[发明专利]压电元件、压电微致动器、磁头折片组合及磁盘驱动单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息记录磁盘驱动单元，尤其涉及一种压电元件、含有该压电元件的压电微致动器、含有该压电微致动器的磁头折片组合(HGA，headgimbal assembly)以及含有该磁头折片组合的磁盘驱动单元。 

背景技术

磁盘驱动单元是一种常见的利用磁性介质来存储数据的信息存储装置，并且该存储装置具有一个可移动的磁性读/写传感器，磁性读/写传感器定位在磁性介质上，以便选择性地从磁性介质读取或向磁性介质写入数据。 

消费者总是希望这类磁盘驱动单元的存储容量不断增加，同时希望其读写速度更快更精确。因此磁盘制造商一直致力于开发具有较高存储容量的磁盘系统，比如通过减少磁盘上的磁轨宽度或磁轨间距的方式增加磁轨的密度(TPI，每英寸所含的磁轨数量)，进而间接增加磁盘的存储容量。然而，随着磁轨密度的增加，对读写传感器的位置控制精度也必须相应的提高，以便在高密度磁盘中实现更快更精确的读写操作。随着磁轨密度的增加，使用传统技术来实现更快更精确将读写传感器定位于磁盘上适当的磁轨变得更加困难。因此，磁盘制造商一直寻找提高对读写传感器位置控制的方法，以便利用不断增加的磁轨密度所带来的益处，一种常用的方法为采用两级伺服驱动系统。 

图1及图2所示为传统的具有两级伺服驱动系统的磁盘驱动单元。其中，所述两级伺服驱动系统包括一个主驱动器如音圈马达(VCM，voice-coil motor)107和一个副驱动器如压电(PZT，piezoelectric)微致动器105。磁盘驱动单元的磁盘101安装在主轴马达102上并由其旋转，音圈马达臂104上承载有磁头折片组合100，该磁头折片组合100包括磁头103、压电微致动器105及支撑磁头 103和压电微致动器105的悬臂件106，该磁头103上安装有读/写传感器。 

作为主驱动器的音圈马达107控制音圈马达臂104的运动，进而控制磁头103在磁盘101表面的磁轨间移动，最终实现读/写传感器在磁盘101上数据的读写。相对于音圈马达107，该压电微致动器105以更小的幅度来调整磁头103的位移，以便补偿音圈马达和(或)磁头臂组合的共振误差。所以，该压电微致动器105使得更小的磁轨间距在应用上成为可能，从而提高了磁盘系统的磁轨密度，同时也减少了磁头的寻道时间及定位时间。因此，压电微致动器105的应用大幅度地提高了磁盘驱动单元的存储盘表面记录密度。 

图3及图4详细展示了图1及图2所示传统磁盘驱动单元中含有双驱动器的磁头折片组合100。磁头折片组合100的悬臂件106包括具有多个导线的挠性件122、磁头支撑板121、金属基板123和具有凸点125以支撑所述磁头支撑板121和金属基板123的悬臂负载杆124。所述挠性件122通过导线将所述磁头支撑板121与金属基板123连接起来，挠性件122的舌片区域具有一个用于放置所述压电微致动器105的压电元件安装区域128和一个磁头安装区域129。磁头103通过所述磁头安装区域129局部地安装在磁头支撑板121上。所述磁头支撑板121上形成一个用于支持磁头背面中心的突起127。所述悬臂负载杆124的凸点125支撑所述磁头支撑板121的突起127。这样确保当磁头103飞行于磁盘101上方时，来自负载杆124的负载力施加于磁头103中心。压电微致动器105包含两个互相连接起来的薄膜压电元件10，两个薄膜压电元件10被安装在挠性件122的压电元件安装区域128。 

如图5所示，当将电压施加于所述两个薄膜压电元件10时，其中一个压电元件会收缩，而另一个压电元件会膨胀，从而导致磁头支撑板121及磁头103相对于悬臂负载杆124上的凸点125旋转，进而实现了对磁头位置的微调。这种压电元件的变形功能是由压电元件自身结构决定的。参考图5a，典型的压电元件具有多层压电层，比如压电层702、703叠压而形成层状结构，并且每个压电层均夹设在一对正负电极层704/705、706/707之间。每个压电层的正极704、707在层状结构内部借助比如喷溅加工手段(sputtering process)而互相连接起 来形成压电元件的正极。类似地，每个压电层的负极705、706也在层状结构内部借助喷溅手段而互相连接起来形成压电元件的负极。每个压电元件10的正、负极分别设有电触点131、132，在图4中，当将压电元件10的电触点131、132分别与设置在挠性件122上的电触点133、134电性连接(通常为金线焊接)起来后，通过在电触点133、134处施加电压即可使压电元件工作。