CN101105948B - 磁头悬臂组件以及具有该磁头悬臂组件的硬盘驱动器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种磁头悬臂组件和具有磁头悬臂组件的硬盘驱动器。该磁头悬臂组件包括：与硬盘驱动器的基座部件可旋转装配的摇臂；与摇臂边缘部分装配的连接板；具有附接到连接板的多个结合部的悬架，其中接近盘中心的结合部附接到连接板的位置低于远离盘中心的结合部附接到连接板的位置；及附接到悬架边缘部分的作为数据读/写装置的磁头滑块，其中悬架只在一侧有侧轨，且该侧较远离盘中心，使得基于悬架中心线悬架两侧刚度不同。本发明还提供一种磁头悬臂组件和具有磁头悬臂组件的硬盘驱动器，该磁头悬臂组件包括的悬架在远离盘中心的一侧具有第一侧轨，在接近盘中心的另一侧具有第二侧轨，使得基于悬架中心线悬架两侧刚度不同。

Description

磁头悬臂组件以及具有该磁头悬臂组件的硬盘驱动器
技术领域
本发明涉及一种硬盘驱动器(HDD)，具体地，涉及一种可减少跑偏量的磁头悬臂组件(HSA)，以及具有该HSA的HDD。
背景技术
HDD是用在个人电脑(PC)、MP3播放器、移动电话等中的辅助存储设备，采用磁头在盘上读写数据。所述磁头嵌入在磁头滑块中，当HDD运转时，磁头滑块浮动在盘上方预定距离处。磁头滑块附接到磁头悬臂组件(HSA)，以便支撑和移动磁头滑块。
HDD被干扰时或者主轴电机或HSA运转时，嵌入在磁头滑块中的磁头可能因为盘或HSA的振动而从磁道偏移，这一效应被称为跑偏。
图1是示出因盘振动而造成的磁头跑偏的概念图，图2是示出因悬架弯曲而造成的磁头跑偏的概念图。
参照图1，当开始写入或读取数据时，由于嵌入在磁头滑块27中的磁头h0(d0)与形成在绕盘10的中心的同心环上的指定磁道T(d0)位于同一条垂线上，并且在水平方向上互相不分离，所以磁头h0(d0)的跑偏量是0。但是，如果对HDD施加特定频率的振动，则盘10的外周和HSA(未示出)的磁头滑块27如点划线所示上下振动，导致跑偏，这称之为“盘振动造成的跑偏”。具体地，如果盘10和磁头滑块27向下振动，磁道T(d1)朝盘10的外周移动，而磁头h0(d1)朝盘10中心移动，导致跑偏。然而，如果盘10和磁头滑块27朝上振动，磁道T(d2)朝盘10中心移动，而磁头h0(d2)朝盘10的外周移动，导致跑偏。
为减小盘振动造成的跑偏，美国专利6,920,018和6,958,879所公开的HSA的结构种，悬架和连接板以特定偏置角联接，或用于连接悬架和连接板的多个结合部具有不同高度。由于如果HSA向下移动，则因悬架扭曲，其磁头滑块向外周移动，而如果HSA向上移动，则因悬架扭曲，磁头滑块向磁盘中心移动，所以该现有技术中公开的HSA在减少因盘振动造成的跑偏方面具有有益效果。
但是，现有技术所公开的HSA在减少悬架弯曲而造成的跑偏方面具有不利影响。参照图2，如果造成跑偏的不同频率振动施加到现有技术公开的HSA上，HSA的悬架25上下振动，因此，连接到悬架25的磁头滑块27也上下振动，导致跑偏，这称之为“悬架弯曲造成的跑偏”。具体地，如果悬架25凸出弯曲，则嵌入在磁头滑块27中的磁头朝盘10的中心移动(从h0(s0)到h0(s1))，导致跑偏。但是，如果悬架25凹下的弯曲，嵌入在磁头滑块27中的磁头朝盘10的外周移动(从h0(s0)到h0(s2))，导致相反方向的跑偏。这样，需要一种方法既减少因盘振动而导致的跑偏，又减少因悬架弯曲造成的跑偏。
发明内容
本发明提供一种可减小盘振动造成的跑偏以及悬架弯曲造成的跑偏的磁头悬臂组件(HSA)，以及一种具有该HSA的硬盘驱动器(HDD)。
根据本发明的一个方面，提供一种HSA以及一种具有该HSA的HDD，所述HSA包括：与HDD的基座部件可旋转地装配的摇臂；与所述摇臂边缘部分装配的连接板；具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及附接到所述悬架的边缘部分的作为数据读/写装置的磁头滑块，其中所述悬架只在其一侧有一侧轨，且该侧较远离盘中心，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架两侧具有不同的刚度。
所述悬架可包括：具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及支撑所述磁头滑块的挠曲件，其中所述侧轨形成在所述承载梁中。
一间隔件可位于至少一个结合部与所述连接板之间以在所述多个结合部之间形成高度差。
根据本发明的另一方面，提供一种HSA以及具有该HSA的HDD，所述HSA包括：与HDD的基座部件可旋转地装配的摇臂；与所述摇臂边缘部分装配的连接板；具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及附接到所述悬架的边缘部分的作为数据读/写装置的磁头滑块，其中所述悬架在其较远离盘中心的一侧具有第一侧轨，在其较接近盘中心的另一侧具有第二侧轨，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架两侧具有不同刚度。
所述悬架可包括：具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及支撑所述磁头滑块的挠曲件，其中所述第一和第二侧轨形成在所述承载梁中。
一间隔件可位于至少一个结合部与所述连接板之间以在所述多个结合部之间形成高度差。
附图说明
本发明的这些和/或其它特征和优势可通过以下参照附图对详细实施例的描述而变得更加显见，其中：
图1是描述因盘振动而造成的磁头跑偏的概念图；
图2是示出因悬架弯曲而造成的磁头跑偏的概念图；
图3是根据本发明的一个实施例的HDD的平面视图；
图4是根据本发明的一个实施例示出图3所示HSA的一部分特写的透视图；
图5是示出根据本发明的另一个实施例的HSA的一部分特写的透视图。
图6是示出根据本发明的另一个实施例的HSA的一部分特写的透视图。
图7是示出根据本发明的实施例的施加到HDD的振动频率与跑偏量之间相关性的图；
图8是描述在根据本发明的一个实施例的HSA中减少盘振动造成的跑偏的效果的示意图；
图9是描述在根据本发明的一个实施例的HSA中减少悬架弯曲造成的跑偏的效果的示意图。
具体实施方式
现将参照示出示例性实施例的附图更充分地描述本发明。
图3是根据本发明的一个实施例的HDD 100的平面视图，图4是示出根据本发明的一个实施例的HSA 110A的一部分特写的透视图，图5是示出根据本发明的另一个实施例的HSA 110B的一部分的特写的透视图，而图6是示出根据本发明的另一个实施例的HSA 110C的一部分特写的透视图。
参照图3和4，HDD 100包括主轴电机105，作为数据存储介质的盘107，以及HSA 110A，HSA 110A位于包括基座部件101和与基座部件101装配的盖部件(未示出)的壳体内。主轴电机105使盘107高速旋转，其固定到基座部件101上。盘107与主轴电机105装配在一起并在箭头方向上高速旋转。该高速旋转在盘107表面上沿如箭头所示的同一方向引入空气流。
HSA 110A包括磁头滑块130，所述磁头滑块130内嵌入用于写或读数据的磁头(未示出)。磁头滑块130移动到盘107的特定磁道并从盘107读取数据或向其写入数据。HSA 110A包括通过枢轴承111可旋转地装配到基座部件101上的摇臂113、装配到摇臂113的边缘部分上的连接板117、附接到连接板117的悬架120A以及附接到悬架120A边缘部分的磁头滑块130。HSA 110A还包括二次模制件(overmold)134，其与摇臂113装配在一起并包括绕线音圈135。
磁体137和支撑磁体137的磁轭138分别位于二次模制件134的上方和下方。HSA 110A的磁体137、磁轭138和音圈135形成音圈电机并提供用于旋转HSA 110A的驱动力。
当由盘107的高速旋转导入的空气通过盘107和磁头滑块130之间时，在磁头滑块130上作用一升力。磁头滑块130浮动在该升力与悬架120A的弹性压力平衡的高度上，其中所述弹性压力将磁头滑块130压向盘107。浮动时，嵌入在磁头滑块130内的磁头从盘107读取及向其写入数据。
HDD 100还包括将HSA 110A电连接到基座部件101下方的主印刷电路板(PCB(未示出))的柔性印刷电路板(FPC)145，以及用于在HDD 100停止运转时停放HSA 110A的坡道140。为了停放，HSA 110A顺时针旋转使得磁头滑块130从盘107移开，位于悬架120A的边缘部分上的封头(end-tap)122沿坡道140的坡面滑动，以将HSA 110A安全地放在安全区(未示出)中。即，无论是否有扰动，HSA 110A都保持不旋转的固定状态。
HSA 110A的连接板117将摇臂113的边缘部分连接到悬架120A。摇臂113的边缘部分通过型锻(swaging)与连接板117装配在一起。悬架120A包括承载梁121A和挠曲件129，所述承载梁121A附接到连接板117A并将磁头滑块130朝盘107表面弹性偏压，所述挠曲件129附接到承载梁121A并在面向盘的挠曲件129表面上支撑磁头滑块130。封头122位于承载梁121A的边缘部分上。
承载梁121A包括附接到连接板117的一对结合部126和127。第一结合部126附接到连接板117较接近盘107中心的一个角部119a，第二结合部127附接到连接板117较远离盘107中心的另一个角部119b。即，如图4所示，第一结合部126在低于第二结合部分127预定高度差F1的位置附接到连接板117。该高度差等于或小于连接板117的厚度，可在0到0.5mm之间。
参照图5，根据本发明的另一个实施例的HSA 110B可代替图4所示HSA110A安装在图3所示的HDD 100中，为了在第一结合部126与第二结合部127之间产生高度差F2，该HSA 110B进一步包括位于第一结合部126与连接板117下表面之间的间隔件132。间隔件132附接到连接板117的角部119a的下表面上，第一结合部126附接到间隔件132的下表面上，而第二结合部127附接到连接板117的另一角119b的下表面，导致高度差F2。
尽管未示出，本发明的另一实施例包括通过在第二结合部127与连接板117之间放置间隔件132而在附接到连接板117上表面的悬架120的一对结合部126与127之间产生高度差，以及在第一结合部126与第二结合部127之间具有额外结合部(例如，第三结合部)的HSA。
参照图3和4，在较远离盘107中心的承载梁121A的一侧上形成侧轨123A，而在较接近盘107中心的承载梁121A的一侧上不形成侧轨。由于侧轨123A只在承载梁121A的一侧上形成，悬架120A具有不对称的刚度。如果假设假想线是悬架120A的中心线，则基于悬架120A的中心线B，具有侧轨123A的悬架120A侧的刚度大于没有侧轨的另一侧的刚度。悬架120A不对称的刚度分布使得悬架120A中出现悬架弯曲时磁头滑块130朝向或远离盘107的中心移动。
参照图6，根据本发明的另一个实施例的HSA 110C可代替图4所示HSA110A安装在图3所示的HDD 100中，该HSA 110C包括位于较远离盘107中心的承载梁121C的一侧的第一侧轨123C，以及位于较接近盘107中心的承载梁121C的一侧上比第一侧轨123C的高度低的第二侧轨124C。由于这对侧轨123C和124C之间的高度差，悬架120C具有第一侧轨123C一侧的刚度大于具有第二侧轨124C一侧的刚度。悬架120C的不对称刚度分布使得悬架120C中出现悬架弯曲时磁头滑块130朝向或远离盘107的中心移动。
图7是示出根据本发明的实施例，施加到HDD的振动频率与跑偏量之间相关性的图，图8是描述在根据本发明的一个实施例的HSA中减少盘振动造成的跑偏的效果的示意图，图9是描述在根据本发明的一个实施例的HSA中减少悬架弯曲造成的跑偏的效果的示意图。
为了验证本发明的效果，发明人采用既具有第一特性又具有第二特性的HSA(参照图3和4)(下文中称为第一类型HSA)、只有第一特性的HSA(下文中称为第二类型HSA)、以及既没有第一特性也没有第二特性的常规HSA(下文中称为第三类型HSA)的计算机仿真分析了不同频率下的跑偏量，其中第一特性是第一结合部126在比第二结合部127低的位置附接到连接板117，第二特性是只在较远离盘107中心的悬架120A侧具有侧轨123A。在计算机仿真中，假设HDD是2.5英寸直径盘，第一特性的高度差是0.1mm。
参照图7，在A1区域中形成的峰表示因盘振动而出现的跑偏，在A2区域中形成的峰表示因悬架弯曲而出现的跑偏。表1示出图7的分析结果。
[表1]
  因盘振动而造成的跑偏量[×10<sup>-6</sup>mm]   因悬架弯曲而造成的跑偏量[×10<sup>-6</sup>mm]
 第一类型HSA   13.71   6.96
 第二类型HSA   12.47   38.93
 第三类型HSA   44.29
如图7和表1所示，具有第一特性的第一和第二类型HSA因盘振动而造成的跑偏量是第三类型HSA的1/3或1/4。另外，既具有第一特性又具有第二特性的第一类型HSA因悬架弯曲而造成的跑偏量是第二类型HSA的1/6。
参照图8，当盘(参见图3的附图标记107)上下振动时，则当盘向下移动时，绕盘中心的同心环上形成的磁道朝盘的外周移动(从T(d0)到T(d1))，而当盘向上移动时，该磁道朝盘中心移动(从T(d0)到T(d2))。此外，当盘向下移动时，第三类型HSA的磁头滑块中嵌入的磁头朝HSA的旋转中心，即枢轴承(指的是图3的附图标记111)移动(从h0(d0)到h0(d1))，由于磁头与磁道之间(h0(d1)到T(d1)之间)的距离间隙而造成的跑偏。此外，当盘向上移动时，磁头远离HSA的旋转中心(从h0(d0)到h0(d2))，由于磁头与磁道之间(h0(d2)到T(d2)之间)的距离间隙而造成的跑偏。
但是，在具有第一特性的第一类型HSA或第二类型HSA中，当HSA上下振动时，由于引入了悬架(参见图3的附图标记120A)的变形，如果盘朝下移动，HSA的磁头滑块中嵌入的磁头使HSA的旋转中心移动并朝盘的外周偏移(从h1(d0)或h2(d0)到h1(d1)或h2(d1))，而如果磁盘朝上移动，磁头在相反的方向上移动(从h1(d0)或h2(d0)到h1(d2)或h2(d2))。如此，磁头与磁道之间(即h1(d1)与T(d1)或h1(d2)与T(d2)或h2(d1)与T(d1)或h2(d2)与T(d2)之间)的距离比第三类型HSA的短，表明因盘振动造成的跑偏减少。
参照图9，如果在第二类型HSA中出现中凸出的悬架弯曲，磁头因第一特性导致的悬架变形而朝磁盘中心移动(从h2(s0)到h2(s1))，而如果在第二类型HSA中出现中凹下的悬架弯曲，磁头朝磁盘外周移动(从h2(s0)到h2(s2))。如此，磁头与磁道之间(即h2(s1)与T或h2(s2)与T之间)的距离变长，导致因悬架弯曲而造成的跑偏。
但是，如果在第一类型HSA中出现中凸出的悬架弯曲，第二特性补偿第一特性导致的磁头朝磁盘中心的移动。如此，当出现悬架弯曲时(从h1(s0)到h1(s1)或从h1(s0)到h1(s2))，与第二类型HSA相比，第一类型HSA的磁头偏离磁道T的量较小。如此，第一类型HSA的磁头与磁道之间(即h1(s1)与T或h1(s2)与T之间)的距离比第二类型HSA中(即h2(s1)与T或h2(s2)与T之间)的距离短。这表明根据本发明，与第二类型HSA相比，第一类型HSA中因悬架弯曲而造成的跑偏要小。
如上所述，根据本发明，由于HSA中因盘振动和悬架弯曲而造成的跑偏减小，所以磁头的磁道跟踪性能增强，定位误差信号(PES)减小。另外，可预期数据处理速度增加，并且HDD可采用每英寸具有更多磁道(TPI)的更高的数据密度。
尽管参照示例性实施例示出和描述了本发明，本领域普通技术人员应理解在不背离所附权利要求所限定的发明的精神和范围的情况下可以对本发明做出形式和细节上的各种改变。
本申请要求享有于2006年7月13日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请第10-2006-0065870号的优先权，其公开内容在此全部引用作为参考。

Claims (12)

1.一种磁头悬臂组件，包括：
与硬盘驱动器的基座部件可旋转地装配的摇臂；
与所述摇臂的边缘部分装配的连接板；
具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及
作为数据读/写装置的磁头滑块，其附接到所述悬架的边缘部分，
其中，所述悬架仅在其一侧具有一侧轨，并且所述一侧较远离盘中心，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架的两侧具有不同的刚度。
2.根据权利要求1所述的磁头悬臂组件，其中，所述悬架包括：
具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及
支撑所述磁头滑块的挠曲件，
其中，所述侧轨形成在所述承载梁中。
3.根据权利要求1所述的磁头悬臂组件，其中，进一步包括位于至少一个结合部与所述连接板之间的间隔件，用于在所述多个结合部之间形成高度差。
4.一种磁头悬臂组件，包括：
与硬盘驱动器的基座部件可旋转地装配的摇臂；
与所述摇臂的边缘部分装配的连接板；
具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及
作为数据读/写装置的磁头滑块，其附接到所述悬架的边缘部分，
其中，所述悬架在其较远离盘中心的一侧具有第一侧轨，在其较接近盘中心的另一侧具有第二侧轨，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架的两侧具有不同刚度。
5.根据权利要求4所述的磁头悬臂组件，其中，所述悬架包括：
具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及
支撑所述磁头滑块的挠曲件，
其中，所述第一和第二侧轨形成在所述承载梁中。
6.根据权利要求4所述的磁头悬臂组件，其中，进一步包括位于至少一个结合部与所述连接板之间的间隔件，用于在所述多个结合部之间形成高度差。
7.一种硬盘驱动器，包括：基座部件、作为存储介质并在所述基座部件上高速旋转的盘、以及与所述基座部件可旋转地装配并用于向所述盘写入数据或从所述盘读取数据的磁头悬臂组件，所述磁头悬臂组件包括：
与所述基座部件可旋转地装配的摇臂；
与所述摇臂的边缘部分装配的连接板；
具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及
作为数据读/写装置的磁头滑块，其附接到所述悬架的边缘部分，
其中，所述悬架仅在其一侧有一侧轨，并且所述一侧较远离盘中心，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架的两侧具有不同的刚度。
8.根据权利要求7所述的硬盘驱动器，其中，所述悬架包括：
具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及
支撑所述磁头滑块的挠曲件，
其中，所述侧轨形成在所述承载梁中。
9.根据权利要求7所述的硬盘驱动器，其中，在至少一个结合部与所述连接板之间设置间隔件，以在所述多个结合部之间形成高度差。
10.一种硬盘驱动器，包括：基座部件、作为存储介质并在所述基座部件上高速旋转的盘、以及与所述基座部件可旋转地装配并用于向所述盘写入数据或从所述盘读取数据的磁头悬臂组件，所述磁头悬臂组件包括：
与所述基座部件可旋转地装配的摇臂；
与所述摇臂的边缘部分装配的连接板；
具有附接到所述连接板的多个结合部的悬架，其中较接近盘中心的结合部附接到所述连接板的位置低于较远离盘中心的结合部附接到所述连接板的位置；以及
作为数据读/写装置的磁头滑块，其附接到所述悬架的边缘部分，
其中，所述悬架在其较远离盘中心的一侧具有第一侧轨，在其较接近盘中心的另一侧具有第二侧轨，使得基于所述悬架的中心线，所述悬架两侧具有不同刚度。
11.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，所述悬架包括：
具有所述多个结合部并将所述磁头滑块朝盘表面弹性偏压的承载梁；以及
支撑所述磁头滑块的挠曲件，
其中所述第一和第二侧轨形成在所述承载梁中。
12.根据权利要求10所述的硬盘驱动器，其中，在至少一个结合部与所述连接板之间设置间隔件，以在所述多个结合部之间形成高度差。
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