CN109119103A - 悬架/柔性印刷电路连接的高可靠性结构 - Google Patents

悬架/柔性印刷电路连接的高可靠性结构 Download PDF

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CN109119103A CN201810223640.7A CN201810223640A CN109119103A CN 109119103 A CN109119103 A CN 109119103A CN 201810223640 A CN201810223640 A CN 201810223640A CN 109119103 A CN109119103 A CN 109119103A
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  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
  • Moving Of Heads (AREA)

Abstract

本公开总体上涉及一种用于存储系统中的头部件组件。头部件组件具有托架壳体，该托架壳体具有从其延伸的多个臂。滑块设置在臂上，并且滑块电连接到设置在托架壳体上的印刷电路。为了保持滑块和印刷电路之间的良好的电连接，滑块需要保持与印刷电路的良好的物理接触。通过使用虚设垫、粘合剂和较大的垫，可以保持滑块和托架壳体之间的适当机械接触，并且因此也可以保持滑块和印刷电路之间的适当电接触。

Description

悬架/柔性印刷电路连接的高可靠性结构
技术领域
本公开的实施例总体上涉及将滑块悬架连接到用于存储介质的托架壳体。
背景技术
存储介质，诸如硬盘驱动器(HDD)，用于存储电子设备(诸如计算机)的数据。在HDD中，使用头部件(head)向介质写入和从介质读取数据。头部件包含读取部分或读取头，用于从介质读取数据。头部件还包含写入部分或写入头，用于将数据写入头部件。头部件设置在臂上，该臂使头部件在介质的表面上方移动，使得相应的写入头/读取头能够访问介质的位置，以向/从介质写入/读取数据。除了通过臂移动头部件之外，介质通常会旋转。
要将数据写入介质或从介质读取数据，头部件必须接收来自控制器的指令。因此，头部件以某种电方式连接到控制器，使得头部件不仅接收读取/写入数据的指令，而且头部件还可以将关于数据读取和/或写入数据的信息发送回到控制器。没有良好的电连接，数据流入/流出头部件可能会受到影响。
因此，在本领域中存在对头部件和HDD控制器之间的良好电连接的需求。
发明内容
本公开总体上涉及一种用于存储系统中的头部件组件。头部件组件具有托架壳体，该托架壳体具有从其延伸的多个臂。滑块设置在臂上，并且滑块电连接到设置在托架壳体上的印刷电路。为了保持滑块和印刷电路之间的良好的电连接，滑块需要保持与印刷电路良好的物理接触。通过使用虚设垫(dummy pad)、粘合剂和较大的垫，可以保持滑块和托架壳体之间的适当机械接触，并且因此也可以保持滑块和印刷电路之间的适当电接触。
在一个实施例中，头部件组件包括托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；柔性印刷电路，其联接到所述托架外壳的，其中，所述柔性印刷电路包括多个导电的第一垫；以及联接到每个臂的一个或多个滑块悬架。每个滑块悬架包括：具有侧垫的尾端；设置在所述侧垫上的多个导电的第二垫，其中，每个第二垫电联接到对应的第一垫；以及一个或多个第一虚设垫，其设置在所述侧垫上并机械地联接到所述柔性印刷电路，其中，所述一个或多个第一虚设垫与所述柔性印刷电路电分离(electrically decouple)。
在另一个实施例中，头部件组件包括：托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂和联接到托架壳体的柔性印刷电路。该柔性印刷电路包括：多个导电的第一垫；和一个或多个第二垫。头部件组件还包括联接到每个臂的一个或多个滑块悬架。每个滑块悬架包括：具有侧垫的尾端；多个导电的第三垫，其设置在所述侧垫上，其中，每个第三垫电联接到对应的第一垫；以及布置在所述侧垫上的一个或多个第四垫，其中，每个第四垫联接到对应的第二垫，其中，所述一个或多个第四垫中的至少一个或所述一个或多个第二垫中的至少一个具有大于所述一个或多个第一垫中的至少一个或所述一个或多个第三垫中的至少一个的表面积。
在一个实施例中，头部件组件包括：托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；柔性印刷电路，其联接到所述托架外壳，其中，所述柔性印刷电路包括多个导电的第一垫；以及联接到每个臂的一个或多个滑块悬架。每个滑块悬架包括：具有侧垫的尾端；设置在所述侧垫上的多个导电的第二垫，其中，每个第二垫电联接到对应的第一垫；和第一粘合材料，其中，第一粘合材料联接到尾端。
在另一个实施例中，一种头部件组件，包括：托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；以及联接到每个臂的一个或多个滑块悬架；用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述一个或多个臂的器件；以及用于将一个或多个滑块悬架机械地连接到托架组件的器件，其中，用于电连接的器件和用于机械连接的器件是分开且不同的。
在另一个实施例中，一种存储设备，包括：一个或多个磁存储介质；托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；联接到每个臂的一个或多个滑块悬架；以及用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架壳体的器件，其中，用于机械连接的器件与所述托架壳体电分离。
附图说明
为了能够详细理解本公开的上述特征，可以通过参考实施例来获得上面简要总结的本公开的更具体的说明，其中一些实施例在附图中示出。然而，要注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施例，并且因此不被认为是对其范围的限制，因为本公开可以允许其他等效实施例。
图1是根据一个实施例的HDD的示意性顶视图。
图2A是根据一个实施例的头部件堆叠组件的示意性等距图。
图2B是根据一个实施例的来自图2A的区域“A”的头部件堆叠组件的托架和臂的示意图。
图3A是联接到托架的FPC的示意图。
图3B是悬架尾端的示意性等距图。
图3C是联接在一起的图3A的FPC和图3B的悬架尾端的分解图。
图4A是根据一个实施例的联接到托架的FPC的示意图。
图4B是根据一个实施例的悬架尾端的示意性等距图。
图4C是联接在一起的图4A的FPC和图4B的悬架尾端的分解图。
图5A是根据一个实施例的联接到托架的FPC的示意图。
图5B是根据一个实施例的悬架尾端的示意性等距图。
图5C是联接在一起的图5A的FPC和图5B的悬架尾端的分解图。
图6A是根据一个实施例的联接到托架的FPC的示意图。
图6B是根据一个实施例的悬架尾端的示意性等距图。
图6C是联接在一起的图6A的FPC和图6B的悬架尾端的分解图。
为了便于理解，在可行的情况下使用相同的附图标记来表示附图中共有的相同元件。考虑在一个实施例中公开的元件可以有利地用于其他实施例而无需特定的叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施例。然而，应该理解，本公开不限于具体描述的实施例。相反，无论是否涉及不同实施例，以下特征和元件的任何组合都被考虑以实施和实践本公开。此外，尽管本公开的实施例可以实现优于其他可行的解决方案和/或现有技术的优点，但是给定实施例是否实现特定优点并不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施例和优点仅仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(一个或多个)权利要求中明确记载。同样地，对“本公开”的引用不应被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应被认为是所附权利要求的要素或限制，除非在(一个或多个)权利要求中明确记载。
本公开总体上涉及一种用于存储系统中的头部件组件。头部件组件具有托架壳体，该托架壳体具有从其延伸的多个臂。滑块设置在臂上，并且滑块电连接到设置在托架壳体上的印刷电路。为了保持滑块和印刷电路之间的良好的电连接，滑块需要保持与印刷电路的良好的物理接触。通过使用虚设垫、粘合剂和较大的垫，可以保持滑块和托架壳体之间的适当机械接触，并且因此也可以保持滑块和印刷电路之间的适当电接触。
图1是根据一个实施例的HDD 100的示意性顶视图。HDD 100包括壳体150。在壳体150内的是磁介质110，例如磁盘。介质110联接到主轴104。电动机使主轴104旋转，并因此使得介质110旋转。包括读取头和写入头二者的头部件180或头部件滑块随着介质110旋转而在介质110的表面之上移动，从而可以访问介质110上的所有各种数据位置。头部件180布置在联接到臂130的悬架160的端处。悬架160和头部件180可以统称为头部件万向节组件(HGA：head gimble assembly)。臂130是托架的一部分并从托架壳体114延伸，并且托架壳体114围绕轴线131枢转。控制器120包括用于向头部件180提供电通信的音圈磁体(VCM)。当存在多个臂130和HGA时，所述多个臂130、HGA和托架壳体114被称为头部件堆叠组件。
图2A是根据一个实施例的头部件堆叠组件200的示意性等距图。图2B是根据一个实施例的来自图2A的区域“A”的头部件堆叠组件200的托架壳体114和臂130的示意图。头部件堆叠组件200包括从托架壳体114延伸的多个臂130。一个HGA 205联接到与组件200的相应的顶部和底部对应的每个臂130，而两个HGA 205联接到其间的每个臂130。布置不同的原因在于，组件的相应的顶部和底部仅必须使相应的HGA 205访问单个介质110的单个表面，而其间的臂130必须使HGA 205访问第一介质110的底部表面并使第二HGA 205访问邻近并面向第一介质110的第二介质110的顶部表面。柔性印刷电路(FPC)206联接到托架壳体114。图2B是联接到托架壳体114的多个FPC 206的示意图。每一个FPC 206联接到对应的悬架160。
图3A是联接到托架壳体114的FPC 206的示意图。虽然未示出，但是在FPC 206和悬架160之间布置各向异性导电膜(ACF)。ACF可以用作FPC206和悬架160之间的粘合膜。为了清楚起见没有示出ACF，从而可以更容易地看到FPC 206和悬架160之间的电连接。多个导电垫304设置在FPC 206上。如图3A所示，垫304在FPC 206上布置成多个线性排，然而，应该理解的是，导电垫304可以以任何方式布置。还应理解，虽然未示出，但是到/从头部件180的写入/读取信号通过设置在FPC 206上的垫304并且另外通过连接器209连接到HDD 100之外的PCBA。类似地，由头部件180读取的数据通过垫304在控制器120处被接收。
图3B是悬架尾端306的示意性等距图。图3C是联接在一起的FPC 206和悬架尾端306的分解图。悬架尾端306包括悬架160的一部分，特别是悬架160的尾部308。电路板310或侧垫联接到尾部308。多个垫312设置在电路板310中。垫312连接到头部件180。当悬架尾端306联接到FPC 206时，垫312联接到FPC 206的垫304，从而在FPC 206和头部件180之间实现电连接。
随着磁介质存储容量的量增加而物理介质110的尺寸不增加，介质110将数据存储在越来越小的存储区域中。为了能够向介质110写入和从介质110读取，头部件180需要非常精确，这可能需要额外的电连接。随着电连接的增加，垫304、312的数量增加。随着越来越多的垫304、312被添加，垫尺寸必须减小，因为FPC 206和电路板310的表面积不能增加。垫尺寸的减小降低了垫连接(即，垫304、312之间的连接)的机械强度。当施加外力时，机械强度的降低导致不良接触，并且因此垫304、312之间的电连接的可靠性恶化。外力是臂130移动以及通过移动HDD 100可能发生的震动的结果。
通常，由于从电路板310的第一端320施加到第二端322的垫剥离力，垫304、312剥离开。特别地剥离力被施加到最靠近第一侧320的垫312A、312B。因此，担心电连接的可靠性不好。
为了确保垫连接的电可靠性，本文公开了增加机械连接强度。除了通过垫304、312的电连接之外，通过提供机械连接来增加机械连接强度。在一个实施例中，在最易受剥离力影响的位置处(与其他位置处的垫304、312相比)，衬垫304、312的面积增加。在其他实施例中，使用“虚设”垫或粘合材料。
图4A是根据一个实施例的联接到托架壳体114的FPC 206的示意图。图4B是根据一个实施例的悬架尾端306的示意性等距图。如图4A和4B所示，在FPC 206的第一端406处，在FPC 206上设置两个虚设垫402。应该理解，尽管示出了两个虚设垫402，但是可以使用更多的虚设垫402。
图4A中示出了两个虚设垫402，因为每一个FPC 206将与两个不同的电路板310联接，每一个电路板310对应于单独的悬架尾端306。因此，如图4A所示，存在垫304的六个“行”410A-410F。行410A、410C、410D、410F具有六个垫，而行410B、410E具有五个垫304。应该理解，可以存在更多或更少的垫304。类似地，电路板310包括垫312的三个“行”412A-412C，其中行412A、412C具有六个垫312，行412B具有五个垫312。垫312的数量不限于五个或六个。应该理解，行412A-412C中的垫312的数量应该等于行410A-410C(或410D-410F)中的垫304的数量，其中给定行412A-412C中的垫312的数量匹配对应的行410A-410C(或410D-410F)中的垫304的数量。当与任何垫304相对于边缘408设置的距离相比时，虚设垫402在第一侧406处被布置得更靠近FPC 206的边缘408。
关于悬架尾端306，当与任何垫312相对于边缘414设置的距离相比时，虚设垫404更靠近电路板310的第一端320的边缘414设置。因此，与垫312相对于臂130布置的距离相比，虚设垫404必须布置得更靠近臂130。换句话说，虚设垫404与臂130间隔开的距离小于垫312与臂130间隔开的距离。应该理解，虽然示出了单个虚设垫404，但可以存在附加的虚设垫404。当电路板310联接到FPC 206时，虚设垫404联接到虚设垫402中的一个。类似地，每个垫312联接到对应的垫304以确保良好的电连接。虚设垫402、404确保良好的机械连接以减少或甚至消除剥离应力问题。虚设垫402、404可以包括与垫304、312相同的材料。在一个实施例中，垫304、312是与虚设垫402、404不同的材料。类似地，垫304、312通过焊接联接在一起，而虚设垫402、404也通过焊接联接在一起。
垫304、312一旦联接在一起就机械地联接在一起以及电联接在一起，使得电流或信号可以被发送到HGA 205或从HGA205发送。另一方面，虚设垫402、404机械联接在一起，但是电分离。在一个实施例中，虚设垫402、404通过不同于焊接的方式机械地联接在一起，因此不同于垫304、312联接在一起的方式。虚设垫402、404不影响垫304、312的电连接的可靠性，因此不存在对电连接的可靠性的担心。另外，从图4B中可以清楚地看出，悬架160以及因此联接到尾部308的滑块部分垂直于尾部308。
图5A是根据一个实施例的联接到托架壳体114的FPC 206的示意图。图5B是根据一个实施例的悬架尾端306的示意性等距图。图5C是联接在一起的图5A的FPC 206和图5B的悬架尾端306的分解图。如图5A-5C所示，粘合材料可用于在悬架尾端306和FPC 206之间提供良好的机械连接。粘合材料502可以设置在托架壳体114上并且与FPC 206间隔开。另外或替代地，粘合材料504可以设置在悬架尾端306上。更具体地，粘合材料504可以布置成邻近电路板310并且在尾部308上，而不布置在电路板310上。在一个实施例中，粘合材料504可以设置在电路板310上。可以用于粘合材料502、504的合适的粘合材料包括环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺或其他公知的粘合剂。在一个实施例中，粘合材料502、504可以包括相同的材料。
图6A是根据一个实施例的联接到托架壳体114的FPC 206的示意图。图6B是根据一个实施例的悬架尾端306的示意性等距图。图6C是联接在一起的图6A的FPC 206和图6B的悬架尾端306的分解图。如图6A所示，行410A中最靠近FPC 206的第一端406的垫304A大于行410A中的其他垫304。类似地，行410C中最靠近FPC 206的第一端406的垫304B大于行410C中的其他垫304。另外，行410D中的最靠近FPC 206的第一端406的垫304C大于行410D中的其他垫304。最后，行410F中的最靠近FPC 206的第一端406的垫304D大于行410F中的其他垫304。垫304A-304D全部具有长度606和宽度608，并因此具有表面积。至少一个垫304A-304D的表面积大于其他垫304的表面积。如图6A所示，所有垫304A-304D的表面积大于任何其他垫304的表面积。此外，如图6A所示，垫304A-304D的长度606大于任何其他垫304的长度。示出了垫304A-304D的第一部分具有比垫304的宽度更大的宽度608。垫304A-304D的第二部分具有与垫304的宽度基本相同的宽度。可以考虑，垫304A-304D可以具有可以等于或大于垫304的宽度的均匀宽度。
在悬架尾端306上，垫312A、312B具有比任何其他垫312更大的表面积。垫312A设置在行412A中，垫312B设置在行412C中。如图6B所示，垫312A、312B具有长度610，该长度610大于任何其他垫312的长度。示出垫312A、312B具有与其他垫312相同的宽度612，但是可以考虑，垫312A、312B可以具有与其他垫312不同的宽度。在一个实施例中，垫312A、312B的表面积基本上等于对应垫304A-304D的表面积。在另一个实施例中，垫312A、312B的表面积与对应的垫304A-304D的表面积不同。
通过提供独立且不同的垫连接，虚设垫(或较大的表面积垫)的机械强度相比于利用传统垫发生的机械连接增加。使用粘合剂也增加了机械强度并减少或消除了剥离问题。粘合剂或虚设垫在与HDD电分离的同时提供机械联接，从而提供强度。因此，电连接是可靠的并且机械强度增加。
虽然前述内容针对本公开的实施例，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和进一步的实施例，并且本公开的范围由随后的权利要求确定。

Claims (25)

1.一种头部件组件，包括：
托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；
柔性印刷电路，其联接到所述托架壳体，其中，所述柔性印刷电路包括多个导电的第一垫；和
一个或多个滑块悬架，其联接到每个臂，其中，每个滑块悬架包括：
尾端，其具有侧垫；
多个导电的第二垫，其布置在所述侧垫上，其中，每个第二垫电联接到对应的第一垫；和
一个或多个第一虚设垫，其布置在所述侧垫上，并机械地联接到所述柔性印刷电路，其中，所述一个或多个虚设垫与所述柔性印刷电路电分离。
2.根据权利要求1所述的头部件组件，其中，所述柔性印刷电路还包括机械地联接到所述一个或多个第一虚设垫的一个或多个第二虚设垫。
3.根据权利要求2所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第二虚设垫与所述柔性印刷电路电分离。
4.根据权利要求2所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第二虚设垫以第一距离与所述一个或多个臂间隔开，所述第一距离小于多个第一垫与所述一个或多个臂间隔开的距离。
5.根据权利要求1所述的头部件组件，其中，所述滑块悬架还包括滑块，其中，所述一个或多个第一虚设垫以第一距离与所述滑块间隔开，所述第一距离小于多个第二垫与所述滑块间隔开的距离。
6.一种头部件组件，包括：
托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；
柔性印刷电路，其联接到所述托架壳体，其中，所述柔性印刷电路包括：
多个导电的第一垫；和
一个或多个第二垫；和
一个或多个滑块悬架，其联接到每个臂，其中，每个滑块悬架包括：
尾端，其具有侧垫；
多个导电的第三垫，其布置在所述侧垫上，其中，每个第三垫电联接到对应的第一垫；和
一个或多个第四垫，其布置在所述侧垫上，其中，每个第四垫联接到对应的第二垫，其中，所述一个或多个第四垫中的至少一个或所述一个或多个第二垫中的至少一个具有大于所述一个或多个第一垫中的至少一个或所述一个或多个第三垫中的至少一个的表面积。
7.根据权利要求6所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第二垫是导电的。
8.根据权利要求7所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第四垫是导电的。
9.根据权利要求6所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第二垫具有的表面积大于多个第一垫中的至少一个垫的表面积。
10.根据权利要求6所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第二垫以第一距离与所述一个或多个臂间隔开，所述第一距离小于多个第一垫与所述一个或多个臂间隔开的距离。
11.根据权利要求10所述的头部件组件，其中，所述一个或多个第四垫以第二距离与所述滑块间隔开，所述第二距离小于多个第三垫与所述滑块间隔开的距离。
12.一种头部件组件，包括：
托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；
柔性印刷电路，其联接到所述托架壳体，其中，所述柔性印刷电路包括多个导电的第一垫；和
一个或多个滑块悬架，其联接到每个臂，其中，每个滑块悬架包括：
尾端，其具有侧垫；
多个导电的第二垫，其布置在所述侧垫上，其中，每个第二垫电联接到对应的第一垫；和
第一粘合材料，其中所述第一粘合材料联接到所述尾端。
13.根据权利要求12所述的头部件组件，还包括联接到所述托架壳体和所述第一粘合材料的第二粘合材料。
14.根据权利要求13所述的头部件组件，其中，所述第一粘合材料设置在与所述侧垫间隔开的尾端上。
15.根据权利要求13所述的头部件组件，其中，所述第二粘合材料与所述柔性印刷电路间隔开。
16.根据权利要求13所述的头部件组件，其中，所述第一粘合材料和所述第二粘合材料包括相同的材料。
17.一种头部件组件，包括：
托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；
一个或多个滑块悬架，其联接到每个臂；
用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述一个或多个臂的器件；和
用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架组件的器件，其中，用于电连接的器件和用于机械连接的器件是分开且不同的。
18.根据权利要求17所述的头部件组件，其中，用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架组件的器件与所述托架组件和所述一个或多个滑块悬架电分离。
19.根据权利要求17所述的头部件组件，其中，所述一个或多个滑块悬架包括尾部部分和设置在所述尾部上的滑块垫，其中，用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述一个或多个臂的器件设置在所述滑块垫上。
20.根据权利要求19所述的头部件组件，其中，用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架组件的器件与所述滑块垫间隔开。
21.根据权利要求17所述的头部件组件，其中，用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架组件的器件具有的表面积大于用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述一个或多个臂的器件的表面积。
22.根据权利要求17所述的头部件组件，其中，所述一个或多个滑块悬架包括第一部分、尾部部分和布置在所述尾部部分上的滑块垫，并且其中，用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架组件的器件被设置成比用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述一个或多个臂的器件更靠近所述第一部分。
23.一种存储设备，包括：
一个或多个磁存储介质；
托架壳体，其具有从其延伸的一个或多个臂；
一个或多个滑块悬架，其联接到每个臂；和
用于将所述一个或多个滑块悬架机械地连接到所述托架壳体的器件，其中，用于机械地连接的器件与所述托架壳体电分离。
24.根据权利要求23所述的存储设备，还包括用于将所述一个或多个滑块悬架电连接到所述托架壳体的器件。
25.根据权利要求24所述的存储设备，其中，用于电连接的器件和用于机械地连接的器件是不同且间隔开的。
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