叠层悬架的辅助机构和微致动器具 发明领域
本发明涉及存储装置。本发明特别涉及存储装置中的悬架组件。
发明背景
在数据存储装置中，数据通常被储存在存储媒体上的磁道中。为了存取数据，在存储媒体在磁头下面移动的同时，把磁头定位在一磁道内。
在许多数据存储装置中，用包括使一个或多个致动器臂旋转的马达在内的致动器组件来定位磁头。每个致动器臂支承一个或二个悬架，每个悬架支承一磁头/万向架部件。通常，一悬架包括三个明显的区域：与致动器臂相连的基板区，提供一垂直弹力对磁头向媒体加偏压的弹力区和从弹力区延伸到磁头/万向架部件的负载梁。悬架提供的弹力设计成使得磁头跟随媒体表面上的高度变化，而不碰撞媒体或离媒体太远。
在过去，悬架通常由不锈钢片材组成。在某些现有技术系统中，使用不锈钢片材造成悬架中弹力区和负载梁的厚度相等。因为这个缘故，二个区域表现为类似的机械特性。但是，因为弹力区和负载梁执行不同的功能，希望它们具有不同的机械特性。尤其是，希望弹力区比负载梁更有弹性或柔性，因为负载梁的弹性太好容易弯曲并会随风阻感应力而共振。
为了解决这个问题，现有技术已研制了形成悬架的几种技术，使得弹力区的厚度小于负载梁的厚度。在一种技术中，弹力区部分地被侵蚀以减少厚度。但是，部分侵蚀不能很好地进行部分侵蚀区域地厚度控制，导致弹力区在不良的预负载的稳定性。第二种技术把第二金属片材焊接到负载梁去。但是，焊接成本高，并由于金属加热而使负载梁产生形变。此外，焊接需要有最小的表面积，这在未来较小悬架中将不能提供。
现有技术所述的第三种技术是通过叠层组成悬架。例如，欧佩尔庭等人的美国专利4,996,623公开了由扁平柔性材料组成的悬架。在基区和负载梁中，把扁平柔性材料在两侧上与模制的金属层连接。但是，在弹力区，该扁平柔性材料仅与金属层的一侧连接。这使得弹力区比基区和负载梁更有弹性。
虽然弹力区比欧佩尔庭专利中负载梁更有弹性，但是它仍然由二种不同的材料层组成。此外，过去的叠层结构不能帮助悬架的制造和安装。尤其是，过去的叠层结构不能帮助导轨的成形，把悬架焊接到基板，使悬架与其它部件成一直线，把电路连接到悬架，或把诸如压电器件的微马达连接到悬架。
本发明解决上述的和其它的诸多问题，并提供较之现有技术的其它的诸多优点。
发明的概述
叠层悬架包括该悬架的一个层中的槽，用来帮助把元件固定在悬架和利用安置在悬架上的微电机。尤其是，槽的例子包括用来把悬架焊接到其它部件的焊接区、用来使悬架与其它部件成一直线的基准点、安放微电机的微电机槽、限制粘结剂在悬架上位置的粘结剂控制器、接收软性电路的电气互连辅助接头片、减少微驱动时扭振的侧导轨和减少微驱动所需力的微驱动铰接。此外，提供了在弹簧区中有单一金属层的叠层悬架。
对于表征本发明实施例的这些和其它特点以及优点，在阅读了下面的详细的描述和审阅了相关的附图后，将是显而易见的。
附图的简要说明
图1是本发明实施例所实施的磁盘驱动器的立体图。
图2是现有技术中悬架的仰视图。
图3是现有技术中悬架的侧视图。
图4是使用在本发明悬架上叠层结构的一实施例的剖视图。
图5和图6分别是本发明的其导轨由单一材料片组成的悬架的一实施例的仰视图和俯视图。
图7和图8分别是本发明的其电气互连辅助接头片由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图9和图10分别是本发明的其焊接孔由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图11和图12分别是本发明的其万向架端由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图13和图14分别是本发明的其微电机凹陷由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图15是图13的微电机与其相连的悬架的仰视图。
图16是本发明的其基准点由单一材料片组成的悬架的另一实施例的俯视图。
图17和图18分别是本发明的其粘结剂控制部件由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图19和图20分别是本发明的其微电机的铰接由单一材料片组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
图21和图22分别是本发明的其弹力区由单一材料层组成的悬架的另一实施例的仰视图和俯视图。
示意性实施例的详细描述
图1是使用本发明实施例的磁盘驱动器100的立体图。磁盘驱动器100包括有底部的壳体102和一顶盖(未示出)。磁盘驱动器100还包括磁盘组106，该磁盘组用磁盘夹安装在心轴109上。磁盘组106包括若干单独的磁盘，由与心轴109底部相连的心轴电机(未示出)使磁盘围绕心轴109共同旋转。每个磁盘的表面有一相关的磁头滑板110，该滑板安装到磁盘驱动器100上，以与磁盘表面进行通信。当磁盘组旋转时，它形成通过驱动器的空气循环并特别形成每个磁头滑板110和每个磁盘表面之间的空气轴承。
在图1所示的例子中，滑板110由悬架112支承，而悬架112又与致动器116的磁道存取臂114相连。图1所示的致动器是诸如旋转活动线圈致动器的公知类型，并包括一般在118处示出的音圈电机(VCM)。音圈电机118使致动器116及其相连的磁头110围绕枢轴120旋转，把磁头110定位在沿着磁盘内径124和磁盘外径126之间的弧形路径122的所需的数据磁道的上面。音圈电机118用伺服电子器件130根据磁头110和主机(未示出)产生的信号来驱动。
图2和图3分别是现有技术中悬架200的仰视图和侧视图。悬架200包括一基板区202，一弹力区204和一负载梁区206。
基板区202设计成与一基板(未示出)相焊接，而该基板此后被型锻成致动器臂。该基板通常在整个基板区下面延伸，部分基板延伸通过悬架中的开口214。该基板区还包括在基板区一侧延伸的并支承软性电路用结构的三个电气连接辅助接头片208、210和212。通常，软性电路盘旋在接头片之间，使得电路在接头片208和212上面并在接头片210下面。
弹力区204位于基板区202和负载梁206之间。弹力区204中的缝隙216设计成可减少弹力区的刚性，使得弹力区可根据施加到磁头的气动提升力而弹性地弯曲。
在弹力区204和基板区202之间是微致动器铰接230和232以及微致动器缝隙234和236。二个相应的微致动器(未示出)延伸通过微致动器缝隙234和236，并能根据提供给微电机的信号移动弹力区204和负载梁206。
负载梁206从弹力区204延伸到与万向架组件(未示出)相连的万向架联接部分207。负载梁206包括一工具通孔218和为万向架提供枢轴点的一凹座220。当媒体移动时，万向架组件根据施加到磁头的气动力围绕枢轴点纵摇和转动。负载梁206也包括用向上弯曲负载梁边缘形成的一对侧导轨222和224。
在本发明的许多方面中，提供了叠层悬架，其中，从叠层簿层中的一层去除材料，以帮助悬架的形成和/或帮助悬架的微驱动。图4提供本发明的叠层结构的一个实施例的横截面。
在图4中，叠层结构400包括一簿顶层402，一粘结层404和一厚底层406。在一实施例中，簿顶层402由厚度410为30.5微米的不锈钢片材组成。在此实施例中，厚底层406也由厚度412为63.5微米的不锈钢片材组成。此二不锈钢片材用粘结层404粘结在一起。在一实施例中，粘结层404是其涂复的厚度414为27微米的罗杰斯1500。
图5至图20表示本发明的各种实施例，在这些实施例中，把悬架上簿层中一簿层的一部分去除，以帮助悬架的生产或安装和/或帮助悬架的微驱动。在图5至图20中，项层402用对角剖面线表示，底层406用点标记表示。
例如，图5和图6提供了具有底部区504、弹力区506和负载梁508的悬架520的仰视图和俯视图。在悬架520中，把厚底部材料406和粘结层404的部分去除，使得二侧导轨500和502沿着负载梁508侧面仅由顶层402组成。在制作悬架过程中，把侧导轨弯折与负载梁的其余部分形成90度角。通过用一层材料组成导轨，与如果导轨由悬架的二层组成相比，导轨更容易弯曲。对导轨使用一层也可减少导轨的质量，从而帮助把负载梁的扭振频率推向高频。减少的质量也使负载梁的微驱动更容易，因此，由单一材料组成的负载梁在此也可称之为微驱动槽。
在另一实施例中，有联接翼代替二侧导轨。如同侧导轨500和502一样，该联接翼由顶层402组成。但是，代替向下延伸负载梁的长度，该联接翼表现为该负载梁每侧的二个短接头片。通过仅由一层制成联接翼，使它们更容易制造并有较小的质量。
图7和图8提供另一悬架实施例720的仰视图和俯视图，在该实施例中，仅用顶层402制成二电气互连辅助接头片700和702。通过从此二个接头片中去除底层406和粘结层404，使在电气连接辅助接头片之间盘旋软性电路更容易。尤其是，软性电路不必弯曲得厉害，在延伸通过接头片的上面的同时安装在接头片700和702的底部。
图9和图10提供一悬架实施例920的仰视图和俯视图，在该实施例中，焊接槽900、902、904、906、908和910形成在底层406和粘结层404中。该焊接槽使把叠层悬架920焊接到基板变得更容易，因为它们对将要焊接到基板的材料层提供了直接通道。通常，这允许更直接应用焊接所需热，从而更有效。它也可防止如对粘结剂施加热或电流可能发生的对叠层结构的损坏。
图11和图12提供本发明一悬架实施例1120的仰视图和俯视图，在该实施例中，负载梁的万向辅助部分1100仅由顶层402制成。通过仅由单一材料层制成万向辅助部分1100，更容易在负载梁上制成凹座1102和更容易把万向架焊接到负载梁。
图13和图14分别提供一悬架实施例1320的仰视图和俯视图，在该实施例中，微电机槽1302和1304形成在底层406和粘结层404中。槽1302和1304的每个槽提供了可安放微电机的空间。在插入时，微电机穿过缝隙1302和1304，并能使弹力区相对于底部移动。图15是微电机1502和1504放置在槽1302和1304中的悬架的仰视图。
通过把微电机插入槽中，减少了带有微电机的悬架的整个高度。这使得在磁盘组中的磁盘之间为非常小空间时更容易把悬架装配到磁盘驱动器中。这些槽也帮助把微电机安装在悬架上合适的位置，从而改进了悬架的微驱动。
图16提供一悬架实施例1620的俯视图，在该实施例中，基准点1600、1602、1604、1606和1608形成在顶层402和粘结层404中，但不在底层406中。基准点提供把诸如软性电路、滑板和微电机的部件与悬架相连的直观调整构件。通过仅在一个钢层形成基准点，减少了通过悬架的全孔的数目。这使得更容易使用基于真空的夹子和检测工具在安装中夹持和检测悬架。
图17和图18分别提供一悬架实施例1720的仰视图和俯视图，在该实施例中，粘结剂控制构件1700、1702、1704和1706形成在底层406中。这些粘结剂控制构件在微电机(未示出)下延伸，并帮助限制用来把微电机粘结到悬架的粘结剂的位置。当用来帮助安装微电机时，粘结剂控制构件在此也称之为微驱动槽。其它粘结剂控制构件能够对悬架添加，以限制用来把其它部件如软性电路粘结到悬架的粘结剂的位置。
图19和图20分别提供一悬架实施例2020的仰视图和俯视图，在该实施例中，仅由底层406制成微致动器铰接2000和2002。通过仅用一片金属片材制成铰接2000和2002，该铰接比悬架的其它部分更灵活，使微电机把负载梁相对于基板的移动变得更容易。
图21和图22分别提供一悬架实施例2100的仰视图和俯视图，在该实施例中，在底部区2106和2108由叠层的顶层402、粘结层404和底层406组成的同时，而弹力区2110的二臂2102和2104仅由项层402组成。在该实施例中，弹力区2110比基区2106和负载梁2108更灵活。在大部分这类实施例中，所选择的粘结层404使得它在负载梁和基区中具有某种机械阻尼特性。尤其是，在大部分这类实施例中使用的是比诸如Roger 1500的聚酰亚胺具有更好阻尼特性的粘结剂。
尽管所描述的上述构件出现在不同的实施例中，但是，本发明还包括在悬架的单一实施例中组合了二个或多个特点。
在本发明的一个实施例中，分别采用已知的冲压或切割技术如激光精密切割制成二材料层来组成悬架。然后，把粘结剂涂复到一层或二层材料层，把二层对齐并组合在一起制成叠层结构。二层的对齐和装配能用诸如集成电路制造中使用的系统的“选择和安装”机器人系统来进行。
在第二实施例中，二片材料粘结在一起组成叠层。然后，把整个叠层侵蚀制成悬架的总体形状。再把一层材料(和粘结剂，如果有的话)选择地进行侵蚀，以制成一个或多个上述的构件。
尽管本发明是结合使用二不锈钢层的实施例已作了如上描述的，但是，本发明不局限于这些材料。尤其是，一层或二层不锈钢层可用其它材料如铜和混合材料如高性能塑料或金属基体混合材料来替代。
总之，存取媒体(如106)上数据用的数据存储装置(如100)包括一叠层悬架(如520、720、920、1120、1320、1620、1720、2020)，该悬架有一基区(如504)、一弹力区(如506)和一负载梁(如508)。悬架还包括辅助区(如700、900、1100、1302、1600、1700)，该辅助区在材料层(如402、406)中制成槽并有助于将部件附连到叠层悬架。
在其它实施例中，悬架(如520、720、920、1120、1320、1620、1720、2020)包括基区(如504)、一负载梁(如508)和位于基区和负载梁之间至少一个微电机(如1502、1504)。悬架还包括帮助悬架微驱动用的至少一个微驱动槽(如500、1300、1700和2000)。
应该理解，即使本发明的各种实施例的许多特点和优点已在上述描述中结合本发明的各种实施例的结构和功能细节进行了陈述，但是，本揭示仅是示例性的，可在细节处进行变化，尤其在部件的结构和设计方面，可在本发明的原理内作所附的权利要求书表述权项的最广含义表示的最大程度的变化。例如，特别元件根据悬架的特别应用可作变化，同时保持大体相同的功能而不脱离本发明的范围和精神。此外，虽然在此描述的最佳实施例是关于磁盘驱动系统的悬架，但是，本领域的熟练技术人员会理解本发明的技术可应用于其它系统，如磁带驱动系统，而不脱离本发明的范围和精神。