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GEBIET DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen der Erfindung können sich allgemein auf Datenspeichervorrichtungen und insbesondere auf Ansätze zum Reduzieren der Leckrate in Festplattenlaufwerken und Speichersystemen mit hermetischer Abdichtung auf Klebstoffbasis beziehen.
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HINTERGRUND
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Ein Festplattenlaufwerk (HDD) ist eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, die in einem Schutzgehäuse untergebracht ist und digital codierte Daten auf einer oder mehreren kreisförmigen Platten mit magnetischen Oberflächen speichert. Wenn ein HDD in Betrieb ist, wird jede magnetische Aufzeichnungsplatte durch ein Spindelsystem schnell gedreht. Daten werden von einer magnetischen Aufzeichnungsplatte gelesen und auf diese geschrieben, wobei ein Lese-Schreibkopf verwendet wird, der über einen spezifischen Ort einer Platte durch ein Stellglied positioniert wird. Ein Lese-Schreibkopf verwendet Magnetfelder zum Schreiben von Daten und zum Lesen von Daten von der Oberfläche einer Magnetaufzeichnungsplatte. Ein Schreibkopf verwendet den Stromfluss durch seine Spule, um ein Magnetfeld zu erzeugen. Elektrische Impulse werden an den Schreibkopf gesendet, mit unterschiedlichen Mustern positiver und negativer Ströme. Der Strom in der Spule des Schreibkopfes erzeugt ein örtlich eingegrenztes magnetisches Feld durch den Spalt zwischen dem Kopf und der Magnetplatte, das wiederum einen kleinen Bereich auf dem Aufzeichnungsmedium magnetisiert.
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Es werden HDDs hergestellt, die mit Helium im Inneren hermetisch abgedichtet sind. Ferner wurden andere Gase, die leichter als Luft sind, als Ersatz für Luft in abgedichteten HDDs in Betracht gezogen. Das Abdichten und Betreiben einer HDD in Heliumumgebung hat verschiedene Vorteile, zum Beispiel weil die Dichte von Helium ein Siebtel der von Luft beträgt. Daher reduziert der Betrieb einer HDD in Helium die auf den sich drehenden Plattenstapel wirkende Widerstandskraft, und die vom Plattenspindelmotor verbrauchte mechanische Leistung wird erheblich verringert. Ferner reduziert der Betrieb in Helium das Flattern der Platten und der Aufhängung, wodurch die Platten näher aneinander platziert werden können und die Flächendichte (ein Maß für die Menge der Informationsbits, die auf einer bestimmten Fläche der Plattenoberfläche gespeichert werden können) erhöht wird, indem ein kleinerer, schmalerer Datenspurabstand ermöglicht wird. Die geringeren Scherkräfte und die effizientere Wärmeleitung von Helium bedeuten auch, dass die Festplatte kühler läuft und weniger akustische Geräusche abgibt. Die Zuverlässigkeit des HDD wird auch durch niedrige Luftfeuchtigkeit, geringere Empfindlichkeit gegenüber Höhen- und Außendruckschwankungen und die Abwesenheit von korrosiven Gasen oder Verunreinigungen erhöht.
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Elektronische Systeme, die ein hermetisch abgedichtetes Innenvolumen erfordern (z. B. eine mit einem Gas leichter als Luft gefüllte, abgedichtete HDD oder ein solches System von HDDs), benötigen eine Möglichkeit zum Verhindern des Auftretens von Leckagen durch die Grenzfläche zwischen der Abdeckung und der entsprechenden Gehäusebasis, mit der die Abdeckung gekoppelt ist. Ein Ansatz besteht darin, zwei Abdeckungen zu verwenden, von denen eine die typische HDD-Abdeckung ist, die mit der Basis mittels Befestigungselementen mit einer Dichtung dazwischen gekoppelt ist (eine „erste Abdeckung“), doch nicht hermetisch abgedichtet ist, wobei eine weitere Abdeckung (eine „zweite Abdeckung“) durch Laserschweißen oder auf andere Weise mit der Basis über der ersten Abdeckung verbunden ist. Ein anderer Ansatz kann darin bestehen, die Seitenwände der Abdeckung (z. B. eine „Wannenabdeckung“), die mit den Seitenwänden der Basis überlappen, durch Auftragen eines flüssigen Klebstoffs (z. B. eines Epoxids) um die Umfangsgrenzfläche zwischen den jeweiligen Seitenwänden herum zu verkleben. Unabhängig davon bleiben Herausforderungen beim zuverlässigen und effizienten hermetischen Abdichten von Datenspeichervorrichtungen wie HDDs und mehrere HDDs enthaltenden Datenspeichersystemen bestehen.
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Alle in diesem Abschnitt beschriebenen Ansätze sind Ansätze, die verfolgt werden könnten, aber nicht notwendigerweise Ansätze, die zuvor konzipiert oder verfolgt wurden. Daher sollte, sofern nicht anders angegeben, nicht angenommen werden, dass jeder der in diesem Abschnitt beschriebenen Ansätze lediglich aufgrund seiner Aufnahme in diesen Abschnitt als Stand der Technik qualifiziert ist.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden exemplarisch und nicht beschränkt in den Abbildungen der beigefügten Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um ähnliche Elemente zu bezeichnen, dargestellt:
- 1 ist eine Draufsicht, die ein Festplattenlaufwerk (HDD) gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 2 ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 3 ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 4A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 4B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 4A gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 5A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 5B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 5A gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 6A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt;
- 6B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 6A gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
- 7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum hermetischen Abdichten eines Behälters gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ansätze zum hermetischen Abdichten eines Behälters für eine oder mehrere Datenspeichervorrichtungen (z. B. Festplattenlaufwerke oder optische Plattenlaufwerke) werden beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden zu Zwecken der Erklärung zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung bereitzustellen. Es wird jedoch ersichtlich sein, dass die Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung ohne diese spezifischen Details praktiziert werden können. In anderen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform gezeigt, um zu vermeiden, dass die Ausführungsformen der hierin beschriebenen Erfindung unnötig unklar werden.
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PHYSISCHE BESCHREIBUNG EINES ILLUSTRATIVEN BETRIEBSKONTEXTES
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Ausführungsformen können im Zusammenhang mit einer digitalen Datenspeichervorrichtung (DSD) wie einem Festplattenlaufwerk (HDD) und im Zusammenhang mit einem System aus mehreren DSDs/HDDs verwendet werden. Somit ist gemäß einer Ausführungsform eine Draufsicht, die ein HDD 100 veranschaulicht, in 1 gezeigt, um einen beispielhaften Betriebskontext zu veranschaulichen.
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1 veranschaulicht die funktionale Anordnung von Komponenten des HDD 100, einschließlich eines Gleiters 110b, der einen magnetischen Lese-Schreibkopf 110a enthält. Zusammenfassend können der Gleiter 110b und der Kopf 110a als Kopfgleiter bezeichnet werden. Das HDD 100 schließt mindestens eine Kopf-Kardan-Aufhängung (HGA) 110 ein, die den Kopfgleiter, eine Führungsaufhängung 110c, die am Kopfgleiter üblicherweise über eine Biegung befestigt ist, und einen Lastbalken 110d, der an der Führungsaufhängung 110c befestigt ist, einschließt. Das HDD 100 schließt auch mindestens ein Aufzeichnungsmedium 120 ein, das drehbar an einer Spindel 124 montiert ist, und einen Antriebsmotor (nicht sichtbar), der an der Spindel 124 befestigt ist, um das Medium 120 zu drehen. Der Lese-Schreibkopf 110a, der auch als ein Wandler bezeichnet werden kann, schließt ein Schreibelement und ein Leseelement zum jeweiligen Schreiben und Lesen von Informationen ein, die auf dem Medium 120 des HDD 100 gespeichert sind. Das Medium 120 oder eine Vielzahl von Plattenmedien kann mit einer Plattenklemme 128 an der Spindel 124 befestigt werden.
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Das HDD 100 schließt weiterhin einen Arm 132, der an der HGA 110 befestigt ist, einen Schlitten 134, einen Schwingspulenmotor (VCM), der einen Anker 136 einschließlich einer Schwingspule 140, die an dem Schlitten 134 befestigt ist, und einen Stator 144 einschließlich einem Schwingspulenmagneten (nicht sichtbar) ein. Der Anker 136 des VCM ist am Schlitten 134 befestigt und so eingerichtet, dass er den Arm 132 und den HGA 110 bewegt, um auf Abschnitte des Mediums 120 zuzugreifen, die alle gemeinsam auf einem Drehzapfen 148 mit einer dazwischen angeordneten Drehlageranordnung 152 montiert sind. Im Fall eines HDD mit mehreren Festplatten kann der Schlitten 134 als „E-Block“ oder Kamm bezeichnet werden, da der Schlitten so angeordnet ist, dass er eine Reihe von Armen trägt, die ihm das Aussehen eines Kamms verleihen.
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Eine Anordnung aufweisend eine Kopf-Kardan-Aufhängung (z. B. HGA 110) einschließlich einer Vorrichtung, mit der der Kopfgleiter gekoppelt ist, einen Betätigungsarm (z. B. der Arm 132) und/oder Lastbalken, mit dem die Biegung gekoppelt ist, und ein Stellglied (z. B. VCM), mit dem der Betätigungsarm gekoppelt ist, kann zusammenfassend als Kopfstapelbaugruppe (HSA) bezeichnet werden. Eine HSA kann jedoch mehr oder weniger Komponenten als die beschriebenen einschließen. Beispielsweise kann sich eine HSA auf eine Anordnung beziehen, die weiterhin elektrische Verbindungskomponenten einschließt. Im Allgemeinen ist eine HSA die zum Bewegen des Kopfgleiters eingerichtete Anordnung, um auf Teile des Mediums 120 für Lese- und Schreibvorgänge zuzugreifen.
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Mit weiterer Bezugnahme auf 1 werden elektrische Signale (z. B., Strom zu der Schwingspule 140 des VCM), die ein Schreibsignal zum und ein Lesesignal vom Kopf 110a aufweisen, über eine flexible Kabelanordnung (FCA) 156 (oder „flexibles Kabel“) übertragen. Die Verbindung zwischen dem flexiblen Kabel 156 und dem Kopf 110a kann ein Arm-Elektronik (AE)-Modul 160 einschließen, das einen integrierten Vorverstärker für das Lesesignal sowie andere elektronische Komponenten des Lese- und Schreibkanals aufweisen kann. Das AE-Modul 160 kann wie gezeigt am Schlitten 134 befestigt sein. Das flexible Kabel 156 kann mit einem elektrischen Verbinderblock 164 gekoppelt sein, der in einigen Konfigurationen eine elektrische Verbindung durch eine elektrische Durchführung bereitstellt, die durch ein HDD-Gehäuse 168 bereitgestellt wird. Das HDD-Gehäuse 168 (oder „Gehäusebasis“ oder „Basisplatte“ oder einfach „Basis“) in Verbindung mit einer HDD-Abdeckung bietet ein halb abgedichtetes (oder in einigen Konfigurationen hermetisch abgedichtetes) Schutzgehäuse für die Informationsspeicherkomponenten des HDD 100.
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Andere elektronische Komponenten, einschließlich einer Festplattensteuerung und Servoelektronik mit einem digitalen Signalprozessor (DSP), stellen elektrische Signale an den Antriebsmotor, die Schwingspule 140 des VCM und den Kopf 110a der HGA 110 bereit. Das dem Antriebsmotor bereitgestellt elektrische Signal ermöglicht es dem Antriebsmotor, sich zu drehen und ein Drehmoment für die Spindel 124 bereitzustellen, das wiederum auf das Medium 120 übertragen wird, das an der Spindel 124 befestigt ist. Dadurch dreht sich das Medium 120 in eine Richtung 172. Das sich drehende Medium 120 erzeugt ein Luftpolster, das als Luftlager wirkt, auf dem die Luftlagerfläche (ABS) des Gleiters 110b läuft, sodass der Gleiter 110b über der Oberfläche des Mediums 120 fliegt, ohne mit einer dünnen Magnetaufzeichnungsschicht in Kontakt zu kommen, in der Informationen aufgezeichnet werden. In ähnlicher Weise erzeugt bei einem HDD, bei dem ein leichteres Gas als Luft verwendet wird, wie Helium als ein nicht einschränkendes Beispiel, das sich drehende Medium 120 ein Gaskissen, das als Gas- oder Fluidlager wirkt, auf dem der Gleiter 110b läuft.
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Das elektrische Signal, das an die Schwingspule 140 des VCM bereitgestellt wird, ermöglicht es dem Kopf 110a des HGA 110, auf eine Spur 176 zuzugreifen, auf der Informationen aufgezeichnet werden. Somit schwingt der Anker 136 des VCM durch einen Bogen 180, wodurch der Kopf 110a der HGA 110 auf verschiedene Spuren auf dem Medium 120 zugreifen kann. Informationen werden auf das Medium 120 in einer Vielzahl von radial ineinander geschachtelten Spuren in Sektoren auf dem Medium 120, wie Sektor 184, gespeichert. Entsprechend besteht jede Spur aus einer Vielzahl von sektorierten Spurabschnitten (oder „Spursektor“), wie einem sektorierten Spurabschnitt 188. Jeder sektorierte Spurabschnitt 188 kann aufgezeichnete Informationen und einen Header mit Fehlerkorrekturcode-Informationen und ein Servo-Burst-Signalmuster wie ein ABCD-Servo-Burst-Signalmuster einschließen, bei dem es sich um Informationen handelt, die die Spur 176 identifizieren. Beim Zugreifen auf die Spur 176 liest das Leseelement des Kopfes 110a der HGA 110 das Servo-Burst-Signalmuster, das der Servoelektronik ein Positions-Fehlersignal (PES) bereitstellt, das das der Schwingspule 140 des VCM bereitgestellte elektrische Signal steuert und somit dem Kopf 110a ermöglicht, der Spur 176 zu folgen. Nach dem Finden der Spur 176 und dem Identifizieren eines bestimmten sektorierten Spurabschnitts 188, liest der Kopf 110a entweder Informationen aus der Spur 176 oder schreibt Informationen auf die Spur 176 in Abhängigkeit von Anweisungen, die die Plattensteuerung von einem externen Agenten, zum Beispiel einem Mikroprozessor eines Computersystems, erhält.
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Die elektronische Architektur einer Festplatte weist eine Vielzahl von elektronischen Komponenten zur Durchführung ihrer jeweiligen Funktionen zum Betrieb des HDD auf, wie eine Festplattensteuerung („HDC“), eine Schnittstellensteuerung, ein Arm-Elektronikmodul, einen Datenkanal, einen Motortreiber, einen Servoprozessor, Pufferspeicher, usw. Zwei oder mehr derartiger Komponenten können auf einer einzigen integrierten Leiterplatte kombiniert werden, die als „System auf einem Chip“ („SOC“) bezeichnet wird. Einige, wenn nicht alle solcher elektronischer Komponenten sind typischerweise auf einer Leiterplatte angeordnet, die mit der Unterseite eines HDD, wie zum Beispiel mit dem HDD-Gehäuse 168, gekoppelt ist.
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Referenzen auf ein Festplattenlaufwerk, wie zum Beispiel HDD 100, das unter Bezugnahme auf 1 dargestellt und beschrieben ist, können eine Informationsspeichervorrichtung aufweisen, die manchmal als „Hybridantrieb“ bezeichnet wird. Ein Hybridantrieb bezieht sich allgemein auf eine Speichervorrichtung mit der Funktionalität von sowohl einer herkömmlichen HDD (siehe z. B. HDD 100) kombiniert mit Solid-State-Speichervorrichtung (SSD) unter Verwendung eines nichtflüchtigen Speichers, wie Flash oder eines anderen Solid-State-Speichers (z. B. integrierte Schaltungen), der elektrisch löschbar und programmierbar ist. Da sich Betrieb, Verwaltung und Steuerung der verschiedenen Arten von Speichermedien in der Regel unterscheiden, kann der Solid-State-Teil eines Hybridantriebs seine eigene entsprechende Steuerungsfunktionalität beinhalten, die zusammen mit der Festplattenfunktionalität in eine einzige Steuerung integriert werden kann. Ein Hybridantrieb kann so konzipiert und eingerichtet sein, dass er den Solid-State-Teil auf verschiedene Weise bedient und nutzt, z. B. als nicht einschränkende Beispiele, indem er den Solid-State-Speicher als Cache-Speicher verwendet, zum Speichern häufig abgerufener Daten, zum Speichern I/Ointensiver Daten und dergleichen. Weiterhin kann ein Hybridlaufwerk im Wesentlichen als zwei Speichervorrichtungen in einem einzigen Gehäuse konzipiert und eingerichtet werden, d. h. eine traditionelle Festplatte und ein SSD, mit entweder einer oder mehreren Schnittstellen für die Hostverbindung.
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EINLEITUNG
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Der Begriff „hermetisch“ ist so zu verstehen, dass er eine Dichtungsanordnung beschreibt, die so konzipiert ist, dass sie nominell keine (oder vernachlässigbare) Gas-Leckage- oder Permeationswege aufweist. Während hier Begriffe wie „hermetisch“, „hermetisch abgedichtet“, „vernachlässigbare Leckage“, „keine Leckage“ usw. verwendet werden können, ist zu beachten, dass ein solches System häufig noch eine gewisse Durchlässigkeit aufweist und somit nicht absolut leckagefrei ist. Daher kann hier das Konzept einer gewünschten oder angestrebten „Leckrate“ verwendet werden.
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Der Begriff „im Wesentlichen“ ist so zu verstehen, dass er ein Merkmal beschreibt, das weitgehend oder nahezu strukturiert, eingerichtet, dimensioniert usw. ist, bei dem jedoch Fertigungstoleranzen und dergleichen in der Praxis zu einer Situation führen können, in der die Struktur, Konfiguration, Abmessung usw. nicht immer oder notwendigerweise genau wie angegeben sind. Zum Beispiel würde die Beschreibung einer Struktur als „im Wesentlichen vertikal“ diesem Begriff ihre klare Bedeutung zuweisen, sodass die Seitenwand für alle praktischen Zwecke vertikal ist, aber nicht genau bei 90 Grad.
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Es sei daran erinnert, dass elektronische Systeme, die ein hermetisch abgedichtetes Innenvolumen erfordern (z. B. ein mit einem Gas leichter als Luft gefüllte, abgedichtete HDD oder ein solches System von HDDs), eine Möglichkeit erfordern, das Auftreten von Leckagen durch die Schnittstelle zwischen Abdeckung und Basis zu verhindern, wobei ein Ansatz auf einer Perimeterdichtung auf Epoxidbasis basiert. Ein kostengünstiger Ansatz zum Abdichten von HDDs mit einem Sekundärbehälter ist im
US-Patent Nr. 9.001.458 beschrieben, und ein solcher Ansatz ist nicht auf einzelne HDDs beschränkt, sondern kann zum Abdichten eines Speichersystemgehäuses verwendet werden, das mehrere HDDs enthält.
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2 ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer Ausführungsform darstellt. Bei einem Behälter wie Behälter 200 weist ein kastenförmiger Behälter Seitenwände 202 auf, die in eine offene Nut 204 (oder Schlitz, Kanal) einer Gehäusebasis 205 (auch „Basisplatte“ oder „Platte“) gleiten, die mindestens teilweise mit einem Klebstoff 206 mit geringer Permeabilität wie Epoxid gefüllt ist. Ein solcher Aufbau ist relativ einfach herzustellen und senkt die Bearbeitungskosten des Gehäuses. Bei der Verwendung von Epoxid zum Abdichten von Metalloberflächen und zum Speichen von Gasen wie Helium (oder anderen leichteren Gasen als Luft) sind jedoch Herausforderungen wie das Bereitstellen einer ausreichend geringen Leckrate durch die Dichtung 208 und das Vermeiden thermischer Fehlanpassungsspannungen zwischen den Seitenwänden 202 und der Nut 204 aufgrund ungleicher Epoxiddicken auf beiden Seiten jeder Seitenwand 202 zu bewältigen.
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Eine Möglichkeit zum Gewährleisten einer gleichmäßigen Ausbreitung des flüssigen Klebstoffs in der Nut besteht darin, die Kapillarwirkung (auch als Kapillarbewegung und Dochtwirkung bezeichnet) zu nutzen, d. h. die Fähigkeit einer Flüssigkeit, in engen Räumen ohne Unterstützung von äußeren Kräften wie der Schwerkraft (oder möglicherweise entgegengesetzt zu diesen) zu fließen. Die Kapillarwirkung beruht im Allgemeinen auf intermolekularen Kräften zwischen der Flüssigkeit und den umgebenden festen Oberflächen. Wenn der Spalt zwischen abzudichtenden Oberflächen klein gehalten wird (z. B. 20 bis 200 µm), kann die Kapillarwirkung des Klebstoffs genutzt werden, um eine dünne Klebstoffdicke zu erhalten und damit die Leckrate zu minimieren. Darüber hinaus kann die Kapillarwirkung auch verstärkt und die Klebfestigkeit durch Oberflächenbehandlungen wie Kugelstrahlen, Rändeln oder Aufrauen der Oberflächen erhöht werden.
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Thermische Fehlanpassungsspannungen können durch ungleichmäßig Dicke des Klebstoffs 206 oder durch vollständiges Fehlen von Klebstoff 206 auf einer Seite der Seitenwand 202 entstehen. Diese Problematik ist besonders herausfordernd bei der Seitenwand-in-Nut-Dichtungsanordnung, die in 2 dargestellt ist, da die Möglichkeit zum Zentrieren der Seitenwand 202 in der Nut 204 häufig fehlt. Selbst wenn man die Seitenwand 202 während des Rückflussprozesses des Klebstoffs erfolgreich positionieren würde, kann sich die Seitenwand 202 während des Aushärtens näher zu einer Seite verschieben. Wenn sich die Seitenwand 202 näher an einer Seite der Nut 204 befindet, wird ein ausreichender Fluss des Klebstoffs 206 möglicherweise verhindert. Dies kann zu einer reduzierten Gasdiffusionslänge durch die Klebstoffdichtung 208 führen und den Diffusionsbereich vergrößern, wodurch sich die Leckrate erhöht. Wenn sich zum Beispiel aufgrund einer Seitenwand-Fehlausrichtung die Diffusionslänge halbieren und der Diffusionsbereich (z. B. Dicke) verdoppeln sollte, kann sich die entsprechende Leckrate unerwünscht um den Faktor vier erhöhen.
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Während es möglich sein kann, dass der Klebstoff 206 in der Lage ist, sich auf die Innenseite der Nut 204 auszubreiten, kann die Dicke des Klebstoffs auf beiden Seiten der Seitenwand 202 ungleich sein, was zu einer übermäßigen Spannung bei thermischer Wechselbeanspruchung oder bei sehr geringen Temperaturen führen kann, da der Klebstoff 206 bei erhöhten Temperaturen aushärtet und Eigenspannungen entstehen, wenn der Klebstoff 206 auf Raumtemperatur abkühlt. Dies kann gemildert werden, wenn der thermische Ausdehnungskoeffizient des Klebstoffs 206 gleich dem des Metalls (z. B. der Basis) ist, jedoch hat der Klebstoff 206 (z. B. Epoxid) in der Regel einen wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als feste Metalle.
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SICHERSTELLEN EINER AUSREICHENDEN KAPILLARWIRKUNG DURCH ABSTANDSHALTER-MECHANISMEN
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Die vorgenannten Herausforderungen können gelöst werden, indem sichergestellt wird, dass jede Seitenwand 202 in der entsprechenden Nut 204 zentriert bleibt, um einen ausreichenden oder wesentlichen Fluss des Klebstoffs 206 zwischen jeder Seitenwand 202 und der Basis 205 zu gewährleisten, sodass die Dicke des Klebstoffs 206 auf beiden Seiten jeder Seitenwand 202 gemäß einer Ausführungsform nahezu gleich ist.
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3 ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Wie bei der Ausführungsform aus 2 weist ein hermetisch abgedichteter Behälter 300 (auch „Behälter 300“) die Basis 205 mit einer Nut 204 (auch Kanal oder Schlitz) darin auf, wobei eine Behälterseitenwand 202 innerhalb der Nut 204 angeordnet oder positioniert ist. Gemäß einer Ausführungsform weist der Behälter 300 einen oder mehrere Abstandmechanismen 310 auf (auch Abstandshalter, Spaltabstandshalter, Zentrierabstandshalter), die in einer entsprechenden Nut 204 zwischen einer entsprechenden Seitenwand 202 und der Basis 205 positioniert oder angeordnet sind. Wie oben erwähnt, begünstigt oder gewährleistet der Abstandsmechanismus 310, dass die Seitenwand 202 in der Nut 204 zentriert bleibt, um dadurch sicherzustellen, dass ein ausreichender Fluss (z. B. durch Kapillarwirkung) des Klebstoffs 306 zwischen der Seitenwand 202 und der Basis 205 erfolgt, sodass die Dicke des Klebstoffs 306 auf beiden Seiten der Seitenwand 202 nahezu oder im Wesentlichen gleich ist. Wie hier verwendet, kann „Zentrieren“ einer Seitenwand wie Seitenwand 202 innerhalb einer Nut wie Nut 204 so betrachtet werden, dass es eine Konfiguration bis etwa 60-40 auweist. D. h. der Spalt zwischen einer Oberfläche der Seitenwand 202 und einer entsprechenden Oberfläche der Nut 204 kann bis zu 1,5 Mal so groß sein wie der Spalt zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche der Seitenwand 202 und einer entsprechenden Oberfläche der Nut 204.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Klebstoff 306 ein Epoxid oder einen Klebstoff auf Epoxidbasis auf, der vor dem Aushärten in flüssiger Form vorliegt. Daher kann der Klebstoff 306 in die Nut 204 gegeben werden, bevor oder nachdem die Seitenwand 202 in der Nut 204 positioniert wird. Unabhängig von der Reihenfolge, in der solche Aktionen stattfinden, wird Kapillarwirkung unter Verwendung eines oder mehrerer Abstandsmechanismen 310 gefördert oder ermöglicht. Unter Bezugnahme auf 2 weist jede Seitenwand 202 eine Innenfläche 202a, eine Bodenfläche 202b und eine Außenfläche 202c auf. Gleichermaßen weist jede Nut 204 eine Innenfläche 204a, eine Bodenfläche 204b und eine Außenfläche 204c auf. Daher ist bei dem Behälter 300 jeder Abstandsmechanismus 310 innerhalb einer entsprechenden Nut positioniert, um eine ausreichende Kapillarwirkung des Klebstoffs 306 zu gewährleisten zum Erzeugen einer hermetischen Abdichtung oder Verbindung 308 zwischen jeder Innenfläche 202a, Bodenfläche 202b und Außenfläche 202c jeder Seitenwand 202c mit jeder entsprechenden Innenfläche 204a, Bodenfläche 204b und Außenfläche 204c jeder entsprechenden Nut 204.
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Gemäß einer Ausführungsform weist der Abstandsmechanismus 310 eine Vielzahl von Abstandsmechanismen auf, die intermittierend entlang jeder entsprechenden Nut 204 positioniert sind. Gemäß einer Ausführungsform weisen ein oder mehrere Abstandsmechanismen 310 einen dünnen Draht auf, und gemäß einer anderen Ausführungsform weisen ein oder mehrere Abstandsmechanismen 310 einen Metallfolienstreifen oder ein Metallfolienband auf, die intermittierend entlang jeder entsprechenden Nut 204 positioniert sind. Wenn dünne Drähte als Abstandsmechanismen 310 verwendet werden, sollte jeder dünne Draht einen Durchmesser haben, der nahezu gleich groß ist wie (oder geringfügig kleiner als) der minimale Spalt zwischen jeder Oberfläche (z. B. Innen-, Boden- und Außenfläche 204a, 204b, 204c) der Nut 204 der Basis 205 und jeder entsprechenden Oberfläche (z. B. Innen-, Boden- und Außenoberfläche 202a, 202b, 202c) jeder entsprechenden Seitenwand 202, der mit Klebstoff 306 gefüllt sein sollte, um eine geeignete hermetische Abdichtung 308, beispielsweise basierend auf einer angestrebten oder zulässigen Leckrate, zu bilden. Ebenso sollte bei Verwendung von Metallfolienstreifen als Abstandsmechanismen 310 jeder Streifen eine Dicke aufweisen, die nahezu gleich dem minimalen Spalt zwischen der Basis 205 und der Seitenwand 202 ist, der mit Klebstoff 306 gefüllt sein sollte, um eine geeignete hermetische Abdichtung 308, auch hier beispielsweise basierend auf einer angestrebten oder zulässigen Leckrate, zu bilden. D. h. im Allgemeinen sorgen die Abstandsmechanismen 310 für einen ausreichenden Spalt, sodass der Klebstoff 306 von einer Seite oder Oberfläche zur anderen Seite oder Oberfläche fließen kann. Es wird in Betracht gezogen, dass eine Kombination aus dünnen Drähten und Folienstreifen in Verbindung miteinander implementiert werden kann, um als Abstandsmechanismen 310 zu fungieren. Darüber hinaus kann die Art und Weise, wie die Abstandsmechanismen 310 in jeder Nut 204 installiert werden, von Implementierung zu Implementierung variieren.
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Im Zusammenhang mit der vorgenannten übermäßigen Spannung bei thermischer Wechselbeanspruchung oder bei sehr geringen Temperaturen ist gemäß einer Ausführungsform der thermische Ausdehnungskoeffizient des Abstandsmechanismus 310 gleich oder nahezu gleich dem der Basis 205. Gemäß einer Ausführungsform besteht der Abstandsmechanismus 310 aus dem gleichen Metall oder Material wie die Basis 205.
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VERWENDEN VON VORSPRUNG-ABSTANDSHALTERN
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Ein anderer Ansatz zur Sicherstellung ähnlicher Klebstofffluss-Ergebnisse, wie hier in Bezug auf die Abstandsmechanismen 310 (3) erörtert, ist das Verwenden von Laschen oder Vorsprüngen an den Seitenwänden.
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4A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik darstellt, und 4B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 4A gemäß einer Ausführungsform darstellt. 4A, 4B zeigen eine Behälterseitenwand 402, die zum Einsetzen oder Anordnen einer Behälterbasis 405 ähnlich wie Behälter 200 aus 2 in einer Nut 404 eingerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Seitenwand 402 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 410a (oder „Vorsprünge 410a“) auf, die von der Bodenfläche 402b der Seitenwand 402 nach unten vorstehen, und einen oder mehrere Abstandsmechanismen 410b (oder „Vorsprünge 410b“), die von der Innenfläche 402a und der Außenfläche 402c der Seitenwand 402 jeweils nach außen vorstehen. Während die Form der Vorsprünge 410a, 410b in 4A, 4B pyramidenförmig dargestellt ist, kann die Form der Vorsprünge 410a, 410b von Implementierung zu Implementierung variieren, sofern diese Vorsprünge für den vorgesehenen Zweck geeignet sind, die Seitenwand 402 im Allgemeinen im Wesentlichen innerhalb der Nut 404 zu zentrieren, um dadurch sicherzustellen, dass ein ausreichender Fluss (wie durch Kapillarwirkung) eines flüssigen Klebstoffs (z. B. Klebstoff 306 aus 3) zwischen der Seitenwand 402 und der Basis 405 stattfindet, sodass die Dicke des Klebstoffs auf beiden Seiten der Seitenwand 402 nahezu oder im Wesentlichen gleich ist.
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5A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik darstellt, und 5B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 5A gemäß einer Ausführungsform darstellt. 5A, 5B zeigen eine Behälterseitenwand 502, die zum Einsetzen oder Anordnen einer Behälterbasis 505 ähnlich wie Behälter 200 aus 2 in einer Nut 504 eingerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Seitenwand 502 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 510a (oder „Vorsprünge 510a“) auf, die von der Bodenfläche 502b der Seitenwand 502 nach unten vorstehen. Diese Vorsprünge 510a können einen vertikalen Spalt zwischen der Bodenfläche 502b der Seitenwand 502 und der Bodenfläche 504b der Nut 504 begünstigen. In Verbindung mit den Vorsprüngen 510a weist die Nut 504 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 510b (oder „Vorsprünge 510b“) auf, die von der Innenfläche 504a und der Außenfläche 504c der Nut 504 jeweils nach innen vorstehen. Diese Vorsprünge 510b können angemessene horizontale Spalte zwischen der Innenfläche 502a der Seitenwand 502 und der Innenfläche 504a der Nut 504 sowie zwischen der Außenfläche 502c der Seitenwand 502 und der Außenfläche 504c der Nut 504 begünstigen. Wie bei der Form der Vorsprünge 410a, 410b aus 4A, 4B kann die Form der Vorsprünge 510a, 510b von Implementierung zu Implementierung variieren, sofern diese Vorsprünge für den gleichen beabsichtigten Zweck geeignet sind.
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6A ist eine Seitenansicht im Querschnitt, die eine klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik darstellt, und 6B ist eine Vorderansicht im Querschnitt, die die klebstoffbasierte Seitenwand-in-Nut-Dichtungstechnik aus 6A gemäß einer Ausführungsform darstellt. 6A, 6B zeigen eine Behälterseitenwand 602, die zum Einsetzen oder Anordnen einer Behälterbasis 605 ähnlich wie Behälter 200 aus 2 in einer Nut 604 eingerichtet ist. Gemäß einer Ausführungsform weist die Seitenwand 602 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610a (oder „Vorsprünge 610a“) auf, die von der Bodenfläche 602b der Seitenwand 602 nach unten vorstehen, und einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610b (oder „Vorsprünge 610b“), die von der Außenfläche 602c der Seitenwand 602 nach außen vorstehen. Die Vorsprünge 610a können einen vertikalen Spalt zwischen der Bodenfläche 602b der Seitenwand 602 und der Bodenfläche 604b der Nut 604 begünstigen. In Verbindung mit den Vorsprüngen 610a, 610b weist die Nut 604 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610c (oder „Vorsprünge 610c“) auf, die von der Innenfläche 604a der Nut 604 nach innen vorstehen. Zusammen mit den Vorsprüngen 610b der Seitenwand 602 können diese Vorsprünge 610c der Nut 604 angemessene horizontale Spalte zwischen der Innenfläche 602a der Seitenwand 602 und der Innenfläche 604a der Nut 604 sowie zwischen der Außenfläche 602c der Seitenwand 602 und der Außenfläche 604c der Nut 604 begünstigen. Wie bei der Form der Vorsprünge 410a, 410b aus 4A, 4B kann die Form der Vorsprünge 610a, 610b, 610c von Implementierung zu Implementierung variieren, sofern diese Vorsprünge für den gleichen beabsichtigten Zweck geeignet sind.
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Alternativ zu der in den 6A, 6B dargestellten Konfiguration kann die Seitenwand 602 einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610a (oder „Vorsprünge 610a“) aufweisen, die von der Bodenfläche 602b der Seitenwand 602 nach unten vorstehen, und einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610b (oder „Vorsprünge 610b“) aufweisen, die von der Innenfläche 602a der Seitenwand 602 nach außen vorstehen, und die Nut 604 kann einen oder mehrere Abstandsmechanismen 610c (oder „Vorsprünge 610c“) aufweisen, die von der Außenfläche 604c der Nut 604 nach innen vorstehen.
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Die hier dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen und Konfigurationen vom Typ Seitenwand-in-Platte können mit oder für alle elektronischen und/oder Datenspeichersysteme implementiert werden, die ein hermetisch abgedichtetes Innenvolumen erfordern (z. B. eine mit einem Gas leichter als Luft gefüllte, abgedichtete HDD oder ein abgedichtetes Speichersystem mehrerer HDDs) und die eine Perimeterdichtung mit flüssigem Klebstoff (z. B. auf Epoxidbasis) verwenden.
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VERFAHREN ZUM HERMETISCHEN ABDICHTEN EINES BEHÄLTERS
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum hermetischen Abdichten eines Behälters gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Verfahren aus 7 wird unter Bezugnahme auf 2 bis 6B beschrieben und kann gemäß den 2 bis 6B entsprechenden Lehren implementiert werden.
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In Block 702 wird eine Behälterseitenwand in eine Nut in eine Behälterbasis eingesetzt, wobei dazwischen ein Spaltabstandshalter angeordnet ist. Zum Beispiel wird die Behälterseitenwand 202, 402, 502, 602 in die Nut 204, 404, 504, 604 eingesetzt, wobei der oder die Abstandsmechanismen 310, 410a bis 410c, 510a bis 510c, 610a bis 610c zwischen der Behälterseitenwand und der Nut angeordnet sind.
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In Block 704 wird ein Klebstoff in die Nut gegeben, sodass der Spaltabstandhalter einen Spalt zwischen der Behälterseitenwand und der Nut im Behälterboden aufrechterhält, um eine Kapillarwirkung zu ermöglichen, sodass der Klebstoff jeweils die entsprechenden Innen-, Boden- und Außenflächen der Behälterseitenwand und der Nut benetzt. Zum Beispiel wird der Klebstoff 310 (z. B. ein flüssiger Klebstoff auf Epoxidbasis) so in die Nut 204, 404, 504, 604 gegeben, dass der oder die Abstandsmechanismen 310, 410a bis 410c, 510a bis 510c, 610a bis 610c einen Spalt zwischen der Behälterseitenwand 202, 402, 502, 602 und der Nut 204, 404, 504, 604 in der Behälterbasis 205, 405, 505, 605 aufrechterhält, um eine Kapillarwirkung zu ermöglichen, sodass der Klebstoff 310 jeweils die entsprechende Innenfläche 202a, 402a, 502a, 602a, Bodenfläche 202b, 402b, 502b, 602b und Außenfläche 202c, 402c, 502c, 602c der Behälterseitenwand und der Nut benetzt. Es ist zu beachten, dass die Reihenfolge, in der die Blöcke 702, 704 ausgeführt werden, von Implementierung zu Implementierung variieren kann und dass der Klebstoff in die Nut gegeben werden kann, bevor oder nachdem die Seitenwand in die Nut eingesetzt wird.
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In Block 706 wird der Klebstoff ausgehärtet, um eine hermetische Verbindung zwischen der Behälterseitenwand und der Nut in der Behälterbasis zu bilden. Zum Beispiel wird der Klebstoff 310 ausgehärtet, um eine hermetische Verbindung 308 zwischen der Behälterseitenwand 202, 402, 502, 602 und der Nut 204, 404, 504, 604 in der Behälterbasis 205, 405, 505, 605 zu bilden.
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ERWEITERUNGEN UND ALTERNATIVEN
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In der vorangehenden Beschreibung wurden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf zahlreiche spezifische Details beschrieben, die von Implementierung zu Implementierung variieren können. Daher können verschiedene Modifikationen und Änderungen daran vorgenommen werden, ohne von dem breiteren Geist und Schutzumfang der Ausführungsformen abzuweichen. Somit ist der einzige und ausschließliche Indikator für das, was die Erfindung ist und von den Anmeldern als Erfindung bezeichnet wird, die Reihe der Ansprüche, die sich aus dieser Anmeldung ergeben, in der spezifischen Form, in der diese Ansprüche geltend gemacht werden, einschließlich einer späteren Korrektur. Alle hierin ausdrücklich dargelegten Definitionen für Begriffe, die in solchen Ansprüchen enthalten sind, regeln die Bedeutung der in den Ansprüchen verwendeten Begriffe. Daher sollte keine Einschränkung, kein Element, keine Eigenschaft, kein Merkmal, kein Vorteil oder Attribut, das nicht ausdrücklich in einem Anspruch erwähnt wird, den Schutzumfang eines solchen Anspruchs in irgendeiner Weise einschränken. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind demgemäß eher in einem veranschaulichenden als in einem einschränkenden Sinn zu betrachten.
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Außerdem können in dieser Beschreibung bestimmte Prozessschritte in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt werden und alphabetische und alphanumerische Bezugszeichen können verwendet werden, um bestimmte Schritte zu identifizieren. Sofern in der Beschreibung nicht ausdrücklich angegeben, sind Ausführungsformen nicht unbedingt auf eine bestimmte Reihenfolge der Durchführung solcher Schritte beschränkt. Insbesondere dienen die Bezugszeichen lediglich der bequemen Identifizierung von Schritten und sind nicht dazu bestimmt, eine bestimmte Reihenfolge der Durchführung solcher Schritte festzulegen oder zu verlangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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