CN1591663A - 板材焊接结构和头体悬架 - Google Patents

Abstract

一种应用板材焊接结构的头体悬架，降低了对激光束定位精度的要求，提高了批量生产能力，抑制飞溅物的产生，并防止焊接中板材的变形。所述头体悬架(1)具有一个连接到托架上的基板(3)，一个具有刚性件(9)和弹性件(11)的承载梁(5)。该承载量由基板支撑，向设置在承载梁前端的滑动触头施压。加强板(25)叠合在基板上，激光束照射焊点而将加强板与基板焊为一体。加强板具有容纳焊点的薄层部分(29)。每个薄层部分都由激光束所照射，以将基板和加强板焊为一体。

Description

板材焊接结构和头体悬架

技术领域

本发明涉及一种板材焊接结构，用于将重叠板材通过例如激光进行焊接，以及一种集成于信息处理装置(如个人电脑)的硬盘驱动器上的头体悬架。

背景技术

在日本待审专利申请公开号No.2002-133809中公开了一种板材焊接结构。附图13至15图示了这种传统的板材焊接结构。图13为部分剖面的侧视图，图示了在焊接之前头体悬架101的一部分；图14为放大的截面视图，图示了图13中的重要部分；图15为放大的截面视图，图示了与图14中图示相同的部分在焊接后的状态。

头体悬架101具有一个承载梁103和一个基板105。

所述承载梁103包括一个刚性件107和一个弹性件109，用于将负载施加到设置于承载梁103前端的一个滑动头体(未示出)上。弹性件109由弹性板111制成。所述弹性板111具有一被夹持于基板105和加强板113之间的基部，且通过激光焊接固定于基板105和加强板113之间。如图13和图14所示，通过在加强板113上形成小孔115而进行激光焊接。激光束对准每个小孔115，形成如图15所示的焊接部W。

基板105具有与托架的支臂相配合的凸起117。

小孔115成形于加强板113上，使得重叠的基板105、弹性板111和加强板113可以通过较低能量的激光束焊接到一起。降低激光束的能量可以有效地抑制飞溅的生成。

然而，向小孔115发射激光束需要将加强板113和激光束精确地定位。这将限制其大规模生产。

为了解决这个问题，可以将小孔115放大，使得激光束可以容易的对准每个小孔。但是，如图16所示，过分的放大小孔115会导致小孔115与焊接部W的不成比例。此时，即使焊接部W的强度足够，但是形成于焊接部W和孔115之间的缝隙119却使得肉眼很难从可接受的焊接中辨别出有缺陷的焊接。

另外，缝隙119的存在可能积存难于去除的惰性气体，甚至对于在激光焊接时吹入的氮气。那么，经过空气与激光的反应，缝隙119的周围就会改变颜色。

如果没有用于激光焊接的小孔115，那么就必须使用较大能量的激光束。这会导致飞溅的产生和焊接过程中加强板113等的变形。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种板材焊接结构和头体悬架，能够放宽对激光束定位准确性的要求，增加批量生产能力，抑制飞溅的产生，防止焊接过程中加强板的变形。

为了达到上述目标，本发明的第一方面提供了一种板材焊接结构或者头体悬架，具有成形于其中某一给定板材之上的薄层部分，在该薄层部分上具有一个焊接部，可被激光束照射而将板材焊接在一起。

第一方面在其中某一给定板材上形成一个薄层部分，并向该薄层部分发射激光束，将板材焊接到一起。这种结构可以允许降低激光束的能量，并且防止了激光焊接所造成飞溅的产生以及板材的变形。

薄层部分可以比焊接部分相对的大一些。即使在这种情况下，薄层部分和焊接部分之间也没有积存空气的缝隙。从而防止了焊接所造成的色彩改变。

薄层部分可以制造的比焊接部分大。使得激光束相对于薄层部分的定位更加容易。这具有批量生产的优势。

本发明的第二方面由给定板材表面上形成的凹部来构成薄层部分。该凹部在板材的边缘具有一个开口，使得凹部通向板材表面的外侧。

按照本发明的第二方面，在激光焊接的同时，惰性气体(如氮气)在吹向薄层部分时，就可以沿着凹部部分从边缘的开口流动到板材表面之外。从而防止了空气在薄层部分的积存，进一步确实地防止了激光焊接所造成的产品色彩的改变。

本发明的第三方面由在给定板材表面上形成的凹部构成薄层部分，该凹部通过一个成形于非焊接部位上的穿透板材的通孔通向板材表面的外侧。

按照第三方面，在激光焊接的同时，惰性气体—如氮气—在吹向薄层部分时，就可以通过穿透板材形成的通孔向板材的外部释放。从而防止了空气在薄层部分的积存，进一步确实防止了激光焊接所造成的产品色彩的改变。

本发明的第四方面由在给定板材表面上形成的凹部构成薄层部分，该凹部大于焊接部分，使其可以在焊接部的周围通向板材表面的外侧。

按照第四方面，在激光焊接的同时，惰性气体(如氮气)在吹向薄层部分时，就可以从焊接部分的周围向板材的外部释放。从而防止了空气在薄层部分的积存，进一步确实的防止了激光焊接所造成的产品色彩的改变。

本发明的第五方面通过部分蚀刻或挤压形成上述薄层部分。

按照第五方面，薄层部分可以容易地制造。

本发明的第六方面将承载梁的刚性件和弹性件分别形成，然后将刚性件连接到弹性件的第一侧，再将弹性件的第二侧叠合连接到加强板上。

按照第六方面，承载梁的刚性件的材料和厚度并不受弹性件的限制。这使得刚性件的材料和厚度可以独立于弹性件之外，按照其各自的需求进行选择，从而能恰当地满足头体悬架所需的性能。

例如，承载梁的刚性件可以由厚板制成，以去除在刚性件上形成曲边或曲肋的折弯过程。另外，厚板改进了刚性件的刚性，同时改进了其空气阻力。从而，减少了磁盘在安装了头体悬架硬盘驱动器中高速旋转时发生的紊流，以及防止在头体悬架就位时发生振动。

附图说明

图1为分解透视图，部分地图示了按照本发明第一实施例的没有挠性件的头体悬架；

图2为俯视图，图示了按照第一实施例的头体悬架的焊接位置；

图3为侧视图，图示了按照第一实施例的头体悬架的一部分；

图4为放大俯视图，图示了按照第一实施例的其中一个焊接位置；

图5为沿图2中SA-SA线的剖切的剖面图；

图6为放大的剖面图，该剖面图是沿图2中SB-SB线剖切，且没有弹性板；

图7为俯视图，图示了按照第一实施例的加强板；

图8为俯视图，图示了按照第一实施例的一种变型的加强板；

图9为俯视图，图示了按照第一实施例的另一种变型的加强板；

图10为俯视图，部分的图示了按照第一实施例的又一种变型的加强板；

图11为透视图，图示了按照本发明第二实施例的没有挠性件的头体悬架；

图12为透视图，部分地图示了图11所示的头体悬架；

图13为部分剖面侧视图，图示了相关技术中焊接前的头体悬架；

图14为放大剖视图，图示了相关技术中焊接前的一部分；

图15放大剖视图，图示了同一部分焊接后的状况；

图16为放大俯视图，图示了相关技术中小孔加大之后的焊接状况。

具体实施方式

图1为分解透视图，部分地图示了按照本发明第一实施例的没有挠性件的头体悬架。头体悬架1具有基板3和承载梁5。

基板3连接在托架的支臂上。基板3可以由不锈钢板挤压制成。按照本实施例，基板3的厚度为0.2mm。基板3具有一个整体的凸起7，从基板3的侧表面(图1中的底表面)凸出。凸起7与托架支臂上的一个配合孔相配合，并通过铆接方式固定，也就是说，通过穿过其中的硬球固定。

承载梁5包括一个刚性件9和一个弹性件11。

按照本实施例，刚性件9可以由诸如不锈钢制成，并且具有大约0.1mm的厚度。刚性件9还可以由含有轻金属(比Fe轻的金属)如铝(Al)、钛(Ti)或者合成树脂的合金制成，以减轻头体悬架的重量并改进其刚性。

刚性件9也可以由复合材料(覆层材料)制成，此种材料包括两层或两层以上的材料，这些材料包括轻金属，如铝、钛或者含有这些轻金属的合金；以及其它的金属，如不锈钢。

弹性件11由独立于刚性件9的弹性板13制成。由于这种结构，使得可以为刚性件9和弹性件11分别地选择合适的材料和厚度，从而容易地满足刚性件9所要求的高刚度特性和弹性件11所要求的低弹簧常数特性。例如，弹性件11由某种精轧材料制成以提供稳定低弹簧常数。

弹性板13可以由弹性不锈钢薄板制成，其厚度为例如0.04mm。弹性板13具有开口15和一个通孔17，它们是通过诸如蚀刻或精密挤压形成。

弹性板13的开口15部分地实现了低弯曲刚度(弹簧常数)，并在基板3和刚性件9之间形成了弹性件11。弹性件11的一端，也就是其前端21施加于刚性件9的基端上，并通过像激光焊接或连接的方式固定在上面。弹簧11的另一端，也就是弹性板13的基端23施加于加强板25上，并通过像激光焊接或连接的方式固定在上面。

通孔17被用于穿过用于铆接的球。通槽19以特定的间隔成形于通孔17的周围。

加强板25与刚性件9一起形成承载梁5的主板。加强板25和刚性件9可以通过压制而成。按照本实施例，加强板25和刚性件9有相同的材料制成，并具有相同的厚度。

加强板25具有通孔27，其直径与弹性板13上的通孔17大致相同。通孔17和27的直径大于凸起7的内部直径。

薄层部分29以固定的间隔成形于通孔27的周围。该薄层部分29与弹性板13上的通槽19的位置相对应，并具有与其大致相同的形状和尺寸。

加强板25叠放于基板3上。包含于每个薄层部分29内的焊点经过激光束的照射将基板3和加强板25焊接到一起。

在刚性件9上通过激光焊接或连接等方式附加一挠性件(未示出)。该挠性件由金属基层(如弹性不锈钢轧板)、成形于金属基层表面的电绝缘层和成形于绝缘层上的传导通路组成。传导通路的一端与设置于头体上的端子连接，另一端与用于读出信号的端子相连。挠性件具有一个安装滑动头体的舌状器件。

图2为图示将基板3、加强板25和弹性板13连接到一起的焊点俯视图的。图2中的阴影部分表示薄层部分29。图3为图2的侧视图。

在图2和图3中，头体悬架1包括基板3、加强板25和弹性板13，它们按照顺序相互层叠。弹性板13和加强板25在薄层部分29以外的位置上焊接结合。按照本实施例，它们在沿着开口15的3个焊点W1以及沿着位于通孔17另一侧的边缘2的两个焊点W1上，利用激光焊接到一起。

基板3和加强板25在薄层部分29上的焊点W2上被激光焊接到一起。

图4为图示围绕着焊点W2的区域的放大俯视图，图5为沿着图2中SA-SA线的剖面图，图6为沿着图2中SB-SB线的不包括弹性板的放大剖面视图，图7为图示了加强板25的俯视图。图7中的阴影部分表示了薄层部分29。

在图4至图7中，按照本实施例的薄层部分29是通过局部蚀刻而成。在图5中，每个薄层部分29的厚度为t＝0.03-0.075mm，而加强板的厚度为0.1mm。每个薄层部分29都具有与弹性板13的通槽19相同的外部形状。薄层部分29的外部形状可以稍大于弹性板13的通槽19，以吸收微小的定位误差。

薄层部分29是通过形成于加强板25上的凹部32所确定的。该凹部32沿着通孔27的径向在加强板25的表面扩展。凹槽32的开口30朝向通孔27的边缘28，也就是加强板25的边缘。通过这种扩展形状和开口30，凹部32朝向加强板25的表面外侧。也就是，每个凹部32都朝向通孔27的内侧。

当进行激光焊接时，喷出氮气之类的惰性气体，并发射激光束，惰性气体从凹部32流向通孔27的边缘28，并平滑地从边缘28的开口30经过通孔27向外释放。惰性气体的释放防止了凹部32内空气的积存。也就是说，当通过发射激光束在薄层部分29内形成焊点W2时，激光反应不会造成在薄层部分29周围的颜色改变。

结果，在焊点W2处，向薄层部分29上的焊点吹入的惰性气体和发射的激光束肯定地将基板3和加强板25焊接到一起。

在薄层部分29处进行的激光焊接可以在较低能量的激光束下完成。这就防止了飞溅的产生和在焊接过程中加强板25和基板3的变形。

将薄层部分29加大得比焊点W2大，能够降低激光束精度的要求。这样更适合于批量生产。

即使薄层部分29制作的比焊点W2大，本实施例也不会在焊点W2周围形成积存空气的缝隙。

凹部32有益于形成薄层部分29，而不必引入积存空气的缝隙。

本实施例还防止了难于用肉眼从可接受焊接中分辨出有缺陷焊接的问题。

图8和图9为俯视图，图示了按照本发明的第一实施例变型的成形于加强板上的薄层部分。在图8中，加强板25A具有由各个凹部32A所形成的薄层部分29A。凹部32A成形于通孔27周围。每个凹部32A沿着加强板25A的表面扩展，并且具有一个通向加强板25A的外边缘31的开口30A。通过这种扩展形状和开口30A，凹部32A通向加强板25A的表面外侧。

按照图8所示的变型，在激光焊接时采用惰性气体吹向薄层部分29A。惰性气体沿着凹部32A被导向外边缘31，并通过外边缘31上的开口30A排出加强板25A表面的外侧。这样就防止了薄层部分29A积存空气，同时防止了激光焊接所造成的色彩改变。

按照图9所示的变型，加强板25B具有由凹部32B所形成的薄层部分29B。更准确的说，每个凹部32B包括，沿着通孔27设置的三个薄层部分29B，以及将各个薄层部分29B相互连接的薄层连结部分33。在每个连结部分33的中间有孔35。孔35与基板3上的通孔连通。也就是说，孔35被成形在焊点之外，并穿过基板3和加强板25B。通过孔35和连结部分33，每个薄层部分29B都通向加强板的外侧。

为实施激光焊接，需向薄层部分29B喷出惰性气体。惰性气体沿着连结部分33和孔35被导向基板3一侧，并通过基板3上的孔排出。此时，设置在基板3上的夹具必须让开孔35。

按照所述方式排出惰性气体，防止了薄层部分29B积存空气，也防止了由于激光焊接所造成的色彩的改变。

薄层部分29、29A或29B可以成形于基板3上。此时，薄层部分就可以通过诸如挤压而成型。

图10为图示了本发明的第一实施例的另一种变型的俯视图。该变型形成了具有俯视为圆形的薄层部分29C。焊点W2被设置在薄层部分29C的中央部分。最好在凹部32C的周边36和焊点W2之间设置一个大约不小于0.5mm的距离H。这种结构可以使激光焊接所使用的惰性气体平滑地从薄层部分29C排出，从而确保防止薄层部分29C积存空气和改变颜色。

图11和图12图示了一种按照本发明第二实施例的头体悬架。其中，图11为没有挠性件的头体悬架的透视图。图12为显示部分头体悬架的透视图。

如图11所示，头体悬架1D具有基板3D和承载梁5D。还有一个通过诸如激光焊接和压结等工艺连接在头体悬架上的挠性件(未示出)。

基板3D作为一个托件的支臂向前伸展，且具有一个与托架轴相配合并与之固定的孔37。

承载梁5D包括组成一体的刚性件9D和弹性件11D。弹性件11D具有成形于刚性件9D基端的开口15D。

承载梁5D的基端39覆盖在基板3D的前端41上，而且它们通过激光焊接被固定在一起。

更准确的说，如图11、12所示，基板3D的前端41具有多个薄层部分29D。每个薄层部分29D包括成形在基板3D上的凹部32D。该凹部32D沿着基板3D的表面扩展到外边缘43或45处，并且具有通向外边缘43、45的开口47。由于扩展形状和开口47，凹部32D通向基板3D表面的外侧。

位于每个薄层部分29D内的焊点W2是通过激光束的照射而形成的，以将基板3D和承载梁5D焊接到一起。

激光焊接时，惰性气体被吹向薄层部分29D。所述惰性气体被沿着薄层部分29D的凹部32D导向外边缘43或45，并通过开口47排出基板3D的外侧。这就防止了薄层部分29D积存空气，同时防止了激光焊接所造成的颜色的改变。

虽然上面提到的实施例，将按照本发明的焊接结构应用于基板和头体悬架加强板的结构或者基板和头体悬架承载梁结构，但是应当理解，按照本发明的焊接结构还可以被用于任何其它材料的焊接。

Claims (11)

1.一种涉及重叠板材的焊接结构，所述重叠板材具有利用激光束对之照射而将板材焊接为一体的焊点，所述焊接结构包括：

形成于其中一个板材上的薄层部分，用于包含焊点，

该薄层部分被激光束照射，将板材焊接为一体。

2.如权利要求1所述的板材焊接结构，其中：所述薄层部分通过成形于一块板材表面上的凹部而形成，该凹部在一块板材的一个边缘上具有开口，使得该凹部通向板材的外侧。

3.如权利要求1所述的板材焊接结构，其中：所述薄层部分通过成形于一块板材表面上的凹部而形成，该凹部通过一个孔通向板材的外侧，该孔成形于板材上焊点以外的位置并穿过板材。

4.如权利要求1所述的板材焊接结构，其中：所述薄层部分通过成形于一个板材表面上的凹部形成，将该凹部相对于焊点扩大，使得该凹部沿焊点周围通向板材外侧。

5.如权利要求1所述的板材焊接结构，其中：所述薄层部分通过局部蚀刻或挤压成形。

6.如权利要求2所述的板材焊接结构，其特征在于：所述薄层部分通过局部蚀刻或挤压成形。

7.如权利要求3所述的板材焊接结构，其特征在于：所述薄层部分通过局部蚀刻或挤压成形。

8.如权利要求4所述的板材焊接结构，其特征在于：所述薄层部分通过局部蚀刻或挤压成形。

9.一种应用权利要求1-8中任何一种板材焊接结构的头体悬架，其中：所述重叠板材包括一个与托件固定的基板以及一个具有刚性件和弹性件的承载梁，所述承载梁由基板支撑，并且将负载施加到承载梁前端的滑动头上。

10.如权利要求9所述的头体悬架，其中：

所述承载梁包括与基板焊接到一起的加强板；

所述重叠板材包括基板和加强板。

11.如权利要求10所述的头体悬架，其中：

所述承载梁的刚性件和弹性件分别形成；

刚性件连接到弹性件的第一侧；

弹性件的第二侧放置并连接到加强板上。

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