CN1305628A - 磁盘驱动器的柔线支承和密封装置 - Google Patents

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Abstract

一种柔线支承和密封装置(148),它在一磁盘驱动器(100)的一读/写磁头(132)与一印刷电路板(240)的读取电路之间建立一信号路线,该信号路线在其整个长度上具有基本均匀的电容和电感。该柔线支承和密封装置包括一具有一导体部分(154)的柔线(150)、一刚性绝缘支架(156)和一可压缩的绝缘密封垫(174),并且延伸通过一基板(104)的一连接器孔(162)。支架具有一底座部分(158)和一从底座部分沿两个方向垂直延伸出来的连接器部分(160)。密封垫固定于基板与支架之间。连接器部分支承柔线的导体部分并延伸通过连接器孔。支架和所连接的柔线固定于基板。

Description

磁盘驱动器的柔线支承和密封装置
发明领域
本发明总的涉及磁盘驱动器数据储存装置的领域，更具体地是涉及一种将磁盘驱动器的读/写磁头电线连接于一印刷电路板的柔线支承和密封装置，但不局限于此。
发明背景
现代的磁盘驱动器通常用于大到超级计算机、小到笔记本计算机的各种计算机环境中，用来以由使用者可很容易获取的形式储存大量数据。一般磁盘驱动器大致包括一容纳磁盘驱动器的机械构件的磁头/磁盘组件(HDA)以及一包含磁盘驱动器的电子部分的印刷电路板(PCB)。PCB固定于HDA的外表面。
HDA容纳一或多个磁盘，它们由一主轴电动机以一恒定速度转动。每个磁盘表面具有一数据记录表面，该表面分成一系列基本同心的数据磁道，它们横穿一具有内径和外径的带而径向隔开。
磁盘上的数据磁道内的数据是以磁通变换的形式储存。磁通变换由一读/写磁头阵列引发。通常，每条数据磁道分成许多储存固定尺寸数据块的数据区。
每个读/写磁头具有一相互作用元件，诸如磁换能器，它感应一选定数据磁道上的磁通变换，以读取储存于该磁道上的数据。为了将数据写到磁盘表面，读/写磁头产生一电感短期磁场，它在选定的数据磁道上引发磁通变换。
除了读/写磁头，致动器组件通常还具有磁头电线，它们将电信号从读/写磁头传送到一柔线，该电路进而将电信号传送到一位于磁盘驱动器的PCB上的读/写通道。一般，电信号在途中通过一或多个连接器发送到读/写通道。然而，这样一来，连接器的接触件通常会对电路增加电感和电容，从而造成沿信号路线的单位长度的电感的变化。这种沿信号路线的单位长度的电感的变化往往导致寄生电信号劣化。目前已采用几种方法来满足磁盘驱动器的数据信号互联的需要，但通常这些方法在解决因沿信号路线的单位长度的电感的变化造成的寄生电信号劣化问题方面均只字未提。
在将柔线和PCB相互连接的过程中，以前的一种方法利用一具有三个连接器组合结构的装置。第一个连接器是一柔线连接器(连接器本体容纳内孔连接销)，它直接焊接于柔线。第二个连接器是一通过连接器(连接器本体容纳插入销，这些插入销具有一从连接器本体的顶侧突出的顶部和一从连接器本体的底侧突出的底部)，它安装于HDA的一基板，插入销的底部从基板中的一个槽延伸出来。第三个连接器是一印刷电路板连接器(连接器本体容纳内孔连接销)，它直接焊接于PCB。这种结构的一个优点在于，柔线位于HDA的内部。
根据这种三个连接器组合的方法，柔线连接器安装于一柔线安装架。然后，柔线连接器在HDA内部连接于通过连接器。柔线连接器与通过连接器之间的接触是通过将柔线安装架和通过连接器物理地固定于基板而保持的。在基板外部，通过连接器连接于印刷电路板连接器。印刷电路板连接器安装于磁盘驱动器的PCB，而PCB固定于基板。将磁盘驱动器的PCB连接于基板提供了保持通过连接器与印刷电路板连接器之间的物理接触的方法。这种结构的一个例子揭示于授予Andress等人的美国专利No.5,757,580。
形成连接的另一种方法是在HDA的外部输送柔线。通常，柔线穿过基板与一安装于一与基板相配合的盖子上的密封垫之间。一旦柔线处于HDA外部，柔线通常与一焊接于磁盘驱动器的PCB的插件连接器相配合。这种外部输送方法的缺点有，在处理过程中柔线暴露在外易受损坏，在自动生产工艺中会遇到许多困难。生产方面的困难往往发生在试图通过自动装置定位、固定和连接非刚性的柔线的时候。
通常，根据这种外部输送方法，柔线固定于一对准件，该对准件对柔线起支承作用，并提供使柔线的接触件基座相对于焊接于PCB的一连接器的内孔连接销保持对准的装置。然后，PCB固定于基板，从而保持连接的稳定。采用这种方法的一个例子揭示于授予Roehling的美国专利No.5,403,202中。
如现有技术中公知的，质量、空间限制、批量生产要求、构件成本和构件性能(机械和电气特性)是影响互联方案的选择以便于柔线与磁盘驱动器PCB之间连接的关键因素。
Roehling的美国专利5,403,202的参考文献中表明，影响信号互联选择的首要关键因素是揭示有1.3英寸形状因素的磁盘驱动器所产生的空间限制问题。
相反，三个连接器组合的方法基本上是为满足使柔线尽量少暴露于外界操作过程和尽量减少使用损坏、同时尽量增加便于自动生产工艺的结构而设计的。根据该三个连接器组合的方法，柔线限制于磁盘驱动器的HDA的内部，解决了柔线暴露于操作过程和环境损坏的问题，而使用通过插销连接器可方便生产。
位传送速率技术的发展，传送速率在每秒一千兆位范围内以及在相应的微微秒范围升降信号时间内，使得连接的互联电气性能特性成为读/写信号管理的一个关键因素。随着位传送速率接近每秒千兆位的范围，由于沿信号路线的单位长度的电感和电容的变化，寄生电信号劣化开始成为关键的电气性能因素，需要由读/写信号互联技术来解决。
因传送速率处于每秒千兆位的范围内而造成的读/写信号互联技术中的信号管理负担，与质量、机械性能、空间限制、自动化考虑和构件成本等其余关键因素相结合，已综合于一起而在工业上产生一个未能满足的需要，即一种改进的柔线-PCB连接器，它可使因读/写信号沿信号路线遇到的单位长度的电感的变化所产生的寄生电信号劣化效应降低到最低限度。
发明概要
本发明旨在一种在磁盘驱动器中用于使读/写磁头电线和一印刷电路板互联的柔线支承和密封装置。
按照较佳的实施例，该柔线支承和密封装置延伸通过一基板的一连接器孔。与基板相邻的一可压缩的绝缘密封件在基板与柔线支承和密封装置的一刚性绝缘支架之间提供密封。该支架具有一连接器部分，它为一所连接的、在印刷电路板与读/写磁头之间传输电信号的柔线提供支承。该连接器孔允许连接有柔线的连接器部分通过，同时防止密封件通过。连接有柔线的支架用紧固件固定于基板。
作为本发明之区别特征的上述以及其它各种特点和优点将在阅读下面的详细描述和参看相关附图后变得清楚。
附图简述
图1是按本发明的较佳实施例构制的一磁盘驱动器的俯视图，其部分顶盖被切去。
图2是图1刚性绝缘支架的立体图。
图3是图2柔线支承和密封装置的立体分解图。
图4是安装于图1基板上的图3柔线支承和密封装置的一部分的部分切去的视图。
图5是刚性绝缘支架的一备选实施例的立体图。
图6是图5支架连接有图1柔线的立体图。
图7是一可压缩、可变形的弹性绝缘密封件的侧视图。
图8是图7弹性绝缘密封件的俯视图。
图9是图1基板的一部分的俯视图。
图10是沿图9中的10-10线剖开的剖视图。
图11是柔线支承和密封装置的另一实施例的稍详细的、切去一部分的部分剖视图。
详细描述
总的参见附图，尤其是参见图1，图中示出按本发明较佳实施例构制的磁盘驱动器100。磁盘驱动器100具有一磁头/磁盘组件(HDA)102，它包括一安装各磁盘驱动器部件的基板104、一密封垫106、一顶盖108(部分被切去)以及紧固件110。基板104、密封垫106、顶盖108和紧固件110(示出一个)连接于一起而形成一用于HDA 102的密封的内部环境。可以理解，磁盘驱动器100的许多结构细节未包括在下面的描述中，因为它们对于本技术领域的技术人员来说是熟悉的，并认为对本论题来说是无关紧要的。
基板104安装有一磁盘组组件112，它具有一主轴电动机组件114，有多个交替叠置的磁盘116和磁盘隔片(未示出)围绕一主轴电动机轮毂118设置并由一夹子固定。与磁盘116相邻的是一致动器组件122，它可绕一夹头轴承组件124枢转。致动器组件122具有一设置在中央的E-块件(未示出)，其上面设置多个刚性致动器臂128(示出一个)。致动器臂128支承柔性的负载臂组件130，每个负载臂组件进而支承一读/写磁头132，每个读/写磁头132分别对应于一个磁盘116的表面。
每个磁盘116具有一数据记录表面，该表面分成若干同心的圆形数据磁道(未示出)，读/写磁头132相邻于数据磁道而设置，用以对磁道读、写数据。诸数据磁道一起在磁盘表面上形成一数据部分，其外端由一保护带134限定，其内端由一起落区136限定。
致动器组件122由一音圈电动机组件(VCM)138枢转定位。VCM 138包括一致动器线圈组件140，它由E一块件支承，并位于一由一磁体组件142产生的磁场中。磁体组件142包括一对相对的磁体(未示出)，每个磁体由一极片144支承。由诸如钢之类的透磁材料构成的极片144提供一磁通量通路，从而完成VCM 138的磁路。磁体组件142安装于基板104和顶盖108。
当使受控制的电流通过致动器线圈组件140时，形成一电磁场，它与VCM138的磁路相互作用而使致动器线圈组件140根据洛伦兹关系相对于磁体组件142运动。
为了在读/写磁头132与磁盘驱动器读/写电路(未示出)之间提供电气通路，将读/写磁头电线(未分开表示)的路线设定在致动器组件122上。读/写磁头电线从读/写磁头132沿负载臂组件130和致动器臂128延伸到一柔线支承和密封装置148的一柔性加强件146。在柔性加强件146处，读/写磁头电线焊接于一柔线150的相应的导电基座(未示出)。柔线支承和密封装置148包括柔性加强件146、一印刷电路板(PCB)152、具有一导体部分154的柔线150、一具有一底座部分158和一连接器部分160的刚性绝缘支架156，该连接器部分从底座部分158沿两个方向垂直延伸出来。柔线支承和密封装置148用紧固件161连接于基板104。
图2是支架156的立体图。柔线150的导体部分154与支架156的连接器部分160相接触并由其固定。底座部分158和连接器部分160具有一连接器孔162(如图2中所示)，供导体部分154通过支架156的底座部分158与连接器部分160之间。
支架156还提供一对柔线连接销164，它们从连接器部分160水平延伸出来并平行于底座部分158，用于固定柔线150。连接器部分160具有一自调张紧部分166，用于在连接于支架156时使柔线150张紧。支架156还具有相邻于所连接的柔线150从底座部分158垂直延伸出来的拉力缓解部分168。另外，底座部分158中具有一对沿对角线相对设置的安装孔170，以提供将绝缘支架156通过紧固件161固定于基板104的装置。连接器部分160为柔线150的导体部分154提供刚性支承。
支架156形成“t”形结构，“t”形的竖直件包括连接器部分160以及连接器部分160的自调张紧部分166和拉力缓解部分168，而底座部分158构成“t”形结构的水平件。连接器部分160的厚度最好约为柔线150的厚度的二十倍。为了完成“t”形结构的水平部分，底座部分158形成安装孔170并提供从底座部分158延伸出来的对准销172。
较佳的是，安装孔170沿对角线彼此相对设置，以便在底座部分158通过紧固件161固定于基板104时产生均匀的压力。
图3是柔线支承和密封装置148的立体分解图，示出基板104的一部分、支架156、柔线150、柔性加强件146、紧固件161和一细长的“O形环”式弹性绝缘密封垫174。
基板104具有一对在装配过程中用于使支架156对准于基板104的对准孔176以及一对与紧固件161配合而将支架156固定于基板104的螺纹保持孔178。基板104还形成一柔线支承和密封出口槽(连接器槽)180，供连接有来自HDA 102内部的柔线150的导体部分154的支架156的连接器部分160通过，以可延伸地设置在HDA 102的外部。
柔线150具有一对柔性对准孔182、一柔性绝缘支持件184、一加强部分186、导体188和一线头部分190。在装配好后，导体部分154连接于连接器部分160；密封垫174围绕所连接的导体部分154并处于支架156的底座部分158与基板104之间。在将紧固件161穿过安装孔170、将紧固件161拧入螺纹保持孔178和扭转紧固件161后，密封垫174压缩并填塞任何位于基板104与柔线支承和密封装置148之间的间隙，从而密封连接器槽180。
线头部分190具有几个导电焊座192，适合于焊接于读/写磁头电线(未示出)，以将读/写磁头132电气连接于柔线150。焊座192由柔性加强件146支承，柔性加强件146提供诸电线通道(未分开表示)，用于将读/写电线引导至焊座192。在形成电气连接时，设置在柔线150上的多个导电迹线194用于将柔线150的导体部分154的导体188通过读/写磁头电线(未示出)电气连接于读/写磁头132。
读/写磁头电线的第一端焊接于读/写磁头132，读/写磁头电线的第二端焊接于柔线150的线头部分190上的焊座192。柔线150的导体部分154由支架156的连接器部分160支承，一起穿过基板104的连接器槽180，可以从HDA102延伸。
图4是图1柔线支承和密封装置148的部分切去的侧视图，示出了支架156的连接器部分160和底座部分158以及所连接的柔线150。柔线150围绕自调张紧部分166并符合于连接器部分160。柔线150的部分切去的视图暴露出了半柔性的弹性绝缘加强部分186，它为柔线150提供在电气连接过程中支承导体188所需的刚性，并便于导体部分154通过连接器孔162。柔线150的部分切去的视图还示出了电气连接于柔线上的导电迹线194的导体188。导电迹线194用于将导体188电气连接于线头部分的焊座192。
如上面提到的，读/写磁头电线焊接于读/写磁头132和柔线150的焊座192，使它们相互连接。焊座192由柔性加强件146固定于适当位置，同时PCB152连接于柔线150并用于处理电信号。
柔线150的导体部分154由支架156的连接器部分160支承，并一起穿过基板104中的连接器槽180。柔线150与支架156的连接器部分160一起由密封垫174围绕，密封垫174保持与基板104和底座部分158相邻，同时连接有导体部分154的连接器部分160穿过连接器槽180而从HDA 102的内部延伸出来。图4还示出了密封垫174与柔线150、支架156和基板104相接合，以提供HDA 102的内部环境的底部密封部分。
图5是一第二实施例的刚性绝缘支架200的立体图。支架200具有一底座部分202和一连接器部分204，底座部分202提供将支架200连接于基板104的装置。底座部分202具有一对安装孔206，用于通过紧固件161将支架200固定于基板104。
连接器部分204从底座部分202沿两个方向垂直延伸出来，连接器部分204提供一对将柔线150连接于连接器部分204的连接销208。连接销208从连接器部分204平行于底座部分202而延伸出来，它们在将柔线150连接于支架200时使用。底座部分202还形成一导体槽210，供柔线150的导体部分154在连接于支架200时通过。
图6是表示柔线150连接于图5支架200的立体图。具体说，图6表示连接销208延伸通过诸适当尺寸的孔(未分开表示)而将柔线150固定于连接器部分204。图中还表示柔线150的导体部分154通过导体槽210，从而将导体188设置在底座部分202下面。导体188电气连接于导电迹线194。
图7是一第二个可压缩的弹性绝缘密封垫212的侧视图。当安装于磁盘驱动器100中时，密封垫212设置在支架200与基板104之间并与它们相邻。密封垫212形成一主体连接器孔214，用于接纳和允许连接有导体部分154的连接器部分204进入和通过。密封垫212的主体连接器孔214提供和保持一与柔线150的导体部分154相邻的压配合。密封垫212另外还提供一嵌套部分216，它符合于基板104并包绕主体连接器孔214，从而在HDA 102的装配过程中于受压时提供底部密封。
图8表示图7的密封垫212具有一对安装孔218，它们与支架200的底座底部部分202的相应安装孔206对齐，以在支架200连接于基板104的过程中允许紧固件161穿过。
图8中还示出密封垫212具有一连接于嵌套部分216的主体部分220。主体部分220包绕主体连接器孔214，其厚度最好大致等于柔线150的厚度的二十倍。嵌套部分216无缝地连接于主体部分220，而且还包绕主体连接器孔214。
嵌套部分216与主体部分220对齐，以确保主体连接器孔214的连续性和对准度。嵌套部分216包括一底部件224、一顶部件226和一外壁228(图7中也示出)。顶部件226具有一设置在平行于底部件224的一个平面内的内缘(未分开表示)和一外缘230。内臂从底部件224垂直延伸出来，并终止于顶部件226的内缘。应予注意，当安装于磁盘驱动器100中时，内壁与连接于连接器部分204的导体部分154相邻。
外壁228在底部件224处连接于嵌套部分216的内壁，并以一朝向倾斜的角度从底部件224延伸出来，终止于底部件226的外缘230。当安装于磁盘驱动器100中时，外壁228最好与基板104相邻。
图9是基板104的一部分的俯视图，示出一对紧固件容孔凸台232，每个凸台包绕有一保持孔234。一基板嵌套部分236容纳密封垫212的嵌套部分216。嵌套部分236另外提供一插槽238，供连接有导体部分154的连接器部分204通过，同时限制密封垫212的嵌套部分216通过。
在安装好后，基板104的基板嵌套部分236与密封垫212的嵌套部分222相邻，而容孔凸台232用于使密封垫212对准，并将密封垫212受到的压缩量控制在一压缩后的预定高度，该高度足以促进和保持HDA 102的底部密封。
图10示出容孔凸台232、保持孔234和基板嵌套部分236。基板嵌套部分236构制成可接纳密封垫212的嵌套部分216。而且，基板嵌套部分236提供一个通道供连接有导体部分154的连接器部分204通过一柔线支承和密封装置238离开HDA 102。另外，图10更清楚地表示出容孔凸台232相对于基板104、基板嵌套部分236以及柔线支承和密封装置238的关系。
图11示出一连接于基板104的印刷电路板(PCB)240，它具有一单侧电弹簧连接器242，该连接器具有多个导电弹簧接触件244，它们设置成与导体188形成电气接触。弹簧接触件244的一端焊接于PCB 240中的电路。因此，柔线支承和密封装置148安装于基板104并插入PCB 240的弹簧接触件244，以提供对磁盘驱动器100的电气连接。
单侧电弹簧连接器242的弹簧接触件244与柔线150的导体188(在图11中未分开表示)之间形成的电气连接，通过使信号路线的电容和电感在信号路线的整个长度上保持均匀，基本上构成一具有均匀电气特性的连续信号路线，从而使因读/写信号沿信号路线遇到的单位长度的电感和电容的变化所造成的寄生电信号劣化效应降低到最低限度。PCB 240用传统的紧固件(未示出)固定于基板104。
通过以上的讨论，可以认识到本发明旨在一种在磁盘驱动器中用于使读/写磁头电线和一印刷电路板互联的装置。
按照较佳的实施例，一柔线支承和密封装置148延伸通过一基板104中的一连接器孔162，用于连接一磁盘驱动器100中的一柔线150。该柔线支承和密封装置具有一可延伸通过连接器孔的刚性绝缘支架156，一可压缩、可变形的弹性绝缘密封垫174相邻于基板而设置，用于在基板与支架之间提供密封。支架为一连接的柔线提供支承，该柔线在磁盘驱动器的一印刷电路板240与读/写磁头132之间传输电信号。柔线支承和密封装置148用紧固件161以传统的方式固定于基板，从而将连接有柔线的支架连接于基板。
显然，本发明能很好地实现和达到上面所提到的和本身所固有的目的和优点。虽然为了揭示的目的描述了目前为止的第一和第二实施例，但可以对其进行许多对于本技术领域的技术人员来说很容易想到的、包含在所揭示的发明精神范围之内的变化，该范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1．在磁盘驱动器中用于使读/写磁头和一印刷电路板互联的柔线支承和密封装置，该印刷电路板支承于基板的一外表面，该柔线支承和密封装置包括：
一柔线，它包括一半柔性绝缘衬垫部分，该衬垫部分支承一电导体；
一支承于与基板的一内表面相邻处的支架，它延伸通过基板的一连接器孔，并支承柔线的导体而使其与印刷电路板相应的接触件接合；以及
一与支架和柔线相邻的密封垫，它密封基板的连接器孔。
2．如权利要求1所述的柔线支承和密封装置，其特征在于，该支架包括一固定于基板内表面的底座部分和一从底座部分沿两个方向基本垂直于基板内表面而延伸出来的连接器部分，其中柔线的一部分抵靠连接器部分并延伸通过基板中的连接器孔，与印刷电路板相应的接触件相配合。
3．如权利要求2所述的柔线支承和密封装置，其特征在于，该连接器部分包括至少一个对准销，该对准销从连接器部分延伸出来并延伸通过柔线中的一个孔，将柔线固定于连接器部分。
4．如权利要求2所述的柔线支承和密封装置，其特征在于，该柔线围绕连接器部分的两相对侧，该连接器部分包括一自调张紧部分，该自调张紧部分使柔线保持张紧。
5．如权利要求2所述的柔线支承和密封装置，其特征在于，有紧固件将底座部分固定于基板，这些紧固件将密封垫压于底座部分与基板内表面之间。
6．一种磁盘驱动器，包括：
一印刷电路板，它容纳磁盘驱动器的控制电子元件；以及
一连接于该印刷电路板的磁头一磁盘组件，它包括：
一具有相对的内表面和外表面的基板，印刷电路板安装于该外表面；
一与一磁盘记录表面相邻的读/写磁头；以及
一使读/写磁头和印刷电路板互联的柔线支承和密封装置，它包括：
一柔线，它包括一半柔性绝缘衬垫部分，该衬垫部分支承一电导体；
一支承于与基板的一内表面相邻处的支架，它延伸通过基板的一连接器孔，并支承柔线的导体而使其与印刷电路板相应的接触件接合；以及
一与支架和柔线相邻的密封垫，它密封基板的连接器孔。
7．如权利要求6所述的磁盘驱动器，其特征在于，该支架包括一固定于基板内表面的底座部分和一从底座部分沿两个方向基本垂直于基板内表面而延伸出来的连接器部分，其中柔线的一部分抵靠连接器部分并延伸通过基板中的连接器孔，与印刷电路板相应的接触件相配合。
8．如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，该连接器部分包括至少一个对准销，该对准销从连接器部分延伸出来并延伸通过柔线中的一个孔，将柔线固定于连接器部分。
9．如权利要求7所述的磁盘驱动器置，其特征在于，该柔线围绕连接器部分的相对侧，该连接器部分包括一自调张紧部分，该自调张紧部分使柔线保持张紧。
10．如权利要求7所述的磁盘驱动器，其特征在于，有紧固件将底座部分固定于基板，这些紧固件将密封垫压于底座部分与基板内表面之间。
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