專利名稱：磁盤裝置和磁頭支撐機構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在用于計算機存儲設備及類似設備中的磁盤裝置中所提供的磁頭支撐機構。更具體地，本發(fā)明涉及用于高密度數(shù)據(jù)記錄的最佳的磁頭支撐機構和適用于該磁頭支撐機構的薄膜壓電致動器。
背景技術：
最近，磁盤裝置中所提供的磁盤記錄密度已獲得了快速的增加。典型地，在一滑塊上提供用于向磁盤記錄數(shù)據(jù)、并從磁盤重現(xiàn)數(shù)據(jù)的磁頭。由在磁盤裝置中所提供的磁頭支撐機構支撐該攜帶磁頭的滑塊。磁頭支撐機構具有一磁頭致動器臂，該滑塊就附著于其上。該磁頭致動器臂通過音圈電機(voice coil motor，VCM)驅動而旋轉。通過控制音圈電機，就可將在滑塊上所提供的磁頭放置在磁盤上的任意位置上。
在磁盤上記錄高密度數(shù)據(jù)需要高級的磁頭精確定位。在通過VCM旋轉磁頭致動器臂來完成磁頭定位的情況下，會存在磁頭定位較為不精確的問題。為避免這一問題，已經(jīng)提出了能實現(xiàn)磁頭高精度定位的磁頭支撐機構。
圖45是說明用于磁盤裝置中的傳統(tǒng)的磁頭支撐機構400的頂視圖。磁頭402用于向旋轉磁盤(未畫出)記錄數(shù)據(jù)，和自旋轉磁盤(未畫出)重現(xiàn)數(shù)據(jù)。磁頭402被支持在懸臂404的末端部分。突起部分408支持懸臂404的另一個末端部分，該支持方式使支持臂404能夠繞突起部分408在一個小角度范圍內(nèi)旋轉，其中突起部分408提供在托架406的末端部分。軸部件410支持托架406的基部，并使該基部能繞軸部件410旋轉，其中該軸部件410固定在磁盤裝置的外殼上。
永磁體(未畫出)固定在托架406上。驅動線圈414作為固定在外殼上的磁性電路412的一部分，驅動線圈414由其中流過的激勵電流控制。通過永磁體與驅動線圈414的相互作用，使托架406繞軸部件410旋轉。由此磁頭402沿基本上是磁盤的半徑方向移動。
在支撐托架406與懸臂404之間提供有一對壓電元件416。該兩壓電元件416的縱向以相反的方向略微偏離托架406的縱向。通過壓電元件416沿箭頭A14指示的方向的伸長或縮短，懸臂404能在小角度范圍內(nèi)，沿著托架406的表面繞突起408旋轉。由此，附著在懸臂404末端的磁頭402，在一個小范圍內(nèi)沿磁盤的表面移動，使磁頭402可精確地置于磁盤上所想要的位置。
在圖45的傳統(tǒng)磁頭支撐機構中，每個壓電元件416都被置入懸臂404與托架406之間。每個壓電元件416在縱向上的側部接觸懸臂404和托架406。每個壓電元件416的變形促使懸臂404旋轉，使磁頭402輕微移動。換句話說，向每個壓電元件416施加電壓，以促使懸臂404旋轉，導致磁頭402產(chǎn)生小位移。然而，對于加到每個壓電元件416上的電壓，磁頭402并不總是以高精度來產(chǎn)生相應的位移。這樣，磁頭402就可能不會精確地定位于所希望的位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種磁盤裝置，包括被旋轉驅動的磁盤，用于執(zhí)行向該磁盤寫數(shù)據(jù)和/或從該磁盤上重現(xiàn)數(shù)據(jù)的磁頭，和磁頭支撐機構，該磁頭支撐機構包括其上附有磁頭的滑塊，用于支撐該滑塊的滑塊支撐盤，一對分別附著有一薄膜壓電元件的基底、一對用于連接該滑塊支撐盤和該一對基底的彈性鉸鏈，以及用于支持該滑塊支撐盤，使得該滑塊支撐盤可以在任何方向旋轉的凹坑；其中所述薄膜壓電元件中的每一個通過一第一元件的第二電極金屬膜和一第二元件的一第四電極金屬膜之間的粘接劑形成為整體，其中該第一元件在第一薄膜壓電部分的兩個平面上具有第一和所述第二金屬電極膜，第二元件在第二薄膜壓電部分的兩個平面上具有第三和所述第四金屬電極膜，其中在所述第一電極金屬膜和所述第三電極金屬膜上施加一驅動電壓，且在所述第二電極金屬膜和所述第四電極金屬膜上施加一接地電壓，使得所述一對薄膜壓電元件的每一薄膜壓電部分縮短和/或伸長，以及其中通過圍繞所述凹坑小量旋轉所述滑塊，所述磁頭被移位進入所述磁盤的半徑方向。
這樣，這里描述的發(fā)明使能提供以下機構和器件的優(yōu)點成為可能(1)用于磁盤裝置中的磁頭支撐機構，該機構使磁頭能以高精度移動小位移，用于對磁盤及類似物的跟蹤糾正及類似的目的；(2)用于磁盤裝置中的磁頭支撐機構，該機構能通過控制電壓使磁頭以高精度移動小位移；(3)最好用于這種磁頭支撐機構中的薄膜壓電致動器件。


對于本領域的專業(yè)人士，在通過參考附圖、閱讀并且理解后面的具體描述后，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點將變得顯而易見。
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明例1的磁頭支撐機構的透視圖。
圖2是說明例1的磁頭支撐機構的分解透視圖。
圖3是說明用于例1的磁頭支撐機構中的滑塊的透視圖。
圖4是用于例1的磁頭支撐機構中的薄膜壓電元件基底的主要部分的底視圖。
圖5是說明例1的薄膜壓電元件基底的主要部分的頂視圖。
圖6是圖2中沿x-x線剖開的剖視圖。
圖7是圖4中沿y-y線剖開的剖視圖。
圖8是例1的磁頭支撐機構中的主要部分的側視圖，用于解釋其操作。
圖9是例1的磁頭支撐機構中的主要部分的側視圖，用于解釋其操作。
圖10是例1的磁頭支撐機構中的主要部分的頂視圖，用于解釋其操作。
圖11是說明根據(jù)本發(fā)明例2的磁頭支撐機構的透視圖。
圖12是說明例2的磁頭支撐機構的分解透視圖。
圖13是說明用于例2的磁頭支撐機構中的滑塊的透視圖。
圖14是說明用于例2的磁頭支撐機構中的薄膜壓電元件基底的主要部分及其附近部分的頂視圖。
圖15是說明例2的薄膜壓電元件基底的主要部分及其附近部分的底視圖。
圖16是圖12中沿X-X線剖開的剖視圖。
圖17是圖15中沿Y1-Y1線剖開的剖視圖。
圖18是例2的磁頭支撐機構中的主要部分的側視圖，用于解釋其操作。
圖19是例2的磁頭支撐機構中的主要部分的側視圖，用于解釋其操作。
圖20是例2的磁頭支撐機構中的主要部分的頂視圖，用于解釋其操作。
圖21A和21B是用于解釋例1的磁頭支撐機構的操作的示意圖。
圖22A和22B是用于解釋例2的磁頭支撐機構的操作的示意圖。
圖23A到23C是說明了例2的承重梁的振動模式的透視圖。
圖24A和24B是顯示圖21A和21B中磁頭支撐機構的響應特性的圖。
圖25A和25B是顯示圖22A和22B中磁頭支撐機構的響應特性的圖。
圖26A和26B是用于解釋作為對例2的一種變更的磁頭支撐機構的操作的示意圖。
圖27A和27B是顯示圖26A和26B中磁頭支撐機構的響應特性的圖。
圖28是說明根據(jù)本發(fā)明例3的磁頭支撐機構的透視圖。
圖29是說明例3的磁頭支撐機構的分解透視圖。
圖30是說明用于例3的磁頭支撐機構中的滑塊的透視圖。
圖31是說明用于例3的磁頭支撐機構中的彎曲部分結構的圖。
圖32是說明例3薄膜壓電元件的頂視圖。
圖33是圖32中沿X1-X1線剖開的剖視圖。
圖34是說明用于例3的磁頭支撐機構中的彎曲部分的頂視圖。
圖35是圖34中沿X2-X2線剖開的剖視圖。
圖36是說明用于例3的磁頭支撐機構中的彎曲部分的底視圖。
圖37是圖34中沿Y2-Y2線剖開的剖視圖，在線Y2-Y2處，薄膜壓電元件附著到所述彎曲部分上。
圖38A到38C顯示了在單晶基底上，形成例3的薄膜壓電元件及其電極的過程。
圖39A到39G顯示了在單晶基底上，形成例3中具有兩層結構的薄膜壓電元件的過程。
圖40是示出用于制造例3的薄膜壓電元件的方法的流程圖。
圖41是說明例3的薄膜壓電元件的電極連接部分的剖視圖。
圖42是例3的磁頭支撐機構的側視圖。
圖43A到43C是包括薄膜壓電設備的剖視圖和施加電壓的曲線圖，用于解釋例3的磁頭支撐機構的操作。
圖44A到44B是說明例3的磁頭支撐機構的示意結構的頂視圖，用于解釋其操作。
圖45是說明傳統(tǒng)的已有磁頭支撐機構的例子的頂視圖。
具體實施例方式
下面，參考附圖，通過實例來說明本發(fā)明。
(例1)圖1是說明從磁盤一側觀察到的、用于根據(jù)本發(fā)明的例1的磁盤裝置中的磁頭支撐機構100的透視圖。圖2是說明磁頭支撐機構100的分解透視圖。
參考圖1和2，磁頭支撐機構100具有承重梁4，在其末端部分提供有一滑塊2，該滑塊上附著有磁頭1。承重梁4包括基部4A，它通過電子束焊接(beam welding)固定到基板5上，而基板5附著到磁頭致動器臂上?；?A和基板5每個都具有相似的方形。承重梁4包括從基部4A開始逐漸變細的頸部4B；從頸部4B直伸出來的梁部分4C。在頸部4B的中心提供有開口部分4D。在頸部4B中，開口4D相反側的兩部分每個用作板簧部分4E。
滑塊支撐盤3以能旋轉的方式提供在承重梁4中梁部分4C的末端部分上。
滑塊支撐盤3提供有突起部分3A，其朝向承重梁4的基部4A突起。在梁部分4C的末端部分中，提供有凹坑4G，它接觸并按壓突起部分3A?；瑝K支撐盤3置于梁部分4C的末端部分上，并且與調(diào)節(jié)部分4F配合，該配合方式使得突起3A被凹坑4G按壓并抑制。這樣，在凹坑4G上，滑塊支撐盤3可以在任何方向上旋轉。
調(diào)節(jié)部分4F提供在梁部分4C中末端部分的每側邊緣上。調(diào)節(jié)部分4F與滑塊支撐盤3每側的邊緣分別配合，使得可以限制滑塊支撐盤3的旋轉。每個限制部分4F(regulating portion)從梁部分4C的末端部分，直接伸向基部4A?；瑝K支撐盤3的側邊緣與各限制部分4F配合，并受限制部分4F所限制。
在承重梁4的梁部分4C上提供薄膜壓電驅動布線圖形7和薄膜壓電基底8。薄膜壓電基底8由導電的剛性材料制成，如不銹鋼或銅。薄膜壓電驅動布線圖形7的一端部分，是薄膜壓電接線端支撐部分7A，它圍繞梁部分4C的中心定位。薄膜壓電接線端支撐部分7A，部分地與薄膜壓電基底8的部分重疊。薄膜壓電基底8的一端部分是提供在滑塊支撐盤3上的滑塊附著部分8A。并且，支撐磁頭1的滑塊2提供在該附著部分8A上。
滑塊2為圖3所示的成直角的平行六面體形式。在滑塊2末端部分的S1側上部的中心提供有包括MR(Megeneto-Resistive，即磁阻)器件的磁頭1?；瑝K2的放置方式使磁頭1定向在磁頭的切線方向。而且，在滑塊2的S1側的下部橫向放置著四個接線端2A到2D。并且，在滑塊2的上側提供有空氣軸承表面2E。旋轉磁盤而產(chǎn)生的氣流，在滑塊2的俯仰方向(磁盤的切線方向)上穿過，使得在空氣軸承表面2E與磁盤之間產(chǎn)生空氣潤滑膜。
如圖2和3所示，空氣軸承表面2E的中心位置M1，大致上相應于滑塊支撐盤3的突起部分3A，該滑塊支撐盤3由凹坑4G所支持?；瑝K附著部分3A以使滑塊2的S1側正對承重梁4中梁部分4C的末端部分的方式支持滑塊2。
凹坑4G以使滑塊支撐盤3可繞突起部分3A在任何方向上旋轉一個小位移的方式支持滑塊支撐盤3，其中凹坑4G提供在承重梁4的末端部分上。由此，其中心位置M1位于突起部分3A上的滑塊2，就可以繞突起部分3A在任何方向上旋轉一個小位移。
如圖1和2所示，薄膜壓電驅動布線圖形7的另一端部，是外部連接接線端支撐部分7B，它提供在承重梁4中基部4A的邊緣部分上。在薄膜壓電接線端支撐部分7A上提供有三個接線端部分15A、15B和15C，且它們分別與在外部連接接線端的支撐部分7B上所提供的外部連接接線端的部分16A、16B和16C相連接。
在與薄膜壓電基底8的其上提供有滑塊附著部分8A的邊緣相反的邊緣部分上，提供有接線端支撐部分8B。沿該接線端支撐部分8B定位在承重梁4中基部4A的邊緣和關于外部連接接線端的支撐部分7B的頸部4B側之間。
圖4和5分別是說明薄膜壓電基底8中滑塊附著部分8A及其附近部分的底視圖和頂視圖。
如圖1和4所示，在薄膜壓電基底8上，提供有一對與滑塊附著部分8A相接的第一和第二布線基底部分(conductor substrateprtion)8D和8E。布線基底部分8D和8E從滑塊附著部分8A上直接伸出，且彼此間隔一段距離而平行放置。
在薄膜壓電基底8的滑塊附著部分8A，與基底8的布線基底部分8D和8E之間，分別提供有窄寬度的彈性鉸鏈部分8F和8G。該彈性鉸鏈部分8F和8G，在與滑塊附著部分8A相同的平面上彈性彎曲。
薄膜壓電基底8和薄膜壓電驅動布線圖形7可以集成在一體。
圖6是圖2中沿X-X線剖開的薄膜壓電基底8的剖視圖。圖7是圖4中沿Y-Y線剖開的薄膜壓電基底8的剖視圖。
如圖5和6所示，第一和第二布線基底部分8D和8E覆蓋有柔性材料6，柔性材料6由如聚酰亞胺那樣的聚合體制成。在布線基底部分8D和8E的上表面，分別提供有一對布線圖形(conductorpattem)12A、12B和一對布線圖形12C、12D，且分別沿布線基底部分8D和8E伸出。布線圖形12A和12B通過柔性材料6，附著到布線基底部分8D上。布線圖形12C和12D通過柔性材料6，附著到布線基底部分8E上。
如圖2和5所示，布線圖形12A、12B、12C和12D的一端是接線端，它們提供在滑塊附著部分8A上。并且，布線圖形12A、12B、12C和12D放置在薄膜壓電基底8的布線部分8C上。布線圖形12A、12B、12C和12D的另一端也是在接線端支撐部分8B上所提供的接線端。每個布線圖形12A到12D都覆蓋有柔性材料6。
如圖5所示，在與布線基底部分8D和8E的滑塊附著部分8A相反的一個端部(圖5中的陰影部分)上，提供有固定器件(未畫出)，該固定器件使用接線端13A、13B和13C(圖4)接觸并固定薄膜壓電驅動布線圖形15A、15B和15C(圖2)。
如圖6所示，第一和第二薄膜壓電元件11A和11B，分別提供在第一和第二布線基底部分8D和8E下。由鉑制成的上側電極9A和下側電極9B，分別提供在第一薄膜壓電元件11A的上側和下側。類似地，在第二薄膜壓電元件11B的上側和下側，分別提供有由鉑制成的上側電極9A和下側電極9B。
如圖7所示，在每個上側電極9A的滑塊附著部分8A末梢的一個端部上，提供有用于使布線基底部分8D和8E短接的短路器件14，其中每個上側電極9A被分別提供在第一和第二薄膜壓電元件11A和11B的上側。
如圖4和7所示，靠近下側電極9B的滑塊附著部分8A的端部，沒有覆蓋柔性材料6，并且分別連接到接線端13A和13B上，其中下側電極9B被提供在第一和第二薄膜壓電元件11A和11B的下側。這樣，接線端13A和13B就從柔性材料6中暴露了出來。而且，接線端13C連接到在緊靠布線部分8C的布線基底部分8D和8E的部分的寬度方向上的中間部分下表面。接線端13C也從柔性材料6中暴露出來。
連接到導電的布線部分8C和上電極9A上的接線端13C，通過短路器件14短接，其中上電極9A被分別提供在各自的薄膜壓電元件11A和11B上。
提供在布線基底部分8D和8E下側的接線端13A到13C(圖4)，分別連接到在薄膜壓電驅動布線圖形7的薄膜壓電接線端支撐部分7A上的接線端15A到15C(圖2)上。該薄膜壓電驅動布線圖形7以梁部分4C的中心為中心而定位。
如圖2所示，滑塊2置于薄膜壓電基底8的滑塊附著部分8A之上，其中該薄膜壓電基底8被提供在滑塊支撐盤3上?；瑝K2通過在滑塊附著部分8A上提供的四個接線端部分，分別連接到布線圖形12A、12B、12C和12D上。
以下將參考圖8到10，對具有這樣結構的磁頭支撐機構100的操作進行描述。接線端部分13C(圖4)經(jīng)由薄膜壓電驅動布線圖形7(圖2)設置為接地電位，其中接線端部分13C(圖4)提供在薄膜壓電基底8的布線基底部分8D和8E的連接部分上。如圖7所示，由于接線端13C短接在第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上側所提供的上側電極9A，因此，該上側電極9A設置為接地電位。在薄膜壓電基底8的第一布線基底部分8D的一個接線端13A(圖4)上施加電壓V0，而在第二布線基底部分8E的接線端13B(圖4)上施加零電壓。
以這種方式，第一薄膜壓電元件11A的上電極9A與下電極9B之間的電壓V0，就施加到提供在第一布線基底部分8D上的第一薄膜壓電元件11A上。同時，在第二薄膜壓電元件11B的上電極9A與下電極9B之間沒有施加電壓，其中該第二薄膜壓電元件11B提供在第二布線基底部分8E上。
結果，該第一薄膜壓電元件11A在其縱向上伸長(由圖8中由箭頭A1所示)。在這種情況下，由于堆積在第一薄膜壓電元件11A上的布線基底部分8D由不銹鋼、銅或類似物制成，布線基底部分8D在伸長方向(在圖8中由箭頭A1指示)上的剛性相當大。如圖8所示，由于雙壓電晶片效應，第一薄膜壓電元件11A和布線基底部分8D向磁盤彎曲。相反，由于沒有向第二薄膜壓電元件11B施加電壓，所以第二布線基底部分8E基本上不彎曲。
圖10是說明薄膜壓電基底8的布線基底部分8D和8E的狀態(tài)的頂視圖。
彎曲的第一薄膜壓電元件11A和布線基底部分8D，比不彎曲的第二薄膜壓電元件11B和布線基底部分8E，短一個小位移δ1。結果，滑塊支撐盤3沿圖10的箭頭A2指示的方向小量旋轉。這樣，在滑塊支撐盤3上所提供的滑塊2，就沿相同方向繞凹坑4G(圖2)小量旋轉。
相反，當在薄膜壓電基底8的第二布線基底部分8E的一個接線端13B上施加電壓V0，而在第一布線基底部分8D的接線端13E上施加零電壓時，第二薄膜壓電元件11B和布線基底部分8E彎曲，而第一薄膜壓電元件11A和布線基底部分8D不彎曲。這樣，滑塊支撐盤3就沿與圖10的箭頭A2指示方向相反的方向繞凹坑4G小量旋轉。在滑塊支撐盤3提供上的滑塊2也沿相同方向小量旋轉。
這樣，提供在滑塊2上的磁頭1沿每個軌跡的寬度方向移動，其中該每個軌跡以同心圓的形式提供在磁盤上。由此，可以改進跟蹤特性。該跟蹤特性意味著磁頭1跟隨軌跡的能力。
在這種情況下，由于布線圖形12A、12B、12C和12D具有最小的寬度，所以滑塊附著部分8A的旋轉使加到彈性鉸鏈部分8F和8G上的負載被減小，使得滑塊附著部分8A可以可靠地旋轉。
負載(20到30mN)通過承重梁4的板簧4E加到滑塊2上。當滑塊支撐盤3旋轉時，這一負載就施加到凹坑4G(圖2)與滑塊支撐盤3之間。這樣，由滑塊支撐盤3與凹坑4G之間的摩擦系數(shù)確定的摩擦力，施加到滑塊支撐盤3上。由此，盡管滑塊支撐盤3的突起部分3A可以自由地繞凹坑4G旋轉，該摩擦力也可防止滑塊支撐盤3偏離凹坑4G。
向第一和第二薄膜壓電元件11A和11B施加相同的電壓，以按照相同的方式進行操作?；蛘?，當?shù)谝缓偷诙∧弘娫?1A和11B在沒有施加電壓的情況下彎曲時，可將具有相反相位的電壓分別施加到第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上，來驅動第一薄膜壓電元件11A及布線基底部分8D，和第二薄膜壓電元件11B及布線基底部分8E。
此外，在圖8所示的例子中，將電壓施加到第一薄膜壓電元件11A上，使第一薄膜壓電元件11A彎曲而變?yōu)榘夹??；蛘?，可將電壓施加到第一薄膜壓電元?1A上，使第一薄膜壓電元件11A彎曲而變?yōu)橥剐巍?br> 在例1中，當磁頭1沿磁盤的半徑方向移動時，磁頭位移的大小約為1μm，而薄膜壓電基底8大約為3μm厚，第一和第二薄膜壓電元件11A和11B的長度每個大約為2μm，并且在上與下電極9A與9B之間施加的電壓為5V。
由于凹坑4G以使滑塊支撐盤3可在任何方向上旋轉的方式支持滑塊支撐盤3，所以在轉動時，滑塊支撐盤3的摩擦損失可以急劇減小。這樣，小量級的驅動力便可導致磁頭1大量級的位移。并且，滑塊2被支持的方式使得其可以繞空氣軸承2E的中心位置M1旋轉。這樣，由于空氣粘度，磁頭1在滑塊2上的位置不會被摩擦力所影響。
在例1中，由布線基底8D和8E及薄膜壓電元件11A和11B構成的梁結構，在圖8所示的方向A1上剛性相當大。這樣，磁頭支撐機構100的諧振點可以從結構上設置為高的值。由此，當以高頻驅動薄膜壓電元件時，磁頭支撐機構100可以以優(yōu)異的響應特性工作。
(例2)下面將描述本發(fā)明的例2。
圖11是說明從磁盤一側觀察的、用于根據(jù)本發(fā)明例2的磁盤裝置中的磁頭支撐機構200的透視圖。
圖12是說明磁頭支撐機構200的分解透視圖。用例1中所使用的相同參考數(shù)字來指代與例1中所述的相應部件類似的部件。對這種部件的描述因此而省略。
例2的磁頭支撐機構200包括支撐磁頭1的滑塊2；支撐滑塊2的滑塊支撐盤103；以使滑塊2和滑塊支撐盤103可旋轉的方式支持滑塊2和滑塊支撐盤103的承重梁4；用于使滑塊2旋轉的薄膜壓電盤8；所提供的從薄膜壓電盤8的端部伸出的第一布線圖形12；和沿第一布線圖形12所提供第二布線圖形7。
承重梁4包括方形基部4A；頸部4B；和從頸部4B伸出并逐漸變細的梁部分4C。
方形基板5通過電子束焊接而附著到承重梁4的基部4A的底面上。基板5還以旋轉地附著到磁頭致動器(未畫出)上。承重梁4在基部4A上的旋轉方式使得梁部分4C的末端沿基本上是磁盤(未畫出)的半徑方向移動。即，承重梁4被驅動而旋轉，使磁頭1也基本上沿磁盤的半徑方向移動。
在承重梁4中頸部4B的中心提供有開口部分4D，在頸部4B中，開口部分4D相反兩側的部分每個用作板簧部分4E。梁部分4C通過該板簧部分4E，在垂直于磁盤表面的方向上彈性地移位。梁部分4C的彈性位移促使負載加到在梁部分4的末端部分上所提供的滑塊2上。
向上突起的半球形凹坑4G，與梁部分4C的末端部分集成在一起。此外，在梁部分4C的末端部分上提供有從梁部分4C的末端部分向基部4A直接伸出的一對限制部分4F。在每個限制部分4F與梁部分4C的上表面之間，留有適當?shù)拈g隙。
滑塊支撐盤103提供在梁部分4C的末端部分上。滑塊2通過薄膜壓電基底8的末端部分，提供在滑塊支撐盤103上。如圖12所示，在滑塊支撐盤103的末端部分上提供有基底連接部分103B，該基底連接部分103B連接到薄膜壓電基底8末端部分的下側。滑塊支撐盤103包括一對平衡重量部分103C，其伸向基部4A。在滑塊支撐盤103的中心，且在該對平衡重量部分103C之間，提供有半球形的突起部分103A，該半球形的突起部分103A略微地向基部4A突起。
滑塊支撐盤103支持在凹坑4G上，該凹坑4G提供在承重梁4中梁部分4C的末端部分上，那里，突起部分103A的下側接觸凹坑4G的點。在距限制部分4F的一個小間隔處提供平衡重量部分103C，其中限制部分4F提供在梁部分4C的末端部分上。這樣，滑塊支撐盤103可以在任何方向上旋轉，以便與在滑塊支撐盤103上所提供的滑塊2一起旋轉一個小角度。攜帶滑塊2的可旋轉的滑塊支撐盤103的重心基本上符合旋轉的中心點，即凹坑4G。
圖13是說明滑塊2的透視圖。包括MR器件的磁頭1，提供在滑塊2末端一側上邊緣部分的中心。在滑塊2末端一側的下邊緣部分橫向排列著四個接線端2A到2D?；瑝K2的上側面對磁盤的表面。進一步，空氣軸承表面2E提供在滑塊2的上側。旋轉磁盤產(chǎn)生的氣流在磁盤的切線方向上通過，使空氣潤滑膜產(chǎn)生在空氣軸承表面2E與磁盤之間。
空氣軸承表面2E的中心部分M1基本上相應于凹坑4G，滑塊支撐盤103繞該凹坑旋轉，并且凹坑4G也基本上符合滑塊支撐盤103的中心?；瑝K附著部分8A在其上以使滑塊2的S1側正對承重梁4的梁部分4C的末端的方式支持滑塊2?；瑝K2可以繞空氣軸承表面2E的中心位置M1沿以下任何方向小量旋轉俯仰方向，它是圍繞沿梁部分4C到磁頭1的縱向軸旋轉的方向；側滾方向，它是圍繞沿氣流軸承表面2E，垂直于梁部分4C縱向軸的軸而旋轉的方向；和偏轉方向，它是圍繞垂直于俯仰方向中心軸且垂直于側滾方向中心軸的軸而旋轉的方向。當滑塊2沿偏轉方向上旋轉小量位移角時，磁頭1基本上沿磁盤的半徑方向移動小量位移。
注意，磁頭1被放置為使其面向磁盤表面，并且更具體地，面向磁盤的切線方向。
圖14和15是頂視圖和底視圖，其說明提供在承重梁4上的薄膜壓電基底8及其附近部分。圖16是圖12中沿X-X線剖開的剖視圖。圖17是圖15中沿Y1-Y1線剖開的剖視圖。
如圖12所示，薄膜壓電基底8呈矩形形狀，從承重梁4的末端部分伸向承重梁4的基部4A。薄膜壓電基底8沿磁盤的表面提供。薄膜壓電基底8可以由柔性材料、薄不銹鋼片或相類似物制成。
如圖14和15所示，滑塊2附著到薄膜壓電基底8的末端部分的上側，而滑塊支持部分8A提供在薄膜壓電基底8的末端部分的下側?；瑝K支持部分8A連接到滑塊支撐盤103的基底連接部分3B上?；瑝K2末端部分一側基本上有一半被提供并附著到滑塊支持部分8A上。
一對變形操作部分8D和8E在垂直于磁盤表面的方向上，隨著不同的相位而變形，該對變形操作部分8D和8E經(jīng)由彈性鉸鏈部分8F和8G，提供在滑塊支持部分8A中基部4A一側的末端。這樣，變形操作部分8D和8E與滑塊支持部分8A集成在一起。固定部分8G提供在承重梁4中梁部分4C的上側。
這對變形操作部分8D和8E平行放置，并且通過在薄膜壓電基底8寬度方向上的中間部分提供縫隙，而以預定的間隙隔開。通過減小變形操作部分8D和8E中末端部分的寬度，而形成這對彈性鉸鏈部分8F和8G。由于彈性鉸鏈部分8F和8G，滑塊支持部分8A可以在除偏轉方向以外的方向上旋轉。這樣，提供在滑塊支持部分8A上側的滑塊2，和提供在滑塊支持部分8A下側的滑塊支撐盤103，就不會在偏轉方向上旋轉。
第一和第二薄膜壓電元件11A和11B提供在薄膜壓電基底8的下側。第一和第二薄膜壓電元件11A和11B提供在這對變形操作部分8D和8E的下側，并且也在固定部分8C的下側，結果造成多層結構。薄膜壓電元件11A和11B與變形操作部分8D和8E，覆蓋有柔性材料6，并且與薄膜壓電基底8集成在一起。在其上側與下側之間施加電壓時，根據(jù)該電壓的值，薄膜壓電元件11A和11B每個都在其縱向上伸長。薄膜壓電元件11A和11B的伸長，促使變形操作部分8D和8E在其厚度方向上彎曲。結果，薄膜壓電基底8在垂直于磁盤表面的方向上移動。
在第一薄膜壓電元件11A的上側和下側，分別提供有由鉑制成的上側電極9A和下側電極9B。類似地，在第二薄膜壓電元件11B的上側和下側，分別提供有由鉑制成的上側電極9A和下側電極9B。
如圖15和17所示，在薄膜壓電基底8中固定部分8C的下側，提供有三個接線端部分13A、13B和13C，且這三個接線端部分13A、13B和13C從柔性材料6中暴露了出來。這對接線端部分13A和13B分別附著到各下側電極9B的端部(在基部4A一側)。接線端部分13C連接到短路器件14上，它電短接兩上側電極9A的端部。
如圖14所示，由四條導線12A到12D組成的第一布線圖形12，提供在薄膜壓電基底8的上側，以從磁頭1傳輸重現(xiàn)信號，并向磁頭1傳輸記錄信號。四條導線12A到12D的一端分別連接到滑塊2的接線端2A到2D上，其中滑塊2提供在薄膜壓電基底8中滑塊支持部分8A的上側。
第一布線圖形12的一對導線12A和12B，經(jīng)由薄膜壓電基底8的變形操作部分8D和固定部分8C，引向基部4A一側。第一布線圖形12的另一對導線12C和12D，經(jīng)由薄膜壓電基底8的變形操作部分8E和固定部分8C，引向基部4A一側。
引向薄膜壓電基底8的基部4A一側的四條導線12A到12D，穿過第一布線圖形12的布線部分12E，并到達接線端支撐部分12F，然后分別連接到接線端支撐部分12F(圖12)的各個外部連接的接線端12A′到12D′上。
如圖16所示，四條導線12A到12D使用柔性材料6，固定到薄膜壓電基底8的上側。
參考圖12，第二布線圖形7用于驅動第一和第二薄膜壓電元件11A和11B，其中該第一和第二薄膜壓電元件11A和11B提供在薄膜壓電基底8的下側。第二布線圖形7包括三條導線。導線的一端分別連接到各個內(nèi)部連接的接線端15A到15C上。三個內(nèi)部連接的接線端15A到15C，分別連接到各接線端部分13A到13C(圖15)上，其中該接線端部分13A到13C(圖15)提供在薄膜壓電基底8中固定部分8C的下側。固定部分8C通過如圖14所示的承重梁4中梁部分4C上側的接線端支撐部分7A而固定。
如圖12所示，在第二布線圖形7上所提供的三條導線，穿過第二布線圖形7的布線部分7C，并到達接線端支撐部分7B，并且三條導線分別連接到在接線端支撐部分7B上的各外部連接的接線端16A、16B和16C上。
如圖11所示，第一導線圖形12的接線端支撐部分12F和第二導線圖形7的接線端支撐部分7B，附著到承重梁4中基部4A的一個邊緣部分上，沿承重梁4的縱向并排排列。
將參考圖18到27來描述如此構成的磁頭支撐機構200的操作。
參考圖12、15和17，提供在第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上側的上電極9A，經(jīng)由短路器件14、接線端部分13C和第二布線圖形7的內(nèi)部連接的接線端15C和外部連接的接線端16C而接地。
此外，電壓V通過第二布線圖形7的外部連接的接線端16A和內(nèi)部連接的接線端15A，施加到下電極9B上，其中下電極9B與第一薄膜壓電元件11A的下側相接。而且，零電壓經(jīng)由第二布線圖形7的外部連接的接線端16B和內(nèi)部連接的接線端15B及接線端部分13B，施加到下電極9B上，其中下電極9B與第二薄膜壓電元件11B的下側相接。
這樣，上側電極9A與下側電極9B之間的電壓V，加到第一薄膜壓電元件11A上。結果，第一薄膜壓電元件11A在其縱向(在圖18中由箭頭A1指示)上伸長。
在這種情況下，由于薄膜壓電基底8的變形操作部分8D由不銹鋼或類似物制成，其中薄膜壓電基底8提供在第一薄膜壓電元件11A上，所以變形操作部分8D在伸長方向(在圖18中由箭頭A1指示)上的剛性增加。這樣，由于雙壓電晶片效應，薄膜壓電基底8的變形操作部分8D在遠離磁盤表面的方向上彎曲，即該彎曲使其向薄膜壓電元件11A和11B側突起，其中薄膜壓電基底8提供在第一薄膜壓電元件11A上。
相反，在第二薄膜壓電元件11B上沒有施加電壓。由此，如圖19所示，第二薄膜壓電元件11B和薄膜壓電基底8的變形操作部分8E，大致上不彎曲，其中薄膜壓電基底8提供在第二薄膜壓電元件11B上的。
參考圖20，當變形操作部分8D彎曲時，將其投射到與不彎曲的變形操作部分8E相同的平面上所得的縱向上的長度，比不彎曲的變形操作部分8E的長度短一個小位移δ1。這樣，薄膜壓電基底8的滑塊支持部分8A，沿圖20中箭頭A2指示的偏轉方向小量旋轉，而滑塊2和滑塊支撐盤103也繞凹坑(圖12)沿相同方向小量旋轉。
相反，當向下側電極9B施加零電壓，其中該下側電極9B提供在第一薄膜壓電元件11A的下側，且向在第二薄膜壓電元件11B的下側所提供的下側電極9B施加電壓V時，在第一薄膜壓電元件11A上所提供的薄膜壓電基底8的變形操作部分8D基本上不彎曲，而在第二薄膜壓電元件11B上所提供的薄膜壓電基底8的變形操作部分8E彎曲。
這樣，薄膜壓電基底8的滑塊支持部分8A，沿與圖20中箭頭A2指示方向相反的偏轉方向小量旋轉。結果，滑塊2和滑塊支撐盤103繞凹坑4G(圖12)沿相同方向小量旋轉。
如上所述，將具有相反相位的電壓分別施加到第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上，滑塊2所攜帶的磁頭1在磁盤的半徑方向上，即磁盤上同心圓形式的每個軌跡的寬度方向上，以高精度移動一小位移，該小位移對應于所施加的電壓。因此，可高精度實現(xiàn)用于使磁頭1跟隨軌跡的跟蹤操作。
注意，連接薄膜壓電基底8的滑塊支持部分8A與變形操作部分8D和8E的彈性鉸鏈部分8G和8F，被設計為最小尺寸，使得分別在彈性鉸鏈部分8G和8F上提供布線圖形12的導線12A、12B和12C、12D。這樣，旋轉滑塊支持部分8A所需的負載減小，由此，滑塊支持部分8A可以通過小負載可靠地旋轉。
此外，當負載(20到30mN)通過承重梁4(圖12)的板簧部分4E和4F加到滑塊2上，使滑塊支撐盤103旋轉時，這一負載也被加到凹坑4G與滑塊支撐盤103之間。這樣，由滑塊支撐盤103與凹坑4G之間的摩擦系數(shù)所確定的摩擦力，就施加到滑塊支撐盤103上。由此，盡管滑塊支撐盤103的突起部分103A可以繞凹坑4G轉動，該摩擦力可防止滑塊支撐盤103偏離凹坑4G。
在第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上施加相同的電壓，以使其以相同的方式操作。這樣，可以將第一和第二薄膜壓電元件11A和11B設計為在沒有施加電壓時彎曲，并且可以將具有相反相位的電壓，分別施加到第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上，以驅動第一薄膜壓電元件11A及變形操作部分8D，并驅動第二薄膜壓電元件11B及變形操作部分8E。
在例2中，向薄膜壓電元件11A和11B施加電壓，以使薄膜壓電元件11A和11B彎曲而變成凸形。或者，可向薄膜壓電元件11A和11B施加電壓，以使薄膜壓電元件11A和11B彎曲而變成凹形。
注意，彈性鉸鏈部分8G和8F都足夠柔軟，使滑塊2可以在側滾方向和俯仰方向上旋轉。由此，由于空氣軸承表面2E，滑塊2關于磁盤的浮動特性可以由空氣軸承來改進。
下面將描述本發(fā)明磁頭支撐機構的動態(tài)特性。
圖21A及21B和圖22A及22B是說明兩種模型的磁頭支撐機構的示意圖。圖21A及21B說明了一磁頭支撐機構，其中包括滑塊2和滑塊支撐盤3的小旋轉部分的重心G，定位在凹坑4G與磁頭1之間。圖22A及22B說明例2的磁頭支撐機構200，其中包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G，大致上與凹坑4G的位置。
當將具有相反相位的電壓分別施加到第一和第二薄膜壓電元件11A和11B上，使變形部分8D縮短而變形部分8E伸長時，磁頭1關于磁盤上目標軌跡的跟蹤特性，很受重心G位置的影響。
以下給出對包括滑塊2和滑塊支撐盤3的小旋轉部分的重心G定位在凹坑4G與磁頭1之間的描述，如圖21A和21B所示。
如圖21A所示，當變形操作部分8D和8E分別縮短和伸長時，在彈性鉸鏈部分8G和8F中，分別產(chǎn)生方向相反的力F1和F2。在這種情況下，由于在承重梁4上提供的凹坑4G，滑塊支撐盤3可在變形操作部分8D和8E的縮短和伸長方向上自由地移動。另一方面，由于摩擦力，滑塊支撐盤3又在變形操作部分8D和8E的彎曲方向上受到限制。結果，由力F1和F2產(chǎn)生圍繞重心G的角距Ma作用在滑塊2和滑塊支撐盤3上。
如圖21A和21B所示，假設重心G與凹坑4G之間的距離，在承重梁4的梁部分4C的縱向上為Sa，則產(chǎn)生作用在凹坑4G上的反作用力Ra(＝Ma/Sa)。力Ra導致承重梁4的梁部分4C變形。圖21B示意地顯示了這樣的情況。
如圖21所示，即使滑塊2以逆時針方向旋轉，變形操作部分8D和8E也因反作用力Ra而變形，使磁頭1不能移動所預定的量。由于滑塊2和滑塊支撐盤3都具有質(zhì)量，所以滑塊2和滑塊支撐盤3對變形操作部分8D和8E的變形延遲響應。
圖24A和24B顯示了圖21A和21B的磁頭支撐機構關于磁頭的目標軌跡的跟蹤特性。圖24A顯示了增益特性，而圖24B顯示了相位特性。
在圖24A和24B中，參考數(shù)字J1到J5的每一個指示當圖21A和21B的磁頭支撐機構中薄膜壓電元件被驅動時的諧振點。J1指示在圖23A顯示的承載梁4的梁部分4C的扭轉一階模式(twistfirst-order mode)中的諧振點。J2指示在圖23B顯示的承載梁4的梁部分4C的扭轉二階模式中的諧振點。J3指示在圖23C顯示的承載梁4的梁部分4C的平面振動(擺動)模式中的諧振點。J4和J5的每個指示在薄膜壓電基底8的變形操作部分8D和8E的諧振模式中的諧振點。
從磁頭支持結構的動態(tài)特性來看，最好將這些諧振模式中的頻率增加到足夠高的頻率區(qū)，使該頻率不影響磁頭的定位。由于諧振點J1到J3是由承重梁4的結構而得出的特性，因此有必要限制諧振頻率，使諧振頻率不劇烈增加。這樣，有必要減小諧振點J1到J3的響應的相位延遲。
圖22A和22B是說明例2的磁頭支撐機構200的圖，其中包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G的位置基本上與凹坑4G的位置相應。如圖22A所示，因為重心G的位置基本上相應于凹坑4G的位置，因此不會產(chǎn)生由于角距Mb導致的反作用力Rb。這樣，如圖22A所示，變形操作部分8D和8E的位移量，轉換為滑塊2在偏轉方向上的旋轉。結果響應特性如圖25A和25B中所示。圖25A示出了增益特性，而圖25B示出了相位特性。
如圖25A和25B所示，由于包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G的位置，基本上與凹坑4G的位置相應，因此可以改進在扭轉二階模式諧振點J2的諧振的振幅特性和相位特性，并且基本上不存在平行振動諧振點J3。
如上所述，在本發(fā)明的磁頭支撐機構200中，包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G的位置，基本上與凹坑4G的位置相應。這樣，當薄膜壓電元件11A和11B以高頻驅動時，本發(fā)明的磁頭支撐機構200可以實現(xiàn)優(yōu)異的響應特性。
此外，滑塊2和滑塊支撐盤103被支持在凹坑4G上，使得它們不僅在偏轉方向上，而且在任何方向上都能旋轉。這樣，滑塊支撐盤103在旋轉時的摩擦損失可以被大大降低，由此可以通過小的驅動力，使磁頭1產(chǎn)生大的位移量。
并且，空氣軸承表面2E的中心位置M1基本上與滑塊2的旋轉中心相應。這樣，在滑塊2上的磁頭1例如由于空氣粘度，而不太可能受摩擦力的影響。
此外，由薄膜壓電基底8和薄膜壓電元件11A和11B組成的梁結構，在圖18的箭頭A1指示的方向上具有高的剛度級。這樣，磁頭支撐機構200的振動諧振點可以在結構上被改進。
圖26A和26B是說明根據(jù)本發(fā)明例2的另一個磁頭支撐機構的模型的示意圖。該磁頭支撐機構的基本結構與上述例2的磁頭支撐機構200相同。由此，這里不再描述該另一個磁頭支撐機構的部件。
例2的另一個磁頭支撐機構如圖26A所示，特性在于凹坑4G定位在磁頭1與包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G之間，這里小旋轉部分繞凹坑4G旋轉。
具有相反相位的電壓被分別施加到各自的薄膜壓電元件11A和11B上，使磁頭1向目標軌跡的位置小量移動。在這種情況下，薄膜壓電基底8的變形操作部分8D縮短，而其變形操作部分8E伸長，由此產(chǎn)生力F1和F2，它們在圖26A顯示的方向上作用于彈性鉸鏈部分8G和8F。
在這種情況下，變形操作部分8D和8E可以在縮短和伸長方向上移動。然而，由于摩擦力，滑塊支撐盤103在變形操作部分8D和8E的彎曲方向上受到約束。結果，由力F1和F2產(chǎn)生圍繞重心G的角矩Mc，其作用在滑塊2和滑塊支撐盤3上。在重心G與凹坑4G之間有一個距離Sc，使產(chǎn)生作用在凹坑4G上的反作用力Rc(＝Mc/Sc)。
反作用力Rc導致承重梁4的梁4C的變形。然而，與圖21A和21B的情況不同，反作用力Rc在所需的位移方向上作用于磁頭1，由此促使磁頭1由于滑塊2的旋轉而移動。這種情況示于圖26B中。
由于滑塊2和滑塊支撐盤3都具有的質(zhì)量，滑塊2和滑塊支撐盤3顯示了這樣的特性，即相位引導指示磁頭1移動的輸入信號。
圖27A和27B顯示了圖26A和26B的磁頭支撐機構關于磁頭的目標軌跡的跟蹤特性。圖27A示出了增益特性，而圖27B示出了相位特性。
在圖27A和27B中，參考數(shù)字J1到J5的每一個指示當圖26A和26B的磁頭支撐機構中的薄膜壓電元件11A和11B被驅動時的諧振點。J1指示在圖23A顯示的承重梁4的梁部分4C的在扭轉一階模式中的諧振點。J2指示在圖23B顯示的承載梁4的梁部分4C的在扭轉二階模式中的諧振點。J3指示在圖23C顯示的承載梁4的梁部分4C的在平面振動(擺動)模式中的諧振點。J4和J5的每個指示薄膜壓電基底8的變形操作部分8D和8E在諧振模式中的諧振點。
圖27A和27B中諧振點J2和J3的相位特性，每個都顯示了領先的相位，這有利于控制的穩(wěn)定性。進一步，如果諧振點J2和J3的增益特性的峰值，被阻尼或相似物(未畫出)削弱，則可以獲得更滿意的控制特性。
在例2的另一個磁頭支撐機構中，凹坑4G定位在磁頭1與包括滑塊2和滑塊支撐盤103的小旋轉部分的重心G之間，那里小旋轉部分繞凹坑4G旋轉。這樣，當以高頻驅動薄膜壓電元件時，就可在操作中得到優(yōu)異的響應特性。而且，盡管重心的位置發(fā)生變化，但也可以獲得穩(wěn)定的控制特性。
(例3)圖28是說明從磁盤一側觀察的、用于根據(jù)本發(fā)明例3的磁盤裝置中的磁頭支撐機構300的示意圖。圖29是說明磁頭支撐機構300的分解透視圖。與例1中描述的相應部件相似的部件，由例1中使用的相同參考數(shù)字指代。由此省略對這種部件的描述。
參考圖28和29，磁頭支撐機構300具有承重梁4，在其末端支持有附著到磁頭1上的滑塊2。該承重梁4包括通過電子束焊接固定到基板5上的方形基部4A?；?A和基板5附著到磁頭致動器臂(未畫出)上。承重梁4包括從基部4A開始逐漸變細的頸部4B；和從頸部4B上直接伸出的梁部分4C。開口部分4D提供在頸部4B的中心。在頸部4B中，在開口部分4B的相反兩側的部分，每個用作板簧部分4E。
如圖30所示，包括MR器件的磁頭1提供在滑塊2的一側。而且，四個接線端2A到2D在滑塊2該側的下部橫向放置。此外，在滑塊2的上側提供有空氣軸承表面2E。磁盤旋轉產(chǎn)生的氣流在滑塊2的俯仰方向(磁盤的切線方向)上穿過，使得在空氣軸承表面2E與磁盤之間產(chǎn)生空氣潤滑膜。
如圖29所示，具有磁頭布線圖形306的彎曲部分307，提供在承重梁4的梁部分4C上。彎曲部分307的基底材料為不銹鋼。攜帶磁頭1的滑塊2放置在彎曲部分307的滑塊附著部分307X上。
如圖31所示，在彎曲部分307上提供有具有圖形的布線306A、306B、306C和306D?；瑝K支撐盤303A附著到與滑塊附著部分307X中滑塊2相反的一側。通過蝕刻方法與彎曲基底303一道形成滑塊支撐盤303A的外部形狀。此外，突起部分303B提供在滑塊支撐盤303A中。突起部分303B接觸凹坑4G，其中凹坑4G提供在圖29中承重梁4的末端部分附近。突起部分303B被凹坑4G按壓，使滑塊支撐盤303A在凹坑4G上，可以沿所有方向旋轉。
圖30的滑塊2附著到滑塊支撐盤303A上，該附著方式使空氣軸承表面2E的中心位置M1，基本上與圖29中承重梁4的凹坑4G相應。外部連接的接線端支撐部分307Y，如圖29所示提供在彎曲部分307的另一端。外部連接的接線端支撐部分307Y，放置在承重梁4中基部4A的邊緣。
如圖29所示，一對限制部分4F提供在梁部分4C的末端。在限制部分4F與滑塊支撐盤303A之間有適當?shù)拈g隙，使滑塊支撐盤303A可以旋轉。每個限制部分4F從梁部分4C的末端部分，直接伸向基部4A。
例3中的薄膜壓電元件310，附著到彎曲部分307(圖29和31)的薄膜壓電支撐部分308A和308B上。圖32是薄膜壓電元件310的頂視圖。薄膜壓電元件310包括一對彼此分離的器件310A和310B。圖33是薄膜壓電元件310的剖視圖。薄膜壓電元件310具有兩層，即第一和第二薄膜壓電元件311A和311B。第一和第二金屬電極膜312A和312B，分別提供在第一薄膜壓電元件311A的上側和下側。第一薄膜壓電元件311A提供在第二薄膜壓電元件311B上。類似地，第三和第四金屬電極膜312C和312D，分別提供在第二薄膜壓電元件311B的上側和下側。第二金屬電極膜312B和第四金屬電極膜312D由導電粘合劑313電短接。整個薄膜壓電元件310覆蓋有柔性涂層樹脂314。涂層樹脂314將薄膜壓電元件310A與薄膜壓電元件310B結合在一起。
圖34是彎曲部分307的頂視圖。圖35是彎曲部分307中薄膜壓電元件支撐部分308A和308B的剖視圖，其為沿圖34中顯示的X2-X2線剖開。在布線306通過蝕刻方法或類似方法形成并產(chǎn)生圖形的同時，形成各薄膜壓電元件支撐部分308A和308B中的基底315A和315B，使得基底315A和315B的材料和厚度與布線306的材料和厚度基本相同，并且基底315A和315B與布線306提供在相同的平面上?；?15A和315B與布線306覆蓋有絕緣材料316，如聚酰亞胺樹脂?；?15A和315B的一側暴露，薄膜壓電元件310附著到這一側，使得在薄膜壓電元件310與基底315A和315B之間的粘合強度獲得保證。圖36是與圖34所不同的彎曲部分307的底視圖。
圖37是一剖視圖，說明使用粘合劑317附著到薄膜壓電元件310上的薄膜壓電元件支撐部分308A和308B。如圖37所示，薄膜壓電元件支撐部分310A和310B每個都包括兩層結構，該兩層結構由第一和第二薄膜壓電元件311A和311B組成。
如圖38A所示，金屬電極膜312A(312C)提供在單晶基底318上，單晶基底318具有的晶格常數(shù)接近于第一和第二薄膜壓電元件311A和311B的晶格常數(shù)。如圖38B所示，由PZT或類似物制成的第一薄膜壓電元件311A(311B)，提供在金屬電極膜312A(312C)上。由此，薄膜壓電元件311A(311B)在金屬電極膜312A上單晶生長。如圖38C所示，金屬電極膜312B(312D)提供在薄膜壓電元件311A(311B)的上側。在這種情況下，就在膜的形成之后，薄膜壓電元件311A(311B)的極化方向一律是圖38C中箭頭A指示的方向。單晶基底318的線性熱膨脹系數(shù)高于薄膜壓電元件311A(311B)的線性熱膨脹系數(shù)。
參考圖39A到39G和圖40，將描述用于生產(chǎn)該兩層結構的方法。圖39A到39G顯示了用于生產(chǎn)薄膜壓電元件的兩層結構的過程，其中薄膜壓電元件形成在單晶基底上。圖40是顯示生產(chǎn)例3的薄膜壓電元件的方法的流程圖。如圖39A所示，第一金屬電極膜312A、第一薄膜壓電元件311A和第二金屬電極膜312B，形成在第一單晶基底318A上(圖40S1301)。如圖39B所示，第三金屬電極膜312C、第二薄膜壓電元件311B和第四金屬電極膜312D，形成在第二單晶基底318B上(圖40S1302)。
如圖39C所示，使用導電粘合劑313將第二金屬電極膜312B(圖39A)和第四金屬電極膜312D(圖39B)彼此粘合在一起(圖40S1303)。如圖39D所示，單晶基底318的第一單晶基底318A通過蝕刻方法去除(圖40S1304)。如圖39E所示，薄膜壓電元件311A和311B的兩層結構被干蝕刻，形成薄膜壓電元件310的形式(圖40S1305)。如圖39F所示，在第二單晶基底318B的表面上形成有薄膜壓電元件310，且其表面被涂層樹脂314覆蓋，以避免薄膜壓電元件310的腐蝕(圖40S1306)。如圖39G所示，通過蝕刻方法去除仍然存在的第二單晶基底318B，以得到薄膜壓電元件310A(310B)(圖40S1307)。注意，第一金屬電極膜312B和第四金屬電極膜312D，是通過使用超聲振動的熱熔化技術彼此粘合在一起。
本發(fā)明的成型方法可以使用除了干蝕刻方法以外的濕蝕刻方法或其他方法。
參考圖29，在彎曲部分307中心所提供的薄膜壓電元件接線端309A、309B、309C和309D的一端，連接到外部連接的接線端支撐部分307Y上，其中該外部連接的接線端支撐部分307Y連接到外部驅動電路上。參考圖31，連接部分319A和319B是彈性鉸鏈部分，其將彎曲部分307中的薄膜壓電部分308A和308B，分別與滑塊附著部分307X連接。
參考圖41，將描述在薄膜壓電元件310(310A和310B)中的電極的形成。將正電壓施加到金屬電極膜312A和312C上。將金屬電極膜312B和312D接地。圖41為說明在相應于圖32和34的Y2-Y2剖面的位置，薄膜壓電元件310(310A和310B)與薄膜壓電接線端309A和309B的連接。以下將描述用于在薄膜壓電元件310(310A和310B)上形成地線連接部分320的方法。如圖41所示，蝕刻(第一蝕刻步驟)第一金屬電極膜312A和第一薄膜壓電元件311A，一直達到第二金屬電極膜312B的上表面。在該經(jīng)蝕刻部分，通過蝕刻方法(第二蝕刻步驟)去除第二金屬電極膜312B和導電粘合劑313。此后，對在地線連接部分320中的第一金屬電極膜312A覆蓋涂層樹脂314。最后，形成地線金屬接線端膜321作為接地電極，用于短接第二金屬電極膜312B與第四金屬電極膜312D。
地線金屬接線端膜321通過連接線324，分別連接到薄膜壓電元件接線端309B和309C(圖34)上。在第一電極連接部分322(圖32和41)中，去除部分涂層樹脂314，以暴露第一金屬電極膜312A。類似地，在第四電極連接部分323(圖32和41)中，去除部分涂層樹脂314，以暴露第一金屬電極膜312A。如圖41所示，電極連接部分322中的第一金屬電極膜312A，和電極連接部分323中的電極連接部分323，通過連接線324分別連接到薄膜壓電元件309A和309D上。
以下將參考圖42、43A、43B、44A和44B，對具有這種構成的薄膜壓電元件的磁頭支撐機構300進行描述。圖42是磁頭支撐機構300的側視圖。圖43A是圖42的虛線圓中顯示的薄膜壓電元件310A(310B)的放大剖視圖。薄膜壓電元件接線端309B和309C(圖34)接地。如圖43B和43C所示，將驅動電壓施加到薄膜壓電元件接線端309A和309D上，以分別驅動薄膜壓電元件310A和310B。將關于偏壓V0為相反相位的兩驅動電壓，分別加到薄膜壓電元件接線端309A和309D上。在薄膜壓電元件311A和311B上，分別施加恒正的驅動電壓。如圖43A所示，在施加有電壓的情況下，薄膜壓電元件311A和311B在箭頭B指示的方向上縮短。然而，在這種情況下，薄膜壓電元件310A(310B)因基底315B(315A)而彎曲。
薄膜壓電元件311A和311B的縮短和伸長，促使薄膜壓電元件支撐部分308A(308B)縮短和伸長，由此改變彎曲基底303的邊界部分308X與彎曲部分基底303的薄膜壓電元件支撐部分308、彎曲部分307(圖36)的彈性鉸鏈319A和309B之間的距離L。同時，也改變了薄膜壓電元件支撐部分315的彎曲，導致薄膜壓電元件支撐部分308的曲率的改變。這一曲率改變導致距離L的改變。這樣，將距離L的改變與曲率的改變結合在了一起。將驅動電壓沿圖38C所示的極化方向A施加到薄膜壓電元件311A和311B上。由此，薄膜壓電元件311A和311B的極化不會反轉，從而使得薄膜壓電元件311A和311B的特性不被削弱。
圖44A是說明當薄膜壓電元件310A伸長而薄膜壓電元件310B縮短時，滑塊2的旋轉的圖。圖44B是圖44A的示意圖。當薄膜壓電元件310A在箭頭E指示的方向上伸長，而薄膜壓電元件310B在箭頭D指示的方向上縮短時，滑塊2和滑塊支撐盤303A沿箭頭C指示的方向繞凹坑4G旋轉，其中凹坑4G與突起部分303B接觸。這樣，提供在滑塊2上的磁頭1沿每個軌道的寬度方向移動，其中該每個軌道以同心圓的形式提供在磁盤上。由此可獲得高精度的跟蹤性能。
滑塊支撐盤303A旋轉時，彈性鉸鏈319A和319B上的負載減小，使得滑塊附著部分303A可以可靠地旋轉，由于彈性鉸鏈部分319A和319B，每個都具有提供形成圖形的布線306A、306B、306C和306D(圖31)所需的最小寬度。
將負載(20到30mN)通過承重梁4的板簧部分4E(圖29)加到滑塊2上。當滑塊支撐盤303A旋轉時，這一負載就施加到凹坑4G與滑塊支撐盤303A之間。這樣，由滑塊支撐盤303A與凹坑4G之間的摩擦系數(shù)所確定的摩擦力就施加到滑塊支撐盤303A上。由此，盡管滑塊支撐盤303A的突起部分303B可以在凹坑4G上自由地旋轉，但該摩擦力也會防止滑塊支撐盤303A從凹坑4G上移開。
參考圖44B，第一梁3161和第二梁3162連接到滑塊支撐盤303A上的方式使滑塊支撐盤303A可由凹坑4G限制，并且繞凹坑4G旋轉，其中第一梁3161由薄膜壓電元件支撐部分308A和薄膜壓電元件310A組成，而第二梁3162由薄膜壓電元件支撐部分308B和薄膜壓電元件310B組成。磁頭1提供在滑塊2上，距離凹坑4一距離F。
彈性鉸鏈319A和319B每個具有足夠的柔性，使滑塊2可以在側滾方向和俯仰方向上旋轉。這樣，可以使滑塊2關于磁盤的浮動特性可以做得令人滿意。
如上所述，根據(jù)例3，可以實現(xiàn)薄膜壓電致動器件，其中單晶壓電元件具有兩層結構，由此可以通過小的電壓級得到大的位移。
而且，兩層結構賦予薄膜壓電元件剛性，由此增加了致動器的諧振頻率。因此，可以提高驅動頻率，從而可得到高水平的跟蹤特性。
如上所述，在本發(fā)明用于磁盤裝置的磁頭支撐機構中，磁頭可以以高精度小量移動，用于跟蹤修正或類似的目的，并且磁頭可響應于施加的電壓有效地小量移動。
此外，本發(fā)明的磁頭支撐機構具有簡單的結構，其中薄膜壓電元件提供在基底的單一一側，由此大量地減小生產(chǎn)成本。
而且，在本發(fā)明的磁頭支撐機構中，包括滑塊的小旋轉部分的重心可以優(yōu)化，由此極大地改進了承重梁潛在的逆響應特性。
對本領域的專業(yè)技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，很明顯可以進行各種其它的修改。因此，并不是要將所附權利要求的范圍限制在這里所進行的描述中，而是可對其作出廣泛的解釋。
權利要求
1.一種磁盤裝置，包括被旋轉驅動的磁盤，用于執(zhí)行向該磁盤寫數(shù)據(jù)和/或從該磁盤上重現(xiàn)數(shù)據(jù)的磁頭，和磁頭支撐機構，該磁頭支撐機構包括其上附有該磁頭的滑塊，用于支撐該滑塊的滑塊支撐盤，一對分別附著有一薄膜壓電元件的基底，一對用于連接該滑塊支撐盤和該一對基底的彈性鉸鏈，以及用于支持該滑塊支撐盤，使得該滑塊支撐盤可以在任何方向旋轉的凹坑；其中所述薄膜壓電元件中的每一個通過一第一元件的第二電極金屬膜和一第二元件的一第四電極金屬膜之間的粘接劑形成為整體，其中該第一元件在第一薄膜壓電部分的兩個平面上具有第一和所述第二金屬電極膜，第二元件在第二薄膜壓電部分的兩個平面上具有第三和所述第四金屬電極膜，其中在所述第一電極金屬膜和所述第三電極金屬膜上施加一驅動電壓，且在所述第二電極金屬膜和所述第四電極金屬膜上施加一接地電壓，使得所述一對薄膜壓電元件的每一薄膜壓電部分縮短和/或伸長，以及其中通過圍繞所述凹坑小量旋轉所述滑塊，所述磁頭被移位進入所述磁盤的半徑方向。
2.根據(jù)權利要求1的磁盤裝置，其中所述一對薄膜壓電元件分別被施加以具有彼此相反相位的驅動電壓。
3.根據(jù)權利要求1的磁盤裝置，其中所述凹坑位于用于支持所述滑塊支撐盤的一承重梁的尖端部分。
4.根據(jù)權利要求3的磁盤裝置，其中所述承重梁包括一對調(diào)節(jié)部分用于調(diào)節(jié)所述滑塊支撐盤的旋轉。
5.根據(jù)權利要求1的磁盤裝置，其中所述一對基底的根部安裝在一金屬類型的基底上。
6.根據(jù)權利要求1的磁盤裝置，其中所述一對基底和所述彈性鉸鏈由相同材料形成。
7.根據(jù)權利要求1的磁盤裝置，其中一用于向所述磁頭以及從所述磁頭傳送記錄和/或重現(xiàn)信號的印刷電路通過樹脂與所述基底均勻地模壓在一起。
全文摘要
本發(fā)明的磁盤裝置包括被旋轉驅動的磁盤，磁頭，和磁頭支撐機構，該磁頭支撐機構包括有一對分別附著有一薄膜壓電元件的基底。薄膜壓電元件中的每一個通過一第一元件的第二電極金屬膜和一第二元件的一第四電極金屬膜之間的粘接劑形成為整體，其中該第一元件在第一薄膜壓電部分的兩個平面上具有第一和第二金屬電極膜，第二元件在第二薄膜壓電部分的兩個平面上具有第三和第四金屬電極膜，其中在第一電極金屬膜和所述第三電極金屬膜上施加一驅動電壓，且在第二電極金屬膜和所述第四電極金屬膜上施加一接地電壓，使得一對薄膜壓電元件的每一薄膜壓電部分縮短和/或伸長，以及其中通過圍繞凹坑小量旋轉滑塊，磁頭被移位進入磁盤的半徑方向。
文檔編號G11B5/55GK1521733SQ20031011313
公開日2004年8月18日 申請日期2001年2月1日 優(yōu)先權日2000年2月1日
發(fā)明者桑島秀樹, 松岡薰 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社