CN102194465B - 用于充氦磁盘驱动器的密封的层压电气连接器 - Google Patents
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Abstract
一种新颖的磁盘驱动器，其包括密封的充氦外壳，该外壳具有延伸通过磁盘驱动器底座的开口。层压电气连接器布置在外壳中，其跨越开口，并且从磁盘驱动器底座的外部通过开口可到达该层压电气连接器。层压电气连接器具有粘合层，粘合层连续围绕开口地粘合磁盘驱动器底座，并且具有与开口对齐的穿过它的孔。层压电气连接器具有电气连接到致动器柔性线缆的导电线路，以及布置在该线路层上的第一绝缘层。层压电气连接器具有金属箔密封层，其连续跨越并完全覆盖开口，并且不具有与开口对齐的穿过它的孔。金属箔密封层连续围绕开口来重叠粘合层。
Description
技术领域
本发明一般涉及信息存储装置，并且具体涉及包含氦的密封磁盘驱动器信息存储装置。
背景技术
典型的硬盘驱动器包括头盘组件(HDA)以及附在HDA的磁盘驱动器底座上的印刷电路板组件(PCBA)。HDA包括至少一个盘片(例如磁盘、磁光盘或光盘)、用于转动盘片的主轴马达以及头臂组件(HSA)。PCBA包括电子器件和固件，其用于控制主轴马达的转动和HSA的位置，并且用于在磁盘驱动器和其主机间提供数据传送通道。
主轴马达通常包括转子以及定子，其中转子包括一个或更多转子磁铁以及盘片被装在并夹在其上的旋转轮轴。如果多于一个盘片装在轮轴上，这些盘片通常被装在轮轴上盘片之间的隔离环分开。定子的不同线圈被选择性地通电，从而形成拉/推转子磁铁(多个)的电磁场，由此转动轮轴。主轴马达轮轴的转动导致安装的盘片的转动。
HSA通常包括致动器、至少一个头悬架组件(HGA)以及柔性线缆组件。在磁盘驱动器运行期间，致动器必须转动，从而在盘片上邻近所需的信息磁道来定位HGA。致动器包括枢轴承筒(pivot-bearingcartridge)，从而促进这种转动定位。枢轴承筒适合致动器主体中的洞。一个或更多致动器臂从致动器主体延伸。致动器线圈由致动器主体支撑，与致动器臂相对布置。配置致动器线圈，从而与HDA中的一个或更多固定磁铁相互作用来形成音圈马达。PCBA提供并且控制电流，电流经过致动器线圈并且导致施加在致动器上的扭矩。
每个HGA都包括用于从盘片读数据以及写数据至盘片上的头。在磁记录应用中，头通常包括滑块和磁换能器，磁换能器包括写入器和读出元件。在光记录应用中，头可包括反射镜和用于将激光聚焦到邻近盘片表面上的透镜。滑块通过气润滑膜与盘片分开，该气润滑膜通常称为“空气垫”。术语“空气垫”是常用的，因为通常润滑剂气体仅仅为空气。然而，空气垫滑块已被设计用于包括氦的磁盘驱动器外壳中，因为惰性气体不象氧气那样快地剥蚀润滑剂和保护碳膜。例如，也可使用氦，因为其具有比空气高的热导性，并且因此改善磁盘驱动器的冷却。也因为空气垫的厚度取决于气体粘性和密度，因此氦的气垫厚度相比空气可被有利地降低(其它所有条件相同)。此外，因为氦的密度比空气的小，所以其流动(例如由盘片转动产生的流动)可能不会同等程度地冲击磁盘驱动器内的部件，这可减少磁道不对准，并且因此提高磁道跟踪能力——促进更高的数据存储密度。
本领域中公开的包括氦的磁盘驱动器外壳通常被密封，从而防止不可接受的氦泄漏比率。虽然有些可忽略不计量的氦泄漏不可避免，但是不希望有不可忽略不计的氦泄漏量，因为其可改变头和盘片之间的气润滑膜的厚度，并且因此影响头的性能。也不希望有不可忽略不计的氦泄漏量，因为其可改变头盘界面的摩擦润滑化学，可能导致可靠性下降、头碰撞以及关联的数据丢失。
包含氦的磁盘驱动器外壳的设计和制造中的一个挑战是促进磁盘驱动器外壳内部和外部之间的电气通信，同时保持氦在磁盘驱动器外壳内部充分的时间，从而确保足够的产品可靠性。这种电气通信也可被导体接收的电磁噪声不利地影响，这种电气通信穿过所述导体发生。因而，在本技术领域需要磁盘驱动器外壳密封方法和结构，其促进磁盘驱动器内部和外部之间的电气通信，并且可将氦保持在磁盘驱动器外壳内充分长的一段时间，从而确保足够的制造后产品可靠性和寿命。在本技术领域也需要改善这种电气通信对电磁噪声源的屏蔽的方法和结构。
发明内容
一种新颖的磁盘驱动器，其包括密封的外壳，该外壳包括磁盘驱动器底座和附在磁盘驱动器底座上的顶盖。该外壳是充氦的，并且具有延伸通过磁盘驱动器底座的开口。主轴马达附在磁盘驱动器底座上。磁头致动器布置在外壳中并且包括音圈马达。柔性线缆布置在外壳中并且附在磁头致动器上。柔性线缆电气连接到音圈马达。层压电气连接器布置在外壳内部。层压电气连接器跨越开口，并且通过该开口从磁盘驱动器底座外部可到达该连接器。层压电气连接器具有连续包围开口粘合磁盘驱动器底座的粘合层。粘合层具有与开口对齐的穿过它的孔。层压电气连接器具有线路层和第一绝缘层，线路层包括电气连接到柔性线缆的导电线路，第一绝缘层布置在该线路层上。层压电气连接器具有金属箔密封层，其连续跨越并完全覆盖开口。金属箔密封层不具有与开口对齐的穿过它的孔。金属箔密封层连续围绕开口重叠粘合层。线路层和第一绝缘层布置在金属箔密封层和粘合层之间。层压电气连接器也具有加固层，金属箔密封层布置在加固层和粘合层之间。
本领域中公开的包括氦的磁盘驱动器外壳通常被密封，从而防止不可接受的氦泄漏比率。虽然有些可忽略不计量的氦泄漏不可避免，但是不希望有不可忽略不计的氦泄漏量，因为其可改变头和盘片之间的气润滑膜的厚度，并且因此影响头的性能。也不希望有不可忽略不计的氦泄漏量，因为其可改变头盘界面的摩擦润滑化学，可能导致可靠性下降、头碰撞以及关联的数据丢失。
包含氦的磁盘驱动器外壳的设计和制造中的一个挑战是促进磁盘驱动器外壳内部和外部之间的电气通信，同时保持氦在磁盘驱动器外壳内部充分的时间，从而确保足够的产品可靠性。这种电气通信也可被导体接收的电磁噪声不利地影响，这种电气通信穿过所述导体发生。因而，在本技术领域需要磁盘驱动器外壳密封方法和结构，其促进磁盘驱动器内部和外部之间的电气通信，并且可将氦保持在磁盘驱动器外壳内充分长的一段时间，从而确保足够的制造后产品可靠性和寿命。在本文公开的实施例提供能够改善这种电气通信对电磁噪声源的屏蔽的方法和结构。
附图说明
图1描述依照现有技术的磁盘驱动器。
图2是能够包括本发明实施例的磁盘驱动器的立体图。
图3是依照本发明实施例的磁盘驱动器外壳的俯视立体图，其中为了允许看到内部而移除顶盖。
图4是依照本发明实施例的磁盘驱动器的仰视平面图。
图5是依照本发明实施例的层压电气连接器的分解立体图。
图6A是立体图，其示出折叠前的依照本发明实施例的层压电气连接器。
图6B是立体图，其示出折叠中的依照本发明实施例的层压电气连接器。
图6C是立体图，其示出折叠后的依照本发明实施例的层压电气连接器。
具体实施方式
图1是平面图，其示出依照现有技术的磁盘驱动器50的示意图。磁盘驱动器底座52与邻接的顶盖(未示出，从而能够观察内部部件)一起形成磁盘驱动器外壳54。封闭在磁盘驱动器外壳54中的是头悬架组件(HGA)62，其包括读/写磁头，通过装载柄脚70和斜轨64之间的相互作用，该磁头可被从盘片66的表面装载和卸下。也被封闭在磁盘驱动器外壳54中的盘片66装在主轴马达68上，主轴马达68附连到磁盘驱动器底座52，并且使盘片66能够如箭头A所示那样转动。HGA 62例如通过在孔63处型锻，附连到致动器臂56。致动器臂56属于磁头致动器55，后者布置在磁盘驱动器外壳54中，并且其响应来自音圈马达59的扭矩，绕枢轴承筒58枢轴转动。该扭矩由音圈马达59和永磁体组件60提供的静态磁场之间的电磁铁相互作用产生。
电路板(未示出)安装在磁盘驱动器底座52的底部，其用于控制磁盘驱动器50的运行，并且使磁盘驱动器50和外部主机之间能够进行数据通信。电路板和HGA62的读/写磁头之间的电气通路包括柔性线缆76，其布置在磁盘驱动器外壳54中。柔性线缆76附连到磁头致动器55和柔性支架78上。柔性支架78靠近开口定位，该开口延伸通过磁盘驱动器底座52。柔性线缆76电气连接到音圈马达59，并可包括前置放大器74。
图2是能够包括本发明实施例的磁盘驱动器80的立体图。磁盘驱动器80包括磁盘驱动器外壳，该外壳包括磁盘驱动器底座82以及(通过图2的实施例中的多个螺钉紧固件)附连到磁盘驱动器底座82的顶盖84。
图3是依照本发明实施例的磁盘驱动器80的磁盘驱动器外壳300的俯视立体图。图3描述磁盘驱动器80的磁盘驱动器外壳300，其顶盖82被移除，从而允许看到磁盘驱动器外壳300的内部。不然磁盘驱动器外壳300是充氦的(即封入充分浓度的氦气)并且密封的。图3也描述磁盘驱动器外壳300，其中几个内部部件被移除(例如盘片、磁头致动器、柔性线缆以及永磁体)，从而提供布置在磁盘驱动器外壳300中的新颖层压电气连接器310的较少遮蔽视图。
实际上，封入的氦气的浓度(例如相对剩余的空气)最初将小于100％，并且预期在磁盘驱动器100的有用寿命期间下降。尽管如此，只要持续封住充分浓度的氦气，磁盘驱动器100在其整个有用寿命期间可被认为是“充氦”的。也注意到不要求1.0个大气压的氦使磁盘驱动器被认为是“充氦”的。例如，充氦的磁盘驱动器外壳优选最初封入具有0.3至1.0大气分压的氦，并且也可封入具有0至0.7大气分压的空气。在一些应用中，理想的是，最初封入的氦气的至少70％在密封磁盘驱动器的10年有用寿命后保持封入。
图4是磁盘驱动器80的仰视平面图。现在另外参考图4，从磁盘驱动器80的下面可看到开口400。开口400延伸通过磁盘驱动器底座82至磁盘驱动器外壳300。层压电气连接器310跨越开口400，并且通过开口400从磁盘驱动器底座82的外部从下面可到达层压电气连接器310。
图5是依照本发明实施例的层压电气连接器310的分解立体图。现在另外参考图5，层压电气连接器310包括连续围绕开口400粘合磁盘驱动器底座82的第一粘合层511。例如，第一粘合层511可为一层热固性环氧粘合剂或丙烯酸粘合剂，并可限定粘合层厚度在25至50微米。层压电气连接器310也包括粘合磁盘驱动器底座82的黏合尾部510。
在图5的实施例中，第一粘合层511具有穿过它的孔512，其与开口400对齐，以便可从磁盘驱动器80下面和外面(通过开口400和孔512)到达层压连接器310。在本上下文中，“与...对齐”仅仅表示孔512和开口400充分重叠，从而允许通过孔512和开口400到达层压连接器310的一个或更多另外层(下文描述)。
也在图5的实施例中，层压电气连接器310包括线路层530，线路层530包括多条导电线路532。多条导电线路532包括在磁盘驱动器外壳300内部电气连接柔性线缆(例如柔性线缆76)的线路。例如，线路层530可包含大约12微米厚的铜箔。也在图5的实施例中，层压电气连接器310包括布置在线路层530上的第一绝缘层540。例如，第一绝缘层540可为聚酰亚胺层，其具有10至50微米的厚度。可选择地，除了这种聚酰亚胺层以外，第一绝缘层540还可包括其自己的粘合层。
层压电气连接器310也包括金属箔密封层550(例如铜箔、铝箔、不锈钢箔等等)，其连续地跨越并完全覆盖开口400。优选地，金属箔密封层550限定金属箔厚度在12至50微米，其可有利地减少小气孔或瑕疵与金属箔密封层550对齐或延伸通过金属箔密封层550的可能性。注意到金属箔密封层550不具有穿过它的与开口400对齐的孔。金属箔密封层550也连续围绕开口400来重叠第一粘合层511。图5也示出线路层530和第一绝缘层540布置在金属箔密封层550和第一粘合层511之间。
垂直方向上通过阻碍在该方向的扩散，以及水平方向上通过约束水平扩散(例如横向通过第一绝缘层540和/或第一粘合层511)通过具有窄纵横比(水平路径长度相对于路径高度)的路径发生，上述金属箔密封层550可有利地减少通过层压电气连接器310的氦扩散。
可选地，层压电气连接器310也可包括第二绝缘层520，其布置在线路层530和第一粘合层511之间(如图5中实施例所示)。在该情形中，线路层530通过第二绝缘层520(以及第一粘合层511和黏合尾部510)固定到磁盘驱动器底座82。例如，第二绝缘层520可包含具有10至50微米厚度的聚酰亚胺层。可替换地，第二绝缘层520可包含阻焊层，其被丝网印制在第二金属箔上，而第二绝缘层520被定向为使得第二金属箔面对第一粘合层511。不管第二绝缘层520的成分是什么，这种第二金属箔可增强电磁屏蔽，并且有利地增加气体扩散路径的长度，特别是在层压电气连接器310被折叠后(如随后在此描述的)。
在图5的实施例中，第二绝缘层520包括窗口522和524。窗口522允许通过开口400从磁盘驱动器80的下面和外面，通过第二绝缘层520到达线路层530的多个导电线路532。在层压电气连接器310以类似图6A、6B、6C中所示以及随后在此描述的层压电气连接器600的折叠方式折叠后，窗口524允许从磁盘驱动器外壳300的上面和内部通过第二绝缘层520到达线路层530的多个导电线路532。
在图5的实施例中，层压电气连接器310也包括加固层580。优选但非必要地，加固层580可为金属加固层。在某些实施例中，层压电气连接器310也可包括布置在金属箔密封层550和加固层580之间的第三绝缘层560。加固层580可由例如不锈钢、铝或塑料制作。可选地，加固层580限定加固层厚度在0.25至3mm的范围。这种加固层可为层压电气连接器310提供机械刚度(mechanical stiffness)。注意在图5的实施例中，金属箔密封层550布置在加固层580和第一粘合层511之间。可选地，第二粘合层570可布置在加固层580和金属箔密封层550之间，如图5中的实施例所示。例如，第二粘合层570可为一层具有25至50微米厚度的热固型环氧粘合剂。
在图5的实施例中，多个导电线路532优选地包括导电线路的第二子集534，其延伸至并连接主轴马达(例如主轴马达68)的多个电气终端。该导电线路的第二子集在图5中可视，其延伸到黏合尾部510上。仍在图5的实施例中，金属箔密封层550可选地沿导电线路的第二子集534延伸，并完全覆盖它。这可提供有利的导电线路的第二子集534的额外电磁屏蔽。
图6A是依照本发明实施例的折叠前的层压电气连接器600的立体图。层压电气连接器600包括中间部分610和两个翼部分612、614，不过可选择地可使用单个翼部分。层压电气连接器600也优选地包括尾部分616。优选但非必要地，层压电气连接器600包括多个凹口601、602、603和604。
图6B是折叠中的层压电气连接器600的立体图。现在另外参考图6B，翼部分612、614优选地沿折缝折叠，这些折缝大致与凹口601、602、603和604对齐。在图6B的视图中，层压电气连接器600的第二绝缘层中的窗口624允许观察其多个导电线路632的表面的一部分。图6C是折叠后的层压电气连接器600的立体图。以该方式折叠层压电气连接器600允许通过层压电气连接器600的第二绝缘层中的窗口624从顶部到达其多个导电线路632的一部分。
在前述的说明书中，参考特殊示例实施例描述了本发明，但本领域技术人员应认识到，本发明不限于此。预计本发明的不同特征和方面可单独或共同使用，并且可用在不同环境或应用中。从而说明书和附图都应被视为解释性的和例示性的，而非限制性的。“包含”、“包括”、“具有”都是无限制的术语。
Claims (16)
1.一种磁盘驱动器，其包括：
密封的外壳，其包括磁盘驱动器底座和附到所述磁盘驱动器底座上的顶盖，所述外壳是充氦的并具有延伸通过所述磁盘驱动器底座的开口；
主轴马达，其附到所述磁盘驱动器底座上；
磁头致动器，其布置在所述外壳中并且包括音圈马达；
柔性线缆，其布置在所述外壳中，并且附到所述磁头致动器上，所述柔性线缆电气连接到所述音圈马达；以及
布置在所述外壳内的层压电气连接器，所述层压电气连接器跨越所述开口并且通过所述开口从所述磁盘驱动器底座的外部可到达，所述层压电气连接器包含多个层，所述多个层包括
粘合层，其围绕所述开口粘合所述磁盘驱动器底座，所述粘合层具有穿过它的与所述开口对齐的孔；
线路层，其包括多个导电线路，所述多个导电线路包括电气连接到所述柔性线缆的第一子集导电线路；
第一绝缘层，其布置在所述线路层上；
金属箔密封层，其覆盖所述开口，所述金属箔密封层不具有穿过它的与所述开口对齐的孔，所述金属箔密封层围绕所述开口重叠所述粘合层，所述线路层和所述第一绝缘层布置在所述金属箔密封层和所述粘合层之间；以及
加固层，所述金属箔密封层布置在所述加固层和所述粘合层之间。
2.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其进一步包含布置在所述线路层和所述粘合层之间的第二绝缘层，并且其中所述线路层通过所述第二绝缘层固定到所述磁盘驱动器底座。
3.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述加固层为金属加固层。
4.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述主轴马达包括多个电气终端，并且其中所述多个导电线路包括导电线路的第二子集，其延伸至并连接到所述多个电气终端。
5.根据权利要求4所述的磁盘驱动器，其中所述金属箔密封层延伸至所述多个电气终端并完全覆盖所述导电线路的第二子集。
6.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述金属箔密封层包含铜箔。
7.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述粘合层限定粘合层厚度在25至50微米的范围。
8.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述金属箔密封层限定金属箔厚度在12至50微米的范围。
9.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述加固层限定加固层厚度在0.25至3mm的范围。
10.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述第一绝缘层包含具有10至50微米厚度的聚酰亚胺。
11.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述粘合层包含环氧粘合剂。
12.根据权利要求1所述的磁盘驱动器，其中所述层压电气连接器包括中间部分和至少一个翼部分，并且其中所述翼部分折叠在所述中间部分之上。
13.根据权利要求2所述的磁盘驱动器，其中所述第二绝缘层包括面对所述粘合层的第二金属箔。
14.根据权利要求2所述的磁盘驱动器，其中所述层压电气连接器包括中间部分和至少一个翼部分，并且其中所述翼部分折叠在所述中间部分之上。
15.根据权利要求14所述的磁盘驱动器，其中所述第二绝缘层包括穿过它并且在所述线路层的一部分之上的至少一个窗口。
16.根据权利要求3所述的磁盘驱动器，其进一步包含布置在所述金属箔密封层和所述金属加固层之间的第三绝缘层。
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