JP7145771B2 - ハードディスクドライブサスペンション用多層マイクロアクチュエータ - Google Patents

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Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１８年１月２５日に出願した米国仮特許出願第６２／６２１，９９０号の優先権を主張し、その全てが言及によって本明細書に援用される。
［本開示の技術分野］
本開示は、一般にディスクドライブへッドサスペンション及びフレクシャに関し、より具体的にはサスペンション及びフレクシャのための多層マイクロアクチュエーション組立体に関する。
ディスクドライブヘッドサスペンションは、回転磁気ディスクとの間でメディアを読み書きするハードディスクドライブ（「ＨＤＤ」）に使用されている。サスペンションは、複数のサスペンションと磁気読み取り／書き込みヘッド（「スライダ」として既知である）とを備えたヘッドジンバル組立体（「ＨＧＡ」）の部品である。スライダには、回転磁気ディスクの１つに対してメディアを読み取って書き込むトランスデューサを含む。ディスクドライブヘッドサスペンションには、例えばフレクシャ、ロードビーム、ベース板、及び１つ以上のアクチュエーションモータを含む各種部品を備えることができる。一般に、アクチュエーションモータは、ＨＤＤの全体的な性能を向上させるため、回転磁気ディスク上方でスライダを精度よく位置決めするために使用することができる。
ＨＤＤ業界の要求に応えるため、改良されたディスクドライブヘッドサスペンションが引き続き必要とされている。効率的に製造可能でありながらも性能を高めたサスペンションが望まれている。本開示は、これらの課題及び他の課題に対処するものである。
一部の実施形態において、ハードディスクドライブサスペンション用の多層マイクロアクチュエータには、圧電（「ＰＺＴ」）層と、拘束層と、下部電極層と、中間電極層と、上部電極層とを含む。下部電極層は、ＰＺＴ層の底面に配置され、第１下部電極アイランド部と第２下部電極アイランド部と第３下部電極アイランド部とを含む。第２下部電極アイランド部はフィンガー部と主要部とを含み、フィンガー部は主要部からＰＺＴ層の第１端部に向かって延出する。中間電極層は、ＰＺＴ層の上面と拘束層の底面との間に配置され、第１中間電極アイランド部と第２中間電極アイランド部とを含む。第２中間電極アイランド部はフィンガー部と主要部とを含み、フィンガー部は主要部からＰＺＴ層の第１端部に向かって延出する。上部電極層は、拘束層の上面に配置されている。
他の実施形態において、ハードディスクドライブ用のサスペンションは、ロードビームと、フレクシャと、マイクロアクチュエータとを含む。ロードビームはディンプルを含む。フレクシャはロードビームに連結され、ばね金属層と、絶縁層と、導電層とを含む。ばね金属層には、スライダ取付領域と、第１取付領域と、第２取付領域とを含む。スライダ取付領域には、ロードビームのディンプルを係合するための荷重点位置がある。導電層は電源トレースとグランドパッドとを含み、モータ電源トレースは端子パッドを含む。マイクロアクチュエータには、圧電（「ＰＺＴ」）層と、拘束層と、下部電極層と、中間電極層と、上部電極層とを含む。下部電極層は、ＰＺＴ層の底面に配置され、第１下部電極アイランド部と第２下部電極アイランド部と第３下部電極アイランド部とを含む。第１下部電極アイランド部は端子パッドに電気的に接続する。第２下部電極アイランド部はフィンガー部と主要部とを含み、フィンガー部は主要部からＰＺＴ層の第１端部に向かって延出する。第３下部電極アイランド部はグランドパッドに電気的に接続する。中間電極層は、ＰＺＴ層の上面と拘束層の底面との間に配置されている。中間電極層は、第１中間電極アイランド部と第２中間電極アイランド部とを含む。第２中間電極アイランド部はフィンガー部と主要部とを含み、フィンガー部は主要部からＰＺＴ層の第１端部に向かって延出する。上部電極層は、拘束層の上面に配置されている。
他の実施形態において、ハードディスクドライブサスペンション用の多層マイクロアクチュエーション組立体には、圧電（「ＰＺＴ」）層と、拘束層と、下部電極層と、中間電極層と、上部電極層と、第１側方端部電極と、第２側方端部電極とを含む。下部電極層は、ＰＺＴ層の底面に配置され、第１下部電極アイランド部と第２下部電極アイランド部とを含む。第２下部電極アイランド部は主要部とフィンガー部とを含み、フィンガー部は主要部から多層マイクロアクチュエーション組立体の第１端部に向かって延出する。中間電極層は、ＰＺＴ層の上面と拘束層の底面との間に配置されている。上部電極層は、拘束層の上面に配置されている。第１側方端部電極は上部電極に連結し、上部電極に対して実質的に直交する方向に下部電極層に向かって延出する。第２側方端部電極は第１下部電極アイランド部に連結し、第１下部電極アイランド部に対して実質的に直交する方向に上部電極層に向かって延出する。第２側方端部電極は第１下部電極アイランド部と中間電極層とを電気的に接続するように構成される。
他の実施形態において、ハードディスクドライブ用のサスペンションは、ロードビームと、フレクシャと、マイクロアクチュエータとを含む。ロードビームはディンプルを含む。フレクシャはロードビームに連結され、ばね金属層と、絶縁層と、導電層とを含む。ばね金属層には、スライダ取付領域と、第１取付領域と、第２取付領域とを含む。スライダ取付領域には、ロードビームのディンプルを係合するための荷重点位置がある。導電層は電源トレースとグランドパッドとを含み、モータ電源トレースは端子パッドを含む。マイクロアクチュエータには、圧電（「ＰＺＴ」）層と、拘束層と、下部電極層と、中間電極層と、上部電極層と、第１側方端部電極と、第２側方端部電極とを含む。下部電極層はＰＺＴ層の底面に配置され、グランドパッドに電気的に接続された第１下部電極アイランド部と、端子パッドに電気的に接続された第２下部電極アイランド部とを含む。中間電極層は、ＰＺＴ層の上面と拘束層の底面との間に配置されている。上部電極層は、拘束層の上面に配置されている。第１側方端部電極は上部電極に連結し、上部電極に対して実質的に直交する方向に下部電極層に向かって延出する。第１側方端部電極は、第１量の導電性接着剤を介して端子パッドに電気的に接続する。第２側方端部電極は第１下部電極アイランド部に連結し、第１下部電極アイランド部に対して実質的に直交する方向に上部電極層に向かって延出する。
上述の本開示の概要は、本開示の各実施形態又はすべての態様を表すことを意図するものではない。本開示のさらなる特徴及び有利性は、以下に示す詳細な説明及び図面から明らかになる。
図１は、サスペンションとスライダとを含むヘッドジンバル組立体の部分的平面図である。 図２Ａは、図１におけるサスペンションの第１マイクロアクチュエータの断面図である。 図２Ｂは、図１におけるサスペンションの第２マイクロアクチュエータの断面図である。 図３は、実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の部分的断面図である。 図４Ａは、図３に示す実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。 図４Ｂは、サスペンションに連結された、実施形態における第２多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。 図５は、図１のサスペンションに連結された、実施形態におけるマイクロアクチュエータの断面図である。 図６は、図１のサスペンションに連結された、実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。
本開示は様々な変形及び代替形態を許容するが、特定の実施形態が一例として図面に示され、本明細書に詳細に記載されている。しかしながら、本開示は開示の特定の形態に限定されることを意図しないということが理解される必要がある。そうではなく、本開示は、本開示の趣旨及び範囲に該当するすべての変形、同等形、及び代替形を網羅するものである。
図１は、サスペンションとスライダとを備えたヘッドジンバル組立体の部分的平面図である。図１に示すように、ヘッドジンバル組立体（「ＨＧＡ」）はスライダ２とサスペンション１０とを備える。一般に、ＨＧＡ１は、１と０の磁化パターンを含んだ１つ以上の回転磁気ディスクにデータを記録及び／又は再生する情報記憶デバイスであるハードディスクドライブ（「ＨＤＤ」）の部品として使用される。一般に、サスペンション１０は、ＨＤＤにおいて組み立てると、アクチュエータアームに連結され、そして該アクチュエータアームは、ヘッドスライダ２を回転磁気ディスク上方で正確に位置決めするためにサスペンション１０を動かすボイスコイルモータに連結されている。
図示するように、サスペンション１０は、ロードビーム１２と、フレクシャ２０と、第１マイクロアクチュエータ１００と、第２マイクロアクチュエータ２００とを備える。ロードビーム１２は、例えばステンレス鋼などの１つ以上の金属材料から作製される実質的に剛性のある構造である。ロードビーム１２には、近位端部１４と遠位端部１６とがある。ロードビーム１２は、本明細書に記載するように、スライダ２がサスペンション１０に対して前後左右に揺れることを可能にするディンプルをさらに含む。このスライダ２の動きにより、スライダ２が回転磁気ディスク上のデータトラックに追従可能になり、回転磁気ディスク表面の振動又は不規則性に対応する。
また、サスペンション１０は、近位端部１４に隣接してロードビーム１２に連結されたベース板も備える。ベース板は、例えば溶接などの種々の手段を使用してロードビーム１２に連結することができる。さらに、ベース板は、例えばステンレス鋼などの１つ以上の金属材料から作製される。組立ＨＤＤ又はヘッドスタックアセンブリにおいて、ベース板はアクチュエータアームに連結又は「据え込み加工」される。
図１及び図２Ａ～図２Ｂに示すように、フレクシャ２０は、ばね金属層２２と、絶縁層３８と、導電層４０とを含む。フレクシャ２０は、一般に、プリアンプ回路などの他のハードディスクドライブ回路部品にスライダ２を電気的に接続するために使用される。フレクシャ２０は、例えばフレクシャ２０のばね金属層２２をロードビーム１２に溶接するなどの種々の手段を使用してロードビーム１２に連結することができる。
ばね金属層２２は、主要部２４と、第１支持アーム部２６ａと、第２支持アーム部２６ｂと、第１リンケージ部材２８ａと、第２リンケージ部材２８ｂと、スライダ取付領域３４とを含む。ばね金属層２２は、例えばステンレス鋼などの１つ以上の金属材料から作製される。
図示するように、第１支持アーム部２６ａと第２支持アーム部２６ｂとは、主要部２４から、ロードビーム１２の遠位端部１６に隣接するフレクシャの遠位端部に向かって延出する。第１リンケージ部材２８ａは、第１リンケージ部材２８ａが第１支持アーム部２６ａと第２支持アーム部２６ｂとの間に配置されるように、第１支持アーム部２６ａから内方にフレクシャ２０の長手方向軸に向かって延出する。同様に、第２リンケージ部材２８ｂは、第２支持アーム部２６ｂと第１支持アーム部２６ａとの間に配置されるように、第２支持アーム部２６ｂから実質的にフレクシャ２０の長手方向軸に向かって延出する。スライダ取付領域３４は、第１リンケージ部材２８ａと第２リンケージ部材２８ｂとに連結され、実質的にスライダ２を支持するように使用される。スライダ取付領域３４には、ロードビーム１２のディンプルを係合するようにサイズを有し且つ形状をなす荷重点位置を含む。荷重点位置とロードビーム１２のディンプルとが係合することで、スライダ取付領域３４が支持アーム部２６ａ、２６ｂに対して動くことが可能である。リンケージ部材２８ａ、２８ｂの対応する動きは、スライダ取付領域３４の動き、つまりスライダ２の対応する動きを制御するように使用することができる。
第１リンケージ部材２８ａは第１遠位取付領域３０ａを含み、主要部２４は第１近位取付領域３２ａを含む。図１のサスペンションの第１マイクロアクチュエータの断面図を示す図２Ａに良好に示すように、第１遠位取付領域３０ａが第１近位取付領域３２ａから離間することで、ばね金属層２２の第１アクチュエータ開口部３１ａを画定する。本明細書に記載するように、第１遠位取付領域３０ａと第１近位取付領域３２ａとは、第１マイクロアクチュエータ１００を支持するために使用される。同様に、第２リンケージ部材２８ｂは第２遠位取付領域３０ｂを含み、主要部２４は第２近位取付領域３２ｂを含む。図１のサスペンションの第２マイクロアクチュエータの断面図を示す図２Ｂに良好に示すように、第２遠位取付領域３０ｂが第２近位取付領域３２ｂから離間することで、ばね金属層２２の第２アクチュエータ開口部３１ｂを画定する。本明細書に記載するように、第２遠位取付領域３０ｂと第２近位取付領域３２ｂとは、第２マイクロアクチュエータ２００を支持するために使用される。ばね金属層２２は、第１マイクロアクチュエータ１００、第２マイクロアクチュエータ２００、又はその両方の支持に利用するため他の構造（例えばスライダ取付領域３４又は主要部２４）から延出する部分（例えばタブ）をさらに含むことができる。
絶縁層３８はばね金属層２２の少なくとも一部上に形成されており、導電層４０（図２Ａ及び図２Ｂ）は絶縁層３８の一部上に形成されて、第１群のトレース４２ａ（図１）と第２群のトレース４２ｂ（図１）とを含む。一般に、第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂの各トレースは、フレクシャ２０の長さに沿って電流（例えば信号）を流すものである。第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂの複数のトレースは、テール端子とスライダ接合端子とを含む。各トレースのテール端子は、フレクシャ２０のテール領域に配置され、（例えば超音波接合によって）プリアンプ回路、又はＨＧＡ１がＨＤＤに組み入れられるときは他のＨＤＤ回路部品に接合することができる。各トレースのスライダ接合端子は、ロードビーム１２の遠位端部１６に実質的に隣接するフレクシャ２０のジンバル領域に配置され、スライダ２がスライダ取付領域３４に連結されると（例えばはんだ付けによって）スライダ２の端子に接合することができる。
第１群のトレース４２ａは、第１電源トレース４４ａを含む５つのトレースを含む。第１電源トレース４４ａは第１端子パッド４６ａで終端する。図２Ａに良好に示すように、第１端子パッド４６ａは第１近位取付領域３２ａの上方の絶縁層３８上に形成される。第１群のトレース４２ａにおける他の４つのトレースは、スライダ２からの読み取り信号若しくはスライダ２への書き込み信号を流すために使用することができるか、又はグランドトレースとして使用することができる。同様に、第２群のトレース４２ｂは、第２電源トレース４４ｂを含む５つのトレースを含む。第２電源トレース４４ｂは第２端子パッド４６ｂで終端する。図２Ｂに良好に示すように、第２端子パッド４６ｂは第２近位取付領域３２ｂの上方の絶縁層３８上に形成される。第２群のトレース４２ｂにおける他の４つのトレースは、スライダ２からの読み取り信号若しくはスライダ２への書き込み信号を流すために使用することができるか、又はグランドトレースとして使用することができる。本明細書に記載するように、第１電源トレース４４ａと第２電源トレース４４ｂとはそれぞれ、実質的に、第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００とに電源を供給するために使用される。
第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂは、例えば銅又は銅合金などの１つ以上の導電性材料から作製することができる。第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂはそれぞれ（電源トレースを含む）５つのトレースを含むものとして示されるが、各群のトレースは、任意の目的（例えば、スライダ２への及びスライダ２からの読み取り信号を流す、スライダ２への及びスライダ２からの書き込み信号を流す、１つ以上のグランドトレースなど）で使用され得る、任意の適切な数のトレース（例えば６つのトレース、８つのトレース、２０個のトレースなど）を含むことができる。さらに、第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂは、同じ又は異なる数のトレースを含むことができる。第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂは、例えば、アディティブ法、セミアディティブ法、又はサブトラクティブ法などの種々の方法を使用して絶縁層３８上に形成することができる。第１群のトレース４２ａ及び／又は第２群のトレース４２ｂの外面は、めっき層（例えば、ニッケル、金、又はそれらの任意の組合せ）を含むことができる。
また、導電層は、第１グランドパッド４８ａと第２グランドパッド４８ｂとも含む。図２Ａに良好に示すように、第１グランドパッド４８ａはフレクシャ２０のばね金属層２２の第１遠位取付領域３０ａ上に形成される。同様に、図２Ｂに良好に示すように、第２グランドパッド４８ｂはフレクシャ２０のばね金属層２２の第２遠位取付領域３０ｂ上に形成される。第１グランドパッド４８ａ及び第２グランドパッド４８ｂは、ばね金属層２２と直接的に接触しているものとして示されるが、グランドパッドとばね金属層２２との間には、介在する導電層を配置することができる。介在する導電層は、例えば、導電性材料（例えば、金、ニッケル、クロム、銅など、又はそれらの任意の組合せ）による１つ以上の電着層であってもよい。
絶縁層３８は、ばね金属層２２と導電層４０との電気的導電を阻止する（例えばばね金属層２２と第１群のトレース４２ａ及び／又は第２群のトレース４２ｂとの電気的短絡を阻止する）、誘電性材料（例えばポリイミド）である。一部の実施形態において、フレクシャ２０は、第１群のトレース４２ａ、第２群のトレース４２ｂ、又はその両方の少なくとも一部上に形成されたカバー層を含む。絶縁層３８のように、カバー層は、（例えば、他の部品との偶発的な物理的接触による）第１群のトレース４２ａ及び第２群のトレース４２ｂの電気的短絡の阻止に利用されて、フレクシャ２０の取り扱い時（例えば、サスペンション１０又はＨＧＡ１の組み立て時）における損傷からトレースを保護する誘電性材料（例えばポリイミド）である。絶縁層３８とカバー層とは、同じ又は異なる誘電性材料であってもよい。
上述のように、サスペンション１０は、ＨＤＤに組み入れられると、ボイスコイルモータによって動かされて回転磁気ディスク上方でスライダ２の動きを制御する。第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００とは、スライダ２をより精度良く動かして、実質的にボイスコイルモータ単独よりもスライダ２の位置決めを微細に制御するために使用される。ボイスコイルモータとマイクロアクチュエータ１００、２００とはともにサスペンション１０に対してスライダ２を動かすために使用されるので、こうしたサスペンションは一般に２段作動式（「ＤＳＡ」）サスペンションと呼ばれている。さらに、サスペンション１０はベース板に取り付けた１つ以上のマイクロアクチュエータを含むことができ、そうしたサスペンションは一般に３段作動式サスペンションと呼ばれている。
図２Ａに良好に示すように、第１マイクロアクチュエータ１００には、圧電（「ＰＺＴ」）素子層１１０と、拘束層１２０と、下部電極層１３０と、中間電極層１４２と、上部電極層１５２とを含む。アクチュエーション電圧が第１マイクロアクチュエータ１００に印加されると、ＰＺＴ素子層１１０は膨張又は収縮し、第１アクチュエータ開口部３１ａの長さを変化させて第１リンケージ部材２８ａ、スライダ取付領域３４、及びスライダ２を対応して動かす。ＰＺＴ素子層１１０は、例えばチタン酸ジルコン酸鉛から作製することができる。「ＰＺＴ」という用語は、一般に圧電デバイスを指す省略語として用いられることがある。この省略用語は本明細書において使用されるが、「ＰＺＴ」デバイスが厳密にチタン酸ジルコン酸鉛から作製されなくともよいということを理解する必要がある。
本明細書に記載するように、第１マイクロアクチュエータ１００は、（例えば、導電性接着剤又は他の任意の適切な接着剤を使用して）サスペンション１０に連結される。ＰＺＴ素子層１１０が膨張するとき、サスペンション１０に直接隣接するＰＺＴ素子層１１０の下部分は、サスペンション１０からさらに離れているＰＺＴ素子層１１０の上部分ほど膨張しない。これは、ＰＺＴ素子層１１０の下部分が、第１マイクロアクチュエータ１００とサスペンション１０との接合により部分的に拘束されているためである。このように、ＰＺＴ素子層１１０の上部分は下部分よりも膨張し、ＰＺＴ素子層１１０は膨張時に曲げを生じる。この曲げにより、ＰＺＴ素子層１１０の全体的な膨張（「ストローク長」と呼ばれることがある）が減少することになる。同様に、ＰＺＴ素子層１１０が収縮するときも、ＰＺＴ素子層１１０は曲がる。
拘束層１２０は、部分的に拘束されたＰＺＴ素子層１１０の下部分によって生じる第１マイクロアクチュエータ１００の曲げを低減、阻止、及び／又は制御するために使用される。拘束層１２０は、ＰＺＴ素子層１１０の膨張又は収縮を部分的に阻止するとともにマイクロアクチュエータのストローク長を増大させる実質的に剛性又は硬質な層である。より具体的には、拘束層１２０は、ＰＺＴ素子層１１０の膨張又は収縮によって生じる曲げと反対方向にマイクロアクチュエータ１００を曲げるために使用することができる。また、拘束層１２０は、膨張／収縮又は他の圧力によって生じるＰＺＴ素子層１１０の機械的不良の可能性を低めるために使用することもできる。
一部の実施形態において、拘束層１２０は、ＰＺＴ素子層１１０と同じ又は類似の材料から作製される。これは、能動拘束層構造（active constraining layer construction）（「ＣＬＣ」）と呼ばれることがある。そうした実施形態において、本明細書に記載するように、第１マイクロアクチュエータ１００にアクチュエーション電圧を印加することで、ＰＺＴ素子層１１０と拘束層１２０との反対の動きが生じる。例えば、アクチュエーション電圧によりＰＺＴ素子層１１０を膨張させると、拘束層１２０は収縮する。同様に、アクチュエーション電圧によりＰＺＴ素子層１１０を収縮させると、拘束層１２０は膨張する。
図示するように、下部電極層１３０はＰＺＴ素子層１１０の底面に形成され、第１下部電極アイランド部１３２と第２下部電極アイランド部１３４と第３下部電極アイランド部１４０とを含む。第１下部電極アイランド部１３２は、第１マイクロアクチュエータ１００の近位端部１１２に直接隣接して配置され、第３下部電極アイランド部１４０は、第１マイクロアクチュエータ１００の遠位端部１１４に直接隣接して配置されている。第１下部電極アイランド部１３２と第２下部電極アイランド部１３４と第３下部電極アイランド部１４０とのそれぞれは、ＰＺＴ分極処理のため各電極アイランド部が他のものから電気的に分離するように互いに離間している。下部電極層１３０は、例えば、ニッケル、クロム、金、銅、又はそれらの任意の組合せなどの導電性金属材料から作製することができる。さらに、下部電極層１３０は、例えば、スパッタリング又は他の堆積処理などの種々の手段によってＰＺＴ素子層１１０の底面に形成することができる。
中間電極層１４２は、ＰＺＴ素子層１１０と拘束層１２０との間に配置され、第１中間電極アイランド部１４４と第２中間電極アイランド部１４６とを含む。第１中間電極アイランド部１４４は、第１マイクロアクチュエータ１００の近位端部１１２に直接隣接して配置されているという点で、上述の第１下部電極アイランド部１３２と類似する。図示するように、第１中間電極アイランド部１４４は、第１下部電極アイランド部１３２と実質的に一致するが、第１下部電極アイランド部１３２からオフセットされるか又は離間することができる。第２中間電極アイランド部１４６は、第１中間電極アイランド部１４４と離間するという点で第２下部電極アイランド部１３４と類似するが、第２中間電極アイランド部１４６は第１マイクロアクチュエータ１００の遠位端部１１４から近位端部１１２に向かって延出する。中間電極層１４２は、下部電極層１３０と同じ又は異なる材料から作製することができる。さらに、中間電極層１４２は、例えば、スパッタリング又は他の堆積処理などの種々の手段を使用してＰＺＴ素子層１１０の上面又は拘束層１２０の底面に形成することができる。
図示するように、上部電極層１５２は、拘束層１２０の上面に配置されている。互いに離間した複数の電極アイランド部を含む下部電極層１３０や中間電極層１４２とは異なり、上部電極層１５２は、ＰＺＴ素子層１１０の遠位端部１１４から近位端部１１２に延出する。上部電極層１５２は、中間電極層１４２及び／又は下部電極層１３０と同じ又は異なる材料から作製することができる。さらに、上部電極層１５２は、例えば、スパッタリング又は他の堆積処理などの種々の手段を使用して拘束層１２０の上面に形成することができる。
図２Ａに示すように、フレクシャ２０は、第１マイクロアクチュエータ１００をサスペンション１０のフレクシャ２０に連結するために使用される第１量の導電性接着剤１７０と第２量の導電性接着剤１７２とを含む。第１量の導電性接着剤１７０は、第１電源トレース４４ａ（図１）の第１端子パッド４６ａの少なくとも一部を覆うように、絶縁層３８上に配置されている。図示するように、下部電極層１３０の第１下部電極アイランド部１３２と第２下部電極アイランド部１３４とは、第１量の導電性接着剤１７０内に配置される、及び／又は第１量の導電性接着剤１７０に接触する。第１量の導電性接着剤１７０と第２量の導電性接着剤１７２とは、第１マイクロアクチュエータ１００をフレクシャ２０のばね金属層２２の第１遠位取付領域３０ａと第１近位取付領域３２ａとに機械的に連結する。第１量の導電性接着剤１７０は、第１下部電極アイランド部１３２を第１端子パッド４６ａに電気的に接続し、また、第２下部電極アイランド部１３４を第１端子パッド４６ａに電気的に接続する。図示するように、第１量の導電性接着剤１７０は、第１下部電極アイランド部１３２と第２下部電極アイランド部１３４とがともに第１量の導電性接着剤１７０に接触しているように、十分に幅広いものである。第２量の導電性接着剤１７２は、第３下部電極アイランド部１４０を第１グランドパッド４８ａに電気的に接続する。
第１量の導電性接着剤１７０と第２量の導電性接着剤１７２とは、例えば、電気伝導性エポキシであってもよい。電気伝導性エポキシは、エポキシ量において電気伝導性を可能にするのに利用される導電性フィラー粒子を含むことができる。導電性フィラー粒子は、例えば、銀粒子、金粒子、ニッケル粒子、若しくはクロム粒子など、又は任意のそれらの組合せであってもよい。
ＰＺＴ素子層１１０は、第１電気ビア１６０と第２電気ビア１６２とを含む。第１電気ビア１６０は、下部電極層１３０の第１下部電極アイランド部１３２と中間電極層１４２の第１中間電極アイランド部１４４とを電気的に接続する。第１電気ビア１６０は、ＰＺＴ素子層１１０に形成された貫通孔と貫通孔に配された導電性材料のカラムとを含む。貫通孔はまた、貫通孔によって画定される壁部に形成されたスパッタリング金属層（例えば銅及び／又はクロム）を含むこともできる。スパッタリング金属層は、第１電気ビア１６０を形成するため、貫通孔に導電性材料のカラムを形成するのに利用するために使用することができる。導電性材料のカラムは、第１下部電極アイランド部１３２と第１中間電極アイランド部１４４とに連結する及び／又は接触して、下部電極層１３０と中間電極層１４２との間を電気的に接続する。上述のように、第１下部電極アイランド部１３２は第１端子パッド４６ａに電気的に接続されているので、第１電気ビア１６０は、第１中間電極アイランド部１４４と第１端子パッド４６ａとを電気的に接続する。図２Ａの断面図は、第１下部電極アイランド部１３２と第１中間電極アイランド部１４４との間の第１電気ビア１６０のみを示すが、任意の適切な数の電気ビアを２つの電極アイランド部の間に配置してもよい（例えば、２つの電気ビア、３つの電気ビア、５つの電気ビアなど）。
第２電気ビア１６２は、上述の第１電気ビア１６０と同じ又は類似するものであり、第３下部電極アイランド部１４０と第２中間電極アイランド部１４６とを電気的に接続する。上述のように、第３下部電極アイランド部１４０は、第２量の導電性接着剤１７２を介して第１グランドパッド４８ａに電気的に接続されているので、第２電気ビア１６２は、第２中間電極アイランド部１４６と第１端子パッド４６ａとを電気的に接続する。図２Ａの断面図は、第３下部電極アイランド部１４０と第２中間電極アイランド部１４６との間の第２電気ビア１６２を示すが、２つの電極アイランド部の間に配置される任意の数の電気ビアも可能である（例えば、２つの電気ビア、３つの電気ビア、５つの電気ビアなど）。
第３電気ビア１６４は、第１電気ビア１６０及び第２電気ビア１６２と同じ又は類似するものであり、第１中間電極アイランド部１４４と上部電極層１５２とを電気的に接続する。第１電気ビア１６０や第２電気ビア１６２のように、第３電気ビア１６４は拘束層１２０の貫通孔と導電性材料のカラムとを含む。上述のように、第１端子パッド４６ａ、第１量の導電性接着剤１７０、第１下部電極アイランド部１３２、第１電気ビア１６０、及び第１中間電極アイランド部１４４は電気的に接続されているので、第３電気ビア１６４は、第１マイクロアクチュエータ１００において上部電極層１５２を第１端子パッド４６ａへと電気的に接続する。
ＰＺＴ素子層１１０は矢印Ａ１の方向に分極される。同様に、拘束層１２０は、矢印Ａ１と実質的に同じ方向である矢印Ａ２の方向に分極される。分極は、所定の時間、ＰＺＴ素子層１１０及び／又は拘束層１２０にＤＣ電圧を印加して、永久双極子構成を生じさせることを意味する。一般に、電位差が与えられたＰＺＴ素子層１１０と拘束層１２０との領域にのみ分極が起こる。分極されない他の領域は、不感帯領域と呼ばれることがある。通常、これらの不感帯領域は、マイクロアクチュエータ１００の近位端部１１２と遠位端部１１４とに隣接してより頻繁に生じる。活性化電圧がマイクロアクチュエータに印加されると、分極された領域は所望の動きを生じる（例えば膨張又は収縮）一方で、不感帯領域には生じない。これらの不感帯領域は、マイクロアクチュエータの動きを阻止する（例えばストローク長の減少をもたらす）ので望ましくない。
上述のように、第１電源トレース４４ａは第１端子パッド４６ａに電流を供給する。この電流は、種々の部品を介して上部電極層１５２に流れ、また第２下部電極アイランド部１３４にも流れる。図示するように、上部電極層１５２は電圧Ｖを有し、第２下部電極アイランド部１３４も電圧Ｖを有する。一方で、第２中間電極層１４６は電気的にグランド接続されている。第２中間電極層１４６とのこの電位差が、ＰＺＴ素子層１１０及び／又は拘束層１２０の動きを生じさせるアクチュエーション電圧となる。アクチュエーション電圧は、矢印Ａ１及び矢印Ａ２で示す分極方向と実質的に平行に印加されるので、正常なひずみが起こる。より具体的には、図示する構成において、ＰＺＴ素子層１１０は膨張して、拘束層１２０は収縮する。
図２Ｂを参照すると、マイクロアクチュエータ２００は、第１マイクロアクチュエータ１００と同じ又は類似するものであり、圧電（「ＰＺＴ」）素子層２１０と、拘束層２２０と、下部電極層２３０と、中間電極層２４２と、上部電極層２５２とを含む。アクチュエーション電圧が第２マイクロアクチュエータ２００に印加されると、ＰＺＴ素子層２１０は膨張又は収縮し、第２アクチュエータ開口部３１ｂの長さを変化させて、第２リンケージ部材２８ｂ、スライダ取付領域３４、及びスライダ２を対応して動かす。
ＰＺＴ素子層２１０及び拘束層２２０は、上述されたＰＺＴ素子層１１０及び拘束層１２０と同じ又は類似するものである。同様に、下部電極層２３０は、第１下部電極アイランド部２３２と第２下部電極アイランド部２３４と第３下部電極アイランド部２４０とを含むという点で下部電極層１３０と同じ又は類似するものである。中間電極層２４２は、第１中間電極アイランド部２４４と第２中間電極アイランド部２４６とを含むという点で中間電極層１４２と同じ又は類似するものである。
図示するように、第２マイクロアクチュエータ２００は、第１マイクロアクチュエータ１００と同じ又は類似する方法でサスペンション１０のフレクシャ２０に連結される。より具体的には、第２マイクロアクチュエータ２００をフレクシャ２０に連結するために、第１量の導電性接着剤２７０と第２量の導電性接着剤２７２とを使用する。
ＰＺＴ素子層１１０のように、ＰＺＴ素子層２１０は、第１電気ビア１６０及び第２電気ビア１６２と同じ又は類似するものである第１電気ビア２６０及び第２電気ビア２６２を含む。第１電気ビア２６０は、下部電極層２３０の第１下部電極アイランド部２３２と中間電極層２４２の第１中間電極アイランド部２４４とを電気的に接続する。第２電気ビア２６２は、第２中間電極アイランド部２４６を第３下部電極アイランド部２４０に電気的に接続する。拘束層２２０は、第３電気ビア１６４と同じ又は類似するとともに、第１中間電極アイランド部２４４と上部電極層２５２とを電気的に接続する第３電気ビア２６４を含む。
ＰＺＴ素子層２１０は、実質的に矢印Ａ１の反対方向である矢印Ｂ１の方向に分極されるという点で、ＰＺＴ素子層１１０とは異なる。同様に、拘束層２２０は、実質的に矢印Ｂ１と同じ方向である矢印Ｂ２の方向に分極されるという点で、拘束層１２０とは異なる。
第２電源トレース４４ｂ（図１）は第２端子パッド４６ｂに電流を供給する。この電流は、種々の部品を介して上部電極層２５２に流れ、また第２下部電極アイランド部２３４にも流れる。図示するように、上部電極層２５２は電圧Ｖを有し、第２下部電極アイランド部２３４も電圧Ｖを有する。一方で、第２中間電極層２４６は電気的にグランド接続される。この電位差が、ＰＺＴ素子層２１０及び／又は拘束層２２０の動きを生じさせるアクチュエーション電圧となる。アクチュエーション電圧は、矢印Ｂ１及び矢印Ｂ２で示す分極方向と実質的に平行に印加されるので、正常なひずみが起こる。この構成において、ＰＺＴ素子層２１０は収縮して、拘束層２２０は膨張する。
上述するように、第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００との対応する動きは、第１リンケージ部材２８ａと第２リンケージ部材２８ｂとの動きを生じさせ、これがスライダ取付領域３４の動きを生じさせる。荷重点位置及びロードビーム１２のディンプル周りでスライダ２を動かすために、第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００とは共に動作してスライダ２を押し引きする。第１マイクロアクチュエータ１００のＰＺＴ素子層１１０と拘束層１２０とは、第２マイクロアクチュエータ２００のＰＺＴ素子層２１０と拘束層２２０と実質的に反対方向に分極されるので、この実施例において、第１マイクロアクチュエータ１００は実質的に膨張する一方、第２マイクロアクチュエータ２００は実質的に収縮する。この反対の動きがサスペンション１０に対するスライダ２の回転を生じさせて、回転磁気ディスク上でスライダ２の精度のよい位置決めを行う。第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００との層が同じ方向に分極された場合、第１マイクロアクチュエータ１００と第２マイクロアクチュエータ２００とは同じ方向に動いて（例えばともに実質的に膨張する）、スライダ２の所望の動きを得られないであろう。
図３は、実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の部分的断面図である。図３に示すように、第１マイクロアクチュエータ３００には、圧電（「ＰＺＴ」）素子層３１０と、拘束層３２０と、下部電極層３３０と、中間電極層３４２と、上部電極層３５２とを含む。ＰＺＴ素子層３１０は、第１電気ビア３６０と第２電気ビア３６２とを含む。同様に、拘束層３２０は第３電気ビア３６４を含む。
拘束層３２０とＰＺＴ素子層３１０とはほぼ同じ厚みであるように示されるが、拘束層３２０は、ＰＺＴ素子層３１０よりも大きくともよく（例えばより厚みがある）、又はＰＺＴ素子層３１０よりも小さくともよい（例えばより薄い）。例えば、マイクロアクチュエータが段差形状を有するように、拘束層３２０の長さがＰＺＴ素子層３１０の長さよりも短くともよい。ＰＺＴ素子層３１０と拘束層３２０とは、例えば、拘束層３２０をＰＺＴ素子層３１０に連結すること（例えば接着剤を使用して）、又はアディティブ法を用いて拘束層３２０をＰＺＴ素子層３１０上に形成することなどで、種々の方法を使用して作製することができる。一部の実施形態において、拘束層３２０は、例えばステンレス鋼、非分極（非活性化）圧電材料、ポリマー（例えばシリコン）、任意の他の適切な材料、又は任意のそれらの組合せから作製された受動拘束層構成であってもよい。
下部電極層３３０は、第１下部電極アイランド部３３２と第２下部電極アイランド部３３４と第３下部電極アイランド部３４０とを含む。第２下部電極アイランド部３３４は、主要部３３６とフィンガー部３３８とを含む。フィンガー部３３８は、主要部３３６からＰＺＴ素子層３１０の近位端部３１２に向かって延出する。図示するように、主要部３３６とフィンガー部３３８とは実質的に長方形状であるが、他の形状も可能である。全体として、主要部３３６とフィンガー部３３８との形状及びサイズにより、第２下部電極アイランド部３３４が略「Ｌ字」状になる。
第２下部電極アイランド部３３４のフィンガー部３３８と第１下部電極アイランド部３３２とは、第２下部電極アイランド部３３４と第１下部電極アイランド部３３２とが互いに電気的に分離するように互いに離間している。同様に、主要部３３６と第１下部電極アイランド部３３２とは互いに離間している。図示するように、フィンガー部３３８は、主要部３３６から完全にＰＺＴ素子層３１０の近位端部３１２まで延出する。あるいは、フィンガー部３３８は、フィンガー部３３８と第１下部電極アイランド部３３２とがいくらか重なり合う程度にＰＺＴ素子層３１０の近位端部３１２から離間するように、主要部３３６から延出することができる。
中間電極層３４２は、第１中間電極アイランド部３４４と第２中間電極アイランド部３４６とを含むという点で中間電極層１４２と類似するものである。しかしながら、第２中間電極アイランド部１４６とは異なり、第２中間電極アイランド部３４６は主要部３４８とフィンガー部３５０とを含む。主要部３４８は、ＰＺＴ素子層３１０の遠位端部３１４から近位端部３１２に向かって延出する。フィンガー部３５０は、主要部３４８から近位端部３１２に延出する。主要部３４８とフィンガー部３５０とは、第１中間電極アイランド部３４４から離間している。図示するように、主要部３４８とフィンガー部３５０とは実質的に長方形状であるが、他の形状も可能である。全体として、主要部３４８とフィンガー部３５０との形状及びサイズにより、第２中間電極アイランド部３４６が略「Ｌ字」状になる。
図４Ａは、図３に示す実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。図４Ａに示すように、第１マイクロアクチュエータ３００は、サスペンション１０のフレクシャ２０に連結される。第１量の導電性接着剤３７０は、第１マイクロアクチュエータ３００をフレクシャ２０のばね金属層２２の第１近位取付領域３２ａに機械的に連結する。また、第１量の導電性接着剤３７０は、第１端子パッド４６ａを第１下部電極アイランド部３３２に電気的に接続する。さらに、第２下部電極アイランド部３３４のフィンガー部３３８はＰＺＴ素子層３１０の近位端部３１２に延出するので、第１量の導電性接着剤３７０はまた、フィンガー部３３８を介して第２下部電極アイランド部３３４を第１端子パッド４６ａに電気的に接続する。
第１マイクロアクチュエータ３００は、種々の方法を使用してサスペンション１０のフレクシャ２０に連結することができる。例えば、第１ステップにおいて、第１量の導電性接着剤３７０は、絶縁層３８及び／又は第１端子パッド４６ａの少なくとも一部に配され、第２量の導電性接着剤３７２は、第１グランドパッド４８ａの少なくとも一部に配される。第２ステップにおいて、第１マイクロアクチュエータ３００はその後、第１下部電極アイランド部３３２が第１量の導電性接着剤３７０に接触し、第３下部電極アイランド部３４０が第２量の導電性接着剤３７２に接触するように、フレクシャ２０に向かって動かされる。第１マイクロアクチュエータ３００がフレクシャ２０に向かって動くと、第１量の導電性接着剤３７０と第２量の導電性接着剤３７２とは、電極アイランド部周りに「吸い上げられる」又は流れる。第３ステップにおいて、第１量の導電性接着剤３７０と第２量の導電性接着剤３７２とはその後、第１マイクロアクチュエータ３００をフレクシャ２０に連結するために、所定の時間硬化される（例えば、１０秒、３０秒、１分、５分、１０分など）。
有利には、この構成において、第１量の導電性接着剤３７０は、図２Ａに示すようなサスペンションに取り付けられるマイクロアクチュエータの第１量の導電性接着剤１７０よりも長さ方向に実質的に小さいものであり得、これは、第１量の導電性接着剤３７０が、第１下部電極アイランド部３３２と第２下部電極アイランド部３３４とを第１端子パッド４６ａに電気的に接続するために第１下部電極アイランド部３３２と第２下部電極アイランド部３３４との間の空間に広がる必要がないためである。このように、この構成により、サスペンション１０を製造するために必要とされる導電性接着剤材料が少なくなる。
さらに、第２下部電極アイランド部３３４は、（第２下部電極アイランド部１３４とは反対に）完全にマイクロアクチュエータ３００の近位端部３１２まで延出するので、フィンガー部３３８はＰＺＴ素子層３１０の不感帯を減少させる。フィンガー部３３８は、第２下部電極アイランド部３３４の有効長を増大させるので、電圧をＰＺＴ素子層３１０及び／又は拘束層３２０のより大きな部分に印加して、分極、その後アクチュエーション電圧で活性化できる領域を増大可能である。同様に、第２中間電極アイランド部３４６のフィンガー部３５０は、ＰＺＴ素子層３１０及び／又は拘束層３２０における不感帯領域を減少させるのに利用される。これもまた、フィンガー部３５０が、電圧を印加することができる第２中間電極アイランド部３４６の有効長を延長させるので、ＰＺＴ素子層３１０及び／又は拘束層３２０のさらなる領域が分極され、その後アクチュエーション電圧に対して活性化することができる。
図４Ｂは、サスペンションに連結された、実施形態における第２多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。図４Ｂに示すように、マイクロアクチュエータ３００はまた、フレクシャ２０のばね金属層２２の第２近位取付領域３２ｂと第２遠位取付領域３０ｂとに連結することができる。図４Ａに示す構成と比較すると、マイクロアクチュエータ３００は、遠位端部３１４が第２近位取付領域３２ｂに連結され、近位端部３１２が第２遠位取付領域３０ｂに連結されるように、１８０度回転されている。
図示するように、上述の第１量の導電性接着剤３７０と同じ又は類似する第１量の導電性接着剤４７０は、第３下部電極アイランド部３４０と第２端子パッド４６ｂとの間に配置される。第１量の導電性接着剤４７０は、マイクロアクチュエータ３００の遠位端部３１４を第２近位取付領域３２ｂに機械的に連結し、第２端子パッド４６ｂと第３下部電極アイランド部３４０とを電気的に接続する。同様に、第２量の導電性接着剤４７２は、第２グランドパッド４８ｂと第１下部電極アイランド部３３２との間に配置される。第２量の導電性接着剤４７２は、マイクロアクチュエータ３００の近位端部３１２を第２遠位取付領域３０ｂに機械的に連結し、第２グランドパッド４８ｂと第１下部電極アイランド部３３２とを電気的に接続する。
上述及び図３に示すように、第２下部電極アイランド部３３４はフィンガー部３３８を含み、第２中間電極アイランド部３４６はフィンガー部３５０を含む。図４Ａに示す構成とは異なり、フィンガー部３３８は、第２量の導電性接着剤４７２に接触するように、第２中間電極アイランド部３４６の主要部３４８から延出する。このように、第２中間電極アイランド部３４６は、第２グランドパッド４８ｂに電気的に接続されている。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ＰＺＴ素子層３１０は矢印Ｃ１の方向に分極され、拘束層３２０は矢印Ｃ２の方向に分極される。言い換えると、ＰＺＴ素子層３１０と拘束層３２０とは、マイクロアクチュエータ３００が第１遠位取付領域３０ａ及び第１近位取付領域３２ａ（図４Ａ）、又は第２遠位取付領域３０ｂ及び第２近位取付領域３２ｂ（図４Ｂ）に連結されるかに関わらず同じ方向に分極される。図４Ａに示すように、アクチュエーション電圧がマイクロアクチュエータ３００に印加されると、上部電極層３５２に電圧Ｖが存在し、下部電極層３３０の第２下部電極アイランド部３３４に電圧Ｖが存在する。一方で、第２中間電極３４６は電気的にグランド接続される。図４Ａに示すこの電位差の結果、ＰＺＴ素子層３１０は膨張して、拘束層３２０は収縮する。図４Ｂに示すマイクロアクチュエータ構成では、アクチュエーション電圧がマイクロアクチュエータ３００に印加されると、中間電極層３４６に電圧Ｖが存在する一方、上部電極層３５２と第２下部電極３３４とは電気的にグランド接続されている。
したがって、有利には、マイクロアクチュエータ３００と同じである２つのマイクロアクチュエータがサスペンション１０のフレクシャ２０に連結されて、上述のようなスライダ２の反対又は押し引きの動きを生じさせることができる。押し引き又は反対の動きを得るためにマイクロアクチュエータを異なる方向に分極させるよりも、２つのマイクロアクチュエータをフレクシャ２０上で互いに対して単に１８０度回転させて（図４Ａ及び図４Ｂ）、製造プロセスを簡易化している。言い換えると、マイクロアクチュエータ３００は、サスペンション１０に逆に取り付け可能である。一方で、図２Ａに示す第１マイクロアクチュエータ１００と図２Ｂに示す第２マイクロアクチュエータ２００とはフィンガー部を含まないので、第１マイクロアクチュエータ１００は、１８０度回転させて第２遠位取付領域３０ｂ及び第２近位取付領域３２ｂに取り付けることができない。同様に、第２マイクロアクチュエータ２００は、１８０度回転させて第１遠位取付領域３０ａ及び第１近位取付領域３２ａに取り付けることができない。
図５は、図１のサスペンションに連結された、実施形態におけるマイクロアクチュエータの断面図である。図５に示すように、マイクロアクチュエータ５００は、サスペンション１０のフレクシャ２０（図１）に連結されている。マイクロアクチュエータ５００には、圧電（「ＰＺＴ」）層５１０と、拘束層５２０と、下部電極層５３０と、中間電極層５４２と、上部電極層５５２とを含む。マイクロアクチュエータ５００は、単一電極アイランド部として構成された中間電極層５４２を含む。
さらに、マイクロアクチュエータ５００は電気ビアを含まない。代わりに、マイクロアクチュエータ５００には、第１側方端部電極５５４と、第２側方端部電極５５６とを含む。第１側方端部電極５５４はマイクロアクチュエータ５００の近位端部５１２に連結されており、より具体的には、第１下部電極アイランド部５３２と上部電極層５５２とに連結されている。第１側方端部電極５５４は、第１下部電極アイランド部５３２と上部電極層５５２とを電気的に接続する。図示するように、中間電極層５４２は、中間電極層５４２が第１側方端部電極５５４から電気的に分離されるように、第１側方端部電極５５４から離間されている。
第２側方端部電極５５６はマイクロアクチュエータ５００の遠位端部５１４に連結されており、より具体的には、第３下部電極アイランド部５４０と中間電極層５４２とに連結されている。第２側方端部電極５５６は、第３下部電極アイランド部５４０と中間電極層５４２とを電気的に接続する。図示するように、上部電極層５５２は、上部電極層５５２が第２側方端部電極５５６から電気的に分離されるように、第２側方端部電極５５６から離間されている。
マイクロアクチュエータ５００は、サスペンション１０のフレクシャ２０に連結される。第１量の電気伝導性接着剤５７０は、マイクロアクチュエータ５００の近位端部５１２を第１近位取付領域３２ａに連結する。第１量の電気伝導性接着剤５７０は、第１端子パッド４６ａの少なくとも一部に配されている。図示するように、第１下部電極アイランド部５３２と第２下部電極アイランド部５３４とは、第１下部電極アイランド部５３２と第２下部電極アイランド部５３４の両方の少なくとも一部が第１量の電気伝導性接着剤５７０に接触しているように互いに離間する。このように、上部電極層５５２は、第１量の電気伝導性接着剤５７０と第１下部電極アイランド部５３２と第１側方端部電極５５４とを介して第１端子パッド４６ａに電気的に接続している。同様に、第２量の電気伝導性接着剤５７２は第１グランドパッド４８ａの少なくとも一部に配されて、マイクロアクチュエータ５００の遠位端部５１４を第１遠位取付領域３０ａに連結する。第３下部電極アイランド部５４０の少なくとも一部は、中間電極層５４２が第２側方端部電極５５６を介して第１グランドパッド４８ａに電気的に接続するように、第２量の導電性接着剤５７２と接触している。
図６は、図１のサスペンションに連結された、実施形態における多層マイクロアクチュエータ組立体の断面図である。図６に示すように、マイクロアクチュエータ６００は、サスペンション１０のフレクシャ２０に連結されている。マイクロアクチュエータ６００には、圧電（「ＰＺＴ」）素子層６１０と、拘束層６２０と、下部電極層６３０と、中間電極層６４２と、上部電極層６５２と、第１側方端部電極６５４と、第２側方端部電極６５６とを含む。下部電極層６３０は、第２下部電極アイランド部６３４と第３下部電極アイランド部６４０とを含む。第２下部電極アイランド部６３４は、第１側方端部電極６５４と第３下部電極アイランド部６４０とから離間されている。第２下部電極アイランド部６３４は、マイクロアクチュエータ６００の近位端部６１２及び第１側方端部電極６５４に向かって延出している。
マイクロアクチュエータ６００は、サスペンション１０のフレクシャ２０に連結される。第１量の導電性接着剤６７０は、マイクロアクチュエータ６００の近位端部６１２を第１近位取付領域３２ａに機械的に連結する。有利には、図６に示すように第２下部電極アイランド部６３４を第１側方端部電極６５４に向かって延出させることで、第１量の導電性接着剤６７０が２つの別のアイランド部ではなく第２下部電極アイランド部６３４に接触することから第１量の導電性接着剤６７０を長さ方向に小さくすることができる。また、この構成により、第１端子パッド４６ａをより小さくして、導電性材料（例えば銅）を節約し、他の部品又は形体（例えばさらなる導電性トレース）のためのフレクシャ２０上の空間をさらに作り出すことができる。
さらに、第２下部電極アイランド部６３４を第１側方端部電極６５４に向かってさらに延出させることは、ＰＺＴ素子層６１０、拘束層６２０、又はその両方の不感帯領域を減少させるのに利用される。図示するように、電圧（例えばＶ）を、（例えば、第２下部電極アイランド部５３４と比較して）ＰＺＴ素子層６１０及び／又は拘束層６２０のより大きな部分に作用する第２下部電極アイランド部６３４に印加することができる。この構成により、さらなるＰＺＴ素子層６１０及び／又は拘束層６２０を分極することができ、このため、活性化電圧を印加したときに不感帯が減少して、マイクロアクチュエータ６００の全体的な性能を向上する。
第１量の導電性接着剤６７０は、第１側方端部電極６５４の高さに沿って上部電極層６５２に向かって延出する。したがって、第１量の導電性接着剤６７０は、下部電極層６３０における介在する電極アイランド部（例えば、第１下部電極アイランド部５３２）の必要なく、第１側方端部電極６５４を第１端子パッド４６ａに電気的に接続している。第１量の導電性接着剤６７０の一部は、第１量の導電性接着剤６７０が第１側方端部電極６５４の高さの約２０％～約８０％、第１側方端部電極６５４の高さの約４０％～６０％、又は第１側方端部電極６５４の高さの約５０％に沿って延出するように、第１側方端部電極６５４の高さに沿って上部電極層６５２に向かって上方に延出することができる。
一部の実施形態において、マイクロアクチュエータ６００は、第２下部電極アイランド部６３４と第１側方端部電極６５４との電気的分離の維持に利用されるベベル切断６８０を含む。例えば、ベベル切断６８０が第１側方端部電極６５４の一部とＰＺＴ素子層６１０の一部とを通過するように、ベベル切断６８０を線６８２に沿って行うことができる。ベベル切断６８０では、第１側方端部電極６５４を第２下部電極アイランド部６３４からさらに離間させてこれら２つの間の電気的分離の維持に利用するように、第１側方端部電極６５４の下部分を取り除く。ベベル切断６８０は、例えば、約１５度～約７５度、約３０度～約６０度、及び約４５度などの様々な角度で作製することができる。
マイクロアクチュエータは、単一のＰＺＴ素子層と単一の拘束層とを含むものとして本明細書に示されて本明細書に記載されているが、各マイクロアクチュエータは、任意の数のＰＺＴ素子層及び／又は拘束層（例えば、２つのＰＺＴ素子層と２つの拘束層、２つのＰＺＴ素子層と１つの拘束層、３つのＰＺＴ素子層と３つの拘束層、４つのＰＺＴ素子層と３つの拘束層など）を含むことができる。
さらに、図１に示すようなマイクロアクチュエータは、各マイクロアクチュエータの長手方向軸がフレクシャ２０の長手方向軸に実質的に対応するようにサスペンション１０に連結されるが、本明細書に記載するものなどのマイクロアクチュエータは、フレクシャ２０の長手方向軸に対して角度をなすことができる。フレクシャ２０の長手方向軸に対してマイクロアクチュエータの角度をなすことは、スライダ２の回転中心をディンプルに近接させるために行うことができる。例えば、本明細書に記載のマイクロアクチュエータの長手方向軸は、フレクシャ２０の長手方向軸に対して約４５の角度をなすことができるが、他の角度も可能である（例えば、約３０度～約６０度）。
ＨＧＡ１はサスペンション１０を含むものとして図１に示されて本明細書に記載されるが、一部の実施形態において、ＨＧＡ１は３段作動式サスペンションを含む。３段作動式サスペンションは、ロードビーム、ベース板、及びフレクシャを含むという点でサスペンション１０と類似している。３段作動式サスペンションは、１つ以上のベース板モータを含むという点でサスペンション１０と異なる。１つ以上のベース板モータは、本明細書に記載のマイクロアクチュエータと類似するものであり得るが、１つ以上のベース板モータがフレクシャではなくベース板に連結されるという点で異なる。例えば、そうした実施形態において、ベース板は、ベース板モータを受け入れるために上述の第１遠位取付領域３０ａ及び第１近位取付領域３２ａに類似する取付領域を含むことができる。１つ以上のベース板モータはロードビームを動かすように構成することができる。１つ以上のベース板モータに電源を提供する及び／又は１つ以上のベース板モータを制御するために、ベース板は、端子パッド及びグランドパッドを含む１つ以上の群のトレースを含むことができる。１つ以上のベース板モータのそれぞれは、上述の同じ又は類似する手段及び方法を使用してベース板に連結することができる。そうした実施形態において、ベース板はまた、金属材料（例えばステンレス鋼）から形成された疑似形体を含むこともできる。疑似形体は、質量分布のバランスをとるとともに、ベース板を堅牢にするために構成される。疑似形態は、例えば溶接、接着剤など、又はそれらの任意の組合せなどの種々の手段を使用してベース板に連結することができる。あるいは、疑似形体及びベース板は、一体的及び／又はモノリシックであってもよい。
本開示は様々な変形及び代替形態を許容するが、その特定の実施形態及び方法が一例として図面に示され、本明細書に詳細に記載されている。しかしながら、開示された特定の形態又は方法に本開示を限定することは意図せず、それとは反対に、本開示の趣旨及び範囲に該当するすべての変形、同等形、及び代替形を網羅することが意図される、ということを理解する必要がある。

Claims (34)

  1. 圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されて、第１下部電極アイランド部、第１主要部と前記第１主要部から前記ＰＺＴ層の第１端部に向かって延出する第１フィンガー部とを含む第２下部電極アイランド部、及び第３下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置されて、第１中間電極アイランド部、及び第２主要部と前記第２主要部から前記ＰＺＴ層の前記第１端部に向かって延出する第２フィンガー部とを含む第２中間電極アイランド部を含む、中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層と、を備えた多層マイクロアクチュエータ。
  2. 前記第１フィンガー部と前記第２フィンガー部とは、前記ＰＺＴ層、前記拘束層、又はその両方の不感帯領域を減少させるのに利用される、請求項１に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  3. 前記拘束層は能動拘束層構造（active constraining layer construction）である、請求項１に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  4. 前記多層マイクロアクチュエータに印加されるアクチュエーション電圧を受けて、前記ＰＺＴ層が膨張するように構成され、前記拘束層が収縮するように構成される、請求項３に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  5. 前記多層マイクロアクチュエータに印加されるアクチュエーション電圧を受けて、前記ＰＺＴ層が収縮するように構成され、前記拘束層が膨張するように構成される、請求項３に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  6. 前記ＰＺＴ層は、前記第１下部電極アイランド部と前記第１中間電極アイランド部とを電気的に接続するように構成された第１電気ビアと、前記第３下部電極アイランド部と前記第２中間電極アイランド部とを電気的に接続するように構成された第２電気ビアとを含む、請求項１に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  7. 前記拘束層は、前記第１中間電極アイランド部と前記上部電極層とを電気的に接続するように構成された第３電気ビアを含む、請求項６に記載の多層マイクロアクチュエータ。
  8. ディンプルを含むロードビームと、
    前記ロードビームに連結されたフレクシャと、
    第１マイクロアクチュエータとを備え、
    前記フレクシャは、スライダ取付領域と第１取付領域と第２取付領域とを含むばね金属層、絶縁層、及びモータ電源トレースとグランドパッドとを含む導電層を備え、前記スライダ取付領域は前記ロードビームの前記ディンプルを係合するための荷重点位置を有し、前記モータ電源トレースは端子パッドを含み、
    前記第１マイクロアクチュエータは、
    圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されるとともに、前記端子パッドに電気的に接続された第１下部電極アイランド部、主要部と前記主要部から前記ＰＺＴ層の第１端部に向かって延出するフィンガー部とを含む第２下部電極アイランド部、及び前記グランドパッドに電気的に接続された第３下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置されるとともに、第１中間電極アイランド部、及び主要部と前記主要部から前記ＰＺＴ層の前記第１端部に向かって延出するフィンガー部とを含む第２中間電極アイランド部を含む、中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層とを備えた、ハードディスクドライブ用のサスペンション。
  9. 前記第２下部電極アイランド部の前記フィンガー部、前記第２中間電極アイランド部の前記フィンガー部、又はその両方は、前記ＰＺＴ層、前記拘束層、又はその両方の不感帯領域を減少させるのに利用される、請求項８に記載のサスペンション。
  10. 第１下部電極アイランド部と前記端子パッドとの間に配置されて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの第１端部を前記第１取付領域に機械的に連結すること、並びに（ｉｉ）前記第１下部電極アイランド部と前記端子パッド、及び前記第２下部電極アイランド部の前記フィンガー部と前記端子パッドを電気的に接続することに利用される、第１量の電気伝導性接着剤をさらに含む、請求項８に記載のサスペンション。
  11. 前記第３下部電極アイランド部と前記グランドパッドとの間に配置されて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの第２端部を前記第２取付領域に機械的に連結すること、並びに（ｉｉ）前記第３下部電極アイランド部と前記グランドパッドとを電気的に接続することに利用される、第２量の電気伝導性接着剤をさらに含む、請求項１０に記載のサスペンション。
  12. 前記ＰＺＴ層は、アクチュエーション電圧を受けて膨張するように構成され、前記拘束層は、前記アクチュエーション電圧を受けて収縮するように構成される、請求項８に記載のサスペンション。
  13. 圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されるとともに、前記フレクシャの前記導電層の第２グランドパッドに電気的に接続された第１下部電極アイランド部、主要部と前記主要部から前記ＰＺＴ層の第２端部に向かって延出するフィンガー部とを含む第２下部電極アイランド部、及び前記フレクシャの前記導電層の第２電源トレースの第２端子パッドに電気的に接続された第３下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置されるとともに、第１中間電極アイランド部、及び主要部と前記主要部から前記ＰＺＴ層の前記第２端部に向かって延出するフィンガー部とを含む第２中間電極アイランド部を含む、中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層とを備えた、第２マイクロアクチュエータをさらに含む、請求項８に記載のサスペンション。
  14. 前記ＰＺＴ層は、前記第１下部電極アイランド部と前記第１中間電極アイランド部とを電気的に接続するように構成された第１電気ビアと、前記第３下部電極アイランド部と前記第２中間電極アイランド部とを電気的に接続するように構成された第２電気ビアとを含む、請求項１３に記載のサスペンション。
  15. 前記拘束層は、前記第１中間電極アイランド部と前記上部電極層とを電気的に接続するように構成された第３電気ビアを含む、請求項１３に記載のサスペンション。
  16. アクチュエーション電圧を受けて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第２マイクロアクチュエータの前記拘束層とは膨張するように構成され、（ｉｉ）前記第２マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第１マイクロアクチュエータの前記拘束層とは収縮するように構成される、請求項１３に記載のサスペンション。
  17. 前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と、前記第１マイクロアクチュエータの前記拘束層と、前記第２マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と、前記第２マイクロアクチュエータの前記拘束層とは、実質的に同じ方向に分極される、請求項１３に記載のサスペンション。
  18. 前記ＰＺＴ層は、アクチュエーション電圧を受けて収縮するように構成され、前記拘束層は、前記アクチュエーション電圧を受けて膨張するように構成される、請求項８に記載のサスペンション。
  19. アクチュエーション電圧を受けて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第２マイクロアクチュエータの前記拘束層とは収縮するように構成され、（ｉｉ）前記第２マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第１マイクロアクチュエータの前記拘束層とは膨張するように構成される、請求項１３に記載のサスペンション。
  20. 多層マイクロアクチュエータ組立体であって、
    圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されて、第１下部電極アイランド部、及び第１主要部と前記第１主要部から前記多層マイクロアクチュエータ組立体の第１端部に向かって延出する第１フィンガー部とを含む第２下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置された中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層と、
    前記上部電極に連結して、前記上部電極に対して実質的に直交する方向に前記下部電極層に向かって延出する第１側方端部電極と、
    前記第１下部電極アイランド部に連結して、前記第１下部電極アイランド部に対して実質的に直交する方向に前記上部電極層に向かって延出するとともに、前記第１下部電極アイランド部と前記中間電極層とを電気的に接続するように構成された第２側方端部電極と、を備えた多層マイクロアクチュエータ組立体。
  21. 前記第１フィンガー部は、前記ＰＺＴ層、前記拘束層、又はその両方の不感帯領域を減少させるのに利用される、請求項２０に記載の多層マイクロアクチュエータ組立体。
  22. 前記拘束層は能動拘束層構造である、請求項２０に記載の多層マイクロアクチュエータ組立体。
  23. 前記多層マイクロアクチュエータ組立体に印加されるアクチュエーション電圧を受けて、前記ＰＺＴ層が膨張するように構成され、前記拘束層が収縮するように構成される、請求項２１に記載の多層マイクロアクチュエータ組立体。
  24. 前記多層マイクロアクチュエータ組立体に印加されるアクチュエーション電圧を受けて、前記ＰＺＴ層が収縮するように構成され、前記拘束層が膨張するように構成される、請求項２０に記載の多層マイクロアクチュエータ組立体。
  25. 前記ＰＺＴ層は、前記第１側方端部電極と前記下部電極層の前記第２下部電極アイランド部との電気的分離の維持に利用されるベベルを含む、請求項２０に記載の多層マイクロアクチュエータ組立体。
  26. ディンプルを含むロードビームと、
    前記ロードビームに連結されたフレクシャと、
    第１マイクロアクチュエータとを備え、
    前記フレクシャは、スライダ取付領域と第１取付領域と第２取付領域とを含むばね金属層、絶縁層、及びモータ電源トレースとグランドパッドとを含む導電層を備え、前記スライダ取付領域は前記ロードビームの前記ディンプルを係合するための荷重点位置を有し、前記モータ電源トレースは端子パッドを含み、
    前記第１マイクロアクチュエータは、
    圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されるとともに、前記グランドパッドに電気的に接続された第１下部電極アイランド部、及び前記端子パッドに電気的に接続された第２下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置された中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層と、
    前記上部電極層に連結して、前記上部電極層に対して実質的に直交する方向に前記下部電極層に向かって延出するとともに、第１量の導電性接着剤を介して前記端子パッドに電気的に接続された第１側方端部電極と、
    前記第１下部電極アイランド部に連結して、前記第１下部電極アイランド部に対して実質的に直交する方向に前記上部電極層に向かって延出する第２側方端部電極と、を備えたハードディスクドライブ用のサスペンション。
  27. 前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層は、前記第１側方端部電極と前記下部電極層の前記第２下部電極アイランド部との電気的分離の維持に利用されるベベルを含む、請求項２６に記載のサスペンション。
  28. 前記第１量の導電性接着剤は、前記第１マイクロアクチュエータの第１端部を前記第１取付領域に機械的に連結するのに利用される、請求項２６に記載のサスペンション。
  29. 前記第１下部電極アイランド部と前記グランドパッドとの間に配置されて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの第２端部を前記第２取付領域に機械的に連結すること、並びに（ｉｉ）前記第１下部電極アイランド部と前記グランドパッド、及び前記第２側方端部電極と前記グランドパッドを電気的に接続することに利用される、第２量の電気伝導性接着剤をさらに含む、請求項２６に記載のサスペンション。
  30. 前記ＰＺＴ層は、アクチュエーション電圧を受けて膨張するように構成され、前記拘束層は、前記アクチュエーション電圧を受けて収縮するように構成される、請求項２６に記載のサスペンション。
  31. 圧電（「ＰＺＴ」）層と、
    拘束層と、
    前記ＰＺＴ層の底面に配置されるとともに、前記フレクシャの前記導電層の第２電源トレースの第２端子パッドに電気的に接続された第１下部電極アイランド部、及び前記フレクシャの前記導電層の第２グランドパッドに電気的に接続された第２下部電極アイランド部を含む、下部電極層と、
    前記ＰＺＴ層の上面と前記拘束層の底面との間に配置された中間電極層と、
    前記拘束層の上面に配置された上部電極層と、
    前記上部電極層に連結して、前記上部電極層に対して実質的に直交する方向に前記下部電極層に向かって延出する第１側方端部電極と、
    前記第１下部電極アイランド部に連結して、前記第１下部電極アイランド部に対して実質的に直交する方向に前記上部電極層に向かって延出するとともに、前記第１下部電極アイランド部と前記中間電極層とを電気的に接続するように構成された第２側方端部電極と、を備えた第２マイクロアクチュエータをさらに含む、請求項２６に記載のサスペンション。
  32. アクチュエーション電圧を受けて、（ｉ）前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第２マイクロアクチュエータの前記拘束層とは膨張するように構成され、（ｉｉ）前記第２マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と前記第１マイクロアクチュエータの前記拘束層とは収縮するように構成される、請求項３１に記載のサスペンション。
  33. 前記第１マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と、前記第１マイクロアクチュエータの前記拘束層と、前記第２マイクロアクチュエータの前記ＰＺＴ層と、前記第２マイクロアクチュエータの前記拘束層とは、実質的に同じ方向に分極される、請求項３２に記載のサスペンション。
  34. 前記ＰＺＴ層は、アクチュエーション電圧を受けて収縮するように構成され、前記拘束層は、前記アクチュエーション電圧を受けて膨張するように構成される、請求項２６に記載のサスペンション。

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