岛332与第二下电极岛334之间的空间，以将二者电连接至第一端子垫46a。因而，这种结构减少了为了制造悬架10所需的导电粘合剂材料。
此外，因为第二下电极岛334延伸直到微致动器300的近侧端部312(与第二下电极岛134相反/相对)，所以指部338减少了PZT元件层310中的死区。因为指部338增加了第二下电极岛334的有效长度，所以指部338允许电压跨过PZT元件层310和/或约束层320的较大部分被施加，增加了能够被极化并随后通过致动电压被激活的面积。类似地，第二中电极岛346的指部350辅助减少了PZT元件层110和/或约束层320中的死区区域/死区面积。此外，因为指部350延长了电压可以被施加的第二中电极岛346的有效长度，所以PZT元件层310和/或约束层320的更多的面积可以被极化并且随后响应于致动电压被激活。
图4B是根据联接至悬架的实施例的第二多层微致动器组件的剖视图。如图4B所示，微致动器300也可以联接至挠性部20的弹性金属层22的第二近侧安装区域32b和第二远侧安装区域30b。与如图4A所示的构造相比，微致动器300被旋转180度，从而远侧端部134联接至第二近侧安装区域32b并且近侧端部312联接至第二远侧安装区域30b。
如图所示，与如上所述的第一体积的导电粘合剂370相同或类似的第一体积的导电粘合剂470位于第三下电极岛340与第二端子垫46b之间。第一体积的导电粘合剂470将微致动器300的远侧端部314机械地联接至第二近侧安装区域32b，并且将第二端子垫46b和第三下电极岛340电连接。类似地，第二体积的导电粘合剂472位于第二接地垫48b与第一下电极岛332之间。第二体积的导电粘合剂472将微致动器300的近侧端部312机械地联接至第二远侧安装区域30b，并将第二接地垫48b和第一下电极岛332电连接。
如上所述并如图3所示，第二下电极岛334包括指部338，并且第二中电极岛346包括指部350。不像如图4A所示的构造，指部338从第二中电极岛346的主体部分348延伸，使得指部与第二体积的导电粘合剂472接触。因而，第二中电极岛346电连接至第二接地垫48b。
如图4A和4B所示，PZT元件层310在C1箭头的方向上被极化，并且约束层320在C2箭头的方向上被极化。换句话说，PZT元件层310和约束层320都在同一方向上被极化，而与微致动器300是否联接至第一远侧安装区域30a和第一近侧安装区域32a(图4A)、或者第二远侧安装区域30b和第二近侧安装区域32b(图4B)无关。如图4A所示，当致动电压被施加至微致动器300时，在上电极层352上存在电压V以及在下电极层330的第二下电极岛334上存在电压V。另一方面，第二中电极346是电接地的。作为如图4A所示的这种电压差的结果，PZT元件层310扩展并且约束层320收缩。对于如图4B所示的微致动器构造，当致动电压被施加至微致动器300时，在中电极层346上存在电压V而上电极层352和第二下电极334是电接地的。
因而，有利地，与微致动器300相同的两个微致动器能够被联接至悬架10的挠性部20，以产生如上所述的滑块2的相反的或推动/拉动移动。并非是必须在不同的方向上极化微致动器以实现推动/拉动或相反的移动，两个微致动器在挠性部20上相对于彼此简单地旋转180度(图4A和4B)，简化了制造过程。换句话说，微致动器300在悬架10上能够颠倒地安装。相反，因为如图2A所示的第一微致动器100和如图2B所示的第二微致动器200并不包括指部，所以第一微致动器100无法旋转180度并安装至第二远侧安装区域30b以及第二近侧安装区域32b。同样地，第二微致动器200无法旋转180度并安装至第一远侧安装区域30a以及第一近侧安装区域32a。
图5是根据联接至图1的悬架的实施例的微致动器的剖视图。如图5所示，微致动器500联接至悬架10的挠性部20(图1)。微致动器500包括压电(PZT)层510、约束层520、下电极层530、中电极层542、以及上电极层552。微致动器500包括被构造为单电极岛的中电极层542。
此外，微致动器500并不包括电过孔。实际上，微致动器500包括第一侧端部电极554以及第二侧端部电极556。第一侧端部电极554联接至微致动器500的近侧端部512，并且更具体地联接至第一下电极岛532和上电极层552。第一侧端部电极554电连接第一下电极岛532和上电极层552。如图所示，中电极层542与第一侧端部电极554隔开，从而中电极层542与第一侧端部电极554电隔离。
第二侧端部电极556联接至微致动器500的远侧端部514，并且更具体地联接至第三下电极岛540以及中电极层542。第二侧端部电极556电连接第三下电极岛542和中电极层542。如图所示，上电极层552与第二侧端部电极556隔开，从而上电极层552与第二侧端部电极556电隔离。
微致动器500联接至悬架10的挠性部20。第一体积的导电粘合剂570将微致动器500的近侧端部512联接至第一近侧安装区域32a。第一体积的导电粘合剂570在第一端子垫46a的至少一部分上分配。如图所示，第一下电极岛532和第二下电极岛534彼此隔开，从而第一下电极岛532和第二下电极岛534这两者的至少一部分与第一体积的导电粘合剂570接触。因而，上电极层552经由第一体积的导电粘合剂570、第一下电极岛532、和第一侧端部电极554电连接至第一端子垫46a。类似地，第二体积的导电粘合剂572在第一接地垫48a的至少一部分上分配，将微致动器500的远侧端部514联接至第一远侧安装区域30a。第三下电极岛540的至少一部分与第二体积的导电粘合剂572接触，从而中电极层542经由第二侧端部电极556电连接至第一接地垫48a。
图6是根据联接至图1的悬架的实施例的多层微致动器组件的剖视图。如图6所示，微致动器600联接至悬架1的挠性部20。微致动器600包括压电(PZT)元件层610、约束层620、下电极层630、中电极层642、上电极层652、第一侧端部电极654、以及第二侧端部电极656。下电极层630包括第二下电极岛634以及第三下电极岛640。第二下电极岛634与第一侧端部电极654和第三下电极岛640隔开。第二下电极岛634朝向微致动器600的近侧端部612以及第一侧端部电极654延伸。
微致动器600联接至悬架10的挠性部20。第一体积的导电粘合剂670将微致动器600的近侧端部612机械地联接至第一近侧安装区域32a。有利地，通过如图6所示使得第二下电极岛634朝向第一侧端部电极654延伸，第一体积的导电粘合剂670可以在长度方向上是更小的，这是因为其接触第二下电极岛634而不是两个单独的岛。这种结构还允许更小的第一端子垫46a，节省了导电材料(例如铜)以及为其它部件或特征(例如，更多导电迹线)在挠性部20上留出更多空间。
此外，将第二下电极岛634进一步朝向第一侧端部电极654延伸辅助减少了PZT元件层610、约束层620或者这两者的死区区域/死区面积。如图所示，电压(例如V)可以被施加至第二下电极岛634，其作用在PZT元件层610和/或约束层620的较大部分(例如与第二下电极岛534相比)上。这种结构允许更多PZT元件层610和/或约束层620被极化(这在致动电压被施加时减小了死区)并且改善了微致动器600的总体性能。
第一体积的导电粘合剂670沿着第一侧端部电极654的高度朝向上电极层652延伸。因而，第一体积的导电粘合剂670将第一侧端部电极654电连接至第一端子垫46a，而在下电极层630中不需要中间电极岛(例如，第一下电极岛532)。第一体积的导电粘合剂670的一部分能够沿着第一侧端部电极654的高度朝向上电极层652向上延伸，从而第一体积的导电粘合剂670沿着第一侧端部电极654的高度的大约20％至大约80％、第一侧端部电极654的高度的大约40％至大约60％、或者第一侧端部电极654的高度的大约50％延伸。
根据一些实施例，微致动器600包括倒角切口680，以辅助维持第二下电极岛634与第一侧端部电极654之间的电隔离。例如，倒角切口680能够沿着线682获取，从而倒角切口680延伸经过第一侧端部电极654的一部分以及PZT元件层610的一部分。倒角切口680去除第一侧端部电极654的下部分，从而第一侧端部电极654与第二下电极岛634进一步隔开，以辅助维持这两者之间的电隔离。倒角切口680能够以各种角度被制造，例如角度是在大约15度与大约75度之间、在大约30度与大约60度之间、并且是大约45度。
尽管微致动器在此被示出并且在此被描述为包含单个PZT元件层以及单个约束层，但是每个微致动器可以包括任何数量的PZT元件层和/或约束层(例如，两个PZT元件层以及两个约束层、两个PZT元件层以及一个约束层、三个PZT元件层以及三个约束层、四个PZT元件层以及三个约束层等)。
此外，尽管如图1所示的微致动器联接至悬架10以使得每个微致动器的纵向轴线大体平行于挠性部20的纵向轴线，但是诸如那些所述的微致动器可以相对于挠性部20的纵向轴线被斜角设置。将微致动器相对于挠性部20的纵向轴线斜角设置能够被用于使得滑块2的旋转中心更靠近万向节。例如，在此描述的微致动器的纵向轴线可以相对于挠性部20的纵向轴线被斜角大约45度，但是其它角度是可行的(例如在大约30度与大约60度之间)。
尽管如图1所示的并且在此所述的HGA 1包括悬架10，但是在一些实施例方式中，HGA 1包括三阶段致动悬架。三阶段致动悬架类似于悬架10，原因在于三阶段致动悬架包括负载梁、基板、以及挠性部。三阶段致动悬架与悬架10的不同之处在于，三阶段致动悬架包括一个或多个基板电机。一个或多个基板电极可以类似于在此描述的微致动器，但是不同之处在于一个或多个基板电机联接至基板而非挠性部。例如，在此类实施方式中，基板可以包括安装区域，所述安装区域类似于如上所述的第一远侧安装区域30a以及第一近侧安装区域32a，以便接收基板电极。一个或多个基板电机能够被配置成使得负载梁移动。为了提供电能至一个或多个基板电机和/或为了控制一个或多个基板电机，基板可以包括一组或多组迹线，其包含端子垫以及接地垫。一个或多个基板电机中的每个能够利用如上所述相同的或类似的机制和方法被联接至基板。在此类实施方式中，基板还可以包括由金属材料(例如不锈钢)形成的伪特征(pseudo feature)。伪特征被配置成平衡/抵消基板的质量分布和刚度。伪特征能够利用各种机制例如焊接、粘合剂等或者它们的任意组合被联接至基板。替代地，伪特征以及基板能够是一体的和/或整体的。
尽管本公开适合于各种改型和替代形式，但是它们的具体的实施例以及方法已经例如在附图中被示出并且在此被详细地描述。然而，应当清楚的是，这并非将本公开限制于所公开的特定的形式或方法，但是相反，本发明将覆盖落入本公开的精神和范围内的所有改型、等价物以及替代物。

Claims (34)

1.一种多层微致动器，包括：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含第一下电极岛、第二下电极岛、以及第三下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体，所述指部从所述主体朝向所述PZT层的第一端部延伸，所述指部的至少一部分重叠所述第一下电极岛；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含第一中电极岛以及第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
2.根据权利要求1所述的多层微致动器，其特征在于，所述第二下电极岛的指部以及所述第二中电极岛 的指部辅助减小所述PZT层、所述约束层或者这两者的死区面积。
3.根据权利要求1所述的多层微致动器，其特征在于，所述约束层是主动约束层结构。
4.根据权利要求3所述的多层微致动器，其特征在于，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成扩展并且所述约束层被配置成收缩。
5.根据权利要求3所述的多层微致动器，其特征在于，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成收缩并且所述约束层被配置成扩展。
6.根据权利要求1所述的多层微致动器，其特征在于，所述PZT层包含第一电过孔以及第二电过孔，所述第一电过孔被配置成电连接所述第一下电极岛和所述第一中电极岛，所述第二电过孔被配置成电连接所述第三下电极岛和所述第二中电极岛。
7.根据权利要求6所述的多层微致动器，其特征在于，所述约束层包括第三电过孔，所述第三电过孔被配置成电连接所述第一中电极岛和所述上电极层。
8.一种用于硬盘驱动器的悬架，包括：
包含万向节的负载梁；
挠性部，所述挠性部联接至所述负载梁并包含弹性金属层、绝缘层、以及导电层，所述弹性金属层包含滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域，所述滑块安装区域具有用于接合所述负载梁的万向节的负载点部位，所述导电层包含功率迹线以及接地垫，电机功率迹线包含端子垫；
第一微致动器，所述第一微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述端子垫；
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
第三下电极岛，所述第三下电极岛电连接至所述接地垫，所述指部的至少一部分重叠所述第一下电极岛；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含：
第一中电极岛；以及
第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第一端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
9.根据权利要求8所述的悬架，其特征在于，所述第二下电极岛的指部、所述第二中电极岛的指部、或者二者辅助减小所述PZT层、所述约束层或二者的死区面积。
10.根据权利要求8所述的悬架，其特征在于，还包括在第一下电极岛与所述端子垫之间定位的第一体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第一端部机械地联接至所述第一安装区域；以及(ii)电连接所述第一下电极岛和所述端子垫、以及所述第二下电极岛的指部和所述端子垫。
11.根据权利要求10所述的悬架，其特征在于，还包括在所述第三下电极岛与所述接地垫之间定位的第二体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第二端部机械地联接至所述第二安装区域，以及(ii)电连接所述第三下电极岛和所述接地垫。
12.根据权利要求8所述的悬架，其特征在于，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而扩展，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而收缩。
13.根据权利要求8所述的悬架，其特征在于，还包括第二微致动器，所述第二微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二接地垫；
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第二端部延伸；以及
第三下电极岛，所述第三下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二功率迹线的第二端子垫，所述指部的至少一部分重叠所述第一下电极岛；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层，所述中电极层包含：
第一中电极岛；以及
第二中电极岛，所述第二中电极岛包含指部以及主体部分，所述指部从所述主体部分朝向所述PZT层的第二端部延伸；以及
位于所述约束层的顶表面上的上电极层。
14.根据权利要求13所述的悬架，其特征在于，所述PZT元件层包含第一电过孔以及第二电过孔，所述第一电过孔被配置成电连接所述第一下电极岛和所述第一中电极岛，所述第二电过孔被配置成电连接所述第三下电极岛和所述第二中电极岛。
15.根据权利要求13所述的悬架，其特征在于，所述约束层包含第三电过孔，所述第三电过孔被配置成电连接所述第一中电极岛和所述上电极层。
16.根据权利要求13所述的悬架，其特征在于，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层以及所述第二微致动器的约束层被配置成扩展，以及(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成收缩。
17.根据权利要求13所述的悬架，其特征在于，所述第一微致动器的PZT元件层、所述第一微致动器的约束层、所述第二微致动器的PZT元件层、以及所述第二微致动器的约束层在同一方向上被极化。
18.根据权利要求8所述的悬架，其特征在于，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而收缩，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而扩展。
19.根据权利要求13所述的悬架，其特征在于，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层以及所述第二微致动器的约束层被配置成收缩，以及(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成扩展。
20.一种多层微致动器组件，包括：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛包含主体部分以及指部，所述指部从所述主体部分朝向所述多层微致动器组件的第一端部延伸；以及
第三下电极岛，所述指部的至少一部分重叠所述第一下电极岛；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极层并在大致垂直于所述上电极层的方向上朝向所述下电极层延伸；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸，所述第二侧端部电极被配置成电连接所述第一下电极岛和所述中电极层。
21.根据权利要求20所述的多层微致动器组件，其特征在于，所述第二下电极岛的指部辅助减小所述PZT层、所述约束层、或二者的死区面积。
22.根据权利要求20所述的多层微致动器组件，其特征在于，所述约束层是主动约束层结构。
23.根据权利要求21所述的多层微致动器组件，其特征在于，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成扩展并且所述约束层被配置成收缩。
24.根据权利要求20所述的多层微致动器组件，其特征在于，响应于致动电压跨越所述多层微致动器被施加，所述PZT层被配置成收缩并且所述约束层被配置成扩展。
25.根据权利要求20所述的多层微致动器组件，其特征在于，所述PZT元件层包含倒角，所述倒角辅助维持所述第一侧端部电极与所述下电极层的第二下电极岛之间的电隔离。
26.一种用于硬盘驱动器的悬架，包括：
包含万向节的负载梁；
挠性部，所述挠性部联接至所述负载梁并包含弹性金属层、绝缘层、以及导电层，所述弹性金属层包含滑块安装区域、第一安装区域、以及第二安装区域，所述滑块安装区域具有用于接合所述负载梁的万向节的负载点部位，所述导电层包含功率迹线以及接地垫，电机功率迹线包含端子垫；
第一微致动器，所述第一微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述接地垫；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛电连接至所述端子垫，所述第二下电极岛包括指部以及主体部分；以及
第三下电极岛，所述指部的至少一部分重叠所述第一下电极岛；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极层并在大致垂直于所述上电极层的方向上朝向所述下电极层延伸，所述第一侧端部电极经由第一体积的导电粘合剂电连接至所述端子垫；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并且在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸。
27.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，所述第一微致动器的PZT元件层包括倒角，所述倒角辅助维持所述第一侧端部电极与所述下电极层的第二下电极岛之间的电隔离。
28.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，所述第一体积的导电粘合剂辅助将所述第一微致动器的第一端部机械地联接至所述第一安装区域。
29.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，还包括在所述第一下电极岛与所述接地垫之间定位的第二体积的导电粘合剂，以辅助(i)将所述第一微致动器的第二端部机械地联接至所述第二安装区域，以及(ii)电连接所述第一下电极岛和所述接地垫、以及所述第二侧端部电极和所述接地垫。
30.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而扩展，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而收缩。
31.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，还包括第二微致动器，所述第二微致动器包含：
压电(PZT)层；
约束层；
位于所述PZT层的底表面上的下电极层，所述下电极层包含：
第一下电极岛，所述第一下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二功率迹线的第二端子垫；以及
第二下电极岛，所述第二下电极岛电连接至所述挠性部的导电层的第二接地垫；
在所述PZT层的顶表面与所述约束层的底表面之间设置的中电极层；
位于所述约束层的顶表面上的上电极层；
第一侧端部电极，所述第一侧端部电极联接至所述上电极层并且在大致垂直于所述上电极层的方向上朝向所述下电极层延伸；以及
第二侧端部电极，所述第二侧端部电极联接至所述第一下电极岛并且在大致垂直于所述第一下电极岛的方向上朝向所述上电极层延伸，所述第二侧端部电极被配置成电连接所述第一下电极岛和所述中电极层。
32.根据权利要求31所述的悬架，其特征在于，响应于致动电压，(i)所述第一微致动器的PZT元件层和所述第二微致动器的约束层被配置成扩展，并且(ii)所述第二微致动器的PZT元件层以及所述第一微致动器的约束层被配置成收缩。
33.根据权利要求32所述的悬架，其特征在于，所述第一微致动器的PZT元件层、所述第一微致动器的约束层、所述第二微致动器的PZT元件层、以及所述第二微致动器的约束层在同一方向上被极化。
34.根据权利要求26所述的悬架，其特征在于，所述PZT元件层被配置成响应于致动电压而收缩，并且所述约束层被配置成响应于所述致动电压而扩展。
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