DE69707523T2

DE69707523T2 - Flexible Leiterplatte zur Kopfmontage in einem Bandlaufwerk

Info

Publication number: DE69707523T2
Application number: DE69707523T
Authority: DE
Inventors: Robert A. Nute
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2002-05-16
Anticipated expiration: 2017-01-09
Also published as: KR970060057A; JP4131751B2; EP0789352B1; JPH09198639A; CA2194825A1; DE69707523D1; SG48515A1; AU1004797A; US5862014A; EP0789352A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf flexible Platinen. Spezieller bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein flexibles Platinenkopfmodul, das elektronische Signalbahnen zwischen einem positionierbaren Bandkopfarray und einem Schaltungshauptmodul eines digitalen Linearbandlaufwerks bereitstellt.

Hintergrund der Erfindung

Bandaufzeichnungs- und -wiedergabesysteme zur Verwendung als Computerdatenspeichereinrichtungen sollen zunehmende große Datenübertragungsraten bereitstellen und eine Lesebestätigung für alle Daten durchführen, die auf Band geschrieben werden. Streaming-Bandlaufwerke werden so bezeichnet, weil mehrere Blöcke von Benutzerdaten typischerweise in einer einzigen Streaming-Operation auf das Band geschrieben werden, anstelle einer Reihe von Start-Stop-Operationen. Digitale Linearbandlaufwerke sind eine verbesserte Spezies von Streaming- Bandlaufwerken.
Um die Datendichte bei Streaming-Bandlaufwerksystemen zu erhöhen, nehmen die Spurbreiten ab, während die Datenübertragungsraten zunehmen. Es ist mit aktueller Technologie praktikabel, beispielsweise ungefähr 128 lineare Datenspuren innerhalb eines 1/2 Zoll breiten Bands bereitzustellen. Ein Weg, die Spurdichten zu erhöhen, ist es, Azimuthaufzeichnungstechniken anzuwenden, bei denen die Bandkopfstruktur unter einem bestimmten Versatzwinkel relativ zur Längs- und Bandbewegungsrichtung verkantet wird. Zur selben Zeit sollte das Digitallinearbandlaufwerk rückwärts kompatibel mit Bändern sein, die mit konventionellen Längsaufzeichnungstechniken beschrieben wurden. Die Azimuthaufzeichnungstechnologie hat zusammen mit einem fortgesetzten Bedürfnis nach Rückwärtskompatibilität zu einer Bandkopfstruktur geführt, die eine größere Anzahl von Schreibelementen umfasst, und einen komplexeren Kopfpositionierungsmechanismus erfordert, der sowohl eine Querpositionierung (aufwärts und abwärts) als auch eine Azimuthwinkelpositonierung für die Bandkopfstruktur bereitstellt.
Bei einer relativ großen Anzahl von Datenspuren geringer Breite, muss große Sorgfalt beim genauen Positionieren der Bandkopfstruktur und beim Bereitstellen wirksamer Elektronik zum Verstärken von Signalen, die von Leseelementen wieder von dem Band gelesen werden, und zum Betreiben der Schreibkopfelemente mit Signalen, die auf das Band zu schreiben sind, verwandt werden. Außerdem verursacht das Verschalten von Lese- und Schreibdatensignalen zwischen einem Bandkopfarray und zugeordneter Elektronik verschiedene Schwierigkeiten. Diese Schwierigkeiten umfassen die Empfindlichkeit gegenüber elektrischem Rauschen und Wechselsprechen zwischen Kanälen, parasitäre Kapazität und Induktivität, mechanische Kräfte, die unerwünscht auf den Kopfpositionierungsmechanismus ausgeübt werden, Verkabelungs- und Herstellungskosten, Kopfwartung und -verbesserungen und die Verfügbarkeit von Leiterplattenplatz.
Flexible Platinen sind im Stand der Technik von Massenspeichern verwendet worden, um flexible elektrische Verbindungen zu magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabeköpfen herzustellen. Flexible Platinen sind häufig in Festplattenlaufwerken verwendet worden, um flexible Schaltungsverbindungen bereitzustellen sowie ein Befestigungssubstrat zum Lagern diskreter und integrierter Elektronikschaltungen, um Rückspielvorverstärkerschaltungen nahe den Lesekopfelementen zu positionieren, um Signal-zu-Rausch- Verhältnisse zu verbessern. Ein Beispiel einer flexiblen Platine für ein Festplattenlaufwerk, das einen Drehtauchspulenkopfpositionierer verwendet, wird in dem US-Patent Nr. 5 055 969 für Putnam gegeben, welches "Servo/Data Actuator Arm Flexible Circuit" betitelt ist.
Flexible Substrate, die flexible Leiterbahnen bereitstellen, sind auch für Bandaufzeichnungssysteme vorgeschlagen worden. Beispiele umfassen das US-Patent Nr. 5 134 252 für Himeno et al., betitelt "Signal Line", und das US-Patent Nr. 5 031 366 für Anderson et al. betitelt: "Electrical Connector". Das Himeno et al.-Patent beschreibt eine flexible Platine, die magnetisch abgeschirmte Signalpfade zwischen einer Drehkopftrommel eines Digitalaudiobandrecorders und einer externen Lesevorverstärker/Schreibtreiberschaltung trägt. Das Anderson et al. -Patent beschreibt einen Anschlussmechanismus für das Anschließen flexibler Platinen eines Bandkopfmoduls an flexible Platinen, die sich von separaten Lese- und Schreibschaltkarten beispielsweise eines IBM 3490 Tape Drive erstrecken. Während diese Patente die Verwendung von flexiblen Platinen innerhalb von Bandlaufwerken vorschlagen, überwinden sie nicht bzw. schlagen keine Lösung vor für eine Reihe von ernsten Problemen, die bei Streaming-Bandlaufwerken beim Azimuth- sowie beim Längsaufzeichnen im Zusammenhang mit einer in mehreren Raumrichtungen positionierbaren Kopfstrukturen auftreten.

Zusammenfassung der Erfindung mit Zielen

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die Leistung von Lesevorverstärker- und Schreibtreiberschaltungen durch Reduzieren der Kapazität, durch Steigern der Resonanz und der Datengeschwindigkeit und durch Reduzieren des elektrischen Rauschens mit einer flexiblen Platine, die die Beschränkungen und Nachteile bisheriger Ansätze überwindet, zu verbessern.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Platine bereitzustellen, die zu einem Schaltungshauptmodul hin durchlässig ist, wodurch sie Designflexibilität gegenüber bisherigen Ansätzen ermöglicht, einschließlich Leistungsverbesserungsänderungen, Kostenreduktionsänderungen und einer Vielzahl von Versionen für unterschiedliche Typen von Köpfen, ob nun Ferritkern, Dünnfilm oder magnetoresistiv.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Platinenanordnung bereitzustellen, die leicht auf höhere Niveaus von Schaltungsintegration verbessert und weiterentwickelt werden kann, um die Leistung zu verbessern und um die Kosten und die Raumanforderungen in einer Weise zu reduzieren, die die Beschränkungen bisheriger Ansätze überwindet.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, bestimmte äußere Kräfte, die auf den Kopfpositioniermechanismus durch Kopfstrukturschaltungsverbindungen ausgeübt werden, zu reduzieren und gleichmäßiger und besser kontrollierbar zumachen und dadurch eine verbesserte Alternative zu Kabeln zu erreichen, die in einer Ausführungsform, welche im Folgenden beschrieben wird, anderenfalls mindestens zwölf abgeschirmte verdrillte Drahttriplets aufweisen würden.
Noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein komplettes, getrennt testbares Lesevorverstärker-/Schreibtreibermodul für ein Bandlaufwerk in einer solchen Weise auf einer flexiblen Platine bereitzustellen, dass die Reduktion der Gesamtlaufwerkherstellungs- und -wartungskosten ermöglicht wird.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, durch Bereitstellen einer selbstständigen flexiblen Platinenunteranordnung, die Anschlüsse an eine Kopfstruktur eines Streaming- Banchlaufwerks und an Lesevorverstärker- und Schreibtreiberschaltungen in einer Weise trägt, die die Beschränkungen und Nachteile von bisherigen Ansätzen überwindet, auf dem Schaltkreishauptmodul Platz für andere Schaltkreiselemente freizumachen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine flexible Platine für ein Mehrspurbandkopfmodul bereitzustellen, die keine spezielle magnetische oder elektrostatische Abschirmung erfordert.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt eine flexible Platine für ein Plattenlaufwerk ein langgestrecktes flexibles Platinensubstrat, das ein Muster von elektrischen Schaltverbindungen trägt und in drei Bereiche unterteilt ist, nämlich einen Lesekanalbereich für den direkten Anschluss an mehrere Lese- und Schreibköpfe eines Bandkopfarrays, der mehrere Lesekanalvorverstärker trägt, welche angeschlossen sind, um Lesesignale von mehreren Leseköpfen zu empfangen; einen Schreibkanalbereich, der einen externen Anschlussbereich aufweist, um Signal- und Leistungsverbindungen mit einem Plattenlaufwerkschaltungsmodul eingehen zu können, wobei der Schreibkanalbereich mehrere Schreibkanaltreiber zum Treiben der Schreibköpfe umfasst; und einen sich dynamisch verbiegenden Bereich, der den Lesekanalbereich und den Schreibkanalbereich voneinander trennt und miteinander verbindet, wobei der sich dynamisch verbiegende Bereich seine Form anpasst, wenn Positionseinstellungen des Kopfarrays vorgenommen werden.
Innerhalb dieses Aspekts der vorliegenden Erfindung kann die flexible Platine weiterhin eine Kopfauswahllogikschaltung zum Auswählen und Aktivieren einzelner der Schreibköpfe gemäß der Positionseinstellung, die für das Kopfarray vorgenommen wurde, und gemäß einer Bandbewegungsrichtung während Operationen das Banchlaufwerk umfassen. Die flexible Platine kann auch eine mechanische Verstärkungsschicht zum mechanischen Versteifen und Verstärken des Schreibkanalbereichs und des Lesekanalbereichs umfassen, wodurch die Biegemechnanik innerhalb des sich dynamisch verbiegenden Bereichs kontrolliert wird.
In einem verknüpften Aspekt der vorliegenden Erfindung, umfasst eine Mehrspurmagnetbandkopfanordnung für ein Bandlaufwerk eine Kopflagerplatte, ein Kopfarray, das an der Kopflagerplatte befestigt ist und mehrere Schreibköpfe und mehrere Leseköpfe definiert, und eine langgestreckte flexible Platine. Die flexible Platine hat ein erstes Ende, das an der Kopflagerplatte befestigt ist und an die Schreib- und Leseköpfe angeschlossen ist. Ein zweites Ende der flexiblen Platine definiert einen Anschlussbereich zum Anschließen von Leistungs-, Daten- und Steuersignalen von und zu einem Elektronikschaltungshauptmodul des Plattenlaufwerks. Die flexible Platine ist unterteilt in einen Lesekanalbereich zum direkten Anschließen an mehrere Lese- und Schreibköpfe des Kopfarrays und zum Tragen mehrerer Lesekanalvorverstärker, die zum Empfangen und Verstärken von Lesesignalen von mehreren Kopfelementen angeschlossen sind, einen Schreibkanalbereich, der das zweite Ende des Anschlussbereichs und mehrere Schreibkanaltreiber zum Treiben von Schreibköpfen gemäß Datensignalen, die auf ein Aufzeichnungsband zu schreiben sind, umfasst und einen sich dynamisch verbiegenden Bereich, der den Lesekanalbereich und den Schreibkanalbereich voneinander trennt und miteinander verbindet, wobei der sich dynamisch verbiegende Bereich seine Form einstellt, wenn Positionseinstellungen des Kopfarrays relativ zu einer Basis des Plattenlaufwerks ausgeführt werden.
In diesem Aspekt der Erfindung kann die flexible Platine weiterhin eine Kopfauswahllogikschaltung zum Auswählen und Aktivieren einzelner der Schreibköpfe gemäß Positionseinstellungen, die bezüglich des Kopfarrays ausgeführt werden, und gemäß einer Bandbewegungsrichtung aufweisen.
In noch einem weiteren verknüpften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Magnetbandlaufwerk eine Basis und eine Bandaufnahmerolle und eine Kassettenaufnahme zum Aufnehmen und Erfassen einer Bandkassette mit einer einzigen Vorratsrolle. Das Bandlaufwerk umfasst auch ein Mehrspurmagnetkopfarray, das mehrere Vorwärtsrichtungsschreibelemente, die an einer Seite des Arrays angeordnet sind, mehrere Rückwärtsrichtungsschreibelemente, die an einer anderen Seite des Arrays angeordnet sind, und mehrere Leseelemente, die mittig zwischen den Vorwärtsrichtungsschreibelementen und den Rückwärtsrichtungsschreibelementen angeordnet sind, aufweist. Das Kopfarray ist an der Kopflagerplatte befestigt, und eine langgestreckte flexible Platine hat ein erstes Ende, das an der Kopflagerplatte befestigt und an die Schreib- und Leseköpfe angeschlossen ist, und es hat ein zweites Ende, das einen Anschlussbereich für den Anschluss an ein Elektronikschaltungshauptmodul des Bandlaufwerks definiert. Die flexible Platine ist in einen Lesekanalbereich für den direkten Anschluss an die mehreren Leseelemente und Schreibelemente des Kopfarrays und zum Tragen mehrerer Lesekanalvorverstärker, die angeschlossen sind, um Lesesignale von mehreren Leseelementen zu empfangen, einen Schreibkanalbereich, der den externen Verbindungsbereich und mehrere Schreibkanaltreiber umfasst, die angeschlossen sind, um die mehreren Schreibelemente zu betreiben, und einen sich dynamisch verbiegenden Bereich unterteilt, der den Schreibkanalbereich und den Lesekanalbereich voneinander trennt und miteinander verbindet, wobei der sich dynamisch verbiegende Bereich seine Form mit Positionseinstellungen, die an dem Kopfarray relativ zu der Basis des Plattenlaufwerks vorgenommen werden, einstellt; und ein Kopfpositioniermechanismus, der an der Basis befestigt ist, umfasst einen Steckplatz zum Empfangen der Kopflagerplatte in einer vorgegebenen Relativanordnung, um das Kopfarray in mindestens einer Raumrichtung im wesentlichen senkrecht zu einer Hauptebene der Basis zu positionieren.
Bei diesem Aspekt der Erfindung kann der Kopfpositioniermechanismus vorgesehen sein, um das Kopfarray unter mehreren vorgegebenen Azimuthwinkeln sowie in den senkrechten Raumrichtungen zu positionieren. Auch bei diesem Aspekt der Erfindung kann der sich dynamisch verbiegende Bereich, der den Lesekanalbereich und den Schreibkanalbereich voneinander trennt und miteinander verbindet, einer grundsätzlich U-förmigen Kontur zwischen diesen folgen, wenn die flexible Platine zwischen der Kopfplatte und dem Elektronikschaltungshauptmodul des Plattenlaufwerks installiert ist.
Diese und andere Ziele, Aspekte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden vollständiger verstanden und erfasst werden unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen in Verbindung mit der folgenden detaillierten Beschreibung derselben.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine zeichnerische Draufsicht auf ein Digitallinearbandlaufwerk, das eine flexible Platine zum Verbinden des Lese- und Schreibkopfarrays gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung umfasst.
Fig. 2 ist eine zeichnerische Flachdraufsicht auf die flexible Kopfanschlussleiterplatte, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Verstärkungsschichten weggelassen sind, die der flexiblen Platine für ihre Installation und Verwendung in dem Bandlaufwerk gemäß Fig. 1 ihrer Form geben.
Fig. 3 ist eine Explosionszeichnung der flexiblen Platine gemäß Fig. 1, wie sie mit ausgewählten strukturverstärkenden Schichten ausgebildet ist, um einer gewünschten funktionellen Orientierung relativ zu einem Kopfarray und einer Plattenstruktur des Bandlaufwerks gemäß Fig. 1 zu folgen.
Figur. 4 ist eine vergrößerte Ansicht einer Vorderseite des Bandkopfarrays, das in Fig. 3 gezeigt ist.
Fig. 5 ist ein elektrisches Blockdiagramm der flexiblen Platine gemäß Fig. 2.
Fig. 6 ist ein Schaltplan und Blockdiagramm einer der Lesekanalschaltungen auf der flexiblen Platine gemäß Fig. 2.
Fig. 7 ist ein Diagramm der elektrischen Logik und der schematischen Schaltung der Kopfauswahllogik und einer Vorwärts-/Rückwärtskopfschreibkanaltreiberschaltung der flexiblen Platine gemäß Fig. 2.

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 illustriert ein Digitallinearbandlaufwerk 100 zur Aufnahme einer Einrollenbandkassette 102. Das Bandlaufwerk 100 umfasst einen mehrdimensionalen Bandkopfaktuator 104 zum Bereitstellen einer Höhen- und Azimutheinstellung für eine Magnetlese-/-schreibkopfstruktur 120. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst der Bandkopfaktuator 104 einen Hebemechanismus 105, der beispielsweise einen Schrittmotor 104 und eine Gewindespindel 109 aufweist, und einen Azimuthwinkeldreheinstellmechanismus 111, der von dem Hebelmechanismus 105 positioniert wird. Der Hebelmechanismus 105 kann im wesentlichen in Übereinstimmung mit demjenigen des gemeinsam übertragenen US-Patents Nr. 5 448 438 für Kasetty, betitelt: "Head Actuator Having Spring Loaded Split Nut", sein, und der Azimuthmechanismus 111 kann im wesentlichen in Übereinstimmung mit der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/557,662 von Kasetty sein, die am 13.11.1995 eingereicht wurde und "Head Tilting Mechanism for Tape Drives" betitelt ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, umfasst das Bandlaufwerk 100 Bandrollenantriebsmotoren 106 und 108 (wiedergegeben durch gestrichelte Umrisse und mit gestrichelten Bezugslinien), die vorgesehen sind, um die Kassettenbandrolle 110 bzw. die innere Aufnahmerolle 112 zu verdrehen, um das Magnetband 114 vorwärts und rückwärts über die Kopfstruktur 120 hinweg zu bewegen. Das Plattenlaufwerk 100 umfasst auch zwei Bandführungsräder 113, die einen grundsätzlich bogenförmigen Bandweg zwischen den Rollen 110 und 112 definieren, welchen das Band 114 entlang wandert, während es sich über die Magnetkopfstruktur 120 hinweg bewegt. Der Bandkopfaktuator 104 arbeitet aufgrund von Befehlen, die innerhalb des Laufwerks 100 codiert werden, um die Magnetkopfstruktur 120 während des Betriebs des Laufwerks 100 relativ zu dem Band 114 seitlich zur Spurauswahl und winklig für die Azimuthwinkelaufzeichnung und -wiedergabe zu positionieren.
In Übereinstimmung mit Aspekten der vorliegenden Erfindung ist eine flexible Platine 122 mit zwei Schrauben 124 an einer Kopfplatte 126 der Kopfstruktur 120 befestigt, wobei die Kopfstruktur 126 zum Lagern und Ausrichten eines Lese-/Schreibkopfarrays 128 dient, das detaillierter in Fig. 4 gezeigt ist. Die Kopfplatte 126 wird durch den Hebemechanismus 105 und durch den Azimutheinstellmechanismus 111 positioniert und positioniert so das Kopfarray 113 in der Höhe (seitlich) und winklig relativ zu dem Band 114. Das Kopfarray 128 ist an der Kopfplatte 126 durch einen geeigneten Klebstoff befestigt, nachdem es während des Zusammenbaus diesem gegenüber präzise ausgerichtet wurde.
Die flexible Platine 122 umfasst drei strukturelle und funktionelle Hauptbereiche, einen Lesekanalbereich 130, einen Bereich 132 mit dynamischer Flexibilität und einen Kopfauswahl-/Schreibkänalhauptbereich 134. Der Lesekanalbereich 130 ist dem Kopfarray 128 direkt benachbart gelagert, um Leiterlängen zu den Leseköpfen zu minimieren und um Kapazitäten, Induktivitäten und das Auffangen von externem Rauschen zu minimieren. Der Kopfauswahl-/Schreibkanalhauptbereich 134 umfasst einen Kantenanschlussbereich 136, der einen direkten Anschluss an eine Banndlaufwerkhauptschaltkarte ermöglicht, die unterhalb einer Basis 140 über einen Nulleinsteckkraft-(Zero Insertion Force = ZIF)-Stecker gelagert ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, erstreckt sich die Kantenverbindungsregion 136 durch einen schmalen Schlitz, der in einer Wandung der Basis 140 definiert ist. Fig. 2 illustriert die flexible Platine 122 in einer Layout- bzw. Flächenansicht, während Fig. 3 die flexible Platine 222 in einer verstärkten Einsatzstellung relativ zu der Kopfplatte 126 und dem Kopfarray 128 zeigt.
Das Kopfarray 128 umfasst beispielsweise vier relativ schmale Leseköpfe 142A, 142B, 142C und 142D, die voneinander beabstandet entlang einer Mittelquerkontur 144 des Kopfarrays 128 angeordnet sind. In diesem Beispiel gibt es vier Lesekanäle: Kanal 1, 2, 3 und 4. Das Kopfarray umfasst auch beispielsweise acht relativ breite Leseköpfe mit vier Leseköpfen 146A, 146B, 146C und 146D, die entlang einer linken Querkontur 148 angeordnet sind, und vier Schreibköpfe 150A, 150B, 150C und 150D, die entlang einer rechten Querkontur 152 angeordnet sind. Die Schreibköpfe 146A bis D schreiben Daten auf Band, das in einer Vorwärtsrichtung von der Vorratsrolle 110 auf die Aufnahmerolle 112 wandert, und die Schreibköpfe 150A bis D schreiben Daten auf Band, das in einer Rückwärts- oder Zurückrichtung von der Aufnahmerolle 112 auf die Vorratsrolle 110 wandert. In jeder Bewegungsrichtung folgen die Leseköpfe 142 den ausgewählten Schreibköpfen und ermöglichen so eine Lesen-nach-dem-Schreiben-Verifikation der Daten, die auf das Band 114 gestreamed wurden. In einem Azimuthalbetriebsmodus wird der Kopf 128 in einen vorgegebenen Azimuthwinkel relativ zu dem Band verkippt, und abhängig von der Bandbewegungsrichtung, sind vier Schreibköpfe 146 oder 150 und die vier Leseköpfe 142 aktiv. In dem Azimuthmodus wird während eines einzigen Transport des Bands 114 an dem Kopfarray 128 vorbei in vier Spuren gleichzeitig aufgeschrieben und gelesen.
Zur Rückwärtskompatibilität mit Bändern, die zuvor in einem konventionellen Nichtazimuthlängsformat beschrieben wurden, wird das Kopfarray 128 in einer senkrechten Ausrichtung zu dem Band 114 orientiert, und zwei Schreibköpfe 146B und 146D oder Köpfe 150B und 150D sind aktiv, und zwei Leseköpfe 142A und 142C sind ebenfalls aktiv, so dass gemäß dem Längsformat zwei Spuren beschrieben und nach dem Schreiben gelesen werden können. Damit erfordert das Kopfarray 128 maximal vier aktive Schreibkanäle und vier aktive Lesekanäle während der Azimuthaloperationen. Das Kopf array 128 kann gemäß dem gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 5 475 553 für Saliba, betitelt: "Tape Head with Self- Regulating Wear Regions", und gemäß der gemeinsam übertragenen US-Patentanmeldung Seriennr. 08/50618 von Saliba, eingereicht am 26.07.1995 und betitelt: "Method and Apparatus for Multiple Channel Head" hergestellt werden.
Die flexible Platine 122 stellt beispielsweise vier Schreibtreiberkanäle, die die acht Schreibelemente 146A bis D und 150A bis D versorgen, und vier Lesekanäle, die Signale von den vier Leseelementen 142A bis D empfangen, sowie bestimmte digitale logische Elemente für die Kopfauswahl gemäß der Bandrichtung und dem Azimuthal-/Längsbandformat bereit. Der Lesekanalbereich 180 umfasst vier integrierte Einzelkanallesevorverstärkerschaltungen 160 und zugeordnete diskrete Komponenten sowie eine Kantenanschlussregion 162, die kurze, direkte Signalanschlüsse beispielsweise an feine Kopfdrähte, die von den Leseköpfen 142 kommen, sowie beispielsweise Anschlüsse an dünne Kopfdrähte von den Schreibköpfen 146 und 150 ermöglicht. Alternativ können geeignete Brückenverbindungen zwischen den Leiterbahnen, die auf dem Kopfarray 128 definiert sind, und ausgerichteten Leiterbahnen der Anschlussregion 162 ausgebildet werden. Zwei Durchführungsöffnungen 164 ermöglichen es den Schrauben 124 durch das flexible Kunststofffoliensubstrat der flexiblen Platine 122 hindurch und in mit Gewinde versehene Öffnungen in der Kopfplatte 126 einzutreten, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Mindestens eine der Öffnungen 164 umfasst eine Erdungssignalbahn, die mit einer der Schrauben 124 zusammenwirkt, um die Festlegung einer Signalerde für die flexible Platine zu der leitenden Metallkopfplatte 126 zu erleichtern.
Der flexible dynamische Bereich 132 der flexiblen Platine 122 zeigt nach der Installation und während des Betriebs, wenn sich die Kopfplatte 126 während Spurauswahlpositionieroperationen der Höheneinstellanordnung 105 auf und ab und während Azimuthwinkelpositionieroperationen des Azimuthwinkelsteuermechanismus 111 von einer Seite zur anderen bewegt, im Wesentlichen eine U-Form. Der flexible dynamische Bereich 132 führt, während er aus sehr flexiblem Kunststofffolienmaterial hergestellt ist, mehrere Signal- und Leistungsleiterbahnen zwischen dem Lesekanalbereich 130 und dem Schreibkanalhauptbereich 134. Diese Bahnen umfassen sowohl Schreib- als auch Lesesignalbahnen. Der flexible dynamische Bereich 132 sollte in der Lage sein, vor einem Zusammenbruch oder Fehler mindestens einer millionen Biegezyklen zu widerstehen.
Um eine auf die Gesamtkopfstruktur 104 wirkende Vorspannkraft präzise zu kontrollieren, und um zu verhindern, dass die flexible Platine 122 durch wiederholte Kopfpositionierbetriebszyklen beschädigt wird, erstrecken sich der Lesekanalbereich 130 einschließlich eines grundsätzlich trapezförmigen Segments 137, das sich von diesem aus erstreckt, und der Hauptschreibkanalbereich 134 einschließlich eines Winkelsegments 133 bis zu beiden Enden des dynamisch flexiblen Bereichs 132 und weisen ein geeignetes integrales Verstärkungssubstrat auf, wie beispielsweise eine aufgebaute Laminarkonstruktion mit einem Aluminiumlegierungdünnblechkern. Fig. 3 illustriert eine Verstärkungsschicht 131 für den Lesekanalbereich 130 und das Segment 137 und eine Verstärkungsschicht 135 für den Hauptschreibkanalbereich 134 und das Segment 133. Die Laminarkonstruktion kann aufeinander folgende Schichten von dünnen (beispielsweise ein tausendstel Zoll Dicke) Polyimidkunststofffolien (Kapton, Handelsmarke), Klebstoff, Kupferleiterbahnen, Kunststofffolienisolationsschicht und dem Aluminiumkern umfassen, der die gewünschte Steifigkeit für die verstärkten Bereiche 130 und 134 bereitstellt. So wie sie ausgebildet ist, folgt die flexible Platine 122 einem Zweischichtätzleitermusterdesign. Die Verstärkung der Bereiche 130 und 134 stellt sicher, dass nur der flexible dynamische Bereich 134 sich tatsächlich verbiegt, und dass er sich in einer bekannten, kontrollierten Weise als Reaktion auf Kopfpositionierbewegungen des Kopfpositionierers 104 verbiegt. Außerdem bietet die Verstärkung der Bereiche 130 und 134 einen Schutz für die elektronischen Schaltungselemente während der Handhabung der flexiblen Platine 122 anlässlich ihrer Installation in oder ihrer Entfernung von dem Plattenlaufwerk 100.
Der Kopfauswahl-/Schreibkanalhauptbereich 134 weist eine Kombination von diskreten und integrierten Elektronikschaltkreiselementen auf, die digitale Auswahllogikelemente 166 und Schreibstromquellen 168 umfassen. Ein barcodierter Aufkleber 140 kann entlang einer Oberseite des Hauptbereichs 134 befestigt sein, um den Kopf-/Flexplatinenuntersystemzusammenbau, -test und die -verfolgung zu erleichtern.
Nach Inbetrachtziehung von Fig. 3 wird bewusst sein, dass die Kopfplatte 126 zwei Seitenanschlüsse 127 umfasst, die eine präzise Aufnahme in einer Aufnahmestruktur des zweidimensionalen Kopfeinstellmechanismus 104 ermöglichen, wodurch sie die Entfernung und den Austausch der Kopfplatte 126, des Kopfarrays 128 und der flexiblen Platine 122 als eine zusammenhängende modulare Einheit erleichtern. Ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, dass die flexible Platine 122 vollständig zusammengebaut, durchgeprüft, an das Kopfarray 128 angeschlossen und als eine vollständige Kopf-/Eingangsseitenelektronikunteranordnung getestet werden kann, bevor sie in das Bandlaufwerk 100 installiert wird, wodurch die Funktion des fertigen Plattenlaufwerks sichergestellt und die Zuverlässigkeit und Qualität desselben erhöht wird. Weil die flexible Platine 122 die gesamte Eingangsseitenlese-/-schreibkanalelektronik trägt, kann sie auch mit der Kopfplatte 126 und dem Kopfarray 128 leicht ersetzt und/oder als zusammenhängendes Modul upgegradet werden. Auf diese Weise kann die Kopfunteranordnung des Plattenlaufwerks ausgetauscht oder ersetzt werden, abhängig von Kopfabnutzung oder dem Wunsch, das Kopfarray 128 upzugraden, um es an zukünftige Bandformate, neue Bandkopftechnologien usw. anzupassen.
Fig. 5 stellt ein elektrisches Blockdiagramm der flexiblen Platine 122 bereit. Darin ist der Kantenstecker 136 gezeigt, der Anschlüsse für vier unterschiedliche Lesedatensignalpfade, vier Logiksignalpfade und vier unterschiedliche Schreibdatensignalpfade bereitstellt. Die vier Lesedatensignalpfade führen von dem Lesekanalbereich 130 der flexiblen Platine über den flexiblen dynamischen Bereich 132 und den Leiterplattenhauptbereich 134. Die vier Logikmodusauswahlsignale umfassen ein Modusauswahl A Signal zum Steuern eines Einkanalrückwärtskompatibilitätsmultiplexers 172, der in dem Lesekanalbereich angeordnet ist, welcher die Köpfe 142A und 142C -für frühere Einkanalbandaufzeichnungsformate auswählt und die Leseköpfe 142A, 142B, 142C und 142D für Vierkanalwiedergabe von Azimuthwinkelaufzeichnungsformaten aktiviert.
Die Modusauswahlleitungen B, C und L steuern die Modusauswahllogik 166, so dass vier von acht Schreibköpfen 146A bis D oder 150A bis D während bidirektionalen Azimuthalschreiboperationen aktiviert werden, während zwei der acht Schreibköpfe, beispielsweise die Köpfe 146B und 146D oder 150B und 150D während bidirektionalen Längsschreiboperationen aktiviert werden. Nicht gezeigt in dem Blockdiagramm gemäß Fig. 5 aber auf der flexiblen Platine 122 vorliegend sind geeignete Leistungsspuren zum Bereitstellen von Leistung für die verschiedenen Elektronikelemente, die von dem flexiblen Platinensubstrat getragen und durch dieses angeschlossen werden.
Fig. 6 ist ein schematischer Schaltplan eines der vier Lesevorverstärkerkanalschaltkreise, die von dem Lesekanalbereich 130 der flexiblen Platine getragen werden. Jeder Kanal umfasst einen differentiell angeschlossenen Operationsverstärker 160, wie beispielsweise einen Typ TL 592A, wobei die Leistungsbahnen auf gefilterte Gleichspannungsniveaus von Erde und plus 12 V gesetzt sind. In diesem speziellen Beispiel umfasst jeder der Leseköpfe 142 einen Mittelanschluss, der an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, um Verstärkervorspannungsstrom bereitzustellen und um eine gemeinsame Referenzspannung bereitzustellen, wodurch der Verstärker 160 in einem Differentialmodus arbeiten kann, wodurch eine verbesserte Rauschgrundabschirmung erreicht wird. Zudem bilden ein 10 Ohm Widerstand und ein 4,7 Mikrofarad Kondensator ein Filternetzwerk, um gefilterte 12 V Gleichspannung von einer Gleichspannungsversorgungsspur von dem Elektronikschaltungshauptmodul bereitzustellen. Dieser 12 V Gleichspannungsfilter, der auf dem Lesekanalbereich 130 der flexiblen Platine 122 angeordnet ist, stellt auch einen einheitlichen Lesesignalerdpunkt an einer der Schraubenöffnungen 164 bereit, wie zuvor angemerkt wurde.
Fig. 7 illustriert die Logikschaltungen, die die Modusauswahllogik 166 aufweisen, und eine der vier Stromquellen-/Schreibtreiberschaltungen 168, die auf dem Platinenhauptbereich 134 der flexiblen Platine 124 ausgebildet und angeschlossen sind. Jeder der Schreibtreiber 168 umfasst Schaltungen zum Steuernen von zwei der acht Schreibköpfe 146 und 150. In dem Beispiel gemäß Fig. 7 wird jeder der Köpfe 146A und 150A unidirektional durch drei von sechs Transistoren betrieben, die dynamische und unabhängig gesteuerte Stromquellen innerhalb jedes Schreibkanaltreiberschaltkreises 168 ausbilden. In dem Beispiel gemäß Fig. 7 wird einer der Köpfe 146A oder 150A durch einen Kopfauswahltransistor ausgewählt, der an einem mittigen Kopfanschluss angeschlossen ist. Der Transistor 174 wählt den Kopf 146A aus, und der Transistor 176 wählt den Kopf 150A aus. Die Transistoren 174 und 176 werden gemäß den Steuerspannungen, die von der Logik 166 als Antwort auf die eingehenden Modussteuersignale B, C und L erzeugt werden, selektiv betätigt. Solange wie kein +12 V Spannungssignal an dem Mittelanschluss jedes Kopfs anliegt, wird er durch Dioden von der Schreibtreiberschaltung effektiv abgeschaltet. Wenn entweder der Transistor 174 oder der Transistor 176 dazu gebracht wird, zu leiten, treten 12 V (minus einem Spannungsabfall über den ausgewählten Transistor 174 oder 176) an dem Mittelanschluss des ausgewählten Kopfs 146 oder 150 auf, und die Stromquelle schließt einen Signalpfad durch den Kopf und den ausgewählten und leitenden Transistor, wodurch der ausgewählte Schreibkopf in einer Stromrichtung oder der anderen mit Energie versorgt wird und ein gewünschtes Magnetflussmuster auf das sich bewegende Band 114 geschrieben wird.
So wird es dem Fachmann ersichtlich sein, dass die flexible Platine 122 und die ihr zugeordnete Elektronik in ein Eingangsseitenmodul für ein Bandlaufwerk resultiert hat, bei dem die Lese- und Schreibschaltkreiskomponenten, die einer Kopfstruktur zugeordnet sind, über eine einstückige, zweischichtige, flexible gedruckte Platine, die sowohl zur Komponentenlagerung als auch zum flexiblen Anschluss an einem Ende an eine Hauptschaltkarte dient, so nah wie praktisch möglich an den Kopfkernen angeordnet wurden. An einem anderen Ende, ist die flexible Platine direkt an Einer abnehmbaren Kopfstruktur gelagert und schließt an die Lese- und Schreibkopfkernwindungen an. Die Anschlüsse an diese besonders empfindlichen Signale sind extrem kurz gehalten, ausbalanciert und sorgfältig ausgelegt, um den Einfluss von Rauschen zu minimieren. Rauschbehaftete Signale und ihre Rückkehrbahnen sind sorgsam geplant und verlegt. Es gibt keine Signale von niedriger Spannung oder hoher Impedanz, die in den Kantenstecker der flexiblen Platine eintreten oder diesen verlassen. Wie erläutert, werden alle Lesevorverstärker, Schreibstromquellen und -treiber und Schreibspulenauswahllogikschaltungen von der flexiblen Platine 122 umfasst und sind auf dieser vorhanden.
Wie oben beschrieben wurde, aktiviert die flexible Platine 122 vier Kanäle zum simultanen Schreiben und Lesen mit einer nicht abgeschirmten flexiblen Verbindungsleiterplatte, während das Einkoppeln sowohl von elektrostatischem als auch elektromagnetischem Rauschen minimiert wird. Die flexible Platine 122 reduziert die Streukapazität und erhöht die elektrische Resonanzfrequenz ohne die Ausgabeniveaus oder die Wellenformen zu beeinträchtigen.
Die flexible Platine 122 reduziert die mechanische Beaufschlagungskraft, die auf die Kopfstruktur 120 und den Positionierungsmechanismus 104 ausgeübt wird, und macht sie konsistent. Durch Verwenden eines einzigen dynamisch flexiblen Bereichs 132 ermöglicht die flexible Platine 122 zweidimensionale Kopfbewegungen: vertikale Schritte für die Spurpositionierung und Schwenken oder Verkippen für die Azimuthaufzeichnung. Sowohl die vertikale Bewegung als auch die Winkelschwenkbewegung werden in eine einzige Rollbewegung des dynamisch flexiblen Bereichs 132 übersetzt, wodurch die mechanische Komplexität reduziert und die Beständigkeit und Qualität des gesamten Bandlaufwerks 100 verbessert wird.
Die flexible Platine 122 stellt, wenn sie strukturell und elektrisch mit der Kopfplatte 126 und dem befestigten Kopfarray 128 verbunden ist, ein unabhängiges Bandkopfmodul bereit, das ein schnelles Entfernen und Austauschen sowie die Verwendung von unterschiedlichen Kopftechnologien bei einem höheren Maß an Durchsichtigkeit für die Hostelektronik und den Bandlaufwerkbenutzer ermöglicht. Da die gesamte Schaltung, die jedem Kopfarray direkt zugeordnet ist, auf der flexiblen Platine 122 vorhanden ist, ist es praktikabel, mehrere Kopf-/Schaltungsdesignkombinationen zu haben, die an dem Anschluss 136 zu der Hauptschaltkartenelektronik hardwarekompatibel sind. So können fortschreitende Kopftechnologien, einschließlich Dünnfilminduktivelemente und induktive Schreib-/magnetoresistive Leseelemente durch eine geeignete Schaltung auf einer flexiblen Platine wie der Platine 122 unterstützt werden und damit ohne wesentliche Hardwaremodifikation der Hauptschaltkarte des Plattenlaufwerks kompatibel sein.
Nachdem so eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden ist, wird jetzt bewusst sein, dass die Ziele der Erfindung voll erreicht worden sind, und es wird vom Fachmann verstanden werden, dass viele Änderungen in der Konstruktion und weit unterschiedliche Ausführungsformen und Anwendungen der Erfindung sich selbst vorschlagen, ohne aus dem Bereich der Erfindung, wie er durch die angehängten Ansprüche definiert ist, herauszuführen. Die hier gegebene Offenbarung und Beschreibung sind rein illustrativ und nicht vorgesehen, in irgendeiner Weise zu beschränken.

Claims

Was beansprucht ist, ist:

1. Flexible Platine (122) für ein Plattenlaufwerk (100), mit:

einem langgestreckten flexiblen Platinensubstrat, das ein Muster von elektrischen Schaltungsverbindungen trägt und in drei Bereiche unterteilt ist:

einen Lesekanalbereich (130) für den direkten Anschluss an mehrere Lese- und Schreibköpfe (142, 146, 150) eines Bandkopfarrays (128), der mehrere Lesekanalvorverstärker (160) trägt, welche angeschlossen sind, um Lesesignale von mehreren Leseköpfen (142) zu empfangen,

einen Schreibkanalbereich (134), der eine externe Anschlussregion (136) umfasst, um Signal- und Leistungsverbindungen mit einem Bandlaufwerkschaltungsmodul eingehen zu können, wobei der Schreibkanalbereich mehrere Schreibkanaltreiber (168) umfasst, und

einen sich dynamisch verbiegenden Bereich (132), der den Lesekanalbereich und den Schreibkanalbereich voneinander trennt und miteinander verbindet, wobei der sich dynamisch verbiegende Bereich seine Kontur mit Positionseinstellungen, die an dem Kopfarray vorgenommen werden, einstellt.

2. Flexible Platine nach Anspruch 1, die weiterhin eine Kopfauswahllogikschaltung (168) zum Auswählen und Aktivieren bestimmter Schreibköpfe gemäß Positionseinstellungen, die in dem Kopfarray vorgenommen werden, und gemäß einer Richtung der Bandbewegung aufweist.

3. Flexible Platine nach Anspruch 1, die weiterhin mechanische Verstärkungsmittel (131, 135) zum mechanischen Aussteifen und Verstärken des Lesekanalbereichs (130) und des Schreibkanalbereichs (134) aufweist.

4. Mehrsprumagnetbandkopfanordnung für ein Bandlaufwerk, wobei die Anordnung aufweist:

eine Kopflagerplatte (126),

ein Kopfarray (128), das an der Kopflagerplatte befestigt ist und mehrere Schreibköpfe (146, 150) und mehrere Leseköpfen (142) definiert, und

eine langgestreckte flexible Platine (122) gemäß Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, mit einem ersten Ende (130), das an der Kopflagerplatte befestigt und an die Schreib- und Leseköpfe angeschlossen ist, und mit einem zweiten Ende (134), das eine Anschlussregion (136) zum Anschließen an ein Elektronikschaltungshauptmodul des Bandlaufwerks definiert.

5. Magnetbandlaufwerk (100), das umfasst: eine Basis (140) und eine Aufnahmerolle (112) und kassettenaufnehmende Mittel zum Aufnehmen und Erfassen einer Bandkassette (110) mit einer einzigen Vorratsrolle,

ein Mehrspurmagnetkopfarray (128), welches mehrere Vorwärtsrichtungsschreibköpfe (146), die an einer Seite des Arrays angeordnet sind, mehrere Rückwärtsrichtungsschreibköpfe (150), die an einer anderen Seite des Arrays angeordnet sind, und mehrere Leseköpfe (142), die in der Mitte zwischen den Vorwärtsrichtungsschreibelementen und den Rückwärtsrichtungsschreibelementen angeordnet sind, umfasst,

eine Kopflagerplatte (126), an der das Mehrspurmagnetkopfarray befestigt ist,

eine langgestreckte flexible Platine nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, mit einem ersten Ende, das an der Kopflagerplatte (126) befestigt ist und an die Schreib- und Leseköpfe angeschlossen ist, und mit einem zweiten Ende, das eine Anschlussregion für Leistungs-, Steuer-, Daten- und verstärkte Kopfsignalverbindungen zu einem Elektronikschaltungshauptmodul des Bandlaufwerks definiert.

6. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 5, wobei der Kopfpositioniermechanismus (111) den Kopf unter mehreren vorgegebenen Azimuthwinkeln sowie in den senkrechten Raumrichtungen positioniert.

7. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 5, wobei der sich dynamisch verbiegende Bereich (132), der den Lesekanalbereich (130) und den Schreibkanalbereich (134) voneinander trennt und miteinander verbindet, zwischen diesen eine grundsätzliche U-Form definiert, wenn die flexible Platine zwischen der Kopfplatte (126) und dem Elektronikschaltungshauptmodul des Bandlaufwerks installiert ist.

8. Magnetbandlaufwerk nach Anspruch 5, wobei der Schreibkanalbereich (134) im Wesentlichen parallel zu einer Ebene verläuft, die senkrecht zu der Basis (140) verläuft, wobei die externe Anschlussregion (136) durch einen langgestreckten Öffnungsschlitz hindurchtritt, der in einer Wandung der Basis definiert ist, um an das Bandlaufwerkschaltungsmodul anzuschließen, und wobei sich der sich dynamisch verbiegende Bereich (132) unter einem vorgegebenen Neigungswinkel von dem Schreibkanalbereich (134) weg erstreckt.