專(zhuān)利名稱(chēng)：用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件，所述浮動(dòng)塊測(cè)試器用來(lái)測(cè)試在盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)裝置中所采用的浮動(dòng)塊。
背景技術(shù)：
在盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)盤(pán)的同心軌道上。在許多驅(qū)動(dòng)器中，使用改變盤(pán)物理特性的一寫(xiě)入頭來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)將一讀取頭定位在所要的軌道上方并沿著軌道探測(cè)盤(pán)的物理特性來(lái)從盤(pán)讀出數(shù)據(jù)。例如，在一磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中，讀取頭沿著盤(pán)探測(cè)磁矩的邊界。
根據(jù)所生產(chǎn)的讀取頭或?qū)懭腩^的類(lèi)型，用來(lái)生產(chǎn)讀取頭和寫(xiě)入頭的方法是不同的。但所有的制造方法都具有共同的特征，諸如高制造復(fù)雜度、小的結(jié)構(gòu)尺寸以及對(duì)制造誤差的敏感性。由于這些原因，每一種制造方法會(huì)生產(chǎn)出一些不符合規(guī)格要求的產(chǎn)品。為了準(zhǔn)確地檢測(cè)出不合格的讀取頭或?qū)懭腩^，必須在一盤(pán)表面上對(duì)換能頭進(jìn)行檢測(cè)。具體地說(shuō)，各換能頭必須在盤(pán)表面上飛行的同時(shí)執(zhí)行寫(xiě)入和/或讀取操作。在早先的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器制造技術(shù)中，這種類(lèi)型的測(cè)試是在讀取/寫(xiě)入頭裝配入一完成的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中后進(jìn)行的。但事實(shí)證明這種裝在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的測(cè)試是令人無(wú)法接受的，這是因?yàn)?，如果發(fā)現(xiàn)讀/寫(xiě)頭不合格，就必須重新裝配盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。
為了克服這種裝在驅(qū)動(dòng)器內(nèi)測(cè)試的低效率，人們研制出一種“旋轉(zhuǎn)臺(tái)”，它可在換能頭-萬(wàn)向支架組件(HGA)放置到盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中之前對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。一HGA包括具有一換能頭的浮動(dòng)塊、用于定位浮動(dòng)塊的一電樞(梁和萬(wàn)向支架支撐)、以及載有讀/寫(xiě)頭和驅(qū)動(dòng)電路之間的電信號(hào)的柔性電路。一般來(lái)說(shuō)，一旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括一旋轉(zhuǎn)的計(jì)算機(jī)盤(pán)和支撐HGA并將換能頭移動(dòng)到旋轉(zhuǎn)的盤(pán)上方所要的位置的一安裝支架。在HGA的所有組成部件中，換能頭是最為精細(xì)地制造的零件。旋轉(zhuǎn)臺(tái)使一系列測(cè)試能在該換能頭上進(jìn)行，這些測(cè)試?yán)绨ú铄e(cuò)率測(cè)試、脈沖寬度百分之五十測(cè)試(pulse width-fifty testing)、磁道平均幅度測(cè)試以及磁道掃描測(cè)試。通常，HGA的失效是由于換能器的電氣故障所引起的。因?yàn)镠GA的零件是永久地附接的，所以如果發(fā)現(xiàn)換能器有缺陷，就必須丟棄整個(gè)組件。丟棄除了帶有嵌入換能器的浮動(dòng)塊之外還包括基板、加載梁、萬(wàn)向支架支撐以及柔性電路(flex circuit)的整個(gè)組件是浪費(fèi)的，不必要地增加了制造的成本。
新型的HGA設(shè)計(jì)有包括設(shè)置在換能器附近的有源集成電路的趨勢(shì)。例如，集成電路可以設(shè)置在加載梁上的柔性電路上。例如在數(shù)據(jù)讀取過(guò)程中，集成電路可在下一級(jí)的信號(hào)放大之前立即放大由換能器所拾取的微弱的信號(hào)。將有源電路設(shè)置在換能器的附件明顯地改善了HGA的信噪比。因?yàn)槿绻麥y(cè)試失敗也需要丟棄有源電路，所以采用現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試HGA的方法會(huì)進(jìn)一步惡化這種情況，并甚至變得更為浪費(fèi)。
本發(fā)明致力于解決這些問(wèn)題，并提供其它比現(xiàn)有技術(shù)更好的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件，它包括連接至一萬(wàn)向支架和加載梁的一插座。該組件還包括熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員所認(rèn)可的一諸如柔性電路或其它連線之類(lèi)的電氣互連線路。該插座適于可拆卸地固定浮動(dòng)塊并將電氣互連線路電氣連接至浮動(dòng)塊。
在閱讀了以下的詳細(xì)說(shuō)明并參閱了相關(guān)的附圖之后，為本發(fā)明特征的這些和各種其它的特征以及優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得明顯。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是本發(fā)明的一換能頭懸架組件的俯視圖。
圖2是圖1所示的換能頭懸架組件的一部分的底視圖。
圖3是示出一插座和一浮動(dòng)塊之間關(guān)系的分解圖。
圖4-1至圖4-6示出了插座的一部分在斷開(kāi)和閉合位置上的俯視的剖視圖。
圖5是可使用本發(fā)明的一浮動(dòng)塊測(cè)試器。
圖6是在萬(wàn)向支架區(qū)域中包括一微型致動(dòng)器的一換能頭懸架組件的一部分的底視圖。
圖7是包括連接至加載梁的一微型致動(dòng)器的一換能頭懸架組件的俯視圖。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的插座和浮動(dòng)塊之間關(guān)系的分解圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一換能頭懸架組件100的俯視圖。換能頭懸架組件100包括一加載梁組件102、一柔性電路104以及一可拆卸地固定浮動(dòng)塊108的插座106。加載梁組件102包括梁110和萬(wàn)向支架112。梁110較佳地是用不銹鋼制成，并從包括一安裝孔115的一第一端114延伸到一第二端116，該第二端116包括在萬(wàn)向支架區(qū)域122中的一窗框架118(為了圖示而放大了其尺寸)和一凹窩120。梁110包括產(chǎn)生施加在預(yù)加載凹窩120處的預(yù)加載力的預(yù)加載彈簧區(qū)域124。梁110的主體包括沿著窗框架118延伸的兩側(cè)護(hù)軌126。萬(wàn)向支架112通常用不銹鋼制成。萬(wàn)向支架112包括一延伸至一對(duì)支撐部130和一對(duì)系桿132的主體113，諸支撐部和系桿在萬(wàn)向支架112的端部處支撐一橋件134。萬(wàn)向支架112包括一與梁110的窗框架118中的開(kāi)口對(duì)齊的一開(kāi)口。插座106結(jié)合在萬(wàn)向支架112的橋件134上。梁110的第二端116附近的換能頭懸架組件100有些復(fù)雜，并在圖2中予以更為詳細(xì)地放大和圖示出。
圖2示出了換能頭懸架組件100在梁110的第二端116處的一部分的底視圖。柔性電路104的線路136向內(nèi)轉(zhuǎn)向，以連接至插座106的主體上的電氣觸點(diǎn)(這里未示出)。插座106在區(qū)域135處結(jié)合在橋件134上。浮動(dòng)塊108可拆卸地固定于插座106，因而可方便地插入和取下，以進(jìn)行測(cè)試。下文將結(jié)合圖3對(duì)插座106的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述。
圖3是示出插座106與浮動(dòng)塊108之間關(guān)系的分解圖。插座106允許快速和方便地插入和取下浮動(dòng)塊108以用于測(cè)試。插座106是一微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)，它包括一主體140和若干電氣觸點(diǎn)142，諸電氣觸點(diǎn)是分別蝕刻并用粘合劑粘合到主體140上以向浮動(dòng)塊108提供電氣連接的。主體140通常用硅制成，并且包括一夾條143和接觸區(qū)域144。浮動(dòng)塊108可釋放地固定在夾條143和接觸區(qū)域144之間。夾條143借助于其各個(gè)梁部在第一端154與第二端156之間縱向延伸的梁式彈簧150壓緊在浮動(dòng)塊108上。本實(shí)施例的各梁部152的橫截面通常沿著第一端154和第二端156之間的一縱向軸線162是相同的。觸點(diǎn)142的第一端141下彎成與區(qū)域144接觸，以與浮動(dòng)塊108上的接合墊158相配，且該第一端141具體足夠的柔性，可產(chǎn)生所要求的適當(dāng)?shù)膿锨杂脕?lái)與所有的接合墊可靠地電氣接觸而又不發(fā)生塑性變形。柔性電路104(圖1和2)連接至觸點(diǎn)142的第二端145?？梢允褂闷渌碾姎饣ミB線路、諸如單根的導(dǎo)線來(lái)替代柔性電路104。包括在主體140上的支座部(standoff)146結(jié)合在萬(wàn)向支架112的橋件區(qū)域135(圖1和圖2)上。為將插座106銷(xiāo)住在一固定板(未示出)上而設(shè)置了諸如孔148之類(lèi)的定位結(jié)構(gòu)，這有助于浮動(dòng)塊108的裝載和拆卸。
通過(guò)沿著箭頭160所示的方向在主體140上施加一力來(lái)斷開(kāi)插座106，以接受浮動(dòng)塊108。在浮動(dòng)塊108置于夾條143和接觸區(qū)域144之間并取消沿著方向160的力后，浮動(dòng)塊108就牢牢地保持在夾條143與接觸區(qū)域144之間。彈簧150將夾條143壓緊在浮動(dòng)塊108上，以使電氣觸點(diǎn)142電氣連接至接合墊158。在插座106中的彈簧150設(shè)計(jì)成在垂直于軸線162的方向上提供相對(duì)較大的直線斷開(kāi)和閉合(200微米/0.008英寸)的行程，且在其它方向上沒(méi)有所不希望的移動(dòng)。
在圖3的實(shí)施例中，主體140包括一擺動(dòng)條157、一固定部159以及一轉(zhuǎn)動(dòng)部161。引入該擺動(dòng)條157提供了一熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們稱(chēng)作為折疊梁的結(jié)構(gòu)。諸梁部的一部分(通常是一半)的一端連接至固定部159，諸梁部的另一端連接至擺動(dòng)條157。其余梁部的一端連接至擺動(dòng)條157，另一端連接至轉(zhuǎn)動(dòng)部161。在這樣的結(jié)構(gòu)中，梁部彎曲所導(dǎo)致梁部沿長(zhǎng)度方向的機(jī)械縮短導(dǎo)致擺動(dòng)條157沿軸線162的小幅運(yùn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)部161相對(duì)固定部159沿軸線162沒(méi)有運(yùn)動(dòng)。這提供了所要的、夾條143垂直于軸線161的直線斷開(kāi)和關(guān)閉，且當(dāng)夾條143閉合在浮動(dòng)塊108上時(shí)，浮動(dòng)塊108不發(fā)生側(cè)向扭轉(zhuǎn)。通常，彈簧150的各梁部152在第一端154和第二端156之間為2-3毫米長(zhǎng)。帶有長(zhǎng)度約為2毫米的梁部152的彈簧在浮動(dòng)塊108上提供約35克的夾緊力，而較長(zhǎng)的梁式彈簧(約3毫米)則提供約10克的夾緊力。
圖4-1至4-6示出了插座106的一部分處于斷開(kāi)和閉合位置時(shí)的俯視的剖視圖。圖4-1至4-3示出了處于斷開(kāi)位置的插座106的俯視、側(cè)視和立體圖，圖4-4至4-6示出了處于閉合位置的插座106的同樣這些圖。圖4-6示出了浮動(dòng)塊的接合墊158電氣連接至觸點(diǎn)142的情況。如上所述，觸點(diǎn)142是分別蝕刻并利用粘合劑粘合到插座106的主體140上的。
圖5是采用本發(fā)明的換能頭懸架組件100的一浮動(dòng)塊測(cè)試器的例子的立體圖。浮動(dòng)塊測(cè)試器200包括安裝在軸202上的盤(pán)206，由主軸電動(dòng)機(jī)204轉(zhuǎn)動(dòng)該軸202。主軸電動(dòng)機(jī)204支靠在緊接在平臺(tái)208下方的基座214上?；?14通常包括一很重的花崗巖塊，以提供機(jī)械穩(wěn)定性。換能頭懸架組件100通過(guò)“X”向定位機(jī)構(gòu)207和“Y”向定位機(jī)構(gòu)213定位在盤(pán)206上方?！癤”向定位機(jī)構(gòu)207包括在導(dǎo)軌210和212之間移動(dòng)的平臺(tái)208。為了便于引述，平臺(tái)208沿著導(dǎo)軌210和212的移動(dòng)被認(rèn)為是沿著“X”方向的，如箭頭215所示?！癥”向定位機(jī)構(gòu)213包括沿著“Y”方向在軌道218和220之間移動(dòng)的一支架216，如箭頭217所示。
在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，平臺(tái)208可由空氣墊來(lái)支承，并且可通過(guò)在平臺(tái)208和在平臺(tái)208緊挨的下方的花崗巖基座214之間施加真空來(lái)穩(wěn)定在一特定的位置。與平臺(tái)208類(lèi)似，支架216在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中可由空氣墊來(lái)支承，并通過(guò)施加真空來(lái)鎖定在位?？梢匝刂鴮?dǎo)軌210和導(dǎo)軌220分別設(shè)置編碼器221和223，以分別進(jìn)行平臺(tái)208的位置指示和支架216的位置指示。
可由安裝在諸導(dǎo)軌之一和相應(yīng)的平臺(tái)或支架之間的伺服電動(dòng)機(jī)或步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)致動(dòng)支架216和平臺(tái)208。也可以使用帶有設(shè)置到導(dǎo)軌和平臺(tái)中的磁致動(dòng)結(jié)構(gòu)的諸如直線電動(dòng)機(jī)之類(lèi)其它電動(dòng)機(jī)。這些電動(dòng)機(jī)一般對(duì)連接至一懸架夾盤(pán)242的換能頭懸架組件100進(jìn)行粗調(diào)。懸架夾盤(pán)242可以安裝在精細(xì)定位平臺(tái)240上。精細(xì)定位平臺(tái)240通過(guò)壓力元件或音圈致動(dòng)器或其它能夠在X方向移動(dòng)夾盤(pán)242以相對(duì)盤(pán)106對(duì)一換能頭進(jìn)行精細(xì)調(diào)整的機(jī)構(gòu)，連接至懸架夾盤(pán)242。
在換能頭懸架裝載操作的過(guò)程中，樞軸式電動(dòng)機(jī)228轉(zhuǎn)動(dòng)偏心凸輪229，引起桿臂227和樞轉(zhuǎn)平臺(tái)226繞樞轉(zhuǎn)銷(xiāo)236、238向上轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，載有懸架244的懸架夾盤(pán)242就被放置在壓力平臺(tái)240上，并致動(dòng)主軸電動(dòng)機(jī)204，以使盤(pán)206以預(yù)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。支架216可以向前移動(dòng)，以使在懸架100的端部處的浮動(dòng)塊108(圖1和2)在旋轉(zhuǎn)盤(pán)206的下方運(yùn)動(dòng)。支承平臺(tái)208也運(yùn)動(dòng)，以使浮動(dòng)塊108定位在沿盤(pán)206的一所要的半徑處。當(dāng)浮動(dòng)塊108靠近相對(duì)盤(pán)206的所要位置時(shí)，電動(dòng)機(jī)228反向轉(zhuǎn)動(dòng)偏心凸輪229，以使樞轉(zhuǎn)平臺(tái)226回到其水平位置，并且磁頭被帶至盤(pán)206的附近。于是換能頭懸架100盤(pán)206表面上方飛行。如果不包括精細(xì)定位平臺(tái)240，懸架夾盤(pán)242可以直接安裝在樞轉(zhuǎn)平臺(tái)226上。
換能頭懸架組件100通過(guò)電導(dǎo)線連接至印刷電路230，該印刷電路230又連接至控制盒248?？刂坪?48控制換能頭懸架組件100的定位和在浮動(dòng)塊108上所執(zhí)行的測(cè)試類(lèi)型。具體地說(shuō)，控制盒248指示測(cè)試磁道的位置、要寫(xiě)到盤(pán)上的數(shù)據(jù)以及在讀回測(cè)試數(shù)據(jù)的過(guò)程中讀取頭在已寫(xiě)入磁道內(nèi)的位置。使用精細(xì)定位平臺(tái)240，浮動(dòng)塊108可以在讀回的過(guò)程中移動(dòng)到一磁道內(nèi)多個(gè)位置，從而可以確定浮動(dòng)塊108的讀取元件的離軌敏感度分布圖。
圖6和7示出了一與換能頭懸架組件100(圖1)相類(lèi)似的換能頭懸架組件的實(shí)施例，但這些實(shí)施例還包括用于使浮動(dòng)塊108的磁道定位更好的微型致動(dòng)器。圖6為示出了換能頭懸架組件300的一部分的底視圖。在換能頭懸架組件300中，柔性電路304具有向內(nèi)轉(zhuǎn)向以與靠近微型致動(dòng)器308的主體310的電氣觸點(diǎn)(未示出)連接的線路306。柔性電路304還包括連接至插座106的電氣線路318。微型致動(dòng)器308結(jié)合在橋件134上，并且插座106結(jié)合在微型致動(dòng)器308上。微型致動(dòng)器308包括薄的彎曲臂312，它們?cè)谖⑿椭聞?dòng)器308致動(dòng)時(shí)允許插座106與橋件134之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。微型致動(dòng)器308可由一浮動(dòng)塊測(cè)試器(諸如圖5的測(cè)試器200)的定位系統(tǒng)來(lái)操作。連接至底板404和加載梁406的微型致動(dòng)器402(示于圖7)也能收縮或伸展以在盤(pán)表面上方弧形地移動(dòng)浮動(dòng)塊108。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的插座和浮動(dòng)塊之間關(guān)系的分解圖。插座500大體與圖3中所示的插座106相似。插座500的主體502與主體140(圖3)相似，但還包括使裝置能更小、更耐用的加強(qiáng)措施。這些加強(qiáng)措施包括用來(lái)放掉可能產(chǎn)生靜電放電的電荷的一不易磨損的導(dǎo)電覆層、一硬質(zhì)的保護(hù)性表面覆層、用來(lái)從蝕刻硅上去除表面缺陷的氧化處理、以及錐形的梁部。硬質(zhì)的保護(hù)性表面覆層較佳地是通過(guò)高溫低壓的化學(xué)氣相沉積(CVD)過(guò)程來(lái)沉積的一氮化硅化合物。不易磨損的導(dǎo)電覆層較佳地是用相對(duì)較硬的金屬材料構(gòu)成，如鉭、鈦、鉻、鐵、鉬、鎳或鈷，或者這些金屬的合金。如果同時(shí)使用了導(dǎo)電的不易磨損的金屬層和硬質(zhì)保護(hù)層，硬質(zhì)保護(hù)層就在氧化處理之后施加到硅上，且導(dǎo)電層施加在硬質(zhì)保護(hù)層的上方。如可從圖8中所見(jiàn)，梁式彈簧504的各梁部506是錐形或沿著Y軸線在第一端508與第二端510之間具有不均勻的橫截面。梁部504成錐形，以在梁部的基本整個(gè)長(zhǎng)度上實(shí)現(xiàn)均勻的應(yīng)力，更有效地利用梁部的材料，以用相同的最大梁應(yīng)力、更小的設(shè)備總尺寸來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的夾緊力。替代電氣觸點(diǎn)142(圖3)，設(shè)置了包括接觸墊514的柔性指狀部512。當(dāng)浮動(dòng)塊108處于夾持位置時(shí)，指狀部512偏轉(zhuǎn)約10微米。一諸如柔性電路之類(lèi)的電氣互連線路以約90度下折在接觸墊514上方，以使當(dāng)浮動(dòng)塊108被夾緊在位時(shí)，各個(gè)接觸墊將電氣互連線路的各個(gè)導(dǎo)線或柔性電氣觸點(diǎn)壓靠在浮動(dòng)塊108的接合墊(這里未示出)上，以進(jìn)行電氣測(cè)試用的暫時(shí)接觸。柔性電路的各個(gè)導(dǎo)線可以在與浮動(dòng)塊的接合墊壓力接觸的端部處覆有硬質(zhì)鍍金層。硬質(zhì)的鍍金覆層顯著地增加了柔性電路的使用壽命。設(shè)置了槽罩516以在沿著Z軸線的一相當(dāng)精確的高度處保持浮動(dòng)塊108。槽罩516的一頂表面用作結(jié)合至一電樞(這里未示出)的萬(wàn)向支架的支座罩。插座500在垂直或Z軸線方向以及Y軸線方向基本是剛性的，所以，當(dāng)浮動(dòng)塊108被夾緊時(shí)，夾條503(與圖1的夾條143相似)在X軸線方向上直線移動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)夾條503在X軸線方向上運(yùn)動(dòng)且在Y軸線方向上不運(yùn)動(dòng)(Y軸線方向上的運(yùn)動(dòng)將引起浮動(dòng)塊位置不想要的搖擺效應(yīng))，以折疊彎曲的結(jié)構(gòu)來(lái)布置梁部504。插座500的其余部分與圖3所示插座106的零件相同。
上述的插座(106，500)的實(shí)施例包括諸如間隔開(kāi)約50微米的梁部(152，506)之類(lèi)的部分。由于這些部分的小尺寸以及它們之間的極小間隔，所以諸如光化學(xué)蝕刻和放電機(jī)械加工技術(shù)之類(lèi)的傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)是不適于制造插座(106，500)的。插座(106，500)成功地使用下文將述的深度反應(yīng)離子蝕刻(deep reactive ion etching，DRIE)、鍍層制造及硅模工藝來(lái)制造。
該DRIE硅制造工藝在硅基片上以成批的形式(同時(shí)制造一組插座)進(jìn)行，與標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝相似。一般來(lái)說(shuō)，該制造工藝包括在硅片的一第一側(cè)上進(jìn)行梁部和槽結(jié)構(gòu)的DRIE以及在硅片的與第一側(cè)相對(duì)的一第二側(cè)進(jìn)行支座部的DRIE。下文將對(duì)該DRIE硅制造工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。
DRIE硅制造工藝包括首先在一約250微米厚的硅片上生長(zhǎng)一層二氧化硅掩膜層。在二氧化硅掩膜層上覆層一帶有梁和槽圖案的光阻材料圖案。然后，進(jìn)行直至硅表面的二氧化硅掩膜層的反應(yīng)離子蝕刻，以將梁和槽圖案從光阻材料轉(zhuǎn)印到二氧化硅層。這之后，通過(guò)用氧等離子灰剝離光阻材料層，而在硅片上留下一成圖案的掩膜層。然后，梁和槽結(jié)構(gòu)的DRIE沿著硅片向下進(jìn)行至約200微米的深度。然后利用氫氟酸剝離二氧化硅掩膜。這之后，將硅片漂洗干凈并弄干。在漂洗并弄干之后，翻轉(zhuǎn)硅片，并施加帶有一支座罩掩膜的光阻材料圖案。然后進(jìn)行支座罩的穿過(guò)硅片直至梁部和槽部的DRIE。這之后，通過(guò)等離子剝離光阻材料掩膜、然后利用高溫氧化爐生長(zhǎng)一層二氧化硅薄膜，以將被損壞的外蝕刻硅表面轉(zhuǎn)換成二氧化硅。然后剝離該二氧化硅薄膜，以露出光滑、無(wú)缺陷的硅表面。在該硅表面上沉積一氮化硅薄膜，以提供機(jī)械封裝。然后，通過(guò)一濺射工藝對(duì)插座進(jìn)行金屬化，以提供一導(dǎo)電表面。然后通過(guò)弄斷硅定位凸片來(lái)將制造好的插座從硅片框架中釋放出。這可以通過(guò)諸如扭轉(zhuǎn)插座以使硅定位凸片脆性斷裂來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在上述的DRIE硅制造工藝中可以有若干變化形式。這些變化形式包括將支座罩的光蝕刻過(guò)程與梁和槽的光蝕刻過(guò)程顛倒；使用不同的覆層材料；以及結(jié)合/膠合非硅制的支座罩。
如上所述，DRIE過(guò)程包括硅插座的制造?？梢圆捎门c標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝相似的、在一基片上成批進(jìn)行的鍍層制造的工藝來(lái)制造非硅制插座。該工藝包括首先在一硅片上沉積一諸如鉭之類(lèi)的金屬籽晶層。然后在該籽晶層上鍍上約50微米的金屬薄層，并且其用作一支座罩層。然后在該支座罩層上覆層一光刻圖案，該圖案是梁部和槽結(jié)構(gòu)的顛倒圖案。光刻圖案約200微米厚，并且通常是一光敏環(huán)氧模。在光刻圖案之間的支座罩層的暴露部分在該光敏環(huán)氧模內(nèi)被鍍上金屬。如果金屬鍍層弄到了光敏環(huán)氧模的上方，就進(jìn)行一研磨/化學(xué)機(jī)械平整步驟來(lái)去除這些多余的材料。在金屬鍍層之后，例如利用沸騰的甲醇來(lái)將光刻圖案模提取出來(lái)。這使硅片與支座罩層的一第一表面鄰接，并且鍍層金屬制成的梁部和槽側(cè)從支座層的一第二表面凸伸出來(lái)。然后通過(guò)用氫氧化鉀濕蝕刻硅片或濕蝕刻籽晶層來(lái)將帶有鍍層金屬結(jié)構(gòu)的支座罩層從硅片上釋放出。然后將帶有鍍層結(jié)構(gòu)的支座罩層翻轉(zhuǎn)并安裝到一熱釋放薄膜上，且使鍍層結(jié)構(gòu)與熱釋放薄膜接觸。然后在支座罩層上用光摹制一蝕刻掩模。這之后，通過(guò)濕蝕刻支座罩層以形成支座罩，然后剝離光阻材料層。然后通過(guò)加熱去除熱釋放薄膜，以提供制成的插座。
在鍍層制造工藝中可以有若干的變化形式。這些變化形式包括使用諸如光阻材料、聚酰亞胺等的替換的鍍層模材料；使用預(yù)成形的金屬基片而非鍍出罩層；以及支座罩層和鍍層的梁和槽結(jié)構(gòu)層使用不同的金屬。
也可以通過(guò)硅模工藝來(lái)形成非硅制插座，這種工藝既可以具有DRIE硅蝕刻的蝕刻能力，又可以使用鍍層制造工藝所用的非硅制材料。硅模工藝也與與標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體制造工藝相似地在一基片上以成批的方式進(jìn)行。首先將梁和槽結(jié)構(gòu)的顛倒圖案蝕刻入用作模具的一硅片。通常該模具深約200微米。然后用與蝕刻圖案一致的一犧牲層和籽晶層來(lái)覆層該硅模。然后通過(guò)將如NiCo之類(lèi)的結(jié)構(gòu)材料鍍復(fù)或沉積到硅模中來(lái)進(jìn)行回填。然后進(jìn)行研磨或化學(xué)機(jī)械地平整來(lái)去除凸出到硅模表面上方的材料。在硅模內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料形成梁結(jié)構(gòu)和槽的側(cè)面。然后橫跨硅模頂表面地沉積一籽晶層，并且在該籽晶層上覆層一用于支座罩的光阻材料圖案。然后剝離該光阻材料覆層，并且從硅片表面將該薄的籽晶層薄膜以離子研磨(ion-milled)除去。然后通過(guò)濕蝕刻工藝來(lái)去除硅模，以提供制成的插座。在上述的硅模工藝中也可以有變化，如用低壓化學(xué)汽相沉積或金屬有機(jī)化學(xué)汽相沉積結(jié)構(gòu)材料，而不是鍍層。
總而言之，提供了一種用于一浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件(100)，它包括加載梁組件(102)和連接至加載梁組件(102)的插座(106，500)。該組件還包括例如通過(guò)柔性電路(104)來(lái)提供的電氣互連件。該插座(106，500)適于可釋放地固定一浮動(dòng)塊(108)并將柔性電路(104)電氣連接至浮動(dòng)塊(108)。
在該換能頭懸架組件(100)的一個(gè)實(shí)施例中，插座(106，500)包括一夾條(143，503)，該夾條將浮動(dòng)塊(108)壓緊在一接觸區(qū)域144上。
本發(fā)明的另一實(shí)施例涉及一種制造用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件(100)的方法。該方法包括提供加載梁組件(102)、一柔性電路(104)以及一適于可拆卸地固定一浮動(dòng)塊(108)并將柔性電路(104)電氣連接至浮動(dòng)塊(108)的一插座(106)。該方法還包括將插座(106)連接至加載梁組件(102)和將柔性電路(104)附接到加載梁組件(102)和插座(106)，以使柔性電路(104)由加載梁組件(102)支承并且電氣連接至插座(106)。
應(yīng)予理解，盡管在前面的描述中已經(jīng)列出了本發(fā)明各實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明各實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能上的細(xì)節(jié)，但是這里所揭示的內(nèi)容僅僅是說(shuō)明性的，并且可以在本發(fā)明原理之內(nèi)在細(xì)節(jié)、尤其是諸零件的結(jié)構(gòu)和布置方面進(jìn)行修改。本發(fā)明的原理完全由所附權(quán)利要求書(shū)表述所用的術(shù)語(yǔ)的寬泛和一般的含義來(lái)表示。例如，可不超出本發(fā)明保護(hù)范圍和原理而根據(jù)換能頭懸架組件的特定應(yīng)用場(chǎng)合來(lái)變化特定的構(gòu)件，并同時(shí)基本保持相同的功能。此外，盡管這里所述的較佳實(shí)施例針對(duì)的是用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件，但那些熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們會(huì)同意，本發(fā)明并不局限于浮動(dòng)塊測(cè)試系統(tǒng)，而是可以應(yīng)用到其它采用浮動(dòng)塊的系統(tǒng)，這不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍和原理。
權(quán)利要求
1.一種用于一浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件，它包括包括一加載梁和一萬(wàn)向支架的一加載梁組件；連接至萬(wàn)向支架的一插座，該插座適于可拆卸地固定一浮動(dòng)塊；以及適于在浮動(dòng)塊固定在插座中時(shí)可釋放地連接至浮動(dòng)塊的一電氣互連線路。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，電氣互連線路包括將浮動(dòng)塊電氣連接至導(dǎo)電體的柔性電氣觸點(diǎn)，所述柔性電氣觸點(diǎn)在浮動(dòng)塊固定在插座中時(shí)將信號(hào)從遠(yuǎn)程電路系統(tǒng)電氣連接至浮動(dòng)塊和從浮動(dòng)塊電氣連接出。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座包括一夾條和一觸點(diǎn)區(qū)域，其中夾條將浮動(dòng)塊壓緊在觸點(diǎn)區(qū)域上。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，插座包括構(gòu)造成調(diào)節(jié)夾條以?shī)A緊或釋放浮動(dòng)塊的梁式彈簧。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，梁式彈簧的各梁部在一第一端和一第二端之間沿著平行于該第一端和第二端之間的一縱向軸線的方向延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，梁式彈簧的一第一組各梁部在第一端處連接至一固定部并在第二端處連接至一擺動(dòng)條，以及梁式彈簧的一第二組各梁部在第一端處連接至一轉(zhuǎn)動(dòng)部部分并在第二端處連接至擺動(dòng)條。
7.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，梁式彈簧的各梁部在垂直于縱向軸線并平行于插座的在所述第一端和第二端處的一頂面的方向上的寬度大于梁式彈簧的各梁部的一中部的寬度，以使各梁部從中部向第一端和第二端成錐度。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座是一微型機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座用硅制成。
10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座包括一硬質(zhì)的保護(hù)覆層。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，覆層是一氮化硅化合物。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座包括一不易磨損的導(dǎo)電覆層。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，導(dǎo)電覆層是用選自鉭、鈦、鉻、鐵、鉬、鎳和鈷之一的一金屬材料制成的。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座包括用于將插座銷(xiāo)住在一用于裝載和卸載浮動(dòng)塊的固定板上的定位結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，插座包括結(jié)合到萬(wàn)向支架上的支座部。
16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括連接至加載梁的一微型致動(dòng)器，該微型致動(dòng)器適于提供浮動(dòng)塊相對(duì)一盤(pán)表面的精細(xì)定位。
17.采用權(quán)利要求16所述的換能頭懸架組件的一浮動(dòng)塊測(cè)試器。
18.一種用于一浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件，它包括包括一加載梁和一萬(wàn)向支架的一加載梁組件；連接至萬(wàn)向支架的一微型致動(dòng)器，該微型致動(dòng)器提供浮動(dòng)塊相對(duì)一盤(pán)表面的精細(xì)定位；連接至微型致動(dòng)器的一插座，該插座適于可拆卸地固定一浮動(dòng)塊；以及適于在浮動(dòng)塊固定在插座中時(shí)可釋放地連接至浮動(dòng)塊的一電氣互連線路。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，電氣互連線路包括將浮動(dòng)塊電氣連接至導(dǎo)電體的柔性電氣觸點(diǎn)，所述柔性電氣觸點(diǎn)在浮動(dòng)塊固定在插座中時(shí)將信號(hào)從遠(yuǎn)程電路系統(tǒng)電氣連接至浮動(dòng)塊和從浮動(dòng)塊電氣連接出。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，插座包括一夾條和一觸點(diǎn)區(qū)域，其中夾條將浮動(dòng)塊壓緊在觸點(diǎn)區(qū)域上。
21.如權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，插座包括構(gòu)造成調(diào)節(jié)夾條以?shī)A緊或釋放浮動(dòng)塊的梁式彈簧。
22.采用權(quán)利要求18所述的換能頭懸架組件的一浮動(dòng)塊測(cè)試器。
23.采用權(quán)利要求1所述的換能頭懸架組件的一浮動(dòng)塊測(cè)試器。
24.一種制造用于浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件的方法，該方法包括下述步驟(1)提供一加載梁組件；(2)提供一電氣互連線路；(3)提供一適于可拆卸地固定一浮動(dòng)塊并將電氣互連線路電氣連接至浮動(dòng)塊的一插座；(4)將插座連接至加載梁組件(5)將電氣互連線路附接到換能頭懸架組件，以使電氣互連線路電氣連接至插座。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，通過(guò)深度反應(yīng)離子蝕刻(DRIE)硅制造工藝來(lái)形成插座。
26.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，通過(guò)鍍層制造工藝來(lái)形成插座。
27.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，通過(guò)硅模制造工藝來(lái)形成插座。
全文摘要
提供了一種用于一浮動(dòng)塊測(cè)試器的換能頭懸架組件(100)，它包括連接至一萬(wàn)向支架(12)和加載梁(102)的一插座(106)。該組件還包括一電氣互連線路(104)。該插座(106)適于可拆卸地固定一浮動(dòng)塊(108)并將電氣互連線路(104)電氣連接至浮動(dòng)塊(108)。
文檔編號(hào)G11B21/21GK1531657SQ02810020
公開(kāi)日2004年9月22日 申請(qǐng)日期2002年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月12日
發(fā)明者W·博南, R·L·小希普維爾, Z·E·布塔霍, M·S·鮑爾斯, W 博南, 小希普維爾, 布塔霍, 鮑爾斯 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司