共同极化的压电器件制造技术

一种用于使压电器件极化的系统包括多个薄膜部件、多个压电器件、用于使压电器件极化的极化焊片、多个轨迹以及多个限流元件。通过小片窄带分开薄膜部件以形成阵列，并且在薄膜部件上形成压电器件。轨迹将横跨小片窄带的多个压电器件并联连接到极化焊片。每个限流元件与压电器件中之一串联连接，以便限制到经历电流－相关故障的各个压电器件的电流。

【技术实现步骤摘要】
共同极化的压电器件
技术介绍
用于薄膜电子器件的压电器件具有宽的频率响应范围，从DC力传感器开始，其规 模到压电声或声-电传感器(AES)、超声换能器以及PWAS(压电晶片有源传感器)器件，这 些器件用于高频缺陷扫描、材料测试、阻抗测量以及结构监视。在压电晶体振荡器领域中， 频率响应甚至扩展得更高，到兆赫兹(MHz)及以上的范围。压电材料是电中性的，但是具有各向异性电荷分布，在材料变形时会产生净极化。 极化场产生压电电压(或电流信号)，这随所施加的机械应力或应变的变化而变化。另一方 面，可以施加外场以便使压电件变形，产生机械效应，诸如使电枢弯曲、操纵微型机电系统 (MEMS)或微型致动器设备或产生声、超声或射频(RF)振动。首先在诸如石英、磷酸镓、电气石之类的天然单晶结构中识别了压电效应。然 而，现代工业应用一般利用合成多晶或经烧结的压电陶瓷材料，诸如氮化铝(A1N)、氮化钡 (BN)以及钛酸钡(BaTi03)。几乎可以把这些材料制造成任何形状和大小，并且可以改变合 成和制造技术以便约略估计压电效应使之符合特定的工程要求。在合成多晶材料中，压电效应取决于材料中称之为Weiss畴的各个偶极区的取 向。通常，在形成压电件时，Weiss畴的取向是随机的，但是，一般，在升高的温度下，可以通 过在电场中使材料极化而进行调整。极化促使畴的生长取向沿着极化场的方向，并且趋向 于与反平行畴的取向相反。极化还使空间电荷重新定向，并且调整铁电材料(诸如基于PbtZrJiiJC^ (或 PZT)的材料)中的剩余极化，这是由于对称考虑而引起的固有的压电性能。基本上，极化减 小了畴取向的随机性，产生大量畴不对称，以产生净压电效应。还可以改变压电/铁电膜厚 度以便增强特定电子应用的响应。经极化的压电材料实际上比单晶(天然_发生的)材料具更大的压电响应，并且 在制造时提供更大的灵活性。不幸地，极化还可能是昂贵的和费时间的，特别当包含大量单 个器件时。结果，经常需要成本有效的和有效的极化技术，可用于批量制造宽广范围的不同 压电器件，包括压电声传感器、超声换能器、MEMS器件以及其它基于压电薄膜的电子和半导 体部件。
技术实现思路
本专利技术涉及一种用于进行压电器件的共同极化的系统。该系统包括多个薄膜电子 部件、多个压电器件、多个轨迹(trace)、多个限流元件以及极化焊片。在薄膜部件上形成压电器件，通过小片窄带(dice lane)分割薄膜部件以形成条 型阵列，或通过小片窄带和切片窄带而形成晶片型阵列。横跨多个小片窄带，轨迹将多个压 电器件并联连接到极化焊片。每个限流元件与多个压电器件中之一串联连接，以便在各个 压电器件经历电流_相关故障时形成开路，或提供限流电阻。附图说明图1是带有致动器的磁性记录系统的透视图，所述致动器用于对承载有经极化的 压电器件的滑块进行定位。图2是位于磁性介质上的图1的滑块和压电器件的示意图。图3是示出与电介质器件比较的、用于经极化的和未经极化的铁电器件的压电响 应的散点图。图4是在单端电容器型布线实施例中用于压电器件的共同极化的晶片级布线图。图5是在差动电容器型布线实施例中用于压电器件的共同极化的晶片级布线图。图6A是利用熔丝型限流元件的用于压电器件的共同极化的条级布线图。图6B是使用电阻型限流元件的用于单端压电器件的共同极化的条级布线图。图6C是使用电阻型限流元件的用于差动压电器件的共同极化的条级布线图。图7A是示出限流元件的另外位置的用于压电器件的共同极化的条级布线图。图7B是利用滑块外牺牲焊片来除去具有大漏电流的各个器件的单端压电器件的 共同极化的条级布线图。图7C是利用滑块上牺牲焊片来除去具有大漏电流的各个器件的差动压电器件的 共同极化的条级布线图。具体实施例方式图1是磁性记录系统10的透视图。系统10包括带有致动器组件12的盘驱动器， 所述致动器组件用于对磁介质16上具有经极化的压电器件15的滑块14进行定位。图1的磁性数据存储系统10提供利用经极化的压电器件15的薄膜电子器件应用 的特定例子。在本例子中，致动器组件12包括致动器臂18和具有基板/安装块20、负载梁 22以及弯曲件24的悬挂件。负载梁22在基板/安装块20处连接到致动器臂18，并且支 撑弯曲件24上的滑块14。音圈马达26使致动器臂18围绕主轴线28旋转，使滑块14和经 极化的压电器件15相对于磁性介质16定位。经极化的压电器件15的基于滑块的应用包括用于缺陷筛选和磁性介质16的测试 的介质滑行头和测试头，以及用于实际读/写操作的工作或数据头。在工作和数据头实施 例中，滑块14包括磁性换能器或读/写元件，并且压电器件15 —般包括换能器级AES器件 或用于飞行高度和节距校正、或用于检测滑块14和磁性介质16之间的接触的电容器型压 电传感器。另一方面，在薄膜微型致动器、MEMS型微型机械或微型机电部件、AES或PWAS型 声/超声传感器或换能器或其它更普遍的薄膜压电器件中包括经极化的压电器件15。如图1所示，磁性介质16采用磁盘的形式，或采用平行且同轴的盘的层叠体的形 式。在系统10的操作中，盘或盘堆在外壳中围绕盘主轴30旋转，使磁性介质16相对于滑 块14移动。致动器组件12使滑块14和压电器件15 (或多个滑块14和器件15)相对于磁 性介质16定位，以便执行与介质相关的功能，如上所述。在数据头实施例中，滑块14还承载有磁性换能器，如上所述。换能器一般包括读 出器元件和写入器元件两者，其中在具有取向向着磁性介质16的主极尖端的主极附近形 成写入器。通过切换在主极附近形成的线圈中的电流来产生磁通，产生在主极尖端处退出 滑块和越过面向磁性介质16的外表面的磁通环。当致动器12使滑块14定位于磁性介质16之上时，通过切换写入电流来记录数 据，产生沿一系列大致平行或同心的数据轨迹的位图案。根据写入电流的强度和极性和磁 通环，通过使磁性畴在介质16中定向而记录位图案。一般，系统10使用垂直写入技术，其中磁通环实质上在垂直的方向上进入磁性介 质16，并且沿每个轨迹的垂直取向放置位。另一方面，磁同和位取向是纵向的。经由诸如磁阻(MR)器件之类的读出器元件从介质16读出数据，其中电阻取决于 本地磁场强度和方向。读出器读出随检测电流变化的位图案，当滑块14在磁性介质16上 跟踪时，检测电流随磁畴取向而变化。图2是位于磁性介质16上的滑块14和经极化的压电器件15的示意图。滑块14包 括具有前边缘42、后边缘43以及外部介质-面向表面44的滑块体40。在该特定实施例中， 经极化的压电器件15位于滑块14的后边缘43附近，如由磁性介质16的跟踪方向S所定义。根据实施例，压电器件15配备有一系列涂覆和保护材料，选择这些材料以解决各 种用于制造滑块14的其它部件所使用的化学和机械工艺步骤引起的不兼容性问题。在基 于盘的磁性存储系统中，例如，通常把介质-面向表面44称为空气轴承表面(ABS)，并且一 般通过绝缘材料或涂层使经极化的压电器件15置于凹处或与表面44隔开，如图2所示。在 工作头实施例中，在头建造过程之前、期间或之后的任意时刻形成压电器件15，因此相对于 滑块体40位于读/写结构的上面或下面，或在换能器体本身之中。磁性介质16跟踪在跟踪方向S上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使压电器件极化的系统，所述系统包括：由小片窄带分隔开以形成阵列的多个薄膜部件；形成在多个薄膜部件上的多个压电器件；用于使多个压电器件极化的极化焊片；多个轨迹，用于将横跨小片窄带的多个压电器件并联连接到极化焊片；以及多个限流元件，每个限流元件与多个压电器件之一串联连接，以便限制到经历电流－相关故障的各个压电器件的电流。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MC考茨基，CE霍金森，DP伯班克，JS赖特，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]