CN1145148C - 用于磁存储系统的多件组合悬挂装置及其制造方法、磁存储系统 - Google Patents

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Abstract

磁存储系统(40)中支承滑动头(48)用的总成悬挂装置(50)，包括负荷梁(58)、挠曲件(60)和安装板(62)。该负荷梁为挠曲件提供刚性支承，该挠曲件包括挠性构件(74)及在其上整体形成的引线(64)。该挠性构件的一部分固定在负荷梁上，其装有滑动头(48)的另一部分紧压住负荷梁中万向接头运动枢轴旋转的凸出部(92)。提供一种联锁结构以限制挠性构件万向接头运动的范围，其包括从挠性构件向负荷梁中洞口伸展的翼片(94)。

Description

用于磁存储系统的多件组合悬挂装置及其制造方法、磁存储系统
发明领域
本发明涉及一种用于磁存储系统的滑动头悬挂装置，更具体地说，涉及一种用于使用在磁盘存储系统中的多件总成悬挂装置。
相关技术的描述
磁盘驱动机构为信息存储装置，它至少采用一个带有包含信息的同心数据磁道的可转动的磁盘、用于从各种磁道读取数据或向各种磁道写入数据的磁头(或“变换器”)、以及与该磁头相联接的用于将其移动至所需磁道并在读取或写入操作期间保持其处于该磁道中心线上方的磁头定位传动机构。该变送器附在一空气轴承滑动头上，后者依靠由磁盘转动产生的气垫被支承在与磁盘的数据表面邻近的位置上。借助于悬架，该滑动头被安装在磁头定位传动机构的悬臂上。
该悬架可提供滑动头与传动臂之间的尺寸稳定性，以及当滑动头在转动磁盘表面上方作相对运动时，于该滑动头微小的垂直和俯仰运动与滚动(万向接头运动)中提供可控的柔顺性。该悬架通常包括一安装到磁头定位传动机构的传动臂上的负荷梁，和一由支承该滑动头的负荷梁支承着的挠性元件。该负荷梁提供一朝向磁盘表面偏置该滑动头有回弹力的弹性作用，同时当该滑动头悬浮在紧靠该转动磁盘的气垫上时，该挠曲件可为该滑动头提供柔顺性。在过去已有多种悬架结构被提出。对于那些带有挠曲件而这些挠曲件又带有用于与安装于其上的滑动头进行电连接的整体导电引线的悬架来说，它们有时被称为跟踪(trace)悬挂装置或总成悬挂装置。
由于希望取得更高的记录密度，所以用更窄的数据磁道和更窄的磁道间距对磁盘进行格式化，以便在磁盘表面上装填更多的数据磁道，已成为一种需要。为了满足这一需要，除开对更易于实现与控制的磁盘驱动系统的其它一些结构和机械部件的要求之外，用于挠曲件的性能规格要求是更严格的。例如，集成悬架由空间尺寸稳定的轻重量结构构成是重要的。该集成悬架的挠曲件在保持其弹性方面必须是持久的，而且在相对于磁盘表面对滑动头进行精确与反复定位方面必须是可靠的，以使密集装填的数据磁道能够以滑动头/磁道匹配的严格的容差被进入。此外，希望发展更小的集成悬架以满足实际尺寸更小的盘驱动系统的要求。由于悬挂装置相对小的实际尺寸与脆弱的结构，故发展按制做方便进行设计同时达到所希望的性能规格和生产要求的集成悬架结构，已成为一种需要。
0412739号欧洲专利申请，公开了一种具有连接在图案金属层两面的扁平挠性材料片的“无导线”层状悬架。该悬架包括用于附在传动装置支承臂上的悬臂部分、其上固定有滑座的滑座部分，以及将该悬臂部分与滑座部分互相连接的连接部分，致使该滑座部分在其端部伸展超过传动装置支承臂。该设计的结构相对是复杂的。
0700034号欧洲专利申请，公开了一种具有负荷梁与其上安装有滑动头的挠曲构件的“有导线”悬架。导线用于将磁头与系统的其它部分相连接。
图1表示一种现有技术的集成悬架20。该集成悬架20包括负荷梁22、从该负荷梁22整体伸展的、厚度缩减的挠曲件24、导电引线26，以及安装到该挠曲件24的表面上的滑动头30。介电材料中间层27将引线26与负荷梁22和挠曲件材料隔开(见图2)，并沿着它的某些部分以悬吊方式支承引线26(见图3)。引线26终接在滑动头30上并电连接至包含于其中的读出与写入传感器上。应该指出，引线26的终点按照超过挠曲件24端部的路线终接在该滑动头的端面32上，这会使引线26在集成悬架20的制造与随后处理过程中更易于损坏。还曾发现，在实现用于多重磁盘的一叠集成悬架20的盘驱动系统中，此叠式传动装置中需要更多的垂直高度，以便提供引线与盘驱动系统中电子控制单元的挠曲电缆的互相连接。
发明内容
本发明提出一种比较容易制造的简化的总成悬架结构。该新颖的总成悬架可由包括负荷梁、挠曲件和安装板的独立部件组装而成。该负荷梁提供挠曲件的刚性结构支承。该挠曲件包括挠性构件和在其上整体形成的引线。该挠性构件的一部分稳定地固定在该负荷构件上，具有安装于其上的滑动头的另一部分别紧压住该负荷梁中用于万向接头运动的枢轴旋转凸出部。提供一种联锁结构用以限制该挠性构件的万向接头运动的范围，它包括一个从该挠性构件向负荷梁中的洞口伸展的翼片。或者，在该挠性构件中构成一个用于形成夹片的柄舌，该夹片的作用在于当它与该负荷梁相互作用时限制万向接头运动。
附图的简要说明
图1是现有技术的总成悬挂装置滑动头部位的透视图；
图2是沿图1中2-2线所取的截面图；
图3是沿图1中3-3线所取的截面图；
图4是其中本发明的总成悬架得以实施的磁盘存储系统的示意/方块图；
图5是根据本发明一个实施例的总成悬挂装置的透视图；
图6是图5所示总成悬挂装置的分解透视图；
图7是图5所示总成悬挂装置滑动头部位的透视图；
图8(a)至(d)是图5所示总成悬挂装置的负荷臂与挠曲件各不同层顺序的顶视图；
图9是沿图7中9-9线所取的截面图；
图10是沿图7中10-10线所取的截面图；
图11是沿图7中11-11线所取的截面图；
图12是沿图7中12-12线所取的截面图；
图13是沿图7中13-13线所取的截面图；
图14是根据本发明另一实施例的总成悬挂装置滑动头部位的底部透视图；
图15是图14所示滑动头部位的顶部透视图；
图16(a)与(b)是图15所示滑动头部位负荷梁与挠曲件的顶视图；
图17是沿图16(b)中17-17线所取的截面图；
图18是沿图16(b)中18-18线所取的截面图；以及
图19是沿图14中19-19线所取的截面图。
本发明的详细说明
图4表示实施本发明的磁盘存储系统40的简化示意方块图。该磁盘存储系统40包括至少一个支承在主轴44上并靠磁盘驱动马达46旋转的可旋转磁盘42，以及至少一个紧靠磁盘表面43上磁记录介质定位的滑动头48。数据以同心数据磁道的环状图案形式(未表示)记录在每个盘42上的磁记录介质中。每个滑动头48包括一或多个磁阻(MR)传感器和写入变换器(未表示)。该滑动头48安装在通过传动装置臂52与传动装置54相连接的总成悬架50上。随着磁盘42的旋转，滑动头48由传动装置54控制跨越磁盘表面43运动，以便滑动头48能够接近所期望数据被记录或读出的磁盘表面43的不同部位。该总成悬架50可提供一将滑动头48向磁盘表面43偏倚的轻微的弹力，并调整滑动头48在相对于旋转磁盘表面43微小的垂直方向以及滚转与俯仰运动中的柔顺性。如图4所示的传动装置，可以是例如一个音圈马达(VCM)。在操作中，依靠由控制单元56产生的控制信号，对磁盘存储系统40的各个部件进行控制，如对传动装置54、驱动马达46和读出/写入数据的控制。
图5是根据本发明一实施例的多件总成悬架50的透视图。图6是构成总成悬架50以及该总成悬架50拟固定其上的传动装置臂52的主要部分的分解透视图。该传动装置臂52围绕磁盘驱动系统40中传动装置54主轴(未表示)的轴线S以枢轴转动方式支承该总成悬架50。该总成悬架50的主要部件包括负荷梁58、挠曲件60和安装板62。负荷梁58的一端利用该安装板62稳定地固定在传动装置臂52上，另一端在其表面上支承挠曲件60。挠曲件60在其表面上具有整体形成的导电引线64或线迹。滑动头48固定在挠曲件60的末端。滑动头48可以是含有总成的MR读出传感器65与感应写入变换器48类型的。(仅为了说明的目的，该读出传感器与写入变换器在图中以虚线示意地表示。这些部件的实际尺寸和定位与所表示的不同，但这不影响在其中对本发明的理解。)安装板62支承引线64的端部。该引线的一端终接在滑动头48上，另一端终接在安装板62上的多路联接器上，用于通过挠性电缆(未表示)对控制单元56的电子部件(未表示)进行电联接。
图7对挠曲件60上滑动头部位进行更清楚的解析。引线64终接在滑动头48端面上的接触垫片78上；一对引线64与MR读出传感器65电联接，另一对引线64与写入变换器66电联接。引线终端可通过常规的超声焊接工艺或软焊固定到滑动头垫片78上。需要指出，引线64在它们的端部被弯曲，以便它们能够紧靠用于与其相连接的垫片的平坦表面定位在一起。引线64可以在挠曲件60被固定在负荷梁58上之前或之后进行弯曲。如果是后者，负荷梁58中的洞口80和挠曲件60中的洞口82为弯曲引线终端提供通道。同样，这些洞口80和82可提供通向该滑动头的通道，以使在将该引线与滑动头垫片连接的过程中(例如通过超声焊接操作)能被刚性地夹持。对其各种部件与组件的结构的更详细的说明在下面随后进行。
参看图8(d)，负荷梁58一般为扁平的和刚性的，由例如不锈钢或陶瓷材料制做。在所说明的实施例中，该负荷梁为大约0.04至0.05mm厚度的不锈钢。为在磁盘驱动系统40中更快地使滑动头定位响应，希望使用更薄的材料而又不损害其结构刚度，以保持负荷梁58的重量与惯性尽可能小。为了改进薄负荷梁58的抗扭曲刚度，在其扁平的结构中它被冲压出表面特征，如三角形凹陷或壁68。从下面将明显地看出，该壁68与附在其上的挠曲件60一起构成一种盒体结构，该结构与其它方式下完全扁平的负荷梁58相比具有更大的刚度(见图9)。另外，沿负荷梁的长度方向的边缘被卷曲以形成凸缘70。该凸缘70同样简化总成悬架50的加工，以避免在制做过程中造成加工损伤。再有，从负荷梁58的端部伸出一舌片72，其在磁盘驱动系统40中于总成悬架50装配过程中同样可简化总成悬架50的加工。该舌片72还可被用于对磁盘42上的滑动头48进行加载与去载。
挠曲件60包括总成结构中的几层不同材料(见图9)。参看图8(a)至(c)，挠曲件60的各不同夹层以平面视图从上向下的顺序予以表示。挠曲件60的结构层为一片挠性材料(在下文中被称为弹性层74)，它可以是不锈钢或其它适宜的弹性材料，其厚度(在所说明的实施例中大约为18至20微米)能提供所希望的弹性偏移。它可以通过蚀刻或冲压工艺成形。介电材料层76(例如聚酰亚胺)为一中间层，它将弹性层74与引线层64(例如由铜制做)分开。该介电层与引线层可以通过使用本技术领域中公知的传统光刻工艺构成。安装板62可以由与弹性层74同样的材料制做并用与弹性层74同样的工艺制成。需要指出，引线64的某些部分84被定位在超出弹性层74的边缘。引线的这些部分84通过沿其几个点86上的介电材料保持固定的彼此分开关系(同样见图10和11)。该引线构形的意图在于消除它们与弹性层74的接触。从下文的讨论中将会明白，弹性层74需要保持弹性，用于滑动头围绕其滚转与俯仰轴的万向接头支承。
挠曲件60以这样一种方式构成并附在负荷梁58上，以便提供期望的万向接头运动。特别是，弹性层74的一部分88借助于例如焊接、铆接或环氧粘合刚性地固定在负荷梁58上。如前所述，挠曲件的弹性层74与负荷梁58上的壁68一起构成一刚性盒体结构(图9)。挠曲件60的另一部分90与其上的滑动头48一起并非固定地附加在负荷梁58上，而是靠弹性层74产生偏斜以致倚靠在负荷梁58上的万向接头枢轴92上。总成悬架50的万向接头特性通过参照图12与13立刻得到更清楚的解释。万向接头枢轴92定位于负荷梁58上滑动头部位中，挠曲件60的弹性层74即倚靠在该部位上。弹性层74与附加于其上的滑动头48一起在该万向接头枢轴92上围绕俯仰轴(X)与滚转轴(Y)随意地进行弹性枢轴旋转，因为在部分90上弹性层74非固定地附加在负荷梁58上。由于挠曲件60的扁平层状结构，故沿X轴的运动是受限制的。为限制俯仰与滚转运动的范围以便防止损坏挠曲件60，在挠曲件60的弹性层74中设置穿过负荷梁58上洞口80伸展的翼片94(见图13)。一个或两个翼片94在俯仰和/或滚转运动超过它们的设计范围之前将会倚靠住洞口80的边缘96产生联锁，从而限制这样的运动。
通过参照图14至19，对根据本发明总成悬架100的第二实施例予以说明。为简明起见，在该图中仅示出了总成悬架100的滑动头端，因为悬架100的另一端可与前面的实施例相类似。在此第二实施例中，负荷梁102同样具有沿其纵向边缘的凸缘103。另外，在滑动头部位负荷梁102的端部提供有进一步简化总成悬架加工的防冲挡板104。如前述实施例，一舌片106从负荷梁的端部伸出。万向接头枢轴108设置在负荷梁102上，用于滑动头48万向接头运动的枢轴式旋转。挠曲件110具有一弹性层112和在其上构成的带有整体介电材料中间层116的整体引线114。引线114的某些部分没有沿这些部分的挠曲件弹性层112的支承，而被悬吊(见图18)。滑动头48通过例如粘合被连接到挠曲件弹性层112上。与前述实施例相类似，为了连接至滑动头垫片78上，将各引线终端弯曲。在负荷梁102与挠曲件110中的洞口118与120可简化这样的连接。挠曲件110以一种与前述实施例相类似的方式稳定地固定在负荷梁102上图中未示出的端部。挠曲件112的滑动头端靠弹性层产生偏斜而倚靠在负荷梁102上的万向接头枢轴108上。
在该实施例中值得注意的是，在受到卷曲的弹性层112中柄舌122被刻蚀而形成一U形夹片124。该夹片124用作限制围绕万向接头枢轴108的过量的滚转与俯仰运动(见图19)。该夹片124可在挠曲件110附在负荷梁102上之前预先在该挠曲件上构成。然后该挠曲件能够通过洞口126夹在该负荷梁102上。
从前面对本发明的描述并参照说明的实施例可以理解，该新颖的总成悬挂装置的结构与现有技术相比复杂程度小，同时还提供期望的万向接头特性。由于该悬挂装置的独立部件(即挠曲件和负荷梁)是单独构成并最后组装，该新颖的结构相对说来易于制造。
虽然本发明是参照一磁盘存储系统，尤其是参照实施含有磁阻(“MR”)传感器的滑动头进行描述的，然而应该清楚，本发明可以在包括有如磁带记录系统或能够取得总成磁头悬挂装置优点的其它应用的记录系统的其它磁存储系统中得到实施。

Claims (23)

1.一种用于在磁存储系统(40)中支承滑动头(48)的多件组合悬挂装置(50，100)，包括：
刚性负荷构件(58，102)，为扁平形，所述负荷构件包括分别具有第一与第二表面的第一与第二部分，该第一与第二表面横跨该负荷构件的第一与第二部分，
挠曲件(60，110)包括有挠性构件(74，112)，一个孔隙(82)和导电引线(64)在所述挠性构件上整体形成，所述滑动头安装在该挠性构件的一端上的滑动头安装部分中，与引线间为电连接，其中挠性构件为扁平形，包括分别具有第一与第二面的第一与第二部分，该第一与第二面横跨该挠性部件的所述第一与第二部分，所述引线在该挠性构件的第一与第二部分的第一表面上整体形成，所述滑动头(48)在挠性构件第一部分的一端处安装在第一表面上，挠性构件的所述第二部分固定地附着到负荷构件的第二部分上，而挠性构件的第二表面朝向负荷构件的第一表面；以及
枢轴旋转装置(108)，在挠性构件与负荷构件之间，用于该挠性构件的枢轴旋转万向接头运动，所述枢轴旋转装置定位在负荷构件第一部分的第一表面与挠性构件第一部分的第二表面之间，
其中该挠性构件的第二部分固定地附着在负荷构件上，而该挠性构件的第一部分围绕用于万向接头运动的枢轴旋转装置自由进行枢轴旋转，并且其中引线终接于滑动头的一端，以便在挠曲件的末端扩展到该孔隙之上，从而引线具有不受支承的部分与引线的末端相邻，引线的末端被弯曲以具有与滑动头相接触的扁平面。
2.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中枢轴旋转装置(108)为负荷构件第一部分第一表面上的凸出体，它以枢轴旋转方式支承负荷构件第一部分上的表面并对挠性构件(74)第一部分进行枢轴旋转支承，所述挠性构件第一部分的第二表面紧压住该凸出体。
3.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中挠曲件(60)进一步包括在引线(64)与挠性构件(74)之间的一整体介电材料中间层(76)。
4.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中引线通过光刻工艺在挠性构件(74)上整体形成。
5.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中引线(64)包括伸展超过挠性构件(74)第一部分的边缘的部分。
6.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中引线(64)终接在滑动头(48)上的相对于挠性构件(74)第二部分的滑动头(48)的远端。
7.如权利要求6所述的多件组合悬挂装置(50)，其中引线(64)围绕滑动头(48)的侧边并沿着挠性构件(74)的第一与第二部分配置。
8.如权利要求2所述的多件组合悬挂装置(50)，进一步包括附着在负荷构件(58)第二部分的第一表面上的安装板(62)，其中部分引线(64)在该安装板上整体形成。
9.如权利要求2所述的多件组合悬挂装置(50)，其中负荷构件(58)具有从该负荷构件第一部分的末端伸出的舌片(72)。
10.如权利要求2所述的多件组合悬挂装置(50)，其中负荷构件(58)具有沿其第一与第二部分弯曲的边缘，以便使该负荷构件增加结构硬度。
11.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中孔隙(82)设置在挠性构件(74)的第一部分中在滑动头(48)上引线(64)终端的下方的位置上，以便于该挠性构件上整体形成的引线的弯曲。
12.如权利要求1所述的多件组合悬挂装置(50)，其中该挠曲件进一步包括用于限制挠性构件(112)第一部分万向接头运动的限位装置。
13.如权利要求12所述的多件组合悬挂装置(50)，其中该限位装置包括设置在负荷构件(102)上的孔隙(126)和从挠性构件(112)第一部分伸展的并穿过所述孔隙而与该孔隙的边缘互相作用的整体柄舌(122)，以便限制该挠性构件第一部分的万向接头运动。
14.如权利要求13所述的多件组合悬挂装置(50)，其中整体柄舌(122)形成一通过孔隙(126)夹在负荷构件(102)上的U形夹片。
15.一种磁存储系统包括：
具有许多用于接收数据的磁道的磁存储介质；
用于驱动该存储介质的驱动机构；
包括读出传感器与写入变换器的滑动头，在所述滑动头与存储介质之间的相对运动期间，该滑动头保持在相对于所述磁存储介质紧密相间的位置；
与所述滑动头相耦合的传动装置，用于相对于磁存储介质移动该滑动头至所述磁存储介质上的被选定的磁道上，所述传动装置包括如权利要求1至14中任一权利要求所述的多件组合悬挂装置；以及
用于控制驱动装置、传动装置以及相对于磁存储介质的读出与写入操作的控制装置。
16.一种制造用于支承滑动头(48)的悬挂装置(50，100)的方法，包括如下步骤：
构成刚性负荷构件(58，102)，将其加工成扁平形，所述负荷构件包括具有第一与第二表面的第一与第二部分，该第一与第二表面横跨该负荷构件的第一与第二部分，
构成挠曲件(60，110)，其包括挠性构件(74，112)、一个孔隙(82)和在所述挠性构件上整体形成的导电引线(64)；将所述滑动头安装在该挠性构件的一端上的滑动头安装部分中，使其与引线构成电连接；将所述挠性构件加工成扁平形，它包括分别具有第一与第二面的第一与第二部分，该第一与第二面横跨该挠性部件的所述第一与第二部分；在所述挠性构件的第一与第二部分的第一表面上整体形成引线；将所述滑动头(48)安装在挠性构件第一部分的一端处的第一表面上；将该挠性构件的所述第二部分固定地附着到负荷构件的第二部分上，而使挠性构件的第二表面朝向负荷构件的第一表面；以及
在挠性构件与负荷构件之间设置枢轴旋转装置(108)，用于该挠性构件的枢轴旋转万向接头运动，将所述枢轴旋转装置定位在负荷构件第一部分的第一表面与挠性构件第一部分的第二表面之间，
其中，将该挠性的第二部分固定地附着在负荷构件上，使该挠性构件的第一部分围绕用于万向接头运动的枢轴旋转装置自由进行枢轴旋转，并且其中使引线终接于滑动头的一端，以便在挠曲件的末端扩展到该孔隙之上，从而使引线具有不受支承的部分与引线的末端相邻，该引线的末端被弯曲以具有与滑动头相接触的扁平面。
17.如权利要求16所述的方法，其中设置枢轴旋转装置(108)的步骤包括将枢轴旋转装置制成负荷构件第一部分第一表面上的一凸出体，它以枢轴旋转方式支承挠性构件(74)的第一部分，该挠性构件第一部分的所述第二表面紧压住该凸出体。
18.如权利要求16所述的方法，其中在挠性构件(74)第一与第二部分的第一表面上形成引线(64)。
19.如权利要求18所述的方法，其中构成挠曲件的步骤包括在引线(64)与挠性构件(74)之间引入一整体介电材料中间层(76)。
20.如权利要求18所述的方法，其中通过光刻工艺在挠性构件(74)上整体形成引线(64)。
21.如权利要求16所述的方法，其中构成挠曲件(110)的步骤还包括引入用于与负荷构件(102)互相作用的限位装置，以便限制挠性构件(112)第一部分的万向接头运动。
22.如权利要求21所述的方法，其中引入限位装置还包括在限位装置中引入一个孔隙(126)和一个整体柄舌(122)，其中将该孔隙设置在负荷构件(102)上以及使该整体柄舌从挠性构件(112)第一部分伸展并通过所述孔隙，所述整体柄舌与该孔隙的边缘互相作用以便限制该挠性构件第一部分的万向接头运动。
23.如权利要求22所述的方法，其中将整体柄舌(122)构成一U形夹片，该夹片通过孔隙(126)夹在负荷构件(102)上。
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