JP2014203508A - ハード・ディスク・ドライブ用の単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータ - Google Patents
ハード・ディスク・ドライブ用の単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】ハード・ディスク・ドライブ用の単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータを提供する。
【解決手段】ヘッド・スライダに直接取り付けられる圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータであって、ハード・ディスク・ドライブ中の第３段階アクチュエータとして使用されるためにサスペンション上に搭載されるこの装置は、圧電材料の単板から製造され、それを含み、その頂部および底部は、電極を形成する導電材料により被覆されている。この圧電材料は、差動ポーリングにより、一方の側面部分が１つの方向にポーリングされ、かつ、別の側面部分が反対方向にポーリングされている。頂部電極と底部電極との間に駆動電圧が加えられると、圧電材料の一方の部分が膨張するのに対し他方の部分が収縮して、それにより回転運動が生ずる。それぞれの部分の運動方向は、加えられる電圧の方向およびそれぞれのポーリングの方向により決定される。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】ヘッド・スライダに直接取り付けられる圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータであって、ハード・ディスク・ドライブ中の第３段階アクチュエータとして使用されるためにサスペンション上に搭載されるこの装置は、圧電材料の単板から製造され、それを含み、その頂部および底部は、電極を形成する導電材料により被覆されている。この圧電材料は、差動ポーリングにより、一方の側面部分が１つの方向にポーリングされ、かつ、別の側面部分が反対方向にポーリングされている。頂部電極と底部電極との間に駆動電圧が加えられると、圧電材料の一方の部分が膨張するのに対し他方の部分が収縮して、それにより回転運動が生ずる。それぞれの部分の運動方向は、加えられる電圧の方向およびそれぞれのポーリングの方向により決定される。
【選択図】図２Ａ
Description
本発明の実施形態は、概してハード・ディスク・ドライブに関し、より詳しくは圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータに関する。
ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、保護筐体に収容される非揮発性記憶装置であり、磁気面をもつ１つまたは複数の円形ディスク（ディスクはプラッタとも呼ばれ得る）上にデジタル的に符号化されたデータを格納する。ＨＤＤが作動しているとき、各磁気記録ディスクは、スピンドル・システムにより急速に回転されている。データは、アクチュエータによりディスクの特定の位置に位置付けられる読取／書込ヘッドを使用して磁気記録ディスクとの間で読み書きされる。
読取／書込ヘッドは、磁界を利用して磁気記録ディスクの表面との間でデータを読み書きする。磁気双極子場は磁極からの距離とともに急速に低減するので、スライダに収容される読取／書込ヘッドと磁気記録ディスクの表面間の距離は、厳重に制御されなければならない。アクチュエータは、磁気記録ディスクの回転中に、一部はスライダ上のサスペンションの力に、一部はスライダ・エア・ベアリング（ＡＢＳ）の空気力学的特性に依存して読取／書込ヘッドと磁気記録ディスクの表面間に適切な距離（「飛翔高度」）を与える。
面密度（ディスク表面の所与の面積上に格納できる情報ビットの数量の尺度）の増加は、相対的に粗い位置決めを与える一次ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）に加えて、相対的に精密な位置決めによるヘッド位置決めの改善のために二次さらには三次アクチュエータの開発および実現の必要性をもたらす。一部のハード・ディスク・ドライブは、記録トラックに対するヘッドのより正確な位置決めを可能にするために、マイクロアクチュエータまたはミリアクチュエータ設計を用いて記録ヘッドの二次および／または三次段階作動を行っている。ミリアクチュエータは、サスペンションの前端全体（スプリング、ロード・ビーム、フレキシャおよびスライダ）全体を移動させるアクチュエータとして大まかに分類され、かつ、一般的に二次段階アクチュエータとして使用されている。マイクロアクチュエータは、一般的に三次段階アクチュエータとして使用され、スライダのみを移動させてそれをサスペンションおよびロード・ビームとの関係において動かすか、または読取／書込要素のみをスライダ本体との関係において移動させるアクチュエータとして大まかに分類されている。三次段階アクチュエータは、ヘッド位置決めの精度をさらに改善するために一次段階アクチュエータ（たとえば、ＶＣＭ）および二次段階アクチュエータ（たとえば、ミリアクチュエータ）とともに使用される。
圧電（ＰＺＴ）応用トランスデューサおよび容量性微小加工トランスデューサは、ＨＤＤスライダで使用するように提案された２種類のマイクロアクチュエータである。典型的なＰＺＴトランスデューサは、自由端において剛体により接合される２本のカンチレバーとして設計される。その構造は、２０ｋＨｚというやや高い帯域幅に達するが、２本のカンチレバーはサンドブラスト技術を使用して製造されるために、その製造は非常に面倒である。容量性微小加工マイクロアクチュエータの場合には、達成され得る正味変位は比較的大きいが、多くの場合５ｋＨｚの範囲となる比較的低い共振周波数による狭いサーボ帯域幅によりある程度相殺される。
本発明の実施形態は、たとえば、ハード・ディスク・ドライブにおける三次段階アクチュエータとして使用するために実現され得る圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータを目指す。記述されるマイクロアクチュエータは、電極を形成するために頂部および底部を導電材料で覆われる単一の板または塊の圧電材料から製造され、かつ、それから構成される。この圧電材料は、差動ポーリングにより、一方の側面部分が１つの方向にポーリングされ、かつ、もう一方の側面部分が反対方向にポーリングされる。この圧電材料は、材料のすべての個別双極子モーメントがそれぞれの部分内において同じ方向を向くように強い初期電界を材料に加えることによりポーリング（分極処理）される。
したがって、頂部および底部の電極間に駆動電圧が加えられると、圧電材料の一方の部分が膨張する一方、他方の部分は収縮して、それにより回転運動が生ずる。それぞれの部分の方向（膨張または収縮）は、加えられる電圧の方向およびポーリングの方向により決定される。
記述される単板差動ポーリングＰＺＴマイクロアクチュエータ構成は、比較的高い共振周波数ひいては広いサーボ帯域幅を達成し、スライダ運動の精密な制御を与え、バッチ処理およびポーリングを可能とし、したがって、容易に製造できる構成部品を提供する。
発明の概要において記述された実施形態は、この出願において記述されるすべての実施形態を示唆、記述または教示することを意図するものではない。したがって、本発明の実施形態は、この節において記述された実施形態とは異なる追加的または異なる特徴を含み得る。
本発明の実施形態は、添付図面の図において限定のためではなく例示として示される。図面の内容は、次のとおりであるが、これらの図において同様な番号は同様な要素を指している。
単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの構成および製造のプロセスの方法について説明する。以下の説明においては、説明を目的として、本出願において記述される発明の実施形態の完全な理解を与えるために多数の具体的詳細に触れることとする。しかし、本出願において記述される発明の実施形態は、このような具体的詳細なしに実行できるであろうことは、明らかである。その他の場合においては、本出願において記述される発明の実施形態を不必要に分かりにくくすることを避けるために、既知の構造および装置は、ブロック図の形態で示すこととする。
［発明の実例的実施形態の物理的説明］
本発明の実施形態は、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）用の磁気ライタの製造および使用に関連して使用することができる。本発明の一実施形態によるＨＤＤ１００の平面図を図１に示す。図１は、磁気読取／書込ヘッド１１０ａを含むスライダ１１０ｂを含むＨＤＤの構成要素の機能的配置を示す。スライダ１１０ｂとヘッド１１０ａは、まとめてヘッド・スライダと呼ばれることがある。ＨＤＤ１００は、ヘッド・スライダ、ヘッド・スライダに取り付けられているリード・サスペンション１１０ｃ、およびリード・サスペンション１１０ｃに取り付けられているロード・ビーム１１０ｄを含む少なくとも１個のヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）１１０を含む。ＨＤＤ１００は、スピンドル１２４に回転自在に搭載されている少なくとも１個の磁気記録ディスク１２０およびディスク１２０を回転させるためにスピンドル１２４に固定されている駆動モータ（図示せず）も含んでいる。ヘッド１１０ａは、ＨＤＤ１００のディスク１２０上に格納される情報をそれぞれ書き込みかまたは読み込むための書込要素および読込要素を含んでいる。ディスク１２０または複数のディスク（図示せず）は、ディスク・クランプ１２８によりスピンドル１２４に貼り付けることができる。
本発明の実施形態は、ハード・ディスク・ドライブ（ＨＤＤ）用の磁気ライタの製造および使用に関連して使用することができる。本発明の一実施形態によるＨＤＤ１００の平面図を図１に示す。図１は、磁気読取／書込ヘッド１１０ａを含むスライダ１１０ｂを含むＨＤＤの構成要素の機能的配置を示す。スライダ１１０ｂとヘッド１１０ａは、まとめてヘッド・スライダと呼ばれることがある。ＨＤＤ１００は、ヘッド・スライダ、ヘッド・スライダに取り付けられているリード・サスペンション１１０ｃ、およびリード・サスペンション１１０ｃに取り付けられているロード・ビーム１１０ｄを含む少なくとも１個のヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）１１０を含む。ＨＤＤ１００は、スピンドル１２４に回転自在に搭載されている少なくとも１個の磁気記録ディスク１２０およびディスク１２０を回転させるためにスピンドル１２４に固定されている駆動モータ（図示せず）も含んでいる。ヘッド１１０ａは、ＨＤＤ１００のディスク１２０上に格納される情報をそれぞれ書き込みかまたは読み込むための書込要素および読込要素を含んでいる。ディスク１２０または複数のディスク（図示せず）は、ディスク・クランプ１２８によりスピンドル１２４に貼り付けることができる。
ＨＤＤ１００は、さらにＨＧＡ１１０に取り付けられているアーム１３２、キャリッジ１３４、キャリッジ１３４に取り付けられているボイス・コイル１４０を含むアーマチュア１３６を含むボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）およびボイス・コイル・マグネット（図示せず）を含むステータ１４４を含んでいる。ＶＣＭのアーマチュア１３６は、キャリッジ１３４に取り付けられ、かつ、挿入ピボット・ベアリング・アセンブリ１５２によりピボット・シャフト１４８上に搭載されているディスク１２０の部分にアクセスするためにアーム１３２およびＨＧＡ１１０を動かすように構成されている。複数のディスクまたはプラッタ（ディスクは、ときとして、この技術ではプラッタと呼ばれる）をもつＨＤＤの場合、キャリッジ１３４は、「Ｅブロック」または櫛と呼ばれる。これは、このキャリッジは、一列に並んだ連動するアームを運ぶように構成され、そのために櫛のように見えるからである。
さらに図１を参照する。本発明の一実施形態によると、電気信号、たとえばＶＣＭのボイス・コイル１４０への電流、ヘッド１１０ａへの書込信号およびそれからの読取電流は、可撓性相互接続ケーブル１５６（「フレックス・ケーブル」）により与えられる。フレックス・ケーブル１５６とヘッド１１０ａとの間の相互接続は、アーム電子回路（ＡＥ）モジュール１６０により行われ得る。このモジュールは、読取信号のオンボード・プリアンプのほかその他の読取チャネルおよび書込チャネルの電子構成部品を有していてもよい。ＡＥ１６０は、図示のようにキャリッジ１３４に取り付けることができる。フレックス・ケーブル１５６は、ＨＤＤハウジング１６８により設けられる電気的フィードスルー（図示せず）経由の電気通信を与える電気接続ブロック１６４に結合されている。ＨＤＤハウジング１６８は、ＨＤＤハウジングが鋳造品であるか否かに応じて、ＨＤＤ１００の情報格納構成部品の密閉保護筐体を構成するＨＤＤカバー（図示せず）とともにキャスティングとも呼ばれる。
さらに図１を参照する。本発明の一実施形態に従って、ディスク制御装置およびデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）を含むサーボ電子回路を含むその他の電子構成部品（図示せず）により電気信号が駆動モータ、ＶＣＭのボイス・コイル１４０およびＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａに与えられる。駆動モータに与えられた電気信号は、駆動モータの回転を可能とし、それがスピンドル１２４にトルクを与える。このトルクは、次にディスク・クランプ１２８によりスピンドル１２４に取り付けられているディスク１２０に伝えられる。その結果、ディスク１２０は、方向１７２に回転する。回転するディスク１２０は、スライダ１１０ｂのエア・ベアリング面（ＡＢＳ）が乗るエア・ベアリングとして働く空気のクッションを生成する。したがって、スライダ１１０ｂは、情報を記録するディスク１２０の薄い磁気記録媒体に接触することなくディスク１２０の表面の上を飛行する。
ＶＣＭのボイス・コイル１４０に与えられた電気信号は、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａの情報を記録しているトラック１７６に対するアクセスを可能にする。したがって、ＶＣＭのアーマチュア１３６はアーク１８０を描いて搖動し、それによりアーム１３２によりアーマチュア１３６に取り付けられているＨＧＡ１１０がディスク１２０上の種々のトラックにアクセスすることを可能にする。情報は、ディスク１２０上に、ディスク１２０上のセクタ群として配置される複数の並べられたトラック（図示せず）中に、たとえば、セクタ１８４に格納される。これに対応して、各トラックは、複数のセクタ化トラック部分、たとえば、セクタ化トラック部分１８８から構成されている。各セクタ化トラック部分１８８は、記録されたデータおよびヘッダーから構成されている。このヘッダーは、サーボ・バースト信号パターン、たとえば、ＡＢＣＤサーボ・バースト信号パターン、トラック１７６を識別する情報、およびエラー訂正符号情報を含んでいる。トラック１７６にアクセスしたとき、ＨＧＡ１１０のヘッド１１０ａの読取要素は、位置誤差信号（ＰＥＳ）をサーボ電子回路に与えるサーボ・バースト信号パターンを読み取る。サーボ電子回路は、ＶＣＭのボイス・コイル１４０に与えられる電気信号を制御して、ヘッド１１０ａがトラック１７６に追従することを可能にする。トラック１７６を発見し、特定のセクタ化トラック部分１８８を識別した後、ヘッド１１０ａは、ディスク制御装置により外部エージェント、たとえばコンピュータ・システムのマイクロプロセッサから受け取られた命令に応じてトラック１７６からデータを読み込むか、またはトラック１７６にデータを書き込む。
［単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータ］
本発明の実施形態は、広いサーボ帯域幅およびスライダ運動の高精度制御のための単板差動ポーリング圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータ（「第３段階アクチュエータ」とも呼ばれる）に関する。図２Ａは、本発明の一実施形態による圧電マイクロアクチュエータの平面図であり、図２Ｂは図２Ａの圧電マイクロアクチュエータの側面図である。
本発明の実施形態は、広いサーボ帯域幅およびスライダ運動の高精度制御のための単板差動ポーリング圧電（ＰＺＴ）マイクロアクチュエータ（「第３段階アクチュエータ」とも呼ばれる）に関する。図２Ａは、本発明の一実施形態による圧電マイクロアクチュエータの平面図であり、図２Ｂは図２Ａの圧電マイクロアクチュエータの側面図である。
圧電マイクロアクチュエータ（ＰＺＴ ＭＡ）２００は、長手方向センターライン軸をほぼ中心とする第１側面部分２０２および第２側面部分２０４を含んでいる。「側面部分」２０２および２０４と呼ばれるのは、それらがＰＺＴ ＭＡ ２００の長手方向センターラインについて横方向に、かつ、スライダ３ＸＸ（図３）の長手方向軸とサスペンション３ＸＸ（図３）の長手方向軸についてそれぞれの全長に沿って横方向に構成されているためである。さらに、反対を意味する用語「頂部」と「底部」、「上に」と「下に」，「の上に」と「の下に」、「上側」と「下側」等は、ＰＺＴ ＭＡ ２００は必ずしも真の頂部または底部をもっているわけではないので、本出願で使用された場合、相対的に、適宜に、しかし絶対的な意味としてではなく、使用されている。
側面部分２０２は、一定の方向にポーリングされる：図２Ａのポーリング２０３として描かれているように、「上に」、すなわちページから出る方向に。対照的に、側面部分２０４は、側面部分２０２と反対の方向にポーリングされる：図２Ａのポーリング２０５として描かれているように、「下」、すなわちページに入る方向に。図２Ａに描かれているポーリング２０３および２０５の方向は、任意であり、ポーリング方向が反対である限り、反転することができる。ポーリング２０３およびポーリング２０５は、強い電界をＰＺＴ材料に加えることにより、ポーリング２０３および２０５のそれぞれについて、および同様に対応する側面部分２０２および２０４のそれぞれについてこの材料のすべての個別双極子モーメントを同じ方向に整列させて形成する。
図２Ｂを参照する。ＰＺＴ ＭＡ ２００のこの側面図は、ＰＺＴ材料２１２が頂部表面２１５および底部表面２１７をもっていることを示している。ＰＺＴ材料２１２の頂部表面２１５は、頂部すなわち第１導電電極層２１４により覆われている（たとえば、メッキされているか、または堆積されている）。同様に、ＰＺＴ材料２１２の底部表面２１７は、底部すなわち第２導電電極層２１６により覆われている（たとえば、メッキされているか、または堆積されている）。電極層２１４および電極層２１６のそれぞれは、ＰＺＴ ＭＡ ２００の作動を駆動するためにＰＺＴ材料２１２に電気的に結合されている。
図３Ａは、本発明の一実施形態による圧電マイクロアクチュエータとスライダの組立品の平面図であり、図３Ｂは、図３Ａの圧電マイクロアクチュエータとスライダの組立品の側面平面図である。図３Ａおよび３Ｂは、ＰＺＴ ＭＡ ２００およびスライダ３０２の組立品３００および組立品３００の動作を示している。
ＰＺＴ ＭＡ ２００は、貼り付け手段３０５によりサスペンション３０４に固定される。たとえば、ＰＺＴ ＭＡ ２００は、はんだづけまたは接着剤を使用することによりサスペンション３０４に固定することができる。スライダ３０２は、たとえば、軟質エポキシのような接着剤３０３を使用してＰＺＴ ＭＡ２００に結合される。ＰＺＴ ＭＡ ２００をサスペンション３０４に固定する場所およびしたがって貼り付け手段３０５の位置は、実現装置により異なってもよい。同様に、スライダ３０２をＰＺＴ ＭＡ ２００に結合する場所、したがって接着剤３０３の場所は、実現装置により異なってもよい。たとえば、図３Ａおよび３Ｂに示されている貼り付け手段３０５および接着剤３０３の場所は一例として示されているのであり、これを逆転してＰＺＴ ＭＡ ２００を先端側（図３Ａおよび３Ｂの左側）のサスペンションに固定し、かつ、スライダ３０２を終端側（図３Ａおよび３Ｂの右側）でＰＺＴ ＭＡ ２００に固定することもできる。
スライダ３０２は、組立品３００の質量モーメントが組立品３００の回転軸の周りでサスペンション３０４との関係において平衡を保つように、ＰＺＴ ＭＡ ２００に結合することができる。
頂部電極と底部電極（たとえば、図２Ｂの電極層２１４および電極層２１６）との間に駆動電圧が加えられると、ＰＺＴ ＭＡ ２００の一方の側面部分は膨張し、ＰＺＴ ＭＡ ２００の他方の側面部分は収縮する。それぞれの側面部分２０２および２０４（図２Ａ）の運動の方向、すなわち、膨張または収縮は、側面部分２０２および２０４のそれぞれのポーリングの方向との関係において加えられた電圧により決定される。すなわち、加えられた電圧方向とポーリング電圧方向が同じである場合、ＰＺＴ ＭＡ ２００の側面部分は、長手方向に収縮する。同様に加えられた電圧方向とポーリング電圧方向が反対である場合、ＰＺＴ ＭＡ ２００の側面部分は、長手方向に膨張する。したがって、各電極層２１４および２１６は両側面部分２０２および２０４と電気的に結合されているので、単一の印加電圧は、一方の側面部分の収縮および他方の側面部分の膨張を同時に引き起こし、それにより図３Ａのモーメント３０６として描かれているＰＺＴ ＭＡ ２００のセンターラインの周りの曲げ運動を引き起こす。この曲げ運動は、スライダ３０２の回転運動を引き起こす。さらに、膨張／収縮の大きさは駆動電圧にほぼ比例するので、正確な駆動電圧を加えることによりスライダ３０２の運動を正確に制御することができる。
［単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの製造］
図４は、本発明の一実施形態に従って単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータを製造するプロセスを示すフローチャートである。図５Ａ、５Ｃ、５Ｅおよび５Ｇは、単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの製造段階の平面図である。図５Ｂ、５Ｄ、５Ｉ、５Ｆおよび５Ｈは、本発明の一実施形態による単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの製造段階の断面図である。図２Ａおよび２Ｂの圧電マイクロアクチュエータ２００を参照しつつ単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータのコンセプトを紹介した後に、かかる構成部品の製造方法について図４および図５Ａ〜５Ｉの全部を参照しつつ、これから説明する。
図４は、本発明の一実施形態に従って単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータを製造するプロセスを示すフローチャートである。図５Ａ、５Ｃ、５Ｅおよび５Ｇは、単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの製造段階の平面図である。図５Ｂ、５Ｄ、５Ｉ、５Ｆおよび５Ｈは、本発明の一実施形態による単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータの製造段階の断面図である。図２Ａおよび２Ｂの圧電マイクロアクチュエータ２００を参照しつつ単板差動ポーリング圧電マイクロアクチュエータのコンセプトを紹介した後に、かかる構成部品の製造方法について図４および図５Ａ〜５Ｉの全部を参照しつつ、これから説明する。
ブロック４０２において、圧電材料の第１表面に第１電極をメッキする。たとえば図５Ａおよび図５Ｂを参照しつつ、圧電材料５１２の非常に薄い板の一方の側に（たとえば底面）に導電材料５１６（Ｃｒ、ＡｕまたはＡｌなど）をメッキする。一実施形態によれば、ヘッド・スライダ組立品を安全にロード／アンロード・ランプに乗せることおよびそこから降ろすことができるように、マイクロアクチュエータを製造する圧電材料の薄い板の厚さは約１００μｍである。
ブロック４０４において、圧電材料の第２表面に導電ポーリング材料をメッキする。たとえば図５Ｂを参照しつつ、圧電材料５１２のもう一方の側に（たとえば頂面）に導電材料５１４をメッキする。
ブロック４０６において、ポーリング材料をパターン化して第２表面の第１部分の上の第１ポーリング電極および第２表面の第２部分の上の第２ポーリング電極を形成する。たとえば、図５Ｃおよび図５Ｄを参照して、ポーリング材料５１４をパターン化して複数のポーリング電極５２０および複数のポーリング電極５２２を形成する。
ブロック４０８において、電界を第１ポーリング電極に加えて圧電材料の板の第１の部分を板に垂直な第１の方向にポーリングし、ブロック４１０において、電界を第２ポーリング電極に加えて圧電材料の板の第２の部分を板に垂直であり、かつ、第１の方向と反対の第２の方向にポーリングする。たとえば図５Ｉを参照して、高電圧電界５２４をポーリング電極５２０に加えて隣接圧電材料５１２を１つの方向にポーリングし（ブロック４０８）、かつ、反対方向の高電圧電界５２６をポーリング電極５２２に加えて隣接圧電材料５１２を別の方向にポーリングする（ブロック４１０）。ポーリング電極の交互列は電気的に接続されているので、ウエハ全体の一括ポーリングは、頂面電極５２８および底面電極５１６に対する反対方向のそれぞれの両高電圧電界の印加のみにより容易に行われる。
ブロック４１２において、第２電極を第２表面に堆積させる。たとえば、図５Ｅおよび図５Ｆを参照して、作動電極５２８を圧電材料５１２の上に堆積させる。このステップは、一実施形態では、電極５２８をポーリング電極５２０および５２２の上に堆積させることを含む。別案として、作動電極５２８を堆積させる前にポーリング電極５２０および５２２を除去することもできる（たとえば、エッチングにより）。
最後に、ウエハ・アセンブリを切り出して図５Ｇおよび図５Ｈに示すマイクロアクチュエータ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃなどの所望寸法の別々の圧電マイクロアクチュエータを得る。マイクロアクチュエータ５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃのそれぞれは、マイクロアクチュエータおよびスライダの微細な回転運動を駆動するために駆動電圧を印加することができる作動電極５２８および５１６に結合された差動ポーリング圧電材料５１２を含んでいる。
本出願に従って構成される圧電マイクロアクチュエータは、取り付けられたヘッド・スライダの微細な精密運動を可能にし、かつ、比較的高い共振周波数（たとえば、１００ｋＨｚを超える）をもつ第３段階アクチュエータを提供する。これは、比較的広いサーボ帯域幅マイクロアクチュエータの実現に役立つ。それはその伝達関数の直線領域における大きな動作を可能にするので、より広い動作領域にわたりより正確かつ安定した動作を可能にする。さらに、かかるマイクロアクチュエータは、ウエハのレベルにおいて処理およびポーリングを一括して容易に行うことができ、かつ、サンドブラストなどの複雑な製造ステップを必要としない。したがって、先行マイクロアクチュエータ設計と比較して製造時間を短縮する。
前述した明細書において、本発明の実施形態について、実施装置ごとに異なり得る多数の具体的詳細を参照しつつ記述した。したがって、本発明の内容および出願人がこの発明として意図するものの唯一かつ排他的な指標は、この出願に由来する一連の請求項であるが、それらは、かかる請求項の生ずる特定の形態をとっており、その後の補正を含む。かかる請求項に含まれる用語について本出願において明確に記載されているいずれの定義も、請求項において使用されたかかる用語の意味を決定するものとする。したがって、請求項において明確に言及されていない限定、要素、特性、特徴、長所または属性は、かかる請求項の範囲を決して限定するべきではない。したがって、明細書および図面は、限定的ではなく、説明的な意味のものとみなすべきである。
１００ ＨＤＤ
１１０ａ 磁気読取／書込ヘッド
１１０ｂ スライダ
１１０ｃ リード・サスペンション
１１０ｄ ロード・ビーム
１２０ 磁気記録ディスク
１２４ スピンドル
１２８ ディスク・クランプ
１３２ アーム
１３４ キャリッジ
１３６ アーマチュア
１４０ ボイス・コイル
１４４ ステータ
１４８ ピボット・シャフト
１５２ 挿入ピボット・ベアリング・アセンブリ
１５６ フレクス・ケーブル
１５６ 可撓性相互接続ケーブル
１６０ モジュール
１６４ 電気接続ブロック
１６８ ＨＤＤハウジング
１７２ 方向
１７６ トラック
１８０ アーク
１８４ セクタ
１８８ セクタ化トラック部分
２００ 圧電マイクロアクチュエータ
２０２ 第１側面部分
２０３ ポーリング
２０４ 第２側面部分
２０５ ポーリング
２１２ ＰＺＴ材料
２１４ 第１導電電極層
２１５ 頂部表面
２１６ 第２導電電極層
２１７ 底部表面
３００ 組立品
３０２ スライダ
３０３ 接着剤
３０４ サスペンション
３０５ 貼り付け手段
３０６ モーメント
４０２ ブロック
４０４ ブロック
４０６ ブロック
４０８ ブロック
４１０ ブロック
４１２ ブロック
５１２ 差動ポーリング圧電材料
５１４ 導電材料
５１６ 導電材料
５２０ ポーリング電極
５２２ ポーリング電極
５２４ 高電圧電界
５２６ 高電圧電界
５２８ 頂面電極
５２８ 作動電極
５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ マイクロアクチュエータ
１１０ａ 磁気読取／書込ヘッド
１１０ｂ スライダ
１１０ｃ リード・サスペンション
１１０ｄ ロード・ビーム
１２０ 磁気記録ディスク
１２４ スピンドル
１２８ ディスク・クランプ
１３２ アーム
１３４ キャリッジ
１３６ アーマチュア
１４０ ボイス・コイル
１４４ ステータ
１４８ ピボット・シャフト
１５２ 挿入ピボット・ベアリング・アセンブリ
１５６ フレクス・ケーブル
１５６ 可撓性相互接続ケーブル
１６０ モジュール
１６４ 電気接続ブロック
１６８ ＨＤＤハウジング
１７２ 方向
１７６ トラック
１８０ アーク
１８４ セクタ
１８８ セクタ化トラック部分
２００ 圧電マイクロアクチュエータ
２０２ 第１側面部分
２０３ ポーリング
２０４ 第２側面部分
２０５ ポーリング
２１２ ＰＺＴ材料
２１４ 第１導電電極層
２１５ 頂部表面
２１６ 第２導電電極層
２１７ 底部表面
３００ 組立品
３０２ スライダ
３０３ 接着剤
３０４ サスペンション
３０５ 貼り付け手段
３０６ モーメント
４０２ ブロック
４０４ ブロック
４０６ ブロック
４０８ ブロック
４１０ ブロック
４１２ ブロック
５１２ 差動ポーリング圧電材料
５１４ 導電材料
５１６ 導電材料
５２０ ポーリング電極
５２２ ポーリング電極
５２４ 高電圧電界
５２６ 高電圧電界
５２８ 頂面電極
５２８ 作動電極
５３０ａ、５３０ｂ、５３０ｃ マイクロアクチュエータ
Claims (11)
- ハード・ディスク・ドライブにおける第３段階作動のために構成され、
頂部表面、反対側の底部表面、第１側面部分および第２側面部分をもつ圧電材料の単板であって、前記第１側面部分は第１方向にポーリングされ、かつ、前記第２側面部分は反対の第２方向にポーリングされる、圧電材料の単板、および、
前記頂部表面に電気的に結合される第１作動電極層、および前記底面表面に電気的に結合される第２作動電極層、
を含む、
圧電マイクロアクチュエータ。 - 前記第１側面部分がポーリングされる方向と同一方向に前記第１電極層に加えられる駆動電圧が前記第１側面部分を収縮させるとともに前記第２側面部分を膨張させ、かつ、
前記第１側面部分がポーリングされる方向と反対方向に前記第１電極層に加えられる駆動電圧が前記第１側面部分を膨張させるとともに前記第２側面部分を収縮させる、
請求項１に記載の圧電マイクロアクチュエータ。 - 前記第１側面部分および前記第２側面部分が長手方向に膨張および収縮するように構成される、
請求項２に記載の圧電マイクロアクチュエータ。 - 前記第１方向および前記第２方向が前記頂部表面および前記底部表面にほぼ垂直である、
請求項１に記載の圧電マイクロアクチュエータ。 - さらに、
ヘッド・スライダをサスペンションとの関係において回転させるために、前記マイクロアクチュエータを前記ヘッド・スライダに結合する第１貼り付け手段、および前記マイクロアクチュエータを前記サスペンションに搭載する第２貼り付け手段、
を含む、
請求項１に記載の圧電マイクロアクチュエータ。 - 磁気書込ヘッドを含むヘッド・スライダ、
スピンドル上に回転自在に搭載される磁気記録ディスク、
前記ヘッド・スライダを前記磁気記録ディスクの一部分にアクセスさせるために比較的粗い精度で動かすように構成されるボイス・コイル・モータ、
前記ヘッド・スライダを前記磁気記録ディスクの一部分にアクセスさせるために比較的細かい精度で動かすように、サスペンションに搭載され、かつ、前記ヘッド・スライダに直接取り付けられるマイクロアクチュエータであって、
前記マイクロアクチュエータが、
頂部表面、反対側の底部表面、第１側面部分および第２側面部分をもつ圧電材料の単板であって、前記第１側面部分は第１方向にポーリングされ、かつ、前記第２側面部分は反対の第２方向にポーリングされる、圧電材料の単板、および、
前記頂部表面に電気的に結合される第１作動電極層、および前記底部表面に電気的に結合される第２作動電極層を含む、マイクロアクチュエータ、および、
前記マイクロアクチュエータを駆動する前記第１作動電極に駆動電圧を加えるように構成されるマイクロアクチュエータ駆動回路、
を含む、
ハード・ディスク・ドライブ。 - 前記第１側面部分がポーリングされる方向と同一方向に前記第１電極層に加えられる前記駆動電圧が前記第１側面部分を収縮させるとともに前記第２側面部分を膨張させ、かつ、
前記第１側面部分がポーリングされる方向と反対方向に前記第１電極層に加えられる前記駆動電圧が前記第１側面部分を膨張させるとともに前記第２側面部分を収縮させる、
請求項６に記載のハード・ディスク・ドライブ。 - 前記第１側面部分および前記第２側面部分が前記サスペンションの長手方向に膨張および収縮するように構成される、
請求項７に記載のハード・ディスク・ドライブ。 - 前記第１方向および前記第２方向が前記頂部表面および前記底部表面にほぼ垂直である、
請求項６に記載のハード・ディスク・ドライブ。 - 圧電材料の単板の第１表面に第１電極をメッキすること、
前記圧電材料の前記単板の第２表面に導電性ポーリング材料をメッキすること、
前記導電性ポーリング材料をパターン化して前記圧電材料の単板の前記第２表面の第１部分上の第１ポーリング電極および前記圧電材料の単板の前記第２表面の第２部分上の第２ポーリング電極を形成すること、
電界を前記第１ポーリング電極に加えて前記第１部分を前記圧電材料の単板に垂直な第１方向にポーリングすること、
電界を前記第２ポーリング電極に加えて前記第２部分を前記圧電材料の単板に垂直であり、かつ、前記第１方向と反対の第２方向にポーリングすること、および
第２電極を前記圧電材料の単板の前記第２表面上に堆積すること、
を含む、
ハード・ディスク・ドライブ用圧電マイクロアクチュエータを製造する方法。 - 前記のメッキ、パターン化、印加および堆積が前記圧電材料の単板上で行われて複数の圧電マイクロアクチュエータが同時に製造され、かつ、
前記圧電材料の単板を切り出して複数の前記圧電マイクロアクチュエータを形成することをさらに含む、
請求項１０に記載の方法
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