硬碟驅動器的雙級微致動器和懸架設計的集成方法和設備的製作方法
2023-07-21 00:22:31 1
專利名稱：硬碟驅動器的雙級微致動器和懸架設計的集成方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及磁硬碟驅動器。更加具體地說，本發明涉及一種將滑塊電耦合至磁頭臂組件的方法。
背景技術：
在當今的技術中，利用了不同的方法來提高磁碟驅動器的記錄密度。圖1給出了一具有驅動器臂102的典型盤驅動器的示意圖，所述驅動器臂被配置為用於從一磁硬碟104進行讀取和對其進行寫入。通常，音圈馬達(VCM)106被用於控制硬碟驅動器臂102跨越磁硬碟106的運動。因為在單獨通過VCM 106定位記錄頭108的過程中存在固有公差(動態播放)，所以現在不會利用微致動器110來「精確調整」頭108的位置。利用VCM 106來進行粗調，然後微致動器110就以非常小的比例校正放置位置以補償VCM106(具有臂102)的公差。這允許較小的可記錄軌跡寬度，從而增加了硬碟驅動器的「每英寸軌道」(TPI)值(增加了驅動器密度)。
圖2給出了現有技術中使用的微致動器的示意圖。一般來說，利用滑塊202(包含讀/寫磁頭；未示出)來維持在盤表面104上的預定懸置高度(參見圖1)。微致動器可具有用於將一支撐裝置206連接至滑塊裝容單元208的撓性梁204，從而能夠使滑塊獨立於驅動器臂102運動(參見圖1)。可利用一電磁組件或一電磁/鐵磁組件(未示出)來對滑塊/磁頭202相對於臂102的方向/位置提供微小調節(參見圖1)。
開發一種在沒有扭曲的情況下將微致動器連接至HGA的方法是困難的。微致動器的扭曲可削弱其結構，從而降低了有效性並使微致動器更易受震動的衝擊。
扭曲還可能增加顆粒產生的可能性。所需要的是在不犧牲衝擊性能或不增加顆粒產生的情況下允許若干種變型的微致動器設計。
圖1表示現有技術中使用的包括一用於從磁硬碟進行讀取和對其進行寫入的驅動器臂的硬碟驅動器的內部圖；圖2表示現有技術中使用的微致動器；圖3a-b表示根據本發明原理的帶有一「U」形微致動器的硬碟驅動器頭萬向架組件(HGA)；圖4a-b表示金屬框架組件的一種實施方式；圖5a-b表示所述框架組件的另一種可供選擇的實施方式；圖6表示微致動器的一種實施方式；圖7表示接線板的一種實施方式；圖8表示所述與HGA相連接的框架組件的一種實施方式的頂視圖；圖9表示裝配後的壓電微致動器的一種實施方式的頂視圖；圖10表示裝配後的壓電微致動器的一種實施方式的側視圖；圖11a-b表示印刷電路組件的一種實施方式；圖12a-d表示第一臂接觸墊和第二臂接觸墊關於地線的電連接和激勵。
具體實施例方式
將對一種使用接線板將一磁讀/寫頭連接至一印刷電路組件的系統和方法進行介紹。按照一種實施方式，所述接線板具有一組用於控制讀取操作的接觸墊片和一組用於控制寫操作的接觸墊片。按照一種進一步的實施方式，所述印刷電路組件還能夠實現對微致動器臂的控制。按照一種實施方式，所述接線板可通過雷射焊接或通過使用紫外線固化環氧樹脂附著至微致動器的一框架組件。
圖3a以上面朝下的方位描述了具有「U」形微致動器的硬碟驅動器頭萬向架組件(HGA)的一種實施方式。按照一種實施方式，一磁讀/寫頭或滑塊302與一形成「U」形微致動器的框架組件304相連接。按照一種進一步的實施方式，所述「U」形微致動器在框架組件304的每一側上具有一與臂308相連接的壓電鋯鈦酸鉛(PZT)梁(臂)306。按照一種實施方式，一印刷電路組件310與滑塊302進行電耦合以控制讀寫功能。微致動器306與一懸掛式舌片312相連接，所述懸掛式舌片是所述頭萬向架組件(HGA)314的一部分。在所述HGA314中切割一第一孔318以減少重量。第二孔318使得HGA314能夠安裝在一樞軸上。圖3b以相反方向表示本發明。
按照本發明的一種實施方式，使用一金屬框架組件402來構造所述微致動器。圖4a表示金屬框架組件402的一種實施方式的頂視圖。一底板片404用作框架組件402與HGA314的一懸掛式舌片312相連接的耦合點。一第一臂406和一第二臂406從所述底板片404的相對兩側伸出。按照一種進一步的實施方式，一第一支撐408與所述第一臂406的與底板片404相對的末端連接，一第二支撐408與所述第二臂406的與底板片404相對的末端連接。所述第一和第二支撐408用於支撐所述磁讀/寫頭302。圖4b表示所述金屬框架組件402的一種實施方式的側視圖。所述底板片404處在與支撐408不同的平行平面上以便保持所述磁讀/寫頭302和懸掛式舌片312之間的平行間隙。按照一種實施方式，所述框架組件由不鏽鋼製成。按照一種進一步的實施方式，所述框架組件具有25微米的厚度。
圖5a表示框架組件402的另一種可供選擇的實施例的頂視圖。按照所述另一種可供選擇的實施方式，所述兩個臂406與一後支撐502相連接，所述後支撐502具有一用於耦合至所述懸掛式舌片的底板片404。按照一種進一步的實施方式，每個臂406具有一橫伸梁504，通過該橫伸梁來附著所述第一和第二支撐408。圖5b表示所述可選擇實施例的側視圖。按照實施方式，所述底板片404和所述第一和第二支撐408處在不同的平面上以便保持所述平行間隙。
圖6表示所述微致動器的一種實施方式。按照一種實施方式，一壓電梁308耦合在所述框架組件402的每個臂406的內部。按照本實施方式，通過所述臂406與底板片404和所述第一和第二支撐408的連接來支撐所述壓電梁。按照一種實施方式，所述壓電梁308通過紫外線固化環氧樹脂來與所述臂406相耦合。在一個實施例中，壓電梁308是多層的。
圖7表示一接線板702的一種實施方式。按照一種實施方式，一正和負讀取跡線704被固定至所述接線板702的前面。按照進一步的實施方式，一正和負寫跡線706被固定至所述接線板702的後面。按照一種實施方式，通過銀環氧樹脂將一金圖案固定至所述接線板702的後側。圖案708用於減小磁頭302和懸掛舌片312之間的接觸電阻以防止對所述磁頭釋放靜電。按照一種實施方式，所述讀取跡線704和所述寫跡線706通過一組電接引線710而連接至所述印刷電路組件310。
圖8表示連接至HGA314的所述框架組件402的一種實施方式的頂視圖。按照一種實施方式，所述接線板702在所述第一和第二支撐408處與所述框架組件402相連接。按照一種實施方式，在焊點802處進行的雷射焊接將所述接線板702連接至所述支撐408。按照另一種可供選擇的實施方式，使用紫外線固化環氧樹脂來將所述接線板702耦合至所述支撐408。所述金屬框架組件402與所述HGA314相連接。按照一種實施方式，在焊點804處將底板片404雷射焊接至所述懸掛舌片312。按照另一種可供選擇的實施方式，使用紫外線固化環氧樹脂來將所述金屬框架組件402耦合至所述懸掛舌片312。按照一種實施方式，由一個或多個致動器臂墊片組成的第一組806被固定至與所述金屬框架組件402的第一臂406相鄰近的懸掛舌片312。按照進一步的一種實施方式，由一個或多個致動器臂墊片組成的第二組808被固定至與所述金屬框架組件402的第二臂406相鄰近的懸掛舌片312。按照一種實施方式，所述第二組致動器臂墊片806與所述第一組致動器臂墊片808電氣分離開。按照一種實施方式，讀取跡線704、寫跡線706和所述第一組致動器墊806和第二組致動器墊808全部是通過一組電接引線710連接至所述印刷電路組件310。
圖9表示裝配後的壓電微致動器的一種實施方式的頂視圖。按照一種實施方式，壓電梁308與框架組件的每個臂相結合。按照進一步的一種實施方式，每個梁與所述懸掛式舌片312上的第一組致動器臂墊片806或第二組致動器臂墊片808進行電耦合。按照一種實施方式，所述由一個或多個致動器臂墊片組成的第一組806和第二組808通過金球接合與壓電梁308進行電耦合。在一可選擇實施例中，所述由一個或多個致動器臂墊片組成的第一組806和第二組808通過焊塊接合與壓電梁308進行電連接。按照一種實施方式，磁讀/寫頭302與第一支撐408和第二支撐408上的接線板相耦合。按照一種實施方式，磁讀/寫頭302通過紫外線固化環氧樹脂與所述第一支撐408和第二支撐408相耦合。按照一種進一步的實施方式，磁讀/寫頭302與所述讀跡線704和寫跡線706電耦合。
圖10表示裝配後的壓電微致動器的一種實施方式的側視圖。按照一種實施方式，HGA的懸掛式負載梁1004上的凹窩1002保持懸掛舌片312和懸掛式負載梁1004之間的平行間隙。按照一種進一步的實施方式，懸架1006支撐所述懸掛舌片312。
圖11a表示印刷電路組件310在HGA314上進行的定位的一種實施方式。圖11b表示印刷電路組件310的一種實施方式。按照一種實施方式，所述印刷電路組件包括一正寫入接觸墊片1102、一負寫入接觸電片1104、一正讀取接觸墊片1106、和一負讀取接觸墊片1108。按照一種進一步的實施方式，所述印刷電路組件包括一與所述第一組致動器臂墊片806電耦合的第一臂接觸墊片1110，和一與所述第二組致動器臂墊片808電耦合的第二臂接觸墊片1112。按照一種實施方式，所述印刷電路組件包括一地線1114。
圖12a表示所述第一臂接觸墊片1110和所述第二臂接觸墊片1112關於所述地線1114的電連接的一種實施方式。圖12b表示用於圖12a的電連接的壓電梁308的激勵的一種實施方式的曲線圖，其對於每個粱使用了一個不同的正弦波形。按照一種實施方式，該激勵過程是在執行軌道跟蹤和搜索還原功能的同時發生的。圖12c表示所述第一臂接觸墊片1110和所述第二臂接觸墊片1112關於地線1114的電連接方式的一可選擇實施例。圖12d表示用於圖12c的電連接的壓電梁308的激勵的一種實施方式的曲線圖，其使用了一個單一的正弦波形來激勵兩個壓電梁。
雖然此處已經特定的闡釋和說明了若干種實施方式，但應該意識到，在不脫離本發明的精神和預定範圍的情況下，對本發明的修改和變化可通過上面的教導來涵蓋並且落在後附權利要求的範圍內。
權利要求
1.一種微致動器，包括金屬框架組件，其中該金屬框架組件包括底板片；第一臂，其一端與所述底板的第一側相耦合；和第二臂，其與所述底板的第二側相耦合；磁讀/寫頭，用於從一盤進行讀取和對其進行寫入；和接線板，用於將所述磁讀/寫頭電耦合至一印刷電路組件。
2.如權利要求1所述的微致動器，其中所述金屬框架組件由不鏽鋼構成。
3.如權利要求1所述的微致動器，其中所述金屬框架組件為25微米厚的架。
4.如權利要求1所述的微致動器，其中所述金屬框架組件還包括與所述第一臂相耦合的第一支撐和與所述第二臂相耦合的第二支撐，所述第一和第二支撐用於支撐所述接線板。
5.如權利要求1所述的微致動器，其中進一步包括與所述第一臂相耦合的第一條壓電致動器材料；和與所述第二臂相耦合的第二條壓電致動器材料。
6.如權利要求5所述的微致動器，其中所述第一條壓電致動器材料與所述第一臂的外側相耦合，所述第二條壓電致動器材料與所述第二臂的外側相耦合。
7.如權利要求5所述的微致動器，其中所述第一條壓電致動器材料與所述第一臂的內側相耦合，所述第二條壓電致動器材料與所述第二臂的內側相耦合。
8.如權利要求5所述的微致動器，進一步包括與所述第一條壓電致動器材料相耦合的第一組一個或多個接合墊片，所述第一組接合墊片用於將所述第一條壓電致動器材料電耦合至所述印刷電路組件；和與所述第二條壓電致動器材料相耦合的第二組一個或多個接合墊片，所述第二組接合墊片用於將所述第二條壓電致動器材料電耦合至所述印刷電路組件。
9.如權利要求8所述的微致動器，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料被分開控制。
10.如權利要求9所述的微致動器，其中使用兩種不同相位的正弦波形來激勵所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料。
11.如權利要求9所述的微致動器，其中使用單一的正弦波形來激勵所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料。
12.如權利要求8所述的微致動器，其中所述第一組接合墊片和所述第二組接合墊片通過金球接合電耦合至所述第一和第二條壓電材料。
13.如權利要求8所述的微致動器，其中所述第一組接合墊片和所述第二組接合墊片通過焊料塊接合電耦合至所述第一和第二條壓電材料。
14.如權利要求5所述的微致動器，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料通過環氧樹脂耦合至所述金屬框架組件。
15.如權利要求5所述的微致動器，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料為多層的。
16.如權利要求1所述的微致動器，其中所述框架組件通過紫外線固化環氧樹脂與所述頭萬向架組件和接線板相耦合。
17.如權利要求1所述的微致動器，其中所述接線板包括第一組一個或多個接合墊片，其專用於從所述印刷電路至所述磁讀/寫頭電耦合讀取的數據，和第二組一個或多個接合墊片，其專用於從所述印刷電路至所述磁讀/寫頭電耦合寫入的數據。
18.如權利要求1所述的微致動器，其中所述金屬框架組件通過雷射焊接耦合至所述頭萬向架組件和所述接線板。
19.一種系統，包括帶有懸掛舌片的頭萬向架組件；金屬框架組件，其中該金屬框架組件包括底板片；第一臂，其一端與所述底板的第一側相耦合；和第二臂，其與所述底板的第二側相耦合；包含數據的盤；耦合至所述框架組件的磁讀/寫頭，該磁讀/寫頭用於從所述盤讀取數據；印刷電路組件，用於控制所述磁讀/寫頭的讀寫功能；和接線板，用於將所述磁讀/寫頭電耦合至印刷電路組件。
20.如權利要求19所述的系統，其中所述金屬框架組件由不鏽鋼構成。
21.如權利要求19所述的系統，其中所述金屬框架組件為25微米厚的架。
22.如權利要求19所述的系統，其中所述金屬框架組件還包括一與所述第一臂相耦合的第一支撐和一與所述第二臂相耦合的第二支撐，所述第一和第二支撐用於支撐所述接線板。
23.如權利要求19所述的系統，其中進一步包括與所述第一臂相耦合的第一條壓電致動器材料；和與所述第二臂相耦合的第二條壓電致動器材料。
24.如權利要求23所述的系統，其中所述第一條壓電致動器材料與所述第一臂的外側相耦合，所述第二條壓電致動器材料與所述第二臂的外側相耦合。
25.如權利要求23所述的系統，其中所述第一條壓電致動器材料與所述第一臂的內側相耦合，所述第二條壓電致動器材料與所述第二臂的內側相耦合。
26.如權利要求23所述的系統，進一步包括與所述第一條壓電致動器材料相耦合的第一組一個或多個接合墊片，所述第一組接合墊片用於將所述第一條壓電材料電耦合至所述印刷電路組件；和與所述第二條壓電致動器材料相耦合的第二組一個或多個接合墊片，所述第二組接合墊片用於將所述第二條壓電材料電耦合至所述印刷電路組件。
27.如權利要求26所述的系統，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料被分開控制。
28.如權利要求27所述的系統，其中使用兩種不同相位的正弦波形來激勵所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料。
29.如權利要求27所述的系統，其中使用單一的正弦波形來激勵所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料。
30.如權利要求26所述的系統，其中所述第一組接合墊片和所述第二組接合墊片通過金球接合電耦合至所述第一和第二條壓電材料。
31.如權利要求26所述的系統，其中所述第一組接合墊片和所述第二組接合墊片通過焊料塊接合電耦合至所述第一和第二條壓電材料。
32.如權利要求23所述的系統，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料通過環氧樹脂耦合至所述金屬框架組件。
33.如權利要求23所述的系統，其中所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料為多層的。
34.如權利要求19所述的系統，其中所述框架組件通過紫外線固化環氧樹脂與所述頭萬向架組件和接線板相耦合。
35.如權利要求19所述的系統，其中所述接線板包括第一組一個或多個接合墊片，其專用於從所述印刷電路至所述磁讀/寫頭電耦合讀取的數據，和第二組一個或多個接合墊片，其專用於從所述印刷電路至所述磁讀/寫頭電耦合寫入的數據。
36.如權利要求19所述的系統，其中所述金屬框架組件通過雷射焊接耦合至所述頭萬向架組件和所述接線板。
37.如權利要求19所述的系統，其中所述HGA上的一個凹窩保持所述金屬框架組件和HGA之間的平行間隙。
38.一種方法，包括將磁讀/寫頭與一金屬框架組件的第一臂和一第二臂相附著；和用接線板將所述磁讀/寫頭電耦合至印刷電路組件。
39.如權利要求38所述的方法，進一步包括將一第一條壓電致動器材料電耦合至所述第一臂；和將一第二條壓電致動器材料電耦合至所述第二臂。
40.如權利要求39所述的方法，進一步包括通過一第一組一個或多個接合墊片將所述第一條壓電材料電耦合至所述印刷電路組件；和通過一第二組一個或多個接合墊片將所述第二條壓電材料電連接至所述印刷電路組件。
41.如權利要求39所述的方法，進一步包括分開控制所述第一條壓電致動器材料和所述第二條壓電致動器材料。
全文摘要
本發明披露一種使用一接線板將一磁讀/寫頭電連接至一印刷電路組件的系統和方法。所述接線板具有一組用於控制讀取的接觸墊片和一組用於控制寫入的接觸墊片。所述印刷電路組件也能夠實現對微致動器臂的控制。可通過雷射焊接或通過使用紫外線固化環氧樹脂將所述接線板連接至所述微致動器的一框架組件。
文檔編號G11B5/55GK1685400SQ02829732
公開日2005年10月19日 申請日期2002年10月9日 優先權日2002年10月9日
發明者姚明高, 白石一雅, 解貽如 申請人:新科實業有限公司