具有無源層的多層壓電換能器的制造方法
【專利摘要】用于定位控制對象的裝置，例如用于毗鄰數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)定位讀/寫換能器的微致動器。根據(jù)一些實(shí)施例，壓電換能器(PZT)部件適于感應(yīng)出彎曲工作模式下的控制對象的旋轉(zhuǎn)位移。PZT部件具有多個(gè)壓電材料層和設(shè)置在這些壓電材料層之間的多個(gè)導(dǎo)電層。壓電材料層包括有源層的第一子集以及至少一個(gè)無源層。
【專利說明】具有無源層的多層壓電換能器
[0001]本公開的各實(shí)施例總體針對一種定位控制對象的裝置，例如用來在數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)附近定位讀/寫換能器的微致動器。
[0002]根據(jù)一些實(shí)施例，壓電換能器(PZT)部件適于在彎曲工作模式下導(dǎo)致控制對象的旋轉(zhuǎn)位移。PZT部件具有多個(gè)壓電材料層和設(shè)置在這些壓電材料層之間的多個(gè)導(dǎo)電層。壓電材料層包括有源層的第一子集以及至少一個(gè)無源層。
[0003]以本發(fā)明各種實(shí)施例為表征的這些以及其它特征與方面可考慮以下具體討論與所附附圖來理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1提供了示例性數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的分解視圖。
[0005]圖2示出圖1的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的示例懸架部分。
[0006]圖3A-3B示出根據(jù)各實(shí)施例的微致動器組件的示例性操作。
[0007]圖4A-4D給出根據(jù)一些實(shí)施例的頭萬向節(jié)組件(HGA)的示例性結(jié)構(gòu)。
[0008]圖5示出根據(jù)一些實(shí)施例的另一 HGA的平面?zhèn)纫晥D。
[0009]圖6A-6B給出圖5的HGA的平面圖。
[0010]圖7是適于致動圖3-6B的壓電換能器(PZT)部件的控制電路的功能框圖。
[0011]圖8是根據(jù)一些實(shí)施例的另一 PZT部件的立體圖。
[0012]圖9給出圖8的PZT部件的橫截面圖。
[0013]圖10是另一 PZT部件的橫截面圖。
[0014]圖11是又一 PZT部件的橫截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本公開總地涉及使用壓電換能器(PZT)部件定位控制對象，該P(yáng)ZT部件經(jīng)歷彎曲工作模式以使控制對象轉(zhuǎn)動。
[0016]數(shù)據(jù)存儲設(shè)備可設(shè)置有可旋轉(zhuǎn)介質(zhì)，數(shù)據(jù)沿眾多同心軌道被存儲于該可旋轉(zhuǎn)介質(zhì)。磁頭萬向架組件(HGA)通過允許換能器沿多個(gè)軸作萬向運(yùn)動以跟隨介質(zhì)表面的形貌來將數(shù)據(jù)讀/寫換能器精確定位在與軌道毗鄰的位置。
[0017]已提出將微致動器與HGA —起使用以減少組件的諧振模并提供二次位置控制能力(一次控制是通過搖臂致動器等結(jié)構(gòu)提供的)。微致動器可由壓電換能器(PZT)形成以導(dǎo)致HGA數(shù)據(jù)換能器受控制的旋轉(zhuǎn)。
[0018]PZT部件一般工作以響應(yīng)于電壓的施加機(jī)械地膨脹或收縮。PZT部件可由多種晶體、陶瓷和聚合材料形成，例如但不限于四氧化硅(SiO4，即“石英”)、鈦酸鋇(BaTiO3)以及氧化鋅(ZnO)。
[0019]協(xié)同定位的微致動器設(shè)計(jì)使用在換能器相對兩側(cè)上的一對隔開的、懸臂的PZT部件。有控制的將電壓施加至PZT部件可致使部件中的一個(gè)收縮并使另一部件膨脹，由此隨著部件繞中心旋轉(zhuǎn)點(diǎn)彎曲在換能器中誘導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)矩)。[0020]盡管可工作，然而與這類微致動器相關(guān)的局限性包括有限的位移能力、相對高功耗需求、相對低的可靠性和復(fù)雜的制造需求。
[0021]因此，本文披露的各實(shí)施例一般針對具有改善的PZT部件構(gòu)造的微致動器組件。如下面討論的，PZT部件具有由多個(gè)有源PZT材料層和至少一個(gè)無源PZT材料層構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)。已發(fā)現(xiàn)，使用至少一個(gè)無源PZT材料層改善了部件的彎曲模式工作。
[0022]圖1給出了盤片驅(qū)動器數(shù)據(jù)存儲設(shè)備100的俯視透視圖。提供設(shè)備100來展示可在其中有利地實(shí)施本公開的各實(shí)施例的示例環(huán)境。要理解，本公開不受此限，而是能適用于其中使用PZT部件定位控制對象的任何數(shù)量的環(huán)境。
[0023]設(shè)備100包括由基座板104和頂蓋106形成的密封外殼102。內(nèi)部設(shè)置的主軸馬達(dá)108被配置成使多個(gè)存儲介質(zhì)110旋轉(zhuǎn)。介質(zhì)110由相應(yīng)的數(shù)據(jù)換能器陣列訪問，每一個(gè)數(shù)據(jù)換能器都由頭萬向節(jié)組件(HGA) 112支撐。盡管圖1示出使用兩個(gè)磁記錄盤和四個(gè)相應(yīng)的頭，可根據(jù)需要可選擇地使用其它數(shù)量的頭和盤(諸如單個(gè)盤等)和其它類型的介質(zhì)(諸如光學(xué)介質(zhì)等)。
[0024]每個(gè)HGA112優(yōu)選地由頭堆棧(head-stack)組件114 (“致動器”)支承，頭堆棧組件114包括柔性懸架組件116，該柔性懸架組件116又由剛性致動臂118支承。通過將電流施加到音圈電機(jī)(VCM) 122，致動器114優(yōu)選地繞筒狀(cartridge)軸承組件120樞轉(zhuǎn)。以這種方式，VCM122的受控操作使HGA112的換能器與界定在介質(zhì)表面的軌道(未示出)對準(zhǔn)，以向其存儲數(shù)據(jù)或從其檢取數(shù)據(jù)。
[0025]印刷電路線124有利于致動器114與位于設(shè)置在外部的設(shè)備印刷電路板(PCB)126上的設(shè)備控制電子器件之間的電子通信。印刷電路線124可包括多個(gè)電路，這些電路容許數(shù)據(jù)存儲設(shè)備100的若干不同組件與PCB126的通信。
[0026]圖2是可用在圖1的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備中的示例懸架(搖臂致動器)組件130的立體圖。懸架組件130具有經(jīng)由預(yù)載彎曲部分136支承負(fù)載梁134的底座132。HGA138在負(fù)載梁134的遠(yuǎn)端處被支承，并包括數(shù)據(jù)換能器(頭)140，數(shù)據(jù)換能器140經(jīng)由萬向節(jié)板142和凹座(未獨(dú)立示出)沿前后(X-軸)和橫搖(y-軸)方向作萬向運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)多軸旋轉(zhuǎn)。
[0027]頭140包括滑塊，該滑塊具有面向相關(guān)聯(lián)的介質(zhì)表面的空氣承載表面(ABS)。ABS與由介質(zhì)表面的高速旋轉(zhuǎn)所建立的流體流相互作用以毗鄰該表面液體動力地支承滑塊。這些承載表面經(jīng)常被稱為空氣承載表面，即便當(dāng)不同于大氣的不同流體(如，諸如氦氣的惰性氣體)被維持在外殼102中時(shí)也稱為空氣承載表面。讀和寫數(shù)據(jù)換能部件被安裝在滑塊上，諸如沿其后緣將數(shù)據(jù)換能到介質(zhì)表面和/或從介質(zhì)表面換能出。
[0028]圖3A示出可被納入到圖2的設(shè)備懸架組件130中的HGA150。HGA150包括協(xié)同定位的微致動器結(jié)構(gòu)，其具有設(shè)置在相對的第一和第二壓電換能器(PZT)部件154、156之間的滑塊152?；瑝K152和PZT部件154、156的第一端分別地連接至可移動支承件158，該可移動支承件158在這里也被稱為萬向節(jié)島或支承桿。PZT部件154、156的相對第二端通過固定的支承件160以基本剛性方式被保持。
[0029]如圖3B所示，將電壓控制信號施加至PZT部件154、156誘使部件分別膨脹和收縮，由此誘使滑塊152轉(zhuǎn)動。如果PZT部件沿與支承件160相反的端是自由的，則部件僅沿其相應(yīng)的長度(例如沿X軸)膨脹/收縮。隨著滑塊轉(zhuǎn)動，協(xié)同定位的微致動器結(jié)構(gòu)的捕獲性質(zhì)轉(zhuǎn)化成PZT部件基本在XY平面內(nèi)的彎曲模式。可能經(jīng)歷一些Z軸偏轉(zhuǎn)(例如橫搖)，但這是可忽略的和由懸架的其它方面補(bǔ)償。通過反轉(zhuǎn)對PZT部件施加的輸入電壓控制信號，滑塊152的轉(zhuǎn)動可以是雙向的(例如分別為順時(shí)針和逆時(shí)針的)。
[0030]圖4A-4D示出被配置成使用圖3A-3B的原理工作的示例性HGA160。萬向節(jié)板162具有貫穿板162的厚度延伸的孔腔164。萬向節(jié)島166被設(shè)置在萬向板162的孔腔164內(nèi)，并且是不與板162機(jī)械耦合的獨(dú)立部件。也就是說，萬向節(jié)島166與萬向節(jié)板162機(jī)械地脫開以允許島166獨(dú)立于板162地移動，如下面所述的那樣。
[0031]此處應(yīng)該注意的是此處使用的術(shù)語“脫開(decoupled)”意指物理上脫離另一個(gè)構(gòu)件以使其與另一個(gè)構(gòu)件不接觸并容許相應(yīng)構(gòu)件獨(dú)立移動的獨(dú)立構(gòu)件。例如，圖4A中的萬向節(jié)島166與萬向節(jié)板162脫開，由此它可作為獨(dú)立組件轉(zhuǎn)動和偏轉(zhuǎn)而不引起板162上的應(yīng)力。
[0032]應(yīng)當(dāng)理解，萬向節(jié)島166和萬向節(jié)板162的大小和形狀僅為示例性的并可根據(jù)需要而改變。在一些實(shí)施例中，島166被配置成允許島166中心的最大轉(zhuǎn)動。在其他實(shí)施例中，萬向節(jié)板162的各個(gè)部分適于允許萬向節(jié)島166的最大轉(zhuǎn)動。
[0033]圖4B示出能將電信號轉(zhuǎn)移到萬向節(jié)島166上的電極170的柔性電路168的附連。在保持與萬向板162脫開的同時(shí)，萬向節(jié)島166由柔性電路168所懸置。這樣，萬向節(jié)島166的移動將導(dǎo)致柔性電路168的至少一部分的相應(yīng)移動。在一些實(shí)施例中，柔性電路168的整個(gè)長度是彈性的，并能維持多個(gè)電路路徑，這些電路路徑可對應(yīng)于獨(dú)立電路和通過一個(gè)或多個(gè)電極170連接至HGA160的互連電路。
[0034]如圖所示，六個(gè)獨(dú)立電路位于柔性電路168上并具有六個(gè)相應(yīng)電極170，這些電極170可與諸如數(shù)據(jù)換能頭之類的單個(gè)組件或諸如微致動器之類的多個(gè)組件電氣互連。萬向節(jié)島166可具有設(shè)置在位于島166的預(yù)確定部分上的多個(gè)第二附連焊盤174之間的第一附連焊盤172。一對第三附連焊盤176被定位于萬向節(jié)板162上與第二附連焊盤174對準(zhǔn)的位置。
[0035]島166的預(yù)先確定部分的配置以及附連焊盤的數(shù)量與類型并不限于圖4B-4D所示的實(shí)施例，并可按需要被修改而不背離本公開的精神。例如，第一附連焊盤172可以是環(huán)氧的或其他介電粘合材料，而第二和第三附連焊盤174、176可以是磁性或物理緊固件。
[0036]在圖4C中，PZT部件178被連接至萬向節(jié)島166的第二附連焊盤174以及萬向節(jié)板162的第三附連焊盤176。如下文所述，每個(gè)PZT部件178由具有有源和無源PZT材料層兩者的壓電材料構(gòu)成。PZT部件178與萬向節(jié)島166和萬向節(jié)板162兩者的附連使島166通過一個(gè)或兩個(gè)PZT部件的相應(yīng)移動而偏轉(zhuǎn)。
[0037]萬向節(jié)島166保持與萬向節(jié)板162機(jī)械地脫開，但通過PZT部件178與板162懸臂連接。當(dāng)激活PZT部件178時(shí)，萬向節(jié)島166將旋轉(zhuǎn)和偏轉(zhuǎn)，如圖3B所示，同時(shí)維持與萬向節(jié)板166機(jī)械脫開的關(guān)系。
[0038]通過將每個(gè)PZT部件通過位于萬向板162上的節(jié)點(diǎn)180直接連接于柔性電路168，進(jìn)一步維持這樣的脫開關(guān)系。通過圖4B-4D的柔性電路168配置，柔性電路168可因萬向節(jié)島166相對于板162旋轉(zhuǎn)而變形。然而，由于島166與板162之間的脫開關(guān)系，柔性電路168的變形并不會壓迫或偏轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)180。這樣，無需用單獨(dú)的支承組件(諸如內(nèi)插器)來建立與微致動器178的必要的電互連。微致動器的激活引起如上所述的伸長和/或收縮。
[0039]在一些實(shí)施例中，PZT部件178被定位以在激活期間工作在伸長模式。相比將微致動器側(cè)邊朝下放置，其高度表面毗鄰附連焊盤的現(xiàn)有取向，這樣的伸長可提供更穩(wěn)定、更準(zhǔn)確的萬向節(jié)島166的致動。
[0040]圖4D進(jìn)一步示出HGA160，包括附連在萬向節(jié)島166的第一附連焊盤172的換能器，以及將多個(gè)電極170 (未示出)連接到滑塊182。如可理解的那樣，轉(zhuǎn)換器包括帶有空氣承載表面的滑塊182，并可包括多個(gè)磁和/或光換能組件，這些換能組件具有能從存儲介質(zhì)中讀數(shù)據(jù)和/或?qū)憯?shù)據(jù)至存儲介質(zhì)的能力?；瑝K182與各電極170 (而不是萬向板162任何部分)的附連允許滑塊在與板162機(jī)械地脫開的關(guān)系中轉(zhuǎn)動或偏轉(zhuǎn)。如果存在機(jī)械地聯(lián)接至萬向節(jié)板162的支撐架，則有必須要克服的彈簧阻力或慣性，而這樣的脫開配置由于沒有任何這樣的彈簧阻力或慣性，使PZT部件178可快速地且簡便地偏轉(zhuǎn)萬向節(jié)島166和滑塊182。
[0041]圖5總地示出根據(jù)本公開各實(shí)施例的示例性HGA190的側(cè)視圖。HGA190類似于前面討論的HGA并包括帶孔腔(未示出)的萬向節(jié)板192( “固定支承件”)，在孔腔內(nèi)設(shè)置萬向節(jié)島194( “可移動支承件”或“支承桿”)，如通過板192內(nèi)的虛線所示那樣。柔性電路196位于靠近萬向板192和島194的位置，并以電跡線198的形式提供獨(dú)立電路。
[0042]具有相對的PZT部件200的協(xié)同定位微致動器被附連于萬向板192和島194，且頂部微致動器電極202和底部微致動器電極203各自電連接至柔性電路196的一個(gè)或多個(gè)電跡線198。頂部電極可經(jīng)由節(jié)點(diǎn)204電連接而底部電極可經(jīng)由節(jié)點(diǎn)205電連接。
[0043]如圖6A-6B進(jìn)一步所示，滑塊206附連至相對的PZT部件200之間的萬向節(jié)島194?？山?jīng)由前述柔性電路和電極將控制信號提供給PZT部件。
[0044]HGA190的懸置，尤其是帶有凹座208的萬向節(jié)島194的懸置，通過直接承載滑塊206的負(fù)載而進(jìn)一步減少了微致動器200上的預(yù)載應(yīng)力。預(yù)載應(yīng)力的這樣的減少可使微致動器結(jié)構(gòu)在沒有降級濫用或產(chǎn)生損害的情況下經(jīng)受操作沖擊。
[0045]圖7是適于將電壓控制信號施加于前面結(jié)合圖3-6描述的微致動器結(jié)構(gòu)的控制電路210的功能框圖。控制器212接收指示HGA的有源部分(例如讀或?qū)懖考?的要求位置的位置信號。位置信號可以是位置誤差信號、位置校正信號等?？刂破鲗⑾鄳?yīng)的輸入信號提供給PZT驅(qū)動器電路214，該P(yáng)ZT驅(qū)動器電路214進(jìn)而經(jīng)由相關(guān)的傳導(dǎo)路徑220、222、224、226將電壓控制信號施加于相應(yīng)的PZT部件216、218。電壓可以是相等和相反的直流(dc)電壓，或具有例如在時(shí)變電壓輪廓的情形下隨時(shí)間變化的特別受調(diào)節(jié)的量級。
[0046]圖8是根據(jù)一些實(shí)施例構(gòu)造的PZT部件220的立體圖。圖9總地示出橫截面中的PZT部件220。要理解，附圖中示出的各相對尺寸和寬高比僅為示例性的并且不一定按比例繪制。
[0047]PZT部件220采取具有多個(gè)PZT材料層穿插有相對薄的導(dǎo)電層的多層層疊配置。更具體地說，PZT部件220具有3/2配置，即具有三個(gè)(3)有源PZT層222、224和226以及兩個(gè)(2)無源PZT層228,230ο
[0048]導(dǎo)電層包括頂部導(dǎo)體232、底部導(dǎo)體234以及中間導(dǎo)體236、238、240和242。導(dǎo)體如圖所示分別與第一端帽電極244和第二端帽電極246中選定的一個(gè)互連。浮置導(dǎo)體242例外，它不連接于端帽電極244或246中的任意一個(gè)。
[0049]也可毗鄰于第一端帽電極244提供相對小的端帽導(dǎo)體248。盡管第一端帽電極244被圖示為設(shè)定在所施加的負(fù)電壓(V-)而第二端帽電極246被圖示為設(shè)定在所施加的正電壓(V+)，但要理解可根據(jù)要求的是膨脹還是收縮模式而反轉(zhuǎn)相應(yīng)的極性。
[0050]從圖9的施加電壓可以看到，有源層222、224和226中的每一個(gè)被夾設(shè)在處于不同電壓電位的相應(yīng)導(dǎo)體對之間。也就是說，頂部有源層222在處于V+的頂部導(dǎo)體232和處于V-的中間導(dǎo)體之間。有源層224在導(dǎo)體236 (V-)和導(dǎo)體238 (V+)之間。有源層226在導(dǎo)體238 (V+)和導(dǎo)體240 (V-)之間。
[0051]無源層228、230不在處于不同電位的有源導(dǎo)體之間，而是受中間導(dǎo)體240 (V-)和下端導(dǎo)體234 (也處于V-)約束，這些導(dǎo)體中的每一個(gè)基本延伸過無源層的總長度(例如90或更多)。盡管下端導(dǎo)體234不一定需要，然而引入后一導(dǎo)體使無源層疊層確實(shí)地受同一選定電壓(例如圖9中的V-)約束，從而確保保持無源的層不會響應(yīng)于對端帽電極施加控制電壓而以與有源層相同的方式激活。
[0052]有源層和無源層中的每一個(gè)被圖示為具有基本相同的厚度(沿Z方向)，盡管不一定需要這樣。預(yù)期有源層將最接近萬向節(jié)(例如從圖5看來位于頂部)，盡管也可采用包括相應(yīng)有源層和無源層的交替層的其它取向。
[0053]圖10給出又一 PZT部件250，該P(yáng)ZT部件250利用4/3配置，其具有四個(gè)(4)有源層252、254、256和258以及三個(gè)(3)無源層260、262和264。如圖所示地提供中介導(dǎo)體266-280，這些導(dǎo)體除浮置導(dǎo)體276、278外分別互連于端帽電極282。
[0054]圖11給出又一 PZT部件300，該P(yáng)ZT部件300利用4/1配置，其具有四個(gè)(4)有源層302、304、306和308以及一個(gè)(I)無源層310。居間導(dǎo)體312-322如圖所示地配置以與端帽電極324、326互連。要注意，圖11中的PZT部件300基本類似于圖10中的PZT部件250，除了省去浮置導(dǎo)體276、278外。容易想到具有不同數(shù)目的有源和無源PZT材料層的其它配置，并且這些其它配置可鑒于本公開容易地構(gòu)造。
[0055]已發(fā)現(xiàn)圖8-11所示的多層PZT部件相比具有全部有源PZT材料層的多層配置可具有顯著改善的位移特性。在一個(gè)示例中，類似于圖8 — 9中的PZT部件220的3/2設(shè)計(jì)被發(fā)現(xiàn)具有一行程(例如以納米/伏(nm/V)計(jì)的膨脹/收縮輸出)，這大約是所有五個(gè)層都是有源的相應(yīng)5/0設(shè)計(jì)的行程的70%以上(1.7倍)。
[0056]要相信，行程性能通過采用無源層的這種預(yù)料之外的改善可涉及無源層適應(yīng)在協(xié)同定位的微致動器環(huán)境的彎曲工作模式期間在PZT部件中誘導(dǎo)出的額外應(yīng)力的能力。相信無源層使PZT部件自然地彎曲，并且這種自然彎曲與受約束狀態(tài)下的彎曲匹配。如本文披露地使用一個(gè)或多個(gè)無源PZT材料層顯示出減少的疊層內(nèi)的應(yīng)力，并且由彎曲模式誘發(fā)的無源層內(nèi)的電位產(chǎn)生傾向于提高向有源層施加的控制信號的效率。
[0057]當(dāng)采用3 — I模式控制效果時(shí)(例如沿PZT部件的最長長度膨脹)，無源層的引入由此使設(shè)計(jì)者基本使材料的自然彎曲狀態(tài)匹配于受約束系統(tǒng)所經(jīng)歷的實(shí)際彎曲模式。示例性實(shí)施例的疊層性質(zhì)相比諸如晶片上薄膜PZT和晶片粘合PZT設(shè)計(jì)的更復(fù)雜工藝提供了簡化的制造工藝。同一PZT層厚度的使用允許使用大批量制造工藝來容易地達(dá)到有源層與無源層的相應(yīng)比例。
[0058]盡管本文披露的各實(shí)施例針對流體動力支承的數(shù)據(jù)換能器的環(huán)境，然而要理解這些實(shí)施例可適應(yīng)任何數(shù)量的其它環(huán)境，只要其中使用PZT部件的彎曲工作模式是合需的，包括牽涉到受約束以將旋轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn)施加至控制對象的單個(gè)PZT部件的場合。
[0059]可以理解的是，即使在上述描述中陳述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的眾多特征和優(yōu)點(diǎn)，以及本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的細(xì)節(jié)，但該細(xì)節(jié)描述僅僅是說明性的，且在由表達(dá)所附權(quán)利要求所采用的術(shù)語的廣義一般含義所指示的本發(fā)明原理的最大可能范圍內(nèi)，可對細(xì)節(jié)做修改，特別是對部件的結(jié)構(gòu)和排列的方面的修改。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 控制對象；以及 壓電換能器(PZT)部件，其適于在彎曲工作模式下使所述控制對象的旋轉(zhuǎn)位移，所述PZT部件包括多個(gè)壓電材料層和介于所述壓電材料層之間的多個(gè)導(dǎo)電層，所述壓電材料層包括第一子集的有源層和至少一個(gè)無源層。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料層的至少一個(gè)無源層受相對的第一和第二導(dǎo)電層約束，每個(gè)導(dǎo)電層具有與所述至少一個(gè)無源層的總長度基本相等的總長度。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括在所述壓電材料層的相對兩端上的第一和第二端帽電極，以使所述導(dǎo)電層的第一子集與第一電壓電位下的所述第一端帽電極電氣互連，使所述導(dǎo)電層的第二子集與不同的第二電壓電位下的所述第二端帽電極電氣互連，而所述導(dǎo)電層的第三子集不與所述第一和第二端帽電極中的任一個(gè)互連。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PZT部件的第一端剛性地固定于底座，而所述PZT部件的相對第二端剛性地固定于所述控制對象并受約束，以使所述PZT部件響應(yīng)于施加控制電位的膨脹或收縮誘發(fā)所述PZT部件的彎曲工作模式和所述控制對象的轉(zhuǎn)動。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述PZT部件被表征為第一PZT部件，所述裝置還包括標(biāo)稱上等同于所述第一 PZT部件的第二 PZT部件，所述第一和第二 PZT部件被配置成位于所述控制對象的相對兩側(cè)，以使所述第一 PZT部件的膨脹和所述第二 PZT部件的同時(shí)收縮誘發(fā)兩個(gè)部件的彎曲和所述控制對象的轉(zhuǎn)動。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，還包括自由本體支承桿，所述第一和第二PZT部件中的每一個(gè)的第一端以`及所述控制對象固定于所述自由本體支承桿。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述控制對象是頭萬向節(jié)組件(HGA)的數(shù)據(jù)換能器，其中所述裝置進(jìn)一步包括可旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，其中所述第一和第二 PZT部件提供所述數(shù)據(jù)換能器毗鄰于所述存儲介質(zhì)的微致動定位。
8.一種裝置，包括: 數(shù)據(jù)換能器；以及 第一和第二壓電換能器(PZT)部件，其被配置在所述數(shù)據(jù)換能器的相對兩側(cè)以形成協(xié)同定位的微致動器結(jié)構(gòu)，當(dāng)所述第一和第二 PZT部件相應(yīng)地膨脹和收縮時(shí)，所述微致動器結(jié)構(gòu)響應(yīng)于彎曲工作模式誘使所述數(shù)據(jù)換能器轉(zhuǎn)動，所述第一和第二 PZT部件中的每一個(gè)包括具有同一厚度的多個(gè)壓電材料層以及介于所述壓電材料層之間的多個(gè)導(dǎo)電層，所述壓電材料層包括第一子集的有源層以及至少一個(gè)無源層。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料層包括第一復(fù)數(shù)的所述有源層和第二復(fù)數(shù)的所述無源層，而所述第二復(fù)數(shù)小于所述第一復(fù)數(shù)。
10.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括固定的支承件和可移動的支承件，所述固定的支承件剛性地支承所述第一和第二 PZT部件的相應(yīng)第一端，所述可移動的支承件剛性地支承所述第一和第二 PZT部件的相對第二端以及所述數(shù)據(jù)換能器。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述壓電材料層的至少一個(gè)無源層受相對的第一和第二導(dǎo)電層約束，每個(gè)導(dǎo)電層具有與所述至少一個(gè)無源層的總長度基本相等的總長度。
12.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二PZT部件中的每一個(gè)還包括在所述壓電材料層的相對兩端上的第一和第二端帽電極，以使所述導(dǎo)電層的第一子集與第一電壓電位下的所述第一端帽電極電氣互連，使所述導(dǎo)電層的第二子集與不同的第二電壓電位下的所述第二端帽電極電氣互連，而所述導(dǎo)電層的第三子集不與所述第一和第二端帽電極中的任一個(gè)互連。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括:固定的支承件，所述固定的支承件適于剛性地固定所述第一和第二 PZT部件中的每一個(gè)的第一端；以及支承桿，所述支承桿適于剛性地固定所述第一和第二 PZT部件中的每一個(gè)的相對第二端以及將所述數(shù)據(jù)換能器固定在兩者之間，其中響應(yīng)于控制信號使所述第一 PZT部件膨脹并同時(shí)使所述第二 PZT部件收縮，所述第一和第二 PZT部件同時(shí)彎曲以使所述支承桿繞中央旋轉(zhuǎn)點(diǎn)轉(zhuǎn)動。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括可旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)，所述第一和第二 PZT部件提供所述數(shù)據(jù)換能器毗鄰于所述存儲介質(zhì)的微致動定位。
15.一種裝置,包括: 協(xié)同定位的微致動器結(jié)構(gòu)，其包括:固定的第一支承件、可移動的第二支承件；各自以隔開平行的方式連接在所述第一支承件和所述第二支承件之間的第一和第二壓電換能器(PZT)部件，所述PZT部件中的每一個(gè)包括由多個(gè)壓電材料層和在所述壓電材料層之間的中介導(dǎo)電層構(gòu)成的疊層，所述壓電材料層的疊層包括第一復(fù)數(shù)的有源層和第二復(fù)數(shù)的無源層； 數(shù)據(jù)換能器，其由所述第一和第二 PZT部件之間的可移動的第二支承件支承；以及 控制電路，其適于將控制電壓施加至所述第一和第二 PZT部件以在其中誘發(fā)彎曲工作模式并使所述數(shù)據(jù)換能器毗鄰于所述介質(zhì)地作旋轉(zhuǎn)移動。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述控制電路將第一電壓電位施加于第一 PZT部件并將不同的第二電壓電位施加于第二 PZT部件以同時(shí)地誘發(fā)所述第一 PZT部件的膨脹和所述第二 PZT部件的收縮，由此彎曲所述第一和第二 PZT部件兩者以使所述換能器轉(zhuǎn)動。
17.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第二復(fù)數(shù)的無源層受相對的第一和第二導(dǎo)電層約束，每個(gè)導(dǎo)電層具有與所述至少一個(gè)無源層的總長度基本相等的總長度。
18.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二PZT部件中的每一個(gè)還包括在所述壓電材料層的相對兩端上的第一和第二端帽電極，以使所述導(dǎo)電層的第一子集與第一電壓電位下的所述第一端帽電極電氣互連，使所述導(dǎo)電層的第二子集與不同的第二電壓電位下的所述第二端帽電極電氣互連，而設(shè)置在所述第二復(fù)數(shù)的無源層之間的導(dǎo)電層的第三子集不與所述第一和第二端帽電極中的任一個(gè)互連。
19.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第一復(fù)數(shù)大約所述第二復(fù)數(shù)。
20.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一子集的有源層和所述至少一個(gè)無源層各自具有共同的總厚度。
【文檔編號】G11B5/55GK103730132SQ201310483082
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月16日
【發(fā)明者】J·S·賴特, R·贊布瑞 申請人:希捷科技有限公司