CN105761737A - 铁氧化型硬盘驱动器外壳盖板 - Google Patents

Abstract

一种铁氧化型硬盘驱动器(HDD)外壳盖板，其内表面基本上无未氧化铁或纯金属铁，并且通过烘烤不锈钢盖板且由此使得铁的盖板表面氧化来制造该盖板。因为盖板是铁氧化型的，可以省去昂贵的镀镍工艺，同时可以明显减少“Fe污迹”问题。这样的铁氧化型盖板尤其利于用作密封HDD中的内盖板，但不限于此。

Description

铁氧化型硬盘驱动器外壳盖板

技术领域

本发明实施例可大体上涉及硬盘驱动器，并且更特别地涉及用于防止或减少铁污染的铁氧化型盖板。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)是一种非易失性存储装置，其容置在保护性外壳中并将已数字编码的数据存储在具有磁面的一个或更多个圆盘上。当HDD运行时，每个磁性记录盘被主轴系统快速旋转。使用通过致动器定位在磁盘的特定位置上方的读/写头从磁性记录盘读取数据或者将数据写入磁性记录盘。读/写头使用磁场从磁性记录盘的表面读取数据或将数据写到磁性记录盘的表面。写入头利用流经线圈的电，电流经线圈产生磁场。电脉冲以正电流和负电流的不同模式被发送到写入头。写入头线圈中的电流在磁头和磁盘之间的间隙上感应出磁场，该磁场又磁化记录介质上的小区域。

一些HDD采用不锈钢盖板连同基部一起形成HDD外壳。钢主要地由铁与一些量的碳组成。因此，不锈钢是由钢(即，铁)与一定量的铬组成的钢合金。与普通钢相比，不锈钢不易腐蚀和氧化，因而通常是HDD盖板的合理选择。然而，不锈钢不是防腐蚀或防锈的，因而在HDD技术中存在被称为“Fe污迹”或“铁污迹”的现象。伴随Fe污迹，铁污染例如从盖板迁移到滑动器或磁盘，这进而可能引起弱写入操作。弱写入操作在一定程度上被认为是HDD故障，这直接影响到驱动器的可靠性。因此，存在与抑制HDD中的Fe污迹相关的挑战。

在本节中所描述的任何方案是能够推行的方案，但不必然是先前已经构想到或推行的方案。因此，除非另外指出，不应仅因为本章节中描述的任何方案包括在本章节中而将它们作为现有技术。

发明内容

本发明的实施例直接涉及铁氧化型硬盘驱动器(HDD)盖板、包括这样的盖板的硬盘驱动器以及用于制造这样的盖板的相关方法。根据实施例的铁氧化型HDD盖板包括基本上无未氧化铁或“纯”金属铁的内表面。根据实施例，通过烘烤不锈钢盖板从而氧化铁的盖板表面来制造该铁氧化型盖板。例如根据实施例，盖板的表面上的铁氧化物的浓度可至少为铬氧化物的浓度的约十倍。因此，因为盖板被氧化，可以省去相对昂贵的镀镍工艺，同时可以明显减少Fe污迹问题。此外，这样的铁氧化型盖板尤其利于用作密封HDD中的内盖板，但不限于此。

在“发明内容”章节中讨论的实施例并不旨在暗示、描述或教导本文所述的全部实施例。因而，本发明实施例可以包含与本章节中所讨论的那些不同的特征或额外的特征。此外，在本章节中表述的但在权利要求书中未明确记载的限制、元素、特性、特征、优点、属性等不以任何方式限制任何权利要求的范围。

附图说明

在附图图示中通过示例方式而不是通过限制方式例示了实施例，并且附图中同样的参考标记指示相似的元件，在附图中：

图1是图示根据实施例的硬盘驱动器的平面图；

图2是图示根据实施例的用于制造硬盘驱动器盖板的方法的图解；以及

图3是图示根据实施例的密封硬盘驱动器的分解图。

具体实施方式

描述了抑制铁污染的铁氧化型硬盘驱动器盖板方案。在以下描述中，出于解释目的，陈述了多个具体细节以提供关于本文所述的本发明实施例的透彻理解。然而，将会显而易见的是，在此所描述的本发明实施例可以在无这些具体细节的情况下实践。换言之，以方框图形式示出熟知的结构和装置，以避免不必要地模糊在此描述的本发明实施例。

说明性操作环境的物理描述

实施例可以用于但不限于用于硬盘驱动器(HDD)存储装置的外壳盖板。因而，根据实施例，在图1中示出图示HDD100的平面图，以图示示例性操作环境。

图1图示HDD100的部件的功能性布置，HDD100包括滑动器110b，滑动器110b包括磁性读取/记录头110a。滑动器110b和磁头110a一起可以被称为磁头滑动器。HDD100包括至少一个磁头万向节组件(HGA)110，该磁头万向节组件(HGA)110包括：磁头滑动器，通常经由弯曲部附接到磁头滑动器的磁头悬架110c，以及附接到磁头悬架110c的负载梁110d。HDD100也包括以可旋转方式安装在主轴124上的至少一个磁性记录介质120和附接到主轴124用于旋转介质120的驱动马达(不可见)。磁头110a包括写入元件和读取元件，分别用于在HDD100的介质120上写入信息或者从在HDD100的介质120读取所存储的信息。可以利用磁盘夹128将介质120或多个磁盘介质固定到主轴124。

HDD100进一步包括：附接到HGA110的臂132；托架134；音圈马达(VCM)，其包括电枢136和定子144，电枢136包括附接到托架134的音圈140，定子144包括音圈磁体(不可见)。VCM的电枢136被附接到托架134，并且构造成使借助插入的枢转轴承组件152被安装在枢转轴148上的臂132和HGA110移动，以访问介质120的部分。在HDD具有多个磁盘的情况下，托架134被称为“E形块”或梳，因为托架被布置成承载成组排列的臂而呈现梳的外貌。

包括以下项的组件被共同地称为磁头堆叠组件(HSA)：磁头万向节组件(例如，HGA110)，其包括磁头滑动器所联接到的弯曲部；弯曲部联接到的致动器臂(例如，臂132)和/或负载梁；以及致动器臂联接到的致动器(例如，VCM)。然而，HSA可以包括比所描述的那些部件更多或者更少的部件。例如，HSA可以指进一步包括电互连部件的组件。一般地，HSA是如下组件，该组件被构造成移动磁头滑动器以访问介质120的部分，用于读取和写入操作。

进一步参考图1，包括对磁头110a的写入信号和读取信号的电信号(例如，到VCM的音圈140的电流)可以通过柔性互连线缆156(“柔性线缆”)提供。可以通过臂电子(AE)模块160以及其它读取通道和写入通道电子部件提供柔性线缆156和磁头110a之间的互连，臂电子(AE)模块160可以具有用于读取信号的板载前置放大器。AE160可以被附接到托架134，如所示的。柔性线缆156被联接到电连接器块164，电连接器块164通过由HDD壳体168提供的电引线提供电通信。HDD壳体168也称为基部，其连同HDD盖板一起提供用于HDD100的信息存储部件的密封保护外壳。

其它电子部件(包括磁盘控制器，以及包括数值信号处理器(DSP)的伺服电子装置)提供电信号到驱动马达、VCM的音圈和HGA100的磁头110a。提供到驱动马达的电信号使得驱动马达旋转，以向主轴124提供转矩，转矩进而被传递到固定到主轴124的介质120。结果，介质120以方向172旋转。旋转的介质120产生空气垫，该空气垫作用为支撑滑动器110b的空气轴承表面(ABS)的空气轴承，使得滑动器110b在介质120的表面以上飞行，而不接触记录有信息的薄磁性记录层。

提供到VCM的音圈140的电信号使得HGA110的磁头110a能够访问记录有信息的磁道176。因而，VCM的电枢136摇摆过弧部180，这允许HGA110的磁头110a访问介质120上的不同磁道。信息被存储在介质120上的布置在介质120的扇区中、诸如扇区184中的多个径向嵌套的磁道中。相应地，每个磁道由多个扇区磁道部(或“磁道扇区”)组成，例如扇区磁道部188。每个扇区磁道部188可以由记录的数据和报头(header)组成，所述报头包含：伺服突发信号模式，例如ABCD伺服突发信号模式，其为识别磁道176的信息；以及纠错码信息。在访问磁道176时，HGA110的磁头110a的读取元件读取伺服突发信号模式，该伺服突发信号模式提供位置偏差信号(PES)至伺服电子装置，伺服电子装置控制提供给VCM的音圈140的电信号，以使磁头110a能够跟随磁道176。一旦找到磁道176并且识别特定的扇区磁道部188，则磁头110a取决于磁盘控制器从外部装置、例如计算机系统的微处理器接受到的指令而从磁道176读取数据或者将数据写入磁道176。

HDD的电子架构包括用于执行相应功能以操作HDD的多个电子部件，诸如硬盘控制器(“HDC”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、马达驱动器、伺服处理器、缓存存储器等。这些部件中的两个或者更多个可以被组合在被称为“片上系统”(“SOC”)的单个集成电路板上。这些电子部件中的若干个(如果不是全部)通常被布置在与HDD的底侧相联的、诸如与HDD壳体168相联的印刷电路板上。

在此参考硬盘驱动器，诸如在图1中所描述和图示的HDD100，其可以涵盖有时被称为“混合驱动器”的数据存储装置。混合驱动器通常指如下存储装置，该存储装置具有传统HDD(例如，见HDD100)与使用非易失性存储器、诸如闪存的固态存储器(SSD)或电可擦除且可编程的其它固态(例如，集成电路)存储器两者组合的功能性。在操作时，不同类型的存储介质的管理和控制通常不同，混合驱动的固态部分可以包括其自身对应的控制器功能，该功能可以连同HDD功能一起被集成到单个控制器中。混合驱动器可以被架构和构造成以多种方式操作和利用固态部，诸如作为非限制性示例，使用固态存储器作为高速缓冲存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储I/O密集型数据等。此外，混合驱动器可以基本上被架构和构造成在单个外壳中的两个存储装置，即传统HDD和SSD，带有用于主连接的一个或者多个接口。

介绍

如所提到的，一些硬盘驱动器(HDD)采用不锈钢盖板结合基部一起形成HDD的外壳。然而，不锈钢的使用可能引起HDD内的铁(Fe)污染(“Fe污迹”)。这样的铁污染尤其在密封HDD中是成问题的，其中当储存在这样的耗氧环境中时，不锈钢表面的完整性被劣化。防止铁污染问题的一种可能方案能够是对盖板镀镍(Ni)。然而，在HDD制造中，镀镍是相对昂贵的工艺，因此并不理想。

制造硬盘驱动器盖板的方法

图2是图示根据实施例的用于制造硬盘驱动器盖板的方法的图解。图2表征单个步骤过程，因而图示单个框图。

在框图202，烘烤不锈钢HDD盖板部件，以完全氧化盖板部件的表面上的铁。作为不锈钢，处于初始形式的未烘烤盖板部件的表面包含“纯”的金属铁(Fe)，即，未氧化铁。相比之下，已烘烤的盖板部件的表面不再包含纯金属铁，而是现今仅仅包含或主要地包含铁氧化物。“完全氧化”旨在涵盖在盖板上仍可存在金属铁的某些残余的可能性，因此，通过烘烤被“大致完全氧化”的盖板部件是预期的。纯金属铁的任何或所有氧化导致这样的情形，即Fe污迹的问题将被明显减少(如果未被彻底消除)。此外，如果实施图2的工艺，则能避免昂贵的镀镍工艺，其中这样的烘烤工艺与镀镍工艺相比典型地不太昂贵。因而，根据实施例，不锈钢盖板部件不镀镍。

如所讨论的，不锈钢包含一些量的铬。此外，未处理的或未烘烤的不锈钢部件在其表面上除了纯金属形式的铁和铬之外，通常会(例如，由于大气氧化)包含铁和铬的氧化物。金属铁和金属铬两者都通过烘烤过程被氧化，但是铁氧化物的总体最终量增大，而铬氧化物的总体最终量减少。因而，根据实施例，参考框图202的烘烤过程设置为使得盖板部件的表面上的铁氧化物的浓度至少为铬氧化物的浓度的约十(10)倍。预期实现铁氧化物的浓度与铬氧化物的浓度之比超过十(10)倍的目标，并且发现该目标是可实现的。

作为指导性但非限制性的示例，一个未烘烤样品的表面包含大约69％的铁氧化物、21％的铬氧化物和3％的铁金属(残余物是一些镍、锰和铬金属)，其中铁氧化物与铬氧化物之比为约3.3。在200℃下烘烤约3小时后，样品包含大约85％的铁氧化物、11％的铬氧化物和0％的铁金属(残余物是一些锰)，其中铁氧化物与铬氧化物之比为约7.9。用相似的未烘烤样品，在250℃下烘烤约2小时后，样品包含大约93％的铁氧化物、5％的铬氧化物和0％的铁金属(残余物是一些锰)，其中铁氧化物与铬氧化物之比为约18。此外，至少大约230℃的烘烤温度可以提供铁氧化的适当水平，诸如使得铁氧化物与铬氧化物之比大于约10。

多种方案可用以检测金属铁在盖板部件的表面上的存在或者不存在(在本示例中)。作为非限制性示例，可以使用XPS(X射线光电子能谱法)方法。

铁氧化型HDD盖板

根据实施例，实施如在图2中图示的制造硬盘驱动器(HDD)的方法会获得用于HDD的铁氧化型盖板，其中盖板的至少内表面基本上无未氧化铁(即，纯金属铁)。

如所讨论的，诸如“Fe污迹”的铁污染在密封的HDD中尤其是有问题的，其中当储存在这样的耗氧环境中时，不锈钢盖板表面的完整性被劣化。特别地，很可能的是，顶部磁盘和最上部的滑动器及相应的读/写磁头至少部分地由于它们紧密靠近顶部盖板部件而特别地受Fe污迹的困扰。

HDD制成为内部气密密封有氦气。此外，其它比空气轻的气体已经被预期用作密封HDD中的空气的替代。例如，由于氦气大致为空气密度七分之一，用氦气密封HDD明显降低了由旋转的磁盘在驱动器内引起的湍流，降低了功耗，并且使得HDD内的温度较低。

基于前述，各实施例尤其适于结合密封HDD使用，但不限于此。图3是图示根据实施例的密封硬盘驱动器的分解图。

以简化形式描述的密封硬盘驱动器(HDD)300包括：基部302，电子电路板304被固定到该基部302；以及致动器306，其诸如是音圈马达(VCM)，用于致动包括磁头滑动器的磁头堆叠组件(HSA)308在磁盘堆叠310中一个或更多个磁盘的一些位置上方的移动，磁盘堆叠310借助于磁盘夹314安装在主轴马达312的主轴上。前述部件在功能上可类似于参考图1所描述的同样部件，并且与其它部件一起被封装在包括附接到基部302的第一盖板316的外壳中。根据实施例，第一盖板316被实施为如本文所描述的铁氧化型盖板部件，诸如参考图2描述的，其为基本上无未氧化铁的烘烤不锈钢部件。

进一步参考图3，根据实施例，密封的HDD300包括第二盖板318，第二盖板318被定位在第一盖板316上方和/或固定到第一盖板316，以形成气密外壳。作为非限制性示例，可以使用粘结剂将第二盖板318密封到外壳的第一盖板316上或者密封到基部上。因而，根据实施例，密封的HDD300可以用比空气轻的气体填充，并且根据相关的实施例，可以填充氦气。注意，可存在对HDD气密密封以将较低密度气体的供给维持在HDD中的其它相关技术，诸如使用各种过滤器、紧固件、粘结剂、密封件等。因此，对密封驱动器进行气密密封的方式可因不同实施而不同。

扩展和替代方案

在前述描述中，已经参考可因不同实施而不同的各种具体细节描述了本发明实施例。因此，在不背离实施例的更广泛精神和范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因而，关于作为本发明且申请人意指为本发明的唯一且独有指示是本申请提出的一组权利要求，这些权利要求以特定形式提出，包括任意后续更改。对于包含在这些权利要求中的术语，本文明确提出的任何限定将决定这些术语如在权利要求书中使用的含义。因此，未在权利要求中明确记载的限制、元素、特性、特征、优点或属性等不以任何方式限制该权利要求的范围。相应地，说明书和附图应被看成是说明性的意义，而不是限制性的意义。

另外，在本说明书中，某些过程步骤可以被以特定顺序陈述，并且字母和字母数字标记会用于标示某些步骤。但除非在说明书中特别声明，实施例不必然局限于执行这些步骤的特定顺序。特别地，标记仅用于识别步骤的方便，并不旨在规定或要求执行这些步骤的特定顺序。

Claims (15)

1.一种硬盘驱动器，包括：

基部；

至少一个磁盘介质，所述至少一个磁盘介质以可旋转方式安装在主轴上；

磁头滑动器，所述磁头滑动器包括构造成对所述磁盘介质进行读取和写入的读/写头；

音圈致动器，所述音圈致动器被构造成移动所述磁头滑动器以访问所述磁盘介质的部分；以及

铁氧化型盖板，所述铁氧化型盖板与所述基部联接，以形成用于所述磁盘介质、所述磁头滑动器和所述音圈致动器的外壳。

2.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述铁氧化型盖板基本上无未氧化铁。

3.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述铁氧化型盖板的表面上的铁氧化物的浓度至少为所述铁氧化型盖板的所述表面的铬氧化物的浓度的约十倍。

4.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述铁氧化型盖板由烘烤的不锈钢组成。

5.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述铁氧化型盖板不镀镍。

6.根据权利要求1所述的硬盘驱动器，其中，所述铁氧化型盖板是第一盖板，所述硬盘驱动器进一步包括：

第二盖板，所述第二盖板被固定到所述第一盖板以形成气密的密封外壳。

7.根据权利要求6所述的硬盘驱动器，其中，以比空气轻的气体大致填充所述密封外壳。

8.根据权利要求6所述的硬盘驱动器，其中，以主要地氦气大致填充所述密封外壳。

9.一种用于硬盘驱动器外壳的铁氧化型盖板，所述盖板包括：

基本上无未氧化铁的内表面。

10.根据权利要求9所述的铁氧化型盖板，其中，所述内表面上的铁氧化物的浓度至少为所述内表面的铬氧化物的浓度的约十倍。

11.根据权利要求9所述的铁氧化型盖板，其中，所述铁氧化型盖板由烘烤的不锈钢组成。

12.根据权利要求11所述的铁氧化型盖板，其中，所述铁氧化型盖板不镀镍。

13.一种制造用于硬盘驱动器的盖板的方法，所述方法包括：

烘烤不锈钢的盖板部件，以大致完全氧化所述盖板部件的表面上的铁。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述烘烤包括烘烤以使所述表面上的铁氧化物的浓度至少为所述表面上的铬氧化物的浓度的约十倍。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述铁氧化型盖板不镀镍。