CN104867500B - 磁头万向节组件以及具备该磁头万向节组件的盘装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够合适地提高由压电元件产生的磁头的变位行程的磁头万向节组件以及盘装置。根据实施方式，包括：悬架；布线构件(40)，其形成为细长的带状，金属薄板侧安装于悬架上，并具有位于悬架的凸部(48)上的舌片部(36ａ)、从该舌片部离开而固定于悬架上的基端部(47ａ)和架设于舌片部与基端部之间的桥部(47ｃ)，桥部与凸部的突出高度相应而从基端部挠曲到舌片部，对于该挠曲的高度方向具有拐点(P)；磁头(17)，其被安装于舌片部并电连接于布线构件的布线；和压电元件(50)，其在从桥部的基端部到拐点的区间内被粘贴于桥部，能够通过电压施加而沿着布线构件的长度方向伸缩。
Description
相关申请
本申请享受以日本专利申请2014－31426号(申请日：2014年2月21日)为基础申请的优先权。本申请通过参照该基础申请而包含基础申请的所有的内容。
技术领域
该发明的实施方式涉及使用于盘装置的磁头万向节组件以及具备该磁头万向节组件的盘装置。
背景技术
近年来，作为计算机的外部记录装置和/或图像记录装置，磁盘装置、光盘装置等盘装置广泛使用。
作为盘装置，例如磁盘装置，一般包括被配设于壳体内的磁盘、支撑以及旋转驱动磁盘的主轴电机和支撑磁头的磁头万向节组件(HGA)。磁头万向节组件具有：悬架，其被安装于臂(アーム)的前端部；布线构件(弯曲构件、布线轨迹)，其被设置于悬架上，并且被从悬架引出到外侧；和磁头，其经由布线构件的万向节部支撑于悬架。布线构件的布线被电连接于磁头。
近年来，提出将薄膜的压电元件(PZT元件)搭载于布线构件的万向节部、通过压电元件的伸缩运动产生磁头的寻道方向的微小变位的HGA。根据该HGA，通过控制向压电元件给予的电压，能够微细地控制磁头的动作。
发明内容
该发明的课题在于提供能够合适地提高由压电元件产生的磁头的变位行程的磁头万向节组件以及盘装置。
根据实施方式，磁头万向节组件包括：支撑板，其具有形成有凸部的前端部；布线构件，其具有金属薄板、层叠于所述金属薄板上的绝缘层以及层叠于所述绝缘层上并形成了多根布线的导电层，形成为细长的带状，所述金属薄板侧安装于所述支撑板上，并具有位于所述凸部上的舌片部、从该舌片部离开而固定于所述支撑板上的基端部和被架设于所述舌片部与基端部之间的桥部，所述桥部与所述凸部的突出高度相应而从所述基端部到挠曲舌片部，对于该挠曲的高度方向具有拐点；磁头，其被安装于所述舌片部并被电连接于所述布线构件的布线；和压电元件，其在从所述布线构件的基端部到所述拐点的区间内被粘贴于所述桥部，能够通过电压施加而沿着所述布线构件的长度方向伸缩。
附图说明
图1是表示第1的实施方式所涉及的硬盘驱动器(HDD)的立体图。
图2是表示所述HDD中的磁头万向节组件的磁头以及悬架、以及磁盘的侧视图。
图3是所述磁头万向节组件的俯视图。
图4是表示所述磁头万向节组件的立体图。
图5是表示所述磁头万向节组件的磁头、压电元件、弯曲构件、负载梁的分解立体图。
图6是所述磁头万向节组件的前端部的俯视图。
图7是压电元件安装前的、沿着图6的线C－C的压电元件安装部的剖视图。
图8是安装了压电元件的状态下的、沿着图6的线C－C的压电元件安装部的剖视图。
图9是概略性表示由压电元件产生的磁头的微小变位状态的俯视图。
图10是表示通过有限要素解析对在第1的实施方式中的磁头万向节组件中将压电元件的两端部固定的情况与在比较例所涉及的磁头万向节组件中压电元件的两端部悬浮的情况模拟每单位电压的磁头的驱动量的结果的图。
图11是表示第2的实施方式所涉及的磁头万向节组件的压电元件安装部的剖视图。
图12是表示第3的实施方式所涉及的磁头万向节组件的压电元件安装部的剖视图。
具体实施方式
以下一边参照附图，一边作为磁盘装置对实施方式所涉及的硬盘驱动器(HDD)进行详细说明。
(第1实施方式)
图1将顶盖拆下而表示HDD的内部构造，图2示意性表示悬浮状态的磁头以及磁盘。如图1所示，HDD包括框体10。框体10具有：上表面的开口的矩形箱状的基础部12；和未图示的顶盖，其通过多个螺栓而螺栓固定于基础部12而将基础部12的上端开口封闭。基础部12具有矩形状的底壁12ａ和沿着底壁的周缘而立设的侧壁12ｂ。
在框体10内，设有作为记录介质的2块磁盘16和作为支撑磁盘16以及使其旋转的驱动部的主轴电机18。主轴电机18被配设于底壁12ａ上。磁盘16被互相同轴地嵌合于主轴电机18的未图示的轮毂并且由夹紧弹簧27夹紧，并被固定于轮毂。由此，磁盘16被支撑为与基础部12的底壁12ａ平行的状态。而且，磁盘16由主轴电机18以规定的速度向箭头A方向旋转。
在框体10内，设有：多个磁头17，它们对磁盘16进行信息的记录、再现；和磁头堆叠组件(以下，称为HSA)22，其将这些磁头17支撑得相对于磁盘16移动自如。另外，在框体10内，设有：音圈电机(以下称为VCM)24，其对HSA22进行转动以及定位；斜坡施力(ランプロード)机构25，其在磁头17移动到磁盘16的最外周时，将磁头17保持于从磁盘16离开的拆卸位置；闩锁机构26，其在冲击等作用于HDD时，将HSA保持于躲避位置；以及基板单元21，其具有转换连接器等。另外，闩锁机构26不限定必须为机械性的闩锁，也可以使用磁性的闩锁。
在基础部12的底壁12ａ外表面上，螺栓固定有未图示的印刷电路基板。印刷电路基板经由基板单元21控制主轴电机18、VCM24以及磁头17的动作。在基础部12的侧壁12ｂ上，设有捕获通过可动部的工作而在框体内产生的灰尘的循环过滤器23，位于磁盘16的外侧。另外，在基础部12的侧壁12ｂ上，设有从流入到框体10内的空气捕获灰尘的呼吸过滤器15。
如图1所示，HSA22包括：旋转自如的轴承单元28；4根臂32，它们以层叠状态安装于该轴承单元28；磁头万向节组件(以下，称为HGA)30，其从各臂32延伸；和未图示的分隔圈，其被分别层叠配置于臂32间。各臂32由例如不锈钢、铝等形成为细长的平板状。臂32具有延伸端侧的前端部，在该前端部，形成有具有未图示的铆接孔的铆接座面。
如图1以及图2所示，磁盘16具有形成为例如直径约2.5英寸(6.35cm)的圆板状、由非磁性体构成的基板101。在基板101的两面上，作为基底层层叠有由显示软磁特性的材料构成的软磁性层102，并在其上层部层叠有磁记录层103，进而在其上层部层叠有保护膜层104。
如图2所示，磁头17构成为悬浮型的磁头，具有大致形成为长方体状的滑块31和形成于滑块的流出端(拖尾部)侧的端部的磁头部33。磁头17经由后述的弯曲构件的万向节部，支撑于悬架34的前端部。磁头17通过由磁盘16的旋转而在磁盘16的表面与滑块31之间产生的空气流B而悬浮。空气流B的方向与磁盘16的旋转方向A一致。滑块31被配置成，相对于磁盘16表面，滑块31的长度方向与空气流B的方向大致一致。
接下来，对HGA30的构成进行详细说明。图3是HGA30的俯视图，图4是HGA的立体图。
如图1、图3以及图4所示，各HGA30具有从臂32延伸的悬架34以及被支撑于悬架34的延伸端的磁头17。
作为支撑板而起作用的悬架34具有由数百微米厚的金属板构成的矩形状的基板42和由数十微米厚的金属板构成的细长的板簧状的负载梁35。负载梁35将其基端部重叠配置于基板42的前端部，通过对多个部位进行焊接而固定于基板42。负载梁35的基端部的宽度形成得与基板42的宽度大致相等。在负载梁35的前端，突出设置有细长的棒状的翼片46。
基板42在其基端部具有圆形的开口42ａ以及位于该开口的周围的圆环状的突起部43。基板42通过将突起部43嵌合于形成于臂32的铆接座面的未图示的圆形的铆接孔并对该突起部43进行铆接而连结于臂32的前端部。基板42的基端也可以通过点焊或者粘接而固定于臂32的前端。
HGA30具有一对压电元件(PZT元件)50、以及用于传递磁头17的记录、再现信号以及压电元件50的驱动信号的细长的带状的弯曲构件(布线构件)40。如图3以及图4所示，弯曲构件40将前端侧部分40ａ安装于负载梁35以及基板42上，后半部分(延伸部)40ｂ从基板42的侧缘向外侧延伸，沿着臂32的侧缘延伸。而且，位于延伸部40ｂ的前端的弯曲构件40的连接端部40ｃ被连接于后述的主FPC21ｂ。
位于负载梁35的前端部上的弯曲构件40的前端部构成万向节部36，在该万向节部36搭载有磁头17以及压电元件50。磁头17被固定于万向节部36上，经由该万向节部36支撑于负载梁35。一对压电元件(PZT元件)50被安装于万向节部36，在磁头17的附近，位于负载梁35的基端侧。
图5是表示HGA30的磁头、压电元件、弯曲构件、负载梁的分解立体图，图6是HGA30的前端部的俯视图。
如图3至图6所示，弯曲构件40，具有成为基础部的不锈钢等金属薄板(内衬层)44ａ、形成于该金属薄板44ａ上的绝缘层44ｂ、构成形成于绝缘层44ｂ上的多根布线45ａ的导电层(布线图形)44ｃ和覆盖导电层44ｃ的未图示的保护层(绝缘层)，形成细长的带状的层叠板。在弯曲构件40的前端侧部分40ａ，金属薄板44ａ侧被粘贴或者点焊于负载梁35以及基板42的表面上。
在弯曲构件40的万向节部36，金属薄板44ａ具有：位于前端侧的矩形状的舌片部36ａ，与舌片部36ａ夹着空间部36ｆ而位于基端侧的矩形状的基端部36ｂ，从舌片部36ａ延伸到基端部36ｂ的一对连接部36ｃ，和在舌片部36ａ与基端部36ｂ之间设置于空间部36ｆ的岛状的一对支撑部36ｄ。基端部36ｂ通过点焊等而固定于负载梁35的表面上。舌片部36ａ，其大致中心部顶接于被突出设置于负载梁35的前端部的凸点(支撑凸部)48。舌片部36ａ以及固定于该舌片部36ａ上的磁头17通过连接部36ｃ的弹性变形，能够以凸点48为中心而摆动或者转动。
在万向节部36，弯曲构件40的绝缘层44ｂ以及导电层44ｃ的一部分分为二个而形成，具有固定于金属薄板44ａ的基端部36ｂ上的基端部47ａ、粘贴于舌片部36ａ上的前端部47ｂ和从基端部47ａ架设到前端部47ｂ以及舌片部36ａ的一对细长的桥部47ｃ。各桥部47ｃ沿着负载梁35的长度方向延伸。岛状的支撑部36ｄ被分别固定于桥部47ｃ的中途部。
磁头17通过粘接剂经由弯曲构件40的前端部47ｂ而固定于舌片部36ａ。磁头17经由形成于前端部47ｂ的多个连接垫40ｄ而电连接于布线45ａ。一对压电元件50使用例如矩形板状的薄膜压电元件。压电元件50分别通过粘接剂等而粘贴于桥部47ｃ。这些压电元件50被配置成，其长度方向与负载梁35以及桥部47ｃ的长度方向平行。由此，2个压电元件50被配置成互相平行地排列，并且被配置于磁头17的两侧。各压电元件50被电连接于布线45ａ。
如图3以及图4所示，弯曲构件40的布线45ａ中，一部分为用于向磁头17传递记录再现信号的布线，这些布线延伸到磁头17，被连接于连接垫40ｄ。这些连接垫40ｄ与磁头17的记录再现元件通过焊锡而电接合。另外，弯曲构件40的布线45ａ中，一部分为用于向压电元件50传递驱动信号的布线，这些布线延伸到压电元件50的附近，在其延伸端具有未图示的连接垫。这些连接垫与压电元件50通过焊锡或者银膏等导电性粘接剂而电接合。另外，这多根布线45ａ沿着弯曲构件40延伸到弯曲构件的连接端部40ｃ侧，被连接于被设置于连接端部40ｃ的连接垫40ｆ。
图7是安装压电元件50前的桥部的剖视图，图8是安装了压电元件50的状态的桥部的剖视图。
如图6以及图7所示，弯曲构件40的舌片部36ａ位于负载梁35的凸点(凸部)48上，位于比弯曲构件40的基端部47ａ更高的位置。即，对于与负载梁35的表面垂直的方向，舌片部36ａ位于比基端部47ａ从负载梁35离开更远的位置。因此，架桥于基端部47ａ与舌片部36ａ之间的桥部47ｃ与凸点48的突出高度相应(对于与负载梁35的表面垂直的方向，与基端部47ａ与舌片部36ａ的高度的差相应)而形成为从基端部47ｂ到舌片部36ａ自然地挠曲为S字状的形状。由此，桥部47ｃ在其长度方向的大致中央部，对于高度方向具有挠曲拐点P。即，桥部47ｃ的基端部47ａ与拐点P之间的区间向负载梁35挠曲成凸的圆弧状，拐点P与舌片部36ａ之间的区间向与负载梁35相反方向挠曲成凸的圆弧状。
如图6以及图8所示，压电元件50通过粘接剂51，在从桥部47ｃ的基端部47ａ到拐点P的区间内，被粘贴于桥部47ｃ的表面(与负载梁35相反侧的表面)。另外，金属薄板44ａ的支撑部36ｄ在拐点P的附近(特别，比拐点P靠基端部47ａ侧)，被固定于桥部47ｃ的背面(负载梁35侧的表面)。压电元件50的长度方向的一端部在支撑部36ｄ上被固定于桥部47ｃ，长度方向的另一端部以一部分载置于基端部47ａ上的状态被固定于桥部47ｃ。
通过这样设置压电元件50，能够使压电元件50的长度方向两端有选择地接触于桥部47ｃ。因此，能够将压电元件50的长度方向两端部稳定且可靠地粘接于桥部47ｃ，能够防止两端部的悬浮。由此，能够抑制压电元件50的变位行程量以及共振特性的偏差。
通过经由布线45ａ向压电元件50施加电压，压电元件50沿着其长度方向伸缩。如图9所示，通过使伸缩的方向互相反向地驱动2个压电元件50，能够经由弯曲构件40使万向节部36的舌片部36ａ摆动，使磁头17在寻道方向上变位。
另一方面，如图1所示，HSA22具有从轴承单元28向与臂32相反的方向延伸的支撑框架，在该支撑框架嵌入有构成VCM24的一部分的音圈。在将HSA22组装于基础部12上的状态下，各磁盘16位于2根HGA30间。在HDD的动作时，这些HGA30的磁头17分别与磁盘16的上表面以及下表面对向，使磁盘16位于两面侧。被固定于支撑框架的音圈位于被固定于基础部12上的一对磁轭37间，与这些磁轭37以及被固定于一方的磁轭37的未图示的磁铁一起构成VCM24。
如图1所示，基板单元21具有由柔性印刷电路基板形成的主体21ａ，该主体21ａ被固定于基础部12的底壁12ａ。在主体21ａ上安装有转换连接器等未图示的电子部件。在主体21ａ的底面上，安装有用于与印刷电路基板连接的未图示的连接器。
基板单元21具有从主体21ａ延伸的主柔性印刷电路基板(以下，称为主FPC)21ｂ。主FPC21ｂ的延伸端构成连接端部，被固定于HSA22的轴承单元28附近。各HGA30的弯曲构件40的连接端部40ｃ被机械且电连接于主FPC21ｂ的连接端部。由此，基板单元21经由主FPC21ｂ以及弯曲构件40而电连接于磁头17以及压电元件50。
如图1所示，斜坡施力机构25包括：被配置于基础部12的底壁12ａ上、磁盘16的外侧的斜坡47，和从各悬架34的前端延伸的翼片46(参照图3至图5)。HSA22围绕轴承单元28而转动，在磁头17移动到磁盘16的外侧的躲避位置时，各翼片46与形成于斜坡47的斜坡面卡合，然后，由斜坡面的倾斜向上拉。由此，磁头17被从磁盘16拆卸，被保持于躲避位置。
根据如以上那样构成的HDD以及HGA30，通过在弯曲构件(布线构件)40的桥部47ｃ安装有压电元件50、通过弯曲构件40向压电元件50施加电压，能够使被安装于万向节部36的磁头17在寻道方向上变位。由此，通过控制向压电元件50施加的电压，能够精细地控制磁头17的位置，提高磁头的定位精度。
压电元件50通过粘接剂51，在从基端部47ａ到拐点P的桥部47ｃ的区间内，被粘贴于桥部47ｃ的表面。由此，能够使压电元件50的长度方向两端有选择地与桥部47ｃ接触，将压电元件50的长度方向两端部稳定且可靠粘接于桥部47ｃ，能够防止两端部的悬浮。因此，能够从压电元件50的变位量(行程量)不使驱动量损失地得到磁头17。同时，通过防止压电元件50的悬浮，能够防止激发不必要的共振，谋求共振特性的提高。
图10表示通过有限要素解析对在第1的实施方式中的磁头万向节组件中将压电元件50的两端部固定的情况与在比较例所涉及的磁头万向节组件中压电元件的两端部悬浮的情况模拟每单位电压的磁头的驱动量的结果。从该图可知，如本实施方式，在将压电元件50的两端部适当地粘接于布线构件、将没有悬浮的状态下的磁头17的驱动量(变位量)设为100％时，相反在压电元件的两端部具有悬浮的情况下的磁头17的驱动量较大地损失20％左右。另外，损失的程度依存于悬浮的程度，所以稳定地粘接压电元件两端能够无损失地得到磁头的驱动量，同时能够降低驱动量的偏差。
接下来，对其他的实施方式所涉及的HGA进行说明。在以下所述的其他的实施方式中，对于与上述的第1实施方式相同的部分，赋予相同的参照符号而将其详细的说明省略。
(第2实施方式)
图11是表示第2实施方式所涉及的HGA30的压电元件以及桥部的剖视图。根据本实施方式，压电元件50以与桥部47ｃ上的基端部47ａ与拐点P之间的区间的弯曲状态一致的方式，预先形成为弯曲的形状。该压电元件50通过粘接剂51，在从桥部47ｃ的基端部47ａ到拐点P的区间内，被粘贴于桥部47ｃ的表面(与负载梁35相反侧的表面)。压电元件50在安装后也维持弯曲形状。
根据本实施方式，通过使桥部47ｃ与压电元件50的弯曲形状一致，能够更稳定地粘接两者。另外，在压电元件50为薄膜压电元件的情况下，通过弯曲，在压电元件内部产生一定的压缩应力，由此每单位电压的变位常数增加，所以根据本实施方式，不但能够将压电元件稳定地粘接于桥部47ｃ，还能够使用相同压电元件得到更高的变位常数。
(第3实施方式)
图12是表示第3实施方式所涉及的HGA30的压电元件以及桥部的剖视图。根据本实施方式，桥部47ｃ至少在1个部位实施弯折加工，具有向负载梁35凸的弯折部55。在这里，弯折部55被设置于桥部47ｃ的基端部47ａ与拐点P之间。而且，压电元件50与弯折部55重叠地、即跨过弯折部55地，通过粘接剂51而固定于桥部47ｃ的基端部47ａ与拐点P之间。
由此，能够使压电元件50的长度方向两端部有选择地接触于桥部47ｃ，能够将压电元件50的两端部稳定且可靠地粘接于桥部47ｃ。
另外，弯折部55并不限定于桥部47ｃ的基端部47ａ与拐点P之间，也可以形成于其他的位置。例如，也可以将弯折部55形成于拐点P的位置，跨过该弯折部55而将压电元件50粘贴于桥部47ｃ。在该情况下，也能够将压电元件50的长度方向两端部可靠地粘接于桥部47ｃ。
在上述的第2以及第3实施方式中，也能够防止压电元件的两端部的悬浮、合适地提高由压电元件产生的磁头的变位行程。另外，不会激发不必要的共振，能够谋求共振特性的提高。
另外，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而提出的，并非意图限定发明的范围。这些新的实施方式能够以其他的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式包含于发明的范围和/或主旨，并且包含于与权利要求所记载的发明等同的范围。
在上述的实施方式中，HSA的臂使用互相独立的板状的臂，但并不限定于此，也可以适用所谓的E形块形状的将多根臂与轴承套筒形成为一体的臂。磁盘并不限定于2.5英寸，也可以设为其他的大小的磁盘。磁盘并不限定于2块，也可以设为1块或者大于等于3块，HGA的数也与磁盘的设置块数相应而增减即可。
Claims (6)
1.一种磁头万向节组件，其中，包括：
支撑板，其具有形成有凸部的前端部；
布线构件，其具有金属薄板、层叠于所述金属薄板上的绝缘层以及层叠于所述绝缘层上并形成了多根布线的导电层，形成为细长的带状，所述金属薄板侧安装于所述支撑板上，并具有位于所述凸部上的舌片部、从该舌片部离开而固定于所述支撑板上的基端部和被架设于所述舌片部与基端部之间的桥部，所述桥部与所述凸部的突出高度相应而从所述基端部挠曲到舌片部，对于该挠曲的高度方向具有拐点；
磁头，其被安装于所述舌片部并被电连接于所述布线构件的布线；和
压电元件，其在从所述布线构件的基端部到所述拐点的区间内被粘贴于所述桥部，能够通过电压施加而沿着所述布线构件的长度方向伸缩。
2.如权利要求1所记载的磁头万向节组件，其中：
所述压电元件被形成为矩形板状，压电元件的长度方向与所述桥部的长度方向一致地粘贴于所述桥部，所述压电元件的长度方向两端部与所述桥部紧密接合。
3.如权利要求1所记载的磁头万向节组件，其中：
所述桥部的所述基端部与拐点之间的部分以向所述支撑板侧凸的方式弯曲，所述压电元件形成为与所述桥部的弯曲一致地弯曲的形状。
4.如权利要求1所记载的磁头万向节组件，其中：
所述桥部在所述基端部与拐点之间，具有以向所述支撑板侧凸的方式弯折的弯折部，所述压电元件跨过所述弯折部而粘贴于所述桥部。
5.一种磁头万向节组件，其中，包括：
支撑板，其具有形成有凸部的前端部；
布线构件，其具有金属薄板、层叠于所述金属薄板上的绝缘层以及层叠于所述绝缘层上并形成了多根布线的导电层，形成为细长的带状，所述金属薄板侧安装于所述支撑板上，并具有位于所述凸部上的舌片部、从该舌片部离开而固定于所述支撑板上的基端部和被架设于所述舌片部与基端部之间的桥部，所述桥部具有以向所述支撑板侧凸的方式弯折的弯折部；
磁头，其被安装于所述舌片部并被电连接于所述布线构件的布线；和
压电元件，其跨过所述弯折部而粘贴于所述桥部，能够通过电压施加而沿着所述布线构件的长度方向伸缩。
6.一种盘装置，其中，包括：
盘状的记录介质；和
如权利要求1至5的任意1项所记载的磁头万向节组件。
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