KR100842461B1 - 압전 액츄에이터 - Google Patents

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KR100842461B1
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헤야슈이찌
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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

자기 헤드 어셈블리의 박형화를 도모하고 조립 작업을 쉽게 하여 제조 비용의 저감을 도모한다.
헤드 서스펜션(20)이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재(10) 사이에 압전 소자(12)가 끼워져 배치되며, 압전 소자의 전단(剪斷) 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 자기 헤드 어셈블리에 있어서, 상기 고정 부재(10)의 상기 압전 소자(12)를 탑재하는 부위에 고정 부재와 전기적으로 절연하여 상기 압전 소자의 한쪽 전극이 전기적으로 접속되는 도체층이 형성된 전극 부재(16)를 설치하고, 상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하고 상기 가동 부재를 접착하고, 상기 헤드 서스펜션에 설치한 상기 압전 소자를 구동하기 위한 상기 전극 부재의 도체층에 접속되는 배선과 상기 압전 소자의 다른쪽 전극에 접속되는 배선(42, 44)에 상기 도체층(16) 및 상기 다른쪽 전극(12)을 각각 접속한다.
헤드 서스펜션, 중계용 플렉시블 프린트 기판, 캐리지 아암, 압전 소자

Description

압전 액츄에이터{PIEZOELECTRIC ACTUATOR}
도 1a 및 1b는 자기 헤드 어셈블리를 캐리지 아암에 부착한 상태의 평면도 및 측면도.
도 2a 및 2b는 액츄에이터 베이스에 압전 소자를 부착한 상태의 평면도 및 측면도.
도 3a 및 3b는 압전 소자에 힌지 플레이트를 부착한 상태의 평면도 및 측면도.
도 4는 압전 소자와 힌지 플레이트와의 접착 방법을 나타내는 설명도.
도 5는 압전 소자와 힌지 플레이트와의 다른 접착 방법을 나타내는 설명도.
도 6은 압전 소자를 수지층에 의해 피복한 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 압전 소자를 수지층에 의해 피복하는 것 외의 방법을 나타내는 사시도.
도 8은 자기 헤드 어셈블리를 조립한 상태의 평면도.
도 9는 자기 헤드 어셈블리를 조립한 상태의 측면도.
도 10a 및 10b는 자기 헤드 어셈블리의 다른 구성을 나타내는 평면도 및 측면도.
도 11a 및 11b는 자기 헤드 어셈블리의 또 다른 구성을 나타내는 평면도 및 측면도.
도 12a 및 12b는 액츄에이터 베이스에 압전 소자를 탑재한 상태의 평면도 및 측면도.
도 13a 및 13b는 압전 소자에 힌지 플레이트를 접착한 상태의 평면도 및 측면도.
도 14는 압전 액츄에이터의 다른 구성을 나타내는 조립 사시도.
도 15는 전극 단자를 형성한 제2 전극 부재를 이용하여 조립하는 압전 액츄에이터의 구성을 나타내는 조립 사시도.
도 16은 도 15에 도시한 각 부재를 조립한 상태의 사시도.
도 17은 제1 전극 부재와 제2 전극 부재의 구성을 확대하여 나타내는 사시도.
도 18은 제1 전극 부재와 제2 전극 부재와의 접합 상태를 나타내는 단면도.
도 19는 백업부를 형성한 액츄에이터 베이스에 중계용 플렉시블 프린트 기판을 접속하는 조립 사시도.
도 20은 백업부가 형성된 액츄에이터 베이스의 사시도.
도 21은 종래의 압전 액츄에이터의 구성을 나타내는 조립 사시도.
도 22는 종래의 자기 헤드 어셈블리의 구성을 나타내는 평면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 액츄에이터 베이스
10a : 스텝 단차
12 : 압전 소자
14 : 힌지 플레이트
16 : 제1 전극 부재
16a, 18a : 접속 단자
17 : 절곡 편
18 : 제2 전극 부재
18b : 전극 단자
20 : 헤드 서스펜션
20a : 용접 편
22 : 슬라이더
24 : 단자부
30 : 캐리지 아암
32 : 절연 필러
34 : 접착제
36 : 수지층
40 : 압전 액츄에이터
42, 44 : 배선
42a, 44a : 배선 패턴
42b, 44b : 단자
42c : 패드부
46, 48 : 본딩 와이어
49 : 접합체
50a, 50b : 플렉시블 프린트 기판
52 : 백업부
161 : 박판층
161a : 관통 구멍
162 : 절연층
163 : 구리층
본 발명은 압전 액츄에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자기 헤드를 고정밀도로 위치 결정할 수 있는 압전 액츄에이터에 관한 것이다.
최근에는 자기 디스크 장치의 대용량화와 함께 장치의 컴팩트화에 따라, 자기 디스크의 기록 밀도가 점점 더 고밀도화되고 있다. 이러한 자기 디스크 장치의 고밀도화에 대응하는 방법으로는, 단위 길이당 데이터 트랙수(TPI)를 많게 하는 것, 즉 각 트랙의 폭을 좁게 하는 것이 불가결하다. 그리고, 트랙의 폭을 좁게 한 경우에도 데이터의 기입 및 판독이 정확하게 행해지도록 하기 위해서는 자기 헤드의 위치 결정이 고정밀도로 행해지도록 해야 한다.
이러한 자기 헤드의 위치 결정을 고정밀도로 행하기 위한 수단으로서, 액츄 에이터 아암을 구동하는 헤드 액츄에이터 기구 외에 헤드 서스펜션 혹은 자기 헤드를 약간 변위시켜서 위치 정렬시키는 방법이 검토되고 있다. 본 발명자는 압전 소자의 전단 변형을 이용하여 헤드 서스펜션을 변위시키고, 이에 의해 자기 헤드를 고정밀도로 위치 정렬시키는 것을 가능하게 하는 압전 액츄에이터의 구성과 캐리지 아암과의 부착 구조에 대하여 제안하였다. 본 발명은 이 압전 소자의 전단 변형을 이용한 압전 액츄에이터의 구성에 관한 것이다.
도 21에 전단형 압전 소자를 이용한 종래의 압전 액츄에이터의 조립 사시도를 나타낸다. 압전 액츄에이터는 캐리지 아암에 연결되는 평판상에 형성한 액츄에이터 베이스(10)와, 액츄에이터 베이스(10) 사이에서 압전 소자(12)를 협지하는 힌지 플레이트(14)를 갖는다. 액츄에이터 베이스(10)와 압전 소자(12) 사이에는 제1 전극 부재(16)가 배치되며, 압전 소자(12)와 힌지 플레이트(14) 사이에는 제2 전극 부재(18)가 배치된다. 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)는 압전 소자(12)에 전압을 인가하여, 압전 소자(12)에 전단적인 변위를 발생시키기 위한 것이다.
제1 전극 부재(16) 및 제2 전극 부재(18)는 액츄에이터 베이스(10)와 힌지 플레이트(14)에 끼워져 압전 소자(12)에 전압을 인가하는 것이므로, 액츄에이터 베이스(10)와 제1 전극 부재(16), 힌지 플레이트(14)와 제2 전극 부재(18)는 각각 전기적으로 절연할 필요가 있다. 이 때문에, 제1 전극 부재(16)는 액츄에이터 베이스(10)에 접하는 면을 절연층, 압전 소자(12)에 접하는 면을 도체층으로 형성하고, 또한 제2 전극 부재(18)는 힌지 플레이트(14)에 접하는 면을 절연층, 압전 소자(12)에 접하는 면을 도체층으로 형성하고 있다.
도 22는 압전 액츄에이터를 부착한 자기 헤드 어셈블리의 평면도로, 힌지 플레이트(14)에 헤드 서스펜션(20)을 연결한 상태를 나타낸다. 압전 소자(12)에 의한 전단 변형은 평면 내에서 힌지 플레이트(14)를 좌우로 변위시키도록 작용하고, 이에 따라 헤드 서스펜션(20)이 좌우로 변위되어 헤드 서스펜션(20)에 탑재되어 있는 자기 헤드를 위치 정렬할 수 있다. 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)의 측 모서리는 절곡되어, 플렉시블 프린트 기판에 접속하는 접속 단자(16a, 18a)가 형성되어 있다.
상기한 압전 액츄에이터를 구비한 종래의 자기 헤드 어셈블리에서는 도 22에 도시한 바와 같이, 헤드 서스펜션(20)의 측 모서리의 한쪽에 자기 헤드에 접속하는 신호용 배선의 단자부(24)가 설치되며, 다른쪽에 압전 소자 구동용 접속 단자(16a, 18a)가 설치되어 있다. 이 때문에, 종래는 헤드 서스펜션(20) 단자부(24)에 접속하는 중계용 플렉시블 프린트 기판과는 별도로, 접속 단자(16a, 18a)에 접속하는 플렉시블 프린트 기판이 필요해지며, 그것을 위한 비용이 필요 이상으로 든다는 문제가 있었다. 또한, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)와 압전 소자 구동용 접속 단자(16a, 18a)를 헤드 서스펜션(20)의 동일한 측에 배치하고, 하나의 플렉시블 프린트 기판에 의해 접속하는 경우에는 단자부(24)와 접속 단자(16a, 18a)를 정확하게 위치 정렬하여 배치해야만 한다는 문제가 생긴다. 단자부(24)와 접속 단자(16a, 18a) 사이에 단차와 같은 어긋남이 있으면, 플렉시블 프린트 기판을 이들 단자 부분에 적확하게 접속하는 작업이 어려워지며 조립하는 데 비용이 들게 된다.
또한, 종래의 압전 액츄에이터에서는 도 21에 도시한 바와 같이, 액츄에이터 베이스(10) 및 힌지 플레이트(14)와 압전 소자(12)를 전기적으로 절연하고, 또한 압전 소자(12)에 전압을 인가하기 위해서, 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)를 액츄에이터 베이스(10)와 힌지 플레이트(14)에 각각 끼워서 조립하고 있다. 최근의 자기 디스크 장치는 장치가 점점 더 소형화되고 있기 때문에, 압전 액츄에이터에 대해서도 소형화와 함께, 기계 특성을 향상시킬 목적으로도 소형 경량화가 요구되고 있다. 압전 액츄에이터의 기계 특성은 그 질량에 크게 의존하고, 질량이 크면 압전 액츄에이터의 구동에 따라 캐리지 아암이 여진하여 대역을 확대할 수 없다는 문제가 생기기 때문이다. 또한, 제조 비용을 저감할 목적에서도 부품 개수의 감소와 조립 공정수를 줄이는 것이 요구되고 있다.
그래서, 본 발명은 이들의 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 자기 헤드 어셈블리의 고정밀도의 위치 정렬을 가능하게 하고, 부품 개수를 줄임으로써 제조 비용 저감화를 도모할 수 있고, 소형 경량화에 따라 특성을 향상시킨 압전 액츄에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해 다음의 구성을 구비한다.
즉, 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 고정 부재의 상기 압전 소자를 탑재하는 부위에, 고정 부재와 전기적으로 절연하고 상기 압전 소자의 한쪽 전극이 전기적으로 접속되는 도체층이 형성된 전극 부재를 설치하고, 상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하여 상기 가동 부재를 접착하고, 상기 헤드 서스펜션에 설치한 상기 압전 소자를 구동하기 위한 상기 전극 부재의 도체층에 접속되는 배선과 상기 압전 소자의 다른쪽 전극에 접속되는 배선에, 상기 도체층 및 상기 다른쪽 전극을 각각 접속한 것을 특징으로 한다.
또한, 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되며, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 고정 부재에 상기 압전 소자의 한쪽 전극을 전기적으로 접속하여 압전 소자를 고정하고, 상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하여 상기 가동 부재를 접착하고, 상기 헤드 서스펜션에 설치한 상기 압전 소자를 구동하기 위한 배선에 상기 압전 소자의 다른쪽 전극을 접속한 것을 특징으로 한다.
또한, 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 고정 부재의 상기 압전 소자를 탑재하는 부위에 고정 부재와 전기적으로 절연하여 상기 압전 소자의 한쪽 전극과 다른쪽 전극에 각각 전기적으로 접속되는 배선 패턴이 형성되고, 그 배선 패턴의 단부를 중계용 플렉시블 기판과 접속 가능하게 인출하여 형성한 전극 부재를 설치하고, 그 전극 부재에 압전 소자를 고정하여, 상기 한쪽 배선 패턴과 상기 압전 소자의 한쪽 전극을 전기적으로 접속하고, 상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하여 상기 가동 부재를 접착하고, 압전 소자의 다른쪽 전극과 상기 다른쪽 배선 패턴을 전기적으로 접속한 것을 특징으로 한다.
또한, 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 있어서, 상기 고정 부재와의 사이에 제1 전극 부재를, 상기 가동 부재와의 사이에 도전체에 의한 제2 전극 부재를 배치하여 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서, 상기 제1 전극 부재에 상기 압전 소자의 한쪽 전극과 다른쪽 전극에 각각 전기적으로 접속되는 배선 패턴을 형성함과 함께, 그 배선 패턴의 단부를 중계용 플렉시블 기판에 접속 가능하게 고정 부재의 측 모서리에 인출한 단자를 설치하고, 상기 제2 전극 부재에 상기 제1 압전 소자와의 사이에서 상기 압전 소자를 끼웠을 때에, 상기 제1 전극 부재의 상기 압전 소자의 다른쪽 전극에 접속되는 배선 패턴과 전기적으로 접속되는 전극 단자를 설치한 것을 특징으로 한다.
<실시의 형태>
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여, 첨부 도면과 함께 상세히 설명한다.
도 1a 및 1b는 압전 액츄에이터를 장착한 자기 헤드 스택 어셈블리의 구성을 나타낸다. 도 1a 및 1b에서, 참조 부호 30은 지지축(28)의 축 방향으로 소정 간격 을 두고 여러개 장착된 캐리지 아암이다. 헤드 서스펜션(20)과 압전 액츄에이터(40)를 조합하여 구성한 자기 헤드 어셈블리는 각각의 캐리지 아암(30)의 선단에 압전 액츄에이터(40)를 압착하여 부착되어 있다. 참조 부호 50은 캐리지 아암(30)의 측면을 따라 배치한 플렉시블 프린트 기판이다. 본 실시 형태에서는 헤드 서스펜션(20)의 단자부와 압전 액츄에이터(40)의 단자를 자기 헤드 어셈블리의 동일한 측에 배치하고, 자기 헤드 어셈블리의 한쪽 측면에만 플렉시블 프린트 기판에 접속하도록 배치하고 있다.
도 2a 및 2b와, 도 3a 및 3b는 압전 액츄에이터(40)의 구성을 확대하여 나타낸다. 도 2a 및 2b는 고정 부재인 액츄에이터 베이스(10)에 제1 전극 부재(16)를 개재하여 압전 소자(12)를 부착한 상태의 평면도 및 측면도를 나타낸다. 도 3a 및 3b는 도 2a 및 2b의 상태에서, 압전 소자(12) 위에 가동 부재인 힌지 플레이트(14)를 부착한 상태의 평면도 및 측면도를 나타낸다. 도 2a 및 2b와, 도 3a 및 3b에서 알 수 있듯이, 본 실시 형태의 압전 액츄에이터(40)는 액츄에이터 베이스(10)와, 제1 전극 부재(16)와, 압전 소자(12)와, 힌지 플레이트(14)를 구성 부품으로 한다. 종래의 압전 액츄에이터의 구성과 비교하면, 본 실시 형태의 압전 액츄에이터(40)에서는 액츄에이터 베이스(10)와 압전 소자(12) 사이에만 제1 전극 부재(16)를 사용하고, 제2 전극 부재(18)를 불필요하다고 한 점이 특징이다.
액츄에이터 베이스(10)와 캐리지 아암(30)과의 연결은 액츄에이터 베이스(10)의 기단측의 하면에 캐리지 아암(30)을 압착하여 고정하는 방법에 의한다. 도 2a 및 2b에서, 참조 부호 11은 액츄에이터 베이스(10)를 캐리지 아암(30) 에 압착하여 고정할 때에 사용하는 위치 결정 구멍이다.
도 2b에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 압전 액츄에이터(40)에서는 액츄에이터 베이스(10)의 중도에 스텝 단차(10a)를 형성하고, 캐리지 아암(30)에 고정되는 기단측 부분에 대하여 압전 소자(12)를 장착하는 전단(前端)측 부분을 저위에 형성한다. 이것은 액츄에이터 베이스(10)에 부착하는 압전 소자(12)와 힌지 플레이트(14)의 두께를 고려하고, 압전 액츄에이터(40)에 헤드 서스펜션(20)을 부착한 상태에서 헤드 서스펜션(20)의 높이와 액츄에이터 베이스(10)의 기단측 부분의 높이가 대략 같아지도록 하기 위해서이다.
본 실시 형태에서는 액츄에이터 베이스(10)의 캐리지 아암(30)과의 부착 부분의 두께를 0.2㎜, 스텝 단차(10a)의 높이를 0.1 ∼ 0.12㎜, 압전 소자(12)를 탑재하는 베이스 부분의 두께를 0.1 ∼ 0.15㎜로 하였다. 스텝 단차(10a)를 설치함으로써 캐리지 아암(30)과 매체 표면과의 간격을 현상의 장치와 같은 정도로 할 수 있고, 압전 소자(12)를 탑재하는 베이스 부분의 두께를 액츄에이터 베이스(10) 부재의 두께의 반 정도로 함으로써, 헤드 서스펜션(20)의 높이와 액츄에이터 베이스(10)의 기단부의 높이를 대략 같게 할 수 있다.
상술한 바와 같이 압전 소자(12)는 액츄에이터 베이스(10)에 제1 전극 부재(16)를 개재하여 탑재되어 있다. 캐리지 아암(30)은 통상, 접지 전위가 되어 있기 때문에, 압전 소자(12)는 동일하게 접지 전위로 되어 있는 액츄에이터 베이스(10)에 대하여 전기적으로 절연할 필요가 있다. 실시 형태에서는 제1 전극 부재(16)를 액츄에이터 베이스(10)에 접합되는 측에서부터 스테인레스의 박판층, 폴리이미드 등으로 이루어지는 절연층, 구리층의 3층 구조로 형성하고, 액츄에이터 베이스(10)에 대하여 압전 소자(12)를 절연하여 부착하도록 하였다. 일반적인 박막 기술을 이용하면 제1 전극 부재(16)를 매우 얇게 형성하는 것은 용이하다. 실시 형태의 제1 전극 부재(16)의 두께는 10 ∼ 20㎛이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 제1 전극 부재(16)는 압전 소자(12)를 배치하는 영역보다도 약간 크게 형성하고, 제1 전극 부재(16)의 구리층이 압전 소자(12)의 배치 영역으로부터 약간 비어져 나오도록 한다. 압전 소자(12)의 두께 방향의 한쪽과 다른쪽 면에는 박막 프로세스에 의해서 금층이 피복되고, 금 전극이 형성되어 있다. 실시 형태의 금 전극의 두께는 0.4㎛ 정도이다. 압전 소자(12)의 표면에 형성하는 전극의 두께는 와이어 본딩 등에 의한 접속을 고려하면 0.2㎛ 정도 이상이 적합하다. 제1 전극 부재(16)에 압전 소자(12)를 탑재함으로써 제1 전극 부재(16)와 압전 소자(12)는 전기적으로 접속한다. 또, 도 2a에서는 화살표로 압전 소자(12)의 분극 방향을 나타낸다. 도 2a와 같이, 분극 방향을 역 방향으로 하여 제1 전극 부재(16)에 압전 소자(12)를 탑재함으로써, 압전 소자(12)의 전단 변형을 이용하여 헤드 서스펜션(20)이 평면 내에서 좌우로 회전 이동하도록 변위시키는 것이 가능해진다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 압전 소자(12)에 힌지 플레이트(14)를 접합할 때에는 힌지 플레이트(14)의 후단으로부터 압전 소자(12)의 금 전극이 일부 노출하도록 하여 접합한다. 이와 같이 힌지 플레이트(14)를 배치함으로써, 제1 전극 부재(16)의 구리층도 노출된 상태가 된다. 압전 소자(12)의 금 전극과 제1 전극 부재(16)의 구리층이 부분적으로 노출되도록 힌지 플레이트(14)를 접합하는 이유는 후 공정에서, 압전 소자(12)의 금 전극과, 제1 전극 부재(16)의 구리층과 각각 와이어 본딩하기 때문이다.
압전 소자(12)의 상면에 힌지 플레이트(14)를 접합할 때에는 힌지 플레이트(14)와 압전 소자(12)를 전기적으로 절연할 필요가 있다. 이것은 힌지 플레이트(14)에 연결되는 헤드 서스펜션(20)의 신호 처리계의 배선과 압전 액츄에이터를 구동하는 배선(접지선)을 절연함으로써, 기입 및 판독용 신호에 노이즈를 혼입시키지 않도록 하기 위해서이다. 힌지 플레이트(14)와 압전 소자(12)를 절연하여 접착하기 위해, 본 실시 형태에서는 직경 15㎛ 정도의 구형의 절연 필러(32)를 혼입한 절연성의 접착제(34)를 사용하여 힌지 플레이트(14)를 압전 소자(12)에 접착하였다. 도 4는 절연 필러(32)를 혼입한 접착제(34)에 의해 힌지 플레이트(14)를 압전 소자(12)에 접착한 상태를 나타낸다. 절연 필러(32)에 의해 압전 소자(12)와 힌지 플레이트(14)가 확실하게 이격하여 서로 전기적으로 절연하여 접착하는 것이 가능해진다. 절연 필러(32)로서 부드러운 재료를 사용함으로써, 힌지 플레이트(14)를 압전 소자(12)에 압접(押接)하여 접착하였을 때에 압전 소자(12)가 균열되지 않게 할 수 있다.
도 5, 도 6, 도 7은 힌지 플레이트(14)와 압전 소자(12)를 절연하여 접착하는 것 외의 방법을 나타낸다. 도 5는 압전 소자(12)의 표면에 사전에 절연체에 의해 볼록부(35)를 형성해두고, 접착제(34)로 힌지 플레이트(14)를 압전 소자(12)에 접착하는 방법이다. 도 6은 압전 소자(12)의 저면과 도면의 사선 부분 A를 제외하 고 수지 코팅하여, 힌지 플레이트(14)가 접착되는 부위를 절연층인 수지층(36)에 의해 피복한 예이다. 도 7은 압전 소자(12)에서 힌지 플레이트(14)가 접착되는 상면의 사선 부분 B만을 수지층(36)에 의해 피복한 예이다. 도 7에 도시한 바와 같이 수지층(36)에 의해 피복하기 위해서는 압전 소자를 개개의 조각으로 절단하기 전에 일부를 마스크하여 수지 코팅하고, 그 후로 개개의 조각으로 절단하면 된다.
도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 압전 소자(12)의 힌지 플레이트(14)가 접착되는 표면을 수지층(36)에 의해 피복한 경우에는 힌지 플레이트(14)와 압전 소자(12)를 확실하게 절연하여 접착할 수 있다. 또한, 힌지 플레이트(14)를 압전 소자(12)에 가압하도록 하여 접착해도 압전 소자(12)가 균열되거나 변형하거나 하지 않고 접착할 수 있다. 또한, 절연 필러(32)에 비하여 수지층(36)쪽이 두께 정밀도가 높기 때문에, 조립 정밀도가 양호해진다는 이점도 있다. 또, 절연 필러(32)를 이용하거나 수지층(36)에 의해 압전 소자(12)의 표면을 피복하지 않아도, 힌지 플레이트(14)를 확실하게 절연하여 압전 소자(12)에 접착하는 것이 가능하다면, 접착제만으로 접착하는 방법에 의한 것으로도 물론 상관없다.
도 9와, 도 10a 및 10b는 압전 액츄에이터(40)를 헤드 서스펜션(20)에 연결하여 자기 헤드 어셈블리를 조립한 상태의 평면도 및 측면도이다. 헤드 서스펜션(20)은 힌지 플레이트(14)에 스폿 용접하여 고정한다. 본 실시 형태에 있어서는, 헤드 서스펜션(20)에 압전 액츄에이터를 구동하는 2개의 배선(42, 44)을 형성하고, 한쪽 배선(42)을 압전 소자(12, 12)에 와이어 본딩에 의해서 접속하고, 다른쪽 배선(44)을 와이어 본딩에 의해서 제1 전극 부재(16)의 구리층에 접속한다. 참조 부호 46은 배선(42)과 압전 소자(12, 12)를 접속하는 본딩 와이어, 참조 부호 48은 배선(44)과 제1 전극 부재(16)를 접속하는 본딩 와이어이다.
힌지 플레이트(14)의 후단측으로부터 압전 소자(12, 12)가 노출하고, 압전 소자(12, 12)의 표면에는 전극이 되는 금층이 노출되어 있기 때문에, 배선(42)과 금 전극을 와이어 본딩하는 것은 용이하다. 또한, 배선(44)과 제1 전극 부재(16)는 압전 소자(12)로부터 비어져 나온 제1 전극 부재(16)의 구리층에 와이어 본딩함으로써 용이하게 전기적으로 접속된다. 제1 전극 부재(16)는 압전 소자(12, 12) 쌍방에 공통으로 구리층을 형성하고 있기 때문에, 배선(44)과 제1 전극 부재(16)를 접속하는 본딩 와이어(48)는 1개만으로 좋다. 본 실시 형태에서는 본딩 와이어(46, 48)가 자기 디스크 내의 공기의 흐름에 의한 가진력(加振力)에 의해서 진동하고, 파손하지 않도록 와이어의 표면에 수지를 코팅하여 보호하고 있다.
헤드 서스펜션(20)에는 슬라이더(22)에 접속되는 신호선이 형성되며, 헤드 서스펜션(20)의 측 모서리부를 절곡하여 형성한 단자부(24)에까지 인출되고 있다. 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 압전 액츄에이터(40)를 구동하는 배선(42, 44)의 인출단도, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)까지 인출하도록 배치하고, 신호선의 단자와 동일한 단자부(24) 내에 배치한다. 이에 따라, 헤드 서스펜션(20)의 신호선에 접속하는 1매의 중계용 플렉시블 프린트 기판을 이용하여 압전 액츄에이터(40)와 전원을 접속하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 동일한 단자부(24) 내에 신호선의 단자와 압전 액츄에이터(40)로 접속하는 단자가 배치됨으로써, 신호선용과 압전 액츄에이터용으로 별개로 중계용 플렉시블 프린트 기판을 준비할 필요가 없어져서, 플렉시블 프린트 기판을 접합하는 조작이 간단해져서 작업성이 향상하고, 제조 비용을 내리는 것이 가능해진다. 또한, 동일한 단자부 내에 신호선과 압전 액츄에이터에 접속되는 단자가 배치되는 것으로 플렉시블 프린트 기판과의 접속 조작을 확실하게 할 수 있게 된다.
도 8에서, 참조 부호 20a는 헤드 서스펜션(20)의 후단부를 부분적으로 액츄에이터 베이스(10) 위까지 연장시켜서, 스폿 용접하여 액츄에이터 베이스(10)에 고정한 용접 편이다. 용접 편(20a)을 액츄에이터 베이스(10)에 용접함으로써, 헤드 서스펜션(20)과 액츄에이터 베이스(10)가 도통하여, 헤드 서스펜션(20)을 접지 전위로 할 수 있다. 용접 편(20a)의 근방에 슬릿을 설치하고 있는 것은 스폿 용접에 의해 헤드 서스펜션(20)을 액츄에이터 베이스(10)에 고정한 것에 의해서 헤드 서스펜션(20)의 변위가 방해되지 않게 하기 위해서이다. 헤드 서스펜션(20)과 액츄에이터 베이스(10)를 스폿 용접하여 고정하는 부위에 대해서는 이러한 슬릿 부분을 설치하도록 하면 된다.
도 10a 및 10b는 상술한 자기 헤드 어셈블리의 변형예를 나타낸다. 이 자기 헤드 어셈블리는 제1 전극 부재(16)를 생략한 구성으로 한 것을 특징으로 한다. 즉, 상기 실시 형태에서는 압전 소자(12)와 액츄에이터 베이스(10)는 제1 전극 부재(16)를 개재하여 전기적으로 절연하였지만, 압전 소자(12)를 액츄에이터 베이스(10)에 직접 탑재함으로써, 압전 소자(12)의 한쪽 전극을 접지 전위로 할 수 있다. 이 경우, 헤드 서스펜션(20)에는 압전 소자(12)에 전압을 인가하기 위한 배선(42)만을 설치하면 된다. 도 10a는 배선(42)의 단부에 설치한 패드부와 압전 소 자(12, 12)에 각각 와이어 본딩하여 배선(42)과 압전 소자(12, 12)를 전기적으로 접속하는 것을 나타낸다. 배선(42)의 인출단을 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)의 위치까지 인출하는 배치로 하는 것도 상술한 실시 형태와 마찬가지이다.
본 실시 형태에 따르면, 제1 전극 부재(16)가 불필요하여 부품 개수를 더 줄이는 것이 가능해진다. 또, 제1 전극 부재(16)가 불필요함으로써 압전 액츄에이터의 박형화도 도모하는 것이 가능해진다.
도 11a 및 11b, 도 12a 및 12b, 도 13a 및 13b는 자기 헤드 어셈블리의 또 다른 구성예를 나타낸다. 본 실시 형태에서는 제1 전극 부재(16)에 압전 소자(12)를 구동하는 구동용 배선 패턴(42a, 44a)을 형성하고, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)를 배치한 것과 동일한 측에 배선 패턴(42a, 44a)의 단자(42b, 44b)를 인출한 것을 특징으로 한다. 참조 부호 17은 제1 전극 부재(16)의 측 모서리를 절곡하여 형성한 절곡 편이고, 절곡 편(17)에 배선 패턴(42a, 44a)의 인출단인 단자(42b, 44b)가 배치된다.
도 12a 및 12b는 액츄에이터 베이스(10)에 제1 전극 부재(16)를 접착하고, 제1 전극 부재(16)에 압전 소자(12)를 접합한 상태를 나타낸다. 제1 전극 부재(16)는 상술한 실시 형태에서 사용하고 있는 것과 마찬가지로, 스테인레스의 박판층, 절연층, 구리층의 3층 구조로 이루어진다. 참조 부호 44a는 제1 전극 부재(16)의 구리층에 접속하는 배선 패턴이고, 참조 부호 42a는 압전 소자(12)의 상면에 형성되어 있는 금 전극과 접속하기 위한 배선 패턴이다. 즉, 배선 패턴(42a)의 압전 소자(12)를 배치한 위치로부터 비어져 나온 일단측에는 본딩용 패드부(42c)가 형성되며, 패드부(42c)로부터 타단측에 패턴이 연장하여 단자(42b)에 접속한다. 제1 전극 부재(16)에 소정 배선 패턴(42a, 44a)을 형성하는 것은 박막 프로세스에 의해서 용이하다.
도 13a 및 13b는 압전 소자(12)에 힌지 플레이트(14)를 접합하고, 압전 소자(12, 12)와 배선 패턴(42a)을 와이어 본딩에 의해 접속한 상태를 나타낸다. 압전 소자(12)의 상면에 힌지 플레이트(14)를 전기적으로 절연하여 접착하는 방법은 상술한 실시 형태와 마찬가지이다. 또한, 힌지 플레이트(14)는 그 후단측에서 압전 소자(12)의 표면이 노출하도록 하여 접착한다. 압전 소자(12)와 배선 패턴(42a)과의 전기적 접속은 압전 소자(12)와 배선 패턴(42a)의 패드부(42c)를 와이어 본딩함으로써 이루어진다. 참조 부호 46이 본딩 와이어이다. 압전 소자(12)의 상면은 금층에 의해서 피복되어 있기 때문에, 인접하는 압전 소자(12, 12) 사이를 와이어 본딩하고, 패드부(42c)에 가까운 측의 압전 소자(12)와 패드부(42c)를 와이어 본딩함으로써 2개의 압전 소자(12, 12)가 모두 배선 패턴(42a)에 전기적으로 접속된다.
이렇게 해서, 압전 소자(12)의 저면의 금 전극은 제1 전극 부재(16)의 구리층에 접합되며 배선 패턴(44a)을 개재하여 단자(44b)에 접속하고, 압전 소자(12)의 상면의 금 전극은 본딩 와이어(46), 배선 패턴(42a)을 개재하여 단자(42b)에 접속된다.
도 11a 및 11b에 도시한 바와 같이, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)와 동일한 측에 압전 액츄에이터(40)에 전압을 인가하기 위한 단자(42b, 44b)를 배치함으 로써, 헤드 서스펜션(20)의 신호선에 접속하는 중계용 플렉시블 프린트 기판을 이용하여, 압전 액츄에이터(40)를 구동하는 회로에 접속할 수 있다. 단자부(24)와 절곡 편(17)의 평면 배치 위치를 일치시켜 둠으로써 플렉시블 프린트 기판을 단자부(24)와 절곡 편(17)에 접속하는 작용을 용이하게 행할 수 있다.
도 14는 배선 패턴(42a, 44a)을 형성한 제1 전극 부재(16)의 다른 형성예를 나타낸다. 즉, 제1 전극 부재(16)는 스테인레스의 박판층(161)과 폴리이미드 등의 수지 필름으로 이루어지는 절연층(162)과 구리층(163)을 적층하여 형성된 것으로, 배선 패턴(42a, 44a)은 구리층(163)을 패터닝하여 형성되어 있다. 도 14에 도시한 실시 형태는 제1 전극 부재(16)와 액츄에이터 베이스(10)와의 접착 강도를 향상시키기 위해서, 박판층(161)에 여러개의 관통 구멍(161a)을 형성하는 한편, 액츄에이터 베이스(10)의 제1 전극 부재(16)를 접착하는 면에 레이저 가공 등에 의해서 미세한 요철(101)을 형성한 것이다. 관통 구멍(161a)과 요철(101)에 의해 접착제의 접촉 면적을 크게 하여 접착 강도를 높일 수 있다.
도 15 ∼ 도 18은 압전 액츄에이터(40)의 또 다른 구성예를 나타낸다. 이 압전 액츄에이터(40)는 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)를 모두 사용하는 형태이다. 도 15는 압전 액츄에이터(40)의 조립 사시도, 도 16은 압전 액츄에이터(40)를 조립한 상태를 나타낸다. 본 실시 형태의 압전 액츄에이터(40)에 있어서 특징적인 구성은 제2 전극 부재(18)에 제1 전극 부재(16)에 형성한 패드부(42c)와 전기적으로 접속하는 전극 단자(18b)를 형성한 점에 있다. 도 15에 도시한 바와 같이, 제1 전극 부재(16)에 형성된 패드부(42c)는 외측으로 돌출하여 형 성되고 있고, 전극 단자(18b)도 이 패드부(42c)의 위치에 맞추어서 외측으로 돌출하여 형성된다.
도 17에 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)의 배치를 확대하여 나타낸다. 제1 전극 부재(16)의 패드부(42c)와 제2 전극 부재(18)의 전극 단자(18b)는 압전 소자(12)를 끼워서 정합시켰을 때에 전기적으로 접속된다. 본 실시 형태에서는 도전 수지, 땜납 볼, 금 범프 등의 접합체(49)를 개재하여 전극 단자(18b)와 패드부(42c)를 접속하도록 하고 있다.
도 18은 제1 전극 부재(16)와 제2 전극 부재(18)로 압전 소자(12)를 끼워서 정합시킨 상태를 나타낸다. 전극 단자(18b)가 절곡되며, 접합체(49)를 개재하여 패드부(42c)에 접합되어 있다. 전극 단자(18b)가 확실하게 패드부(42c)에 접합되도록 본 실시 형태에서는 전극 단자(18b)의 돌출 부분에 슬릿(18c)을 설치하고, 돌출 부분에서 전극 단자(18b)가 용이하게 굴곡할 수 있도록 하였다. 제2 전극 부재(18)는 얇은 금속판에 의해서 형성되어 있기 때문에, 전극 단자(18b)를 패드부(42c)에 접합함으로써, 압전 소자(12)의 상면 전극은 배선 패턴(42a)을 개재하여 단자(42b)와 전기적으로 접속한다.
제2 전극 부재(18)를 부착한 후 제2 전극 부재(18)에 힌지 플레이트(14)를 전기적으로 절연하여 접착함으로써, 도 16에 도시한 압전 액츄에이터(40)가 얻어진다.
상술한 자기 헤드 어셈블리는 모두 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)와 동일한 측에 압전 액츄에이터(40)를 구동하는 회로에 접속하는 단자를 배치하였다. 도 19에 도시한 자기 헤드 어셈블리는 헤드 서스펜션(20) 양측에 기입 및 판독 용 단자부와 압전 액츄에이터(40)를 구동하는 단자를 별개로 설치한 예이다. 본 실시 형태에 있어서 특징으로 하는 구성은 액츄에이터 베이스(10)의 양측 모서리를 L자형으로 절곡하여 백업부(52, 52)를 형성한 점에 있다. 도 20에 백업부(52)가 형성된 상태의 액츄에이터 베이스(10)의 사시도를 나타낸다.
도 19에 도시한 바와 같이, 액츄에이터 베이스(10)에 제1 전극 부재(16)를 부착함으로써, 절곡 편(17)은 한쪽 백업부(52)의 외측면에 붙여서 지지된다. 또한, 헤드 서스펜션(20)을 스폿 용접하여 힌지 플레이트(14)에 부착하는 것에 의해, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)가 다른쪽 백업부(52)의 외측면에 붙여서 지지되게 된다. 이에 의해서, 제1 전극 부재(16)의 절곡 편(17)이 백업부(52)에 의해서 확실하게 지지되며, 중계용 플렉시블 프린트 기판(50a)과 단자를 확실하게 접속하는 것이 가능해진다. 또, 헤드 서스펜션(20)의 단자부(24)에 대해서도, 단자부(24)가 백업부(52)에 의해서 확실하게 지지되기 때문에, 단자부(24)와 중계용 플렉시블 프린트 기판(50b)과의 접속을 확실하게 행하는 것이 가능해진다.
(부기 1) 압전 소자의 두께 방향의 각 면을 두께 0.2㎛ 이상의 두께의 도체층에 의해 피복하여 전극을 형성한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
(부기 2) 헤드 서스펜션의 후단부를 고정 부재 위까지 연장시켜서, 고정 부재에 용접하여 고정되는 용접 편을 설치한 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 압전 액츄에이터.
본 발명에 따른 압전 액츄에이터에 따르면, 상술한 바와 같이, 고정 부재와 압전 소자 사이에만 전극 부재를 배치하는 구성, 혹은 고정 부재에 직접 전극 부재를 고정하는 구성으로 함으로써, 압전 액츄에이터를 구성하는 부품 개수를 줄일 수 있고, 압전 액츄에이터의 박형화를 도모하고, 압전 액츄에이터의 제조 비용을 저하시키는 것이 가능해진다. 또한, 헤드 서스펜션의 단자부에 압전 소자를 구동하는 배선의 단자를 배치한 구성으로 함으로써, 1매의 중계용 플렉시블 프린트 기판에 의해서만 헤드 서스펜션과 압전 액츄에이터에 접속하는 회로와의 전기적 접속을 취할 수 있어 압전 액츄에이터의 구성을 간소화하고, 플렉시블 프린트 기판을 단자부에 접속하는 작업을 쉽게 하고 또한 제조 비용을 인하하는 것이 가능해지는 등의 효과를 갖는다.

Claims (10)

  1. 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서,
    상기 고정 부재의 상기 압전 소자를 탑재하는 부위에, 고정 부재와 전기적으로 절연하여 상기 압전 소자의 한쪽 전극이 전기적으로 접속되고, 상기 압전 소자의 상기 고정 부재측으로부터 노출하고 있는 도체층이 설치된 전극 부재를 설치하고,
    상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하고, 상기 고정 부재측으로부터 상기 압전 소자의 다른쪽 전극이 노출하도록 상기 가동 부재를 접착하고,
    상기 헤드 서스펜션에 설치한 상기 압전 소자를 구동하기 위한, 상기 전극 부재의 도체층에 접속되는 배선과 상기 압전 소자의 다른쪽 전극에 접속되는 배선에, 상기 도체층 및 상기 다른쪽 전극을 각각 별도로 접속한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  2. 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서,
    상기 고정 부재에, 상기 압전 소자의 한쪽 전극을 전기적으로 접속하여 압전 소자를 고정하고,
    상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하여 상기 가동 부재를 접착하고,
    상기 헤드 서스펜션에 설치한 상기 압전 소자를 구동하기 위한 배선에, 상기 압전 소자의 다른쪽 전극을 접속한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 헤드 서스펜션에 설치된 배선과, 상기 도체층 및 상기 압전 소자의 다른쪽 전극을 와이어 본딩에 의해서 접속한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 헤드 서스펜션의 측 모서리에 설치된, 중계용 플렉시블 프린트 기판을 접속하는 단자부에, 상기 압전 소자를 구동하기 위한 배선의 단자가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  5. 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서,
    상기 고정 부재의 상기 압전 소자를 탑재하는 부위에, 고정 부재와 전기적으로 절연하여 상기 압전 소자의 한쪽 전극과 다른쪽 전극에 각각 별도로 전기적으로 접속되는 배선 패턴이 설치되고, 그 배선 패턴의 한쪽 단부를 중계용 플렉시블 기판과 접속 가능하게 인출하여 형성한 전극 부재를 설치하고,
    그 전극 부재에, 상기 압전 소자의 다른쪽 전극에 전기적으로 접속된 배선 패턴의 다른쪽 단부가 노출하도록 압전 소자를 고정하여, 상기 한쪽 배선 패턴과 상기 압전 소자의 한쪽 전극을 전기적으로 접속하고,
    상기 압전 소자 위에 압전 소자의 다른쪽 전극과 전기적으로 절연하고, 상기 고정 부재측으로부터 상기 압전 소자의 다른쪽 전극이 노출하도록 상기 가동 부재를 접착하고,
    상기 압전 소자의 다른쪽 전극과 상기 다른쪽 배선 패턴을 전기적으로 접속한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전극 부재의 배선 패턴을 인출한 단자를 헤드 서스펜션의 단자부와 동일한 측에 배치한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  7. 제1항, 제2항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 소자의 가동 부재와의 접착면을 절연층에 의해 피복한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  8. 제1항, 제2항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 소자와 가동 부재를 절연 필러를 혼입한 접착제에 의해 접착한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  9. 제1항, 제2항, 제5항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    고정 부재의 상기 전극 부재가 고정되는 베이스 부분의 양측 모서리를 L자형으로 절곡한 백업부를 설치한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
  10. 헤드 서스펜션이 고정되는 가동 부재와, 캐리지 아암에 고정되는 고정 부재 사이에, 상기 고정 부재와의 사이에 제1 전극 부재를, 상기 가동 부재와의 사이에 도전체에 의한 제2 전극 부재를 배치하여 압전 소자가 끼워져 배치되고, 압전 소자의 전단 변형 작용에 의해 헤드 서스펜션의 위치를 조절할 수 있게 설치한 압전 액츄에이터에 있어서,
    상기 제1 전극 부재에, 상기 압전 소자의 한쪽 전극과 다른쪽 전극에 각각 별도로 전기적으로 접속되는 배선 패턴을 설치함과 함께, 그 배선 패턴의 단부를 중계용 플렉시블 기판에 접속 가능하게 고정 부재의 측 모서리에 인출한 단자, 및, 압전 소자의 다른쪽 전극에 전기적으로 접속되는 배선 패턴과 전기적으로 접속되고, 상기 압전 소자로부터 노출하여 배치된 패드부를 설치하고,
    상기 제2 전극 부재에, 상기 제1 압전 소자와의 사이에서 상기 압전 소자를 끼웠을 때에, 상기 제1 전극 부재의 상기 패드부 상에 배치되고, 접합체를 통해 전기적으로 접속되는 패드부를 구비한 전극 단자를 설치한 것을 특징으로 하는 압전 액츄에이터.
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