CN102403013A

CN102403013A - 硬盘驱动器和用于在其中使用的底板

Info

Publication number: CN102403013A
Application number: CN2011102689532A
Authority: CN
Inventors: 庄嘉扬; 黄富盈; 富田孝史
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: Western Digital Technologies Inc
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2031-09-13
Also published as: US8339732B2; CN102403013B; US20120063026A1

Abstract

本发明提供一种硬盘驱动器和用于在其中使用的底板，该底板包括凹陷区域，其提供用于盘的额外间隙。硬盘驱动器的保护封壳包括底板。底板的与磁记录盘对着的表面包括在磁记录盘的外径附近的凹陷区域。凹陷区域防止盘通过与底板意外物理接触而损坏，意外物理接触可发生在硬盘驱动器受到机械冲击时。凹陷区域可设计来最小化如果发生盘与底板之间的物理接触时对盘的损坏。凹陷区域可具有各种形状，例如环形凹入，或者底板中认为容易发生盘与底板之间的物理接触的位置处的一个或更多非连续区域。

Description

硬盘驱动器和用于在其中使用的底板

技术领域

本发明的实施例涉及硬盘驱动器(HDD)的保护封壳。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)是非易失性储存器件，其容置于保护封壳中且将数字编码数据储存于具有磁表面的一个或更多圆盘上(盘亦可称为碟)。当HDD运行时，每个磁记录盘通过心轴系统迅速旋转。数据利用读/写头从磁记录盘读取和写入到磁记录盘，读/写头通过致动器而位于盘的特定位置上。

读/写头使用磁场来从磁记录盘的表面读取数据和写数据到磁记录盘的表面。由于磁偶极场随着离磁极的距离而迅速减小，所以读/写头与磁记录盘表面之间的距离必须严格控制。磁记录盘旋转时，致动器依靠悬臂对读/写头的力来提供读/写头与磁记录盘表面之间合适的距离。读/写头因此被称为“飞行”于磁记录盘的表面上。当磁记录盘停止旋转时，读/写头必须“着陆”或者从盘表面拉离到机械着陆坡道上。

发明内容

硬盘驱动器(HDD)的保护封壳可包括底板和罩。图1示出根据现有技术的示范性底板。如图1所示，底板10具有面对一个或更多磁记录盘的平滑平坦表面。发现当HDD受到碰撞或机械冲击时，最靠近底板10的磁记录盘(图1中对应于盘20)可接触底板10，如图1中示出的剖视图所示。底板10与盘20之间这样的物理接触是不期望的，因为它可弯曲、击穿、擦伤或以其他方式损伤盘20，使得盘20部分或全部失效。

底板10与盘20之间的间隙的量受到许多因素的限制，且实际上，不易于调节。例如，底板10的厚度可减小来提供底板10与盘20之间额外的间隙；然而，这样做会负面影响底板10的耐用性。

有利地，本发明的实施例提供一种底板，其包括在磁记录盘的外径(OD)附近的凹陷区域。该凹陷区域增大了在盘易于接触底板处底板与磁记录盘之间的间隙量，因此，磁记录盘物理接触底板的可能性显著减小。图2示出本发明一实施例。如图2所示，凹陷区域52位于底板50中盘60的外径(OD)附近。在图2所示的实施例中，凹陷区域52是底板50中的环形凹入；然而，在另一些实施例中，凹陷区域52可以是一个或更多非连续的部分，可具有各种不同形状，且可位于各种不同位置。凹陷区域52可位于底板50上认为容易发生盘60与底板50之间的物理接触的任何位置中。凹陷区域52提供底板50与盘60之间的间隙的局部增大而不影响底板50的其他设计制约。例如，凹陷区域52可以被构造而不添加新部件或封装。凹陷区域52提供的底板50与盘60之间的增大间隙消除或减小了底板50和盘60响应于对HDD的机械冲击而彼此物理接触的可能性。

凹陷区域52可设计来最小化盘60与底板50之间发生物理接触时对盘60的损伤。例如，凹陷区域52可具有确保在盘60的所谓“非数据区”的区域盘60物理接触凹陷区域52的物理结构，“非数据区”是盘60的其中不写入数据且不从其读取数据的区域。作为另一示例，凹陷区域52可包括减震材料，其设计来在盘60物理接触凹陷区域52时保护盘60免于受到损害。

发明内容部分中论述的实施例不意味着暗示、描述或教导这里论述的全部实施例。因此，与本部分中论述的那些相比，本发明的实施例可包含额外或不同的特征。

附图说明

本发明的实施例以示例的方式而不是以限制的方式示于附图中，附图中相似的附图标记表示相似的元件，且附图中：

图1示出现有方案的物理接触底板的盘；

图2示出根据本发明一实施例的底板的凹陷区域的俯视图和剖视图；

图3是根据本发明一实施例的HDD的平面图；

图4是根据本发明一实施例的头臂组件(HAA)的平面图；

图5是根据本发明一实施例的盘的凹陷区域和非数据区的剖视图；

图6是根据本发明实施例的凹陷区域的示范位置的图示；

图7是第一图示，描绘了根据本发明一实施例如何确定凹陷区域的位置；

图8是第二图示，描绘了根据本发明一实施例如何确定凹陷区域的位置；

图9A、9B、9C、9D是根据本发明各种实施例的凹陷区域的物理尺寸的图示。

具体实施方式

描述一种用于硬盘驱动器(HDD)底板的方案，该底板包括凹陷区域，该凹陷区域提供用于盘的目标间隙。在下面的描述中，为了说明，阐述了许多具体细节以提供对这里描述的本发明的实施例的彻底理解。然而，将显然的是，这里描述的本发明的实施例可以实践为没有这些具体细节。在另一些情形下，以简图形式示出公知结构和器件以避免不必要地模糊这里描述的本发明的实施例。

本发明示范性实施例的物理描述

根据本发明实施例的凹陷区域可用于采用旋转碟或盘的各种不同存储介质中。为了提供特定实施例的具体示例，将参照采用磁记录盘的硬盘驱动器(HDD)的底板中的凹陷区域描述本发明的实施例；然而，本发明的实施例可以用于采用旋转碟或盘的任意类型的存储介质中。

根据本发明一实施例，HDD 100的平面图示于图3中。图3示出包括滑块110b的HDD的部件的功能布置，滑块110b包括磁记录头110a。HDD 100包括至少一个头万向架组件(HGA)110，其包括头110a、连接到头110a的引线悬臂110c、以及连接到滑块110b的负载梁110d，滑块110b包括在滑块110b的远端的头110a；滑块110b在负载梁110d的远端连接到负载梁110d的万向架部分。HDD 100还包括可旋转地安装在心轴124上的至少一个磁记录盘120和连接到心轴124以用于转动盘120的驱动电机(未示出)。头110a包括写元件和读元件，分别用于写信息在HDD 100的盘120上和读取存储于HDD 100的盘120上的信息。盘120或多个盘(未示出)可用盘夹128固定到心轴124。HDD 100还包括连接到HGA 110的臂132、托架(carriage)134、以及包括电枢(armature)136和定子(stator)144的音圈电机(VCM)，电枢136包括音圈140且连接到托架134，定子144包括音圈磁体(未示出)，VCM的电枢136连接到托架134且配置来移动臂132和HGA 110以访问盘120的各部分，托架134利用中间插入的枢转轴承组件152安装在枢转轴148上。

进一步参照图3，根据本发明一实施例，电信号例如到VCM的音圈140的电流、到PMR头110a的写信号和来自PMR头110a的读信号由柔性电缆156提供。柔性电缆156与头110a之间的互连可由臂电子(AE)模块160提供，臂电子模块160可具有用于读信号的板载前置放大器以及其他的读通道和写通道电子部件。柔性电缆156耦接到电连接块164，电连接块164通过HDD外壳168提供的电馈通(feedthrough)(未示出)来提供电通信。HDD外壳168(根据HDD外壳是否被铸造，也称为铸件)与HDD罩(未示出)结合以提供密封的保护封壳以用于HDD 100的信息储存部件。

进一步参照图3，根据本发明一实施例，包括盘控制器和伺服电子系统(包括数字信号处理器(DSP))的其他电子部件(未示出)提供到驱动电机、VCM的音圈140和HGA 110的头110a的电信号。提供到驱动电机的电信号使驱动电机能转动，提供转矩到心轴124，转矩又传输到通过盘夹128固定到心轴124的盘120；结果，盘120沿方向172旋转。旋转的盘120产生气垫，其用作空气轴承，滑块110b的气垫面(ABS)骑在其上，从而滑块110b飞行于盘120的表面之上，而不与盘120的其中记录信息的薄磁记录介质接触。提供到VCM的音圈140的电信号使得HGA 110的头110a访问其上记录信息的道176。因此，VCM的电枢摆动通过弧180，这使通过臂132连接到电枢136的HGA 110能访问盘120上的各个道。信息在盘120上存储于多个同心道(未示出)中，道在盘120上布置成扇区，例如扇区184。相应地，每个道包括多个扇区道部分，例如扇区道部分188。每个扇区道部分188包括记录数据和头部(header)，头部包含伺服脉冲串信号图案如ABCD伺服脉冲串信号图案、识别道176的信息、以及误差校正码信息。在访问道176时，HGA 110的头110a的读元件读取伺服脉冲串信号图案，其提供位置误差信号(PES)到伺服电子系统，伺服电子系统控制提供到VCM的音圈140的电信号，使得头110a能跟踪道176。发现道176和识别特定的扇区道部分188后，根据盘控制器从外部装置例如计算机系统的微处理器接收的指令，头110a或者从道176读取数据，或者写数据到道176。

本发明的实施例还涵盖包括HGA 110、盘120和臂132的HDD 100，盘120可旋转地安装在心轴124上，臂132连接到HGA 110，HGA 110包括滑块110b，滑块110b包括头110a。

现在参照图4，根据本发明一实施例，示出包括HGA 110的头臂组件(HAA)的平面图。图2示出关于HGA 110的HAA的功能布置。HAA包括臂132和HGA 110，HGA 110包括滑块110b，滑块110b包括头110a。HAA在臂132处连接到托架134。在HDD具有多个盘或碟(本领域中盘有时称为碟)的情况下，托架134称为“E块”或梳，因为托架布置来承载多个臂的联动阵列，这赋予它梳的外观。如图4所示，VCM的电枢136连接到托架134，音圈140连接到电枢136。AE 160可连接到托架134，如图所示。托架134利用插入的枢转轴承组件152安装在枢转轴148上。

使用凹陷区域来提供底板与盘之间的额外间隙

图5是根据本发明一实施例的凹陷区域530的剖视图。如图5所示，凹陷区域530在盘512的外周(OD)附近位于底板510中。虽然两个盘(即盘510和512)绘示于图5中，但是本发明的实施例可以用在具有任意数量的盘的存储介质中，因为无论哪个盘最靠近底板510，凹陷区域530都可为其提供额外的间隙，而与采用多少个其他盘无关。

图5示出凹陷区域530的放大视图。在一实施例中，底板510与盘512之间的间隙(图5中的值X)通常可在0.3-0.4mm的范围。在一实施例中，凹陷区域530的深度(图5中的值A)为底板510与盘512之间的间隙(图5中的值X)的基本50％且一般在0.2mm左右。在一实施例中，值B和角θ的值足够大以确保盘512不接触点C。例如，值B可以是2-4mm，角θ可以是170°-175°。注意，点C和点D可以是尖角或者是圆的，其将在下面参照图9A-9D更详细地解释。

图5还示出盘510和512的非数据区。诸如非数据区520的非数据区是盘的没有数据写到其上且没有数据从其读取的部分。在一实施例中，非数据区520可以从外径延伸0.5-1mm长。非数据区设计来适应坡道，不操作时头可停止于该坡道上。为了避免任何潜在的数据损失，凹陷区域530的结构和布置可设计来确保如果盘与凹陷区域530物理接触(希望通过由凹陷区域530提供盘512与底板510之间足够的间隙能够避免之)，则仅盘512的非数据区520能与凹陷区域530物理接触。这有利地避免或最小化盘512的数据写到其上或从其读取数据的部分会通过与凹陷区域530物理接触而变得擦伤或以其他方式损伤(这可导致数据损失)的可能性。

根据本发明实施例的凹陷区域可以以各种不同形状实施。图6是根据本发明实施例的凹陷区域的一些示范性位置的图。如实施例612所示，凹陷区域52可以是底板中与盘的外径(OD)对准的环形凹入或者槽。在另一些实施例诸如实施例614中，凹陷区域不需具有环形形状，而是相反可以为非对称的。例如，在实施例614中，凹陷区域的形状对应于磁记录盘的圆环形状的一段。此外，虽然未示出，但是本发明的其他实施例可采用底板中的两个或更多非连续的凹陷区域。

底板设计可以在各种HDD之间不同。底板的设计是确定凹陷区域应位于何处的因素。这是因为不同的底板设计可具有与盘之间的不同的间隙量和/或具有不同量或类型的突起。为了说明，考虑图7，其是绘示如何确定根据本发明另一实施例的凹陷区域的位置的图。图示712示出经历机械冲击的HDD。最大盘位移的位置在图712中示出为在盘的一侧(对应于磁记录盘的环形的一段)。因此，凹陷区域放置在最大盘位移的该区域(如图示714所示)以在该位置处提供底板与盘之间的额外间隙。

作为另一示例，图8是示出如何确定根据本发明一实施例的凹陷区域的位置的第二图。图示812示出经历机械冲击的HDD。最大盘位移的位置在图812中示出为在盘上均匀分布。因此，凹陷区域形成为在底板中(如图示814所示)且与盘的形状对准的环形凹入或槽以提供底板与整个盘之间的额外间隙。

凹陷区域的实际形状或尺寸可根据实施例而不同。图9A-9D是根据本发明的各种实施例的凹陷区域的物理尺寸的图。图9A示出具有至少一个钝角的凹陷区域910。图9B示出具有至少一个直角的凹陷区域920。图9C示出具有平滑弯曲表面而没有任何角的凹陷区域930。图9D示出具有倾斜部分942的凹陷区域940，其是与对着底板的磁记录盘的表面成一倾斜角的表面。有利地，在这样的实施例中，在磁记录盘朝向底板变形时，磁记录盘与倾斜部分942的表面接触。倾斜部分942可定位为使磁记录盘的非数据区接触倾斜部分942以确保在HDD受到机械冲击时磁记录盘没有其他部分接触底板。注意，图9A-9D所示的示例意味着示出本发明的一些而不是全部实施例，因为凹陷区域可以利用图9A-9D未示出的其他形状、凹入、凹陷或槽来实施。

在一实施例中，凹陷区域可包括当磁记录盘朝向底板变形时在磁记录盘接触凹陷部分的位置处的减震材料层。减震材料用作垫以防止对盘的损伤以及防止引入有害的气浮颗粒到HDD内部，该颗粒可源自彼此刮擦或碰撞的部件。减震材料可由各种不同材料制成，诸如制成急停件的材料。

铝盘

通常，在移动硬盘驱动器中，磁记录盘使用可包封在一个或更多金属层中的玻璃芯层构造。例如，玻璃层可以是0.8mm厚。玻璃是以此方式使用的合适的材料，因为它具有良好的机械性能，玻璃不会响应于机械冲击而过度变形。

不幸的是，玻璃比其他材料诸如铝更昂贵。虽然铝比玻璃便宜，但是铝也响应于接收机械冲击而比玻璃稍微更大地变形。有利地，通过使用本发明的实施例，可以使用具有铝内层的磁记录盘，因为由于底板与磁记录盘之间更大的间隙量，实施例更容忍磁记录盘的稍微变形。因此，采用包括铝的盘的本发明的实施例可以用比以前的方案更少的代价制造。

在前述说明中，已经参照许多具体细节描述了本发明的实施例，这些具体细节可根据实施而改变。因此，对于本发明是什么以及本发明的申请人意在如何的唯一且排他性的描述是本申请以特定形式给出的权利要求书，包括任何后续校正。这里清楚阐述的对权利要求书包含的术语的任何定义应指导这些术语在权利要求中使用时的含义。因此，没有未清楚描述于权利要求中的限制、元件、属性、特征、优点和品质应以任何方式限制权利要求的范围。相应地，说明书和附图将在示范性而不是限制性的意义上理解。

Claims

1.一种硬盘驱动器，包括：

封壳，包括底板；

磁读/写头；

磁记录盘，可旋转地安装在心轴上；

驱动电机，具有连接到该心轴的电机轴以用于转动该磁记录盘；以及

音图电机，构造来移动该磁读/写头以访问该磁记录盘的各部分，

其中该底板的与该磁记录盘对着的表面包括在该磁记录盘的外径OD附近的凹陷区域，且其中该凹陷区域增大该磁记录盘与该底板之间的间隙。

2.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域是与该磁记录盘的外径OD对准的环形凹入。

3.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域是在该底板中与该磁记录盘的环形的一段对应的凹入。

4.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该磁记录盘用铝构造。

5.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域包括至少一个直角。

6.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域至少包括钝角。

7.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域包括平滑弯曲而没有任何角的表面。

8.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域的结构和布置设计为使该磁记录盘的仅非数据区能与该凹陷区域物理接触。

9.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域具有倾斜部分，该倾斜部分具有一表面，该表面相对于该磁记录盘的与该底板对着的表面处于一倾斜角，且其中当该磁记录盘朝向该底板变形时该磁记录盘与该倾斜部分的该表面接触。

10.如权利要求1所述的硬盘驱动器，其中该凹陷区域包括减震材料，该减震材料位于当该磁记录盘朝向该底板变形时该磁记录盘接触该凹陷区域的位置处。

11.一种底板，用于在旋转盘驱动器中使用，该底板包括：

该底板的与记录盘对着的表面；以及

在该记录盘的外径(OD)附近的凹陷区域，

其中该凹陷区域增大该记录盘与该底板之间的间隙。

12.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域是与该记录盘的外径(OD)对准的环形凹入。

13.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域是在该底板中的与该记录盘的环形的一段对应的凹入。

14.如权利要求11所述的底板，其中该记录盘利用铝构造。

15.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域包括至少一个直角。

16.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域至少包括钝角。

17.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域包括平滑弯曲而没有任何角的表面。

18.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域的结构和布置设计为使该记录盘的仅非数据区能与该凹陷区域物理接触。

19.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域具有倾斜部分，该倾斜部分具有一表面，该表面相对于该记录盘的与该底板对着的表面处于一倾斜角，且其中当该记录盘朝向该底板变形时该记录盘与该倾斜部分的该表面接触。

20.如权利要求11所述的底板，其中该凹陷区域包括减震材料，该减震材料位于当该记录盘朝向该底板变形时该记录盘接触该凹陷区域的位置处。