KR100235889B1

KR100235889B1 - 통합된 전기 도전체를 갖는 헤드 짐벌 어셈블리

Info

Publication number: KR100235889B1
Application number: KR1019960031362A
Authority: KR
Inventors: 디. 팔머 다렐; 데이비드 에어펠딩 에이.; 제이. 루이즈 오스카; 파타나이크 수리아
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR980011014A

Abstract

로드 빔(load beam), 한 쌍의 플렉서 암(flexure arm), 슬라이더 지지 부재(slider support member) 및 다수의 전기 라인(electrical line)으로 이루어진 싱글 피스(single piece)의 헤드 짐벌 어셈블리(Head Gimbal Assembly : HGA)가 기재되어 있다. 헤드 짐벌 어셈블리는 지지층, 유전층 및 고강도의 전기 도전층으로 이루어진 적층된 재료로 형성된다. 전기 라인은 고강도의 전기 도전층 내에 형성되어 로드빔의 뒤를 따라 연장된다. 슬라이더의 후면(back suface)은 플렉서 암들 사이에 형성된 개구(aperture)를 통해 접근가능하고, 전기 라인은 슬라이더의 뒤에서 끝난다. 대안적으로, 전기 라인은 로드 빔의 뒤 또는 전면을 따라 연장되고 슬라더의 트레일링 에지(trailing edge)에서 끝난다.

Description

통합된 전기 도전체를 갖는 헤드 짐벌 어셈블리

제1도는 슬라이더의 서스펜션 시스템(slider suspension system)의 개략적 측면도.

제2도는 제1도의 라인 2-2를 따라 취해진 슬라이더 서스펜션 시스템의 단면도.

제3도는 슬라이더 서스펜션 시스템의 등각도(isometric view).

제4도는 제3도의 라인 4-4를 따라 취해진 슬라이더 서스펜션 시스템의 단면도.

제5도는 슬라이더 서스펜션 시스템을 사용하는 디스크 파일(disk file)의 개략도.

제6도는 종래 기술에 따른 헤드 짐벌 어셈블리(Head Gimbal Assembly : HGA)의 등각도.

제7도는 본 발명에 따른 헤드 짐벌 어셈블리의 등각도.

제8도는 제7도의 라인 8-8을 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

제9도는 제7도의 라인 9-9을 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

제10도는 제7도의 라인 10-10을 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

제11도는 제10도의 헤드 짐벌 어셈블리의 대안적인 실시예의 단면도.

제12도는 종래 기술에 따른 헤드 짐벌 어셈블리의 평면도(top view).

제13도는 본 발명에 따른 헤드 짐벌 어셈블리의 평면도.

제14도는 제13도에 도시된 헤드 짐벌 어셈블리의 등각도.

제15도는 제14도의 라인 15-15를 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

제16도는 제14도의 라인 16-16를 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

제17도는 제13도의 도시된 헤드 짐벌 어셈블리의 측면도.

제18도는 본 발명에 따른 헤드 짐벌 어셈블리를 제조하는 데에 사용된 프레임(frame)의 평면도.

제19도는 본 발명에 따른 헤드 짐벌 어셈블리의 대안적인 실시예의 평면도.

제20도는 제19도의 라인 20-20을 따라 취해진 헤드 짐벌 어셈블리의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제1트랜스듀서 서스펜션 14 : 제2트랜스듀서 서스펜션

18 : 액튜에이터 암 22 : 제1슬라이더

26 : 제2슬라이더 27,28 : 데이터 트랜스듀서

30,34 : 하드 자기 디스크

[발명의 목적]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]

본 발명은 자기 디스크 파일(magnetic disk file)에 대한 헤드 짐벌 어셈블리에 관한 것으로서, 특히 적층의 한 층에 전기 라인이 형성된 적층 재료로부터 형성된 헤드 짐벌 어셈블리에 관한 것이다.

최소한 하나의 회전 디스크 상의 데이터 판독 및/또는 기입용 슬라이더에 장착된 트랜스듀서를 사용하는 자기 기록 디스크 파일은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 그러한 시스템에서, 슬라이더는 일반적으로 서스펜션 시스템에 의해 액튜에이터 암(actuator arm)에 부착된다.

많은 서스펜션 시스템(또한 헤드 짐벌 어셈블리라고 호칭)은 몇몇 방식으로 슬라이더와 서스펜션 간에 위치된 플렉서(flexure)를 포함한다. 예를 들어, R. Watrous의 미국 특허 제4,167,765호는 보강 부재(stiffened member) 상에 부가된 플렉서를 개시한다. Blaesar 등의 미국 특허 제5,198,945호는 플렉서로서 서스펜션 재료를 사용하는 다른 설계를 개시한다.

2개의 플렉서 암 사이에 형성된 개방 공간에 슬라이더가 배치된 시스템이 공지되어 있다. 예를들어, 제6도는 Johnson 등의 미국 특허 제5,331,489호에 개시된, 슬라이더가 2개의 플렉서 암 사이에 배치되어 있고 4개의 개별적인 배선(wire)들에 의해 슬라이더에 전기적으로 부착된 헤드 짐벌 어셈블리를 도시한다. 이러한 개별적인 배선들은 슬라이더의 뒷부분에서 끝나며 4개의 배선들은 자기저항성(magnetoresistive; MR) 헤드 기술을 수용(accomodation)하도록 사용된다.

슬라이더를 슬라이더 지지 수단에 부착시키는 땝납 볼(solder ball)의 사용은 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, Ainslie 등의 미국 특허 제4,761,699호는 슬라이더를 서스펜션에 기계적으로 부착시키고 트랜스듀서를 디스크 파일 판독/기입 전자 장치에 전기적으로 접속시키는 리플로우된(reflowed) 땝납 볼의 사용을 개시한다. 또한, Ainslie 등의 미국 특허 제4,789,914호는 케이블을 슬라이더의 뒤에 전기적으로 부착시키는 납땜(solding) 기술을 개시한다.

슬라이더 서스펜션 시스템을 구성하기 위해 적층된 재료를 사용하는 것은 본 기술 분야에 공지되어 있다. 예를 들어, Erpelding 등의 미국 특허 제4,996,623호는 2개의 금속층 사이에 끼여있는 폴리이미드(polyimide) 재료의 막(sheet)으로 구성된 서스펜션 시스템을 개시한다. 또한, 미국 특허 제4,996,623호는 슬라이더에 전기 접속을 제공하기 위해 서스펜션의 구리층에 다수의 도전체(conductor)가 형성될 수 있다는 것을 개시한다. 또한, 서스펜션 구성을 위해 개별적인 층을 사용하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, G, Oberg의 미국 특허 제4,819,094호는 가요성 구리 도전체(flexible copper conductor)가 한쌍의 폴리이미드 막 사이에 샌드위칭(sandwiching)된 서스펜션 시스템을 개시한다.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]

간략하게, 본 발명의 양호한 실시예는 슬라이더를 홀딩(holding)시키는 슬라이더 지지 부재, 슬라이더에 로드를 인가하는 로드 빔, 및 로드 빔의 뒤를 따라 연장하는 전기 케이블을 포함하는 헤드 짐벌 어셈블리이다.

헤드 짐벌 어셈블리는 도전층, 유전층 및 지지층을 포함하는 적층된 재료로부터 만들어진 싱글 피스(single piece)이다. 도전층은 고강도 구리 합금과 같은 고강도 전기 도전성 재료로 구성된다. 유전층은 폴리이미드, 테플론(teflon) 또는 에폭시 같은 전기 절연 재료로 구성되어 있다. 지지층은 스테인레스 스틸(stainless steel) 티타늄 또는 베릴륨 구리(berylium copper)와 같은 더욱 강성인 재료(rigid materal)로 구성된다.

전기 케이블이 슬라이더의 뒤에 접속되도록 배치되며 적층된 재료의 도전층 및 유전층으로 구성된다. 도전층은 유전층 상에 배치되며 다수의 긴 스트립(elongated strip)은 도전층 상에, 각각의 긴 스트립은 분리시키는 공간을 두고 형성된다. 유전층은 전기 단락을 방지하기 위해 슬라이더의 후면(backside surface)과 도전층 사이에 그리고 로드 빔의 후면과 도전층 사이에 배치되어 있다.

다른 실시예에서, 전기 라인들은 로드 빔의 후면 또는 전면을 따라 연장하며 슬라이더의 트레일링 에지(trailing edge)에서 끝난다.

[발명의 구성 및 작용]

제1도는 액튜에이터 암(18)에 부착된 제1트랜스듀서 서스펜션(10) 및 제2트랜스듀서 서스펜션(14)의 개략도이다. 또한, 서스펜션(10 및 14)들은 헤드 짐벌 어셈블리로서 참조된다.

제1슬라이더(22)는 암(18)에 장치된 제1트랜스듀서 서스펜션(10)의 종단에 배치된다. 제2슬라이더(26)는 암(18)에 장치된 제2트랜스듀서 서스펜션(14)의 종단에 배치되어 있다. 슬라이더(22)는 하디 자기 디스크(30)과 함께 자기 매체 상에 데이터를 판독 및/또는 기입하는 데이터 트랜스듀서(27)을 1개 이상 포함한다. 유사하게, 슬라이더(26)은 하드 자기 디스크(34)와 함께 자기 매체 상에 데이터를 판독 및/또는 기입하는 데이터 트랜스듀서(28)을 1개 이상 포함한다.

제2도는 제1트랜스듀서 서스펜션의 단면도로서, 서스펜션(10)의 제1층(40), 제2층(44) 및 제3층을 포함하는 다층화된 적층(multiayered laminate, 39)인 것을 도시한다. 제1층(40)은 제2층(44)의 표면에 인접하여 배치된다. 제3층(48)이 제2층(44)의 다른 쪽 면에 인접하여 배치되어 제2층(44)가 제1층(40)과 제3층(48)을 분리시키는데, 층(40,44 및 48)들 모두는 서로 평행한 평면으로 배치된다. 층(40,44 및 48)들은 일반적으로 층(40)과 층(44) 사이에 그리고 층(44)와 층(48) 사이에 도포된 얇은 고착층(adhesive layer)에 의해 함께 고착된다.

제2도에 도시된 다양한 소자들에 대해 표시된 크기 및 구성은 다음과 같다. 양호한 실시예에서, 제1층은 .051 밀리미터의 두께 “w”를 가지며 풀 하드(full hard) 스테인레스 스틸(301, 302 또는 304)를 포함한다. 보다 일반적으로, 제1층(40)은 약 .076 밀리미터 정도 또는 그보다 작은 두께 “w”를 가지며 스테인레스 스틸 같은 강성 재료를 포함한다. 전형적으로, 제1층(40)은 300 시리즈 스테인레스 스틸(300 series stainless steel)을 포함하지만, 그러나 다른 스테인레스 스틸 및 다른 강성 재료(예, 베릴륨 구리 또는 티타늄)도 역시 사용될 수 있다.

양호한 실시예에서, 제2층(44)은 듀폰사[E.I. Du Pont de Nemours and Company(“Dupont”)]에 의해 제조된 KaptonE 상표 폴리이미드의 특성과 유사한 특성을 갖는 폴리이미드를 포함하며, 약 3.0 내지 3.5 정도의 범위에 속하는 유전 상수를 포함한다. 또한, 폴리이미드의 열팽창 계수(Coefficient of Thermal Expansion : CTE)는 적층이 제조된 후에 적층(39)가 자연스런 응력(neutral stress) 상태에 있게 하는 열팽창 계수이어야 한다. 자연스런 응력 상태는 적층이 제조된 후에 평면(flat) 상태를 유지하게 되고 제1층(40) 또는 제3층(48)이 에칭된 후에 말리지(curl up)않게 되는 것을 의미한다. 또한, 층(40,44 및 48)들을 고착시키기 위해 사용된 고착제는 약 350℃ 정도의 온도까지 적층(39)를 원상태로 보존하도록 충분히 견고해야 한다.

양호한 실시예에서, 제2층(44)는 .0165 밀리미터 정도의 두께 “x”를 갖는다. 박막층이 서스펜션(10)의 보강성(stiffness)을 낮게 유지해야할 필요가 있기 때문에 이러한 두께가 선택되었으나, 두께가 .0165 밀리미터 이하인 폴리이미드막의 가격이 제한요소이다.

아리조나주 챈들러의 로저스사[Rogers Corporation, (Circuit Materials Unit)는 상기 기재된 사양(specification)들에 부합하는 제2층(44)를 갖는 적층(39)를 공급한다. 적층(39)의 주문시, 후술된 합금들 중의 하나와 같은, 제3층(48)으로서 바람직한 재료가 제1층(40), 제2층(44) 및 제3층(48)에 대한 명세서들과 함께 로저스사에 제공된다. 그런 다음에 로저스사는 특허인 방법을 사용하여 적합한 적층을 마련한다. 로저스사의 적층에서, 제2층(44)는 미쓰이 토아쯔 화학 회사(Mitsui Toatsu Chemical, Inc)에서 제조된 Kool Base상표 재료에 사용된 것과 동일한 폴리이미드(또는 유사한 폴리이미드)로 고려되는 .0165 밀리미터 폴리이미드층[층(44)]를 포함한다. Kool Base 폴리이미드에서, 층(44)을 층(40 및 48)에 결합시키기 위해 폴리이미드층의 각면에 고착제의 박층이 도포된다.

로저스사의 적층의 대용품으로서는 듀폰의 EKJ 자기-고착 폴리이미드 합성물(self-adhering polymide composite)(듀폰에서 제조된 KaptonE 상표 폴리이미드)의 .0165 밀리미터의 층을 가지며, 제2층(44)에 대한 상기 기재된 다른 사양에 부합하는, 듀폰에서 주문 제조된, 적층이 있다.

보다 일반적으로 말해서, 제2층(44)는 .018 밀리미터 또는 그 이하의 두께 “x”를 가지며, 약 3.0 내지 3.5 정도의 범위의 유전 상수 및 적층이 제조된 후에 자연스런 응력 상태에 있을수 있게 하는 열팽창 계수를 갖는 유전 재료를 포함한다.

특정 목적의 특정 폴리이미드의 적합성이 증명되어야 함에도 불구하고, 미국 특허 제4,839,232호, 제4,543,295호 및 제5,298,331호에 개시된 유형의 폴리이미드는 제2층(44)로서 사용될 수 있다. 또한, 비도전성 에폭시 및 다른 유전 재료와 마찬가지로 화학식 F(CF₂)_nF의 테프론 화합물들도 역시 제2층으로서 사용하기에 적합하다.

양호한 실시예에서, 제3층(48)은 .0178 밀리미터 두께 “y”를 가지며 Olin Brass사에 의해 제조된 TMO3 템퍼(temper, 풀 하드 히트 템퍼)를 갖는 구리 합금 C7025와 같은 구리-니켈-실리콘-마그네슘 합금(조성비: 96.2%, Cu : 3%, Ni : 0.65%, Si; 및 0.15% Mg)을 포함한다.

제3층(48)로서의 역할을 하는 다른 특정 재료의 예는 다음을 포함한다: 1. 고강도 베릴륨 구리 합금[조성비: 97.2-98.4%, Cu : 0.2-0.6% Be; 및 1.4-2.2% Ni, 예를 들어 HT 템퍼를 갖는 Brush Wellman 베릴륨 구리 합금 3(C17510)]; 2. 고강도 황동 합금[조성비: 97.5%, Cu; 2.35% Fe; 0.03% P; 및 0.12% Zn, 예를 들어 스프링 템퍼(spring temper)를 갖는 Oline Brass 구리 합금 C194]; 3. 고강도 티타늄 구리 합금(조성비: 96.1%-96.6% Cu; 및 2.9-3.4% Ti, 예를 들어 TiCuR1-EHM 템퍼를 갖는 Nippon Mining 티타늄 구리 합금).

보다 일반적으로 말하면, 제3층(48)은 고강도 전기 도전성 재료를 포함하며 .018 밀리미터 또는 그보다 작은 두께 “y”를 갖는다. 본 발명의 목적을 위해서, 용어 “고강도”는 70 ksi(kilopounds per square inch)보다 큰 인장 산출 강도(tensile yield strength: S_y)를 가지며 또 1시간 동안 300℃의 온도에 노출된 경우에 10%보다 많이 유연해지지 않는 재료를 의미한다.

제3도는 제1트랜스듀서 서스펜션(10)의 평면도이다. 서스펜션(10)은 슬라이더부(54), 암부(58) 및 링크부(62)(로드빔을 역시 나타냄)를 갖는다. 다수의 전기 라인(66)은 시스템(10)의 표면(70)상에 있다. 전기 라인(66)이 인접한 전기 라인(66)과 단락하게 되는 것을 방지하기 위해 각 전기 라인(66)은 측면을 따라 배치된 공간(74)를 갖는다.

또한 다수의 힌지(hinge, 78)들이 표면(70) 상에 도시된다. 힌지(78)은 제3층(48)에 채널(channel)을 형성하도록 제3층(48)이 제거된 영역이다. 힌지(78)들은 서스펜션(10)의 가요성을 증가시키며 또는 서스펜션(10)이 소정의 각도까지 굽어지게 한다.

유사하게, 힌지는 역시 제1층(40) 내에 채널을 에칭함으로써 형성될 수도 있다.

부분(54,58 및 62)들은 서스펜션(10)의 영역을 표시하지만, 서스펜션(10)은 제2도 및 제4도를 참조하여 본 명세서에 설명된 바와 같이 적층된 재료의 하나의 연속 피스(continuous piece)로부터 양호하게 형성된다.

슬라이더부(54)는 판독/기입 슬라이더(22)가 장착되는 서스펜션(10)의 일부이다. 전기 라인(55)들은 제5도를 참조하여 설명되는 바와 같이 슬라이더(22) 및 트랜스듀서를 외부 시스템에 접속시키는 전기 접속을 형성한다.

암부(58)은 액튜에이터 암(18)에 접속된 서스펜션(10)의 일부이다. 전형적으로, 암부(18)을 제2도에 도시된 제1층(40)을 따라 액튜에이터 암(18)에 결합, 웰딩(welding), 스웨이징(swaging) 또는 스크류잉(screwing)시킴으로써 암부(58)이 액튜에이터 암(18)에 부착된다.

링크부(62)는 암부를 슬라이더부(54)에 접속시킨다. 서스펜션(14)는 서스펜션(10)과 동일하며 부분(54,58 및 62)들 및 전기 라인(66)을 포함하여 제3도에 도시된 모든 구성 요소를 포함한다.

제4도는 전기 라인이 제3층(48)의 영역이라는 것을 도시하는 서스펜션(10)의 단면도로서, 단면이 거의 직사각형이고 공간(74)들 가운데 하나에 의해 서로 인접한 전기 라인(66)으로부터 분리된 단면도이다. 공간(74)는 제2층(44)까지 하향 연장되어서 제2층(44)가 공간(74)를 통해서 노출되게 한다.

전기 라인(66)들은 표준 금속 에칭 기술을 사용하여 표면(70)을 에칭함으로써 형성된다. 예를 들어, 제3층(48)이 상술된 구리 합금 중의 하나를 포함하는 경우, 층(48)은 제2염화철 또는 다른 적합한 에칭제에 의해 에칭된다. 에칭 공정은 특정 영역으로부터 금속을 제거하여, 전기 라인(66)들을 정하는 공간(74)들을 형성한다. 실제로, 보통의 화학적 에칭 공정은 공간(74)들에 대해서 제4도에 도시된 것과 같은 완전한 직사각형을 갖는 그루브(groove)를 형성하지 않을 것이다. 화학적 에칭 공정에 의해 형성된 실제 그루브는 본 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이 약간 라운드형이거나 또는 테이퍼형(tapered)이다. 일반적으로, 전기 라인(66), 공간(74) 및 힌지(78)과 같은 구조들은 포토리쏘그래피 공정을 사용하여 또는 레이져 머시닝(laser machining)같은 수치 제어된 이미징에 의해 제3층(48) 상에 직접 형성된다. 양호한 실시예에서, 제1층(40), 제2층(44), 및 제3층(48)은 초기에는 스테인레스 스틸/폴리이미드/구리 합금 적층의 적층된 재료의 연속된 시트(sheet)로 구성된다. 그 다음으로, 다수의 슬라이더 서스펜션 시스템(10)은 상술된 기술을 사용하여 적층의 시트로부터 제조된다.

금속-폴리이미드 재료를 준비하기 위한 일반적인 공정은 St.Clair 등의 미국 특허 제4,543,295호(1985.9.24일 허여됨)에 개시되어 있다.

제5도는 본 발명의 트랜스듀서 서스펜션 시스템(10)을 사용하는 자기 기록 디스크 파일(84)의 개략도이다. 서스펜션 시스템(14)는 서스펜션 시스템(10)과 동일하며 따라서 다음의 설명은 서스펜션 시스템(10) 또는 서스펜션 시스템(14)에 동일하게 적용된다는 것을 이해해야 한다. 또한 서스펜션 시스템(10 및 14)는 플로피 디스크 드라이브, 광학 드라이브 또는 콤팩트 디스크 플레이어들과 같은 다른 데이터 저장 시스템에 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

디스크 파일(84)는 하드 디스크 드라이브에 사용하기 적합한 다수의 자기 기록 디스크(898)을 포함한다. 디스크(88)은 스핀들 모터(spindle motor, 96)에 접속된 스핀들 샤프트(spindle shaft, 92) 상에 장착된다. 모터(96)은 섀시(chassis, 100)에 장착된다.

다수의 판독/기입 슬라이더(22 및 26)은 디스크(88) 상에 배치되어 각 디스크(88)이 슬라이더(22 및 26) 중 하나에 접속될 수 있다. 각각의 슬라이더(22 및 26)은 디스크(88) 상의 다수의 동심 데이터 트랙 상에 데이터를 판독 및 기입하는 트랜스듀서를 포함하며, 서스펜션 시스템(10 또는 14)들 중 하나에 부착된다. 각각의 서스펜션 시스템(10 또는 14)들은 회전 액튜에이터(104)에 부착된 액튜에이터 암(18)에 부착된다. 회전 액튜에이터(104)는 액튜에이터 암(18)[ 및 즉 서스펜션 시스템(10 및 14) 및 슬라이더(22 및 26)]을 디스크(88)를 가로질러 방사 방향(radial direction)으로 이동시킨다. 인클로저(enclosure, 108)(제5도에 점선으로 도시됨)은 디스크 파일(84)를 밀봉하고 특정의 오염으로부터 보호한다.

제어부(112)는 시스템(84)에 대한 전체 제어를 제공한다. 제어부(112)는 중앙 처리 장치(CPU), 기억 장치 및 다른 디지털 회로를 포함하고, 액튜에이터(104)에 교대로 전기 접속되는 액튜에이터 제어/구동 장치(116)에 접속된다. 이는 제어부(112)가 디스크(88) 위의 슬라이더(22 및 26)의 이동을 제어할 수 있도록 허용한다. 제어부(112)는 슬라이더(22 및 26)에 교대로 전기적으로 접속되는 판독/기입 채널(120)에 전기적으로 접속된다. 이는 제어부(112)가 디스크(88)로부터 데이터를 송신 및 수신할 수 있도록 허용한다. 제어부(112)는 스핀들 모터(96)에 교대로 전기 접속되는 스핀들 제어/구동 장치에 전기적으로 접속된다. 이는 제어부(112)가 디스크(88)의 회전을 제어하도록 허용한다. 호스트 시스템(128)은 전형적으로 컴퓨터 시스템인데, 제어부(112)에 전기적으로 접속된다. 호스트 시스템(128)은 디스크(88) 상에 저장되도록 디지털 데이터를 제어부(112)에 전송할 수도 있고, 혹은 디지털 데이터가 디스크(88)로부터 판독되어 시스템(128)로 전송되도록 요청할 수도 있다. [서스펜션 시스템(10 또는 14)가 없는] 디스크 파일(84)와 같은 데이터 저장 시스템의 기본 동작 및 구조는 종래 기술에서 잘 알려져 있으며 McGraw-Hill Book Company의 C.Dennis Mee 및 Eric D. Daniel에 의한 Magnetic Recording HandBook(1990)에 보다 상세히 기술되어 있다.

제6도는 종래 기술에 따른 HGA(Head Gimbal Assembly, 130)의 등각도이다. HGA(130)은 로드 빔(134) 및 한쌍의 플렉서 암(136 및 138)을 포함한다. 플렉서 암(136 및 138)은 슬라이더부(142)에 연결되어 있다. 슬라이더(146)은 슬라이더부(142)에 부착되어 있다. 슬라이더(146)은 에어 베어링 면(air bearing surface) 및 에어 베어링 면으로부터 슬라이더(146)의 반대 편에 있는 후면을 갖는 종래의 자기 저항성(MR) 슬라이더이다. 다수의 판독/기입 종단 패드(termination pad)는 슬라이더(146)의 뒤에 위치해 있고, 다수의 분리된 배선(154)는 제1도에 도시된 트랜스듀서(27 및 28)과 같은 한 쌍의 헤드 트랜스듀서를 제5도에 도시된 판독/기입 채널(120)과 같은 판독/기입 채널에 전기적으로 접속할 목적으로 종단 패드(150)에 접속된다.

슬라이더(146)은 플렉서 암(136 및 138) 사이에 형성된 공동(cavity, 158)에 위치한다. 슬라이더(146)은 슬라이더부(142)에 부착되어 있고, 슬라이더(146) 아래로 연장되는 로드 빔(134)의 끝인 지지대(162)에 위치한 딤플(dimple, 161)에 안착된다. 플렉서 암(136 및 138)은 로드 빔(134)보다 작은 두께를 갖는 로드 빔(134)의 연장이다. HGA(130)의 보다 상세한 기술은 미국 특허 제5,331,489호에서 찾을 수 있다.

제7도는 본 발명에 따른 HGA(170)의 등각도이다. HGA(170)은 로드 빔(174) 및 한쌍의 플렉서 암(176 및 178)을 포함한다. 플렉서 암(176 및 178)은 슬라이더부(182)에 연결된다. 슬라이더부(182)는 탭(184)를 포함한다. 슬라이더(186)는 전형적으로 슬라이더(186)과 탭(184) 사이에 위치한 에폭시층(188)에 의해 탭(184)에 부착된다(제10도를 참조하라). 슬라이더(186)은 에어 베어링 면 및 에어 베어링 면(190)으로부터 슬라이더(186)의 반대 편에 있는 후면(194)를 갖는 종래의 자기저항성 슬라이더이다.

다수의 판독/기입 종단 패드(198)이 후면(194)에 위치해 있다. 다수의 전기 라인(202)는 제1도에 도시된 트랜스듀서(27 및 28)과 같은 한 쌍의 헤드 트랜스듀서를 제5도에 도시된 판독/기입 채널(120)과 같은 판독/기입 채널에 전기적으로 접속할 목적으로 종단 패드(198)에 접속된다. 전형적으로 전기 라인(202)는 초음파 본딩(ultrasonic bonding)에 의해 종단 패드(198)에 접속된다. 다수의 빈 공간(206)이 전기 라인(202)가 서로 접촉되는 것을 방지하기 위해 전기 라인(202) 사이에 위치해 있다.

슬라이더(186)은 플렉서 암(176 및 178) 사이에 형성된 공동(210)에 위치해 있다. 후면(194)는 슬라이더부(184)에 부착되고, 지지대(214)에 형성된 딤플 영역(213)에 안착한다[즉, 딤플 영역(213)은 후면(194)와 지지대(214) 사이에 위치한 솟은 영역이다]. 지지대(214)는 로드 빔(174)의 종단이다. 플렉서 암(176 및 178)은 로드 빔(174)보다 작은 두께를 갖는 로드 빔(174)의 연장이다. 양호한 실시예에서, 로드빔(174)는 스테인레스 스틸로 구성되고, 플렉서(176 및 178)은 두께를 줄이기 위해 화학적 에칭에 의해 형성된다.

제8도는 전기 라인(202)가 로드 빔(174)와 중첩하는 위치를 도시하는 HGA(170)의 단면도이다. HGA(170)은 제1층(40)과 유사한 제1층(220), 제2층(44)와 유사한 제1층(224), 제3층(48)과 유사한 제3층(228)을 포함하는 다중층 구조이다. 층(220,224 및 228)은 제2도와 관련한 층(40,44 및 48)에 대해 앞서 기술한 것들과 같다. 그러나, HGA(170)에서는, 슬라이더(186)이 상부에 있는 디스크(88) 측으로부터 멀어지는 방향으로 제3층(228)이 향하도록 층(220,224 및 228)이 배향된다.

또한, 제8도는 전기 라인(202)가 단면이 대략 직사각형이고 빈 공간들(206) 중의 하나에 의해 각각 인접한 전기 라인(202)와 분리된 제3층(228)의 영역임을 도시한다. 빈 공간(206)은 제2층(224)가 빈 공간(206)을 통해 노출되도록 제2층(224) 아래로 연장된다. 빈 공간(206)들 가운데 하나는 전기 라인(202)가 인접한 전기 라인(202)와 단락되지 않도록 전기 라인(202)의 각 면을 따라 위치한다. 전기 라인(202)는 전기 라인(66)에 대해 앞서 기술된 바와 같은 방식으로 형성된다.

제9도는 전기 라인(202)가 슬라이더(186)을 지나가는 경우 제1층(220)이 제2층(224) 아래로부터 완전히 제거되어 층(224 및 228)만 남겨진 것을 도시하는 단면도이다. 빈 공간(232)는 슬라이더(186)을 제2층(224)로부터 분리하여, 짐벌에 대해 슬라이더(186)이 전기 라인(202)로부터 어느 정도 제한 받지 않으며 이동하도록 허용한다.

제10도는 전기 라인(202)와 제2층(224)가 탭(184)의 제1측면에 위치한 것을 도시하는 단면도이다. 탭(184)는 전기 라인(202)와 제2층(224)를 지지하고, 전기 라인(202)에 대한 장력 완화(strain relief)를 제공한다. 에폭시층(188)은 슬라이더(186)을 탭(184)에 결합하기 위해 탭(184)의 제2측면에 위치한다.

각 전기 라인(202)는 양호하게 초음파 본딩에 의한 종단 패드(198)들 중의 하나에 결합된다. 종단 패드(198)은 각각의 전기 단자(236)이 패드(198)들 중의 하나에서 끝나도록 다수의 전기 단자(236)이 후면(194)에서 종료한 영역이다. 전기 단자들(236)은 슬라이더(186) 상의 트랜스듀서들에 전기 접속을 제공한다.

제10도에서 알 수 있는 바와 같이, 제2층(224)는 전기 단자(236)과 전기 라인(202) 사이에 위치하여 전기 라인(202)가 단자(236)과 단락되지 않도록 한다.

HGA(170)의 사용(use) 및 구조는 제3도에 도시된 서스펜션(10)의 것들과 유사하다. HGA(170)은 제5도에 도시된 디스크 파일(84)의 서스펜션(10 혹은 14)를 대체할 수 있다. 특히, 슬라이더부(182)는 슬라이더부(54)와 유사하고 로드 빔(174)는 링크 부(62)와 유사하다. 사용시, 로드 빔(174)는 암부(58)과 유사한 암부(도시되지 않음)를 포함한다. 슬라이더부(186)은 자기 매체에 데이터를 판독 및/혹은 기입을 위하여 한 개 이상의 데이터 트랜스듀서를 포함한다. 그러나, HGA에서 전기 라인(202)는 슬라이더(186)이 데이터를 판독하거나 기입하는 디스크(88, 제5도에 도시됨)로부터 멀어지는 방향으로 향하는 로드 빔(174)의 측면을 따라 연장된다.

플렉서(176 및 178)은 슬라이더부(182)를 로드 빔(174)와 분리시키며 슬라이더(186)이 기록 디스크(recording disk, 88, 제5도에 도시)의 외관에 적절하게 또 그 상부에 놓일 수 있도록 허용한다.

양호한 실시예에서, HGA(170)은 제2도에 도시된 다중층화된 적층(39)와 같은 적층 재료로부터 제조된다. 다음으로, 포토리쏘그라피와 화학적 에칭이 전기 라인(202), 플렉서(176 및 178), 빈 공간(210)과 같은 HGA(170)의 다양한 구조를 형성하기 위해 사용된다. 이러한 제조 프로세스를 분리된 한 쌍의 꼬임 판독/기입 케이블(twisted pair read/write cables)을 HGA(170)에 수동으로 부가할 필요를 없앤다.

제11도는 미국 특허 제4,761,699호 혹은 제4,789,914호에 공개된 기법과 유사한 납땜 기법으로 전기 전극(236)에 부착된 전기 라인(202)를 도시하는 대안적 실시예이다. 이 대안적 실시예에서, 땜납 볼(solder ball, 240)은 각 종단 패드(198)에 부가된다. 제2층(224)는 종단 패드(198) 위로 연장되고 개구(aperture, 244)가 제2층(224)를 통해 에칭된다. 다음으로, 전기 라인(248)은 상의 땜납 볼(248)은 땜납을 녹이기 위한 레이저(laser)나 뜨거운 침첨(hot tip)을 사용해 개구(244)를 통해 땜납 볼(240)으로 다시 리플로우(reflow)된다. 양호하게, 땜납 볼(240 및 248)은 주석-납 혹은 주석-비스무스 공융(eutectic) 땜납을 포함한다. 그러나 다른 유형의 땜납도 사용될 수 있다.

이제 제1도 및 제2도를 참조하면, 적층 구조(39)의 사용이 설명될 수 있다. 보다 작은 드라이브를 향한 하드 디스크 드라이브 산업계의 추세는 대단히 작은 헤드 짐벌 어셈블리에 대한 수요를 창출했다. 트랜스듀서 서스펜션(10)의 적층 구조는 제3층(48)이 고강도 전기 도전체를 포함하는 특별한 경우 매우 작은 헤드 짐벌 어셈블리가 설계될 수 있도록 허용한다.

서스펜션(10)의 3개의 층은 다음과 같은 기능을 한다: 제1층(40 또는 162)는 시스템(10)에 경도(rigidity)를 주는 보강층(stiffner layer)이다. 제2층(44 또는 164)는 제1층(40 또는 162)와 제3층(48 또는 166) 사이에서 전기 절연체로서의 기능을 하는 유전 재료로 구성된다. 몇몇 응용에서, 이는 만일 제2층(44 및 164)가 댐핑(damping)을 증가시키는 점탄성(viscoelstic properties)을 역시 갖는 (폴리이미드와 같은) 유전체이면 유용하다. 점탄성이란 변형된 재료 내의 장력이 변형파 변형률에 모두 비례한다는 것을 의미한다. 점탄성 재료는 또한 휨(creep) 및 이완(relaxation) 작용을 나타낸다. 휨이란 일정한 장력 하에서 변형이 시간에 따라 증가함을 의미한다. 이완은 일정한 고정 변형 하에서 장력이 시간에 따라 꾸준히 감소함을 의미한다.

제3층(48 또는 166)은 앞서 기술한 고강도 구리 합금들 중의 하나와 같은 높은 전기 도전성 재료로 구성된다. 제3층(48 또는 166)은 전기 라인(66 또는 154)가 효율적인 전기 도전체로서 역할을 할 필요가 있기 때문에 높은 도전성 합금(예를 들어, 구리 합금)으로 구성된다.

제3층(48 또는 166)에서의 고강도 합금의 사용은 몇 가지 이유에서 중요하다. 첫째, 도전층에서의 고강도 합금은 슬라이더(22 혹은 152)가 작을 때에 특히 중요한 서스펜션(10 또는 130)의 경도를 감소시킨다(아래의 예2 참조).

둘째, 고강도 합금의 사용은 제3층(48 또는 166)의 두께가 18 미크론과 같거나 작게 유지되도록 허용한다[아래의 예1에서와 같이, 두께는 산출 강도(yield strength) 의 제곱근(square root)에 반비례해서 변한다].

셋째, 고강도 합슴의 사용은 전기 라인(66 또는 154)의 통합이나 제3층(48 또는 166)으로의 직접적인 힌지(78)과 같은 보다 많은 설계 옵션(design option)을 허용한다. 유사하게, 고강도 합금의 사용은 일단 제1층(162)가 제거되면 제3층(166)이 대부분의 로드를 감당하므로서 플렉서(136 및 138)의 사용을 허용한다.

넷째, 고강도 구리 합금은 서스펜션에 견고성을 주며, 제조 프로세스 중의 파손 처리(damage handing)에 따른 산출 손실(yield losses)을 줄인다.

[예 1]

고강도 합금의 사용이 제3층(48 또는 166)의 두께를 줄이는 이유가 다음의 검토에 의해 설명된다.

폭 “W”, 길이 “L”을 갖는 직사각형 금속 스트립(strip)의 두께 “t”는 식(1)에 의해 재료의 산출 강도 “S_y”에 관련된다.

이때, C = 상수 = (6PL/W)^1/2이고, P는 휘게 하기 위해 금속 스트립에 가해지는 로드이다.

다음 계산은 식(1)을 사용해서 만일 금속 스트립이 같은 로드(P)를 감당해야만 하고, 제1재료의 산출 강도보다 3배 큰 산출 강도를 갖는 제2재료로 구성된다면 제2재료로 구성된 금속 스트립은 42% 더 얇아도 여전히 같은 강도를 갖는다는 것을 설명한다.

만일 S_y1= 연성 구리(soft copper) 산출 강도 = 30 ksi이고, S_y2= 고강도 구리 합금 산출 강도 = 90 ksi이면, t₁/t₂= (S_y1/S_y2)^1/2= .58(두께면에서 약 42% 감소).

[예 2]

고강도 합금이 제3층(48 또는 166)의 경도(stiffness)를 감소시키는 이유가 다음 검토를 통해 설명될 것이다.

폭 “W”, 길이 “L”을 갖는 직사각형 금속 스트립의 경도 “k”는 식(2)에 의해 재료의 두께 “t”에 관련된다.

여기서 C = 상수 = Ew/6L³이고, E는 영률(Young modulus) 이다.

다음 계산은 식(2)와 예1의 결과를 사용해서, 만일 금속 스트립이 같은 로드(P)를 감당해야만 하고, 제1재료의 산출 강도보다 3배 큰 산출 강도를 갖는 제2재료로 구성된다면, 제2재료로 구성된 금속 스트립은 경도에 있어서 81% 감소한다: 만일 S_y1= 연성 구리 산출 강도 = 30 ksi이고, S_y2= 고강도 구리 합금 산출 강도 = 90 ksi이면, k₁/k₂= (t₁/t₂)³= .58³(경도 면에서 약 81% 감소).

제12도는 종래 기술에서 사용된 헤드 짐벌 어셈블리[HGA(260)] 유형을 도시한다. HGA(260)은 슬라이더(264), 로드 빔(268), 암부(272) 및 다수의 전기 배선(electrical wire, 276)을 포함한다. 전기 배선(276)은 슬라이더(264)의 뒤의 위로 향한 분리된 배선이며 에폭시와 함께 고정된다. 결과적인 에폭시 “범프(bump)”는 수직 방향으로 공간을 점유하며[z-높이(z-height)라 불림], 자기 디스크가 얼마큼 조밀하게 디스크 파일 내에서 서로 인접하게 쌓일 수 있는지를 제한한다.

스웨이지 조인트(swage joint, 280)은 암부(272)를 제5도에 도시된 암(18)과 같은 액튜에이터 암에 연결한다. 영역(284 및 288)은 로드 빔(268)를 넘어 연장되어 자기 디스크의 ID 트랙에서 디스크 면적을 점유하는 로드 빔(268)을 가리킨다.

제13도는 본 발명에 따른 헤드 짐벌 어셈블리[HGA(292)]를 도시한다. HGA(292)는 로드 빔(296), 플렉서 암(300), 플렉서 암(304), 슬라이더부(308), 다수의 전기 라인(316)을 포함한다. 다수의 빈 공간(320)은 전기 라인(316)이 서로 접촉하거나 다른 전기 도전성 재료와 접촉하는 것을 방지하기 위해 전기 라인(316)의 각 면에 인접해서 위치한다. 전기 라인(316)은 전기 라인들이 다른 전기 도전성 재료들과 접촉하는 것을 방지하는 유전 층(322) 상에 위치한다.

양호한 실시예에서, 로드 빔(296)을 액튜에이터 암에 접속하기 위해, 로드 빔(296)은 HGA(260)의 로드 빔(268)처럼 연장되고, HGA(292)는 제12도에 도시된 암부(272)와 같은 암부를 포함한다. 로드 빔(296)은 종단(326)을 포함한다.

로드 빔(296) 및 플렉서 암(304)들은 HGA(292)가 슬라이더(312)의 코너(coner, 328)에서 스페이서 링(spacer ring, 324)를 접촉하도록 디스크 스페이서(324)에 대하여 꼭 맞는 외관으로 구성된다. 스페이서 링(324)는 제5도의 디스크(88)을 이격시키는 스핀들 허브(spindle hub, 92)의 일부분이다. 화살표(330)은 스페이서 링(324)(및 부착형 자기 디스크)의 회전 방향을 나타낸다.

슬라이더부(308) 및 플렉서 암(304)들은 HGA(292)가 디스크 ID 트랙에서 또다른 디스크 공간을 차지하지 않도록 하는 외관을 갖는다. 이는 디스크 상의 더 많은 데이터 트랙들이 데이터 저장용으로 사용될 수 있도록 허용한다. 전형적으로, HGA(292)의 설계는 슬라이더 코너(328)과 판독/기입 소자 사이의 측면 여유(side clearance)가 .45mm 내지 .80mm 정도로 작도록 허용한다.

플렉서 암(300)에는 플렉서 암(300)의 길이축에 거의 평행하도록 배향되나 플렉서 암(300)의 평면과 동일한 평면 내에 있는 빔 부분(332)가 포함된다. 마찬가지로, 플렉서 암(304)에는 플렉서 암(304)의 길이 축에 거의 평행하도록 배향되나 플렉서 암(304)의 평면과 동일한 평면 내에 있는 빔 부분(336)이 포함된다. 빔 부분(332 및 336)의 길이는 (제17도에 도시된) 로드(402)가 가해진 때에 슬라이더(312)가 [피치 및 롤 회전(roll rotation)없이] 작동하는 것을 보장하는 크기로 구성될 수 있다.

양호한 실시예에서, 빔 부분(332)는 U형 곡선부(337)에 의해 플렉서 암(300)에 접속된 플렉서 암(300)의 연속 부분이다. 마찬가지로, 빔 부분(336)은 U형 곡선부(338)에 의해 플렉서 암(304)에 접속된 플렉서 암(304)의 연속 부분이다.

슬라이더부(308)은 길이 방향 부분(340)과 2개의 횡단 부재(341 및 342)를 포함하는 “I형”부재이다. 빔 부분(332 및 336)들은 횡단 부재(342)의 에지(343) 근처에서 횡단 부재(342)를 교차한다. 오프닝(opening, 344)가 종단(326), 플렉서 암(300 및 304), 빔 부분(332 및 336) 및 에지(343)에 의해 경계가 정해지는 영역 내에 형성된다.

전기 라인(316)은 길이 방향 부분(340), 횡단 부재(342) 상부 및 오프닝(344)를 교차하여 연장된다. “S형”루프(348)이 종단(326) 근처의 오프닝(344) 내에서 몇몇 전기 라인(316)에 의해 형성된다. 루프(348 및 352)의 목적은 HGA(292)의 피치 및 롤 경도(roll stiffness)에 대한 전기 라인(316)의 영향을 최소화시키도록 전기 라인(316)내에 몇몇 “틈(play)”을 생성하는 것이다.

제14도는 보강 플렌지(360) 및 보강 플랜지(364)를 형성하도록 밑으로 [즉, 전기 배선(316)으로부터 멀어지는 방향으로] 구부려진 로드 빔(296)의 에지를 도시하는 HGA(292)의 등각도이다. 플랜지(360 및 364)의 하향 휨(downward curl)은 이들이 부가적인 z 높이를 요구하지 않는다는 것을 의미한다.

또한, 제14도는 한쌍의 판독 종단 패드(368)과 한쌍의 기입 종단 패드(372)들이 슬라이더(312)의 트레일링 에지(376) 상에 위치된 것을 역시 도시한다. 하나의 전기 라인(316)이 양호하게 초음파 본딩에 의해 각각의 종단 패드(368) 및 각각의 종단 패드(372)에 부착된다. 슬라이더(312)는 에어 베이링면(380), 리딩 에지(381) 및 에어 베이링면(380)의 반대편에 위치된 후면(385)를 갖는 종래의 자기저항성 슬라이더이다. 또한, 슬라이더(312)는 자기 매체 상의 데이터 판독 및/또는 기입용의 데이터 트랜스듀서를 하나 이상 포함한다.

로드 빔(296)은 슬라이더(312)가 데이터 판독 및/또는 기입 중인 디스크(388)로부터 멀어지는 방향을 향하는 후면(387)을 갖는다.

제15도는 전기 라인(316)이 로드 빔(296)을 중첩할 때, HGA(292)가 제1층(40)과 유사한 제1층(390), 제2층(44)와 유사한 제2층(394) 및 제3층(48)과 유사한 제3층(398)로 구성된 다중층 구조를 도시하는 HGA(292)의 단면도이다. 층(390, 394 및 398)의 크기 및 구성은 재2도를 참조하여 층(40,44 및 48)에 대해 앞서 설명한 바와 동일하다. 그러나, HGA(292)에서는 제3층(398)이 에어 베이링면(380)으로부터 멀어지는 방향이 되도록 층(390, 394 및 398)들이 배치된다. 제2층(394)는 슬라이더 지지부(308)과 제3층(398) 사이에 배치된다.

또한, 제15도는 단면이 대략적으로 직사각형이고, 또 공간(320) 가운데 한 공간에 의해 각각의 인접 전기 라인(316)으로부터 이격된 제3층(398)의 한 영역인 전기 라인(316)을 역시 도시한다. 공간(320)은 제2층(394)가 공간(320)을 통하여 노출되도록 제2층(394)을 향해 아래로 연장된다. 공간(320) 가운데 하나는 전기 라인(316)이 인접 전기 라인(316)과 단락되는 것을 방지할 수 있도록 전기 라인(316)의 각각의 측면을 따라 위치된다. 전기 라인(316)들은 전기 라인(66)에 대해 앞서 설명된 바와 같은 방식으로 형성된다.

제16도는 전기 라인(316)이 오프닝(344)를 가로지르는 경우 제1층(390)이 층(394 및 398)만을 남겨 놓도록 제2층(394)의 하단면으로부터 완전히 제거된 것을 도시하는 단면도이다. 전기 라인(316) 및 제2층(394)의 조합은 통합된 전기 케이블(399)로서 참조된다.

양호한 실시예에서, HGA(292)는 제2도에 도시된 다중층 적층(39)와 같은 적층 재료로 제조된다. 그 다음으로, 포토리쏘그래피 및 화학 에칭들이 전기 라인(316), 플렉서 암(300과 304) 및 오프닝(314)와 같은 HGA(292)의 다양한 구조를 형성하기 위해 사용된다.

제17도는 로드 “L”에 기인한 편차 “d”가 디스크(388, 제14도에 도시됨)와 HGA(292)의 뒷면(back surface, 407) 사이의 간격 “T” 내에 발생되며, 부가적인 z-높이를 요구하지 않는 것을 도시하는 HGA(292)의 측면도이다. z-높이는 제17도에 도시된 직각 좌표계에 의해 도시된 “Z”방향의 높이로서 정해진다. 로드 “L”은 로드 빔(296)의 암부착 영역 근처의 프리폼 영역(preform area)으로부터 시작된 화살표(402)에 의해 표시된 방향으로 가해지는 힘이다.

HGA(292)의 설계는 HGA(292)의 전체 z-높이가 슬라이더(312)의 두께와 로드 빔(296) 및 실라이더(312)를 슬라이더부(308)에 결합시키는 에폭시 층의 두께, 슬라이더부(308)의 상단에 위치된 전기 캐이블(399)의 두께의 합인 값과 같다. 양호한 실시예에서, HGA(292)의 전체 z-높이는 1.3mm 보다 작거나 같다. 전기 케이블(399)의 두께는 .035mm 보다 작거나 같다. 전형적으로, HGA(292)의 설계는 디스크(88, 제5도에 도시됨)이 슬라이더(312)의 크기에 따라서 1.0mm 내지 1.3mm 분리 이격되는 것을 허용한다.

또한, 제17도는 플렉서 암(300)의 영역(406)이 로드 빔(296)의 두께보다 작은 두께를 갖는 것을 도시한다. 플렉서 암(304)는 플렉서 암(300)의 두께와 유사한 두께를 갖는다. 플렉서 암(300 및 304)들은 슬라이더부(308)을 로드 빔(296)으로부터 분리시키고, 이는 슬라이더(312)가 자기 디스크[제5도에 도시된 기록 디스크(88)과 같은 디스크]의 외관에 적절하게 또 그 상부에 높일 수 있도록 허용하는 기능을 하는 [로드 빔(296)에 비교하여] 경도가 감소된 영역이다. 플렉서 암(300 및 304)들은 제1층(390) 전체로 구성되며, 로드 빔(296)의 연속 연장을 형성한다.

제18도는 HGA(292)의 제조시 사용되는 프레임(410)을 도시한다. 프레임(410)은 제2도에 도시된 다중층 적층(39)와 같은 적층 재료가 HGA(292)를 형성하도록 에칭되는 때 HGA(292)의 연장으로서 형성된다. 프레임(410)은 쉬어 라인(shear line, 422)에서 플렉서 암(300 및 304)와 슬라이더부(308)에 인접한다. 로드 빔(296), 플렉서 암(300 및 304), 다수의 전기 라인(316), 다수의 공간(320), 슬라이더부(308) 및 빔 부분(332 및 336)을 포함하여 제13도 및 제14도에 도시된 HGA(292)의 모든 소자들은 프레임(410)과 거의 동시에 형성된다. 슬라이더(312)는 프레임(410)의 일부는 아니나, 다음에 설명되는 바와 같이 나중에 부착된다.

또한, 프레임(410)은 개구(414), 다수의 전기 라인 연장부(418) 및 다수의 쉬어 라인(422)를 역시 포함한다. 슬라이더(312)는 라인(426)을 따라 전기 라인(316) 밑에 배치된 종단 패드(368 및 372)를 갖고 프레임(410)에 대해 90°각도로 배치된다.

그 다음으로, 초음파 본딩 헤드가 종단 패드(368 및 372)와 초음파 본딩 헤드 사이의 전기 라인(316)을 갖는 종단 패드(368 및 372) 상부에 배치되며, 또 전기 라인(316)들은 종단 패드(368 및 372)에 초음파 본딩된다. 양호한 실시예에서, 전기 라인(316)들은 초음파 본딩 프로세스를 촉진시키기 위하여 본딩 프로세스가 행해지기 전에 금으로 도금된다.

전기 라인(316)들이 종단 패드(368 및 372)에 초음파적으로 본딩된 후, 프레임(410)은 쉬어 라인(422)에서 HGA(292)로부터 잘려진다. 그 다음으로, 슬라이더(312)가 제18도에서 가상선(phantom line)으로 표시된 위치(430) 내에 위치될 수 있도록 슬라이더(312)를 고정시킨 상태로 HGA(292)가 90°회전된다. 경우에 따라서, HGA(292)를 고정시킨 상태로 슬라이더(312)가 위치(430) 내로 회전될 수 있다. HGA(292)가 회전되는 때, 연장부(418)이 다수의 브레이크 지점(break point, 434)에서 끊어지며, 이에 따라 HGA(292)가 프레임(410)으로부터 완전히 자유로운 상태로 된다. 그 다음으로, 슬라이더(312)가 HGA(292)에 고착되도록 에폭시를 사용하여 슬라이더부(308)에 결합된다.

제19도는 헤드 짐벌 어셈블리[HGA(440)]을 도시하는 본 발명의 대안적인 실시예이다. HGA(440)은 로드 빔(444), 플렉서 암(448), 플렉서 암(452), 슬라이더부(456), 슬라이더(460) 및 다수의 전기 라인(464)들을 포함한다. 전기 라인(464)들이 서로 또는 다른 전기 도전성 재료와 접촉하는 것을 방지하기 위하여 다수의 공간(468)들이 전기 라인들의 각각의 측면에 인접되게 위치된다. 전기 라인(464)들이 다른 전기 도전성 재료와 접촉하는 것을 방지하는 절연층(472) 상에 전기 라인(464)들이 위치된다.

양호한 실시예에서, 로드 빔(444)는 HGA(260)의 로드 빔(268)과 유사하게 연장되며, HGA(440)은 로드 빔(444)를 액튜에이터 암에 접속시키기 위하여 제12도에 도시된 암부(272)와 유사한 암부를 포함한다. 슬라이더(460)은 슬라이더(312)와 유사하며 또 에어 베이링 표면(476) 및 후면(480)을 갖는다. 전기 라인(464)는 공간(484)를 가로질러 배치되며, 한쌍의 S형 루프(488 및 492)(다른 형태도 가능하다)를 포함한다. 보강 프레인지(494)는 로드 빔(444)의 각각의 에지를 따라 위치된다. 로드 빔(444)는 에이 베어링면(476)과 동일 방향으로 향해진 전면(495)를 갖는다. 유전층(472)는 전면(495)상에 위치된다.

HGA(440)의 형태 및 구성은 다음을 제외하고는 HGA(292)의 형태 및 구성과 유사하다: 슬라이더(460)은 HGA(292)와 비교하여 HGA(440)의 반대편에 장착되는데, 이에 따라 에어 베어링면(476)이 전기 라인(464)와 같이 HGA(440)의 동일측 상에 있게 된다. 또한, HGA(440)에서는 다수의 종단 패드(496)들이 전기 라인(464) 상의 땜납 펌프(solder bump, 500)에 근접되게 위치되도록 슬라이더(460)이 180°회전된다.

전기 라인(464)가 슬라이더(460) 상에 연장되지 않기 때문에, 전기 라인(464)는 예를 들어 미국 특허 제4,761,699호에 개시된 납땜 기법을 사용하여 다수의 땜납 범프에 의해 종단 패드(496)에 부착될 수 있다. 슬라이더(460)의 배향(orientation)으로 인하여, 자기 디스크(504)는 화살표(508) 방향으로 회전하는데, 이는 제13도에서 화살표(330)에 의해 도시된 회전과 반대 방향이다.

제20도는 유전층(472)가 전기 라인(464) 및 공간(484)와 슬라이더부(456) 사이에 위치된 것을 도시하는 HGA(440)의 단면도이다. 전기 라인(464) 및 공간(468)은 제15도 및 제16도에 도시된 전기 라인(316) 및 공간(320)에 대해 앞서 설명된 바와 동일한 형태 및 구성을 갖는다.

또한, 제20도는 슬라이더(460)이 슬라이더부(456)에 (양호하게 에폭시를 사용하여) 결합되고, 프렌지(494)는 z-높이를 최소화시키도록 상방[에어 베어링면(476) 방향으로]굽어진 것을 도시한다. HGA(440)은 HGA(292)에 대하여 앞서 설명된 바와 같은 동일한 감소된 z-높이 및 측면 공간 여유를 나타낸다.

비록, 본 발명이 현재 양호한 실시예의 관점에서 설명되었지만, 상기와 같은 개시는 제한적 의미로 이해되어서는 안된다. 본 기술 분야의 숙련된자들에게는 상기 개시를 판독함으로써 다양한 대안 및 변형들이 명백해질 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구 범위는 본 발명의 진정한 교시 및 범위에 속하는 모든 대안 및 변형들을 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

데이터 트랜스듀서(data transducer)를 지지하기 위한 서스펜션(suspension)에 있어서, 에어 베어링 면(air bearing surface)과 후면(back surface)을 갖는 슬라이더(slider)에 부착하기 위한 슬라이더 지지 부재(silder support member); 상기 슬라이더에 로드(load)를 인가하기 위한 로드 빔(load beam); 상기 로드 빔과 상기 슬라이더지지 부재에 접속된 제1플렉서 암(flexure arm); 상기 로드 빔과 상기 슬라더지지 부재에 접속된 제2플렉서 암; 상기 제1플렉서 암과 상기 제2플렉서 암 사이에 위치된 공동(cavity); 및 상기 로드 빔을 따라 연장되며, 상기 슬라이더의 뒤에 접속되도록 위치하며, 제1층 및 제1층 위에 위치한 제2층을 가지며, Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료의 제1의 긴 스트립(elongated strip) 및 고강도의 전기 도전성 재료의 제2의 긴 스트립을 최소한 갖는 전기 케이블(electrical cable)로서, 상기 제1의 긴 스트립은 상기 제2의 긴 스트립과의 전기적 단락을 방지하는 공간(space)만큼 상기 제2의 긴 스트립으로부터 분리되고 상기 제1층은 상기 슬라이더의 후면과 상기 제2층 사이에 위치되어 있는 전기 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제1항에 있어서, 상기 제2층은 18 미크론(micron)보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제1항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드(polyimide)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
데이터 트랜스듀서를 지지하기 위한 서스펜션에 있어서, 데이터 저장 매체(data storage medium) 상의 데이터를 판독 및/또는 기입하기 위한 데이터 트랜스듀서; 상기 데이터 트랜스듀서를 홀드(hold)하며, 상기 데이터 저장 매체로부터 멀리 떨어져 위치하는 후면을 갖는 슬라이더; 상기 슬라이더를 홀드하기 위한 슬라이더 지지 부재; 상기 슬라이더에 로드를 인가하기 위한 로드 빔; 상기 슬라이더 지지 부재에 상기 로드 빔을 접속시키며, 제1암(arm) 및 제2암을 갖는 플렉서; 내부에 상기 슬라이더의 뒷면이 위치되도록 상기 제1암과 상기 제2암 사이에 위치된 공동; 상기 슬라이더의 후면을 따라 연장되며, 제1층 및 이 제1층위에 위치한 제2층을 가지며, Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료의 제1의 긴 스트립 및 고강도의 전기 도전성 재료의 제2의 긴 스트립을 최소한 갖는 전기 케이블로서, 상기 제1의 긴 스트립은 상기 제2의 긴 스트립과의 전기적 단락을 방지하는 공간만큼 상기 제2의 긴 스트립으로부터 분리되고 상기 제1층은 상기 슬라이더의 후면과 상기 제2층 사이에 위치되어 있는 전기 케이블; 및 상기 데이터 트랜스듀서에 전기적으로 접속되고 상기 슬라이더의 후면 위에 위치하며, 상기 제1의 긴 스트립이 전기적으로 접속되는 제1종단 패드(termination pad)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 제2층은 18 미크론보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드, 에폭시(epoxy) 및 화학식 F(CF₂)_n인 퍼플루오로메틸렌(perfluoromethylene) 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유전체 재료(dielectric material)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 제1의 긴 스트립을 상기 제1종단 패드에 접속시키는 최소한 하나의 초음파 웰드(ultrasonic weld)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 제1의 긴 스트립을 상기 제1의 종단 패드에 접속시키는 최소한 하나의 땜납(solder)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제4항에 있어서, 상기 슬라이더와 상기 제1층 사이의 상기 후면 위에 위치하여, 상기 전기 케이블을 기계적으로 지지하는 지지 탭(support tab)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
데이터 트랜스듀서를 지지하기 위한 서스펜션 시스템에 있어서, 에어 베어링 면, 후면, 리딩 에지(leading edge) 및 트레일링 에지(trailing edge)를 갖는 슬라이더를 홀드하기 위한 슬라이더 지지 부재; 상기 슬라이더에 로드를 인가하며, 뒷면을 갖는 로드 빔; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더 지지 부재에 접속시키기 위한 제1플렉서 암; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더 지지 부재에 접속시키기 위한 제2플렉서 암; 상기 로드 빔, 상기 슬라이더 지지 부재, 상기 제1플렉서 암 및 상기 제2플렉서 암들 사이에 형성된 공동; 상기 로드 빔의 후면을 따라 연장되며, 상기 슬라이더의 트레일링 에지에 접속되도록 위치하며, 제1층 및 제1층 위에 위치한 제2층을 가지며, Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료의 제1의 긴 스트립 및 고강도의 전기 도전성 재료의 제2의 긴 스트립을 최소한 갖는 전기 케이블로서, 상기 제1의 긴 스트립은 상기 제2의 긴 스트립과의 전기적 단락을 방지하는 공간만큼 상기 제2의 긴 스트립으로부터 분리되고 상기 제1층은 상기 슬라이더 지지 부재와 상기 제2층 사이에 위치하는 전기 케이블; 및 상기 공동 상부에 위치되는 상기 전기 케이블의 프리 부분(free portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제11항에 있어서, 상기 제2층은 18 미크론보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제11항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제11항에 있어서, 상기 전기 케이블의 두께는 0.35mm보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제11항에 있어서, 상기 프리 부분은 커브(curve)를 형성하는 상기 전기 케이블의 섹션(section)을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
데이터 트랜스듀서를 지지하기 위한 서스펜션에 있어서, 데이터 저장 매체 상의 데이터를 판독 및/또는 기입하기 위한 데이터 트랜스듀서; 상기 데이터 트랜스듀서를 홀드하며, 상기 데이터 저장 매체로부터 멀리 떨어져 위치하는 후면을 갖는 슬라이더; 상기 슬라이더를 홀드하기 위한 슬라이더 지지 부재; 상기 슬라이더에 로드를 인가하며, 후면을 갖는 로드 빔; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더 지지 부재에 접속시키기 위한 제1플렉서 암; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더지지 부재에 접속시키기 위한 제2플렉서 암; 상기 로드 빔, 상기 슬라이더 지지 부재, 상기 제1플렉서 암 및 상기 제2플렉서 암들 사이에 형성된 공동; 상기 로드 빔의 후면을 따라 연장되며, 상기 슬라이더의 트레일링 에지에 접속되도록 위치하며, 제1층 및 이 제1층 위에 위치한 제2층을 가지며, Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료의 제1의 긴 스트립 및 고강도의 전기 도전성 재료의 제2의 긴 스트립을 최소한 갖는 전기 케이블로서, 상기 제1의 긴 스트립은 상기 제2의 긴 스트립과의 전기적 단락을 방지하는 공간만큼 상기 제2의 긴 스트립으로부터 분리되고 상기 제1층은 상기 슬라이더 지지 부재와 상기 제2층 사이에 위치하는 전기 케이블; 및 상기 공동 상부에 위치되는 상기 전기 케이블의 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제16항에 있어서, 상기 제2층은 18 미크론보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제16항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제16항에 있어서, 상기 전기 케이블의 두께는 0.35mm보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제16항에 있어서, 상기 슬라이더의 한 에지는 상기 서스펜션과 디스크 스페이서 링(disk spacer ring) 사이의 최근접 접촉점인 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제16항에 있어서, 제1커브 섹션(cuved section)에 의해 상기 제1플렉서 암과 상기 슬라이더 지지 부재 사이에 접속된 제1빔 부분; 및 제2커브 섹션에 의해 상기 제2플렉서 암과 상기 슬라이더 지지 부재 사이에 접속된 제2빔 부분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly)을 형성하는 방법에 있어서, a. 제1층, 제2층 및 제3층으로 이루어진 적층(laminating)된 재료의 연속 부분으로부터 헤드 짐벌 어셈블리 및 프레임(fraim)을 형성하는 단계; b. 상기 헤드 짐벌 어셈블리 및 프레임을 보유하는 평면에 약 90°의 각도로 슬라이더를 위치시키는 단계; c. 상기 프레임 내의 개구를 가로질러 연장되는 다수의 전기 라인에 상기 슬라이더를 결합하는 단계; d. 상기 헤드 짐벌 어셈블리로부터 상기 프레임을 부분적으로 분리시키는 단계; e. 상기 헤드 짐벌 어셈블리에 대한 상기 슬라이더의 상대적 위치를 약 90°만큼 변경시키는 단계; 및 f. 상기 헤드 짐벌 어셈블리로부터 상기 프레임을 완전히 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 짐벌 어셈블리 형성 방법.
제22항에 있어서, 상기 제3층은 18미크론보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 짐벌 어셈블리 형성 방법.
제22항에 있어서, 상기 제3층은 Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금, Cu-Fe-Zn-P 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 짐벌 어셈블리 형성 방법.
제22항에 있어서, 상기 제2층은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 짐벌 어셈블리 형성 방법.
제22항에 있어서, 상기 제1층은 스테인레스 스틸(stainless steel)을 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드 짐벌 어셈블리 형성 방법.
데이터 트랜스듀서를 지지하기 위한 서스펜션 시스템에 있어서, 에어 베어링 면, 후면, 리딩 에지 및 트레일링 에지를 갖는 슬라이더를 홀드하기 위한 슬라이더지지 부재; 상기 슬라이더에 로드를 인가하며, 전면(front surface)을 갖는 로드 빔; 상기 슬라이더 지지 부재에 접속되며, 상기 로드 빔을 대향(facing)하는 다수의 종단 패드를 갖는 슬라이더; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더 지지 부재에 접속시키기 위한 제1플렉서 암; 상기 로드 빔을 상기 슬라이더지지 부재에 접속시키기 위한 제2플렉서 암; 상기 로드 빔, 상기 슬라이더 지지 부재, 상기 제1플렉서 암 및 상기 제2플렉서 암들 사이에 형성된 공동; 상기 로드 빔의 후면을 따라 연장되며, 상기 슬라이더 상부에 위치하지 않도록 상기 슬라이더의 트레일링 에지에 접속되도록 위치하며, 제1층 및 이 제1층 위에 위치한 제2층을 가지며, Cu-Ni-Si-Mg 합금, Be-Cu-Ni 합금 및 Cu-Ti 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 고강도의 전기 도전성 재료의 제1의 긴 스트립 및 고강도의 전기 도전성 재료의 제2의 긴 스트립을 최소한 갖는 전기 케이블로서, 상기 제1의 긴 스트립은 상기 제2의 긴 스트립과의 전기적 단락을 방지하는 공간만큼 상기 제2의 긴 스트립으로부터 분리되고 상기 제1층은 상기 로드 빔과 상기 제2층 사이에 위치하는 전기 케이블; 및 상기 공동 상부에 위치되는 상기 전기 케이블의 프리 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제27항에 있어서, 상기 제2층은 18미크론보다 작거나 같은 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제27항에 있어서, 상기 제1층은 폴리이미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제27항에 있어서, 상기 전기 케이블의 두께는 0.35mm보다 작거나 같은 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.
제27항에 있어서, 상기 프리 부분은 커브를 형성하는 상기 전기 케이블의 섹션을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 트랜스듀서를 지지하는 서스펜션.