JP2020194614A - マイクロ二段作動式ジンバル設計 - Google Patents

Abstract

【課題】フレクシャアセンブリ及びロードビームとフレクシャアセンブリを含むディスクドライブサスペンションを提供する。【解決手段】サスペンション１０は、スライダ１１を受け入れるように構成されたジンバル部分３０を含む。ジンバル部分は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含む。スライダは、第２の表面に取り付けられている。サスペンションは、１対のマイクロアクチュエータ素子３１、３２を含む。サスペンションはさらに、スライダが取り付けられるジンバル部分の舌状部を含む。舌状部には、その中心を表すディンプルポイントが含まれている。サスペンションは、ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分を含む。１対の端部分は、舌状部、第１の支持部分および１対の第２の支持部分に個別に固定される。フレクシャアセンブリは、第１の静止部と１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分４１を含む。【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１９年５月２４日に出願した米国仮特許出願第６２／８５２，７８３号、および２０２０年５月１３日に出願した米国特許出願第１５／９３１，４１２号の優先権を主張し、その全てが参照により本明細書に援用される。

本開示の実施形態は、ディスクドライブ用のサスペンションデバイスの分野に関する。より具体的には、本開示は、サスペンションデバイス用の二段作動式ジンバル構成の分野に関する。

典型的なディスクドライブユニットは、磁気記憶媒体の１と０のパターンを含む回転磁気ディスクを含む。磁気記憶媒体の１と０のパターンは、ディスクドライブに格納されたデータを構成する。磁気ディスクは、駆動モータによって駆動される。ディスクドライブユニットはまた、磁気読取り／書込みヘッドがロードビームの先端部に近接して取り付けられるディスクドライブサスペンションを含む。サスペンションまたはロードビームの「基」端部は、支持されている端部、つまり、スエージ加工されているか他の方法でアクチュエータアームに取り付けられているベースプレートに最も近い端部である。サスペンションまたはロードビームの「先」端部は、基端部の反対側の端部であり、つまり、「先」端部は片持ち支持された端部である。

サスペンションはアクチュエータアームに結合されており、アクチュエータアームはボイスコイルモータに結合されている。ボイスコイルモータは、ヘッドスライダをデータディスク上の正しいデータトラック上に配置するために、サスペンションを円弧状に動かす。ヘッドスライダはジンバルに搭載されているため、ディスク上の適切なデータトラックに追従するようにヘッドスライダをピッチおよびロールでき、ディスクの振動、バンピングなどの慣性イベント、およびディスクの表面の不規則性などの変動に対応できる。

二段作動式（ＤＳＡ）サスペンションでは、サスペンションにある小さなアクチュエータがヘッドスライダを動かして、ヘッドスライダを正しいデータトラック上に配置する。アクチュエータは、ボイスコイルモータよりもヘッドスライダをより正確に位置決めし、ボイスコイルモータよりも高いサーボ帯域幅を提供する。アクチュエータは、特定のＤＳＡサスペンション設計に応じて、サスペンションのさまざまな場所に配置できる。典型的には、左側および右側のアクチュエータは、プッシュプル方式で作用して、ロードビームまたはロードビームの先端部を回転させる。

本発明の目的は、上記したディスクドライブサスペンションをより向上させたディスクドライブ用のサスペンションデバイスを提供することにある。

本明細書では、フレクシャアセンブリが提供される。フレクシャアセンブリは、スライダが取り付けられるジンバル部分を含む。ジンバル部分は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含む。スライダは第２の表面に取り付けられている。フレクシャアセンブリはまた、１対のマイクロアクチュエータ素子を含む。１対のマイクロアクチュエータ素子のそれぞれは、スライダのそれぞれの側に配置され、それぞれが第１の端部分および第２の端部分を含む。マイクロアクチュエータ素子は、第２の表面に取り付けられている。フレクシャアセンブリはまた、スライダが取り付けられるジンバル部分の舌状部を含む。舌状部は、舌の中心を表すディンプルポイントを含む。フレクシャアセンブリはまた、ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分を含む。１対の端部分は、舌状部と、第１の支持部分および１対の第２の支持部分とに個別に固定される。フレクシャアセンブリはまた、第１の静止部と１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分を含む。

いくつかの実施形態では、導電性回路部分は、スライダの要素に接続された導体を含む。導体は、１対のマイクロアクチュエータ素子の電極に接続するように構成されている。第１の表面は、ロードビームに面するように構成されている。スライダ、マイクロアクチュエータ素子、および導電性回路部分はすべて、ロードビームから離れた第２の表面に配置されている。

ディスクドライブのサスペンションも提供される。ディスクドライブサスペンションは、ロードビームとフレクシャアセンブリを含む。ロードビームは、第１の静止部およびディンプルを含む。フレクシャアセンブリは、ジンバル部分を含む。ジンバル部分は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含む。第１の表面はロードビームに面している。フレクシャアセンブリはまた、ジンバル部分の舌状部を含む。舌状部はディンプルポイントを有する。ディンプルポイントは、ロードビームのディンプルの中心を通る第１の軸線上にある。フレクシャアセンブリは、ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分も含み、これら支持部分に対して１対の端部分が個別に舌状部に固定される。フレクシャアセンブリはまた、第１の静止部と１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分を含む。

いくつかの実施形態では、１対の第１の支持部分は、第１の静止部によって個別に固定および支持される。１対の第２の支持部分は、第２の静止部により個別に固定および支持されている。１対の端部分はＵ字形とすることができる。舌状部は、固定された第１の舌部分、可動の第２の舌部分、および可動の第３の舌部分を含む。舌状部はまた、固定された第１の舌部分と可動の第２の舌部分との間に形成された第１のヒンジ部分を含む。舌状部はさらに、可動の第２の舌部分と可動の第３の舌部分との間に形成された第２のヒンジ部分を含む。

本開示の利点および特徴を得ることができる方法を説明するために、本開示の実施形態は、添付の図面に示される特定の例を参照して説明される。これらの図面は、本開示の実施形態の例示的な態様のみを示しており、したがって、その範囲を限定するものではない。原理は、以下の図面を使用して、さらに具体的かつ詳細に記述および説明される。

本開示の実施形態による、サスペンションを含むディスクドライブを示す斜視図である。 本開示の実施形態による、サスペンションのマイクロアクチュエータ取付部分の上面斜視図である。 本開示の実施形態による、サスペンションのマイクロアクチュエータ取付部分の底面斜視図である。 本開示の実施形態による、サスペンションのマイクロアクチュエータ取付部分の平面図である。 ねじりモードの低励振中の、本開示の実施形態による、サスペンションのロードビームの側面図である。 ねじりモードの高励起中の、本開示の実施形態による、サスペンションのロードビームの側面図である。 本開示の実施形態による、サスペンションの共振周波数（ＦＲＦ）のグラフ表示である。

本開示の実施形態は、添付の図面を参照して説明され、類似の参照番号は、類似または同等の要素を示すために図面全体にわたって使用される。図面は、一定の比率で描かれておらず、例示的な説明として提供される。実施形態のいくつかの態様は、例示的な用途を参照して以下に説明されるが、これらは本開示の範囲を限定することを意図するものではない。実施形態を十分に理解するために、多くの特定の詳細、関係、および方法が示されている。

本明細書で説明する実施形態は、フレクシャアセンブリに関する。フレクシャアセンブリは、スライダが取り付けられるジンバル部分を含む。ジンバル部分は、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含む。スライダは第２の表面に取り付けられている。フレクシャアセンブリはまた、１対のマイクロアクチュエータ素子を含む。１対のマイクロアクチュエータ素子のそれぞれは、スライダのそれぞれの側に配置され、それぞれが第１の端部分および第２の端部分を含む。マイクロアクチュエータ素子は、第２の表面に取り付けられている。フレクシャアセンブリはまた、スライダが取り付けられるジンバル部分の舌状部を含む。舌状部はディンプルポイントを有し、ディンプルポイントは、ロードビームのディンプルとフレクシャアセンブリとの整列点（ｐｏｉｎｔ ｏｆ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）を表す。フレクシャアセンブリはまた、ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分を含む。１対の端部分は、舌状部と第１の支持部分および１対の第２の支持部分とに個別に固定される。フレクシャアセンブリはまた、第１の静止部と１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分を含む。

図１は、本開示の実施形態による、ディスクドライブ１を示す斜視図である。ディスクドライブ１は、ケース２、ディスク４、キャリッジ６、および位置決めモータ（ボイスコイルモータ）７を含むことができる。ディスク４はスピンドル３を中心に回転可能（ｒｏｔａｔａｂｌｅ）である。キャリッジ６は、ピボット５を中心に回転可能（ｔｕｒｎａｂｌｅ）である。位置決めモータ（ボイスコイルモータ）７は、キャリッジ６などを作動させるために提供され、ケース２は、その中のすべての特徴を示すためにカバーなしで示されている。

キャリッジ６は、通常、２つ以上のキャリッジアーム８を含む。各アーム８の先端部分には、サスペンション１０が取り付けられている。サスペンション１０の先端部分には、１つまたは複数の読取り／書込みヘッドを構成するスライダ（図２に示す）が設けられている。各ディスク４が高速で回転している状態では、ディスク４とスライダ１１との間に空気が流入することにより、ディスク４とスライダ１１との間にエアベアリングが形成される。位置決めモータ７がキャリッジ６を回すと、サスペンション１０はディスク４に対して半径方向に移動する。その結果、スライダ１１がディスク４の所望のトラックに移動する。

図２は、サスペンション１０のマイクロアクチュエータ取付部２３の斜視図である。サスペンション１０は、ロードビーム（図示せず）によって支持することができる。サスペンションは、フレクシャ２２を含むことができる。フレクシャ２２は、取付部２３を含むヘッドジンバルアセンブリを支持する。サスペンション１０の取付部２３には、読取り／書込みヘッドを構成するスライダ１１が設けられている。いくつかの実施形態では、スライダ１１は、磁気信号と電気信号との間の変換が可能な磁気抵抗（ＭＲ）素子２８を含む。ＭＲ素子２８は、磁気ヘッドを構成するスライダ１１の端部に配置されている。これらの素子２８は、データにアクセスする、すなわちディスク（図１に示す）にデータを書き込んだり、ディスクからデータを読み取ったりする。

マイクロアクチュエータ取付部２３は、フレクシャ２２の先端部分に形成されたジンバル部分３０を含む。マイクロアクチュエータ素子３１、３２は、ジンバル部分３０のスライダ１１の対向する側に個別に配置される。いくつかの実施形態によれば、マイクロアクチュエータ素子３１、３２は、ジルコン酸チタン酸鉛（「ＰＺＴ」）などの圧電プレートから形成される。マイクロアクチュエータ素子３１、３２は、構造により、スライダ１１を揺動方向に回動させる機能を有する。マイクロアクチュエータ素子３１、３２をスライダ１１と同じ側の舌状部に取り付けることにより、製造工程を簡略化する。さらに、従来のようにマイクロアクチュエータがスライダとロードビームとの間にないため、マイクロアクチュエータ素子３１、３２の位置により、接着剤の厚さ制御または垂直位置制御に対する要件が緩和される。

サスペンション１０は、２段アクチュエータ（ＤＳＡ）タイプとして構成することができ、これは、マイクロアクチュエータ取付部２３に取り付けられた２つのマイクロアクチュエータ素子３１、３２を意味する。マイクロアクチュエータ素子の任意の構成を本明細書で実施することができる。マイクロアクチュエータ取付部２３は、マイクロアクチュエータ素子３１、３２、およびスライダ１１を支持することができる。

フレクシャ２２は、金属ベース４０を含む。いくつかの実施形態では、金属ベース４０は、ステンレス鋼プレートから形成される。サスペンション１０は、トレースなどの１つまたは複数の導体を含む導電性回路部分４１も含む。導電性回路部分４１は、スライダ１１に接続する導体を含む。導体はまた、マイクロアクチュエータ素子３１、３２の電極に接続することができる。

導電性回路部分４１の長さの大部分は、金属ベース４０に支持されていない。導電性回路部分４１は、金属ベース４０と重なる第１の部分４１Ａと、金属ベース４０と重ならない第２の部分４１Ｂとを含む。第２の部分４１Ｂのより長い通路は、第２の部分４１Ｂを可撓性にする。その結果、導電性回路部分４１は、剛性への寄与度が低く、この構成は、従来の設計と比較して剛性を低減する。この点は、図７に関連して詳しく説明する。

図３は、導電性回路部分４１の反対側から見たマイクロアクチュエータ取付部２３の底面図である。フレクシャ２２は、第１の静止部２２Ａおよび第２の静止部２２Ｂを有する。フレクシャ２２の金属ベース４０は、１対の第１のアーム５１、５２と、１対の第２のアーム５３、５４とを含む。第１のアーム５１、５２は、第１の静止部２２Ａに接続する。第２のアーム５３、５４は、第２の静止部２２Ｂに接続する。１対の第１のアーム５１、５２は、先端部分５１Ａ、５２Ａを含む。各先端部分５１Ａ、５２ＡはＵ字形である。第２のアーム５３、５４のそれぞれの後端は、先端部分５１Ａ、５２Ａに隣接している。導電性回路部分４１は、第１の静止部２２Ａにおいて第１の部分４１Ａで、先端部分５１Ａ、５２Ａによって部分的に支持される。いくつかの実施形態では、ディンプルポイントから測定して、スライダの長さの３０％以内で、先端部分５１Ａ、５２Ａが舌状部９０に接続されている。

フレクシャ２２のジンバル部分３０は、固定された第１の舌部分９１、可動の第２の舌部分９２、可動の第３の舌部分９４、第１のヒンジ部分９３、および第２のヒンジ部分９５を含む。第１のヒンジ部分９３は、舌部分９１と舌部分９２との間に形成される。第２のヒンジ部分９５は、舌部分９２と舌部分９４との間に形成される。ジンバル部分３０には、第１の支持部分７０、７１が形成されている。具体的には、第１の支持部分７０、７１は、それぞれ第１のアーム５１、５２を介してフレクシャ２２の第１の静止部２２Ａに接続されている。

また、第１のアーム５１、５２の先端部分５１Ａ、５２Ａはそれぞれ、第２のアーム５３、５４を介してフレクシャ２２の第２の静止部２２Ｂに接続されている。このように、第１の支持部分７０、７１は、第１のアーム５１、５２、第２のアーム５３、５４により静止部２２Ａ、２２Ｂに支持され、ロードビームに対して弾性変形する。

マイクロアクチュエータ素子３１、３２はそれぞれ、ジンバル部分３０に形成された１対の第２の支持部分７２、７３に固定される。第１の舌部分９１は、第１の支持部分７０と７１との間に形成され、第２の舌部分９２は、第２の支持部分７２と７３との間に形成される。第１のヒンジ部分９３は、第１の舌部分９１と第２の舌部分９２との間に形成される。第２のヒンジ部分９５は、第２の舌部分９２と第３の舌部分９４との間に形成される。第１の支持部分７０、７１、第２の支持部分７２、７３、第３の支持部分７４、７５、第１の舌部分９１、第２の舌部分９２、第３の舌部分９４、およびヒンジ部分９３、９５は、すべて金属ベースの一部を構成している。これらの構成要素のそれぞれの外形は、例えば、エッチング、レーザーアブレーション、または金属を形成および成形する他の方法によって形成される。第１の舌部分９１、第２の舌部分９２、第３の舌部分９４、およびヒンジ部分９３、９５は、その上にスライダ（図２に示す）が配置されるように構成された舌状部９０を形成する。

図４は、本開示の実施形態による、マイクロアクチュエータ取付部２３の平面図である。舌状部９０は、ロードビームのディンプルとフレクシャアセンブリとの整列点を示すディンプルポイント１２を含む。いくつかの実施形態では、ディンプルポイント１２は、ロードビームのディンプルの中心を通る同じ軸線上にあり、ヒンジ部分９３の回転軸と同じ軸線上にある。金属ベース４０によって支持されていない導電性回路部分４１の長さは、ディンプルポイント１２の近くで導電性回路部分４１を舌状部９０に接続することによって最大にされる。いくつかの実施形態では、ディンプルポイント１２は、ヒンジ部分９３の回転軸を中心とする。この接続により、ジンバル部分の剛性への寄与度も低くなる。いくつかの実施形態では、導電性回路部分４１は、ディンプルポイント１２から測定してスライダの長さの３０％以内の地点で舌状部９０と接続する。舌状部９０への金属ベース４０の接続は、ディンプルポイント１２の近くにもある。１対の第１のアーム５１、５２、第２のアーム５３、５４、ならびに舌状部９０の構成は、サスペンション１０が異なるｚ高さにあるときに舌状部９０の撓みを最小にする。

マイクロアクチュエータ素子３１、３２は、スライダ１１よりも相対的に小さくすることができ、より良い質量バランスのためにディンプルポイント１２の前縁側に配置される。いくつかの実施形態では、マイクロアクチュエータ素子３１、３２のそれぞれは、寸法が０．０５１×０．２３×０．６３ｍｍであってもよい。スライダ１１は、０．１６×０．７×１．２３５ｍｍの寸法を有する。この構成により、揺れとベースプレートのねじれモードのゲインを低くするために、舌状部９０の質量バランスを向上させる。図７を参照すると、ｚ高さの変動が＋／−０．１５ｍｍの場合のサスペンションの共振周波数（ＦＲＦ）が示されている。いくつかの実施形態では、マイクロアクチュエータの長さは、スライダの長さの６０％を超えないように構成される。ジンバル部分３０は、マイクロアクチュエータの位置がディンプルポイント１２から測定してスライダの長さの３０％以内になるようにマイクロアクチュエータを取り付けるように構成されている。

図５は、本開示の実施形態による、サスペンション１０のロードビーム２００の側面図であり、ｚ高さが低い（ディスクに近い）位置にある。ロードビーム２００は、ディンプルを含む。図６は、本開示の実施形態による、サスペンション１０のロードビーム２００が、（ディスクから離れて）高いｚ高さにあるときの側面図である。図示のように、フレクシャ２２はロードビーム２００に沿って配置されている。上述したように、スライダ１１はフレクシャ２２に接続されている。開示された構成では、ロードビーム２００がディンプルを中心に「回転している」かのように、スライダが浮上状態（ｕｎｄｅｒ ｆｌｙｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）でディスクと平行のままである一方で、ロードビーム２００とともに静止部２２Ａ、２２Ｂは、異なるｚ高さでディスクに対して異なる角度を有する。アーム５１Ａ、５２Ａおよび回路部分４１Ｂがディンプルポイント１２付近で舌状部９０に接続されているので、舌状部９０は、異なるｚ高さで最小の構造的撓みを有する。言い換えれば、ロードビーム２００が曲がっていても、舌状部９０は有意に水平に留まることができる。

本開示は、当業者が本開示を作成または使用できるようにするために提供される。本開示に対する様々な変更は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義される一般的な原理は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形に適用することができる。したがって、本開示は、本明細書で説明される例および設計に限定されることを意図するものではなく、本開示には、本明細書で開示される原理および新規の特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。

Claims (19)

1. フレクシャアセンブリであって、
   スライダを受け入れるように構成されたジンバル部分であって、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含み、第２の表面でスライダを受け入れるように構成されるジンバル部分と、
   １対のマイクロアクチュエータ素子であって、１対のマイクロアクチュエータ素子のそれぞれは、スライダのそれぞれの側に配置され、第１の端部分および第２の端部分を含み、前記ジンバル部分の第２の表面に取り付けられる、１対のマイクロアクチュエータ素子と、
   前記スライダが取り付けられている前記ジンバル部分の舌状部と、
   前記ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分であって、これら支持部分に対して１対の端部分が個別に前記舌状部に固定されている、１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分と、
   第１の静止部と前記１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分と、
   を備える、フレクシャアセンブリ。
2. 前記導電性回路部分が、前記スライダの要素に接続された導体を含む、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
3. 前記導体が、前記１対のマイクロアクチュエータ素子の電極に接続する、請求項２に記載のフレクシャアセンブリ。
4. 前記１対の第１の支持部分が、第１の静止部によって個別に固定および支持される、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
5. 前記１対の第２の支持部分が、第２の静止部によって個別に固定および支持される、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
6. 前記１対の端部分がＵ字形である、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
7. 前記舌状部が、固定された第１の舌部分と、可動の第２の舌部分とを含む、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
8. 前記舌状部が、前記固定された第１の舌部分と前記可動の第２の舌部分との間に形成された第１のヒンジ部分をさらに含む、請求項７に記載のフレクシャアセンブリ。
9. 前記第１の表面がロードビームに面し、前記スライダ、前記マイクロアクチュエータ素子、および前記導電性回路部分がすべて、前記第２の表面に配置される、請求項１に記載のフレクシャアセンブリ。
10. ディスクドライブサスペンションであって、
    ロードビーム、および
    フレクシャアセンブリを含み、フレクシャアセンブリが、
    スライダが取り付けられているジンバル部分であって、第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含み、スライダが第２の表面に取り付けられている、ジンバル部分と、
    １対のマイクロアクチュエータ素子であって、１対のマイクロアクチュエータ素子のそれぞれは、前記スライダのそれぞれの側に配置され、第１の端部分および第２の端部分を含み、前記第２の表面に取り付けられる、１対のマイクロアクチュエータ素子と、
    前記スライダが取り付けられているジンバル部分の舌状部であって、舌状部の中心を示すディンプルを含む、舌状部と、
    前記ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分であって、これら支持部分に対して１対の端部分が個別に前記舌状部に固定される、１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分と、
    第１の静止部と前記１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分と、
    を備える、ディスクドライブサスペンション。
11. 前記導電性回路部分が、前記スライダの要素に接続された導体を含む、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
12. 前記導体が、前記１対のマイクロアクチュエータ素子の電極に接続する、請求項１１に記載のディスクドライブサスペンション。
13. 前記第１の表面が前記ロードビームに面し、前記スライダ、前記マイクロアクチュエータ素子、および前記導電性回路部分がすべて、前記第２の表面に配置される、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
14. 前記１対の第１の支持部分が、第１の静止部によって個別に固定および支持される、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
15. 前記１対の第２の支持部分が、第２の静止部によって個別に固定および支持される、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
16. 前記１対の端部分がＵ字形である、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
17. 前記舌状部が、固定された第１の舌部分と、可動の第２の舌部分とを含む、請求項１０に記載のディスクドライブサスペンション。
18. 前記舌状部が、前記固定された第１の舌部分と前記可動の第２の舌部分との間に形成された第１のヒンジ部分をさらに含む、請求項１７に記載のディスクドライブサスペンション。
19. フレクシャアセンブリであって、
    第１の表面と、第１の表面の反対側の第２の表面とを含むジンバル部分と、
    前記ジンバル部分の舌状部と、
    前記ジンバル部分の１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分であって、これら支持部分に対して１対の端部分が個別に前記舌状部に固定される、１対の第１の支持部分および１対の第２の支持部分と、
    第１の静止部と前記１対の端部分との間に支持されていない導電性回路部分と、
    を含む、フレクシャアセンブリ。