JP3909284B2 - 電気相互接続スキーム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
開示の主題は、一般に、ハード・ディスク・ドライブのディスク用のサーボ・ライタおよびディスク・サーティファイアの分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハード・ディスク・ドライブは、１つまたは複数のディスクに磁気的に結合される複数のヘッドを含む。ヘッドは、ディスクに磁場を発生させて、かつ磁場を検知することにより、情報の書込みおよび読取りを行う。情報は、一般に、ディスクを直径方向に広がっている環状のトラック内に記憶される。
【０００３】
ヘッドは、一般に、アクチュエータ・アームに取り付けられたたわみアームに取り付けられている。アクチュエータ・アームは、ディスク上でヘッドを移動させて、環状トラックにアクセスすることができるボイス・コイルを含む。ヘッドを環状トラックの中心に位置付けることが望ましい。トラックの中心線からずれていると、データの読取りおよび書込みの際にエラーが生じることがある。ヘッドの心合せは、環状トラック中に埋め込まれたサーボ・ビットを利用するサーボ・ルーチンで行われる。
【０００４】
サーボ・ビットは、一般に、ディスク・ドライブ・メーカの製造工場で、一般的にサーボ・ライタと呼ばれるシステムによって書き込まれる。サーボ・ライタは、ディスク・ドライブのヘッドに結合される電気回路を含む。サーボ・ライタは、サーボ書込みルーチンに従ってヘッドを駆動させてサーボ・ビットをディスクに書き込ませる。
【０００５】
従来、「サーボ書込み」のプロセスは、ハード・ディスク・ドライブのＨＤＡ（ヘッド・ディスク・アセンブリ）レベルで行われてきた。初期のドライブは複数のディスクおよびヘッドを利用しており、書き込むサーボ・トラックが今よりも少なかった（ディスク・データ密度が今よりも低かったため）ので、サーボ書込み時間は２、３分で完了した。しかし、サーボ・トラックの数は、ディスク・データ密度とともに増加し続け、すべてのサーボ・トラックの書込みおよび確認を行うのに必要な時間は、著しく増加している。また、データ密度が増加したために、以前は複数ディスクが必要とされたが、今日のハード・ディスク・ドライブの多くは、単一のディスクしか備えていない。したがって、製造上の節約のため、ＨＤＡに組み込む前に複数のディスクのサーボ書込みを行うことが、急速に望まれるようになってきている。しかし、ディスク・レベルで書き込むことについて１つ、明らかなことは、ＨＤＡレベルでは、サーボ・トラックに書き込むのにドライブ自体のヘッドが１度だけ使用されたのとは異なり、同じバンクのヘッドを使って多くのディスクに書き込むということである。サーボ・ライタのヘッドは、損耗するため、定期的に交換しなければならない。
【０００６】
ディスク・ドライブのヘッドは、従来、２本以上の撚線を直接、フレックス回路基板にはんだ付けすることによって、プリアンプ回路に結合されていた。製造効率および高周波電気性能を向上させるために、ドライブによっては、可撓性回路基板を利用して、ヘッドをプリアンプに結合しているものもある。可撓性回路基板は一対の可撓性誘電ストリップの間に配置された金属トレースを含む。トレースは、フレックス回路基板の端部に配置されたコンタクト・パッドで終わっている。ハード・ディスク・ドライブでは、エレクトロニクスを駆動するための接続を、一般に、超音波またはレーザ・ボンディングで行う。
【０００７】
しかし、複数のディスク用サーボ・ライタ・レベルで、ヘッドの接続にはんだ付け、超音波またはレーザ・ボンディングを使用することは、ロジスティック上、コスト上および汚染の点で問題があるため、絶対に受け入れられない。したがって、複数のディスクを対象とするサーボ・ライタでは、ある種の電気コネクタを介して、ヘッドをサーボ・ライタ回路に結合することが望ましい。厳しいスペース上の制約、および、通常１ヘッド当たり４カ所または５カ個所という多数の電気接続部のために、多くの市販のコネクタは適用できない。従来技術の適用例には、ヘッドのフレックス回路基板のパッドに接続するために、バネ仕掛けの「ポゴ」ピンを使用しているものもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ポゴ・ピンは曲がりやすく、時々、交換しなければならない。さらに、ポゴ・ピン・コネクタはかさばり、対応するプリント回路基板へのはんだ付けが難しい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
ハード・ディスクに結合した装置のためのコネクタ。このコネクタは、一対の圧力プレートに結合されたバネを含む。このコネクタは、さらに、圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板を含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ヘッド・ジンバル・アセンブリの可撓性回路基板を、ハード・ディスクに結合された装置の駆動回路に結合することができるコネクタを開示する。このコネクタは、一対のバネ仕掛けのプレートを含み、これらは、可撓性回路基板を押してプリント回路基板に接触させる。プリント回路基板は駆動回路に結合される。圧力プレートは手で押して開位置にすることができ、オペレータは、可撓性回路基板をコネクタに挿入、またはそこから取り外すことができる。本明細書で説明している装置は、はんだ付けや超音波ボンディングなどの二次的な端部接続プロセスなしに、素早くヘッドの交換を行うことができる、きわめてコンパクトかつ丈夫で、容易に変更可能かつ拡張可能な電気的相互接続スキームをめざしたものである。
【００１１】
プリント回路基板は、各側に、ヘッドの接続端部のフレックス回路基板のパッド位置に一致する金メッキしたパッドを有する。１つのＰＣＢ（プリント回路基板）は、各側に１つずつ、２つのヘッドを接続させることができる。一般に、最新のＭＲまたはＧＭＲ型の読取り／書込みヘッドで使用する場合、各側それぞれに４パッドを設ける。ＰＣＢはまた、１つまたは複数の位置決めピンも有し、それによってＰＣＢの各側で、ヘッドのフレックス回路基板の正確な位置決めを実現する。各圧力プレートは、各接続端部パッドの中心上に点接触圧を加えるための小さい突出部を有する。したがって、ヘッドのフレックス回路基板がＰＣＢ上に位置決めされ、バネ荷重された圧力プレートがフレックス回路基板上に取り付けられると、圧力プレート上の突出点において、ヘッドのフレックス回路基板のパッドが、ＰＣＢの金メッキ・パッドに対して押し付けられる。さらに、圧力プレートは、一体化されたバネ「フィンガ」を用いて設計されており、それによって、正常な製造上の厚みの変動を可能にする。
【００１２】
参照番号によって、図面をより詳細に参照すると、図１は、ディスク１２（１つのディスクのみを示してある）上にサーボ・ビットを書き込むために使用するサーボ・ライタ１０を示す。ディスク１２は、サーボ書込みプロセスが完了した後、続いてハード・ディスク・ドライブ（図示せず）に取り付けられる。ディスク１２は、複数のヘッド１６に磁気的に結合される。各ヘッド１６は、一般に「Ｅブロック」アセンブリ２８と呼ばれるアクチュエータ構造に取り付けられたたわみアーム１８に取り付けられる。アクチュエータは、ヘッド１６をディスク１２上に正確に位置付ける。各ヘッド１６はまた、各ヘッド１６の読取りおよび書込みエレメントへの電気接続端部を設けた可撓性回路基板２２に接続される。サーボ・ライタを完全に組み立てたならば、可撓性回路基板２２を、第２プリント回路基板ということもあるプリアンプ・フレックス回路基板２４に取り付ける。プリアンプ・フレックス回路基板２４は、一般に、アクチュエータのサーボ・ライタ回路２６を含む。
【００１３】
サーボ書込み回路２６は、ヘッド１６が、ディスク１２を磁化させて、サーボ・ビットを書き込むようにさせるＲ／Ｗプリアンプ、マイクロプロセッサ、メモリ、デジタル−アナログ変換器、増幅器など（図示せず）を含むことができる。
【００１４】
Ｅブロック・アセンブリ２８は、サーボ回路２６からヘッド１６への電気経路を提供することができるルーティング・トレース、パッドなどを含む、フレックス回路基板２４を含む。ルーティング・トレース、パッドなどは、一般に、当技術分野において知られている誘電基板に取り付けられる。Ｅブロック・アセンブリ２８は、さらに、可撓性回路基板２２をフレックス回路基板２４に結合する、複数のコネクタ・アセンブリ３０を有する。
【００１５】
図２に示すように、各コネクタ・アセンブリ３０は、Ｅブロック・アセンブリ２８の回路基板２４にはんだ付けされた、第１プリント回路基板であるプリント回路基板３２を含む。各プリント回路基板３２は、回路基板２４の対応するパッド３６に電気的に接続される複数のコンタクト・パッド３４を含む。コンタクト・パッド３４は、可撓性回路基板２２の対応するパッド（図示せず）に一致するように構成される。１つまたは複数のプリント回路基板３２は、その基板３２の両側に配置されたコンタクト・パッド３４を有するようにすることもでき、それによって、単一のコネクタ・アセンブリ３０が２つの可撓性回路基板２２をサーボ・ライタ回路２６に結合させることができる。各プリント回路基板３２は、１つまたは２つの位置合せピン３８を有する。
【００１６】
図１を参照すると、各コネクタ３０は、可撓性回路基板２２のコンタクト・パッドが、プリント回路基板３２のコンタクト・パッドに電気的に接続されるように、可撓性回路基板２２をプリント回路基板３２に押し込むクランプ４０を含む。可撓性回路基板２２が、一般に、コンタクト・パッドの反対側で絶縁されることに注意されたい。したがって、クランプ４０は、必ずしも電気絶縁性を有する必要はない。
【００１７】
図３および４に示すように、各クランプ４０は、第１の圧力プレート４２と第２の圧力プレート４４を含む。圧力プレート４２、４４は、プレート４２、４４の対応する取付け台４６を中心として回動する。圧力プレート４２、４４は、ヒンジのような動きが得られるように、取付け台４６に取り付けられた金属ワイヤ４８によって互いに結合される。
【００１８】
各クランプ４０は、バイアスをかけてプレート４２、４４を閉位置にする複数のバネ５０を含む。圧力プレート４２、４４は、ノッチ５２部でまたはその近くでプレート４２、４４を近づけるように押すことによって回転する。押すのを止めバネ５０を解放させると、プレート４２、４４は閉位置に戻る。圧力プレート４２、４４は、電気絶縁体としての利点も有する、比較的安価な成形プラスチック材で構成することが望ましい。
【００１９】
各圧力プレート４２、４４は、複数のフィンガ５４を備えている。外側のフィンガ５４は、図２に示すプリント回路基板３２の位置合せピン３８を受けるように配置された位置合せ穴５６を含む。ボール５８を、プレート４２、４４の中間フィンガ５４の対応する凹部６０中に押し込むことができる。ボール５８は、プレート４２、４４によって加えられたバネ力を可撓性回路基板２２およびプリント回路基板３２のコンタクト・パッド上に集中させる。超硬合金ボールを使用することにより、優れた耐磨耗性が提供される。しかし、このボール形状を、圧力プレート４２、４４中に成型することも可能である。フィンガ５４は、プレート４２、４４中に柔軟性を提供することにより、可撓性回路基板２２とプリント回路基板３２の両方の厚みのばらつきを補償する。
【００２０】
作動中、各コネクタ３０のクランプ４０は、押されて、圧力プレート４２、４４を開位置に移動させる。次いで、１つまたは複数の可撓性回路基板２２が、プリント回路基板３２上に置かれ、それによって基板２２および３２のコンタクト・パッドが位置合わせされる。次いで、圧力プレート４２、４４が解放されて、バネ５０が、プレート４２、４４、およびボール５６を介して、可撓性回路基板２２上にバネ力を加える。このバネ力によって、可撓性回路基板２２およびプリント回路基板３２の対応するコンタクト・パッドは互いに押し合う。このプロセスが、各コネクタ３０および対応する可撓性回路基板２２について繰り返される。
【００２１】
すべての可撓性回路基板２２がコネクタ３０に取り付けられると、サーボ・ライタ回路２６は、ヘッド１６がサーボ・ビットをディスク１２に書き込むようにヘッドを駆動できるようになる。サーボ書込みプロセスが完了すると、ヘッド１６はディスク１２から退き、新しいディスクが取り付けられ、プロセスが繰り返される。ヘッドが磨耗すると、または損傷を受けると、１つまたは複数のクランプ４０が開かれ、可撓性回路基板２２がコネクタ３０から取り外され、次いで、ヘッド・アセンブリ１８を取り除くことが可能になる。
【００２２】
特定の例示的実施形態を説明し、添付の図面で示してきたが、このような実施形態が本発明を例示するものにすぎず、広範囲の本発明を制限するものではないこと、また、当業者には、様々な他の変更形態も可能であるため、本発明が、示し、説明した特定の構造および構成に制限されるものではないことを理解されたい。
【００２３】
サーボ・ライタを示し、説明してきたが、コネクタ・アセンブリは、ディスク・サーティファイアなどのその他の装置、またはサーボ・ライタとディスク・サーティファイアの両方を含むシステムに使用できることも理解されたい。ディスク・サーティファイアは、一般に、ハード・ディスクの表面の磁気および／または表面の欠陥を検出する。複数のハード・ディスクをテストすることが望ましい場合もある。ある種のディスク・サーティファイアで使用されているスタイラス／ヘッドは、磨耗し、交換しなければならない。本発明のコネクタ・アセンブリは、磨耗ヘッドの迅速な交換を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーボ・ライタの斜視図である。
【図２】サーボ・ライタのアームに取り付けられた複数のプリント回路基板を示す斜視図である。
【図３】サーボ・ライタのコネクタ用のクランプの後部斜視図である。
【図４】クランプの分解図である。
【符号の説明】
１０ サーボ・ライタ
１２ ディスク
１６ ヘッド
１８ たわみアーム、ヘッド・アセンブリ
２２ 可撓性回路基板
２４ プリアンプ・フレックス回路基板
２６ サーボ書込み回路
２８ Ｅブロック・アセンブリ
３０ コネクタ・アセンブリ
３２ プリント回路基板
３４ コンタクト・パッド
３６ パッド
３８ 位置合せピン
４０ クランプ
４２ 第１の圧力プレート
４４ 第２の圧力プレート
４６ 取付け台
４８ 金属ワイヤ
５０ バネ
５２ ノッチ
５４ フィンガ
５６ 位置合せ穴
５８ ボール
６０ 凹部

Claims (31)

1. ハード・ディスクに結合された装置のための電気コネクタ・アセンブリであって、
   第１の圧力プレートと、
   第２の圧力プレートと、
   前記第１および第２の圧力プレートに結合されたバネと、
   前記第１および第２の圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板とを含む電気コネクタ・アセンブリ。
2. 前記第１の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項１に記載のアセンブリ。
3. 前記第２の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項２に記載のアセンブリ。
4. 前記第１の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項１に記載のアセンブリ。
5. 前記第２の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項４に記載のアセンブリ。
6. 前記第１および第２の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項１に記載のアセンブリ。
7. 前記プリント回路基板が、前記第１の圧力プレートの位置合せ穴および前記第２の圧力プレートの位置合せ穴を通って延びる位置合せピンを含む請求項１に記載のアセンブリ。
8. ハード・ディスク・ドライブのヘッド・アセンブリの可撓性回路基板に結合される装置のための電気コネクタ・アセンブリであって、
   第１の圧力プレートと、
   第２の圧力プレートと、
   前記第１の圧力プレートにバイアスをかけて閉位置にするバネ手段と、
   前記第１の圧力プレートが閉位置にある場合に、可撓性回路基板と電気的に接続されるプリント回路基板とを含む電気コネクタ・アセンブリ。
9. 前記第１の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項８に記載のアセンブリ。
10. 前記第２の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項９に記載のアセンブリ。
11. 前記第１の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項８に記載のアセンブリ。
12. 前記第２の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項１１に記載のアセンブリ。
13. 前記第１および第２の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項８に記載のアセンブリ。
14. 前記プリント回路基板が、前記第１および第２の圧力プレートと整列するための位置合せ手段を有する請求項８に記載のアセンブリ。
15. 可撓性回路基板に取り付けられるヘッドに結合されたディスクにサーボ情報を書き込むサーボ・ライタであって、
    第１の圧力プレートと、
    第２の圧力プレートと、
    前記第１および第２の圧力プレートに結合されたバネと、
    前記第１および第２の圧力プレートの間に配置され、可撓性回路基板に結合された第１のプリント回路基板と、
    前記第１のプリント回路基板に結合されたサーボ書込み回路とを含むサーボ・ライタ。
16. 前記第１の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項１５に記載のサーボ・ライタ。
17. 前記第２の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項１６に記載のサーボ・ライタ。
18. 前記第１の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項１５に記載のサーボ・ライタ。
19. 前記第２の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項１８に記載のサーボ・ライタ。
20. 前記第１および第２の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項１５に記載のサーボ・ライタ。
21. 前記第１のプリント回路基板に取り付けられ、前記サーボ回路に結合された第２のプリント回路基板をさらに含む請求項１５に記載のサーボ・ライタ。
22. 前記第１のプリント回路基板が、前記第１の圧力プレートの位置合せ穴および前記第２の圧力プレートの位置合せ穴を通って延びる位置合せピンを含む請求項１５に記載のサーボ・ライタ。
23. 可撓性回路基板に取り付けられたヘッドに結合されたディスクにサーボ情報を書き込むサーボ・ライタであって、
    前記ディスク上にサーボ情報を書き込むサーボ書込み回路手段と、
    前記可撓性回路基板を前記サーボ書込み回路手段に結合する第１のプリント回路基板手段と、
    第１の圧力プレートと、
    第２の圧力プレートと、
    前記第１および第２の圧力プレートにバイアスをかけて閉位置にし、それによって前記可撓性回路基板および前記第１のプリント回路基板手段に圧力を加えるバネ手段とを含むサーボ・ライタ。
24. 前記第１の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
25. 前記第２の圧力プレートに付けられた複数のボールをさらに含む請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
26. 前記第１の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
27. 前記第２の圧力プレートが複数のフィンガを含む請求項２６に記載のサーボ・ライタ。
28. 前記第１および第２の圧力プレートがプラスチック材で構成されている請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
29. 前記第１のプリント回路基板手段を前記サーボ書込み回路手段に結合する第２のプリント回路基板手段をさらに含む請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
30. 前記第１のプリント回路基板手段が、前記第１および第２の圧力プレートと整列するための位置合せ手段を有する請求項２３に記載のサーボ・ライタ。
31. ヘッド・ジンバル・アセンブリの可撓性回路基板をサーボ書込み回路に結合する方法であって、
    第１の圧力プレートおよび第２の圧力プレートを押し下げて開位置にするステップと、
    可撓性回路基板を、第１および第２の圧力プレートの間に配置されたプリント回路基板上に置くステップと、
    可撓性回路基板およびプリント回路基板に圧力を加える第１および第２の圧力プレートを解放するステップとを含む方法。

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