JP2007250172A - Microactuator equipped with u-shaped frame and metal support frame, and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報記録ディスクドライブ装置に係り、特にディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ(head gimbal assembly, HGA)に適用されるマイクロアクチュエータに関する。 The present invention relates to an information recording disk drive device, and more particularly to a microactuator applied to a head gimbal assembly (HGA) of a disk drive device.
ディスクドライブ装置は、磁気媒体を用いてデータを記録する装置としてよく利用されている。このディスクドライブ装置は、磁気媒体の上方に設けられた移動式の記録/再生ヘッドによって、該磁気媒体からのデータの記録/再生を選択的に行う装置である。 A disk drive device is often used as a device for recording data using a magnetic medium. This disk drive apparatus is an apparatus for selectively recording / reproducing data from / on a magnetic medium by a movable recording / reproducing head provided above the magnetic medium.
従来、ユーザは、ディスクドライブ装置に対し、高記録密度化、記録/再生操作の迅速化及び高精度化を要望してきた。このため、ディスクドライブ装置の各メーカは、例えば、磁気ディスクのトラック幅やトラックピッチを小さくして、間接的に磁気ディスクのトラックの記録容量を増やすことで、記録密度の高い磁気ディスクドライブ装置を鋭意開発してきた。ただし、トラック密度の増加に伴い高密度化したディスクドライブ装置に対して、迅速且つ高精度に記録/再生操作を行うために、記録/再生ヘッドに対する位置制御にも高精度化が要求されていた。しかしながら、従来の技術を利用して記録/再生ヘッドを迅速且つ高精度的に磁気ディスクのトラックに配置させることは、トラック密度の増加に伴い極めて難しくなってきている。このようなトラック密度のますますの増加に伴って、記録/再生ヘッドの位置決め制御を改善させる技術が検討されている。 Conventionally, users have requested disk drive devices to have higher recording density, faster recording / reproducing operations, and higher accuracy. For this reason, manufacturers of disk drive devices, for example, reduce the track width and track pitch of the magnetic disk and indirectly increase the recording capacity of the track of the magnetic disk, thereby increasing the recording density of the magnetic disk drive device. We have been intensively developing. However, in order to perform a recording / reproducing operation quickly and with high accuracy for a disk drive device that has been increased in density with an increase in track density, high accuracy has been required for position control for the recording / reproducing head. . However, it has become extremely difficult to quickly and accurately arrange a recording / reproducing head on a track of a magnetic disk using conventional techniques as the track density increases. With such an increase in track density, a technique for improving the recording / reproducing head positioning control has been studied.
各メーカは記録/再生ヘッドの位置決め制御を改善するために、第二駆動器(即ちマイクロアクチュエータ)を採用している。このマイクロアクチュエータは、1つの主駆動器と共に駆動することにより、記録/再生ヘッドの位置決め精度の向上、及び操作の迅速化を実現している。このマイクロアクチュエータが備えられたディスクドライブは二駆動器システムと呼ばれている。 Each manufacturer employs a second driver (i.e., microactuator) to improve the positioning control of the recording / reproducing head. This microactuator is driven together with one main driver to improve the recording / reproducing head positioning accuracy and speed up the operation. A disk drive equipped with this microactuator is called a two-driver system.
従来、記録/再生操作の速度を高め、高密度の磁気ディスクでの記録/再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現するために、様々な二駆動器システムが開発されてきた。このような二駆動器システムは、1つの主駆動器であるボイスコイルモータ(VCM)と、1つの副駆動器であるマイクロアクチュエータ(例えば、圧電素子マイクロアクチュエータ)と、を含む構成である。ボイスコイルモータはサーボ制御システムにより制御され、該サーボ制御システムは駆動アームを回転させる。この駆動アームは、記録/再生ヘッドを搭載しており、これにより該記録/再生ヘッドを記録媒体の特定のトラック上に位置決めする。圧電素子(PZT素子)マイクロアクチュエータはボイスコイルモータ駆動器と共に使用されることで、記録/再生操作の迅速化、及び記録/再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現している。すなわち、ボイスコイルモータ駆動器は、記録/再生ヘッドの位置決めを低い精度で粗調整し、圧電素子マイクロアクチュエータは記録媒体に対する記録/再生ヘッドの位置決めを高い精度で微調整する。これら2つの駆動器を用いることにより、高密度の磁気ディスクから情報の記録/再生操作を迅速且つ高精度に行うことができる。 Conventionally, various two-driver systems have been developed in order to increase the speed of the recording / reproducing operation and to realize the high-precision positioning control of the recording / reproducing head on the high-density magnetic disk. Such a two-driver system includes a voice coil motor (VCM) that is one main driver and a microactuator (for example, a piezoelectric element microactuator) that is one sub-driver. The voice coil motor is controlled by a servo control system, which rotates the drive arm. The drive arm is equipped with a recording / reproducing head, which positions the recording / reproducing head on a specific track of the recording medium. A piezoelectric element (PZT element) microactuator is used together with a voice coil motor driver, thereby realizing a rapid recording / reproducing operation and a high-precision recording / reproducing head positioning control. That is, the voice coil motor driver coarsely adjusts the positioning of the recording / reproducing head with low accuracy, and the piezoelectric element microactuator finely adjusts the positioning of the recording / reproducing head with respect to the recording medium with high accuracy. By using these two drivers, information can be recorded / reproduced from a high-density magnetic disk quickly and accurately.
従来、記録/再生ヘッドの位置決めに使用されるマイクロアクチュエータは圧電素子を有する構成である。このような圧電素子マイクロアクチュエータは、該マイクロアクチュエータ上の圧電素子を選択的に伸縮又は拡張するようにこの圧電素子を駆動させる電子回路構造を有している。圧電素子マイクロアクチュエータは、このような構造を有することで、圧電素子の伸縮又は拡張によってマイクロアクチュエータを駆動させ、更には記録/再生ヘッドを動作させることができる。この記録/再生ヘッドの動作は、ボイスコイルモータ駆動器のみを使用している磁気ディスクドライブユニットと比べ、記録/再生ヘッドの位置をより迅速且つ高精度に調整することができる。このような従来例に関する圧電素子マイクロアクチュエータは、多くの特許文献において開示されている。例えば、特許文献1の発明「ヘッド素子の微小位置決め用アクチュエータ、該アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置、該アクチュエータの製造方法及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」や、特許文献2の発明「微小位置決め用アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」に開示されている。また、他の圧電素子マイクロアクチュエータに関する従来例として、例えば、アメリカで出願された特許文献3及び特許文献4にも開示されている。
Conventionally, a microactuator used for positioning a recording / reproducing head has a configuration having a piezoelectric element. Such a piezoelectric element microactuator has an electronic circuit structure that drives the piezoelectric element so as to selectively expand or contract the piezoelectric element on the microactuator. Since the piezoelectric element microactuator has such a structure, the microactuator can be driven by the expansion or contraction or expansion of the piezoelectric element, and the recording / reproducing head can be operated. The operation of the recording / reproducing head can adjust the position of the recording / reproducing head more quickly and with higher accuracy than a magnetic disk drive unit using only a voice coil motor driver. Such a conventional piezoelectric element microactuator is disclosed in many patent documents. For example, the invention of
図1及び図2は、従来のディスクドライブユニットを示す図であり、磁気ディスク101は、スピンドルモータ102上に装着され、このスピンドルモータ102の駆動により回転する。ボイスコイルモータアーム104にはヘッドジンバルアセンブリ100が搭載されており、このヘッドジンバルアセンブリ100はスライダ103を備えたマイクロアクチュエータ105を含み、このスライダ103には記録/再生ヘッドが配置されている。ボイスコイルモータは、ボイスコイルモータアーム104の動作を制御し、更にはスライダ103が磁気ディスク101の表面で一つのトラックから他のトラックへ移動することを制御する。これにより、記録/再生ヘッドは磁気ディスク101に対して情報の記録/再生を行うことができる。ディスクドライブユニットを駆動する場合は、記録/再生ヘッドを含むスライダ103と、回転する磁気ディスク101との間におこる空気流によって揚力が生じる。この揚力は、ヘッドジンバルアセンブリ100のサスペンションに印加され、弾性力の大きさが同一で方向が相反する際には互いに平衡となる。これにより、ボイスコイルモータアーム104は、磁気ディスク101が回転する際に、その表面上において一定の浮上量が維持される。
FIGS. 1 and 2 are diagrams showing a conventional disk drive unit. A
図3は、図1及び図2における二駆動器を有する磁気ディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ100を示す図である。しかしながら、スライダ103は、ボイスコイルモータ及びヘッドスタックアセンブリの固有誤差によって、迅速で正確な位置決め制御を実現できず、これにより磁気ディスクから情報の記録や再生を行う記録/再生ヘッドの精度性能に影響を及ぼしていた。そのため、圧電マイクロアクチュエータ105を増加させて、スライダ及び記録/再生ヘッドの位置制御精度を向上させている。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ105は、ボイスコイルモータと比べて、スライダ103の位置をより小さな幅度で調整させ、ボイスコイルモータまたはヘッドサスペンションアセンブリの共振誤差を補っている。この圧電マイクロアクチュエータ105によって、更に小さなトラックピッチへの応用が可能となり、またディスクドライブ装置のトラック密度(TPI値、毎インチ当たりのトラック数)を50%向上させると共に、磁気ヘッドのシーク時間と位置決め時間を短くさせることもできる。これにより、圧電マイクロアクチュエータ105は記録ディスクの表面記録密度を大幅に高めることができる。
FIG. 3 is a diagram showing a
図3、図4に示すように、従来の圧電素子マイクロアクチュエータ105は、2つのセラミックビーム(若しくはサイドアーム)107を備えたU字形セラミックフレームを含み、各セラミックビーム107上には圧電素子が装着されている。セラミックビーム107は、その中央部に磁気ヘッド103を固定支持し、且つ、セラミックビーム107の動作により磁気ヘッド103を移動させる。圧電素子マイクロアクチュエータ105はサスペンション113のサスペンションタング114に物理的に連結される。また圧電素子マイクロアクチュエータ105は、3つの電気接続ボール109(金ボール半田付け又はハンダボール半田付け;GBB or SBB)を介して、セラミックビーム107の両側に位置するサスペンショントレース110に固定される。さらに、4つの金属ボール108(GBB又はSBB)により、スライダ103がサスペンショントレース110に装着される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the conventional
図5は、スライダ103を圧電素子マイクロアクチュエータ105に装着する一般的な過程を示す図である。同図に示すように、スライダ103は、エポキシ112によって2つのセラミックビーム107の予定位置106に部分的に連結される。このように連結されることにより、スライダ103の動作は、圧電素子マイクロアクチュエータ105のセラミックビーム107の動作に依存することになる。圧電素子116は、圧電素子マイクロアクチュエータ105のセラミックビーム107毎に装着されており、該圧電素子116が励起されることによってスライダ103の動作を制御する。具体的には、サスペンショントレース110を通して電圧を印加した場合、圧電素子116が伸縮され、U字状のマイクロアクチュエータフレームの2つのセラミックビーム107が同じ側方向に向かって湾曲される。従って、磁気ヘッド103が磁気ディスクのトラック上で側方向に向けて移動し、これにより、記録/再生ヘッドの位置を高精度に調整する。このような方式によりスライダ103の位置の微調整を制御することができる。
FIG. 5 is a diagram showing a general process for mounting the
図6に示すように、サスペンション113のロードビーム160は、サスペンションタング114と接触するディンプル162を備えている。サスペンションタング110とマイクロアクチュエータ105の間には平行ギャップ170が形成されており、これにより圧電素子マイクロアクチュエータ105は、圧電素子に電圧が印加された際に、スライダ103を順調に変位させることができる。このギャップ170は、マイクロアクチュエータの動作及びヘッドジンバルアセンブリの性能において極めて重要である。
As shown in FIG. 6, the
図7乃至8は、従来のマイクロアクチュエータ設計構造の傾き問題を示す図である。製造時の問題によって、スライダが磁気ディスク上に浮上した時、マイクロアクチュエータ105はクリープ若しくは傾斜するおそれがある。例えば、図7に示すように、マイクロアクチュエータ105がサスペンションタング114に傾斜した場合は、ギャップ170が小さくなり、また図8に示すように、マイクロアクチュエータ105がサスペンションタング114の背面に傾斜した場合は、ギャップ17が大きくなる。通常の場合は、スライダの静止角度(head static angle)が変化することになるが(図7、図8を参照)、これより悪い場合は、マイクロアクチュエータ130の傾きにより、マイクロアクチュエータ105とサスペンションタング114の間に干渉が起ることになる。上記2つの場合のいずれもマイクロアクチュエータの性能に影響を与えることになり、スライダのリードライトエラーを発生させたり、静止問題を生じさせたり、スライダの浮上性能に影響を及ぼしたり、ヘッド/ディスクシステムに損害を与えたり、若しくはマイクロアクチュエータの機能を果たさないようにする。
7 to 8 are diagrams showing the tilt problem of the conventional microactuator design structure. Due to manufacturing problems, the
また上述の方式では、U字状のセラミックフレームを含んでいるため、セラミック材料の脆性が耐衝撃性に影響を及ぼす(例えば、防振性能が不足)。また従来の設計では、製造過程において、マイクロアクチュエータとサスペンションタングとの間の平行ギャップを制御することが難しい。さらに従来の設計は、サイズが小さいスライダに適用することが難しい。また従来の設計では、マイクロアクチュエータのサイドアームの内側表面にスライダを装着するため、スライダの装着過程に困難性が生じる。
以上のような従来の問題点に鑑み、この問題を解決するためのヘッドジンバルアセンブリ及びディスクドライブユニットの開発が望まれていた。 In view of the conventional problems as described above, development of a head gimbal assembly and a disk drive unit for solving this problem has been desired.
本発明は、U字形フレームと金属支持フレームを含む、ヘッドジンバルアセンブリに用いられるマイクロアクチュエータを提供する。U字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがU字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がU字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付けることを特徴とする。 The present invention provides a microactuator for use in a head gimbal assembly that includes a U-shaped frame and a metal support frame. The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element attached to each side arm. Each piezoelectric element is excited to cause selective actuation of the side arm. The metal support frame includes a top support plate that supports the slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to the suspension of the head gimbal assembly, and a pair of side arms that interconnect the top support plate and the bottom support plate. . In addition, the metal support frame is attached to the corresponding side arm of the U-shaped frame, and the metal support frame is attached to the bottom support plate of the U-shaped frame so that the bottom support plate of the metal support frame is mounted to the bottom support plate of the U-shaped frame. It is characterized by being attached to.
また、本発明は、マイクロアクチュエータと、スライダと、マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含むヘッドジンバルアセンブリを提供する。ここで、マイクロアクチュエータはU字形フレーム及び金属支持フレームを備える。U字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがU字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がU字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付ける。 The present invention also provides a head gimbal assembly that includes a microactuator, a slider, and a suspension that supports the microactuator and the slider. Here, the microactuator includes a U-shaped frame and a metal support frame. The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element attached to each side arm. Each piezoelectric element is excited to cause selective actuation of the side arm. The metal support frame includes a top support plate that supports the slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to the suspension of the head gimbal assembly, and a pair of side arms that interconnect the top support plate and the bottom support plate. . In addition, the metal support frame is attached to the corresponding side arm of the U-shaped frame, and the metal support frame is attached to the bottom support plate of the U-shaped frame so that the bottom support plate of the metal support frame is mounted to the bottom support plate of the U-shaped frame. Attach to.
さらに、本発明は、マイクロアクチュエータ、スライダ及びマイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションからなるヘッドジンバルアセンブリと、ヘッドジンバルアセンブリと連結した駆動アームと、磁気ディスクと、磁気ディスクを駆動するためのスピンドルモータとを備えたディスクドライブユニットを提供する。ここで、ヘッドジンバルアセンブリは、マイクロアクチュエータと、スライダと、該マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションを含む構成である。U字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがU字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がU字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付ける。 Further, the present invention provides a micro-actuator, a slider, a head gimbal assembly including a micro-actuator and a suspension supporting the slider, a drive arm connected to the head gimbal assembly, a magnetic disk, and a spindle motor for driving the magnetic disk. A disk drive unit comprising The head gimbal assembly includes a microactuator, a slider, and a suspension that supports the microactuator and the slider. The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element attached to each side arm. Each piezoelectric element is excited to cause selective actuation of the side arm. The metal support frame includes a top support plate that supports the slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to the suspension of the head gimbal assembly, and a pair of side arms that interconnect the top support plate and the bottom support plate. . In addition, the metal support frame is attached to the corresponding side arm of the U-shaped frame, and the metal support frame is attached to the bottom support plate of the U-shaped frame so that the bottom support plate of the metal support frame is mounted to the bottom support plate of the U-shaped frame. Attach to.
また、本発明は、圧電素子を含む第一フレーム構造を第二フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、マイクロアクチュエータをサスペンションに装着するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータに装着するステップと、スライダとサスペンションを電気的に接続するステップと、スライダの性能に対してテストを行うステップと、最終検査を行うステップと、を含むヘッドジンバルアセンブリの製造方法を提供する。 The present invention also includes a step of attaching a first frame structure including a piezoelectric element to a second frame structure to form a microactuator, a step of attaching the microactuator to a suspension, and electrically connecting the piezoelectric element and the suspension. A step of connecting, a step of testing a piezoelectric performance of the piezoelectric element, a step of attaching the slider to the microactuator, a step of electrically connecting the slider and the suspension, and a test of the performance of the slider There is provided a method of manufacturing a head gimbal assembly including a step and a step of performing a final inspection.
さらに、本発明は、第一フレーム構造をサスペンション装着するステップと、圧電素子を含む第二フレーム構造をサスペンションの第一フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータに装着するステップと、スライダとサスペンションを電気的に接続するステップと、スライダの性能に対してテストを行うステップと、最終検査を行うステップと、を含むヘッドジンバルアセンブリの製造方法を提供する。 The present invention further includes a step of mounting the first frame structure on the suspension, a step of mounting the second frame structure including the piezoelectric element on the first frame structure of the suspension to form a microactuator, and the piezoelectric element and the suspension. A step of electrically connecting, a step of performing a piezoelectric performance test on the piezoelectric element, a step of attaching the slider to the microactuator, a step of electrically connecting the slider and the suspension, and the performance of the slider A method for manufacturing a head gimbal assembly is provided that includes a step of performing a test and a step of performing a final inspection.
以下、図面に基いて本発明の実施形態をより詳細に説明する。なお、添付した図面の中で、同一部分または相当部分には同一の符号を付している。
本発明は、マイクロアクチュエータを用いてスライダが駆動している間に、該マイクロアクチュエータとヘッドジンバルアセンブリのサスペンション間の平行ギャップを維持するための適宜な構造を備えたマイクロアクチュエータを提供することにある。このようにマイクロアクチュエータとヘッドジンバルアセンブリのサスペンション間の平行ギャップが維持されることにより、ディスクドライブユニットの性能特性を高めることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. In the attached drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
An object of the present invention is to provide a microactuator having an appropriate structure for maintaining a parallel gap between the microactuator and the suspension of the head gimbal assembly while the slider is driven using the microactuator. . By maintaining the parallel gap between the microactuator and the suspension of the head gimbal assembly in this way, the performance characteristics of the disk drive unit can be enhanced.
以下、ヘッドジンバルアセンブリに適用されるマイクロアクチュエータの幾つかの実施形態について説明する。なお、ここで説明するマイクロアクチュエータは、図示するヘッドジンバルアセンブリの構造に限定されるものではなく、マイクロアクチュエータを備えるいずれかのディスクドライブ装置に適用可能である。即ち、本発明は他の分野においても、いずれかのマイクロアクチュエータを含む適宜な装置に応用されることができる。 Hereinafter, some embodiments of the microactuator applied to the head gimbal assembly will be described. Note that the microactuator described here is not limited to the structure of the head gimbal assembly shown in the figure, and can be applied to any disk drive device including the microactuator. That is, the present invention can be applied to other devices including any microactuator in other fields.
図9乃至図14は、本発明に係る模範的な実施形態の圧電マイクロアクチュエータ212を含むヘッドジンバルアセンブリ210を示す図である。ヘッドジンバルアセンブリ210は、圧電マイクロアクチュエータ212と、スライダ214と、該圧電マイクロアクチュエータ212とスライダ214を支持するためのサスペンション216と、を含む構成である。
9-14 illustrate a
図9乃至図12に示すように、サスペンション216は、基板218と、ロードビーム220と、ヒンジ222と、フレキシャ224と、このフレキシャ224上に位置する内外のサスペンショントレース226、227と、を含む構成である。基板218は、ディスクドライブ装置のボイスコイルモータ(VCM)の駆動アームにサスペンション216を固定するための取付孔228を有している。なお基板218の形状は、ディスクドライブ装置の配置及び種類によって変化してもよい。また基板218は、例えば金属製等の比較的に硬い材料又は剛性を具備する材料により製造されることで、ボイスコイルモータの駆動アームにサスペンション216を安定的に固定させることができる。
As shown in FIGS. 9 to 12, the
ヒンジ222は、例えば溶接等の方式により基板218とロードビーム220上に連結される。図に示すように、このヒンジ222は、基板218の取付孔228に対向する孔230を有している。またヒンジ222は、ロードビーム220を支持するための固持部材232を含む構成である。
The
ロードビーム220は、例えば半田付け等の方式によりヒンジ222の固定部材232に固定される。このロードビーム220には、フレキシャ224と係合するディンプル234が形成されている(図11参照)。更にロードビーム220には、リフトアップタブ236が設置されて、例えば磁気ディスクの回転時に、リフトアップタブ236によりヘッドジンバルアセンブリ210を磁気ディスクからリフトアップさせることができる。
The
フレキシャ224は、例えば溶接又は重ね合わせ等の方式によりヒンジ222とロードビーム220に装着される。またフレキシャ224は、圧電素子マイクロアクチュエータ212をサスペンション216に固定するためのサスペンションタング238を含む構成である(図12参照)。サスペンションタング238はロードビーム220上のディンプル234と係合している。フレキシャ224のサスペンショントレース226,227は、複数の接続パッド240(外部制御システムと連結する)をスライダ214及び圧電素子マイクロアクチュエータ212上の圧電素子242、243と電気的に接続する。ここで、サスペンショントレース226、227はフレキシブルプリント回路(flexible printed circuit, FPC)を適用することができ、適宜な数の導線を有している。
The
図10、図11、図12に示すように、接続パッド244は内部サスペンショントレース226に直接接続されて、該内部サスペンショントレース226を圧電素子242、243の接続パッド246に電気的に接続させている。同じように、パッド248は外部サスペンショントレース227に直接接続されて、該外部サスペンショントレース227をスライダ214上の接続パッド250に電気的に接続させている。
As shown in FIGS. 10, 11, and 12, the
ディスクドライブ装置はボイスコイルモータを有し、このボイスコイルモータにより駆動アームが回転制御され、更にはヘッドジンバルアセンブリ210の駆動が制御される。従って、スライダ214及びその記録/再生ヘッドが、ヘッドジンバルアセンブリ210により、ディスクドライブ装置内の磁気ディスク上のいずれか特定のトラック上に位置決めされる。この圧電マイクロアクチュエータ212により、ディスクドライブ装置の迅速且つ正確な位置決め制御を実現し、更にはスライダ動作中のシーク時間と位置決め時間を減少させることもできる。これにより、ディスクドライブ装置内に圧電マイクロアクチュエータ212を装着することで二駆動システムを形成し、記録/再生ヘッドに対して、ボイスコイルモータが低精度な位置調整を行い、圧電マイクロアクチュエータが高精度な位置調整を実施する。
The disk drive apparatus has a voice coil motor, and the drive arm is controlled to rotate by the voice coil motor, and further, the drive of the
図12乃至図14は、圧電マイクロアクチュエータ212をスライダ214及びサスペンション216から分離した後を示す図である。これらの図に示すように、圧電マイクロアクチュエータ212は2つの部品を備えている。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ212は、圧電素子242、243を有するU字形フレーム252と、該U字形フレーム252を支持するための金属支持フレーム254とを備えた構成である。
12 to 14 are views showing the
ここで、U字形フレームは、底部支持板256及び該底部支持板256から延びる一対のサイドアーム258、259を含む構成である。このU字形フレーム252は金属材料、セラミックス材或いはその他の適当な材料から形成されることができる。
Here, the U-shaped frame includes a
また、圧電素子242、243は、U字形フレーム252のサイドアーム258、259の外側表面に装着される。この圧電素子242、243には複数の接続パッド246(例えば2つ)が設置され、該圧電素子242、243と内部サスペンショントレース226を電気的に接続させている。各圧電素子242、243は、薄膜圧電素子、セラミック圧電素子、若しくはPMN−PT圧電素子等を適用することができ、また、単層構造若しくは多層構造とすることができる。
The
金属支持フレーム254は、頂部支持板260と、延伸ステップ構造(extended step structure)263を備えた底部支持板262と、頂部支持板260と底部支持板262を相互接続させるサイドアーム264、265と、を含む構成である。
The
上記の図に示すように、頂部支持板260に対応するサイドアーム264、265の間、または底部支持板262と対応するサイドアーム264、265の間には、凹溝或いは隙間266が形成されている。このような構造によって、サイドアーム264、265よりも大きな有効長さを提供し、サイドアーム264、265により広い動作自由度を持たせることができる。
As shown in the figure, a concave groove or
また、図13、図14に示すように、金属支持フレーム254は、U字形フレーム252に装着され、このときサイドアーム264、265はエポキシ接着剤等を介して対応するサイドアーム258、259の内側表面に装着される。また、金属支持フレーム254の延伸ステップ構造263を、例えばエポキシ接着剤等を介して、U字形フレーム252の底部支持板256の底面に装着する。本発明の実施形態において、U字形フレーム252はセラミックス材料から形成されており、これを金属支持フレーム254の金属材料に装着する時には、金属支持フレーム254がエポキシ接着剤を介してU字形フレーム252に装着されることになる。ここで、例えばU字形フレーム252及び金属支持フレーム254をすべて金属材料によって形成した時には、レーザー溶接により装着することができる。
As shown in FIGS. 13 and 14, the
図10、図11に示すように、金属支持フレーム254の底部支持板262は、圧電マイクロアクチュエータ212をサスペンション216に連結するために適宜な構造に構成してある。具体的には、底部支持板262の延伸ステップ構造263を、例えばエポキシ接着剤、樹脂(resin)或いは溶接のような方式により、フレキシャ224のサスペンションタング238に局部的に装着する。また、対応する圧電素子242、243上に設置されている圧電接続パッド246(例えば2つの接続パッド)は、電気接続ボール(金ボール半田付け又はハンダボール半田付け, GBB or SBB)268により、内部サスペンショントレース226の対応する接続パッド244に電気的に連結される。これにより、電圧は内部サスペンショントレース226を通じて圧電素子242,243に印加される。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
ここで、延伸ステップ構造263は、U字形フレーム252の底部支持板256の底面に装着しているため、圧電マイクロアクチュエータ212をサスペンションタング238に装着する際に、延伸ステップ構造263をサスペンションタング238とU字形フレーム252の間に挟んで配置することができる。このような構造によって、動作時には、圧電マイクロアクチュエータ212とサスペンションタング238の間における平行ギャップ270(図11参照)を維持し、且つ圧電マイクロアクチュエータ212とサスペンションタング238の間におけるマイクロアクチュエータの傾きの発生を防止することもできる。
Here, since the
また、金属支持フレーム254の頂部支持板260は、圧電マイクロアクチュエータ212をスライダ214に固定する適宜な構造に形成されている。具体的には、スライダ214が頂部支持板260に直接装着する構造である。更に、電気接続ボール(金ボール半田付け又はハンダボール半田付け, GBB or SBB)274を用いて、スライダ214上の複数の接続パッド250(例えば6個)が浮上板272上にある接続パッド248と電気接続する。この接続により、圧電マイクロアクチュエータ212をスライダ214に連結し、且つスライダ214及び記録/再生ヘッドが、サスペンション216の外部サスペンショントレース227に連結されるようになる。
Further, the
これにより、スライダ214は頂部支持板260(サイドアームではなく)に直接装着されるため、ヘッドジンバルアセンブリの組み立てがいっそう容易となる。なお、より小さな寸法のスライダに適用されるように、圧電マイクロアクチュエータ212の構造を変更することもできる。したがって、この圧電マイクロアクチュエータに基いて、ヘッドジンバルアセンブリのより容易な製造が可能となり、且つコストを低減することができる。
Thus, since the
また上記の実施形態において、各外部サスペンショントレース227は湾曲部(curved portion)276を有している。このような構造は、圧電素子マイクロアクチュエータ212の動作時に、外部サスペンショントレース227の剛性により発生した応力を緩め、従って、圧電マイクロアクチュエータ212が更に順調に動作されるようになる。
Also in the above embodiment, each
図15、図16(a)乃至(d)は、本発明の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ212の製造及び組立工程の主要なステップを示す図である。工程が開始されると(図15におけるステップ1)、図16(a)に示すように、U字形フレーム252を金属支持フレーム254に装着する(図15におけるステップ2)。次に図16(b)に示すように、組立後のU字形フレーム252及び金属支持フレーム254をサスペンション216上に装着する(図15におけるステップ3)。装着後、圧電素子242、243とサスペンション216を電気的に接続し(図15におけるステップ4)、そして圧電素子の性能検査を実施する(図15におけるステップ5)。次に図16(c)に示すように、スライダ213を圧電マイクロアクチュエータ212の金属支持フレーム254に装着する(図15におけるステップ6)。また図16(d)に示すように、スライダ214を装着した後、該スライダ214とサスペンション216を電気的に接続し(図15におけるステップ7)、スライダに対して性能検査を実施する(図15におけるステップ8)。最後に、上記の組立に対して検査を実施し(図15におけるステップ9)、これにより、製造及び組立工程が終了となる(図15におけるステップ10)。
15 and 16 (a) to 16 (d) are diagrams showing the main steps of the manufacturing and assembling process of the
また図17、図18(a)乃至(d)は、本発明の他の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ212の製造及び組立工程の主要なステップを示す図である。工程が開始されると(図17におけるステップ1)、図18(a)に示すように、金属支持フレーム254をサスペンション216に装着する(図17におけるステップ2)。次に図18(b)に示すように、U字形フレーム252をサスペンション216の金属支持フレーム254に装着する(図17におけるステップ3)。装着後、圧電素子242、243とサスペンション216を電気的に接続し(図17におけるステップ4)、そして圧電素子の性能検査を実施する(図17におけるステップ5)。次に図18(c)に示すように、スライダ214を圧電マイクロアクチュエータ212の金属支持フレーム254に装着する(図17におけるステップ6)。また図18(d)に示すように、スライダ214を装着した後、該スライダ214とサスペンション216を電気接続し(図17におけるステップ7)、スライダに対して性能検査を実施する(図17におけるステップ8)。最後に、上記の組立に対して検査を実施し(図17におけるステップ9)、これにより、製造及び組立工程が終了となる(図17におけるステップ10)。
FIGS. 17 and 18A to 18D are diagrams showing the main steps of manufacturing and assembling the
図19、図20は、本発明の他の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ312を示す図である。この実施形態において、圧電マイクロアクチュエータ312の金属支持フレーム354は、上記の圧電マイクロアクチュエータ212と異なる構造を有している。圧電マイクロアクチュエータ312のその他の部品は、圧電マイクロアクチュエータ212の部品とほぼ同一であるため、ここでは圧電マイクロアクチュエータ212の部品と同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
19 and 20 are diagrams showing a
同図に示すように、金属支持フレーム354は、頂部支持板360と、延伸ステップ構造363を備え、底部支持板362と、頂部支持板360と底部支持板262を相互接続させるサイドアーム364、365とを含む構成である。また頂部支持板360は、回転板(rotatable plate)380と、回転板380とサイドアーム364、365を連結するための湾曲連結アーム若しくはブリッジ(curved connection arms or bridge)382,484と、を含む構成である。このような構造によって、使用時に圧電素子242、243が励起された場合、回転板380が重心を中心として回転する。
As shown in the figure, the
この実施形態において、U字形フレーム252はセラミックス材料から形成されており、これを金属支持フレーム354の金属材料に装着する時には、金属支持フレーム254がエポキシ接着剤を介してU字形フレーム252に装着されることになる。ここで、例えばU字形フレーム252及び金属支持フレーム354をすべて金属材料によって形成した時には、レーザー溶接により装着することができる。
In this embodiment, the
上記の圧電マイクロアクチュエータ212と同じように、圧電マイクロアクチュエータ312をサスペンションタング238上に装着した時、延伸ステップ構造363はサスペンションタング238とU字形フレーム252の間に挟まれて配置される。このような構造によって、動作時には、圧電マイクロアクチュエータ312とサスペンションタング238の間における平行ギャップ270(図11参照)を維持し、且つ圧電マイクロアクチュエータ312とサスペンションタング238の間におけるマイクロアクチュエータの傾きの発生を防止することもできる。
Similar to the
本発明の実施形態で説明したような圧電マイクロアクチュエータ212及び312を備えたヘッドジンバルアセンブリ210は、ディスクドライブ装置(HDD)に装着して使用することができる。このディスクドライブ装置としては、図1に示した構造を持つ装置などがある。ディスクドライブ装置の構造、動作及び製造工程は、当業者に広く周知されている技術であるため、ここではそれに対して更なる説明はしない。そして、圧電マイクロアクチュエータ212及び312は、圧電マイクロアクチュエータを備える何れかのディスクドライブ装置、若しくは圧電マイクロアクチュエータを備える何れかの装置に応用することができる。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ212、312は、高い回転速度を備えたディスクドライブ装置に使用されることができる。
The
以上、本発明について好ましい実施形態を説明したが、上記の実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱せずに様々な変形が可能であり、そして本発明は本明細書に記載した細部に限定されるものではないことは勿論である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention, and the present invention has been described in detail. Of course, it is not limited to.
210:ヘッドジンバルアセンブリ、212:マイクロアクチュエータ、214:スライダ、216:サスペンション、218:基板、
220:ロードビーム、222:ヒンジ、224:フレキシャ、226、227:サスペンショントレース、
234:ディンプル、236:リフトアップタブ、238:サスペンションタング、
242、243:圧電素子、
252:U字形フレーム、254:金属支持フレーム、256:底部支持板、258、259:サイドアーム、
260:頂部支持板、262:底部支持板、263:延伸ステップ構造、264、265:サイドアーム
312:圧電マイクロアクチュエータ
210: head gimbal assembly, 212: microactuator, 214: slider, 216: suspension, 218: substrate
220: load beam, 222: hinge, 224: flexure, 226, 227: suspension trace,
234: dimple, 236: lift-up tab, 238: suspension tongue,
242, 243: Piezoelectric element,
252: U-shaped frame, 254: metal support frame, 256: bottom support plate, 258, 259: side arm,
260: Top support plate, 262: Bottom support plate, 263: Stretching step structure, 264, 265: Side arm 312: Piezoelectric microactuator
Claims (25)
U字形フレームと金属支持フレームを備え、
前記U字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延びる一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板とを相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記U字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が、前記U字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。 A microactuator used in a head gimbal assembly,
It has a U-shaped frame and a metal support frame,
The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element that is attached to each side arm and selectively activates the side arm by excitation,
The metal support frame includes a top support plate that supports a slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to a suspension of the head gimbal assembly, and a pair of the top support plate and the bottom support plate that are connected to each other. Including a side arm,
Here, a side arm of the metal support frame is attached to a corresponding side arm of the U-shaped frame, and a bottom support plate of the metal support frame is attached to a bottom support plate of the U-shaped frame, A microactuator, wherein the metal support frame is attached to the U-shaped frame.
前記マイクロアクチュエータはU字形フレームと金属支持フレームを含み、
前記U字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延びる一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記U字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が前記U字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。 A head gimbal assembly comprising a microactuator, a slider, and a suspension for supporting the microactuator and the slider,
The microactuator includes a U-shaped frame and a metal support frame,
The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element that is attached to each side arm and selectively activates the side arm by excitation,
The metal support frame includes a top support plate that supports a slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to a suspension of the head gimbal assembly, and a pair of sides that interconnect the top support plate and the bottom support plate. An arm, and
Here, the side arm of the metal support frame is mounted on the corresponding side arm of the U-shaped frame, and the bottom support plate of the metal support frame is mounted on the bottom support plate of the U-shaped frame. A head gimbal assembly, wherein a metal support frame is attached to the U-shaped frame.
前記マイクロアクチュエータはU字形フレームと金属支持フレームを含み、
前記U字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延在した一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記U字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が前記U字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記U字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするディスクドライブ装置。 A disk drive device comprising: a microactuator; a slider; a head gimbal assembly formed from a suspension for supporting the microactuator and the slider; a magnetic disk; and a spindle motor for driving the magnetic disk. There,
The microactuator includes a U-shaped frame and a metal support frame,
The U-shaped frame includes a bottom support plate, a pair of side arms extending from the bottom support plate, and a piezoelectric element that is attached to each side arm and selectively activates the side arm by excitation,
The metal support frame includes a top support plate that supports a slider of the head gimbal assembly, a bottom support plate that is connected to a suspension of the head gimbal assembly, and a pair of sides that interconnect the top support plate and the bottom support plate. An arm, and
Here, the side arm of the metal support frame is mounted on the corresponding side arm of the U-shaped frame, and the bottom support plate of the metal support frame is mounted on the bottom support plate of the U-shaped frame. A disk drive device comprising a metal support frame attached to the U-shaped frame.
圧電素子を含む第一フレーム構造を第二フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記マイクロアクチュエータをサスペンションに装着するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、
スライダを前記マイクロアクチュエータに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
当該スライダの性能に対してテストを行うステップと、
最終検査を行うステップと、を含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。 A method for manufacturing a head gimbal assembly comprising:
Attaching a first frame structure including a piezoelectric element to a second frame structure to form a microactuator;
Attaching the microactuator to a suspension;
Electrically connecting the piezoelectric element and the suspension;
Performing a piezoelectric performance test on the piezoelectric element;
Attaching a slider to the microactuator;
Electrically connecting the slider and the suspension;
Testing the performance of the slider;
Performing a final inspection, and a method for manufacturing a head gimbal assembly.
第一フレーム構造をサスペンションに装着するステップと、
圧電素子を含む第二フレーム構造を前記サスペンションの第一フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、
スライダを前記マイクロアクチュエータに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記スライダの性能に対してテストを行うステップと、
最終検査を行うステップと、を含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。 A method for manufacturing a head gimbal assembly comprising:
Attaching the first frame structure to the suspension;
Attaching a second frame structure including a piezoelectric element to the first frame structure of the suspension to form a microactuator;
Electrically connecting the piezoelectric element and the suspension;
Performing a piezoelectric performance test on the piezoelectric element;
Attaching a slider to the microactuator;
Electrically connecting the slider and the suspension;
Testing the performance of the slider;
Performing a final inspection, and a method for manufacturing a head gimbal assembly.
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