用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁並用於防止電弧造成的損壞的系統與方法
2023-06-26 15:21:01 1
專利名稱：用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁並用於防止電弧造成的損壞的系統與方法
技術領域：
本發明涉及硬碟驅動器。更加具體地說，本發明涉及一種用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁(suspension flexure)並用於防止電火花損害的系統和方法。
背景技術：
當今，使用不同的方法來改進硬碟驅動器的記錄密度。
圖1給出了一個具有典型驅動臂的典型盤驅動器的示意圖，所述驅動臂被設置用來從一磁硬碟進行讀取和對其進行寫入。通常，音圈馬達(VCM)106被用來控制硬碟驅動器臂102運動跨過磁硬碟104。由於在通過VCM106單獨放置記錄頭108的過程中存在固有公差(動態播放)，所以微致動器110現在被用來「精細調整」記錄頭108的放置。VCM106被用來進行粗調，而後微致動器110在一個非常小的範圍內校正放置以補償VCM106(具有臂102)的公差。這就允許實現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)數值(增加了密度)。
圖2給出了現有技術中使用的微致動器的示意圖。如在日本專利JP2002-133803和JP2002-074871中所描述的，滑塊202(包含有一個讀/寫磁頭；未顯示)被用來保持在盤表面104上方的預定飛行高度(參見圖1)。U形的微致動器可具有兩個陶瓷梁208，在所述梁的每側上有兩片PZT(未顯示)，所述兩個梁被焊接在滑塊202的兩個點204處，從而能夠使滑塊202獨立於驅動器臂102(見圖1)運動。微致動器206一般通過微致動器框架210的每一側上的電連接球207(諸如金球接合(GBB)或者焊料凸塊接合(SBB))耦接到懸架212。類似的，通常有GBB或者SBB電連接器205將磁頭(滑塊)202的後緣耦接到懸架212。通過壓電擴展和收縮，U形微致動器210將變形，從而使磁頭在盤上方移動以進行精細調整。
圖3表示現有技術中存在的另一種微致動器設計。如圖3b所示，在滑塊302和懸架舌片306之間，是一個I梁狀微致動器303。微致動器303可以具有兩個PZT梁311和312。一個尾端支撐300耦接於懸架舌片306，另一個尾端支撐305耦接於磁頭302。在PZT梁311、312擴展和收縮的情況下，磁頭前後移動以便精細調節頭302在磁碟上的位置(未顯示)。如圖3c所示，在可選擇的方案中，微機電系統(MEMS)或者其他微致動器系統(諸如電磁的、靜電的、電容的、流體的、熱學的、等等)可以被用來進行精確定位。
圖4表示現有技術中典型的並且披露在美國專利申請20020145831中的負載梁結構PZT微致動器。兩個PZT部件411和412被耦接到懸架負載梁402。通過擴展和收縮，頭懸架402(連同磁頭422)移動以進行精細調整。
圖5表示用於硬碟驅動器的典型懸架撓性梁設計。如圖5a所示，有兩個用於進行微致動器控制的跡線501，稱為通道A和B。如圖5e所示，具有相反相位的10到60V正弦波形被用來激勵微致動器。懸架主體504的不鏽鋼被用作地。另外四個跡線502、503被用於磁頭讀寫功能。如圖5c所示，撓性梁的剖面A-A表示聚醯亞胺層505，其安裝在不鏽鋼基底層504上。典型的，在聚醯亞胺層505上有六條由諸如銅的材料製成的跡線501、502、503。由於製作過程中的變化，聚醯亞胺層505可能比預想的要薄一些。當這種情況發生時，在微致動器跡線501處在高電壓期間(相對於地504)可能會出現電弧(火花)506。如圖5c所示，火花506可出現在微致動器跡線501和地504之間。
除了不一致的層厚度，火花問題還可能由環境條件引起，如高溼度。如圖5d所示，火花506可能因為高溼度等原因發生在兩個微致動器跡線501之間(反相的正弦電壓)。另外，微粒汙染可以造成火花問題。存在於兩個微致動器跡線501之間的汙染物(未顯示)能夠為火花506提供一個跳板，結果幫助它從一個微致動器跡線跳到另一個微致動器跡線501。由於對於微致動器來說高位移量是必需的，所以大的跡線電壓是必需的，這就增加了火花問題的可能性。
因此就需要擁有一種用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁的系統和方法，其能防止電火花損害，同時也具有其他的好處。
附圖的簡要說明圖1給出了一個具有設置用於從磁硬碟進行讀取和對其進行寫入的典型驅動器臂的典型盤驅動器的示意圖。
圖2給出了現有技術中使用的微致動器的示意圖。
圖3表示現有技術中存在的另一種微致動器設計。
圖4表示現有技術中典型的並且披露在美國專利申請20020145831中的負載梁結構PZT微致動器。
圖5表示用於硬碟驅動器的典型懸架撓性梁的設計。
圖6表示依據本發明實施例的硬碟驅動器懸架撓性梁。
圖7表示依據本發明實施例的蝕刻和層疊懸架撓性梁的工藝。
具體實施例方式
圖6表示依據本發明實施例的硬碟驅動器懸架撓性梁。如圖6c所示，在一個實施例中，施加一個絕緣塗層(層)601以覆蓋和分離撓性梁的電跡線501、502、503。在該實施例中，絕緣層601防止在跡線501、502、503之間出現電弧放電。在一個實施例中，與微致動器跡線501相對的基底層(如不鏽鋼)504的一部分602被蝕刻掉602，如通過化學蝕刻技術。如圖6b的後視圖所示，在一個實施例中，與微致動器跡線501相對的部分602從跡線501的一端604(在微致動器連接墊603的後面，見圖6a)到跡線501的另一端(在懸架舌片的微致動器球焊接墊605的後面)被蝕刻掉。在該實施例中，施加一種絕緣材料612(例如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚醯亞胺、或者其他絕緣膜)以填充蝕刻掉的部分602。絕緣材料(層)612通過諸如鍍或者噴射塗敷的方法來施加。
在一個實施例中，被蝕刻掉並填充絕緣材料612的部分602降低了懸架撓性梁的總體剛性(即，絕緣材料不如不鏽鋼堅硬)。這就改進了飛行高度穩定性以及加載和卸載特性。另外，在這一實施例中，減少基底504中的不鏽鋼的量降低了跡線的電阻抗和電容。阻抗和電容匹配對於優化電性能是重要的(即，用於防止在高數據傳輸頻率下信號發生諧振和用於防止信號發生串擾)。
圖7表示依據本發明實施例的蝕刻和層疊懸架撓性梁的過程。如圖7a和7b顯示，在一個實施例中，基底層701塗覆諸如聚醯亞胺的層702。如圖7c所示，在該實施例中，一個導電層703(例如，由銅、金、鎳合金、鉑或者錫製成)被接合到聚醯亞胺層702。如圖7d所示，在該實施例中，光致抗蝕劑成分704被接合到導電層703中。如圖7e所示，在該實施例中，導電層703沒有光致抗蝕劑704存在的地方被蝕刻掉(例如通過化學蝕刻)。如圖7f和7g顯示，在本實施例中，施加絕緣塗層705用來覆蓋和填充跡線704之間的空間。
如圖7h顯示，在本實施例中，光致抗蝕劑成分706被接合到基底層701。如圖7i所示，在本實施例中，基底層701沒有光致抗蝕劑704存在的地方被蝕刻掉(例如通過化學蝕刻)。如圖7j和7k顯示，在本實施例中，絕緣塗層707被施加以填充基底層701各部分之間的空間。
雖然在這裡特定描述和說明了若干個實施例，但應該意識到，在不脫離本發明的精神和預期範圍的情況下，通過上述教導並且在後附權利要求的範圍內可對本發明做出多種修改和變型。
權利要求
1.一種用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁的系統，包括一將被耦接至基底元件的第一電跡線，其中所述基底元件包括一個絕緣層和一個導電層，所述絕緣層夾在所述第一電跡線和所述導電層之間，並且所述導電層包括一個與電跡線相對的凹進部分。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述第一電跡線選自於由銅、金、鎳合金、鉑和錫組成的組。
3.根據權利要求1所述的系統，其中絕緣層是聚醯亞胺。
4.根據權利要求1所述的系統，其中導電層是不鏽鋼。
5.根據權利要求1所述的系統，其中所述凹進部分是通過蝕刻工藝建立的。
6.根據權利要求5所述的系統，其中所述蝕刻工藝除去與所述第一電跡線直接相對的所有所述導電層。
7.根據權利要求1所述的系統，其中所述凹進部分由第一絕緣材料填充。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述第一絕緣材料選自於由塑料、環氧樹脂和聚醯亞胺組成的組。
9.根據權利要求7所述的系統，其中所述第一絕緣材料將通過從由鍍、印刷、空氣噴塗以及真空層疊組成的組中選取的一種方法進行施加。
10.根據權利要求7所述的系統，其中所述第一絕緣材料與讀/寫電跡線相對，且厚度為5到10微米(μm)。
11.根據權利要求7所述的系統，其中所述第一絕緣材料與微致動器電跡線相對且厚度為10到20微米(μm)。
12.根據權利要求7所述的系統，進一步包括鄰近所述第一電跡線的第二電跡線，其中第二絕緣材料層將施加在所述第一電跡線和所述第二電跡線之間。
13.根據權利要求12所述的系統，其中所述第二絕緣材料選自於由塑料、環氧樹脂和聚醯亞胺組成的組。
14.根據權利要求12所述的系統，其中所述第二絕緣材料將通過從由鍍、印刷、空氣噴塗、以及真空層疊組成的組中選取的一種方法進行施加。
15.根據權利要求12所述的系統，其中所述第二絕緣材料位於第一和第二讀/寫電跡線之間，並且寬度為10到15微米(μm)。
16.根據權利要求12所述的系統，其中所述第二絕緣材料在第一和第二微致動器電跡線之間，且寬度為15到25微米(μm)。
17.一種用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁的方法，包括將一第一電跡線耦接到一個基底元件，所述基底元件包括一個絕緣層和一個導電層，以及將所述絕緣層夾在所述第一電跡線和所述導電層之間，所述導電層包括有一個與電跡線相對的凹進部分。
18.根據權利要求17所述的方法，其中所述第一電跡線選自於由銅、金、鎳合金、鉑和錫組成的組。
19.根據權利要求17所述的方法，其中絕緣層是聚醯亞胺。
20.根據權利要求17所述的方法，其中導電層是不鏽鋼的。
21.根據權利要求17所述的方法，其中所述凹進部分是通過蝕刻工藝建立的。
22.根據權利要求17所述的方法，其中所述蝕刻工藝除去與第一電跡線直接相對的所有所述導電層。
23.根據權利要求17所述的方法，其中所述凹進部分將用第一絕緣材料填充。
24.根據權利要求23所述的方法，其中所述第一絕緣材料選自於由塑料、環氧樹脂和聚醯亞胺組成的組。
25.根據權利要求23所述的方法，其中所述第一絕緣材料將通過從由鍍、印刷、空氣噴塗以及真空層疊組成的組中選取的一種方法進行施加。
26.根據權利要求23所述的方法，其中所述第一絕緣材料與一讀/寫電跡線相對，且厚度為5到10微米(μm)。
27.根據權利要求23所述的方法，其中所述第一絕緣材料與一微致動器電跡線相對，且厚度為10到20微米(μm)。
28.根據權利要求17所述的方法，進一步包括鄰近所述第一電跡線的第二電跡線，其中第二絕緣材料層將被施加在所述第一電跡線和所述第二電跡線之間。
29.根據權利要求28所述的方法，其中所述第二絕緣材料選自於由塑料、環氧樹脂和聚醯亞胺組成的組。
30.根據權利要求28所述的方法，其中所述第二絕緣材料將通過從由鍍、印刷、空氣噴塗以及真空層疊組成的組中選取的一種方法進行施加。
31.根據權利要求28所述的方法，其中所述第二絕緣材料在第一和第二讀/寫電跡線之間，且寬度為10到15微米(μm)。
32.根據權利要求28所述的方法，其中所述第二絕緣材料在第一和第二微致動器電跡線之間，且寬度為15到25微米(μm)。
全文摘要
本發明披露了一種用於製造硬碟驅動器懸架撓性梁並用於防止由於跡線之間以及跡線和接地結構之間的電弧放電造成的損害的系統和方法。在一個實施例中，懸架撓性梁的一個或者多個部分被蝕刻並層疊有絕緣塗層。
文檔編號H05K1/00GK1771558SQ03826167
公開日2006年5月10日 申請日期2003年3月17日 優先權日2003年3月17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