專利名稱：微機電系統(tǒng)和頭萬向節(jié)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及頭滑塊可拆卸地附接到的微機電系統(tǒng)(MEMS)和頭萬向節(jié)組件。
背景技術(shù)：
使用各種介質(zhì)例如光學(xué)盤、磁光盤和柔性磁盤的盤驅(qū)動器在本領(lǐng)域已為 人所知。特別地，硬盤驅(qū)動器(HDD)已廣泛用作計算機的存儲器件且已成 為當(dāng)前的計算機系統(tǒng)不可或缺的存儲器件。此外，HDD由于其突出的特性 而已廣泛應(yīng)用于計算機之外的移動圖像記錄/再現(xiàn)裝置、汽車導(dǎo)航系統(tǒng)和便攜 式電i舌。
HDD包括用于存儲數(shù)據(jù)的磁盤和用于訪問磁盤的頭滑塊。頭滑塊包括 用于從磁盤讀取數(shù)據(jù)和/或向磁盤寫數(shù)據(jù)的頭元件部分以及頭元件部分形成 于其上的滑塊。頭元件部分包括用于根據(jù)將要寫到磁盤的記錄數(shù)據(jù)將電信號 轉(zhuǎn)化成磁場的記錄元件和用于把來自磁盤的磁場轉(zhuǎn)化成電信號的再現(xiàn)元件。
HDD還包括用于移動頭滑塊到磁盤之上的期望位置的致動器。致動器 由音圈馬達(VCM)驅(qū)動且在旋轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)動乂人而在S走轉(zhuǎn)》茲盤之上沿徑向移動 頭滑塊，這允許頭元件部分訪問形成于磁盤上的期望的道(track )，從而讀 或?qū)憯?shù)據(jù)。
致動器包括具有彈性的懸架(suspension),并且頭滑塊用粘合劑固定到 懸架。頭滑塊的面對磁盤的氣墊面(ABS)與旋轉(zhuǎn)磁盤之間的空氣粘滯性導(dǎo) 致的壓力平衡懸架施加的朝向磁盤的壓力，從而頭以特定間隙飛行于磁盤之 上。
在制造HDD時，進行所謂的滑塊動力學(xué)電測試(滑塊DET, dynamic electric test)。 一^:的滑塊DET將作為頭滑塊和懸架的組件的頭萬向節(jié)組件 (HGA， head gimbal assembly)安裝到測試裝置且進行從旋轉(zhuǎn)石茲盤實際讀取 的操作和向旋轉(zhuǎn)磁盤實際寫入的操作。由此，該測試評估頭滑塊的飛行特性 以及記錄和再現(xiàn)特性。符合滑塊DET中要求的HGA進入后面的制造步驟，確定為不合格的 HGA被丟棄。因此，當(dāng)頭滑塊不符合規(guī)格時，粘合有該頭滑塊的懸架被一 起丟棄，這成為制造HGA時的損耗。
為了消除制造HGA時懸架的該損耗，已經(jīng)提出了其中可附接和可拆卸 頭滑塊的滑塊DET裝置(例如參照專利文獻1 )。該滑塊DET裝置具有用于 滑塊DET的懸架，該懸架具有頭滑塊附接到M人其拆卸的插座(socket)。該 插座結(jié)合到懸架的萬向節(jié)。以此方式，用于頭滑塊的滑塊DET裝置對安裝 到產(chǎn)品的懸架上之前的頭滑塊逐一進行測試，從而消除了不良頭滑塊造成的 懸架損耗。
專利文獻1PCT國際申請No. 2004-531014的已
公開日語翻譯。 專利文獻1公開的插座包括用于在其中放置頭滑塊的開口和用于將頭滑 塊壓靠在開口中的信號端子上以保持頭滑塊的夾條。為了通過夾條產(chǎn)生夾緊 力，在開口 (頭滑塊)的前面和后面(前導(dǎo)側(cè)和拖尾側(cè))形成束彈簧(beam spring )。
插座是微機電系統(tǒng)(MEMS);用于信號傳輸?shù)慕饘賹油ㄟ^對蝕刻成形 的硅村底進行鍍覆而形成。盡管附接/拆卸頭滑塊的機構(gòu)可直接形成在萬向節(jié) 上，但是附接到萬向節(jié)的MEMS的插座能延長滑塊DET中使用的懸架的壽 命且能改善懸架和滑塊DET的穩(wěn)定性。
為了實際進行滑塊DET，重要的是滑塊適當(dāng)?shù)囟ㄎ辉趹壹苌?在插座中) 且沿適當(dāng)?shù)姆较蚪邮肇撦d(夾緊力)。為此，當(dāng)固定頭滑塊到插座時，沿前 后方向直地移動夾具而不沿左右方向(當(dāng)其在磁盤上時為徑向)移動它是重 要的。
當(dāng)在滑塊DET中MEMS的夾具由于HGA的振動而碰撞磁盤時，夾具 會受到沿橫向的力。在該情況下，如果夾具沿橫向顯著移位，則頭滑塊會從 插座釋放或者MEMS會破裂。如果在操縱MEMS或HGA時夾具受到橫向 沖擊，則會發(fā)生相同的事情。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面在于頭滑塊可拆卸地附接到的一種微機電系統(tǒng)；該微 機電系統(tǒng)包括用于接觸頭滑塊的連接焊盤的連接端子，用于朝向該連接端子 壓所述頭滑塊的夾具，用于連接所述夾具以產(chǎn)生夾緊力的夾彈簧，以及用于接觸所述夾具從而限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上 的移動的限制器。這改善了保持所述頭滑塊的可靠性。
本發(fā)明對于包括兩個夾彈簧的孩M幾電系統(tǒng)特別有用，所述兩個夾彈簧沿 平面內(nèi)垂直于夾緊力的方向布置從而將所述頭滑塊夾在中間。
優(yōu)選地，該限制器還限制所述夾具朝向連接端子的移動。這防止了夾具 的破損。
在一優(yōu)選示例中，該限制器從連接端子側(cè)朝向夾具延伸，限制器的末梢 的一部分位于形成在所述夾具中的凹陷內(nèi)，所述末梢的所述部分接觸所述凹 陷的內(nèi)壁從而限制所述夾具的移動。這以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對所述夾具的移 動的有效限制。
在一優(yōu)選示例中，該微機電系統(tǒng)包括兩個限制器，該兩個限制器的每個 在所述兩個夾彈簧的每個與所述頭滑塊之間朝向所述夾具延伸，兩個限制器 每個的末梢的一部分位于形成在所述夾具中的凹陷內(nèi)，所述末梢的所迷部分 接觸所述凹陷的內(nèi)壁從而限制所述夾具的移動。這以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了對所 述夾具的移動的有效限制。
優(yōu)選地，該微機電系統(tǒng)包括多個連接端子以接觸所述頭滑塊的連接焊 盤，所述多個連接端子的一部分用作阻擋件以將所述頭滑塊保持在所述多個
連接端子的所述一部分與所述夾具之間；且所述多個連接端子的其余連接端 子與作為阻擋件的連接端子相比在所述夾緊力的方向上具有較小的彈簧常 數(shù)。這實現(xiàn)了所述頭滑塊的穩(wěn)固保持且改善了所述連接端子與所述連接焊盤 之間的接觸的可靠性。
優(yōu)選地，所述夾具包括突起以用于接觸和按壓所述頭滑塊，所述突起在 所述多個連接端子布置的方向上位于用作阻擋件的兩個連接端子之間。這實 現(xiàn)了頭滑塊的穩(wěn)固保持。
方向上的彈性，在所述垂直方向上的彈簧常數(shù)小于在所述夾緊力方向上的彈 簧常數(shù)。這抑制了所述連接端子的劣化。
優(yōu)選地，所述夾具與所述頭滑塊的接觸位置比所述連接端子與所述頭滑 塊的接觸位置更遠離所述頭滑塊的氣墊面。這實現(xiàn)了頭滑塊的穩(wěn)固保持。
本發(fā)明的另一方面是一種頭萬向節(jié)組件，包括懸架和被所述懸架保持的
頭滑塊。所述懸架包括萬向節(jié)、固定到該萬向節(jié)的微機電系統(tǒng)和限制器。頭滑塊可拆卸地附接到該微機電系統(tǒng)。該微機電系統(tǒng)包括用于接觸所述頭滑 塊的連接焊盤的連接端子，用于朝向所述連接端子壓所述頭滑塊的夾具，以 及用于連接所述夾具從而產(chǎn)生夾緊力的夾彈簧。所述限制器用于接觸所述夾 具從而限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上的移動。這改
善了保持所述頭滑塊的可靠性。
優(yōu)選地，所述限制器形成在所述微機電系統(tǒng)中。這有效地防止了微機電 系統(tǒng)單獨存在時夾具的破損?；蛘撸瑑?yōu)選所述限制器形成在所述萬向節(jié)中。 由此，在附接頭滑塊時所述夾具的移動能纟皮有效地限制。
優(yōu)選地，所述限制器形成在微機電系統(tǒng)上且包括第一限制器，形成在 所述微機電系統(tǒng)中，用于限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方 向上的移動；以及第二限制器，形成在所述萬向節(jié)中用于限制所述夾具在平 面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上的移動。這實現(xiàn)了對夾具移動的有效限 制而與夾具的狀態(tài)無關(guān)。
在一優(yōu)選示例中，所述限制器從所述微機電系統(tǒng)固定到其上的萬向節(jié)舌 突出。這減少了由于萬向節(jié)變形而限制器碰撞夾具的可能性。或者，所述限 制器從所述萬向節(jié)的遠離萬向節(jié)舌的體部突出，所述孩i機電系統(tǒng)固定到所述 萬向節(jié)舌。這實現(xiàn)了限制器的布置較少影響懸架設(shè)計?；蛘?，用于限制所述 夾具的移動的限制器設(shè)置在所述夾具的垂直于所述夾緊力的方向上的兩側(cè)。 由此，加工和組裝中所需的尺寸精度能減小。
本發(fā)明的又一方面是一種頭萬向節(jié)組件，包括懸架和^L所述懸架保持 的頭滑塊。所述懸架包括多個連接端子，用于接觸所述頭滑塊的多個連接 焊盤；夾具，用于朝向所述連接端子壓所述頭滑塊；以及夾彈簧，用于連接 所述夾具從而產(chǎn)生夾緊力。所述多個連接端子的一部分用作阻擋件以用于將 所述頭滑塊保持在所述多個連接端子的所述一部分與所述夾具之間，且所述
的方向上具有較小的彈簧常數(shù)。一這實現(xiàn)了i斤述頭滑塊的穩(wěn)固保持且改善了連 接端子與連接焊盤之間的接觸的可靠性。
本發(fā)明能改善對頭滑塊的測試中保持頭滑塊的可靠性。


圖1是流程圖，示出本實施例中制造HGA和HDD的步驟，包括滑塊DET;
圖2a、圖2b和圖2c是示意性示出本實施例的滑塊DET中HGA的整個 配置的圖3a和圖3b是平面圖，示意性示出本實施例的MEMS的結(jié)構(gòu)； 圖4a、圖4b和圖4c是示意性示出本實施例中MEMS的連接端子的結(jié) 構(gòu)的圖5是示意性示出本實施例中在作為樞轉(zhuǎn)軸的突起上轉(zhuǎn)動的夾具的圖； 動的限制器的圖； 動的限制器的圖8a和圖8b是透視圖，示出本實施例中用于限制夾具在作為樞轉(zhuǎn)軸的 突起上轉(zhuǎn)動的限制器；
動的限制器的另一示例的圖10a和圖10b是透視圖，示出本實施例中用于限制夾具在作為樞轉(zhuǎn)軸 的突起上轉(zhuǎn)動的限制器的另 一示例。
具體實施例方式
下面將描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。整個附圖中相似的部件由相似的附圖 標(biāo)記表示，如果對于清楚說明不是必需的，則其重復(fù)描述將被省略。在本實 施例中，描述硬盤驅(qū)動器(HDD)作為盤驅(qū)動器件的示例。本實施例的特征 在于對頭滑塊的動力學(xué)電測試(DET)中使用的懸架。
被滑塊DET發(fā)現(xiàn)存在缺陷的頭滑塊被丟棄。頭滑塊能夠可拆卸地附接 到本實施例的懸架。因此，即使滑塊DET在頭滑塊中發(fā)現(xiàn)了缺陷，懸架也 不需要和頭滑塊一起被丟棄。這防止了由于頭滑塊中的缺陷而浪費懸架，且 能提高HGA的制造產(chǎn)率。
通過滑塊DET的頭滑塊從懸架拆卸，安裝在產(chǎn)品懸架上且然后安裝在 HDD上。在本說明書(包括附圖)中，懸架和頭滑塊的組件被稱為頭萬向 節(jié)組件(HGA )。除了將要安裝在HDD上的器件之外，HGA包括滑塊DET 中的懸架和頭滑塊的組件。本實施例的用于滑塊DET的懸架具有用于保持頭滑塊的微機電系統(tǒng) (MEMS)。 MEMS是其中機械元件和電子元件布置在硅襯底上且具有通過 蝕刻硅襯底而形成的可活動結(jié)構(gòu)的器件。
本實施例的MEMS具有用于保持頭滑塊的夾具；被外力移動的該夾具 允許頭滑塊被附接和拆卸。本實施例的MEMS或懸架具有限制器從而限制 夾具在面內(nèi)一黃向方向上的移動(該方向平行于頭滑塊的氣墊面(ABS)且垂 直于夾具的夾緊力的方向)。
該限制器限制了夾具的不期望的移動，從而防止頭滑塊附接時夾具在橫 向方向的移動、接觸》茲盤所導(dǎo)致的頭滑塊的脫落或MEMS的破損、以及操 縱時頭滑塊的脫落或MEMS的破損。
如上所述，在制造步驟中頭滑塊在安裝于HDD上之前經(jīng)歷滑塊DET。 滑塊DET通過將頭滑塊安裝在懸架上而形成用于滑塊DET的HGA，將HGA 安裝到滑塊DET裝置，且進行從旋轉(zhuǎn)磁盤讀取/向旋轉(zhuǎn)磁盤寫入的實際操作 以評估頭滑塊的飛行特性以及記錄和再現(xiàn)特性。
具體地，如從圖1的流程圖所見的那樣，首先頭滑塊附接到為滑塊DET 所準(zhǔn)備的懸架以形成HGA ( Sll )。所形成的HGA安裝到滑塊DET裝置以 經(jīng)歷滑塊DET ( S12 )。如果S12中的DET的評估結(jié)果是"錯誤"，則頭滑塊 從懸架去除且被丟棄(S13)。另一新的頭滑塊附接到懸架(S14)且又經(jīng)歷 滑塊DET (S12)。
如果S12中的滑塊DET的評估結(jié)果為"通過"，則頭滑塊從懸架去除且 結(jié)合到產(chǎn)品懸架以制造作為產(chǎn)品的HGA，該產(chǎn)品HGA被安裝在HDD中 (S15)。用于DET的懸架繼續(xù)在DET中用于另一頭滑塊。產(chǎn)品HGA與臂 (arm)和VCM線圈組裝從而與它們形成頭堆疊組件(HSA)。部件諸如 HSA、磁盤和主軸馬達安裝在基座上且頂蓋被固定以蓋住基座的開口 。然后， 控制電路板被安裝以完成HDD。
下面將詳細描述本實施例的在滑塊DET中使用的懸架。圖2a是透視圖， 示出用于滑塊DET的懸架1和附接到懸架1的滑塊2形成的整個HGA。圖 2b和2c分別是圖2a中的圓圈圍繞的部分的放大透視圖和放大平面圖。圖 2a、 2b和2c示出HGA的面對石茲盤的表面。
懸架l包括跡線(trace) 11、萬向節(jié)12 (亦稱為柔性件)、負載梁13、 基板14和MEMS15。跡線11傳輸頭滑塊2上的元件的信號。跡線ll的引線數(shù)量根據(jù)頭滑塊2的配置而改變；所示例子中的跡線11具有六條引線。 每條引線的一端連接到內(nèi)部電路例如頭放大器(未示出)，且每條引線的另 一端連接到MEMS 15的連接焊盤。引線與MEMS 15的連接焊盤通過用焊 料球或金J求電互連且物理互連。
負載梁13由例如不銹鋼制成，且用作精確片彈簧。形狀上垂直于旋轉(zhuǎn) 方向縱向延伸的負載梁13是薄且輕的，具有需要的剛度(stiffness)(大于 萬向節(jié)12)。負載梁13的彈性產(chǎn)生負載以抵消頭滑塊2的飛行力。該負載平 衡頭滑塊2的ABS與旋轉(zhuǎn)磁盤之間的空氣粘滯性導(dǎo)致的壓力(飛行力)，從 而頭滑塊2以期望的高度飛行。
萬向節(jié)12通過例如激光點焊固定到負載梁13的面對磁盤的表面。萬向 節(jié)12由例如不銹鋼制成。萬向節(jié)12具有期望的彈性且形成為可變形的。在 萬向節(jié)12的前部形成舌狀的萬向節(jié)舌(圖2a至2c未示出)且MEMS 15固 定到其上。MEMS 15包括可動部分和靜止部分；靜止部分被部分地結(jié)合到 萬向節(jié)舌。
萬向節(jié)舌可使保持在其上的MEMS 15和頭滑塊12沿俯仰方向(pitch direction)或滾轉(zhuǎn)方向(roll direction)傾斜且在跟蹤^茲盤方面呈現(xiàn)高的追蹤 性能。懸架1的除了MEMS 15之外的其他部分可以以與安裝在HDD上的 懸架相同的方式設(shè)計或者可以設(shè)計為專用于滑塊DET。
在本說明書中，連接頭滑塊2和基板14的方向定義為前后方向(圖^ 中的Y);平行于頭滑塊的ABS且垂直于前后方向的方向定義為左右方向(圖 2c中的X);垂直于X和Y方向的方向定義為Z (圖2b中的Z)。當(dāng)頭滑塊 2飛行于磁盤上時，圓周方向為前后方向，徑向為左右方向。換言之，HGA 在磁盤上的擺動方向是左右方向，連接擺動軸(圖2a中的P)和頭滑塊2 的方向是前后方向。這些是在與懸架1的主表面(面對磁盤的表面)平行的 平面中彼此垂直的方向。頭滑塊2位于基板14前面，基板14位于頭滑塊2 后面。連接頭滑塊2和磁盤的方向是Z方向。
頭滑塊2被MEMS 15保持在懸架1上。圖3a是平面圖，示出MEMS 15 的結(jié)構(gòu)。圖3b是平面圖，示出MEMS 15和^f皮MEMS 15保持的頭滑塊2。 圖3a和3b示出面對磁盤的表面。MEMS 15包括夾具51、夾彈簧52a和52b、 連接端子53a至53f、傳輸線54a至54f、連接焊盤55a至55f、限制桿56a 和56b、以及靜止主體58。頭滑塊2支承在MEMS 15的開口 57中。靜止主體58結(jié)合到萬向節(jié)12。
MEMS 15具有通過在蝕刻成形的硅襯底進行鍍覆而形成的用于信號傳 輸?shù)慕饘賹?。MEMS 15可通過半導(dǎo)體制造技術(shù)制造。頭滑塊2位于開口57 中且夾在夾具51和連接端子53a至53f之間。
夾具51位于頭滑塊2(開口 57)后面，連接端子53a至53f位于頭滑塊 2前面。夾具51連接到夾彈簧52a和52b，夾彈簧52a和52b的彈力將夾具 51拉向頭滑塊2。夾彈簧52a和52b的彈簧常數(shù)(spring constant)相同，夾 具51受到平衡的彈力。因此，來自夾具51的夾緊力的方向是前后方向。
夾具51接觸頭滑塊2的前導(dǎo)端表面21 (后端表面)且按壓前導(dǎo)端表面 21。具體地，夾具51在面對頭滑塊2的前端表面上具有突起511，該突起 511接觸前導(dǎo)端表面21。在頭滑塊2的拖尾端表面22 (前端表面)上，形成 多個連接焊盤(附圖示例中為六個連接焊盤)且它們壓靠在連接端子53a至 53f上。
在附接頭滑塊2時，夾具51平行后移(沿遠離連接端子53a至53f的方 向)，頭滑塊2置于延伸的開口 57內(nèi)，夾具51平行前移。由此，頭滑塊2 被夾具51和連接端子53a至53f保持在開口 57內(nèi)。在拆卸頭滑塊2時，頭 滑塊2處于吸力下時夾具51平行后移，從開口 57去除頭滑塊2。
連接端子53a至53f沿左右方向離散地布置，它們各自接觸頭滑塊2的 一個連接焊盤從而實現(xiàn)電連接。此外，它們按壓頭滑塊2的拖尾端表面從而
與夾具51 —起支承頭滑塊2。
傳輸線54a至54f分別連接連接端子53a至53f和連接焊盤55a至55f。 連接焊盤55a至55f和傳輸線54a至54f形成在靜止主體58上。如上所述， 連接焊盤55a至55f連接到跡線的引線；頭滑塊2的信號例如讀信號和寫信 號通過連接端子53a至53f、連接焊盤55a至55f和傳輸線54a至54f傳輸。
圖4a是側(cè)視圖，示意性示出連接端子53a至53f的頭滑塊2側(cè)的末梢(tip) 的結(jié)構(gòu)。連接端子53a至53f每個包括作為基層的硅層531、位于其表面上 的氧化絕緣層532、以及形成在氧化絕緣層上的金屬層533。連接焊盤55a 至55f和傳輸線54a至54f是通過在作為硅襯底表面層的氧化絕緣層上進行 鍍工藝而形成的金屬層。
如圖4a所示，金屬層533朝向頭滑塊2 (在開口 57內(nèi))比氧化絕緣層 532和硅層531更突出。因此，僅金屬層533接觸頭滑塊2的連接焊盤，氧化絕緣層532和硅層531離開連接焊盤。這實現(xiàn)了金屬層533與連接焊盤之 間穩(wěn)固的接觸，防止了硅層531接觸到連接焊盤引起的對準(zhǔn)確信號傳輸?shù)母蓴_。
連接端子53a至53f穩(wěn)固地接觸頭滑塊2的連接焊盤是重要的。在本實 施例的MEMS 15中，部分連接端子接觸頭滑塊2的拖尾端表面22從而用作 阻擋件，其他連接端子具有彈性。具體而言，如圖3a和3b所示，兩端的連 接端子53a和53f是阻擋件，它們之間的連接端子53b至53e具有彈性?？?以認為兩端的連接端子53a和53f具有比其他連接端子53b至53e大得多的 彈簧常數(shù)。
當(dāng)頭滑塊2未附接時，中間的連接端子53b至53e向后突出得超過兩側(cè) 末端的連接端子53a和53f。附接頭滑塊2時，被頭滑塊2推動的中間連接 端子53b至53e收縮，頭滑塊2被兩端的連接端子53a和53f阻擋。在該情 形下，兩端的連"l妾端子53a和53f變形^f艮少。
因此，用于夾住頭滑塊2的夾緊力主要施加于夾具51與兩端的連接端 子53a和53f之間。連接端子53a至53f的該配置實現(xiàn)了全部連接端子53a 至53f與頭滑塊2的連接焊盤之間的穩(wěn)固接觸。
為了穩(wěn)固地將頭滑塊2支承在穩(wěn)定位置，優(yōu)選地設(shè)置兩個連接端子用作 阻擋件，且如上所述兩端的連接端子作為阻擋件。具有彈性(小的彈簧常數(shù)) 的中間連接端子一般具有相同的彈簧常數(shù)。阻擋件和連接端子可單獨地形 成，但連接端子用作阻擋件可獲得簡單結(jié)構(gòu)的MEMS 15。優(yōu)選地，突起511 沿X方向位于用作阻擋件的連接端子之間，特別的，位于用作阻擋件的兩個 連接端子的中間。由此，頭滑塊2能被穩(wěn)固地保持。
在該連接中，優(yōu)選地中間連接端子53b至53e的左右方向上的彈簧常數(shù) 小于前后方向上的。附接頭滑塊2時，連接端子53b至53e能^皮橫向推動。 在該情況下，如果連接端子53b至53e在拖尾端表面22(連接焊盤)上滑動， 則連接端子53b至53e的末梢被磨損。
如果磨損量大，則MEMS15需要更換。減小連接端子53b至53e在橫 向方向上的彈力(彈簧常數(shù))使得滑塊2被保持時連接端子53b至53e在橫 向方向上維持彎曲，這防止了連接端子53b至53e的末梢纟皮磨損且改善了 MEMS 15的耐久性。另一方面，前后方向上彈力(彈簧常數(shù))的增大實現(xiàn) 了連接端子53b至53e的穩(wěn)固接觸且能防止連接端子53b至53e沿橫向滑動。兩端的連接端子5:3a和53f沿橫向具有更高的剛度(更大的彈簧常數(shù))，從而 它們基本不移動。
圖4b是側(cè)視圖，示意性示出夾在連接端子53a至53f與夾具51之間的 頭滑塊2。連接端子53a至53f中，僅連接端子53a示于圖4b中。連接端子 53a接觸頭滑塊2的拖尾端表面22上的連接焊盤23。此外，夾具51的突起 511接觸前導(dǎo)端表面21。如上所述，連接焊盤55a至55f的接觸點是金屬層 的端子533。夾具51的突起511是硅層531的一部分。
如圖4b所示，連接端子53a的接觸位置和突起511的接觸位置不同。 在圖4b中，連接端子53a的接觸位置如上所述是金屬層的端子533，定位得 比突起511的接觸位置高。也就是說，連接端子53a比突起511在更遠離萬 向節(jié)12的位置接觸頭滑塊2。當(dāng)HGA飛行于磁盤之上時，連接端子53a的 接觸位置比突起511的接觸位置更接近磁盤。
具體地，如圖4b所示，金屬層533的接觸位置比突起511的接觸表面 的中心更高。以此方式設(shè)置的這兩個接觸位置使得難以從MEMS 15移動頭 滑塊2。其他連接端子53b至53f的末梢具有相同的結(jié)構(gòu)。
夾具51連接到夾彈簧52a和52b且特別易于響應(yīng)于振動或沖擊而沿上 下方向(Z軸方向或擺動軸方向)移動。另一方面，連接端子53a至53f沿 上下方向的彈簧常數(shù)大于夾具51的彈簧常數(shù)，特別地，連接端子5h和53f 沿上下方向幾乎沒有移動。如圖4c所示，當(dāng)夾具51的突起511高于連接端 子53a至53f時，升高頭滑塊2的夾具51側(cè)的轉(zhuǎn)矩被施加，從而不能實現(xiàn)正 常夾緊，或者即使能夾緊，DET時將頭滑塊從磁盤分離的力或者與沖擊或振 動導(dǎo)致的力相抗衡的力不充分，從而頭滑塊2會容易地從MEMS 15去除。
另一方面，在圖4b所示實施例的MEMS 15中，夾具51的突起511定 位得比連接端子53a至53f的接觸位置(金屬層533 )更低(朝向萬向節(jié)12)。 因此，施加將頭滑塊2的夾具51側(cè)向下移動(朝向萬向節(jié)12)的轉(zhuǎn)矩，將 頭滑塊2壓向懸架1的力起作用從而頭滑塊2難以通過沖擊或振動從MEMS 15移除，頭滑塊2能更穩(wěn)固地保持。
下面將詳細描述本實施例的夾具51的限制器。首先，將描述形成在 MEMS 15上的限制器。如圖3a和3b所示，MEMS 15包括限制桿56a和56b。 限制桿56a和56b作為限制器從靜止主體58朝向夾具51 (向后)延伸，定 義用于容^:頭滑塊2的開口 57的一部分，且形成于夾彈簧52a和52b與頭滑塊2之間。限制桿56a和56b的位置和形狀相對于開口 57的沿前后方向 延伸的中心線對稱且相對于該中心線沿左右方向布置。
本實施例的夾彈簧52a和52b是可活動部件的一部分，位于頭滑塊2的 左右兩側(cè)，且具有沿前后方向布置的凹陷和突出以產(chǎn)生彈性。由此，夾彈簧 52a和52b易于沿左右方向(圖3a和3b的頂-底方向)彎曲。類似地，由于 作為可活動部件一部分的夾具51連接到夾彈簧52a和52b，所以它易于沿左 右方向擺動。
因此，在附接/拆卸頭滑塊2時或者當(dāng)在滑塊DET中振動或沖擊施加到 MEMS15時，夾具51會移動，從而釋放頭滑塊2或者夾彈簧52a和52b會 破損。限制桿56a和56b限制夾具51沿橫向的該移動。
夾具51在前端具有凹陷512a和512b，作為靜止部件的限制桿56a和 56b的部分末梢配合在凹陷512a和512b中。限制桿56a和56b總是配合在 凹陷512a和512b中，無論是否存在頭滑塊2 (無論頭滑塊2被附接或者被 釋放)。
當(dāng)夾具51移動時，P艮制桿56a和56b接觸凹陷512a和512b的內(nèi)壁以 限制夾具51的橫向移動。此外，限制桿56a和56b限制夾具51的向前移動。 在操縱MEMS 15時，夾具51偶爾受到較大的向前力(沿朝向連接端子53b 至53e的方向)。夾彈簧52a和52b由硅制成，它們受到較大的力時會破裂。 限制桿56a和56b接觸凹陷512a和512b的內(nèi)壁從而阻止夾具向前移動，這 防止了夾彈簧52a和52b接受過大負載。
夾具51與凹陷512a和512b的內(nèi)壁之間通常間隔有一些間隙從而限制 桿56a和56b不干擾夾具51的夾緊操作。為了穩(wěn)固地阻止夾具51的移動， 重要的是限制桿56a和56b具有足夠的剛度。優(yōu)選地，限制桿56a和56b部 分結(jié)合到萬向節(jié)12。
以此方式，限制桿56a和56b能抑制夾具51不期望的位移，但是有時 候不能充分防止夾具51的不期望位移，特別是當(dāng)頭滑塊2已被安裝時。當(dāng) MEMS 15受到振動或沖擊時，夾具51在作為樞轉(zhuǎn)軸的突起511上轉(zhuǎn)動(擺 動)，如圖5所示。限制桿56a和56b在限制夾具51的該移動方面可能不一 定起到充分的作用。
此移動會從頭滑塊2釋放夾具或者損壞MEMS 15。形成在MEMS 15上 的限制器難以充分地限制夾具51的這樣的移動，優(yōu)選地利用形成在HGA 1中的其它限制器限制它。
圖6a和6b示出這樣的限制器的優(yōu)選示例。限制器121形成在萬向節(jié)12 上且配合在形成于夾具51后端中間的凹陷513中。當(dāng)夾具51在作為樞轉(zhuǎn)軸 的突起511上轉(zhuǎn)動時，凹陷513的內(nèi)壁接觸限制器121，從而限制器121阻 止夾具51的移動。以此方式，設(shè)置在遠離突起511的位置處的限制器121 能有效地防止夾具51的突起511的轉(zhuǎn)動位移。通常，限制器121遠離凹陷 513的內(nèi)壁，其不干擾夾具51的夾緊。
如圖7a和7b所示，限制器121可形成為從萬向節(jié)舌122延伸。圖7a 是沒有附接MEMS 15的懸架1的部分放大視圖，圖7b是HGA的部分放大 視圖。限制器121從萬向節(jié)舌122的后端中間向后延伸且在中部朝向MEMS 15彎曲。限制器121的末梢位于夾具51的凹陷513內(nèi)從而限制夾具51的轉(zhuǎn) 動。
優(yōu)選地，限制器121在末梢具有例如聚酰亞胺制成的軟樹脂構(gòu)件211, 其抑制夾具51撞擊限制器121時的沖擊。這樣的軟樹脂構(gòu)件能容易地形成 在形成于萬向節(jié)12上的限制器上。在這點上，限制器Ul的主體212與萬 向節(jié)舌122集成且它們同時制成。
由于MEMS 15和萬向節(jié)舌122—起移動，所以形成在萬向節(jié)舌122上 的限制器121有利地抑制限制器121和夾具51之間由于萬向節(jié)12的變形而 發(fā)生》並撞。
或者，如圖8a和8b所示，限制器121可形成為從萬向節(jié)的體部123延 伸，這允許限制器121被放置而不減小萬向節(jié)舌l(xiāng)22與負載梁13之間的間 隔。圖8a是沒有MEMS 15附接的懸架的局部放大視圖，圖8b是HGA的 局部放大視圖。限制器121在萬向節(jié)舌122所置于的開口 124內(nèi)從萬向節(jié)舌 122的相反側(cè)朝向萬向節(jié)舌122突出。
限制器121從萬向節(jié)的體部123連續(xù)向前延伸且在中部朝向MEMS 15 彎曲。類似于圖7的示例，限制器121優(yōu)選在末梢具有例如樹脂制成的軟構(gòu) 件211從而減小夾具51碰撞限制器121時的沖擊。限制器121的主體212 與體部123集成，它們同時制成。
圖9a和9b示出限制器的另 一優(yōu)選示例。本示例的懸架1具有位于MEMS 15左右兩側(cè)的限制器125a和125b。限制器125a和125b形成在萬向節(jié)12 上且在遠離夾具51的突起511的位置限制夾具51的位移。當(dāng)夾具51在作為樞轉(zhuǎn)軸的突起511上轉(zhuǎn)動時，夾具51根據(jù)轉(zhuǎn)動方向而 碰撞限制器125a和125b中的任一個，從而鎖定旋轉(zhuǎn)的夾具51。限制器125a 和125b對稱地位于夾具51的左右兩側(cè)，夾具51的可移動范圍左右相同。 在該圖的示例中，限制器125a和125b分別接觸形成在夾具51后端兩側(cè)的 突出。由于限制器125a和125b可設(shè)置在遠離夾具51的位置，所以加工所 需尺寸精度可降低，且組裝工作可減少。
如圖10a和10b所示，限制器125a和125b可形成在萬向節(jié)12的臂126a 和126b上。圖10a是沒有附接MEMS 15的懸架1的局部放大視圖，圖10b 是HGA的局部放大視圖。萬向節(jié)12具有位于遠離萬向節(jié)舌122的左右兩側(cè) 的位置處的臂126a和126b，臂126a和126b定義用于設(shè)置萬向節(jié)舌12的開 口 124。臂126a和126b從體部123向前延伸，支承萬向節(jié)舌122，且使萬 向節(jié)舌122能自由移動。
限制器125a和125b從臂126a和126b朝向開口 124內(nèi)部突出且它們的 形狀和尺寸相同。限制器125a和125b與臂126a和126b集成且從臂126a 和126b延伸，并在它們的末梢優(yōu)選具有例如聚酰亞胺制成的軟樹脂構(gòu)件 251a和251b。這減小了夾具51碰撞限制器125a和125b時候的沖擊。限制 器125a和125b的主體與臂126a和126b(萬向節(jié)12)集成，它們同時制成。
如上所述，本發(fā)明已借助于優(yōu)選實施例得到說明，但是不應(yīng)局限于以上 實施例。在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能容易地修改，增加或轉(zhuǎn) 變上述實施例中的部件。本發(fā)明在頭滑塊左右兩側(cè)具有夾彈簧的MEMS和 HGA中特別有用，但是本發(fā)明能應(yīng)用于具有其他夾彈簧結(jié)構(gòu)的MEMS和 HGA。夾彈簧的形狀不限于上述形狀。
如上所述，優(yōu)選夾具具有接觸頭滑塊的突出，且突出的數(shù)目為兩個以下， 以用于精確支承，但是本發(fā)明不限于此。如果突出是一個，本發(fā)明的夾具的 限制器尤其能產(chǎn)生顯著的效果。用于限制夾具移動的限制器可以僅形成在 MEMS上，僅形成在萬向節(jié)上，或者形成在兩者上。形成在兩者上的限制器 能產(chǎn)生顯著的效果。形成在MEMS上的限制器的tt量不限于上面的優(yōu)選示 例中的兩個。
在上面的優(yōu)選示例中，頭滑塊固定在MEMS的開口中，但是MEMS可 以設(shè)置有用于安裝頭滑塊在其上的舌。然而，需要在制造MEMS時通過處 理硅來制造平的舌。如果在舌的頭滑塊安裝表面上有不平或者在處理步驟中附接有外界顆粒，則頭滑塊難以維持其適當(dāng)?shù)淖藨B(tài)。因此，優(yōu)選地通孔形成
在MEMS中且頭滑塊通過通孔安裝在支承MEMS的萬向節(jié)上從而保持在通孔內(nèi)。
與上述MEMS相同的結(jié)構(gòu)可制造在萬向節(jié)中。也就是說，多個連接端子、夾具和夾具彈簧可形成在萬向節(jié)中，頭滑塊附接到或拆卸自萬向節(jié)的舌。特別地，夾具和多個連接端子的上述結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于形成其中頭滑塊附接到或拆卸自萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種微機電系統(tǒng)，頭滑塊可拆卸地附接到所述微機電系統(tǒng)上，所述微機電系統(tǒng)包括連接端子，用于接觸所述頭滑塊的連接焊盤；夾具，用于將所述頭滑塊壓向所述連接端子；夾彈簧，用于連接所述夾具以產(chǎn)生夾緊力；以及限制器，用于接觸所述夾具從而限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上移動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述微機電系統(tǒng)包括兩個夾彈簧；并且所述兩個夾彈簧布置在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的方向上，從而將該頭滑塊夾在中間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述限制器還限制所述夾具朝向所述連接端子的移動。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述限制器從所述連接端子側(cè)朝向所述夾具延伸；所述限制器的末梢的一部分位于形成在所述夾具中的凹陷內(nèi)；且所述末梢的所述部分接觸所述凹陷的內(nèi)壁從而限制所述夾具的移動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述微機電系統(tǒng)包括兩個限制器；所述兩個限制器的每個在所述兩個夾彈簧的每個與所述頭滑塊之間朝向所述夾具延伸；所述兩個限制器的每個的末梢的一部分位于形成在所述夾具中的凹陷內(nèi)；且所述末梢的所述部分接觸所述凹陷的內(nèi)壁從而限制所述夾具的移動。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述微機電系統(tǒng)包括多個連接端子，用于接觸所述頭滑塊的連接焊盤；所述多個連接端子的一部分用作阻擋件，以將所述頭滑塊保持在所述多個連接端子的所述一部分與所述夾具之間；且所述多在所述夾緊力的方向上具有較小的彈簧常數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述夾具包括突起，用于接觸和按壓所述頭滑塊；且所述突起在布置所述多個連接端子的方向上位于用作阻擋件的兩個連4妾端子之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述連接端子具有在所述夾緊力方向上的彈性和在所述垂直方向上的彈性；且在所述垂直方向上的彈簧常數(shù)小于在所述夾緊力方向上的彈簧常數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其中，所述夾具與所述頭滑塊的接觸位置比所述連接端子與所述頭滑塊的接觸位置更遠離所述頭滑塊的氣墊面。
10. —種頭萬向節(jié)組件，包括懸架；以及被所述懸架保持的頭滑塊，其中所述懸架包括萬向節(jié)；固定到所述萬向節(jié)的微機電系統(tǒng)，頭滑塊可拆卸地附接到該孩i機電系統(tǒng)，該微機電系統(tǒng)包括用于接觸所述頭滑塊的連接焊盤的連接端子、用于朝向所述連接端子按壓所述頭滑塊的夾具、以及用于連接所述夾具從而產(chǎn)生夾緊力的夾彈簧；以及限制器，用于接觸所述夾具從而限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上的移動。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述限制器形成在所述孩支機電系統(tǒng)中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述限制器形成在所述萬向節(jié)中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述限制器包括第一限制器，形成在所述凝3幾電系統(tǒng)中，用于限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上的移動；以及第二限制器，形成在所述萬向節(jié)中，用于限制所述夾具在平面內(nèi)垂直于所述夾緊力的兩個方向上的移動。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述限制器從萬向節(jié)舌突出，所述孩W幾電系統(tǒng)固定到該萬向節(jié)舌上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述限制器從所述萬向節(jié)的遠離萬向節(jié)舌的體部突出，所述微機電系統(tǒng)固定到所述萬向節(jié)舌。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的頭萬向節(jié)組件，其中，用于限制所述夾具的移動的限制器設(shè)置在所述夾具的垂直于所述夾緊力的方向上的兩側(cè)上。
17. —種頭萬向節(jié)組件，包括懸架；以及被所述懸架保持的頭滑塊，其中所述懸架包括多個連接端子，用于接觸所述頭滑塊的多個連接焊盤；夾具，用于朝向所述連接端子按壓所述頭滑塊；以及夾彈簧，用于連接所述夾具從而產(chǎn)生夾緊力，其中所述多個連接端子的一部分用作阻擋件，以將所述頭滑塊保持在所述多個連接端子的所述一部分與所述夾具之間，且相比在所述夾緊力的方向上具有較小的彈簧常數(shù)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述夾具包括用于接觸和按壓所述頭滑塊的突起，且接端子之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述其余連接端子具彈性，且在所述垂直方向上的彈簧常數(shù)小于在所述夾緊力方向上的彈簧常數(shù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的頭萬向節(jié)組件，其中，所述夾具與所述頭滑塊的接觸位置比作為阻擋件的所述連接端子與所述頭滑塊的接觸位置更遠離所述頭滑塊的氣墊面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微機電系統(tǒng)和頭萬向節(jié)組件。在本發(fā)明一實施例中，用于滑塊動力學(xué)電力測試的懸架包括用于支承頭滑塊的微機電系統(tǒng)。該微機電系統(tǒng)具有用于保持頭滑塊的夾具，被外力移動的夾具能附接或拆卸頭滑塊。該懸架包括限制器以用于限制夾具的橫向移動。限制器限制夾具的不期望移動，這防止了夾具在附接頭滑塊時橫向移動、與磁盤接觸導(dǎo)致的頭滑塊的脫落以及微機電系統(tǒng)的損傷、以及操縱時頭滑塊的脫落和微機電系統(tǒng)的損傷。
文檔編號B81B7/02GK101549847SQ20091012744
公開日2009年10月7日 申請日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者伊藤健司, 本澤忠志, 福本洋介, 萩谷忍, 高橋治英 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司