CN1365115A - 过滤器结构、制造方法以及使用方法 - Google Patents

Abstract

一种在磁盘驱动器壳体内使用的过滤器结构。该过滤器结构包括去除或减少进入磁盘驱动器壳体的污染物的第一过滤器部分;该过滤器结构还包括去除或减少存在于磁盘驱动器壳体内的污染物的第二过滤器部分。在一实施例中,第一过滤器部分具有例如通气装置过滤器的一吸附过滤器,它定位在磁盘驱动器孔上,从壳体向壳体外部延伸。一扩散槽可与吸附过滤器结合。第二过滤器部分包括例如再循环过滤器的一吸附过滤器,它允许空气或气流几乎无阻力流过。

Description

过滤器结构、制造方法以及使用方法

技术领域

本发明涉及一种过滤器结构以及制造过滤器结构的方法。具体地说，该过滤器结构结合了硬盘驱动器壳体中的再循环过滤器与通气装置过滤器两者的优点。

背景技术

硬盘驱动器为由磁性材料覆盖的刚性的盘片在壳体内以极快速度旋转。一磁性的读写磁头“飘浮”在一气垫上的磁盘上方仅几微米处。为了提供一种高效的硬盘驱动器，希望使磁头定位成尽量接近磁盘但又不与其接触。

人们发现微粒与气态的污染物导致了硬盘驱动器的效率与使用寿命的降低。磁盘驱动器中污染物的通常来源包括泄漏(有意或无意的)、生产环境以及结合在磁盘驱动器中释放出微粒与气体的材料。需特别注意的是，在常规的操作条件中，例如当温度超过150°F(约65℃)时，在磁盘驱动器的壳体内可能产生酸性的和有机的蒸汽。只要在大热天将计算机留在汽车车箱中就可以达到这样的温度。

目前，在硬盘驱动器中已使用了再循环过滤器，以除去微粒污染物。然而，由于这种过滤器不具备永久地吸附有机蒸汽的能力，故它们不适用于除去酸性的或有机的蒸汽。为了增强化学蒸汽的去除，建议在再循环过滤器可包括活性碳。颗粒状或纤维状的活性碳可吸附化学蒸汽。然而，这会牺牲过滤器的渗透性，从而导致了较低的过滤器的微粒效力。

故希望能对再循环过波器设计作些改进。

发明内容

本发明涉及一种安置在磁盘驱动器壳体内的过滤器结构。该过滤器结构减少了存在于磁盘驱动器壳体内的污染物的数量，以及还减少较佳地为消除了任何通过壳体中的通气孔进入壳体的污染物。过滤器结构被构造成可去除存在于壳体内的空气与进入壳体的空气两者或其中一者中的物理性的污染物，例如微粒。或者或另外，过滤器结构被构造成可去除存在于壳体内的空气与进入壳体的空气两者或其中一者中的化学的污染物，例如酸或碱。

具体地说，本发明涉及一种过滤器结构，它包括一壳体、位于壳体中的一第一过滤器部分以及位于壳体中的一第二过滤器部分。该第一过滤器部分被构造与配置成定位在进入的空气流中，为进入磁盘驱动器壳体的空气流提供了一路径，进入的空气流通过一孔进入磁盘驱动器。第二过滤器部分被构造与配置成定位在空气流中，为磁盘驱动器壳体内的空气流提供了一路径。

本发明还直接涉及其中具有过滤器结构的磁盘驱动器组件。这种磁盘驱动器组件包括一壳体、一可旋转地安装在壳体内的磁盘以及一过滤器结构。该定位在壳体内的过滤器结构包括：定位在一空气流中的外壳，空气流在磁盘驱动器壳体内运动；位于外壳内的第一过滤器部分；以及位于外壳内的第二过滤器部分。

还揭示了一种用于从磁盘驱动器组件中去除污染物的方法，该方法包括：将过滤器结构至少部分地定位在磁盘驱动器组件中，而其中的过滤器结构包括一第一过滤器部分以及一第二过滤器部分。该方法还包括：由第一过滤器部分过滤进入的空气流，进入磁盘驱动器组件的进入空气流通过一孔；以及由第二过滤器部分过滤内部的空气流，内部空气流在磁盘驱动器组件内运动。

附图说明

图1为包含根据本发明的过滤器结构的硬盘驱动器的一部分的示意俯视图；

图2为根据本发明的过滤器结构的第一实施例的分解示图；

图3为根据本发明的过滤器结构的第二实施例的分解示图；

图4为图3的过滤器结构的俯视立体图；

图5为图3与图4的过滤器结构的仰视图；

图6为根据本发明的过滤器结构的第二部分的局部侧剖视图。

具体实施方式

下面将参照附图详细描述本发明的较佳实施例，在这些示图中相同的部分与组件以相同的标号表示。

参照图1，根据本发明的过滤器结构以标号10表示。示出的过滤器结构10定位在非常接近硬盘驱动器机壳12内的硬盘14的地方。尽管所示出的是在硬盘驱动器壳体12中所使用的过滤器结构10，但过滤器结构10还可以用于多种电子设备中，例如计算机、摄像机、数码相机、激光唱机(CD)、DVD影碟机等等。过滤器结构10也可以用于其它的电子设备和/或其它的应用之中。

需注意的是，本发明的上下文中，污染物的“减少”或“去除”指的是需被过滤的流体流(例如气流或液体流)的净化。在硬盘驱动器壳体中被净化的流具有代表性的为一空气流。然而需注意地是，其它气流或液体流也可以通过本发明的过滤器结构净化。通过过滤器结构从液体流或气流中减少或去除污染物还可涉及在过滤器结构的内部或表面上的污染物的截留(entrapment)、固定(immobilization)、吸附、吸收或其它的粘连(例如通过物理的、共价的、离子的、同位的、氢、范德瓦耳斯键或上述这些的结合)。

过滤器结构10被设计用于通过各种各样的过程减少壳体12内的污染物。在壳体12内减少、去除或阻止污染物的第一个过程是从壳体12的外部区域(或其它设备)减少或去除任何进入壳体12的污染物；过滤器结构10的第一部分18被构造成用于此目的。在壳体12内减少、去除或阻止污染物的第二个过程是减少或去除存在于壳体空气中的污染物；过滤器结构10的第二部分19被构造成用于此目的。

硬盘驱动器壳体12具有一孔16，它使流体(即空气)从外部大气与驱动器壳体12内部连通。第一过滤器部分18定位在孔16内或上，这样使得任何通过孔16进入壳体12的空气流必须首先碰到第一过滤器部分18。第一过滤器部分18通常包括颗粒状的或固体的污染物去除元件，以及还包括一化学的去除元件。一种“颗粒状或固体的污染物去除元件”通常为一种可以去除或至少减少通过或接近去除元件的固体污染物量的高效的、高渗透性的媒介。一种“化学的去除元件”为一种可化学地或物理地吸附或吸附化合物或分子的吸附性的材料。颗粒状或固体的污染物去除元件的实例包括例如织造的和非织造的材料、纤维、纸之类的过滤材料。也可以使用例如扩张的(expanded)的PTEE、聚丙烯以及聚碳酸酯等聚合的薄膜作为过滤器材料。化学去除元件的实例包括吸附元件、吸附影粒、吸附片、吸附网之类。或者，例如可以使用一种扩散槽之类的曲折路径以减少化学扩散率，由此降低化学的污染物。

第二过滤器部分19适用于减少存在于壳体12内的污染物。当磁盘14在壳体12中旋转时，会引起一股空气流或气流以相同的方向流动或循环；在图1中，示出的磁盘14以逆时针方向转动而空气流以箭头表示。第二过滤器部分19还可包括例如吸附元件之类的一化学的去除元件。

具有第一过滤器部分18和第二过滤器部分19的过滤器结构10定位在壳体12内具有高流体流体积(例如高的空气流体积)的区域处。通过将过滤器结构10，特别是第二过滤器部分19，横过空气流的这种战略的放置可获得这样的优点，即可在硬盘驱动器14的操作过程中提供最佳的过滤效果；过滤器结构10适当的放置通过第一和第二过滤器部分18、19两者增强的空气的净化。

通过在同一结构10中具有第一过滤器部分18与第二过滤器部分19这两部分，可以获得各种优点。例如，由于具有一单一的单元而不是多个分离的单元，生产成本可以降低。这减少了与生产单元(一件与多件相比)相联系的成本，以及由于仅需在壳体12内放置一个单元，从而就减少了与壳体12的组装相联系的时间与成本。另外，当它们结合在过滤器结构10中时，第一和第二过滤器部分18、19的过滤能力会有改进。普通的，第一过滤器部分18通常定位在直接位于硬盘14之上的一孔的上面。此位置之所以是最佳的，其大部分原因是因为由于磁盘旋转而产生的低压。然而，为了允许当磁盘旋转时有适当的间隙，过滤器部分18被保持在一相对较小的厚度。通过将过滤器结构10置于磁盘14的侧边缘或外边缘，第一过滤器部分18的形状与大小可以被设计成以改进过滤能力。另外，当过滤器结构10定位在磁盘14的侧边时，对于每个过滤器结构10的形状与大小几乎没有限制；如果需要，这使得第一过滤器部分18和第二过滤器部分19能以最理想地设计以达到很高的过滤的程度。例如，在第一过滤器部分18或第二过滤器部分19中之一或者是两者同时可放入更多的吸附材料。在一些实施例中，第一过滤器部分18可位于壳体12的一低压区域中。这将使通过孔16从壳体12外部进入壳体12中的空气流最大，由此提供了对进入的空气流的最大的过滤。

过滤器结构10通过机械的或粘合的技术保持在磁盘驱动器壳体12中。例如夹子、框架或其它结构可以将过滤器结构支承在壳体12的表面15上。任何支承可设置在过滤器周围，并且可为与壳体分离的。如果需要，过滤器结构10可以与框架焊接在一起或“固定”在适当位置上。可以用销确保过滤器结构10在表面15中突出或凹陷。作为另一种机械配合技术，过滤器结构的一部分与壳体12的构造的一部分配合；例如，在过滤器结构10的一突出部分适于配合在壳体12中的孔16中。可以使用双面胶带或其它粘合剂作为一粘结系统，它们可作为在表面涂覆有粘合剂的载体。

第一实施例

下面，参照图2，其中示出了过滤器结构200的第一实施例。过滤器结构200具有适于去除或减少进入其中定位有过滤器结构200的壳体的污染物的第一部分；该第一部分包括一吸附元件30与一可选择的扩散槽元件40。过滤器结构200还具有适于去除与减少存在于壳体内的污染物的一第二部分；该第二部分包括具有或不具有吸附元件的再循环过滤器20。总体来说，过滤器结构200具有一再循环过滤器20、一框架50、一吸附元件30、粘合片45以及一扩散槽元件40。还包括了一垫片46以在扩散槽元件40与吸附元件30之间提供空气密封。

用于进入的污染物的第一部分

以下将描述第一部分(如图1中18所示)的各种元件。过滤器结构200具有吸附元件30以及扩散槽元件40，它们用于从通过孔16进入壳体12的空气中以及可选择地从壳体12内部的空气中去除或减少污染物。

吸附元件30被构造成主要用于去除空气传播的化学污染物。吸附元件30被设计通过(物理的或化学的)吸附作用或吸收作用用于从进入壳体的空气中去除污染物。如本专利中通篇所使用的术语“吸附”、“吸附作用”、“吸附的”等等旨在于还包括吸附作用以及吸附作的机构。具有代表性的是，吸附元件30选择为在例如约10℃至50℃范围内的常规的磁盘驱动器操作温度范围中是稳定的且能吸附污染物。

吸附元件30可吸收或吸附一种或多种污染物，例如包括水、水蒸汽、酸性气体以及挥发性的有机化合物。具有代表性的是，吸附元件30包括物理吸附材料和/或化学吸附材料，例如干燥剂(即吸收或吸附水或水蒸汽的材料)或吸收或吸附挥发性有机化合物、酸性气体或同时吸收或吸附前两者的材料。适合的吸附材料例如包括活性炭、浸渍碳(impregnated carbon)、活性氧化铝、分子筛、硅胶或硅石。这些材料可与例如高锰酸钾、碳酸钙、碳酸钾、碳酸钠、硫酸钙或它的混合物结合或注入其中。尽管吸附元件30可为一单一的吸附材料，但也可以使用几种材料的混合物，例如硅胶可与碳粒子混合。在一些实施例中，吸附元件30可包括若干层吸附材料或吸附材料的若干种组合，这样当不同的污染物通过不同的吸附材料时，它们可以有选择地被去除。

吸附元件30可以为粉末状的(例如它可通过100目)或颗粒状材料(28到200目)。或者，吸附元件30可以被成形为一单一的形状，例如还可使它可选择地成为颗粒状、珠状或片状的形状。在至少一些实例中，在吸附的过滤器组件20的常规的或所期望的寿命中，成形的吸附物品基本能保持它的形状。成形的吸附物品可以由自动流动的微粒的材料与固态或液态的粘合剂结合而形成，从而定形为不能自由流动的物品。成形成的吸附物品可以例如通过模制、压模或挤压工艺成形。

较佳地，成形的吸附物品(即吸附元件30)的成分包括至少大约70％重量的吸附材料，典型的不大于98％的重量。在一些实例中，成形的吸附物品包括85％到95％重量的吸附材料，较佳地约占90％。具有代表性的是，成形的吸附物品包括不小于约2％重量又不大于约3％重量的粘合剂。另外，在美国专利Nos.5,876,487、6,146,446以及6,168,651有关于脱模剂、其它的添加剂以及模制技术的信息的论述。

适当的吸附元件30的另一实施例包括一载体。例如，一网状物或稀松的织物能用作保持吸附材料和粘合剂的载体。聚酯或其它适当的材料可以用作网状物或稀松的织物。这种载体材料可以用作吸附材料粘附的基底，或者载体材料可设置在吸附材料物质的外部以将该材料保持在一起。具有代表性的是，任何载体不能超过吸附元件重量的50％，通常约为总的吸附重量的20％到40％。成形的吸附物品的其余部分与不具有载体的部分相同或相似。具有代表性的是，带有载体的成形的吸附物品的粘合剂的数量范围约为总的吸附重量的10％到50％，而吸附材料的数量范围约为总的吸附元件重量的20％到60％。

具体地说，在一实施例中，过滤器结构200的吸附元件30为一袋状元件32。袋状元件32具有保持在构件34内的吸附材料。构件34可为模制的、铸造的或其它成形的元件。透气膜片38允许空气流动通过构件34以及通过保持在其中的吸附材料；在一些实施例中，该透气膜片38还可具有过滤功能，例如该膜片可为微粒状或实心的污染物去除元件。在一实施例中，该透气膜片38为一聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。在另一实施例中，该透气膜片38为为一稀松的织物材料。在一些吸附过滤器30中，可以使用两种不同的透气材料，例如第一表面可具有一PTFE薄膜而第二表面可具有一非织造的稀松的织物材料。

图1的过滤器结构10和图2的过滤器结构200的扩散槽元件40提供了压缩在一小空间内的通道的延长的长度。例如，该曲折通道可构造成为一向内盘旋的槽、一向外盘旋的槽或如一曲径状的结构。扩散槽提供了一送气通风(plenum)，它允许空气从入口向从入口移开一段位置的出口流动。

扩散槽元件40可以由在其表面中刻有或模制有曲折槽的单一塑料件形成。该槽通向大气。而后，具有槽的模制表面由一不透气的膜片或薄膜密封，例如使用聚脂薄膜，以密封扩散槽，这样就产生的一组出口。在另一实施例中，该槽抵靠着另一表面定位，例如磁盘驱动器壳体12的表面15；表面15使扩散槽密封，这样就存在了所需数量的出口。在另外一实施例中，可模制两塑料件，将它们配合在一起其中形成一槽，从而形成扩散槽元件40。美国专利No.4,863,499(Osendorf)中描述了一种用于计算机磁盘驱动系统的扩散槽的实例。美国专利No.5,997,614(Tuma等人)中描述了另一种包括由一层薄膜形成的一槽的适当的扩散槽元件40的实例。

过滤器结构200的特定扩散槽元件40是扩散槽元件42，它为在基底中模制有曲折槽的单一的塑料件。一出口44延伸通过塑料件，来自扩散槽元件42的空气通过该出口44传送到吸附元件32。模制槽较佳地在与出口44相对的槽的端部处与壳体12的孔16相交。设置一粘合层45以密封槽，并将过滤器结构200与壳体12的表面15相连。粘合层45可为透气材料或不透气的材料，但具有代表性的，该粘合层是不透气的。粘合材料可沿层的整个表面延伸，或者也可仅沿周边延伸。在一实施例中，粘合层45为具有一粘合表面的氨基甲酸乙酯垫片47。

在一些实施例中，不使用垫片或其它密封层来密封扩散通道。相反地，将其中具有一槽的一单件直接粘附于如壳体12的表面15之类的表面，过滤器结构200可定位在其上。

用于已存在的污染物的第二部分

本发明的一较佳实施例中，过滤器的第二部分用于去除或减少已存在于壳体内的污染物，该部分具有一较低的压力下降以及提供从磁盘驱动器内部环境中对微粒的(以及可选择的化学的)污染物进行过滤。一再循环的过滤器20是第二过滤器部分的较佳的元件。

在一实施例中，所使用的再循环过滤器20可以为“枕状过滤器”的类型，它意味着描述它的枕头的形状。密封该形状的边缘，以保持该过滤器的成分，防止散溢。从下列描述中显然可以发现，过滤器结构的再循环过滤器20可具有其它的结构或形状，例如平直的管状、包袋形等等。

现参照图6，其中示出一枕状过滤器100的放大的局部截面。枕状过滤器100包括一化学蒸汽去除层155以及微粒去除层154、156。化学蒸汽去除层155可用于永久去除某些化学蒸汽污染物，例如酸性的或有机气体，而微粒去除层154、156可用于永久去除某些微粒状污染物。应理解的是，“永久去除”指的是污染物的去除或截留，而这些污染物在对于特别应用的常规操作状态中不会从过滤器结构中被释放出来。在使用在硬盘驱动器壳体12内部的过滤器结构10的情况中，从硬盘驱动器壳体12内的环境中某些微粒及蒸汽污染物可被永久去除反映了这样一个事实，即在常规的操作状态中那些污染物不会被释放到空气流中去。而在非常规的操作状态中，例如当化学蒸汽去除层的温度被加热超过常规操作温度时，蒸汽可能从化学蒸汽去除层中释放出来。然而，当恢复到常规操作状态时这些蒸汽将再次被截留。

需理解的是，如果需要化学蒸汽去除层155可提供某种程度的微粒污染物去除。然而，微粒去除层154、156通常不提供永久化学蒸汽的去除。其原因在于构成微粒去除层154、156的材料实际上没有实现永久去除化学蒸汽污染物的功能。尽管化学蒸汽可能附在这些层上，但它们常常会在硬盘驱动器常规的操作过程中被释放。

设置稀松的织物层158、159用于保持枕状过滤器100的各成分以防漏入硬盘驱动器壳体12的环境中。稀松的织物层158、159应具有能够充分使压力下降为最小的多孔性，但同时需能包含枕状过滤器100的成分。例如，当微粒去除层154、156由纤维状的非织造料制成时。稀松的织物158、159应充分防止纤维漏出。如果它们无需防止过滤器成分漏出，则也可省略稀松的织物层158、159。

再次参照图2，在一实施例中，过滤器结构200的再循环过滤器20为一薄枕状或平板状的，而除了平板状再循环过滤器22比过滤器100薄以外，再循环过滤器22与图6所示的再循环枕状过滤器100类似。

过滤器结构200还包括框架50，它用于支承再循环过滤器20、吸附元件30、扩散槽元件40以及其它元件。框架50提供了对过滤器结构的任何各种元件的支承或构架。具体地说，框架52用于支承平板状再循环过滤器22、吸附元件32以及扩散槽元件42。

框架50通过夹具、轨道、叉或任何可用于达到所需构造的结构支承各元件。

过滤器结构200的框架52以所需的方位保持平板状再循环过滤器22。较佳地，框架52构造成为保持过滤器22，这样具有最大区域的表面出现在壳体12内的气流的面前。具体地说，框架52包括过滤器22的边缘24滑入的轨道或支架54。随着轨道54保持住过滤器22的边缘，过滤器22一很小的区域由框架52覆盖，从而增加了实际用于过滤的表面。另外，框架52保持了吸附元件32。

一粘结环46使吸附元件32与扩散槽元件42固定。这样确保了从扩散槽元件42的出口44到吸附元件32的正确的空气流并使边缘的泄漏最小。

另一实施例

下面参照图3、4和图5，其中示出了过滤器结构300的另一种详细的实施例；这种过滤器结构包括一再循环过滤器20、一吸附元件30、一扩散元件40以及一框架50。具体地说，过滤器结构300包括再循环过滤器23、吸附过滤器元件33、一微粒过滤器介质35、一扩散槽43以及框架53。

过滤器结构300具有适于去除或减少进入其中设有过滤器结构300的壳体的污染物的一部分；该第一部分包括一吸附元件33、微粒过滤器介质35以及扩散槽43。过滤器结构300还具有适于去除或减少存在于壳体内的污染物的一部分；该第二部分包括再循环过滤器23。

吸附元件33与吸附元件32以及普通的吸附元件30类似，它被设计用于通过吸附作用或吸收作用去除进入的空气中的化学污染物。吸附过滤器为一具有吸附材料的薄的袋状的元件33；术语“薄的”旨在说明袋状元件33具有的厚度远比袋状元件的高度或宽度小得多。

过滤器结构300还包括一扩散元件40。过滤器结构300的特别的扩散元件40为扩散槽43，它被模制在框架53的塑料中。槽43被一双侧粘合薄片45覆盖，从而形成一细长的空气通道。

在过滤器结构300中包括了一再循环过滤器20，它用于去除或减少存在于壳体空气内的污染物。图3与图4的再循环过滤器23为一薄的平面状的过滤器，它构造成用于同时去除微粒的和化学的污染物。

过滤器结构300还包括一框架50，它设置用于支承再循环过滤器20、吸附元件30、扩散元件40以及任何其它元件。具体地说，框架53保持了吸附元件33，并设有用于扩散槽的曲折路径，以及沿垂直方向支承再循环过滤器23。

上述说明、实例与数据完整地描述了本发明的结构的生产与使用。由于在不脱离本发明的范围与精神的基础上可对本发明作出许多实施例，故本发明基于所附的权利要求书。

Claims (9)

1.一种用于磁盘驱动器壳体的过滤器结构，该过滤器结构包括：

(a)一外壳；

(b)在外壳内的一第一过滤器部分，该第一过滤器部分被构造与配置成定位在进入的空气流中，为进入磁盘驱动器壳体的空气流提供了一路径，进入的空气流通过一孔进入磁盘驱动器壳体；以及

(c)在外壳内的一第二过滤器部分，该第二过滤器部分被构造与配置成定位在空气流中，为磁盘驱动器壳体内的空气流提供了一路径。

2.如权利要求1所述的过滤器结构，其特征在于，第一过滤器部分包括一微粒过滤器以及一吸附过滤器。

3.如权利要求1或2所述的过滤器结构，其特征在于，第一过滤器部分包括一扩散槽。

4.如权利要求1-3中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，第二过滤器部分包括一再循环过滤器。

5.如权利要求1-4中任一项所述的过滤器结构，其特征在于，第二过滤器部分包括一吸附过滤器，它具有穿过吸附过滤器的一低的压降。

6.如权利要求2或5所述的过滤器结构，其特征在于，吸附过滤器包括一吸附材料，它从由活性炭、浸渍碳、活性氧化铝、分子筛、硅胶、硅石以及它们的组合物的材料组中选择。

7.一种磁盘驱动器组件，它包括：

(a)一壳体；

(b)一磁盘，它为可旋转地安装在壳体内；以及

(c)定位在壳体内的根据权利要求1-6中的任一项的一过滤器结构。

8.如权利要求7所述的磁盘驱动器组件，其特征在于，过滤器结构被定位在磁盘的旁边。

9一种从磁盘驱动器组件中去除污染物的方法，该方法包括：

(a)将根据权利要求1-6所述的过滤器结构至少部分地定位在磁盘驱动器组件中；

(b)由第一过滤器部分过滤进入的空气流，进入磁盘驱动器组件的进入空气流通过一孔；以及

(c)由第二过滤器部分过滤内部的空气流，内部空气流在磁盘驱动器组件内运动。

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