(57)【要約】ヘッドアセンブリであって、ジンバルを有するサスペンションと、複数の導体パターンを有しサスペンションに接着されたフレキシブルプリント配線シートと、ジンバル上に搭載された第１及び第２圧電アクチュエータと、該第１及び第２圧電アクチュエータ上に搭載されたヘッドスライダとを含んでいる。第１及び第２圧電アクチュエータは回転中心を基準に点対称な端部接着部でジンバルに接着されており、同様に回転中心を基準に点対称に配置された反対側の端部接着部でヘッドスライダに接着されている。これにより、フレキシブルプリント配線シートを介して第１及び第２圧電アクチュエータに電圧を印加すると、回転中心回りで一方向にのみヘッドスライダの姿勢を変化させる偶力を生み出すことができる。
2004093205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドアセンブリであって、
ジンバルを有するサスペンションと；
圧電アクチュエータ駆動用の複数の第１導体パターンと、各第１導体パターンの先端に接続された複数の第１パッドと、ヘッド素子駆動用の複数の第２導体パターンと、各第２導体パターンの先端に接続された複数の第２パッドを有し、前記第１及び第２パッドが前記ジンバル上にくるように該第１パッドを除き前記サスペンションに接着されたフレキシブルプリント配線シートと；
第１面、該第１面と反対側の第２面、第１端、第２端、複数の第１電極、該第１電極と互い違いに設けられた複数の第２電極、該第１端側の前記第１面上に設けられた第１接着部、該第２端側の前記第２面上に設けられた第２接着部を有し、前記第１接着部で前記ジンバルに接着された第１圧電アクチュエータと；
前記第１面と同一サイドの第３面、該第３面と反対側の第４面、前記第１端と同一サイドの第３端、第４端、複数の第３電極、該第３電極と互い違いに設けられた複数の第４電極、該第４端側の前記第３面上に設けられた第３接着部、該第３端側の前記第４面上に設けられた第４接着部を有し、前記第１圧電アクチュエータと実質上平行に配置され前記第３接着部で前記ジンバルに接着された第２圧電アクチュエータと；
前記第１及び第２圧電アクチュエータ上に搭載されるとともに、前記第２接着部で前記第１圧電アクチュエータに接着され、前記第４接着部で前記第２圧電アクチュエータの接着された、ヘッド素子及び該ヘッド素子に接続された複数の端子を有するヘッドスライダと；
前記第２パッドの各々と前記端子の各々を接続する手段とを具備し；
前記第１パッドの各々はそれぞれ、前記第１、第２、第３及び第４電極に接続されているヘッドアセンブリ。
【請求項２】
前記ジンバルは前記各第１パッドに対応する部分に開口を有しており、各第１パッドは概略直角に折り曲げられて前記第１圧電アクチュエータの第１端及び第２端並びに前記第２圧電アクチュエータの第３端及び第４端にそれぞれ接続されている請求項１記載のヘッドアセンブリ。
【請求項３】
前記各第１パッドは半田めっきを有しており、前記各第１パッドと前記第１圧電アクチュエータの第１端及び第２端並びに前記第２圧電アクチュエータの第３端及び第４端はそれぞれ半田付けされている請求項２記載のヘッドアセンブリ。
【請求項４】
前記第２パッドの各々と前記端子の各々とを接続する手段はボンディングワイヤから構成される請求項１記載のヘッドアセンブリ。
【請求項５】
圧電アクチュエータの製造方法であって、
それぞれ第１電極パターンを有する複数の第１グリーンシートと、それぞれ第２電極パターンを有する複数の第２グリーンシートを用意し、
前記第１電極パターンと前記第２電極パターンが部分的に重なるように、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートを互い違いに積層して圧着することによりグリーンシート積層体を得、
該グリーンシート積層体を少なくとも前記第１及び第２電極パターンを含む部分において所望形状に打ち抜き、
打ち抜かれた前記グリーンシート積層体を第１所定温度で焼成して圧電基板を得、
前記圧電基板を前記第１電極パターンのみの部分及び前記第２電極パターンのみの部分で第１の方向に切断してバー形状圧電基板を得、
前記バー形状圧電基板の切断面に電極を形成し、
前記バー形状圧電基板を打ち抜き部分を含む位置で前記第１の方向と直交する第２の方向に切断する、
各ステップを含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記焼成ステップの前に、打ち抜かれた前記グリーンシート積層体を前記第１所定温度より低い第２所定温度に加熱して脱脂するステップを更に含む請求項５記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項７】
前記第１及び第２グリーンシートはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３グリーンシートから構成される請求項５記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
前記第１及び第２電極パターンはそれぞれＰｔペーストから構成され、該ＰｔペーストはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３粉末を約１０〜３０体積％含んでいる請求項１記載の圧電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
請求項５〜８の何れかの方法により製造された圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
圧電アクチュエータであって、
第１端及び第２端を有する圧電セラミックと、
前記第１端まで伸長するように前記圧電セラミック中に埋め込まれた複数の第１電極と、
前記第２端まで伸長するように前記第１電極と互い違いに前記圧電セラミック中に埋め込まれた複数の第２電極と、
前記複数の第１電極を接続する前記第１端に形成された第１端部電極と、
前記複数の第２電極を接続する前記第２端に形成された第２端部電極とを具備し、
前記第１及び第２電極が重なり合った部分における前記第１及び第２電極の側面が前記圧電セラミックの側面よりへこんでいるか若しくは該圧電セラミックで覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記圧電セラミックはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックから構成される請求項１０記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記第１及び第２電極の各々はＰｔとＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックの混合物から構成され、ＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックが１０〜３０体積％を混入している請求項１０記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
第１端部分及び第２端部分が中間部分より幅広に形成されている請求項１０記載の圧電アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、磁気ディスク装置のトラッキングアクチュエータとして使用される圧電アクチュエータ及び該圧電アクチュエータを使用したヘッドアセンブリに関する。
【背景技術】  近年、コンピュータ用外部記憶装置の一種である磁気ディスク装置の小型化、薄型化が進んでおり、更に低消費電力化が求められている。また、磁気ディスク装置の高記録密度化及び大容量化が要求されている。磁気ディスク装置の大容量化は、一般にディスク１枚当たりの記録容量を増加させることで実現できる。しかし、ディスクの直径を変えずに記録密度を増加させるとトラックピッチが狭まるため、記録トラックに対する読み書きを行うヘッド素子の位置決めを如何に正確に行うかが技術的な問題となっており、位置決め精度の良いヘッドアクチュエータが望まれている。
従来、磁気ディスク装置において高精度のヘッド位置決めを行うために、一般にアクチュエータアーム等の可動部の剛性を向上させ、面内方向の主共振点周波数を上げる試みがなされてきた。しかし、共振点の向上には限界があり、仮に可動部の面内共振点を大幅に上げることができたとしても、可動部を支持する軸受のばね特性に起因する振動が発生してしまい、位置決め精度を低下させるという問題を解決することはできなかった。
これらの問題を解決する一つの手段として、ヘッドアクチュエータのアームの先端にトラックフォロー用の第２のアクチュエータ、即ちトラッキングアクチュエータを搭載した所謂二重アクチュエータが提案されている。このトラッキングアクチュエータは、ヘッドアクチュエータの動作とは独立して、アームの先端部に設けられたヘッドを微小移動させてヘッドのトラッキングを達成しようとするものである。
このトラッキングアクチュエータは大きく分けて３つのタイプがある。第１のタイプはアクチュエータアームの先端とサスペンションの間にトラッキングアクチュエータを設けるタイプであり、第２のタイプはサスペンションの先端に形成されたジンバルとヘッドスライダの間にトラッキングアクチュエータを設けるタイプであり、第３のタイプはヘッドスライダに一体的に形成され磁気ヘッド素子（電磁トランスデューサ）の部分だけを動かすタイプである。
上記３つのトラッキングアクチュエータ（マイクロアクチュエータ）のタイプにはそれぞれ利点と問題点があり、第１のタイプは、トラッキングアクチュエータ部が比較的大きく、ヘッド先端においては拡大機構が使えるため、トラッキングアクチュエータ部の変位はそれ程大きくなくても良いという利点があるものの、共振周波数を格段に向上させるのには限界がある。また、第３のタイプは共振周波数をかなり高くできるものの、製造プロセスが困難であり、トラッキングアクチュエータで大きな変位を発生させる必要がある。第２のタイプはその中間的な存在である。
この第２のタイプのトラッキングアクチュエータを有するヘッドアセンブリが特開平１１−２７３０４１号公報に開示されている。このヘッドアセンブリでは、サスペンションに固定された共通の第１固定片から２本の圧電アクチュエータがヘッドスライダに向かって並列に延びている。各圧電アクチュエータの先端はヘッドスライダ上の共通の第２固定片に接続される。ヘッドスライダは、圧電アクチュエータの伸縮に基づき第１固定片を中心に揺動運動をすることができる。即ち、圧電アクチュエータが伸縮すると、ヘッドスライダは例えば磁気ディスクの半径方向に微小に変位することができる。その結果、ヘッドスライダ上の磁気ヘッド素子は高い精度で磁気ディスク上の記録トラックを追従し続けることができる。
この第２のタイプのトラッキングアクチュエータにおいて必要とされる特性は、スライダ中心軸とトラッキングアクチュエータの回転軸が一致すること、３０Ｖ以下の電圧印加で移動量が１μｍ以上であること、面内共振周波数が２０ｋＨｚ以上である事である。これらの特性を満たすトラッキングアクチュエータを有するヘッドアセンブリを、本出願人は先に提案した（特願２００１−３１８９８５）。この先願発明のヘッドアセンブリでは、一対の圧電アクチュエータが平行に配置され、これらの圧電アクチュエータを収縮させてスライダを一方向に回転させてトラッキングを達成する。電力供給のため、サスペンション上に２個の圧電アクチュエータの駆動用配線と、ヘッド素子用の配線を形成する必要がある。配線のスペース確保、デザインの自由度の点から考え、サスペンション上に形成する配線の数はできるだけ少ない方が好ましい。また、サスペンションと固定されていない部分から電極を取り出すためには、電極取り出し部が電圧印加による圧電アクチュエータの変形を妨げない構造にする必要がある。
圧電アクチュエータには通常多層圧電素子が用いられる。多層圧電素子は、多層グリーンシートを焼成して得られる圧電基板からダイシングソー等を用いて個別に切り出される。磁気ディスク装置の磁気ヘッドの微小変位用に用いられる圧電アクチュエータの場合、所望の変位量を得るため若しくは寸法の制約から、各層の厚さは数十μｍ以下となる。このため、圧電基板切断時の金属のダレが生じると電極間の短絡の原因となる恐れがある。また、電極にＡｇ−Ｐｄを用いると、高温高湿下の使用ではＡｇのマイグレーションを引き起こす恐れがあり、好ましくない。
【発明の開示】
よって、本発明の目的は、電極取り出し部が電圧印加による圧電アクチュエータの変形を妨げない配線構造を有するヘッドアセンブリを提供することである。
本発明の他の目的は、圧電アクチュエータ個別切断時の電極ダレを失くし、電気的な信頼性を向上させることのできる圧電アクチュエータ及びその製造方法を提供することである。
本発明の一つの側面によると、ヘッドアセンブリであって、ジンバルを有するサスペンションと；圧電アクチュエータ駆動用の複数の第１導体パターンと、各第１導体パターンの先端に接続された複数の第１パッドと、ヘッド素子駆動用の複数の第２導体パターンと、各第２導体パターンの先端に接続された複数の第２パッドを有し、前記第１及び第２パッドが前記ジンバル上にくるように該第１パッドを除き前記サスペンションに接着されたフレキシブルプリント配線シートと；第１面、該第１面と反対側の第２面、第１端、第２端、複数の第１電極、該第１電極と互い違いに設けられた複数の第２電極、該第１端側の前記第１面上に設けられた第１接着部、該第２端側の前記第２面上に設けられた第２接着部を有し、前記第１接着部で前記ジンバルに接着された第１圧電アクチュエータと；前記第１面と同一サイドの第３面、該第３面と反対側の第４面、前記第１端と同一サイドの第３端、第４端、複数の第３電極、該第３電極と互い違いに設けられた複数の第４電極、該第４端側の前記第３面上に設けられた第３接着部、該第３端側の前記第４面上に設けられた第４接着部を有し、前記第１圧電アクチュエータと実質上平行に配置され前記第３接着部で前記ジンバルに接着された第２圧電アクチュエータと；前記第１及び第２圧電アクチュエータ上に搭載されるとともに、前記第２接着部で前記第１圧電アクチュエータに接着され、前記第４接着部で前記第２圧電アクチュエータの接着された、ヘッド素子及び該ヘッド素子に接続された複数の端子を有するヘッドスライダと；前記第２パッドの各々と前記端子の各々を接続する手段とを具備し；前記第１パッドの各々はそれぞれ、前記第１、第２、第３及び第４電極に接続されているヘッドアセンブリが提供される。
好ましくは、ジンバルは各第１パッドに対応する部分に開口を有しており、各第１パッドは概略直角に折り曲げられて第１圧電アクチュエータの第１端及び第２端並びに第２圧電アクチュエータの第３端及び第４端にそれぞれ接続されている。更に好ましくは、各第１パッドは半田めっきを有しており、各第１パッドと第１圧電アクチュエータの第１端及び第２端並びに第２圧電アクチュエータの第３端及び第４端はそれぞれ半田付けされている。
本発明の他の側面によると、圧電アクチュエータの製造方法であって、それぞれ第１電極パターンを有する複数の第１グリーンシートと、それぞれ第２電極パターンを有する複数の第２グリーンシートを用意し、前記第１電極パターンと前記第２電極パターンが部分的に重なるように、前記第１グリーンシートと前記第２グリーンシートを互い違いに積層して圧着することによりグリーンシート積層体を得、該グリーンシート積層体を少なくとも前記第１及び第２電極パターンを含む部分において所望形状に打ち抜き、打ち抜かれた前記グリーンシート積層体を第１所定温度で焼成して圧電基板を得、前記圧電基板を前記第１電極パターンのみの部分及び前記第２電極パターンのみの部分で第１の方向に切断してバー形状圧電基板を得、前記バー形状圧電基板の切断面に電極を形成し、前記バー形状圧電基板を打ち抜き部分を含む位置で前記第１の方向と直交する第２の方向に切断する、各ステップを含むことを特徴とする圧電アクチュエータの製造方法が提供される。
好ましくは、圧電アクチュエータの製造方法は、焼成ステップの前に、打ち抜かれたグリーンシート積層体を第１所定温度より低い第２所定温度に加熱して脱脂するステップを更に含んでいる。好ましくは、第１及び第２グリーンシートはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３グリーンシートから構成される。第１及び第２電極パターンはそれぞれＰｔペーストから構成される。ＰｔペーストはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３粉末を約１０〜３０体積％含んでいる。
本発明の更に他の側面によると、圧電アクチュエータであって、第１端及び第２端を有する圧電セラミックと、前記第１端まで伸長するように前記圧電セラミック中に埋め込まれた複数の第１電極と、前記第２端まで伸長するように前記第１電極と互い違いに前記圧電セラミック中に埋め込まれた複数の第２電極と、前記複数の第１電極を接続する前記第１端に形成された第１端部電極と、前記複数の第２電極を接続する前記第２端に形成された第２端部電極とを具備し、前記第１及び第２電極が重なり合った部分における前記第１及び第２電極の側面が前記圧電セラミックの側面よりへこんでいるか若しくは該圧電セラミックで覆われていることを特徴とする圧電アクチュエータが提供される。
好ましくは、圧電セラミックはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックから構成される。好ましくは、第１及び第２電極の各々はＰｔとＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックの混合物から構成され、ＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３セラミックが１０〜３０体積％混入している。
【図面の簡単な説明】  図１はカバーを外した状態の磁気ディスク装置の斜視図；
図２は本発明実施形態のヘッドアセンブリの分解斜視図；
図３は第１及び第２圧電アクチュエータの作用を説明する図；
図４はＦＰＣを用いた配線パターンを示す平面図；
図５はジンバル上に第１及び第２圧電アクチュエータを搭載した状態の平面図；
図６は各パッドを折り曲げて第１及び第２圧電アクチュエータの電極に半田付けした状態の平面図；
図７は図６の７−７線断面図；
図８は押さえ治具を使用して各パッドを電磁誘導で半田付けする状態の一部断面図；
図９は第１及び第２圧電アクチュエータ上にヘッドスライダを搭載した状態の平面図；
図１０は図９の１０−１０線断面図；
図１１は本発明実施形態のヘッドアセンブリの斜視図；
図１２はＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺセラミックとＰｔ電極の多層構造における焼成後のパンチング面の顕微鏡写真；
図１３はＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺセラミックとＡｇ−Ｐｂ電極の多層構造における焼成後のパンチング面の顕微鏡写真；
図１４Ａ〜図１４Ｇは本発明実施形態による圧電アクチュエータの製造プロセスを示す図；
図１５は本発明の製造プロセスにより製造された圧電アクチュエータの斜視図；
図１６は焼成前にパンチングした面の焼成後の顕微鏡写真；
図１７は焼成後にダイシングソーで切断した切断面の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１を参照すると、カバーを外した状態の磁気ディスクの斜視図が示されている。ベース２にはシャフト４が固定されており、このシャフト４回りにＤＣモータにより回転駆動される図示しないスピンドルハブが設けられている。スピンドルハブには磁気ディスク６とスペーサ（図示せず）が交互に挿入され、ディスククランプ８を複数のネジ１０によりスピンドルハブに締結することにより、複数枚の磁気ディスク６が所定間隔離間してスピンドルハブに取り付けられる。
符号１２はアクチュエータアームアセンブリ１４と磁気回路１６とから構成さえるロータリーアクチュエータを示している。アクチュエータアームアセンブリ１４は、ベース２に固定されたシャフト１８回りに回転可能に取り付けられている。アクチュエータアームアセンブリ１４は、一対の軸受けを介してシャフト１８回りに回転可能に取り付けられたアクチュエータブロック２０と、アクチュエータブロック２０から一方向に伸長した複数のアクチュエータアーム２２と、各アクチュエータアーム２２の先端部に固定されたヘッドアセンブリ２４とを含んでいる。
各ヘッドアセンブリ２４は、磁気ディスク６にデータのライト／リードをする電磁トランスデューサ（磁気ヘッド素子）を有するヘッドスライダ２６と、先端部にヘッドスライダ２６を支持し、その基端部がアクチュエータアーム２２に固定されたサスペンション２８と、サスペンション２８とヘッドスライダ２６の間に設けられた、後で詳細に説明する第１及び第２圧電アクチュエータを含んでいる。シャフト１８に対してアクチュエータアーム２２と反対側には図示しないコイルが支持されており、コイルが磁気回路１６のギャップ中に挿入されて、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）３０が構成される。符号３２は磁気ヘッド素子に書き込み信号を供給したり、磁気ヘッド素子からの読み取り信号を取り出すフレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）であり、その一端がアクチュエータブロック２０の側面に固定されている。
図２を参照すると、本発明実施形態にかかるヘッドアセンブリ２４の概略分解斜視図が示されている。サスペンション２８の先端部にはジンバル３０が一体的に形成されており、ジンバル３０は後で説明するパッドが搭載される位置に４個の開口（切り抜き）３２を有している。ジンバル３０上には長尺状の第１圧電アクチュエータ３４と、同じく長尺状の第２圧電アクチュエータ３６が搭載される。即ち、第１圧電アクチュエータ３４は基端部３４ａでジンバル３０に接着され、先端部３４ｂにヘッドスライダ２６が接着される。同様に、第２圧電アクチュエータ３６はその基端部３６ａでジンバル３０に接着され、先端部３６ｂにヘッドスライダ２６が接着される。第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６は実質上平行に配置される。第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６の基端部（ジンバルとの接着部）３４ａ，３６ａはジンバル３０の表面に直交する回転中心ＣＲ（図３参照）を基準に点対称に配置される。同様に、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６の裏面先端部（ヘッドスライダ２６との接着部）３４ｂ，３６ｂも回転中心ＣＲを基準に点対称に配置される。
ヘッドスライダ２６は一体的に形成された磁気ヘッド素子２７を有しており、接着部２６ａ，２６ｂで第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６に接着にされる。この磁気ヘッド素子２７は、例えば、磁気ディスクに情報を書き込む際に使用される薄膜磁気ヘッドといった書き込み素子と、磁気ディスクから情報を読み取る際に使用される巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ）やトンネル接合磁気抵抗素子（ＴＭＲ）といった読み取り素子を含んでいる。
図３に示されるように、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６のジンバル３０との接着部３４ａ，３６ａは回転中心ＣＲを基準に点対称に配置される。同様に、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６のヘッドスライダ２６との接着部３４ｂ，３６ｂは回転中心ＣＲを基準に点対称に配置される。従って、電圧を印加されて第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６が共に収縮すると、回転中心ＣＲ回りに矢印３５方向の偶力が生み出される。その結果、ヘッドスライダ２６は回転中心ＣＲ回りに半時計回り方向に回転し、ヘッドスライダ２６の姿勢変化が引き起こされ、磁気ヘッド素子２７を目標とするトラックに追従させることができる。電圧の印加が解除されると、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６は原形まで伸長し、ヘッドスライダ２６は回転中心ＣＲ回りに時計回り方向に回転し基準姿勢に復帰する。
図４を参照すると、フレキシブルプリント配線シート（ＦＰＣシート）３８を使用した本発明の配線構造が示されている。サスペンション２８はステンレス鋼板から形成されており、サスペンション２８上にＦＰＣシート３８が接着されている。ＦＰＣシート３８は一対のポリイミドフィルム間に例えば金からなる導体パターン５０ａ，５０ｂ，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを挟み込んで構成されている。導体パターン５０ａ，５０ｂは圧電アクチュエータ３４，３６駆動用の導体パターンであり、導体パターン５０ａの先端は導体パッド５４ａ，５４ｃに接続され、導体パターン５０ｂの先端は導体パッド５４ｂ，５４ｄに接続されている。導体パッド５４ａ〜５４ｄはジンバル３０に形成された開口３２中に位置しているため、導体パッド５４ａ〜５４ｄはサスペンション２８には接着されていない。一方、導体パターン５２ａ，５２ｂは書き込み素子用の導体パターンであり、その先端は導体パッド５６ａ，５６ｂに接続されている。導体パターン５２ｃ，５２ｄは読み取り素子用の導体パターンであり、その先端は導体パッド５６ｃ，５６ｄに接続されている。
図５は第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６をジンバル３０に搭載した状態の平面図を示している。導体パッド５４ａ〜５４ｄ上には予め半田めっき５８（図７参照）が施されている。導体パッド５４ａ〜５４ｄは開口３２中に位置しているので、図６に示すように導体パッド５４ａ〜５４ｄを約９０°折り曲げ、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６の電極端子に半田付けする。図６において、３４ａは第１圧電アクチュエータ３４のジンバル３０との接着部であり、３６ａは第２圧電アクチュエータ３６のジンバル３０との接着部である。
半田付けは、図８に示すように治具６０で９０°折り曲げた導体パッド５４ｃ，５４ｄを圧電アクチュエータ３６の両端に押し付け、電磁誘導加熱で金属部のみを加熱して半田めっき５８を溶融して行った。治具６０は固定部材６０ａと、固定部材６０ａに対して矢印６２方向に移動可能な可動部材６０ｂを有している。
図９を参照すると、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６上にヘッドスライダ２６を搭載した状態のヘッドアセンブリ２４の平面図が示されている。図１０は図９の１０−１０線断面図であり、図１１はヘッドアセンブリ２４の斜視図を示している。ヘッドスライダ２６は磁気ヘッド素子２７の書き込み用素子に接続される端子６４ａ，６４ｂと、読み取り用素子に接続される端子６４ｃ，６４ｄを有している。導体パッド５６ａ〜５６ｄと端子６４ａ〜６４ｄは金ワイヤ等のボンディングワイヤ６６でそれぞれボンディング接続される。
このようにして作成したヘッドアセンブリ２４でヘッドスライダ２６の磁気ヘッド素子２７部分の移動量を測定した結果、第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６に３０Ｖの電圧を印加すると、１．０μｍ以上の変位を得ることができ、本発明の配線構造が磁気ヘッド素子２７の移動量を拘束しないことを確認した。本実施形態によると、ＦＰＣシートを利用した配線構造を採用したため、圧電アクチュエータ駆動用の配線及びヘッド素子駆動用の配線を非常に狭い部分に整然と形成することができる。この配線構造は圧電アクチュエータの変位を拘束することなく、ヘッドの高い位置決め精度が可能なヘッドアセンブリを歩留まり良く、低コストで提供することが可能となる。
以下、上述したヘッドアセンブリ２４の第１及び第２圧電アクチュエータ３４，３６に使用するのに適した圧電アクチュエータ及びその製造方法について説明する。従来、多層圧電アクチュエータの電極には一般的にＡｇ−Ｐｄ電極が用いられていた。しかし、このＡｇ−Ｐｄ電極を用いると、ダイシングソーによる切断時に金属のダレが生じて電極間の短絡の原因となり易く、更に高温高湿下の使用ではＡｇのマイグレーションを引き起こす恐れがあることが判明した。これらの欠点を防止するため、本発明の多層圧電アクチュエータでは電極材料としてＰｔを用いるようにした。
図１２にＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺ）セラミックとＰｔ電極の多層構造における焼成後のパンチング面の顕微鏡写真を示す。比較のために、図１３にＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺセラミックとＡｇ−Ｐｄ電極の多層構造における焼成後のパンチング面の顕微鏡写真を示す。図１２を観察すると明らかなように、Ｐｔ電極６８を用いた試料では、Ｐｔ電極６８がパンチング面より内部に後退しているか、或いは圧電セラミックで覆われている。一方、図１３のＡｇ−Ｐｄ電極６９を積層した試料では、パンチング表面へ電極６９が流出し、流出した電極が大きく膨れており、電極間隔が短くなっていることが分かる。このことから、Ａｇ−Ｐｄ電極を用いると電気的な絶縁が取れなくなる恐れが生じるが、Ｐｔ電極を用いた場合にはその恐れがない。よって、本発明の多層圧電アクチュエータでは、Ｐｔ電極を用いることにした。
次に、図１４Ａ〜図１４Ｇを参照して、本発明の多層圧電アクチュエータの製造プロセスについて説明する。まず、Ｐｔペーストからなる第１電極パターン７０ａを有する第１グリーンシート７０と、同じくＰｔペーストからなる第２電極パターン７２ａを有する第２グリーンシート７２を用意する。電極パターン７０ａ，７２ａは例えばスクリーン印刷により印刷する。第１及び第２グリーンシート７０，７２の圧電材料としてはＰｂＮｉ１／３Ｎｂ２／３Ｏ３−ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３（ＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺ）セラミックのグリーンシートを使用した。ＰｔペーストはＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺ粉末を５〜５０体積％、好ましくは１０〜３０体積％含んでいる。本実施形態では、ＰｔペーストはＰＮＮ−ＰＴ−ＰＺ粉末を２０体積％含んでいる。
このようにして作成した第１グリーンシート７０及び第２グリーンシート７２を、第１電極パターン７０ａと第２電極パターン７２ａが部分的に重なって所望の活性層が得られるように、図１４Ａに示すように互い違いに積層し、所定圧力で圧着すると図１４Ｂに示すグリーンシート積層体７４が得られる。次に、このグリーンシート積層体７４を第１及第２電極パターン７０ａ，７２ａを含む部分において所望の金型を用いて所望形状に打ち抜く（図１４Ｃ）。７６は打ち抜き部分（パンチング部分）を示している。
次に、このグリーンシート積層体７４を大気中で約５００℃に加熱、４時間保持して脱脂した後、同じく大気中で１０５０℃に加熱し、３時間保持して焼成し、図１４Ｄに示す圧電基板７８を作成した。次いで、この圧電基板７８を図１４Ｅに示すように第１電極パターンのみの部分８０ａ及び第２電極パターンのみの部分８０ｂでダイシングソー８２を使用して第１の方向に切断し、図１４Ｆに示すバー形状圧電基板８４を得た。バー形状圧電基板８４の両側面８４ａに蒸着等により表面電極を形成した後、図１４Ｇに示すようにバー形状圧電基板８４を打ち抜き部分７６を含む位置８６で第１の方向と直交する第２の方向にダイシングソー８２を使用して切断し、図１５に示す圧電アクチュエータ８８を作成した。
図１５に示すように、圧電アクチュエータ８８は第１電極７０ａと第２電極７０ｂが重なった活性層９０を有しており、両端面に表面電極９２，９４が形成されている。不活性層である第１端部分８８ａと同じく不活性層である第２端部分８８ｂの幅は、活性層である中間部分８８ｃの幅より幅広に形成されている。
図１６を参照すると、焼成前にパンチングした面の焼成後の顕微鏡写真が示されている。図１７は焼成後にダイシングソーで切断した切断面の顕微鏡写真である。図１６及び図１７を比較観察すると、図１６に示した本発明の実施形態では、図１７に示した従来のダイシングソーで切断した場合に比べて、セラミック層厚はほぼ同じであるが側面に露出する見かけの電極厚さが薄く、一部はセラミックで覆われたような状態になり、電極間隔が広がっていることが確認できる。本実施形態では、圧電アクチュエータの両側面を焼成前にパンチングすることを前提としているが、信頼性及び製造プロセスの都合により片側のみでも良い。作成した圧電アクチュエータを使用してスライダ端部（ヘッド素子面）の移動量を測定した結果、圧電アクチュエータへの３０Ｖの電圧の印加で１．０μｍ以上の移動量が得られることを確認した。
【産業上の利用可能性】  本発明のヘッドアセンブリによると、ヘッドスライダの重心軸と一対の圧電アクチュエータの回転軸を一致させることができる。また、圧電アクチュエータへの約３０Ｖの電圧印加で、１．０μｍ以上のヘッドスライダ端部（ヘッド素子面）の移動量を得ることができ、２０ｋＨｚ以上の面内の共振周波数を得ることができる。圧電アクチュエータ駆動用及びヘッド素子駆動用の配線にＦＰＣシートを利用したため、圧電アクチュエータの変位を拘束することなく、非常に狭い部分の配線を容易に且つ整然と行うことができる。その結果、高い位置決め精度が可能なヘッドアセンブリを歩留まり良く、低コストで作成することができる。
また、本発明の圧電アクチュエータによると、従来存在していた個別切断時の電極ダレを防止することができ、圧電アクチュエータの電気的な信頼性を向上させることができる。この圧電アクチュエータを使用したヘッドアセンブリでは、その信頼性を向上させることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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