CN101339773A - 带有局部增强的万向节的悬架 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有局部增强的万向节的悬架，更具体地涉及一种带有磁头万向节组件的悬架，其设计成能减少磁头万向节组件结构中部件的移动和旋转。一个实施例的磁头万向节组件可包括：挠曲件，其包括斜坡部限制件；悬架组件，其进一步包括悬架舌部、浮动块和承载梁，其中，浮动块进一步包括磁头而承载梁进一步包括抬升突出部；斜坡部，其进一步包括阶梯部，以接合和支承斜坡部限制件并支持和抑制浮动块的运动。在某些实施例中，挠曲件可进一步地包括位于其末端的挠曲件横挡部，以减少悬架舌部的移动和旋转。

Description

带有局部增强的万向节的悬架
技术领域
本发明涉及用在硬盘驱动组件中的磁头万向节组件(head gimbalassembly)。更具体地讲，本发明涉及一种磁头万向节组件，其设计成能减少磁头万向节组件结构中部件的移动和旋转。
背景技术
目前，已看到硬盘驱动器产业在消费电子领域正取得巨大的成功。该成功的主要原因之一便是实现不断提高的存储能力，反映消费者的需求。迄今为止，这些进步是通过与其它竞争技术相比的最低成本而取得的。
然而，继续这些进步需要克服正在上升的设计和制造难点。这些难点在驱动器级别和部件级别中都能发现。
硬盘驱动器(HDD)一般用作计算机中的主要存储单元。通常，HDD通过检索和存储储存在转动磁盘上的数字信息来工作。这种检索和存储(即“读出”和“写入”)通过嵌入在陶瓷“浮动块(slider)”上的磁“头”来完成，其中，陶瓷“浮动块”安装在“悬架(suspension)”上。浮动块和悬架的装配结构通常称作磁头万向节组件(HGA)。
图1中示出了典型的浮动块体。如图1所示，用于普通浮动块104的公知的空气承载表面(ABS)设计102可形成有一对平行横挡部(rail)106和108，它们沿着面向磁盘的浮动块表面的外边缘延伸。这两个横挡部106和108通常沿着至少一部分从后缘110至前缘112的浮动块体长度伸展。前缘112限定为转动磁盘在朝向后缘110掠过浮动块104的长度之前所经过的浮动块边缘。变换器或磁性元件通常安装在沿着图1所示浮动块的后缘110的某一位置处。
图2示出了典型浮动块的操作。悬架204将磁头万向节组件(HGA)202支承在(具有边缘208并沿箭磁头210所示方向运动的)运动的磁盘206上方。悬架204通常包括多个部件，这些部件包括承载梁，万向节，电迹线(electrical traces)，铰接件和基板。在磁盘驱动器的运行中，如图2所示，促动器212使HGA移动越过磁盘206在弧214上方的不同直径(例如，内径(ID)，中径(MD)和外径(OD))。
为了获得最优的硬盘驱动性能，磁头必须尽可能接近磁盘面地悬浮(fly)并保持一致的、必需的间距。这种间距还称为磁盘的“悬浮高度”或“磁性间距”。当磁盘转动时，在它的表面上携带有少量的流动空气(大致平行于磁盘的切向速度)，其支承磁头在上悬浮，从而在磁盘上方产生磁头的“悬浮高度”。典型地，支承磁头的浮动块根据空气动力学地原理形成，以利用这种少量空气的流动来维持与转动磁盘表面一致的距离(例如10nm)，从而防止磁头接触磁盘。磁头最接近磁盘(且由流动空气所支承)的表面称为“空气承载表面”。为了使得浮动块以这样的间隙稳定可靠地悬浮，必须最优地设计和保持各种设计和几何标准来保证性能，这些设计和几何标准包括垂直刚度(Kz)，万向节俯仰和摇摆刚度(Kp，Kr)，万向节静止方位角(attitude)-包括俯仰和摇摆方位角(PSA/RSA)以及运行冲击性能(G/gram)。
图1中，横挡部106和108形成其上悬浮有浮动块的空气承载表面，并在接触由旋转磁盘所产生的空气流时提供必要的升力。随着磁盘的转动，所生成的风或空气流在浮动块横挡部106和108下方或其间运转。当气流经过横挡部106和108的下方时，横挡部和磁盘之间的空气压力升高，从而提供了正的增压和升力。通常，随着空气承载表面面积的增加，所产生的升力大小也会增加。因此，作为设计标准，需要一种考虑到悬浮高度设计的方法，该悬浮高度构成在磁头和磁盘之间为硬盘驱动器的成功运行所必需的最小间距。
另外，磁盘驱动器部件的悬浮高度和表面粗糙度必须设计成能保持磁头的机械运行参数，如凸度(crown)、曲弧度(camber)和扭曲度(twist)。“凸度”表示形状沿着浮动块向前方向和向后方向(如Y-Y平面所示)的变形，而“曲弧度”表示形状沿着磁头浮动块侧向方向(如X-X平面所示)的变形。图3中示出了凸度和曲弧度。
另一个要求是悬架组件对浮动块空气承载性能的“动态影响”很小或几乎没有。动态影响由磁头磁盘接触所引起。这或许起因于在较高海拔地区处的接触或运行，在较高海拔地区，空气较为稀薄(从而减少悬浮高度)。结果，悬架和浮动块二者都运动，从而导致动态影响。
除开上述运行要求之外，HGA还需要满足一些非运行要求如非运行的冲击稳健性。当冲击发生时，连接HGA单个部件部分的焊料(solder)经受应力。当焊料接合部所经受的应力高于材料强度时，裂纹或许开始形成，从而危害磁盘驱动器的运行性能。另外，通过在焊料接合部上连续地施加应力，HGA的部件或会弯曲，进一步地危害运行性能。
此外，在冲击发生时HGA所经受的力可破坏HGA中的电迹线连接部。典型地，在发生这些冲击时，HGA上的力可导致舌部和浮动块转动，从而拖动迹线连接部远离已结合的接合部并增大应力。这样的应力和变形通常导致运行失效。
因此，为了维持焊料接合部的结构上和电学上的连通完整性以及维持斜坡部限制件(ramp limiter)的操作设计形状，期望有用于挠曲件(flexure)的更为优化的几何结构设计。
发明内容
因此，本发明提供一种具有更优结构的磁头万向节组件。
附图说明
图1显示了典型浮动块。
图2显示了典型浮动块的典型操作。
图3显示了浮动块上凸度和曲弧度的说明。
图4显示了根据本发明的磁头万向节组件实施例。
图5显示了根据本发明的磁头万向节组件实施例。
图6显示了根据本发明的一个实施例。
图7显示了根据本发明的一个实施例。
具体实施方式
用于本发明的装置涉及具有局部增强的万向节的悬架。在本发明的实施例中，悬架设计可包括沿着挠曲件侧面的成形横挡部，以加强HGA的优化局部区域。
图4中示出了根据本发明的磁头万向节组件实施例。浮动块401搁置在斜坡部(ramp)(见下面)上，该斜坡部进一步地由位于悬架404末端处的抬升突出部(lift tab)403所支承。迹线连接部407定位成最接近浮动块。斜坡部402可包括“阶梯部”(见下面)，以抑制浮动块的运动。抬升突出部通常为承载梁405的延伸部。运行时，浮动块401和挠曲件406可实现与承载梁405相接触。挠曲件406进一步地延伸超出浮动块以形成斜坡部限制件408。典型地，在这种运行接触期间所施加力的大小可处于0.2-0.3克力(gram force)的范围内。
图5显示了根据本发明的磁头万向节组件。图5a显示了根据本发明的一个实施例的斜坡部实施例502，其包括斜坡部抑制表面508。图5b显示了根据本发明的一个实施例的斜坡部实施例502，其结合了浮动块503和承载梁509的抬升突出部。当HGA 501搁置在斜坡部502上时，浮动块503自由地运动，直至挠曲件505上的斜坡部限制件504实现与斜坡部502上的阶梯部506相接触为止。
图6显示了根据本发明的挠曲组件实施例，其设计成能减少运动，且特别是减少悬架舌部在发生接触时的转动。挠曲组件601可包括横挡部602，以加强局部区和增强发生接触时的能量消散。在此实施例(如图6所示)中，挠曲件横挡部为直立的，大体线性的隆起部或者说脊状部。在其它实施例中，这些横挡部可采用不同的形状或具有不一致的高度。横挡部602对减少悬架舌部(未示出)的转动起作用。实际上，有限元分析表明，包括横挡部602的本发明的实施例可减少大约20-30％的焊料接合应力。
图7显示了本发明的第二实施例。在本发明的某些实施例中，成形挠曲件的横挡部可位于具有较大转动位移的区域处。典型地，挠曲件横挡部可以与当前的成形过程一起形成。在此实施例中，位于挠曲组件701末端的横挡部702延伸至斜坡部限制件(未示出)。通过将横挡部702延伸至斜坡部限制件，大大减少了应力承载部件(尤其是斜坡部限制件)的变形。在本发明的其它实施例中，挠曲件横挡部可位于浮动块的后缘上。
在此实施例中，挠曲件横挡部不是线性的，而改为沿着挠曲件外边缘向内延伸。在其它实施例中，挠曲件边缘可以为沿着挠曲件的任何部分延伸所需要的任何形状。另外，在有些实施例中，挠曲件横挡部可以中断或错开。根据本发明的某些实施例，斜坡部限制件可位于挠曲件的多个区域中。此外，在本发明的实施例中，挠曲件横挡部可以达到很多对。此外，在本发明的实施例中，这些横挡部对中的每一对横挡部都可以对称地(不是沿着经度轴线就是沿着纬度轴线)位于挠曲件上的不同位置处。
尽管已参考上述实施例描述了本发明，但优选实施例的此种说明并不意味着构成限制含义。将应理解的是，本发明的所有方面并不限于文中所述的具体描述、配置或尺寸，而是视各种原理及变量而定。所公开装置在形式和细节上的各种改动以及本发明的各种变型，当本领域技术人员一经参看本公开内容便将是显而易见的。因此，认为所附权利要求将涵盖任何此等仍属于本发明的真实精神和范围内的对所公开实施例的改动和变型。

Claims (26)

1.一种磁头万向节组件，其包括：
挠曲件，其包括斜坡部限制件；
悬架组件，其进一步包括
悬架舌部；
浮动块，其进一步包括磁头；和
承载梁，其进一步包括抬升突出部；和
斜坡部，其进一步包括阶梯部，以接合和支承所述斜坡部限制件并支持和抑制所述浮动块的运动。
2.根据权利要求1所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件进一步包括位于其末端的挠曲件横挡部，以减少所述悬架舌部的移动和旋转。
3.根据权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部定位成沿着所述挠曲件的侧面。
4.根据权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部为一对挠曲件横挡部中的一个。
5.根据权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部延伸至所述斜坡部限制件。
6.根据权利要求3所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部定位成沿着所述浮动块的后缘。
7.根据权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部包括直立的脊状部。
8.根据权利要求3所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部沿着所述挠曲件的侧面大体线性地延伸。
9.根据权利要求3所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部沿着所述挠曲件的侧面非线性地延伸。
10.根据权利要求2所述的磁头万向节组件，其特征在于，所述挠曲件横挡部是错开的。
11.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部为一对挠曲件横挡部中的一个。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述一对挠曲件横挡部为多对挠曲件横挡部中的一对。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述一对挠曲件横挡部中的每一个横挡部都对称地位于所述挠曲件的不同位置上。
14.一种系统，其包括：
含有数据的磁盘；
用以控制磁头的印刷电路组件；
连接板，其将所述磁头电联接到所述印刷电路组件上；和
磁头万向节组件，其包括：
挠曲件，其包括斜坡部限制件；
悬架组件，其进一步包括
悬架舌部；
浮动块，其进一步包括磁头；和
承载梁，其进一步包括抬升突出部；和
斜坡部，其进一步包括阶梯部，以接合和支承所述斜坡部限制件并支持和抑制所述浮动块的运动。
15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述挠曲件进一步包括位于其末端的挠曲件横挡部，以减少所述悬架舌部的移动和旋转。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部位于所述挠曲件的侧面上。
17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部定位成沿着所述浮动块的边缘。
18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部延伸至所述斜坡部限制件。
19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部定位成沿着所述浮动块的后缘。
20.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部包括直立的脊状部。
21.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部沿着所述挠曲件的侧面大体线性地延伸。
22.根据权利要求16所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部沿着所述挠曲件的侧面非线性地延伸。
23.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部是错开的。
24.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述挠曲件横挡部为一对挠曲件横挡部中的一个。
25.根据权利要求24所述的系统，其特征在于，所述的一对挠曲件横挡部为多对挠曲件横挡部中的一对。
26.根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述一对挠曲件横挡部中的每一个横挡部都对称地位于所述挠曲件的不同位置上。
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