(57)【要約】【課題】  動作時にマイクロアクチュエータとサスペンションタング間のギャップを維持し、且つマイクロアクチュエータとサスペンションタングの間における傾きの発生を防止するマイクロアクチュエータを提供する。【解決手段】  マイクロアクチュエータは、Ｕ字形フレーム２５２と金属支持フレーム２５４を含む構成である。金属支持フレーム２５４は、Ｕ字形フレーム２５２に取り付けられる。ここで、金属支持フレーム２５４のサイドアーム２５８、２５９は、Ｕ字形フレーム２５２の対応するサイドアーム２６４、２６５に装着される。さらに、金属支持フレーム２５４の底部支持板２５６は、Ｕ字形フレーム２５２の底部支持板２６２に装着される。【選択図】      図１２
2007250172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドジンバルアセンブリに使用されるマイクロアクチュエータであって、
Ｕ字形フレームと金属支持フレームを備え、
前記Ｕ字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延びる一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板とを相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記Ｕ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が、前記Ｕ字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするマイクロアクチュエータ。
【請求項２】
前記金属支持フレームの底部支持板は、前記サスペンションと連結するための延伸ステップ構造を有しており、当該延伸ステップ構造は、前記頂部支持板とサスペンションの使用時に両者間のギャップをほぼ一定に維持する構成であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３】
前記延伸ステップ構造は、前記サスペンションと前記Ｕ字形フレームの間に挟着している、ことを特徴とする請求項２に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４】
前記圧電素子は、前記Ｕ字形フレームのサイドアームの外側表面に装着され、前記金属支持フレームのサイドアームは、前記Ｕ字形フレームの対応するサイドアームの内側表面に装着される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項５】
前記圧電素子は、セラミック圧電素子、薄膜圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ圧電素子或いはその他の圧電素子である、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項６】
前記頂部支持板と前記金属支持フレームのサイドアームとの間、または前記底部支持板と前記金属支持フレームのサイドアームとの間に、凹溝或いは隙間が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記金属支持フレームは、エポキシ接着剤により前記Ｕ字形フレームへ装着される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項８】
前記Ｕ字形フレームは、金属或いはセラミック材料から構成される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
前記Ｕ字形フレームは金属材料から構成され、且つ前記金属支持フレームがレーザー溶接により当該Ｕ字形フレームに装着される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１０】
前記頂部支持板は、回転プレートと、当該回転プレートを前記金属支持フレームのサイドアームに連結させる湾曲接続アームとを備える、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１１】
マイクロアクチュエータと、スライダと、当該マイクロアクチュエータとスライダを支持するためのサスペンションとを備えるヘッドジンバルアセンブリにであって、
前記マイクロアクチュエータはＵ字形フレームと金属支持フレームを含み、
前記Ｕ字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延びる一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記Ｕ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が前記Ｕ字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１２】
前記金属支持フレームの底部支持板は、前記サスペンションと連結するための延伸ステップ構造を有しており、当該延伸ステップ構造は、前記頂部支持板とサスペンションの使用時に両者間のギャップをほぼ一定に維持する構成であることを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１３】
前記延伸ステップ構造は、前記サスペンションと前記Ｕ字形フレームの間に挟着している、ことを特徴とする請求項１２に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１４】
前記圧電素子は、前記Ｕ字形フレームのサイドアームの外側表面に装着され、前記金属支持フレームのサイドアームは、前記Ｕ字形フレームの対応するサイドアームの内側表面に装着される、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１５】
前記圧電素子は、セラミック圧電素子、薄膜圧電素子、ＰＭＮ−ＰＴ圧電素子或いはその他の圧電素子である、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１６】
前記頂部支持板と前記金属支持フレームのサイドアームとの間、または前記底部支持板と前記金属支持フレームのサイドアームとの間に、凹溝或いは隙間が形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１７】
前記金属支持フレームは、エポキシ接着剤により前記Ｕ字形フレームへ装着される、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１８】
前記Ｕ字形フレームは、金属或いはセラミック材料から構成される、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１９】
前記Ｕ字形フレームが金属材料から構成され、且つ前記金属支持フレームがレーザー溶接により当該Ｕ字形フレームに装着される、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２０】
前記頂部支持板は、回転プレートと、当該回転プレートを前記金属支持フレームのサイドアームを連結させる湾曲接続アームとを備える、ことを特徴とする請求項１１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２１】
マイクロアクチュエータと、スライダと、当該マイクロアクチュエータとスライダを支持するためのサスペンションとから形成されたヘッドジンバルアセンブリと、磁気ディスクと、当該磁気ディスクを駆動するためのスピンドルモータと、を備えるディスクドライブ装置であって、
前記マイクロアクチュエータはＵ字形フレームと金属支持フレームを含み、
前記Ｕ字形フレームは、底部支持板と、当該底部支持板から延在した一対のサイドアームと、当該各サイドアームに装着され、励起によりサイドアームを選択的に作動させる圧電素子と、を含み、
前記金属支持フレームは、前記ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、前記ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、前記頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームと、を含み、
ここで、前記金属支持フレームのサイドアームが、前記Ｕ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、前記金属支持フレームの底部支持板が前記Ｕ字形フレームの底部支持板に装着されるように、前記金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付ける、ことを特徴とするディスクドライブ装置。
【請求項２２】
ヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
圧電素子を含む第一フレーム構造を第二フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記マイクロアクチュエータをサスペンションに装着するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、
スライダを前記マイクロアクチュエータに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
当該スライダの性能に対してテストを行うステップと、
最終検査を行うステップと、を含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【請求項２３】
圧電素子を含む第一フレーム構造を第二フレーム構造に装着するステップは、圧電素子を含むＵ字形フレームを金属支持フレームに装着するステップを含む、ことを特徴とする請求項２２に記載のヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【請求項２４】
ヘッドジンバルアセンブリの製造方法であって、
第一フレーム構造をサスペンションに装着するステップと、
圧電素子を含む第二フレーム構造を前記サスペンションの第一フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、
前記圧電素子と前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、
スライダを前記マイクロアクチュエータに装着するステップと、
前記スライダと前記サスペンションを電気的に接続するステップと、
前記スライダの性能に対してテストを行うステップと、
最終検査を行うステップと、を含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【請求項２５】
前記第一フレーム構造が金属支持フレームであり、前記第二フレーム構造が圧電素子を含むＵ字形フレームである、ことを特徴とする請求項２４に記載のヘッドジンバルアセンブリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録ディスクドライブ装置に係り、特にディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ（head gimbal assembly, HGA）に適用されるマイクロアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスクドライブ装置は、磁気媒体を用いてデータを記録する装置としてよく利用されている。このディスクドライブ装置は、磁気媒体の上方に設けられた移動式の記録／再生ヘッドによって、該磁気媒体からのデータの記録／再生を選択的に行う装置である。
【０００３】
従来、ユーザは、ディスクドライブ装置に対し、高記録密度化、記録／再生操作の迅速化及び高精度化を要望してきた。このため、ディスクドライブ装置の各メーカは、例えば、磁気ディスクのトラック幅やトラックピッチを小さくして、間接的に磁気ディスクのトラックの記録容量を増やすことで、記録密度の高い磁気ディスクドライブ装置を鋭意開発してきた。ただし、トラック密度の増加に伴い高密度化したディスクドライブ装置に対して、迅速且つ高精度に記録／再生操作を行うために、記録／再生ヘッドに対する位置制御にも高精度化が要求されていた。しかしながら、従来の技術を利用して記録／再生ヘッドを迅速且つ高精度的に磁気ディスクのトラックに配置させることは、トラック密度の増加に伴い極めて難しくなってきている。このようなトラック密度のますますの増加に伴って、記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善させる技術が検討されている。
【０００４】
各メーカは記録／再生ヘッドの位置決め制御を改善するために、第二駆動器（即ちマイクロアクチュエータ）を採用している。このマイクロアクチュエータは、１つの主駆動器と共に駆動することにより、記録／再生ヘッドの位置決め精度の向上、及び操作の迅速化を実現している。このマイクロアクチュエータが備えられたディスクドライブは二駆動器システムと呼ばれている。
【０００５】
従来、記録／再生操作の速度を高め、高密度の磁気ディスクでの記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現するために、様々な二駆動器システムが開発されてきた。このような二駆動器システムは、１つの主駆動器であるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）と、１つの副駆動器であるマイクロアクチュエータ（例えば、圧電素子マイクロアクチュエータ）と、を含む構成である。ボイスコイルモータはサーボ制御システムにより制御され、該サーボ制御システムは駆動アームを回転させる。この駆動アームは、記録／再生ヘッドを搭載しており、これにより該記録／再生ヘッドを記録媒体の特定のトラック上に位置決めする。圧電素子（ＰＺＴ素子）マイクロアクチュエータはボイスコイルモータ駆動器と共に使用されることで、記録／再生操作の迅速化、及び記録／再生ヘッドの位置決め制御の高精度化を実現している。すなわち、ボイスコイルモータ駆動器は、記録／再生ヘッドの位置決めを低い精度で粗調整し、圧電素子マイクロアクチュエータは記録媒体に対する記録／再生ヘッドの位置決めを高い精度で微調整する。これら２つの駆動器を用いることにより、高密度の磁気ディスクから情報の記録／再生操作を迅速且つ高精度に行うことができる。
【０００６】
従来、記録／再生ヘッドの位置決めに使用されるマイクロアクチュエータは圧電素子を有する構成である。このような圧電素子マイクロアクチュエータは、該マイクロアクチュエータ上の圧電素子を選択的に伸縮又は拡張するようにこの圧電素子を駆動させる電子回路構造を有している。圧電素子マイクロアクチュエータは、このような構造を有することで、圧電素子の伸縮又は拡張によってマイクロアクチュエータを駆動させ、更には記録／再生ヘッドを動作させることができる。この記録／再生ヘッドの動作は、ボイスコイルモータ駆動器のみを使用している磁気ディスクドライブユニットと比べ、記録／再生ヘッドの位置をより迅速且つ高精度に調整することができる。このような従来例に関する圧電素子マイクロアクチュエータは、多くの特許文献において開示されている。例えば、特許文献１の発明「ヘッド素子の微小位置決め用アクチュエータ、該アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置、該アクチュエータの製造方法及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」や、特許文献２の発明「微小位置決め用アクチュエータを備えたヘッドジンバルアセンブリ、該ヘッドジンバルアセンブリを備えたディスク装置及び該ヘッドジンバルアセンブリの製造方法」に開示されている。また、他の圧電素子マイクロアクチュエータに関する従来例として、例えば、アメリカで出願された特許文献３及び特許文献４にも開示されている。
【０００７】
図１及び図２は、従来のディスクドライブユニットを示す図であり、磁気ディスク１０１は、スピンドルモータ１０２上に装着され、このスピンドルモータ１０２の駆動により回転する。ボイスコイルモータアーム１０４にはヘッドジンバルアセンブリ１００が搭載されており、このヘッドジンバルアセンブリ１００はスライダ１０３を備えたマイクロアクチュエータ１０５を含み、このスライダ１０３には記録／再生ヘッドが配置されている。ボイスコイルモータは、ボイスコイルモータアーム１０４の動作を制御し、更にはスライダ１０３が磁気ディスク１０１の表面で一つのトラックから他のトラックへ移動することを制御する。これにより、記録／再生ヘッドは磁気ディスク１０１に対して情報の記録／再生を行うことができる。ディスクドライブユニットを駆動する場合は、記録／再生ヘッドを含むスライダ１０３と、回転する磁気ディスク１０１との間におこる空気流によって揚力が生じる。この揚力は、ヘッドジンバルアセンブリ１００のサスペンションに印加され、弾性力の大きさが同一で方向が相反する際には互いに平衡となる。これにより、ボイスコイルモータアーム１０４は、磁気ディスク１０１が回転する際に、その表面上において一定の浮上量が維持される。
【０００８】
図３は、図１及び図２における二駆動器を有する磁気ディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ１００を示す図である。しかしながら、スライダ１０３は、ボイスコイルモータ及びヘッドスタックアセンブリの固有誤差によって、迅速で正確な位置決め制御を実現できず、これにより磁気ディスクから情報の記録や再生を行う記録／再生ヘッドの精度性能に影響を及ぼしていた。そのため、圧電マイクロアクチュエータ１０５を増加させて、スライダ及び記録／再生ヘッドの位置制御精度を向上させている。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ１０５は、ボイスコイルモータと比べて、スライダ１０３の位置をより小さな幅度で調整させ、ボイスコイルモータまたはヘッドサスペンションアセンブリの共振誤差を補っている。この圧電マイクロアクチュエータ１０５によって、更に小さなトラックピッチへの応用が可能となり、またディスクドライブ装置のトラック密度（ＴＰＩ値、毎インチ当たりのトラック数）を５０％向上させると共に、磁気ヘッドのシーク時間と位置決め時間を短くさせることもできる。これにより、圧電マイクロアクチュエータ１０５は記録ディスクの表面記録密度を大幅に高めることができる。
【０００９】
図３、図４に示すように、従来の圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、２つのセラミックビーム（若しくはサイドアーム）１０７を備えたＵ字形セラミックフレームを含み、各セラミックビーム１０７上には圧電素子が装着されている。セラミックビーム１０７は、その中央部に磁気ヘッド１０３を固定支持し、且つ、セラミックビーム１０７の動作により磁気ヘッド１０３を移動させる。圧電素子マイクロアクチュエータ１０５はサスペンション１１３のサスペンションタング１１４に物理的に連結される。また圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、３つの電気接続ボール１０９（金ボール半田付け又はハンダボール半田付け；GBB or SBB）を介して、セラミックビーム１０７の両側に位置するサスペンショントレース１１０に固定される。さらに、４つの金属ボール１０８（GBB又はSBB）により、スライダ１０３がサスペンショントレース１１０に装着される。
【００１０】
図５は、スライダ１０３を圧電素子マイクロアクチュエータ１０５に装着する一般的な過程を示す図である。同図に示すように、スライダ１０３は、エポキシ１１２によって２つのセラミックビーム１０７の予定位置１０６に部分的に連結される。このように連結されることにより、スライダ１０３の動作は、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５のセラミックビーム１０７の動作に依存することになる。圧電素子１１６は、圧電素子マイクロアクチュエータ１０５のセラミックビーム１０７毎に装着されており、該圧電素子１１６が励起されることによってスライダ１０３の動作を制御する。具体的には、サスペンショントレース１１０を通して電圧を印加した場合、圧電素子１１６が伸縮され、Ｕ字状のマイクロアクチュエータフレームの２つのセラミックビーム１０７が同じ側方向に向かって湾曲される。従って、磁気ヘッド１０３が磁気ディスクのトラック上で側方向に向けて移動し、これにより、記録／再生ヘッドの位置を高精度に調整する。このような方式によりスライダ１０３の位置の微調整を制御することができる。
【００１１】
図６に示すように、サスペンション１１３のロードビーム１６０は、サスペンションタング１１４と接触するディンプル１６２を備えている。サスペンションタング１１０とマイクロアクチュエータ１０５の間には平行ギャップ１７０が形成されており、これにより圧電素子マイクロアクチュエータ１０５は、圧電素子に電圧が印加された際に、スライダ１０３を順調に変位させることができる。このギャップ１７０は、マイクロアクチュエータの動作及びヘッドジンバルアセンブリの性能において極めて重要である。
【００１２】
図７乃至８は、従来のマイクロアクチュエータ設計構造の傾き問題を示す図である。製造時の問題によって、スライダが磁気ディスク上に浮上した時、マイクロアクチュエータ１０５はクリープ若しくは傾斜するおそれがある。例えば、図７に示すように、マイクロアクチュエータ１０５がサスペンションタング１１４に傾斜した場合は、ギャップ１７０が小さくなり、また図８に示すように、マイクロアクチュエータ１０５がサスペンションタング１１４の背面に傾斜した場合は、ギャップ１７が大きくなる。通常の場合は、スライダの静止角度（head static angle）が変化することになるが（図７、図８を参照）、これより悪い場合は、マイクロアクチュエータ１３０の傾きにより、マイクロアクチュエータ１０５とサスペンションタング１１４の間に干渉が起ることになる。上記２つの場合のいずれもマイクロアクチュエータの性能に影響を与えることになり、スライダのリードライトエラーを発生させたり、静止問題を生じさせたり、スライダの浮上性能に影響を及ぼしたり、ヘッド／ディスクシステムに損害を与えたり、若しくはマイクロアクチュエータの機能を果たさないようにする。
【００１３】
また上述の方式では、Ｕ字状のセラミックフレームを含んでいるため、セラミック材料の脆性が耐衝撃性に影響を及ぼす（例えば、防振性能が不足）。また従来の設計では、製造過程において、マイクロアクチュエータとサスペンションタングとの間の平行ギャップを制御することが難しい。さらに従来の設計は、サイズが小さいスライダに適用することが難しい。また従来の設計では、マイクロアクチュエータのサイドアームの内側表面にスライダを装着するため、スライダの装着過程に困難性が生じる。
【特許文献１】特開２００２−１３３８０３号公報
【特許文献２】特開２００２−０７４８７１号公報
【特許文献３】米国特許第６６７１１３１号
【特許文献４】米国特許第６７００７４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上のような従来の問題点に鑑み、この問題を解決するためのヘッドジンバルアセンブリ及びディスクドライブユニットの開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、Ｕ字形フレームと金属支持フレームを含む、ヘッドジンバルアセンブリに用いられるマイクロアクチュエータを提供する。Ｕ字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがＵ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がＵ字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付けることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、マイクロアクチュエータと、スライダと、マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションと、を含むヘッドジンバルアセンブリを提供する。ここで、マイクロアクチュエータはＵ字形フレーム及び金属支持フレームを備える。Ｕ字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがＵ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がＵ字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付ける。
【００１７】
さらに、本発明は、マイクロアクチュエータ、スライダ及びマイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションからなるヘッドジンバルアセンブリと、ヘッドジンバルアセンブリと連結した駆動アームと、磁気ディスクと、磁気ディスクを駆動するためのスピンドルモータとを備えたディスクドライブユニットを提供する。ここで、ヘッドジンバルアセンブリは、マイクロアクチュエータと、スライダと、該マイクロアクチュエータとスライダを支持するサスペンションを含む構成である。Ｕ字形フレームは、底部支持板と、底部支持板から延びる一対のサイドアームと、各サイドアームに装着した圧電素子とを備える。各圧電素子は励起されることにより、サイドアームの選択的な作動を引き起こす。金属支持フレームは、ヘッドジンバルアセンブリのスライダを支持する頂部支持板と、ヘッドジンバルアセンブリのサスペンションと連結した底部支持板と、頂部支持板と底部支持板を相互に連結させる一対のサイドアームとを備える。また、金属支持フレームのサイドアームがＵ字形フレームの対応するサイドアームに装着され、金属支持フレームの底部支持板がＵ字形フレームの底部支持板に装着されるよう、金属支持フレームを前記Ｕ字形フレームに取り付ける。
【００１８】
また、本発明は、圧電素子を含む第一フレーム構造を第二フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、マイクロアクチュエータをサスペンションに装着するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータに装着するステップと、スライダとサスペンションを電気的に接続するステップと、スライダの性能に対してテストを行うステップと、最終検査を行うステップと、を含むヘッドジンバルアセンブリの製造方法を提供する。
【００１９】
さらに、本発明は、第一フレーム構造をサスペンション装着するステップと、圧電素子を含む第二フレーム構造をサスペンションの第一フレーム構造に装着して、マイクロアクチュエータを形成するステップと、圧電素子とサスペンションを電気的に接続するステップと、圧電素子に対して圧電性能のテストを行うステップと、スライダをマイクロアクチュエータに装着するステップと、スライダとサスペンションを電気的に接続するステップと、スライダの性能に対してテストを行うステップと、最終検査を行うステップと、を含むヘッドジンバルアセンブリの製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面に基いて本発明の実施形態をより詳細に説明する。なお、添付した図面の中で、同一部分または相当部分には同一の符号を付している。
本発明は、マイクロアクチュエータを用いてスライダが駆動している間に、該マイクロアクチュエータとヘッドジンバルアセンブリのサスペンション間の平行ギャップを維持するための適宜な構造を備えたマイクロアクチュエータを提供することにある。このようにマイクロアクチュエータとヘッドジンバルアセンブリのサスペンション間の平行ギャップが維持されることにより、ディスクドライブユニットの性能特性を高めることができる。
【００２１】
以下、ヘッドジンバルアセンブリに適用されるマイクロアクチュエータの幾つかの実施形態について説明する。なお、ここで説明するマイクロアクチュエータは、図示するヘッドジンバルアセンブリの構造に限定されるものではなく、マイクロアクチュエータを備えるいずれかのディスクドライブ装置に適用可能である。即ち、本発明は他の分野においても、いずれかのマイクロアクチュエータを含む適宜な装置に応用されることができる。
【００２２】
図９乃至図１４は、本発明に係る模範的な実施形態の圧電マイクロアクチュエータ２１２を含むヘッドジンバルアセンブリ２１０を示す図である。ヘッドジンバルアセンブリ２１０は、圧電マイクロアクチュエータ２１２と、スライダ２１４と、該圧電マイクロアクチュエータ２１２とスライダ２１４を支持するためのサスペンション２１６と、を含む構成である。
【００２３】
図９乃至図１２に示すように、サスペンション２１６は、基板２１８と、ロードビーム２２０と、ヒンジ２２２と、フレキシャ２２４と、このフレキシャ２２４上に位置する内外のサスペンショントレース２２６、２２７と、を含む構成である。基板２１８は、ディスクドライブ装置のボイスコイルモータ（ＶＣＭ）の駆動アームにサスペンション２１６を固定するための取付孔２２８を有している。なお基板２１８の形状は、ディスクドライブ装置の配置及び種類によって変化してもよい。また基板２１８は、例えば金属製等の比較的に硬い材料又は剛性を具備する材料により製造されることで、ボイスコイルモータの駆動アームにサスペンション２１６を安定的に固定させることができる。
【００２４】
ヒンジ２２２は、例えば溶接等の方式により基板２１８とロードビーム２２０上に連結される。図に示すように、このヒンジ２２２は、基板２１８の取付孔２２８に対向する孔２３０を有している。またヒンジ２２２は、ロードビーム２２０を支持するための固持部材２３２を含む構成である。
【００２５】
ロードビーム２２０は、例えば半田付け等の方式によりヒンジ２２２の固定部材２３２に固定される。このロードビーム２２０には、フレキシャ２２４と係合するディンプル２３４が形成されている（図１１参照）。更にロードビーム２２０には、リフトアップタブ２３６が設置されて、例えば磁気ディスクの回転時に、リフトアップタブ２３６によりヘッドジンバルアセンブリ２１０を磁気ディスクからリフトアップさせることができる。
【００２６】
フレキシャ２２４は、例えば溶接又は重ね合わせ等の方式によりヒンジ２２２とロードビーム２２０に装着される。またフレキシャ２２４は、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２をサスペンション２１６に固定するためのサスペンションタング２３８を含む構成である（図１２参照）。サスペンションタング２３８はロードビーム２２０上のディンプル２３４と係合している。フレキシャ２２４のサスペンショントレース２２６，２２７は、複数の接続パッド２４０（外部制御システムと連結する）をスライダ２１４及び圧電素子マイクロアクチュエータ２１２上の圧電素子２４２、２４３と電気的に接続する。ここで、サスペンショントレース２２６、２２７はフレキシブルプリント回路（flexible printed circuit, FPC）を適用することができ、適宜な数の導線を有している。
【００２７】
図１０、図１１、図１２に示すように、接続パッド２４４は内部サスペンショントレース２２６に直接接続されて、該内部サスペンショントレース２２６を圧電素子２４２、２４３の接続パッド２４６に電気的に接続させている。同じように、パッド２４８は外部サスペンショントレース２２７に直接接続されて、該外部サスペンショントレース２２７をスライダ２１４上の接続パッド２５０に電気的に接続させている。
【００２８】
ディスクドライブ装置はボイスコイルモータを有し、このボイスコイルモータにより駆動アームが回転制御され、更にはヘッドジンバルアセンブリ２１０の駆動が制御される。従って、スライダ２１４及びその記録／再生ヘッドが、ヘッドジンバルアセンブリ２１０により、ディスクドライブ装置内の磁気ディスク上のいずれか特定のトラック上に位置決めされる。この圧電マイクロアクチュエータ２１２により、ディスクドライブ装置の迅速且つ正確な位置決め制御を実現し、更にはスライダ動作中のシーク時間と位置決め時間を減少させることもできる。これにより、ディスクドライブ装置内に圧電マイクロアクチュエータ２１２を装着することで二駆動システムを形成し、記録／再生ヘッドに対して、ボイスコイルモータが低精度な位置調整を行い、圧電マイクロアクチュエータが高精度な位置調整を実施する。
【００２９】
図１２乃至図１４は、圧電マイクロアクチュエータ２１２をスライダ２１４及びサスペンション２１６から分離した後を示す図である。これらの図に示すように、圧電マイクロアクチュエータ２１２は２つの部品を備えている。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ２１２は、圧電素子２４２、２４３を有するＵ字形フレーム２５２と、該Ｕ字形フレーム２５２を支持するための金属支持フレーム２５４とを備えた構成である。
【００３０】
ここで、Ｕ字形フレームは、底部支持板２５６及び該底部支持板２５６から延びる一対のサイドアーム２５８、２５９を含む構成である。このＵ字形フレーム２５２は金属材料、セラミックス材或いはその他の適当な材料から形成されることができる。
【００３１】
また、圧電素子２４２、２４３は、Ｕ字形フレーム２５２のサイドアーム２５８、２５９の外側表面に装着される。この圧電素子２４２、２４３には複数の接続パッド２４６（例えば２つ）が設置され、該圧電素子２４２、２４３と内部サスペンショントレース２２６を電気的に接続させている。各圧電素子２４２、２４３は、薄膜圧電素子、セラミック圧電素子、若しくはＰＭＮ−ＰＴ圧電素子等を適用することができ、また、単層構造若しくは多層構造とすることができる。
【００３２】
金属支持フレーム２５４は、頂部支持板２６０と、延伸ステップ構造（extended step structure）２６３を備えた底部支持板２６２と、頂部支持板２６０と底部支持板２６２を相互接続させるサイドアーム２６４、２６５と、を含む構成である。
【００３３】
上記の図に示すように、頂部支持板２６０に対応するサイドアーム２６４、２６５の間、または底部支持板２６２と対応するサイドアーム２６４、２６５の間には、凹溝或いは隙間２６６が形成されている。このような構造によって、サイドアーム２６４、２６５よりも大きな有効長さを提供し、サイドアーム２６４、２６５により広い動作自由度を持たせることができる。
【００３４】
また、図１３、図１４に示すように、金属支持フレーム２５４は、Ｕ字形フレーム２５２に装着され、このときサイドアーム２６４、２６５はエポキシ接着剤等を介して対応するサイドアーム２５８、２５９の内側表面に装着される。また、金属支持フレーム２５４の延伸ステップ構造２６３を、例えばエポキシ接着剤等を介して、Ｕ字形フレーム２５２の底部支持板２５６の底面に装着する。本発明の実施形態において、Ｕ字形フレーム２５２はセラミックス材料から形成されており、これを金属支持フレーム２５４の金属材料に装着する時には、金属支持フレーム２５４がエポキシ接着剤を介してＵ字形フレーム２５２に装着されることになる。ここで、例えばＵ字形フレーム２５２及び金属支持フレーム２５４をすべて金属材料によって形成した時には、レーザー溶接により装着することができる。
【００３５】
図１０、図１１に示すように、金属支持フレーム２５４の底部支持板２６２は、圧電マイクロアクチュエータ２１２をサスペンション２１６に連結するために適宜な構造に構成してある。具体的には、底部支持板２６２の延伸ステップ構造２６３を、例えばエポキシ接着剤、樹脂（resin）或いは溶接のような方式により、フレキシャ２２４のサスペンションタング２３８に局部的に装着する。また、対応する圧電素子２４２、２４３上に設置されている圧電接続パッド２４６（例えば２つの接続パッド）は、電気接続ボール（金ボール半田付け又はハンダボール半田付け, GBB or SBB）２６８により、内部サスペンショントレース２２６の対応する接続パッド２４４に電気的に連結される。これにより、電圧は内部サスペンショントレース２２６を通じて圧電素子２４２，２４３に印加される。
【００３６】
ここで、延伸ステップ構造２６３は、Ｕ字形フレーム２５２の底部支持板２５６の底面に装着しているため、圧電マイクロアクチュエータ２１２をサスペンションタング２３８に装着する際に、延伸ステップ構造２６３をサスペンションタング２３８とＵ字形フレーム２５２の間に挟んで配置することができる。このような構造によって、動作時には、圧電マイクロアクチュエータ２１２とサスペンションタング２３８の間における平行ギャップ２７０（図１１参照）を維持し、且つ圧電マイクロアクチュエータ２１２とサスペンションタング２３８の間におけるマイクロアクチュエータの傾きの発生を防止することもできる。
【００３７】
また、金属支持フレーム２５４の頂部支持板２６０は、圧電マイクロアクチュエータ２１２をスライダ２１４に固定する適宜な構造に形成されている。具体的には、スライダ２１４が頂部支持板２６０に直接装着する構造である。更に、電気接続ボール（金ボール半田付け又はハンダボール半田付け, GBB or SBB）２７４を用いて、スライダ２１４上の複数の接続パッド２５０（例えば６個）が浮上板２７２上にある接続パッド２４８と電気接続する。この接続により、圧電マイクロアクチュエータ２１２をスライダ２１４に連結し、且つスライダ２１４及び記録／再生ヘッドが、サスペンション２１６の外部サスペンショントレース２２７に連結されるようになる。
【００３８】
これにより、スライダ２１４は頂部支持板２６０（サイドアームではなく）に直接装着されるため、ヘッドジンバルアセンブリの組み立てがいっそう容易となる。なお、より小さな寸法のスライダに適用されるように、圧電マイクロアクチュエータ２１２の構造を変更することもできる。したがって、この圧電マイクロアクチュエータに基いて、ヘッドジンバルアセンブリのより容易な製造が可能となり、且つコストを低減することができる。
【００３９】
また上記の実施形態において、各外部サスペンショントレース２２７は湾曲部（curved portion）２７６を有している。このような構造は、圧電素子マイクロアクチュエータ２１２の動作時に、外部サスペンショントレース２２７の剛性により発生した応力を緩め、従って、圧電マイクロアクチュエータ２１２が更に順調に動作されるようになる。
【００４０】
図１５、図１６（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ２１２の製造及び組立工程の主要なステップを示す図である。工程が開始されると（図１５におけるステップ１）、図１６（ａ）に示すように、Ｕ字形フレーム２５２を金属支持フレーム２５４に装着する（図１５におけるステップ２）。次に図１６（ｂ）に示すように、組立後のＵ字形フレーム２５２及び金属支持フレーム２５４をサスペンション２１６上に装着する（図１５におけるステップ３）。装着後、圧電素子２４２、２４３とサスペンション２１６を電気的に接続し（図１５におけるステップ４）、そして圧電素子の性能検査を実施する（図１５におけるステップ５）。次に図１６（ｃ）に示すように、スライダ２１３を圧電マイクロアクチュエータ２１２の金属支持フレーム２５４に装着する（図１５におけるステップ６）。また図１６（ｄ）に示すように、スライダ２１４を装着した後、該スライダ２１４とサスペンション２１６を電気的に接続し（図１５におけるステップ７）、スライダに対して性能検査を実施する（図１５におけるステップ８）。最後に、上記の組立に対して検査を実施し（図１５におけるステップ９）、これにより、製造及び組立工程が終了となる（図１５におけるステップ１０）。
【００４１】
また図１７、図１８（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の他の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ２１２の製造及び組立工程の主要なステップを示す図である。工程が開始されると（図１７におけるステップ１）、図１８（ａ）に示すように、金属支持フレーム２５４をサスペンション２１６に装着する（図１７におけるステップ２）。次に図１８（ｂ）に示すように、Ｕ字形フレーム２５２をサスペンション２１６の金属支持フレーム２５４に装着する（図１７におけるステップ３）。装着後、圧電素子２４２、２４３とサスペンション２１６を電気的に接続し（図１７におけるステップ４）、そして圧電素子の性能検査を実施する（図１７におけるステップ５）。次に図１８（ｃ）に示すように、スライダ２１４を圧電マイクロアクチュエータ２１２の金属支持フレーム２５４に装着する（図１７におけるステップ６）。また図１８（ｄ）に示すように、スライダ２１４を装着した後、該スライダ２１４とサスペンション２１６を電気接続し（図１７におけるステップ７）、スライダに対して性能検査を実施する（図１７におけるステップ８）。最後に、上記の組立に対して検査を実施し（図１７におけるステップ９）、これにより、製造及び組立工程が終了となる（図１７におけるステップ１０）。
【００４２】
図１９、図２０は、本発明の他の実施形態における圧電マイクロアクチュエータ３１２を示す図である。この実施形態において、圧電マイクロアクチュエータ３１２の金属支持フレーム３５４は、上記の圧電マイクロアクチュエータ２１２と異なる構造を有している。圧電マイクロアクチュエータ３１２のその他の部品は、圧電マイクロアクチュエータ２１２の部品とほぼ同一であるため、ここでは圧電マイクロアクチュエータ２１２の部品と同一符号を付し、その部分の詳細な説明は省略する。
【００４３】
同図に示すように、金属支持フレーム３５４は、頂部支持板３６０と、延伸ステップ構造３６３を備え、底部支持板３６２と、頂部支持板３６０と底部支持板２６２を相互接続させるサイドアーム３６４、３６５とを含む構成である。また頂部支持板３６０は、回転板（rotatable plate）３８０と、回転板３８０とサイドアーム３６４、３６５を連結するための湾曲連結アーム若しくはブリッジ（curved connection arms or bridge）３８２，４８４と、を含む構成である。このような構造によって、使用時に圧電素子２４２、２４３が励起された場合、回転板３８０が重心を中心として回転する。
【００４４】
この実施形態において、Ｕ字形フレーム２５２はセラミックス材料から形成されており、これを金属支持フレーム３５４の金属材料に装着する時には、金属支持フレーム２５４がエポキシ接着剤を介してＵ字形フレーム２５２に装着されることになる。ここで、例えばＵ字形フレーム２５２及び金属支持フレーム３５４をすべて金属材料によって形成した時には、レーザー溶接により装着することができる。
【００４５】
上記の圧電マイクロアクチュエータ２１２と同じように、圧電マイクロアクチュエータ３１２をサスペンションタング２３８上に装着した時、延伸ステップ構造３６３はサスペンションタング２３８とＵ字形フレーム２５２の間に挟まれて配置される。このような構造によって、動作時には、圧電マイクロアクチュエータ３１２とサスペンションタング２３８の間における平行ギャップ２７０（図１１参照）を維持し、且つ圧電マイクロアクチュエータ３１２とサスペンションタング２３８の間におけるマイクロアクチュエータの傾きの発生を防止することもできる。
【００４６】
本発明の実施形態で説明したような圧電マイクロアクチュエータ２１２及び３１２を備えたヘッドジンバルアセンブリ２１０は、ディスクドライブ装置（ＨＤＤ）に装着して使用することができる。このディスクドライブ装置としては、図１に示した構造を持つ装置などがある。ディスクドライブ装置の構造、動作及び製造工程は、当業者に広く周知されている技術であるため、ここではそれに対して更なる説明はしない。そして、圧電マイクロアクチュエータ２１２及び３１２は、圧電マイクロアクチュエータを備える何れかのディスクドライブ装置、若しくは圧電マイクロアクチュエータを備える何れかの装置に応用することができる。具体的には、圧電マイクロアクチュエータ２１２、３１２は、高い回転速度を備えたディスクドライブ装置に使用されることができる。
【００４７】
以上、本発明について好ましい実施形態を説明したが、上記の実施形態に限定されず、本発明の精神から逸脱せずに様々な変形が可能であり、そして本発明は本明細書に記載した細部に限定されるものではないことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のディスクドライブユニットの斜視図である。
【図２】図１に示した従来のディスクドライブユニットの局部の斜視図である。
【図３】従来のヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。
【図４】図３に示したヘッドジンバルアセンブリの局部を拡大した斜視図である。
【図５】図３、図４に示したヘッドジンバルアセンブリのマイクロアクチュエータの中にスライダを挿入する工程を示したフローチャートである。
【図６】図３に示したヘッドジンバルアセンブリの側面図である。
【図７】図３に示したヘッドジンバルアセンブリの側面図であり、マイクロアクチュエータとサスペンション間のギャップを小さくするフレームの傾きを示している。
【図８】図３に示したヘッドジンバルアセンブリの側面図であり、マイクロアクチュエータとサスペンション間のギャップを大きくするフレームの傾きを示している。
【図９】本発明の実施形態に係る圧電マイクロアクチュエータを含むヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。
【図１０】図９に示したヘッドジンバルアセンブリの局部の斜視図である。
【図１１】図９に示したヘッドジンバルアセンブリの局部の側面図である。
【図１２】図９に示したヘッドジンバルアセンブリの分解斜視図である。
【図１３】図９に示した圧電マイクロアクチュエータをヘッドジンバルアセンブリから取出後、頂部から見た斜視図である。
【図１４】図１３に示した圧電マイクロアクチュエータを底部から見た斜視図である。
【図１５】本発明の実施形態における製造及び組立工程に関するフローチャートである。
【図１６】図１５に示した製造及び組立工程を説明するための種々の斜視図である。
【図１７】本発明の他の実施形態に係る製造及び組立工程に関するフローチャートである。
【図１８】図１７に示した製造及び組立工程を説明するための種々の斜視図である。
【図１９】本発明の他の実施形態における圧電マイクロアクチュエータを含むヘッドジンバルアセンブリの分解斜視図である。
【図２０】図１９に示したヘッドジンバルアセンブリの組立後の局部の斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
２１０：ヘッドジンバルアセンブリ、２１２：マイクロアクチュエータ、２１４：スライダ、２１６：サスペンション、２１８：基板、
２２０：ロードビーム、２２２：ヒンジ、２２４：フレキシャ、２２６、２２７：サスペンショントレース、
２３４：ディンプル、２３６：リフトアップタブ、２３８：サスペンションタング、
２４２、２４３：圧電素子、
２５２：Ｕ字形フレーム、２５４：金属支持フレーム、２５６：底部支持板、２５８、２５９：サイドアーム、
２６０：頂部支持板、２６２：底部支持板、２６３：延伸ステップ構造、２６４、２６５：サイドアーム
３１２：圧電マイクロアクチュエータ
【図１】
2007250172.tif 000003
【図２】
2007250172.tif 000004
【図３】
2007250172.tif 000005
【図４】
2007250172.tif 000006
【図５】
2007250172.tif 000007
【図６】
2007250172.tif 000008
【図７】
2007250172.tif 000009
【図８】
2007250172.tif 000010
【図９】
2007250172.tif 000011
【図１０】
2007250172.tif 000012
【図１１】
2007250172.tif 000013
【図１２】
2007250172.tif 000014
【図１３】
2007250172.tif 000015
【図１４】
2007250172.tif 000016
【図１５】
2007250172.tif 000017
【図１６】
2007250172.tif 000018
【図１７】
2007250172.tif 000019
【図１８】
2007250172.tif 000020
【図１９】
2007250172.tif 000021
【図２０】
2007250172.tif 000022