將撓曲件粘結到微致動器的懸浮組件的製作方法

2023-09-13 19:32:00 2

專利名稱：將撓曲件粘結到微致動器的懸浮組件的製作方法
技術領域：
背景技術：
信息存儲裝置在計算機或者其它消費者電子裝置中用於檢索和/或存儲數據。磁硬碟驅動器是信息存儲裝置的示例，其包括能夠讀和寫的一個或者更多磁頭，但是其它信息存儲裝置也可以包括磁頭一有時包括不能寫的磁頭。為了方便，能夠讀取的所有磁頭在此被稱為「讀磁頭」，不考慮其它裝置和讀取磁頭還能夠執行的功能(例如寫入、飛行高度控制、接觸檢測(touch down detection)、搭接控制等)。在現代化硬磁碟驅動裝置中，每個讀取磁頭是磁頭萬向架組件(HGA)的子部件。 讀取磁頭通常包括滑塊和讀/寫換能器。讀/寫換能器通常包括磁阻讀取元件(例如，所謂的巨磁阻讀取元件或者隧道磁阻讀取元件)和感應式寫入結構，該寫入結構包括通過光刻沉積的平坦線圈和具有朝向磁碟介質的極尖的磁軛結構。HGA通常還包括懸浮組件，該懸浮組件包括安裝板、載荷梁和層壓撓曲件以承載到達和來自讀取磁頭的電信號。讀取磁頭通常粘結到層壓撓曲件的舌狀部件。反過來，HGA是通常包括多個HGA、旋轉致動器、和柔性電纜的磁頭堆疊組件(HSA)的子部件。每個懸浮組件的安裝板附連到旋轉致動器的臂(例如，通過鍛造)，並且每個層壓撓曲件包括電連接到 HAS的柔性電纜的撓曲件尾部(例如，通過焊接)。現代化的層壓撓曲件通常包括通過聚醯亞胺電介質層與不鏽鋼支撐層隔離的導電銅軌跡。使得來自/到達磁頭的信號能夠到達致動器主體上的柔性電纜，每個HGA撓曲件包括撓曲件尾部，其沿著致動器臂延伸遠離磁頭並最終附連到鄰近致動器主體的柔性電纜。也就是說，撓曲件包括導電軌跡，其電連接到磁頭上的多個導電焊盤，並且自鄰近的磁頭延伸、終止於撓曲件尾部處的電連接點。通常由音圈馬達(VCM)所驅動的旋轉致動器主動控制HSA相對於磁碟驅動器中的旋轉磁碟的位置，以及由此讀取磁頭相對於磁碟上的數據磁軌/磁軌的位置。具體地，通過 VCM的線圈傳導的電流向旋轉致動器施加扭矩，使得讀取磁頭能夠在旋轉磁碟上尋找和遵循預期的數據磁軌。然而，增加表面數據密度的工業趨勢已經使大量減少磁碟上的數據磁軌之間的間距成為必要。另外，磁碟驅動器性能要求，特別是有關存取期望數據所需時間的需求，已經不允許降低磁碟的旋轉速度。實際上，對於很多磁碟驅動器應用，已經顯著增加了旋轉速度。這些趨勢的結果是要求增加帶寬用於相對於旋轉磁碟上的數據磁軌進行讀磁頭位置的伺服控制。本領域中提出的增加磁碟驅動器伺服帶寬的一種方案是雙階致動。在雙階致動概念中，VCM所驅動的旋轉致動器用作粗致動器(用於HSA位置相對於磁碟的大調節)，而具有較高帶寬但是較少衝程的所謂的「微致動器」用作細緻動器(用於讀磁頭位置的較小調節)。本領域已經提出的各個微致動器設計用於磁碟驅動器應用中的雙階致動。這些設計中的一些使用固定到懸浮組件的不鏽鋼部件(例如，安裝板或者其延伸部件、和/或載荷梁或者其延伸部件和/或將安裝板連接到載荷梁的中間不鏽鋼部件)的一個或者更多壓電微致動器。微致動器可以以經過延長的存儲、運輸時間，暴露於高溫度和溼度之後的方式通過接合連接器電連接到撓曲件，而接合連接器產生對電流流動的高阻抗和可能導致接合連接器破損的降低的機械強度。因此，信息處理裝置領域中存在對位於撓曲件和微致動器之間的、保持較好的電流流動並保持較好的機械強度的接合連接器的需要。

發明內容


圖1是能夠包括本發明的一個實施例的磁碟驅動器的俯視圖；圖2是磁頭萬向架組件(HGA)的仰視立體圖；圖3是圖示根據本發明的一個實施例具有單個貫穿孔、連接到微致動器的撓曲件的仰視圖；圖4是圖示根據本發明的一個實施例具有多個貫穿孔、連接到微致動器的撓曲件的仰視圖；圖5是根據本發明的一個實施例的延伸穿過撓曲件的貫穿孔以將撓曲件粘結到微致動器的底面的環氧樹脂的截面圖；圖6是根據本發明的一個實施例的延伸穿過貫穿孔的環氧樹脂的近視圖。
具體實施例方式圖1是能夠包括本發明的一個實施例的磁碟驅動器100的俯視圖。磁碟驅動器100 包括磁碟驅動器基座102。磁碟驅動器100還包括可旋轉地安裝在磁碟驅動器基座102上的樞軸106，其用於旋轉安裝在樞軸106上的磁碟104。磁碟104的旋轉建立穿過可選的循環過濾器108的空氣流動。在某些實施例中，磁碟驅動器100可以只有單個磁碟104，或者可替代地，有兩個或者更多個磁碟。磁碟驅動器100還包括可旋轉地安裝在磁碟驅動器基座102上的旋轉粗致動器 110。旋轉粗致動器110包括支撐磁頭萬向架組件(HGA) 118的致動器臂114。音圈馬達112 通過有限角度的範圍旋轉致動器110，使得HGA 118可以以期望的方式相對磁碟104上的一個或者更多信息磁軌進行定位。優選地，磁碟驅動器100的每個磁碟表面將包括一個HGA 118，但是也考慮使用較少HGA的低密度(cbpopulated)磁碟驅動器。在非工作狀態下，HGA 可以擱置在斜面120上，例如避免與不旋轉的磁碟104接觸。到達/來自HGA 118的電信號被承載到其它驅動器電子裝置，部分經過柔性電纜(未示出)和柔性電纜架116。圖2是HGA 200的仰視立體圖。再參照圖2，HGA 200包括載荷梁(load beam) 202 和用於從磁碟(例如磁碟104)讀取數據以及向其寫入數據的讀取磁頭210。讀取磁頭210 包括具有空氣承載表面(標記210指向該表面)和相對的頂表面(圖2視圖中不可見)的滑塊基底。滑塊基底優選包括AlTiC，但是也可以使用其它陶瓷製品或者矽。讀取磁頭210 的滑塊基底還包括拖尾面(trailing face) 212，該拖尾面包括讀取/寫入換能器(太小而幾乎不能在圖2的視圖中顯示，但是布置在拖尾面212上)。在某些實施例中，讀取/寫入換能器優選為與磁阻讀取換能器混合的感式式磁寫入換能器。載荷梁202的用途是向讀取磁頭210提供有限的垂直順性以在磁碟(例如，圖1的磁碟104)旋轉時遵循磁碟表面的垂直波動，以及利用預載力將讀取磁頭210的空氣承載表面相對磁碟表面進行預加載，這通常稱為「力加載(gram load)」。在圖2的實施例中，HGA 200還包括附連到載荷梁202的層壓撓曲件(laminated flexure) 204o層壓撓曲件204包括具有讀取磁頭接合表面的舌狀部件206。磁頭210附連到層壓撓曲件204的舌狀部件206的讀取磁頭接合表面。由於讀取磁頭210部分地遮擋舌狀部件206，因此舌狀部件206的僅僅一部分在圖2的視圖中可見。層壓撓曲件204的第一個用途是向磁頭210提供順性以在磁碟(例如，磁碟104)旋轉時遵循磁碟表面的俯仰和側滾角(pitch and roll angular)波動，同時限制讀取磁頭210和載荷梁202之間在橫向方向和繞著偏航軸的相對運動。層壓撓曲件204的第二個用途是提供多個電路徑以幫助到達 /來自讀取磁頭210的信號傳輸。對於第二個用途，層壓撓曲件204包括在層壓撓曲件204 的電導體(例如，銅)子層中限定的多個導電軌跡218。導電軌跡218與支撐層(例如，不鏽鋼)通過電介質層(例如，聚醯亞胺)隔開。在圖2的實施例中，載荷梁202包括鉸鏈板222和224，並且經過鉸鏈板222和2M 附連到安裝板220和微致動器安裝結構250。這些部件可以由不鏽鋼製成，並且例如可以通過多個點焊將它們彼此附連。可替代地，載荷梁202可以具有整體鉸鏈板區域而不使用單獨的鉸鏈板部件組裝，從而載荷梁202及其鉸鏈板將是具有物質連續性的單個部件。具有鉸鏈板222、224(如果存在)的載荷梁202、微致動器安裝結構250和安裝板 220可以一起稱為「懸浮組件」。由此，安裝板220還可以稱為懸浮組件安裝板220。在某些優選實施例中，懸浮組件安裝板220包括鍛造凸臺(swage boss) 2 以幫助懸浮組件附連到致動器臂(例如，致動器臂114)。在該情況下，懸浮組件安裝板220還可以稱為「鍛造安裝板」。請注意在層壓撓曲件204被附連到載荷梁202之後，層壓撓曲件204可以視為也屬於「懸浮組件」。可以看到，微致動器安裝結構250自懸浮組件安裝板220延伸。在此實施例中，可以看到微致動器安裝結構250是附連(例如，通過多個點焊接)到懸浮組件安裝板220的單獨子部件。然而，可替代地，微致動器安裝結構250和懸浮組件安裝板220可以是具有物質連續性的單個部件而不是子部件的組件。微致動器255可以安裝在安裝結構250的窗口中。微致動器255具有頂面(未示出)和底面257。轉到圖3，圖3是圖示根據本發明的一個實施例連接到微致動器255的撓曲件204 的仰視圖。撓曲件204包括焊盤層310和貫穿孔沈0，其中貫穿孔260延伸穿過焊盤層310。 環氧樹脂311安放在撓曲件204的貫穿孔260中並將撓曲件204粘結到微致動器255，如下所述。具體地，撓曲件204附連到微致動器255的底面並且通過環氧樹脂粘合劑(印oxy bond) 311電耦合到微致動器255。環氧樹脂粘合劑311也可以稱為接合連接器(joint connector)。要將撓曲件204電耦合到微致動器255，可以使用諸如銀(Ag)的導電環氧樹脂 311。在一個實施例中，撓曲件204可以包括焊盤層310和貫穿孔沈0，其中貫穿孔260 延伸穿過焊盤層310。環氧樹脂粘合劑311可以安放在撓曲件204的貫穿孔沈0中並將撓曲件204粘結到微致動器255的底面。例如，環氧樹脂粘合劑311可以直接安放在撓曲件 204的貫穿孔260下方的焊盤層310上，並且朝環氧樹脂粘合劑311的方向按壓微致動器 255，使得環氧樹脂粘合劑311大範圍地粘結到微致動器255的底面並且延伸穿過貫穿孔 360，如下文所述。在一個實施例中，參照圖4，可以使用多個貫穿孔350。與圖3—樣，每個貫穿孔 350延伸通過焊盤層310。環氧樹脂粘合劑311可以分別安放在每個貫穿孔350中以分別粘結到微致動器255的底面。根據一個實施例，微致動器255可以是壓電(PZT)微致動器。壓電微致動器可以包括與環氧樹脂粘結的金(Au)層覆蓋塗層。此外，如圖3和圖4所示，在一個實施例中，焊盤層310可以包括包含金(Au)塗層 312的銅(Cu)層316和金屬層357。另外，在一個實施例中，通孔360可以將撓曲件204的 Cu層316連接到撓曲件的金屬層357。在一個實施例式中，金屬層357是不鏽鋼。參照圖5，示出延伸通過撓曲件204的貫穿孔260同時將撓曲件204粘結到微致動器255的底面257的環氧樹脂311(例如，銀)的截面圖。如上所述，環氧樹脂粘合劑311 可以直接安放在撓曲件204的貫穿孔260下方的焊盤層上，並且朝環氧樹脂粘合劑311的方向按壓微致動器255，使得環氧樹脂粘合劑311大範圍地粘結到微致動器255的底面257 並且延伸穿過貫穿孔360。如圖5所示，銀環氧樹脂311延伸穿過撓曲件204的貫穿孔260 並且延伸穿過和圍繞銅層316的金塗層312、通過絕緣體層317、和通過撓曲件204的不鏽鋼金屬層357，並且大範圍地粘結到微致動器255的底面257。在一個實施例中，絕緣體層 317是聚醯亞胺。另外，壓電微致動器255可以包括被銀環氧樹脂311粘結的金覆蓋物。另外，通孔360可以將Cu層316連接到撓曲件204的金屬層357。在一個實施例中，金屬層357是不鏽鋼。由此，在一個實施例中，焊盤層可以包括具有金塗層312的銅層 316、絕緣體層317和不鏽鋼金屬層357。簡要地參照圖6，該圖是延伸穿過撓曲件204的具有金塗層312的銅層316的銀環氧樹脂311的近視圖，從圖中可見，銀環氧樹脂311穿過貫穿孔260溢出。利用這種方式，已經發現銀環氧樹脂311與微致動器255大範圍接觸並且在銀環氧樹脂311與微致動器255之間產生大量接觸面積。這甚至在極端環境條件下在撓曲件 204和微致動器255之間提供銀環氧樹脂粘合劑311的很大的導電性。此外，由於環氧樹脂311形成的類似鉚接部件，因此環氧樹脂粘合劑311(或者稱為接合連接器)的抗剪強度增加。另外，當利用諸如先前參照圖4描述的多個貫穿孔沈0 時，導電性和抗剪強度進一步提高，其中三個貫穿孔350用於環氧樹脂粘合劑311的粘結以形成多個接合連接器。應理解，儘管圖3和圖4圖示了一個和三個貫穿孔實施例，但是可以利用任意合適數量的貫穿孔。另外，通過利用通孔360將撓曲件204的銅層316連接到撓曲件204的不鏽鋼金屬層357，在撓曲件204和微致動器255之間提供更好的電連接。在先前描述的實施例中，撓曲件204通過微致動器255施加電壓以驅動微致動器 255，撓曲件204和微致動器255之間的環氧樹脂粘合劑311或者接合連接器被改進，同時進一步提供更好的接合機械強度。已經發現利用此類型的環氧樹脂粘合劑311或者接合連接器，即便在暴露於高溫度和溼度以及延長存儲時間的情況下，也會有利地保持電流流動和機械強度。 在上述說明中，參照特定的示例性實施例描述了本發明，但是本領域技術人員將認識到本發明不限於這些實施例。可以想到，本發明的各種特徵和方面可以獨立或者聯合使用，並且可能在不同環境或者應用中使用。因此，說明書和附圖視為圖示性的和示例性的而不是限制性的。「包括」、「包含」和「具有」意指開放式術語。
權利要求
1.一種磁碟驅動器，包括附連到磁碟驅動器基座的樞軸； 安裝在所述樞軸上的磁碟；附連到所述磁碟驅動器基座的粗致動器，所述粗致動器包括致動器臂；以及附連到所述致動器臂的懸浮組件，所述懸浮組件包括 具有頂面和底面的安裝板； 在所述安裝板中形成的微致動器安裝結構；安裝在所述微致動器安裝結構中用以定位讀取磁頭的微致動器，所述微致動器具有頂面和底面；以及附連到所述安裝板的所述底面的撓曲件，所述撓曲件包括焊盤層和延伸通過所述焊盤層的貫穿孔，其中所述焊盤層上的環氧樹脂大範圍地粘結到所述微致動器並且延伸穿過所述貫穿孔。
2.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，還包括多個貫穿孔，每個貫穿孔延伸穿過所述焊盤層。
3.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述微致動器是壓電微致動器。
4.根據權利要求3所述的磁碟驅動器，其中所述壓電微致動器包括被環氧樹脂粘結的金層ο
5.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述環氧樹脂包括銀(Ag)。
6.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述撓曲件的所述焊盤層包括絕緣體層和^^^J^l J^ ο
7.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，其中所述撓曲件的所述焊盤層包括具有金(Au) 塗層的銅(Cu)層。
8.根據權利要求7所述的磁碟驅動器，其中所述撓曲件的所述銅層還包括接地軌跡和多個其它軌跡。
9.根據權利要求1所述的磁碟驅動器，還包括通孔，所述通孔將所述撓曲件的銅(Cu) 層連接到所述撓曲件的金屬層。
10.根據權利要求9所述的磁碟驅動器，其中所述撓曲件的所述金屬層是不鏽鋼。
11.一種懸浮組件，包括 具有頂面和底面的安裝板；在所述安裝板內形成的微致動器安裝結構；安裝在所述微致動器安裝結構中以定位讀取磁頭的微致動器，所述微致動器具有頂面和底面；以及附連到所述安裝板的所述底面的撓曲件，所述撓曲件包括焊盤層和延伸穿過所述焊盤層的貫穿孔，其中所述焊盤層上的環氧樹脂大範圍地粘結到所述微致動器並延伸穿過所述貫穿孔。
12.根據權利要求11所述的懸浮組件，還包括多個貫穿孔，每個貫穿孔延伸穿過所述焊盤層。
13.根據權利要求11所述的懸浮組件，其中所述微致動器是壓電微致動器。
14.根據權利要求13所述的懸浮組件，其中所述壓電微致動器包括被粘結環氧樹脂的金層。
15.根據權利要求11所述的懸浮組件，其中所述環氧樹脂包括銀(Ag)。
16.根據權利要求11所述的懸浮組件，其中所述撓曲件的焊盤層包括絕緣體層和金屬層。
17.根據權利要求11所述的懸浮組件，其中所述撓曲件的所述焊盤層包括具有金(Au) 塗層的銅(Cu)層。
18.根據權利要求17所述的懸浮組件，其中所述撓曲件的所述銅層還包括接地軌跡和多個其它軌跡。
19.根據權利要求11所述的懸浮組件，還包括通孔，所述通孔將所述撓曲件的銅(Cu) 層連接到所述撓曲件的金屬層。
20.根據權利要求19所述的懸浮組件，其中所述撓曲件的所述金屬層是不鏽鋼。
全文摘要
本發明公開一種用於磁碟驅動器的懸浮組件，其包括具有頂面和底面的安裝板；形成在安裝板內的微致動器安裝結構；安裝在微致動器安裝結構中的微致動器，其中微致動器具有頂面和底面；以及附連到安裝板的底面和微致動器的撓曲件。撓曲件包括焊盤層和貫穿孔，其中貫穿孔延伸穿過焊盤層。焊盤層上的環氧樹脂大範圍地粘結到微致動器並且延伸穿過貫穿孔。
文檔編號G11B5/48GK102314887SQ20111018303
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月27日 優先權日2010年6月29日
發明者J·E·斯庫拉, W·C·舒姆, Y·劉 申請人:威騰電子技術公司