具有无源层的多层压电换能器制造技术

一种装置，包括：控制对象；以及压电换能器(PZT)部件，其适于在弯曲工作模式下使所述控制对象的旋转位移，所述PZT部件包括多个压电材料层和介于所述压电材料层之间的多个导电层，所述压电材料层包括第一子集的有源层和至少一个无源层。

【技术实现步骤摘要】
具有无源层的多层压电换能器
本公开的各实施例总体针对一种定位控制对象的装置，例如用来在数据存储介质附近定位读/写换能器的微致动器。
技术实现思路
根据一些实施例，压电换能器(PZT)部件适于在弯曲工作模式下导致控制对象的旋转位移。PZT部件具有多个压电材料层和设置在这些压电材料层之间的多个导电层。压电材料层包括有源层的第一子集以及至少一个无源层。以本专利技术各种实施例为表征的这些以及其它特征与方面可考虑以下具体讨论与所附附图来理解。附图说明图1提供了示例性数据存储设备的分解视图。图2示出图1的数据存储设备的示例悬架部分。图3A-3B示出根据各实施例的微致动器组件的示例性操作。图4A-4D给出根据一些实施例的头万向节组件(HGA)的示例性结构。图5示出根据一些实施例的另一HGA的平面侧视图。图6A-6B给出图5的HGA的平面图。图7是适于致动图3-6B的压电换能器(PZT)部件的控制电路的功能框图。图8是根据一些实施例的另一PZT部件的立体图。图9给出图8的PZT部件的横截面图。图10是另一PZT部件的横截面图。图11是又一PZT部件的横截面图。具体实施方式本公开总地涉及使用压电换能器(PZT)部件定位控制对象，该PZT部件经历弯曲工作模式以使控制对象转动。数据存储设备可设置有可旋转介质，数据沿众多同心轨道被存储于该可旋转介质。磁头万向架组件(HGA)通过允许换能器沿多个轴作万向运动以跟随介质表面的形貌来将数据读/写换能器精确定位在与轨道毗邻的位置。已提出将微致动器与HGA一起使用以减少组件的谐振模并提供二次位置控制能力(一次控制是通过摇臂致动器等结构提供的)。微致动器可由压电换能器(PZT)形成以导致HGA数据换能器受控制的旋转。PZT部件一般工作以响应于电压的施加机械地膨胀或收缩。PZT部件可由多种晶体、陶瓷和聚合材料形成，例如但不限于四氧化硅(SiO4，即“石英”)、钛酸钡(BaTiO3)以及氧化锌(ZnO)。协同定位的微致动器设计使用在换能器相对两侧上的一对隔开的、悬臂的PZT部件。有控制的将电压施加至PZT部件可致使部件中的一个收缩并使另一部件膨胀，由此随着部件绕中心旋转点弯曲在换能器中诱导出旋转(转矩)。尽管可工作，然而与这类微致动器相关的局限性包括有限的位移能力、相对高功耗需求、相对低的可靠性和复杂的制造需求。因此，本文披露的各实施例一般针对具有改善的PZT部件构造的微致动器组件。如下面讨论的，PZT部件具有由多个有源PZT材料层和至少一个无源PZT材料层构成的层叠结构。已发现，使用至少一个无源PZT材料层改善了部件的弯曲模式工作。图1给出了盘片驱动器数据存储设备100的俯视透视图。提供设备100来展示可在其中有利地实施本公开的各实施例的示例环境。要理解，本公开不受此限，而是能适用于其中使用PZT部件定位控制对象的任何数量的环境。设备100包括由基座板104和顶盖106形成的密封外壳102。内部设置的主轴马达108被配置成使多个存储介质110旋转。介质110由相应的数据换能器阵列访问，每一个数据换能器都由头万向节组件(HGA)112支撑。尽管图1示出使用两个磁记录盘和四个相应的头，可根据需要可选择地使用其它数量的头和盘(诸如单个盘等)和其它类型的介质(诸如光学介质等)。每个HGA112优选地由头堆栈(head-stack)组件114(“致动器”)支承，头堆栈组件114包括柔性悬架组件116，该柔性悬架组件116又由刚性致动臂118支承。通过将电流施加到音圈电机(VCM)122，致动器114优选地绕筒状(cartridge)轴承组件120枢转。以这种方式，VCM122的受控操作使HGA112的换能器与界定在介质表面的轨道(未示出)对准，以向其存储数据或从其检取数据。印刷电路线124有利于致动器114与位于设置在外部的设备印刷电路板(PCB)126上的设备控制电子器件之间的电子通信。印刷电路线124可包括多个电路，这些电路容许数据存储设备100的若干不同组件与PCB126的通信。图2是可用在图1的数据存储设备中的示例悬架(摇臂致动器)组件130的立体图。悬架组件130具有经由预载弯曲部分136支承负载梁134的底座132。HGA138在负载梁134的远端处被支承，并包括数据换能器(头)140，数据换能器140经由万向节板142和凹座(未独立示出)沿前后(x-轴)和横摇(y-轴)方向作万向运动，以实现多轴旋转。头140包括滑块，该滑块具有面向相关联的介质表面的空气承载表面(ABS)。ABS与由介质表面的高速旋转所建立的流体流相互作用以毗邻该表面液体动力地支承滑块。这些承载表面经常被称为空气承载表面，即便当不同于大气的不同流体(如，诸如氦气的惰性气体)被维持在外壳102中时也称为空气承载表面。读和写数据换能部件被安装在滑块上，诸如沿其后缘将数据换能到介质表面和/或从介质表面换能出。图3A示出可被纳入到图2的设备悬架组件130中的HGA150。HGA150包括协同定位的微致动器结构，其具有设置在相对的第一和第二压电换能器(PZT)部件154、156之间的滑块152。滑块152和PZT部件154、156的第一端分别地连接至可移动支承件158，该可移动支承件158在这里也被称为万向节岛或支承杆。PZT部件154、156的相对第二端通过固定的支承件160以基本刚性方式被保持。如图3B所示，将电压控制信号施加至PZT部件154、156诱使部件分别膨胀和收缩，由此诱使滑块152转动。如果PZT部件沿与支承件160相反的端是自由的，则部件仅沿其相应的长度(例如沿X轴)膨胀/收缩。随着滑块转动，协同定位的微致动器结构的捕获性质转化成PZT部件基本在XY平面内的弯曲模式。可能经历一些Z轴偏转(例如横摇)，但这是可忽略的和由悬架的其它方面补偿。通过反转对PZT部件施加的输入电压控制信号，滑块152的转动可以是双向的(例如分别为顺时针和逆时针的)。图4A-4D示出被配置成使用图3A-3B的原理工作的示例性HGA160。万向节板162具有贯穿板162的厚度延伸的孔腔164。万向节岛166被设置在万向板162的孔腔164内，并且是不与板162机械耦合的独立部件。也就是说，万向节岛166与万向节板162机械地脱开以允许万向节岛166独立于板162地移动，如下面所述的那样。此处应该注意的是此处使用的术语“脱开(decoupled)”意指物理上脱离另一个构件以使其与另一个构件不接触并容许相应构件独立移动的独立构件。例如，图4A中的万向节岛166与万向节板162脱开，由此它可作为独立组件转动和偏转而不引起板162上的应力。应当理解，万向节岛166和万向节板162的大小和形状仅为示例性的并可根据需要而改变。在一些实施例中，万向节岛166被配置成允许万向节岛166中心的最大转动。在其他实施例中，万向节板162的各个部分适于允许万向节岛166的最大转动。图4B示出能将电信号转移到万向节岛166上的电极170的柔性电路168的附连。在保持与万向板162脱开的同时，万向节岛166由柔性电路168所悬置。这样，万向节岛166的移动将导致柔性电路168的至少一部分的相应移动。在一些实施例中，柔性电路168的整个长度是弹性的，并能维持多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：控制对象；以及压电换能器(PZT)部件，其适于在弯曲工作模式下使所述控制对象的旋转位移，所述PZT部件包括多个压电材料层和介于所述压电材料层之间的多个导电层，所述压电材料层包括第一子集的有源层和至少一个无源层。

【技术特征摘要】
2012.10.16 US 13/652,9071.一种用于定位控制对象的装置，包括：控制对象；以及压电换能器(PZT)部件，其适于在弯曲工作模式下使所述控制对象的旋转位移，所述PZT部件包括多个压电材料层和介于所述压电材料层之间的多个导电层，所述压电材料层包括有源层的第一子集和至少一个无源层。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电材料层的至少一个无源层受相对的第一和第二导电层约束，每个导电层具有与所述至少一个无源层的总长度基本相等的总长度。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括在所述压电材料层的相对两端上的第一和第二端帽电极，以使所述导电层的第一子集与第一电压电位下的所述第一端帽电极电气互连，使所述导电层的第二子集与不同的第二电压电位下的所述第二端帽电极电气互连，而所述导电层的第三子集不与所述第一和第二端帽电极中的任一个互连。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PZT部件的第一端刚性地固定于底座，而所述PZT部件的相对第二端刚性地固定于所述控制对象并受约束，以使所述PZT部件响应于施加控制电位的膨胀或收缩诱发所述PZT部件的弯曲工作模式和所述控制对象的转动。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PZT部件被表征为第一PZT部件，所述装置还包括标称上等同于所述第一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对象的相对两侧，以使所述第一PZT部件的膨胀和所述第二PZT部件的同时收缩诱发两个部件的弯曲和所述控制对象的转动。6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括自由本体支承杆，所述第一和第二PZT部件中的每一个的第一端以及所述控制对象固定于所述自由本体支承杆。7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制对象是头万向节组件(HGA)的数据换能器，其中所述装置进一步包括可旋转的数据存储介质，其中所述第一和第二PZT部件提供所述数据换能器毗邻于所述存储介质的微致动定位。8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述有源层的第一子集中的每一个和所述至少一个无源层中的每一个具有相同的厚度。9.一种用于定位控制对象的装置，包括：数据换能器；以及第一和第二压电换能器(PZT)部件，其被配置在所述数据换能器的相对两侧以形成协同定位的微致动器结构，当所述第一和第二PZT部件相应地膨胀和收缩时，所述微致动器结构响应于弯曲工作模式诱使所述数据换能器转动，所述第一和第二PZT部件中的每一个包括具有同一厚度的多个压电材料层以及介于所述压电材料层之间的多个导电层，所述压电材料层包括有源层的第一子集以及至少一个无源层。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述压电材料层包括第一复数的所述有源层和第二复数的所述无源层，而所述第二复数小于所述第一复数。11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括固定的支承件和可移动的支承件，所述固定的支承件刚性地支承所述第一和第二PZT部件的相应第一端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·赖特，R·赞布瑞，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：