[发明专利]微致动器、带有微致动器的磁头万向节组件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及信息记录设备，更具体地，涉及用于磁盘驱动器单元中的磁头万向节组件(head gimbal assembly，HGA)的微致动器，以及制造带有该微致动器的磁头万向节组件的方法。

背景技术

如今，人们利用各种方法来提高信息记录设备的记录密度。图1示出了根据常规设计的作为信息记录装置的一个示例性实例的磁盘驱动器，其中主轴电动机15驱动磁盘14旋转，驱动臂12控制位于磁头万向节组件18上的磁头(未示出)在磁盘14表面上的飞行。通常，音圈电机(VCM)16用于控制驱动臂12的运动，其功能是对驱动臂12在磁盘14上的位置进行粗调节。参考图2a，其示出了图1中配备有常规PZT(Piezoelectric Lead Zirconate Titanate：压电锆钛酸铅)微致动器181的磁头万向节组件(HGA)18，在磁头单独由VCM 16驱动的情况下，由于磁头的位移存在固有的误差(动态摆动)，因而在HGA 18的悬架183的悬架舌部1831上设置微致动器181，它用于对磁头进行精细的位置控制。设置在磁头周围的微致动器181通常是PZT微致动器，它用于对磁头的位移进行“精细调节”。也就是说，VCM16用于粗调节，而PZT微致动器181则以小得多的幅度来调节磁头的位移，用以补偿由VCM16的驱动而导致的驱动臂的振动。具有上述结构的HGA18可以实现非常小的可记录磁道宽度，从而使磁盘驱动器的“每英寸磁道数”(TPI)的值增大高达50％。

更具体而言，在图2a所示出的HGA18的常规设计中，通过将磁头(未示出)附装到滑块182上而构成上文提到的磁头。利用滑块182来将磁头(未示出)保持在磁盘14(见图1)表面之上的预定高度。图2b进一步示出了常规微致动器181的结构，其中U形微致动器181包括陶瓷框架，该陶瓷框架具有其间可设置滑块182的两个陶瓷臂1811，以及附装于每个陶瓷臂1811的外表面的两片陶瓷PZT1813。再参考图2a，PZT微致动器181物理地附装于HGA18的悬架183的悬架舌部1831，使得滑块182可响应于施加到陶瓷PZT1813上的电压，在陶瓷PZT1813的带动下独立于悬架183而移动。更具体而言，在陶瓷臂1911的每侧有三个电连接球185(GBB或SBB，即金球焊接或锡球焊接)将微致动器181附装于悬架的电缆线184上，且类似地，有四个电连接球186(GBB或SBB)将滑块182附装于悬架电缆线184，电缆线的另一端连接到悬架焊点187以便通过悬架电缆线184提供电源。该PZT将会伸展和收缩，这将导致U形微致动器181的陶瓷臂1811变形，并因此使滑块182在磁盘上移动，从而实现了对附装于滑块182上的磁头的位置进行精细调节。

由于HGA的常规设计采用了U形陶瓷微致动器，PZT元件也由陶瓷材料制成；陶瓷材料的较大质量会影响HGA的动态性能。另外，由于陶瓷材料是易碎材料，陶瓷微致动器的抗冲击性能是有限的，并且在工作过程中会产生不期望的碎粒。

为了减小微致动器的重量以及改善HGA的动态性能，姚明高等人的美国专利No.6,950,288公开了使用金属框架的微致动器。更具体而言，该框架由不锈钢制成。通过使用金属框架，微致动器的动态性能大为改善。

另一方面，近年来提出一种薄膜PZT来解决冲击性能低和产生碎粒的问题。然而，薄膜PZT由于其层数有限而不能产生足够的位移。尽管可通过将薄膜PZT形成为多层来增加薄膜PZT的位移，但由于薄膜PZT制造工艺的局限性，如果薄膜PZT的层数超过两层，则成本将变得极高。

因此，需要一种成本效益高的方式来增加微致动器的薄膜PZT的位移。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺点，本发明的主要目的是提供一种用在磁盘驱动器单元上的HGA中的微致动器，其可使得HGA具有极佳的动态性能和抗冲击性能，同时可以增大微致动器的位移而成本效益极佳。

为了实现上述目的，本发明提供了一种微致动器，其包括金属框架，该金属框架具有一基部和从该基部延伸的两个相对的臂，其中在所述两臂中每一臂的侧表面上分别以如下方式附装有至少两片薄膜PZT：当驱动信号施加到附装于每个臂上的薄膜PZT时，它将产生位移，每个臂的位移由于叠加效应而得以增加。