硬碟驅動器及其氣密密封方法
2023-08-01 17:18:56 1
專利名稱：硬碟驅動器及其氣密密封方法
技術領域：
本發明涉及硬碟驅動器，尤其涉及氣密密封的硬碟驅動器及方法。
背景技術：
通常，硬碟驅動器(HDD)被密封以防止汙染物進入HDD和/或防止HDD內的氣體逃逸。可有約十五種非氣密密封件，其全部使用聚合物(例如彈性體墊和粘合帶)。此外， 通氣過濾器用於平衡內部壓強和外界壓強。不幸的是，使用傳統密封方法不能建立真正的氣密密封。因此，會導致高的氣體滲透率。例如，水蒸氣的溶解性和低密度氣體(例如氦) 的擴散係數非常高。此外，傳統的基於鋁的鑄造板可能有太多的孔而不能包含用於HDD的壽命的低密度氣體。而且，對於鋁-鋁和鋁-鋼氣密接合，產生真正的氣密密封是困難而且昂貴的。
發明內容
根據本發明的一方面，一種硬碟驅動器包括內基板，包括多孔材料，配置來用於所述硬碟驅動器的內部部件的安裝；外氣密基板，包括非多孔材料，配置來氣密密封所述硬碟驅動器；外連接基板，包括緊固特徵；以及外氣密罩，氣密密封到所述外氣密基板。根據本發明的另一方面，一種用於氣密密封硬碟驅動器的方法，所述方法包括與外氣密基板相鄰地設置內基板，其中所述內基板包括多孔材料且所述外氣密基板包括非多孔材料；與所述外氣密基板相鄰地設置外連接基板；在所述硬碟驅動器內設置低密度氣體；以及將外氣密罩氣密地密封到所述外氣密基板以將所述低密度氣體氣密地密封在所述硬碟驅動器內。
圖1示出根據本發明一實施例的HDD的示例。圖2示出根據本發明一實施例的HDD的示例。圖3示出根據本發明一實施例的氣密密封HDD的方法的流程圖的示例。本說明書中涉及的附圖應理解為不是按比例繪製的，除非明確註明。
具體實施例方式現在將詳細參照本技術的實施例，實施例的示例示於附圖中。雖然將結合各種實施例描述本技術，但是將理解，它們無意將本技術限制到這些實施例。相反，本技術旨在覆蓋可包括在所附權利要求定義的各種實施例的思想和範圍內的替換、變型和等價物。此外，在下面對實施例的描述中，闡述了許多具體細節以提供對本技術的徹底理解。然而，可以實踐本技術而沒有這些具體細節。另一些情形下，公知方法、工序、部件和電路不必詳細描述以免不必要地模糊實施例的各個方面。現在參照圖1，示出用於計算機系統的包括磁硬碟或HDD 100的信息儲存系統的一實施例的示意圖，雖然僅一個頭和一個盤表面組合被示出。這裡對一個頭-盤組合的描述也可應用於多個頭-盤組合。換言之，本技術與頭-盤組合的數量無關。一般地，HDD 100 具有內基板(internal base plate) 113 和內罩(internal cover)(未示出)。在一實施例中，內殼(internal housing) 113容納具有至少一個介質或磁碟138的盤組。盤組(如盤138所表示的)定義旋轉軸和相對於軸的徑向方向，盤組可繞軸旋轉。HDD 100還包括外氣密基板、外氣密罩和外連接基板(圖1中未示出)，它們將在下面參照圖2進行詳細描述。心軸電機組件具有作為軸操作的中央驅動轂130且相對於內基板113轉動盤138 或盤組的多個盤。致動器組件115包括一個或更多致動器臂116。當存在多個致動器臂116 時，它們通常表現為梳的形式，該梳可移動或可樞轉地安裝到基板/殼113。控制器150也安裝到內基板113以用於相對於盤138選擇性地移動致動器臂116。致動器組件115可與連接器組件諸如柔性電纜耦接以在臂電子裝置和HDD 100居於其中的主機系統諸如計算機之間傳輸數據。在一實施例中，每個致動器臂116具有從其延伸的至少一個懸伸的集成引線懸臂 (ISL) 120。ISL 120可以是能用在數據存取存儲裝置中的任何形式的引線懸臂。包含滑塊 121、ISL 120和讀/寫頭的集成水平被稱為頭萬向節組件(HGA)。ILS 120具有類似彈簧的性質，其將滑塊121的氣墊表面偏置或壓在盤138上以使得滑塊121距離盤138以精確距離飛行。ILS 120具有提供類彈簧性質的鉸鏈區和柔性電纜型互連，柔性電纜型互連支持經過鉸鏈區的讀和寫跡線和電連接。在常規音圈電機磁體組件內自由移動的音圈112也與頭萬向節組件相對地安裝到致動器臂116。通過控制器 150使致動器組件115移動，導致頭萬向節組件跨過盤138的表面上的道沿徑向弧移動。圖2示出根據各種實施例的HDD 200。HDD 200包括內基板210、外氣密基板220、 外連接基板230、內罩240和外氣密罩250。內基板210配置來用於HDD 200內的HDD部件(例如致動器組件115)的連接和機械支承。特別地，內基板210包括用於耦接HDD 200內的HDD部件的內連接特徵215。連接特徵215可以是但不限於螺紋孔。在各種實施例中，HDD 200包括多個內連接特徵215， 它們處於與緊固和/或支承HDD部件相容的任意取向。內基板210包括多孔材料(例如鑄鋁)。氣體諸如但不限於環境空氣可不滲透過內基板210的材料，然而，低密度氣體諸如但不限於氦可通過內基板的材料滲透。在各種實施例中，內基板210可包括在底部和/或側面的開口(例如開口 217)。開口可提供額外的空間以滿足形狀規格(form factor)要求。應理解，內基板210不能(或者無意)氣密密封HDD 200內的氣體。氣體穿過固體的滲透率由下面的方程給出，Q = DbPA/h (方程 1)，滲透常數K由K = Db給出，其中Q是滲透率，D是擴散係數，b是溶解度，P是跨過固體的壓強差，A是固體的橫截面積，h是固體的厚度。外氣密基板220 (與外氣密罩250組合)配置來氣密密封HDD 200內的低密度氣體。外氣密基板220包括非多孔材料(例如衝壓鋼)。
外氣密基板220設置得鄰近內基板210。外氣密基板220和內基板210能通過粘合劑、環氧樹脂等彼此貼附。氣密密封能減小磁間隔，降低成本，增大道密度，減小功耗，並提高HDD性能。氣密密封允許溼度控制以及溼度驅使的對頭和盤的腐蝕的控制，該腐蝕能導致頭和盤上的保護塗層的薄化和消除。此外，採用原位頭拋光，氣密密封能進一步減小磁間隔。氣密密封還能消除飛行高度的海拔靈敏度。此外，使用低密度氣體時，氣密密封能減少阻力和心軸功耗(例如減小因子為約2或3)，允許更高的心軸速率(例如40-50%)。 低密度氣體能允許減少的紊亂和道失準(例如減小因子在2至5的範圍)，增大的致動器散熱(致動器功率可以增大到兩倍而不會過熱)。使用更少、更大的盤(每盤30%至65%更高的容量而不降低性能)或者通過避免使用某些部件諸如密爾致動器(milli-actuator)、 環箍(shrouding)、通氣過濾器(breather filter)等，低密度氣體還能顯著減小一些HDD 的成本。饋通270配置來用於到HDD 200內的HDD部件的電連接。饋通270與外氣密基板 220氣密地密封。在一實施例中，饋通270包括與外氣密密封件220相同的材料(例如衝壓鋼)。在另一實施例中，饋通270被雷射焊接(或焊料焊接)到外氣密密封件200以形成氣密的鋼-鋼接合275。饋通270包括至少一個針腳273以用於到HDD部件的電連接。在一實施例中，饋通270包括置於針腳(多個針腳)273周圍的玻璃和/或陶瓷珠以氣密密封饋通270中的針腳(多個針腳)273。應理解，饋通270可包括與到HDD部件的電連接相容的任何取向上的任何數量的針腳(例如27 。還應理解，饋通270能在HDD 200的製造期間附著到外板或者可視為外氣密基板220的一部分(或成一體)。外連接基板230配置為便於HDD 200的外部緊固/連接。外氣密基板220覆蓋內基板210的外部，因此，內基板210不能用於HDD 200的外緊固/連接。因此，使用外連接基板230。外連接基板230包括外連接特徵235。外連接特徵235可以是但不限於螺紋孔。 在各種實施例中，外連接基板230可以用於將外部部件(例如印刷電路板)連接到HDD 200 和/或將HDD 200連接到另一物理結構。外連接基板230鄰近外氣密基板220。外連接基板230能通過但不限於粘合劑或環氧樹脂貼附到外氣密基板220。在一實施例中，外連接基板230是繞外氣密基板220的周邊設置的環。在另一實施例中，外連接基板230包括與內基板210相同的材料(例如鋁)。在一實施例中，外連接基板230包括與外氣密基板220的底表面222共面的底表面232。在另一實施例中，外連接基板230嵌入在外氣密基板220內。因此，外連接基板230 不增加HDD 200的高度。內罩240配置來在HDD 200的測試期間密封HDD 200內的低密度氣體。內罩240 非氣密地密封到外氣密基板220。在各種實施例中，螺釘(未示出)和金屬帶(未示出)能用於促成將內罩非氣密地密封到外氣密基板220。在一實施例中，通過密封件沈5 (例如0 型圈(Ο-ring))將內罩240密封到外氣密基板220。內罩240被密封到外氣密基板220以確保環境空氣和/或汙染物不能通過外氣密基板220和內基板210之間的可能通道滲透到HDD 200中和/或低密度氣體通過外氣密基板220和內基板210之間的可能通道逃逸出HDD 200。應理解，在驅動器測試期間，內罩MO可移除地密封到外氣密基板220。內罩240不為HDD 200提供氣密密封。取決於HDD 200的設計，內罩240可具有用於螺釘、內通路等的開口，開口被覆蓋有金屬帶，從而不是氣密盒。在一些設計中可以的是， 當氣密罩被貼附時可去除內罩，或者可具有單罩設計，其中在製造期間使用0型圈，但是有最後被雷射焊接的延伸部(例如唇)。這假設在該單罩設計的表面上沒有任何非氣密密封件。在一實施例中，內罩240包括與內基板210相同類型的材料(例如鋁)。外氣密罩250配置為氣密密封到外氣密基板220。在HDD 200在製造時已經被測試且被確定為正常操作後，低密度氣體通過外氣密罩250和外氣密基板220被氣密密封在 HDD 200內。在一實施例中，鋼-鋼接合260被雷射焊接在外氣密罩250和外氣密基板220 之間。在另一實施例中，外氣密罩250與內罩240相鄰且通過但不限於粘合劑或環氧樹脂貼附到內罩M0。圖3示出根據本發明一實施例用於氣密密封硬碟驅動器的方法300的流程圖。在步驟310，內基板設置得鄰近外氣密基板，其中內基板包括多孔材料，外氣密基板包括非多孔材料。在步驟320，外連接基板設置得鄰近外氣密基板。在一實施例中，外連接基板設置得鄰近外氣密基板，使得外連接基板的底表面與外氣密基板的底表面共面。在步驟330，低密度氣體設置在HDD內。在一實施例中，低密度氣體是氦。在步驟340，外氣密罩氣密地密封到外氣密基板從而將低密度氣體氣密地密封在 HDD內。在一實施例中，外氣密罩被鋼-鋼氣密接合到外氣密基板。在另一實施例中，外氣密罩被雷射焊接到外氣密基板。這樣描述了本發明的各種實施例。雖然已在特定實施例中描述了本發明，但是應理解，本發明不應理解為局限於這些實施例，而應根據所附權利要求進行理解。
權利要求
1.一種硬碟驅動器，包括內基板，包括多孔材料，配置來用於所述硬碟驅動器的內部部件的安裝； 外氣密基板，包括非多孔材料，配置來氣密密封所述硬碟驅動器； 外連接基板，包括緊固特徵；以及外氣密罩，氣密密封到所述外氣密基板。
2.如權利要求1所述的硬碟驅動器，其中所述多孔材料包括鑄鋁。
3.如權利要求1所述的硬碟驅動器，其中所述非多孔材料包括衝壓鋼。
4.如權利要求1所述的硬碟驅動器，其中所述外氣密基板的底表面和所述外連接基板的底表面共面。
5.如權利要求1所述的硬碟驅動器，包括低密度氣體，氣密密封在所述外氣密基板和所述外氣密罩內。
6.如權利要求5所述的硬碟驅動器，其中所述低密度氣體是氦。
7.如權利要求1所述的硬碟驅動器，其中所述外氣密基板和所述外氣密罩之間的氣密密封包括鋼-鋼氣密接合。
8.如權利要求1所述的硬碟驅動器，包括饋通，被氣密密封到所述外氣密基板，其中所述饋通包括所述非多孔材料。
9.如權利要求1所述的硬碟驅動器，其中所述外連接基板包括沿所述外氣密基板的周邊設置的環。
10.一種用於氣密密封硬碟驅動器的方法，所述方法包括與外氣密基板相鄰地設置內基板，其中所述內基板包括多孔材料且所述外氣密基板包括非多孔材料；與所述外氣密基板相鄰地設置外連接基板； 在所述硬碟驅動器內設置低密度氣體；以及將外氣密罩氣密地密封到所述外氣密基板以將所述低密度氣體氣密地密封在所述硬碟驅動器內。
11.如權利要求10所述的方法，其中在所述硬碟驅動器內設置所述低密度氣體包括 在所述硬碟驅動器內設置氦。
12.如權利要求10所述的方法，其中將所述外氣密罩氣密地密封到所述外氣密基板包括將所述外氣密罩鋼-鋼氣密接合到所述外氣密基板。
13.如權利要求10所述的方法，其中將所述外氣密罩氣密地密封到所述外氣密基板包括將所述外氣密罩雷射焊接到所述外氣密基板。
14.如權利要求10所述的方法，其中與所述外氣密基板相鄰地設置所述外連接基板包括與所述外氣密基板相鄰地設置所述外連接基板，使得所述外連接基板的底表面與所述外氣密基板的底表面共面。
全文摘要
本發明提供一種氣密密封的硬碟驅動器及其氣密密封方法。該硬碟驅動器包括內基板，包括多孔材料，配置來用於所述硬碟驅動器的內部部件的安裝；外氣密基板，包括非多孔材料，配置來氣密密封所述硬碟驅動器；外連接基板，包括緊固特徵；以及外氣密罩，氣密密封到所述外氣密基板。
文檔編號G11B5/48GK102298933SQ20111002946
公開日2011年12月28日 申請日期2011年1月27日 優先權日2010年6月22日
發明者巴裡.C.斯蒂普 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司