CN1887998A - 第一部件和第二部件的胶粘连接 - Google Patents

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Abstract

一种将第一和第二部件(例如数据存储装置的元件)粘合连接的设备和方法。较佳地，将粘结剂涂到第一部件上并暴露在紫外光下。将第二部件放到粘结剂上，并且用加热以完成粘结剂的固化。随后将粘结剂冷却到粘结剂的玻璃化温度(Tg)以下从而将第一和第二部件分离。较佳地，在第一和第二部件的连接表面上分别设置不同的粘连特征，例如通过只在一个部件上使用表面粘合促进剂或微观纹理结构。这样，在第一和第二部件分离时，基本上所有的粘结剂被从另一个部件上面去除。填充材料进一步形成粘结剂的厚度并加强粘结剂在两个部件分离时的结构整体性。

Description

第一部件和第二部件的胶粘连接
(1)技术领域
本发明总的涉及粘合剂领域，尤其(但不限于)涉及一种将第一部件和第二部件(比如数据存储装置中的元件)粘连起来的设备和方法。
(2)背景技术
粘合剂在连接第一部件和第二部件中被广泛应用。例如，设计师们提出了各种不同的结构，籍此在数据存储装置的生产过程中使用粘合剂，比如在将悬浮组件(曲柄)安装到刚性执行臂上时，曲柄是设置用来支撑与数据存储介质(存储盘)毗邻的数据转换器的。
虽然可以操作，但是在这些和其它应用中对粘合剂的使用中存在许多局限性。热粘结可以提供很强的粘合连接，但会需要过高的温度以及下线操作和固定。
紫外线(UV)固化粘结剂可能无法提供足够的粘结强度，并且还会需要下线操作以进行UV固化。由于元件的干扰而导致UV射线受阻或使UV无法到达粘结剂的阴影效应也会限制达到必须达到的粘结强度的能力。
还有的情况是，可能要求将第一和第二部件分离，而这些和其它已有技术可能无法完全控制两部件各自残留的粘结剂的分布。
因此，在本技术领域存在持续的改进要求，从而两部件可以可控地连接和随后分离。
(3)发明内容
本发明的优选实施例总的涉及一种将第一和第二部件(例如数据存储设备的元件)连接并且在随后将它们分离的设备和方法。
用一种粘结剂将第一部件粘结到第二部件上，较佳地：将粘结剂涂到第一部件上；将粘结剂暴露在紫外光下以开始粘结剂的固化；将第二部件放到粘结剂上；以及对粘结剂加热以完成粘结剂的固化。
随后将粘结剂冷却到粘结剂的玻璃化温度(Tg)以下从而将第一和第二部件分离。这一冷却使粘结剂处于非常易碎的情况下，就可用相对较小的机械力将两个组件分离。
较佳地，在第一和第二部件的连接表面上分别设置不同的粘连特征，例如通过只对两个部件中所选择的一个使用表面粘合促进剂或微观纹理结构。或者(或此外)，较佳地，加入填充材料以帮助控制厚度并加强粘结剂的结构整体性。
这样，第一和第二部件分离时，较佳地，基本上所有的粘结剂保留在第一和第二部件中所选择的部件上，并且基本上所有的粘结剂都从剩下的一个部件上去除。
虽然可以期望有任何数量的应用场合，但在一个优选实施例中，第一和第二部件包括执行臂和用于支承毗邻数据存储介质的数据转换器的悬浮组件。在另一个优选实施例中，第一和第二部件包括悬浮组件和支承数据转换器。
在阅读了下面的详细描述并看过了附图之后，作为本发明特征的这些和其它特征和优点将变得明显。
(4)附图说明
图1是根据本发明的优选实施例的数据存储装置的具体结构的分解图；
图2示出了图1中的数据存储装置的悬浮件(曲柄)和执行臂的一部分；
图3提供了安装程序的流程图，它说明根据本发明的优选实施例、将第一部件连接到第二部件上(比如图2所示的元件)所进行的步骤；
图4是按顺序显示第一和第二部件的正视剖面图，用以进一步说明图3所示的优选步骤；
图5是拆卸程序的流程图，它说明根据本发明的优选实施例、随后将图3所示第一部件和第二部件分离所进行的步骤；
图6是按顺序显示第一和第二部件的正视剖面图，用以进一步说明图5所示优选步骤；
图7提供了第一和第二部件的一个替代实施例，其两个部件中的一个设有表面粘合促进剂，较佳地包括硅烷制剂；
图8提供了第一和第二部件的另一个替代实施例，其两个部件中的一个设有微观纹理构造以加强粘合剂的粘结性；
图9提供了又一个替代实施例，其中，在粘结剂中添加了填充材料，通常用来控制厚度并且加强粘结剂的结构整体性。
(5)具体实施方式
为了提供一个有利于本发明优选实施例实施的示范性的环境，图1给出了构造成存储和重新得到计算机处理数据的类型的数据存储装置100的分解图。
环境控制外壳102由基板104和顶盖106构成。主轴电动机108安装在外壳102内用来以较高的速度转动多个磁性数据存储介质110(此处为两个)。
执行器112由执行器马达114(较佳地，其特征为一音圈马达(VCM))转动。多个刚性执行臂116如图所示从执行器112向介质110伸出。悬浮件118(曲柄)从执行臂116伸出以支撑毗邻介质110记录表面的数据转换器120。
弯曲电路组件122在执行器112和安装在外部的印刷电路板(PCB)124之间建立电子通讯通道。PCB 124支持多种电路和连接器(未单独示出)以便于控制装置100并与主机通讯联系。
希望在自动操作的生产环境中生产装置100，在那里每天生产成百甚至上千名义上一样的装置。较佳地，此种生产通过将盘子传送到按顺序组装该装置从而形成最终产品的一系列自动组装站来执行。
较佳地，不同的元件在组装过程中用粘结剂粘连在一起，例如图2中大致所示的悬浮件118和执行臂116。其它元件也可以有利地用粘结剂连接在一起，包括粘到悬浮件118上的转换器120、粘到基板102上的弯曲电路组件122、以及用于支持执行器112的旋转的支承组件(没有用数字标出)，等等。
因此，图3给出了安装程序的流程图130，说明根据本发明的优选实施例、将第一部件连接到第二部件上所进行的步骤。图4给出了与图3中的步骤对应的顺序图，以图2中的臂116和悬浮件118作为示例。
在步骤132中，首先在第一部件上涂上一层粘结剂。这种粘结剂在图4中标示在134处，并示出涂在悬浮组件118上。然而，这仅仅是出于讨论的目的，如有需要，粘结剂也可以先涂在执行臂116上。
较佳地，粘结剂134的特征为非芳香族、可变形、非链线性环氧(没有交联)。如下面所解释的那样，较佳地，粘结剂的配料还包括加强聚合(固化)过程的过酸催化剂和光电引发剂。根据需要，在粘结剂配方中还可以加入适宜的荧光制剂。可以从多种渠道商购适宜的配料，如德国Düsseldorf的Henkel Group公司。
较佳地，选择粘结剂134具有比本应用中特定的操作/存储温度要求范围显著要低的玻璃化温度(Tg)。例如，期望装置100具有5℃到85℃的特定温度要求范围。较佳地，选择比这个范围显著地低的粘结剂的Tg，比如-25℃。
如同本领域技术人员会认同的那样，Tg指聚合体从通常的粘性(橡胶)状态转变为固体、非晶质(玻璃)状态的温度。不同类型的聚合体的Tg可以很不相同，并且从橡胶态到玻璃态的转变其特点通常是渐进的而不是剧变的。
作为参考，图4中使用的粘结剂134表示为在第一部件上具有基本上均匀的厚度。虽然步骤132的操作可以导致这种结构，但期望粘结剂134也可以以一个或多个局部的点的形式来涂覆，并在随后被“挤压”以在第一和第二部件之间构成最终基本均匀的厚度。
继续图3的流程，较佳地，接下来在步骤136中进行粘结剂134的UV激化以开始固化过程。较佳地，这可通过将粘结剂134暴露在从UV源138来的紫外(UV)射线来进行。对于如上所述的配料，这将致使“绿色时间”、或是粘结剂可以与第二部件粘连的过程中(例如在步骤138中)的合理短的时间(例如5分钟)的开始。
在将第二部件(执行臂116)放到粘结剂134上后，较佳地，图3的流程继续进行步骤142，对粘结剂134加热以加速并最终完成粘结剂固化。这一加热表示为由一适宜的热源144，例如对流空气热源或辐射热源来提供。
由于粘结剂所达到的温度通常要比传统热装置所要求的温度低(如相对于500℃或更高，可能是在300℃的量级上)，步骤142的操作较佳地被称作施加“热轰击”。粘结剂134和部件116、118可以回到环境温度并且粘结剂基本达到最终固化状态，此时流程终止于步骤146。
在一些实施例中，希望第一和第二部件能在普通环境下在组合件的工作寿命中保持按照图3的路径达到的连接。
然而，在某些情况下，或者由于对部件所要求的操作，或者是为了方便维修或其它返工类型的工作，可能希望在其后的某一时刻将第一和第二部件分离。例如，在上述制造过程中，可能发现一特定的数据转换器120不起作用。虽然在某些环境下，简单地将整个执行器112丢弃有经济意义，但在另一些情况下，如果可能，会要求拆下无用的转换器并重新连接上新的替代滑动/转换器组件。
新设计的工程评估或可靠性测试，也可能要求用一个特定的执行臂，同时连接不同样式或类型的悬浮件。除了此处讨论的臂116和悬浮件118以外，对其它复合部件也是如此的。
因此，图5给出拆卸程序的流程图，它说明根据本发明的优选实施例、随后将第一部件和第二部件分离所进行的步骤。和前面一样，图6给出了与图5中的步骤对应的顺序图。
在步骤152中，粘结剂134当场被冷却到所选择的粘结剂Tg以下。较佳地，这通过使用如图6所示的适宜的冷源来执行，比如旋风冷却器、手提式冷却器、低温袖珍枪等。
较佳地，冷源154提供通过粘结剂/部件的低温流体(如冷却空气)，并且热量从粘结剂/部件传给流体从而降低粘结剂134的温度。较佳地，粘结剂134的温度降低到不会引起对部件或装置100的周围元件损坏的温度(如-100℃等)。
一旦冷却到Tg以下，粘结剂134转变为非晶质(玻璃)状态，并呈脆性易碎。可用机械力(如图6中的箭头158所标示的)相对较容易地将两个组件分离。
在步骤160中可以接下来进行可选择的组件检测。在粘结剂配料中包含前述的荧光制剂使得施加UV光(如光源138来的)可便于检测部件上粘结剂的残留程度。然后该流程在步骤162处终止。
取决于粘结剂的配料，步骤156中使用的机械力可能只有在环境温度下将第一部件和第二部件分开一般所需要的机械力的5-10％。这可有利地减少应力或其它可能使一个或两个部件都变形的影响。例如，可以高度控制执行臂116的具体特征(角度、平整度、Z轴高度等等)，从而可以期望在图5的流程中不影响这些特征，以使该臂可以再利用。
较佳地，沿着这些线条，第一和第二部件相应的结合表面设有不同的粘结特征。通过与另一个部件相比增加粘贴在一个部件上的粘结剂的粘结倾向，可使基本上所有的粘结剂从一个部件上去除并留在另一个部件上，如图6所示。
图7表示只在一个部件(此处为悬浮件118)上敷涂表面粘合促进剂164。材料164可以采取任何多种的形式(如硅烷制剂)，并作为粘结剂134的“基底涂层”。在图8中，只在一个部件(悬浮件118)上应用微观纹理构造166(如一系列的棘爪)以与另一个部件相比增加粘结剂134与该部件的粘结强度。
或者(或此外)，可以在粘结剂134中添加惰性填充材料，如图9所示的一些玻璃珠168。填充材料通常在第一和第二部件116、118之间形成所要求的分离距离，并且从而控制粘结剂134的厚度。填充材料进一步在第一和第二部件116、118分离时，有利地帮助粘结剂134保持结构整体性。
较佳地，提供相对较小数量的填充材料，比如类似加入5-10％体积量。填充材料可以在最初与粘结剂134混合以使粘结剂和填充材料可以同时涂到第一部件上(图3中的步骤132)。或者，粘结剂可以涂到第一部件上，然后在连上第二部件之前(即步骤140之前)可放上填充材料。
此处所示不同的优选实施例提供了优于已有技术的某些优点。粘结剂134特别适用于自动装配线并可免去下线加工、无需固化炉并且没有其它可能影响大量生产环境的要求。将粘结剂134冷却到Tg以下可允许将第一和第二部件受控地分离开，并可减少在分离过程中部件的变形或其它损坏。
两个部件各自可选择的构造还有利于控制粘结剂的清除，从而可以如同要求的那样，使基本上所有的粘结剂都从一个部件(可以再用的那个)上去除而只留在另一个(可以丢弃的哪一个)上。添加材料的使用还可控制粘结剂的厚度，并可加强使基本上所有粘结剂只保留在一个分离了的部件上的能力。
因此，此处所示不同的优选实施例可有利地用于许多不同的应用场合，例如在一给定的工作范围内要求较高的连接强度、以及两个部件在随后可以在低于此工作范围的温度条件下在相当低的连接强度下被分离的场合。
虽然在优选实施例中公开了用冷源主动地将粘结剂的温度降低到低于“环境室温”条件(例如20℃)以下，但这并不是必须的。例如，在其它应用场合，工作范围的温度可以足够高，以致将粘结剂被动冷却到环境温度就可能足以使粘结剂处于玻璃化温度以下、并处于使部件适于分离的状态。
现在可以理解，本发明的优选实施例总的涉及一种将第一和第二部件连接并且在随后将它们分离的设备和方法。
根据多个优选实施例，较佳地，该方法包括下述步骤：使用(如通过步骤132、140)一种粘结剂(如134)将第一部件(如118)粘结到第二部件(如116)上；以及在随后将粘结剂冷却(如步骤152)到粘结剂的玻璃化温度以下、从而将第一和第二部件分离。
较佳地，使用步骤包括：将粘结剂涂到第一部件上(如通过步骤132)；将粘结剂暴露在紫外光下(如通过138)以开始粘结剂的固化(如通过步骤136)；将第二部件放到粘结剂上(如通过步骤140)；以及对粘结剂加热以完成粘结剂的固化(如通过步骤142)。
较佳地，该方法还包括当粘结剂处于所述玻璃化温度以下的温度时在第一和第二部件中所选择的至少一个上施加(如通过步骤156)机械力(如158)，从而将第一和第二部件分离。
较佳地，该方法还包括有选择地在第一和第二部件的连接表面上分别设置不同的粘连特征，例如通过只在两个部件中的一个使用表面粘合促进剂(如164)或微观纹理结构(如166)。还可以利用填充材料(如168)来控制厚度和加强粘结剂的结构整体性。
较佳地，该方法进一步包括在被分离的第一和第二部件中所选择的至少一个上施加紫外光(如用138)、以在冷却步骤之后检测粘结剂在所述第一和第二部件上粘附的范围。
较佳地，第一和第二部件中所选择的一个包括执行臂(如116)，而其中第一和第二部件中剩下的一个包括支承数据转换器(如120)的悬浮组件(如118)。或者，第一和第二部件中的一个包括悬浮组件(如118)，而第一和第二部件中剩下的一个包括支承数据转换器(如120)。
根据另一个优选实施例，该装置包括：第一部件(如118)、第二部件(如116)和将第一部件粘结到第二部件上的粘结剂(如134)，其中第一部件、第二部件和粘结剂分别构造为：在随后的将粘结剂冷却到粘结剂的玻璃化温度以下并且将第一和第二部件分离时，基本上所有的粘结剂从第一和第二部件中的一个上面去除并保留在第一和第二部件中的剩下的一个上面(如图6中所示)。
同前所述，较佳地，对第一和第二部件各自的连接表面分别设置不同的粘连特征，例如只对两个部件中的一个使用表面粘合促进剂(如164)或微观纹理结构(如166)。还可以利用填充材料(如168)来控制厚度和加强粘结剂的结构整体性。
对于所附权利要求书而言，所引述的连接和分离第一和第二部件的步骤可以理解为与图3和5所揭示的程序130和150相对应。
可以理解，尽管在上述说明中已结合本发明不同实施例的详细结构和功能阐明了本发明不同实施例的大量特征和优点，但这些详细描述只是用做说明，并且可以在细节上作改变，尤其是在所附权利要求书中所表达的术语的宽泛含义所指出的本发明的整个原则范围内，对部件的结构和元件的排列所作的改变。

Claims (20)

1、一种方法，包括下述步骤：使用一种粘结剂将第一部件粘结到第二部件上；和在随后将粘结剂冷却到粘结剂的玻璃化温度以下从而将第一和第二部件分离。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一步骤：当粘结剂处于所述玻璃化温度以下的温度时，在第一和第二部件中所选择的至少一个上施加机械力，从而将第一和第二部件分离。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一在前的步骤：有选择地在第一和第二部件的连接表面上分别设置不同的粘连特征。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一在前的步骤：只在第一部件上使用表面粘合促进剂，从而当第一和第二部件分离的时候，基本上所有的粘结剂从第二部件上被去除并且被保留在第一部件上面。
5、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一在前的步骤：只在第一部件上设置微观纹理结构，从而当第一和第二部件分离的时候，基本上所有的粘结剂从第二部件上被去除并且被保留在第一部件上面。
6、如权利要求1所述的方法，其特征在于，在使用步骤中的粘结剂包括具有过酸催化剂和光电引发剂的非芳香族、可变形、非链线性环氧。
7、如权利要求6所述的方法，其特征在于，粘结剂还包括荧光制剂。
8、如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用步骤包括在粘结剂中加入填充材料以在第一和第二部件之间形成分离距离并加强粘结剂在所述部件分离时的结构整体性。
9、如权利要求1所述的方法，其特征在于，使用步骤包括：将粘结剂涂到第一部件上；将粘结剂暴露在紫外光下以开始粘结剂的固化；将第二部件放到粘结剂上；和对粘结剂加热以完成粘结剂的固化。
10、如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括一步骤：在分离的第一和第二部件中所选择的至少一个上施加紫外光以在冷却步骤之后检测粘结剂在所述第一和第二部件上粘附的范围。
11、如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二部件中所选择的一个包括执行臂，并且，第一和第二部件中剩下的一个包括支承数据转换器的悬浮组件。
12、如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二部件中所选择的一个包括悬浮组件，并且，第一和第二部件中剩下的一个包括支承数据转换器。
13、一种包括第一部件、第二部件和将第一部件粘结到第二部件上的粘结剂的设备；其中第一部件、第二部件和粘结剂分别构造为：在随后的将粘结剂冷却到粘结剂的玻璃化温度以下并且将第一和第二部件分离的时候，基本上所有的粘结剂从第一和第二部件中所选择的一个上面被去除并被保留在第一和第二部件中的剩下的一个上面。
14、如权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括在第一部件上使用但不在第二部件上使用的表面粘合促进剂。
15、如权利要求13所述的设备，其特征在于，第一部件包括微观纹理结构、而第二部件不包括微观纹理结构。
16、如权利要求13所述的设备，其特征在于，使用步骤中的粘结剂包括具有过酸催化剂和光电引发剂的非芳香族、可变形、非链线性环氧。
17、如权利要求16所述的设备，其特征在于，粘结剂还包括构造用来提供对留在第一和第二部件中所选择的一个上粘结剂粘附范围的视觉检测荧光制剂。
18、如权利要求16所述的设备，其特征在于，第一和第二部件选自实质上由执行臂、悬浮件和数据转换器组成的组团中。
19、如权利要求13所述的设备，其特征在于，还包括在第一和第二部件之间形成分离距离并加强粘结剂在第一和第二部件分离时的结构整体性的填充材料。
20、一种包括第一部件、第二部件和粘结剂的设备；由此，第一和第二部件通过用于连接和用于分离第一和第二部件的步骤连接和随后分离。
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