CN1279539C - 磁盘驱动器的悬架 - Google Patents

Abstract

一磁盘驱动器用的悬架(10A)包括一安装有挠曲件(15)的负载梁(11)、一包括底板(13)的致动器底座(25)、一比底板(13)薄的铰接件(14)、以及一对压电陶瓷元件(40)。当施加电压时，压电陶瓷元件(40)使负载梁(11)的末端部分在摆动方向(S)移动。各压电陶瓷元件(40)安装在致动器底座(25)的一开口部分(23)里。用来填充压电陶瓷元件(40)的四周边缘部分和致动器底座(25)之间的空间的、诸如粘结剂(70)的覆盖材料形成覆盖部分(71)，它覆盖陶瓷元件(40)的相反的端面(52，53)和相反的侧面(54，55)。

Description

磁盘驱动器的悬架

技术领域

本发明涉及一种安装在信息处理装置、诸如个人电脑里的磁盘驱动器用的悬架。

背景技术

在具有转动磁盘或磁光盘的磁盘驱动器里，一磁头用来在磁盘的记录表面记录或读出数据。磁头包括一面对磁盘的记录表面的滑动件，隐藏在滑动件里的传感器等。当磁盘高速转动时，滑动件在磁盘上略微上升，由此在磁盘和滑动件之间形成气垫。固定着磁头的一悬架包括一叫做负载梁的梁部件，由非常薄的板弹簧形成的、固定在负载梁上的挠曲件，设置在负载梁的近端部分的底板，等等。构成磁头的滑动件安装在挠曲件的末端部分。

在硬盘驱动器(HDD)里，磁盘的磁道中线必须服从下列控制，即在磁道宽度的±10％内。随着高密度磁盘的最新发展，磁道宽度已减小到1μm或更小，因而保持滑动件在磁道中心变得困难。因此，实现滑动件的精确定位控制和为减小磁盘的摆动而增加磁盘的刚性是必须的。

通常，传统的磁盘驱动器是单致动类型的，以致一悬架只通过音圈电动机移动。单致动悬架在低频带上具有许多共振峰值。这样，在高频带时，它只通过音圈电动机难以控制在悬架末端上的滑动件(头部)，而伺服系统的带宽不能增加。

因此，开发了一种双致动悬架，它包括一微型致动部分和一音圈电动机。负载梁的末端部分或滑动件由微型致动部分的第二致动器在悬架的横向方向(所谓的摇摆方向)略微移动。

由于由第二致动器驱动的可移动部分在重量上比单致动悬架的可移动部分轻许多，因此可在高频带上控制滑动件。这样，与单致动悬架相比，双致动悬架可使供滑动件的定位控制用的伺服系统的带宽高几倍，并可相应地减少寻道错误。

众所周知，压电陶瓷元件、诸如叫做PZT的锆钛酸铅(PbZrO₃和PbTiO₃的固溶体)可适合用来作第二致动器的材料。由于PZT具有相当高的共振频率，它适合作为双致动悬架的第二致动器。

诸如PZT的压电陶瓷元件是脆性的和易碎的，此外，由元件表面产生的微粒形成的污染构成了实际使用的障碍。如果这些微粒进入滑动件和高速转动的磁盘之间的空间，磁盘和滑动件将被损坏，这样，记录在磁盘上的数据可能中断，或可能发生挤压。

本发明人进行了一个测试，以检查从使用压电陶瓷元件的悬架产生微粒的方式。在这个测试里，悬架在一超声波清洁器的液体里清洗，计算在给定数量的液体里的不小于给定尺寸的微粒。结果发现，使用压电陶瓷元件的悬架比不使用压电陶瓷元件的传统的悬架产生更多的微粒。

在压电陶瓷元件里，电极上的金属层是通过喷涂或电镀分别形成于正面和反面的。因此，几乎没有可能从元件的正面或反面产生微粒。由于各压电陶瓷元件的侧面或端面在制造工艺中通过一切粒机等被切割，因此它们暴露出切割表面。这些切割表面形成微粒的来源，这样，每次清洗悬架时会连续地产生微粒。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种磁盘驱动器用的悬架，它具有能够限制微粒产生的微型致动部分。

为了实现上述目的，本发明的一种磁盘驱动器的悬架包括：一安装有一挠曲件的负载梁；一安装在负载梁近端部分上的致动器底座；一安装在致动器底座上的压电陶瓷元件，当在其上施加电压时，它能变形而在摆动方向上移动负载梁；所述致动器底座形成有能安装压电陶瓷元件的开口部分，开口部分固定压电陶瓷元件；以及一由覆盖材料形成的覆盖部分，覆盖材料填充在压电陶瓷元件的四周边缘部分和致动器底座之间的空间，从而覆盖压电陶瓷元件纵向相反的端面和侧面。覆盖材料可是能固定在压电陶瓷元件上的合成树脂或金属，例如包括粘结剂。按照本发明，覆盖部分可限制该元件产生微粒。由于覆盖部分基本上不能阻扰压电陶瓷元件的移动，因此它不会使元件的行程恶化。

在本发明的悬架里，致动器底座可形成有能安装压电陶瓷元件的开口部分，该开口部分固定压电陶瓷元件。由于压电陶瓷元件安装在致动器底座的开口部分里，按照本发明，足够数量的覆盖材料可容易地施加在元件的端面和侧面，而在覆盖材料固化前可防止它滴落。这样形成的覆盖部分可有足够的厚度。

此外，在本发明的悬架里，负载梁和致动器底座通过分离的韧性的铰接件互相连接。按照本发明，可使用与负载梁、致动器底座和铰接件所需性能相一致的材料，这样，可改善悬架的性能。

在本发明的悬架里，在铰接件的一部分上设有沿压电陶瓷元件的侧面延伸的延伸部分，而覆盖部分可沿该延伸部分形成。按照本发明，诸如粘结剂的覆盖材料可容易地沿铰接件的延伸部分施加并可防止滴落，由此形成的覆盖部分可有足够的厚度。

在本发明的悬架里，覆盖材料可是一种具有从2Pas至1,000Pas范围的未固化状态粘性的粘结剂。按照本发明，形成覆盖材料的粘结剂可在压电陶瓷元件上施加一定的厚度，并具有适度的流动性，从而具有良好的适用性。

在本发明的悬架里，用来形成覆盖部分的所述覆盖材料可由将压电陶瓷元件固定在致动器底座上的相同粘结剂形成。按照本发明，一种共用的粘结剂可用来作将压电陶瓷元件固定在致动器底座上的粘结剂和作形成覆盖部分的粘结剂，这样，可容易地处理粘结剂，而施加粘结剂的工作特性也得到了改善。

本发明的其它目的和优点将在下面的描述中看出，部分地将从描述中变得清楚，或可从本发明的实施中学到。本发明的目的和优点可通过下面特别指出的手段和组合得以实现和获得。

附图说明

结合在说明书里并构成说明书一部分的附图介绍了本发明目前的较佳实施例，将上述的总体说明和下面给出的较佳实施例的详细说明结合在一起，用来描述本发明的原理。

图1是按照本发明第一实施例的一悬架的平面图；

图2是图1所示的悬架中的底板的平面图；

图3是图1所示的悬架中的铰接件的平面图；

图4是图1中的悬架在形成覆盖部分前的状态的平面图；

图5是显示在图1中的悬架和不使用压电陶瓷元件的悬架分别接受超声波清洗时产生的微粒数量的图表；

图6是显示压电陶瓷元件行程和将压电陶瓷元件固定在一致动器底座上的粘结剂的杨氏模量之间的关系的图表；

图7是显示悬架的频率和增益在形成覆盖部分之前和之后的之间的关系的图表；

图8是按照本发明第二实施例的一悬架的一部分的平面图；

图9是图8所示的悬架中的铰接件的平面图；以及

图10是按照本发明的第三实施例的一悬架的微型致动部分的平面图。

具体实施方式

现在参考图1至4描述按照本发明第一实施例的磁盘驱动器用的悬架10A。

图1所示的双致动型的悬架10A包括一负载梁11、微型致动部分12、底板13、铰接件14等等。负载梁11是由具有约100μm厚度的弹性金属板形成的。挠曲件15安装在负载梁11上。挠曲件15是由比负载梁11薄的高精度板弹簧形成的。构成磁头的滑动件16安装在挠曲件15的末端部分。

如图2所示，一圆形毂孔21形成于底板13的近端部分20处。一对孔部分23形成于底板13的近端部分20和前端部分22之间。各孔部分23大到足以容纳一压电陶瓷元件40。一条形连接部分24沿着底板13的纵向方向(悬架10A的轴向方向)、在一对孔部分23之间延伸。连接部分24可沿着底板13的横向方向(图1中的箭头S代表摆动方向)弯曲。

底板13的近端部分20固定在一致动臂的末端部分上，致动臂由一音圈电动机(未画出)驱动并通过该音圈电动机转动。底板13是由具有约200μm厚度的金属板形成的。在该实施例的情况下，底板13和铰接件14构成按照本发明的致动器底座25。

如图3所示，铰接件14包括一重叠固定在底板13的近端部分20上的近端部分30，形成在与底板13的连接部分24对应位置上的条形桥接部分31，形成在与底板的前端部分22对应位置上的中间部分32，一对可在厚度方向弹性变形的韧性铰接部分33，固定在负载梁11上的末端部分34等。铰接件14是由具有约40μm厚度的弹性金属板形成的。

微型致动部分12包括一对压电陶瓷元件40，它们包括诸如PZT的板状压电元件。如图4所示，这些压电陶瓷元件40分别容纳在致动器底座25的开口部分23里，从而基本上互相平行延伸。

在该实施例的情况下，在对应的开口部分23里的各元件40的一个端部40a利用粘结剂41固定在铰接件14的近端部分30上。元件40的另一端部40b利用粘结剂41固定在铰接件14的中间部分32上。粘结剂41也可施加在元件40和致动器底座25的各开口部分23的内表面60和61之间的空间里。为了将各元件40的变形(移动)更有效地传送给负载梁11、以及确保致动器底座25与元件40的端面52和53及侧面54和55之间的电绝缘，应该这样做。

当施加电压时，压电陶瓷元件40中的一个沿纵向延伸，而另一元件40沿纵向收缩。这样，按照压电陶瓷元件40变形的方向和行程，负载梁11在横向(摆动方向)移动所需的距离。

以矩形板形式存在的各压电陶瓷元件40具有在厚度方向的一正面50和一反面，在纵向相反两端的端面52和53，以及相反的侧面54和55。诸如金属的导电材料形成的电极(未画出)通过喷涂或电镀分别形成于整个正面50和整个反面。端面52和53及侧面54和55是切割表面，它们是在制造元件40的过程中利用切粒机或其它机器切割形成的。

当元件40被安装在开口部分23里时，各元件40的相反端面52和53面对致动器底座25的各开口部分23的纵向相反两端上的内表面60和61。靠近连接部分24的各元件40的侧面54面对连接部分24的侧面24a。

如图1所示，各元件40的端面52和53及侧面54和55被一覆盖部分71覆盖，而覆盖部分71是由作为覆盖材料的一个例子的粘结剂70形成的。具体地说，各元件40的相反端面52和53与各对应的开口部分23的内表面60和61之间的空间充满粘结剂70，而元件40的一个侧面24a和连接部分24的各对应侧面24之间的空间也充满粘结剂70。由粘结剂40形成的覆盖部分71覆盖各元件的端面52和53及侧面54和55。通过以这种方式施加粘结剂70，可补充各元件40和致动器底座25的各开口部分23的内表面60和61之间的粘结剂41的不足。

较佳的是，作为覆盖部分71的未固化的粘结剂70的粘性在2Pas至1,000Pas的范围内。如果粘性小于2Pas，则粘结剂70散布得太薄而不能形成满意厚度的覆盖部分71如果覆盖部分71的厚度不够，在进行超声波清洗时，粘结剂70可能被破坏，从而产生微粒。如果粘性超过1,000Pas，粘结剂70的流动性降低，从而难以在安装一般的粘结剂喷嘴的流水线上施加粘结剂70。

测试是针对样本1、2和3进行的，以便了解在元件40上提供覆盖部分71时各压电陶瓷元件40的行程怎样变化。结果，样本1在形成覆盖部分71之前和之后的行程分别是±1.200μm和±1.168μm，这表示行程缩短0.032μm。样本2在形成覆盖部分71之前和之后的行程分别是±1.232μm和±1.200μm，这表示行程缩短0.032μm。样本3在形成覆盖部分71之前和之后的行程分别是±1.200μm和±1.208μm。由此确认，样本1、2和3中没有一个在行程上经受特别显著的恶化。

让安装着上述压电陶瓷元件40的悬架10A经受超声波清洗和计算在液体里的微粒的测试。图5显示了测试结果。在图5中，测量值L1和L2代表安装着压电陶瓷元件40的悬架A的微粒数量。测量值L3代表不安装任何压电陶瓷元件的传统的悬架的微粒数量。

在上述实施例的悬架10A被清洗两次后，微粒的数量降低到没有安装压电陶瓷元件的悬架被清洗两次时达到的同样水平，如图5所示。由此可确认，上述实施例中的悬架10A能够避免从压电陶瓷元件上产生微粒。

图6显示了用来将压电陶瓷元件40固定在致动器底座25上的粘结剂的行程和杨氏模量之间的关系。在图6中，L4和L5分别代表分析值和测量值。它显示了用来将元件40固定在致动器底座25上的粘结剂如果在其杨氏模量高的情况下能够保证元件40的行程更顺利。另一方面，至于形成覆盖部分71的粘结剂70，可以相信，如果其杨氏模量较低，不容易阻止元件40的行程。然而，本发明人的研究表明，用于覆盖部分的粘结剂70的杨氏模量与金属相比足够低，因此，粘结剂70不阻止位于致动部分12的中心区域里的连接部分的变形。换句话说，普通的粘结材料(具有高杨氏模量的粘结剂)可用来将元件40固定在致动器底座25上，并可用作形成覆盖部分71的粘结剂70。

图7显示了悬架在摆动方向移动的测量结果。在图7里，曲线L6代表在形成覆盖部分71前在摆动方向的移动测量结果。曲线L7代表在形成覆盖部分71后在摆动方向的移动测量结果。在具有形成于其上的覆盖部分71的悬架里，微型致动部分12由覆盖部分71加强。当与没有覆盖部分71的悬架比较时，摆动频率转移到较高区，这样，性能得到改善。此外，由于覆盖部分71能够保护元件40，元件的断裂强度可提高。

在图4所示的悬架10A的情况下，各元件40的一个侧面55面向一没有致动器底座25的空间。因此，施加在侧面55上的粘结剂70容易滴落和厚度不足。按照图8和9所示的本发明的第二实施例的悬架10B是解决这个问题的有效方式。作为一种选择，按照图10所示的本发明的第三实施例的微型致动部分12也是解决这个问题的有效方式。针对这些悬架的微型致动部分12，沿各元件40侧面55延伸的条形延伸部分80形成于铰接件14一部分上。各延伸部分80包括第一部分80a和面向第一部分80a的第二部分80b。在两相对的部分80a和80b之间形成一间隙81，以便在摆动方向移动。当粘结剂70沿延伸部分80施加时，各元件40的侧面55被一覆盖部分71覆盖。第二和第三实施例与第一实施例的悬架10A共享其它的结构和功能。因此，相同的标号用来表示三个实施例中的相同部分，而这些部分的介绍予以省略。

针对第二和第三实施例的各微型致动部分12，粘结剂70可沿着各元件40的侧面55和延伸部分80施加。由于延伸部分80被用来防止粘结剂70滴落，因此可避免侧面55上的粘结剂的厚度不足，从而可形成具有足够厚度的覆盖部分71以覆盖各元件40的整个外周。

在图9所示的微型致动部分12里，各元件40的侧面55重叠在延伸部分80上。在图10所示的微型致动部分12里，各元件40的侧面54和55分别重叠在桥接部分31和延伸部分80上。

本发明的发明人曾做过一个实验，以确定在各种类型的微型致动部分情况下，元件40的行程是怎样的。某些微型致动部分具有宽度ΔG为0.1mm的间隙81，另一些微型致动部分具有宽度ΔG为0.3mm的间隙81，其余的微型致动部分没有间隙81。此外，在某些微型致动部分里，各元件40的侧面55重叠在延伸部分80上，而在其余的微型致动部分里，不重叠在延伸部分80上。

在没有间隙81的微型致动部分里，没有涂有粘结剂70的各元件40所具有的行程大约是没有延伸部分80的微型致动部分各元件40所具有的行程的一半。在具有间隙81的微型致动部分里，各元件40的行程在元件涂覆粘结剂70后约降低20％。在侧面55重叠在延伸部分80的任何元件40和侧面55不重叠在延伸部分80的任何元件40之间在行程上没有什么差别。这样，为便于在元件40上涂覆粘结剂70的工艺，较佳的是，微型致动部分应该具有一延伸部分80，侧面应该重叠在延伸部分80上，而微型致动部分应该具有一间隙81，其宽度ΔG从0.1至0.3mm范围、较佳的是0.1mm。

在上述各实施例里，压电陶瓷元件40安装在致动器底座25中的开口部分23里。然而，不将元件40安装在开口部分23里，元件40也可固定重叠在致动器底座25上。

应该知道，在实施包括上述实施例的本发明中，在不超出本发明范围或精神的情况下，构成本发明的、包括负载梁、底板、铰接件、致动器底座、压电陶瓷元件、覆盖材料等的零件可进行各种改变或改进。为了减轻重量，底板和负载梁可用诸如铝合金的轻金属合金、或轻金属合金和不锈钢的层叠(例如覆层)形成。

对于本技术领域的技术人员来说，其它的优点和改进是容易发现的。因此，广义地说，本发明不限于这里所显示的和所述的具体细节和示范的实施例。在不超出附后的权利要求书和它们的等价物限定的总的发明构思的精神或范围的情况下，还可以作出许多改进。

Claims (10)

1.一种磁盘驱动器的悬架，其特征在于，它包括：

一安装有一挠曲件(15)的负载梁(11)；

一安装在负载梁(11)近端部分上的致动器底座(25)；

一安装在致动器底座(25)上的压电陶瓷元件(40)，当在其上施加电压时，它能变形而移动负载梁(11)，所述致动器底座(25)形成有能安装压电陶瓷元件(40)的开口部分(23)，开口部分(23)固定压电陶瓷元件(40)；以及

一由覆盖材料形成的覆盖部分(71)，覆盖材料填充在压电陶瓷元件(40)的四周边缘部分和致动器底座(25)之间的空间，从而覆盖压电陶瓷元件(40)纵向相反的端面(52，53)和侧面(54，55)。

2.如权利要求1所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，所述负载梁(11)和所述致动器底座(25)通过韧性的铰接件(14)互相连接，所述铰接件包括一重叠固定在所述致动器底座上的近端部分(30)，一条形桥接部分(31)，一中间部分(32)，一对韧性铰接部分(33)以及固定在负载梁上的末端部分(34)。

3.如权利要求2所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，在铰接件(14)的一部分上提供沿压电陶瓷元件(40)的侧面延伸的延伸部分(80)，而所述覆盖部分(71)沿该延伸部分(80)形成。

4.如权利要求3所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，所述延伸部分(80)包括第一部分(80a)、面向第一部分(80a)的第二部分(80b)和形成于第一部分(80a)和第二部分(80b)之间的间隙(81)。

5.如权利要求1所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，所述覆盖材料是一种具有从2Pas至1,000Pas范围的未固化状态粘性的粘结剂(70)。

6.如权利要求2所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，所述覆盖材料是一种具有从2Pas至1,000Pas范围的未固化状态粘性的粘结剂(70)。

7.如权利要求4所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，所述覆盖材料是一种具有从2Pas至1,000Pas范围的未固化状态粘性的粘结剂(70)。

8.如权利要求1所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，用来形成覆盖部分(71)的所述覆盖材料是由将压电陶瓷元件(40)固定在致动器底座(25)上的相同粘结剂(70)形成的。

9.如权利要求2所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，用来形成覆盖部分(71)的所述覆盖材料是由将压电陶瓷元件(40)固定在致动器底座(25)上的相同粘结剂(70)形成的。

10.如权利要求4所述的磁盘驱动器的悬架，其特征在于，用来形成覆盖部分(71)的所述覆盖材料是由将压电陶瓷元件(40)固定在致动器底座(25)上的相同粘结剂(70)形成的。

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