KR100302692B1

KR100302692B1 - 자기디스크드라이브에사용되는코일와이어윤활제

Info

Publication number: KR100302692B1
Application number: KR1019970037167A
Authority: KR
Inventors: 찰스 앨런 브라운; 헤이디 리 딕스타인; 로버트 칼 레인하트; 로날드 리 위버; 허만 러셀 웬트
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1996-12-10
Filing date: 1997-08-04
Publication date: 2001-09-22
Also published as: MY120310A; KR19980063394A; SG55408A1; US6392846B1

Abstract

본 발명은 디스크 드라이브 어셈블리의 동작중 스틱션(stiction) 문제를 일으키는 윤활제가 없는 코일 권선을 포함하는 디스크 드라이브 부품용 코일 어셈블리를 개시한다. 도체, 도체상의 절연층, 절연층 상에 있는 본드 코트 및 절연층 상의 윤활제 코팅을 포함하는 액츄에이터 코일 및 스핀들 모터 권선이 개시된다. 윤활제 코팅은 드라이브 내의 디스크의 표면 상에서 휘발하지 않고 응축하는 범위 내의 분자량을 갖는 탄화수소계 오일이다.

Description

자기 디스크 드라이브에 사용되는 코일 와이어 윤활제{COIL WIRE LUBRICANT FOR USE IN MAGNETIC DISK DRIVES}

본 발명은 디스크 드라이브에 관한 것으로, 특히 드라이브 성능을 개선하고디스크 드라이브의 동작 중에 발생하는 스틱션(stiction) 문제를 감소시키기 위해 디스크 드라이브 부품에서 사용되는 코일을 권선하는 중에 코일 와이어를 윤활하는 특정 분자량 오일의 사용에 관한 것이다.

가동 자기 저장 장치(moving magnetic storage devices), 특히 자기 디스크 드라이브는 메모리 장치로서 선택된다. 그 이유는 비교적 낮은 비용과 함께 확장된 비휘발성 메모리 저장 능력에 기인한다.

자기 디스크 드라이브는 데이터를 저장하도록 정해진 동심(同芯)의 데이터 트랙을 갖는 적어도 하나의 회전가능한 자기 매체 디스크, 여러 데이터 트랙에서 데이터를 판독하고 그곳에 데이터를 기록하기위한 자기 기록 헤드 또는 트랜스듀서, 통상 저장 매체 상에서 비행 모드(flying mode)로 데이터 트랙에 인접하여 트랜스듀서를 지지하는 슬라이더, 데이터 트랙 상의 슬라이더 및 트랜스듀서를 탄력적으로 지지하는 서스펜션 어셈블리, 및 트랜스듀서/슬라이더/서스펜션 결합체에 결합되어 판독 또는 기록 동작중 매체를 가로질러 원하는 데이터 트랙으로 트랜스듀서를 이동시키고 데이터 트랙 중심선 상에 트랜스듀서를 유지하는 위치결정 액츄에이터를 사용하는 정보 저장 장치이다. 트랜스듀서는, 회전하는 디스크에 의해 발생되는 공기 베어링이라고 하는 공기 쿠션에 의해 저장 디스크의 데이터 표면 상에서 트랜스듀서를 지지하는 슬라이더에 부착되거나 또는 그것과 일체로 형성된다.

또한, 트랜스듀서는 디스크의 표면과 접촉하여 동작할 수 있다. 따라서, 서스펜션은 트랜스듀서/슬라이더/서스펜션 어셈블리를 액츄에이터에 결합시키는 액츄에이터 암과 슬라이더 사이에 원하는 슬라이더 로딩 및 치수 안정성을 제공한다.액츄에이터는 판독 동작시 요구되는 데이터에 따라 정확한 트랙 상에 또는 기록 동작시 데이터의 배치를 위한 정확한 트랙에 트랜스듀서를 위치시킨다. 액츄에이터는 통상 데이터 트랙을 가로지르는 방향으로 디스크의 표면을 가로질러 결합 어셈블리를 이동시킴으로써 원하는 데이터 트랙 상에 트랜스듀서를 위치시키도록 제어된다. 액츄에이터는 피봇지점(pivot point)에서 연장하는 하나의 암, 또는 택일적으로 피봇지점에서 연장하는 빗형상 모양으로 배열된 다수의 암을 포함할 수 있다. 회전 보이스 코일 모터(voice coil motor: VCM)는 디스크 상의 액츄에이터 운동에 파워(power)를 주도록 액츄에이터 암 또는 암들의 후방 부분에 부착된다.

액츄에이터 암의 후방 부분에 위치한 보이스 코일 모터(voice coil moter: VCM)는 마그넷(magnet) 또는 마그넷쌍을 그들 사이에 두고 하판(bottom plate) 상에 이격되어 있는 상판(top plate)으로 구성된다. VCM은 마그넷에 평행한 평면에서 그 마그넷위에 놓여 있으면서, 액츄에이터 암의 후방 연장부 내 및 상판과 하판 사이에 배치된 전기 전도성 코일을 더 포함한다. 동작시, 전류가 코일을 통과하여 마그넷의 자계와 상호작용함으로써, 액츄에이터 암이 그의 피봇을 중심으로 회전하여 트랜스듀서가 원하는대로 위치결정된다.

디스크 드라이브 내의 자기 매체 디스크 또는 디스크 들은 스핀들에 탑재된다. 스핀들은 스핀들 모터에 부착되고, 이 모터는 스핀들과 디스크를 회전시켜 디스크 상의 동심 트랙 상의 여러 위치에 대한 판독/기록 액세스를 제공한다. 스핀들 모터는 스핀들 모터 권선 내에 전도성 코일을 포함한다.

통상 절연된 와이어를 감아서 이들 전기 전도성 코일을 만든다. 또한, 와이어는 코일의 성형 또는 형성이 용이하도록 돕는 본드 코팅(bond coat)을 가질 수 있다. 어느 경우에도, 와이어를 코일 형태로 감기 전에 와이어에 오일 코팅의 막이 도포되어, 와이어가 그 자신에게 스틱(stick)하는 것이 방지된다. 와이어가 코일에 감길 때, 오일은 권선의 층들 사이에 및/또는 그 내부에 트랩(trap)될 뿐만 아니라 코일의 바깥면에서 발견될 수 있다. 동작중 전원이 코일에 공급됨에 따라, 코일이 뜨거워져서 코일 안팎의 오일 코팅이 휘발함으로써 드라이브 내부에 증기가 발생된다. 이 증기는 액츄에이터 또는 스핀들 모터 어셈블리로부터 이동하여, 액츄에이터 또는 스핀들 모터 어셈블리 내에서 보다 온도가 상당히 낮은 디스크의 표면상에 응축된다. 이러한 디스크 드라이브의 정상 동작중에 나타나는 문제는 코일을 벗어나서 디스크 드라이브를 오염시키는 기체 상태의 윤활제 이동 때문이다.

디스크 드라이브의 현재의 용량 요구를 수용할 뿐만 아니라 랩탑 또는 노트북 시장의 사이즈 제한을 만족시키기 위해, 디스크는 이들 매우 작은 공간 내에서 기록되고 판독될 수 있다는 기대를 갖고 매우 밀접하게 함께 적층되어 있다. 따라서, 매우 매끄러운 면이 액츄에이터의 로드 암에 부착된 슬라이더의 자기 기록면과 디스크면 상에 모두 존재한다. 이들 매우 매끄러운 면은 고밀도 기록과 관련하여 낮은 비행 높이를 지지하는데 필요하다. 그러나, 코일내 윤활제 코팅의 디스크 표면으로의 응축에 의해, 표면은 화학적으로 오염되어 드라이브에 스틱션의 문제를 일으킨다. 스틱션(stiction)은 두 개의 매우 매끄러운 표면이 서로 부착되어 서로 잘 떨어지지 않는 것을 의미한다. 스틱션력(stiction forces)은 디스크의 회전을 방해할 정도로 충분할 수 있지만, 디스크가 회전될 수 있을 지라도 디스크가 슬라이더에 대하여 이동할 때 슬라이더가 디스크 표면과 접촉하여 스틱하기 때문에 디스크 또는 슬라이더의 표면에 손상이 발생할 것이 거의 확실하다.

스티션의 문제를 해소하기 위해 고려되는 하나의 접근 방법은 더 높은 저항의 코일을 사용하거나 또는 온도를 계속 검사하거나 또는 온도 추정에 의해 윤활제에 의한 기체 발생을 일으키는 온도에서는 코일이 구동하지 않도록 코일 성능을 조정하는 것이었다. 그러나, 이들 접근 방법은 드라이브의 성능에 역효과를 준다는 문제점이 있다. 예를 들면, 액츄에이터에서의 탐색율(seek rates)은 코일의 성능을 낮춤으로써 영향을 받거나, 또는 스핀들 모터의 원하는 더 높은 RPMs는 코일 온도를 제한함으로써 얻어질 수 없다.

따라서, 동작중에 기체를 발생시켜 드라이브내 디스크의 표면을 오염시키는 윤활제가 없는 액츄에이터 어셈블리 또는 스핀들 모터 등의 디스크 드라이브 부품에 사용되는 코일 와이어를 제공할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

코일 선택에 있어서 다른 고려 사항은 코일의 제조능력(manufacturability)이다. 코일을 권선하는 일반적인 방법중의 하나는 회전하지 않는 플랜지가 달린 스풀(non-rotating flanged spool)의 일단부로부터 와이어를 풀어서 일련의 텐셔너 풀리(tensioner pulley)를 통하여 회전 굴대(spinning mandrel)로 감아들이는 것이다. 와이어는 급속히 움직임을 정지하고 시작하며, 굴대(mandrel)에 도착하기 직전에 핫 에어 제트(hot air jet)를 사용하여 가열된다. 이 지점에서의 온도는 섭씨 450 도를 넘을 수 있다. 치수 요구 및 코일의 권회 및 층수와 와이어의 그 자신 상의 정확한 적층은 와이어 품질, 마찰 특성 및 본드 코트 성능에 요구되는 사항이다. 따라서, 코일용 와이어를 윤활하도록 사용되는 오일이 스풀링, 디스풀링 및 코일 권선 동작시 낮은 마찰을 유지하는, 하드 디스크 드라이브용 전도성 코일을 제공할 필요가 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 디스크 드라이브 어셈블리의 동작시 스틱션의 문제를 제거할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.

상술한 종래 기술의 문제점을 극복하고, 또한 본 명세서를 읽고 이해함에 따라 명백하게 되는 기타의 문제점을 극복하기 위해, 본 발명은 하드 디스크 드라이브에 사용하기에 적합한 코일 어셈블리를 제조하는 방법 및 개선된 코일 와이어를 제공한다. 본 발명의 하나의 특징은 디스크 드라이브 동작중 스틱션 문제를 일으키는 분자량 범위의 탄화수소계 윤활제가 없는 액츄에이터 어셈블리에 사용되는 개선된 코일을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 디스크 드라이브의 동작시 스틱션 문제를 일으키지 않는 윤활제를 갖는 스핀들 모터 권선 등의 다양한 디스크 드라이브 부품에 사용되는 전도성 와이어 코일 어셈블리를 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 스풀링, 디스풀링 및 코일 권선 동작시 낮은 마찰을 유지하는 개선된 코일 와이어를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 바람직한 실시예에서, 고분자량 탄화수소계 윤활제가 어셈블리 내의 코일 와이어를 코팅하기 위해 사용되는 코일 어셈블리가 제공된다. 코일 와이어는 절연층으로 둘러싸인 전기 전도체로 구성된다. 접착제 본드 코트는 코일의 형성 및 성형을 돕도록 절연층 위에 있을 수 있다. 윤활제층은 절연체, 또는 그 대신 본드 코트 상에 존재하여 코일 권선에 앞서 스풀링 및 디스풀링중 코일 와이어가 그 자신에게 스틱하는 것이 방지된다. 바람직한 실시예는 섭씨 온도로 코일 동작 온도의 2 내지 2½배에서 10 % 이하의 중량 손실이 있는 윤활제이다. 하나의 실시예에서는, 윤활제가 700 이상의 분자량을 갖는 고분자량 탄화수소계 윤활제인 것이 바람직하다.

디스크 드라이브의 동작시, 전력이 코일에 공급될 때, 코일은 뜨거워진다. 그러나, 선택된 고분자량 윤활제 때문에, 오일은 휘발하지 않고 코일 상의 코팅으로서 그대로 남는다.

다른 실시예에서는, 코일 어셈블리 내 코일 와이어를 코팅하도록 매우 낮은 분자량 탄화수소계 윤활제가 사용된다. 코일 와이어는 절연층으로 둘러싸인 전기 전도체로 구성된다. 접착 본드 코트는 코일의 형성 및 성형을 돕도록 절연층 상에 존재할 수 있다. 윤활제층은 본드 코트 상에 존재하여 코일 권선에 앞서 스풀링 및 디스풀링 동작중 코일 와이어가 그 자신에 스틱하는 것을 방지한다. 또한, 윤활제는 226의 분자량을 갖는 저 분자량 탄화수소계 윤활제일 수 있다. 디스크 드라이브의 동작중, 전류가 코일을 통과하여 코일이 뜨거워진다. 이러한 다른 실시예에서, 코일의 윤활제층을 구성하는 오일은 제조 공정중 완전히 휘발되거나 또는 잔류 물질이 완전히 휘발되어 디스크의 표면 상에 응축되지 않으므로 디스크 표면이 오염되지 않는다.

본 발명의 바람직한 실시예를 액츄에이터 어셈블리에서 볼 수 있는 코일과 관련하여 도시하고 설명하지만, 코일 와이어 및 본 명세서에 기재되는 것과 같은 것을 제조하는 방법이 스핀들 모터, 솔레노이드 등의 디스크 드라이브에서 볼 수있는 다른 코일 권선에 적용가능 하다는 것을 당업자라면 이해할 것이다. 또한, 얻어진 결과는 특정 헤드/디스크 경계면의 스틱션 문제의 정정에 의해 달성되었다. 상이한 경계면 또는 상이한 동작 결과에 대한 윤활제의 분자량 조정이 본 발명의 정신 또는 범주를 벗어나지 않고 실행될 수 있다는 것을 당업자면 이해할 것이다.

본 발명을 특징짓는 상기 및 여러 가지 다른 장점 및 신규성의 특징은 본 명세서에 첨부되고 그의 일부를 형성하는 특허청구 범위에 특별히 지적되어 있다. 그러나, 본 발명, 그의 장점 및 그의 사용에 의해 얻어지는 목적을 더 잘 이해하기 위해, 본 명세서의 일부를 형성하는 도면 및 본 발명에 따른 장치의 구체적인 예를 예시하고 설명하는 아래의 설명을 참조해야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 내부를 도시한 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 디스크 드라이브의 보이스 코일 모터의 상판을 제거하고 내부를 도시한 사시도.

도 3a는 본 발명에 따른 하나의 액츄에이터 암/서스펜션 어셈블리의 등가도.

도 3b는 빗형상 액츄에이터(comb actuator) 암 어셈블리의 등가도.

도 4는 본 발명에 의해 제시된 것과 같은 코일 권선을 갖는 스핀들 모터의 단면도.

도 5a는 본 발명에 따른 코일의 하나의 실시예의 단면도.

도 5b는 본 발명에 따른 코일 와이어의 다른 실시예의 단면도.

도 6은 본 발명에 따른 코일 권선의 도 3a의 선 6-6을 따라 취한 단면도.

도 7은 본 발명을 포함하는 디스크 드라이브에서 스틱션(stiction) 문제를 감소시키는 것을 설명하는 그래프.

도 8은 본 발명의 바람직한 윤활제의 열 중량 측정 분석을 설명하는 그래프.

도 9는 본 발명의 바람직한 윤활제의 제2 열 중량 측정 분석을 설명하는 그래프.

도 10은 여러 온도 범위에서 다양한 오일 휘발성을 비교하는 도면.

<도면의주요부분에대한부호의설명>

10 : 디스크 드라이브 시스템

14 : 자기 디스크

16 : 액츄에이터 어셈블리

22 : 포지셔너 암(positioner arm)

24 : 서스펜션 어셈블리

26 : 판독/기록 헤드

30 : 하우징

32 : 스핀들

46 : 코일

78 : 와이어

80 : 전도성 코어

82 : 절연층

84 : 본드 코트

86 : 윤활제층

본 발명은 동일한 번호가 동일하거나 유사한 부분을 나타내는 도면을 참조하여 다음의 설명에서 바람직한 실시예에 따라 기술된다. 본 발명이 본발명의 목적을 달성하는 최적의 모드에 대하여 기술되지만, 본 발명의 정신 또는 범주를 벗어나지 않고 이들 개시 내용의 관점에서 여러 가지로 실행될 수 있다는 것을 당업자라면 이해할 것이다.

도 1은 참조 번호 (10)으로 나타낸 디스크 드라이브 시스템이다. 디스크 드라이브의 뚜껑(lid) (12)는 떨어져서 점선으로 도시되어 있다. 동작시, 이 뚜껑은 하우징 (30)의 상단에 배치된다.

디스크 드라이브는 하나 이상의 자기 디스크 (14)를 포함한다. 디스크 (14)는 종래의 미립자 또는 박막 기록 디스크일 수 있고, 이것은 동심의 트랙에 디지털데이터를 저장할 수 있다. 바람직한 실시예에서는, 디스크 (14)의 양면이 저장용으로 이용될 수 있고, 디스크 드라이브 (10)이 임의의 수의 그러한 디스크 (14)를 포함 할 수 있다는 것은 당업자에 의해 인식될 것이다.

디스크 (14)는 스핀들 (32)에 탑재된다. 스핀들 (32)는 스핀들 모터(도 4와 관련하여 도시되고 설명됨)에 부착되고, 이 모터는 스핀들 (32) 및 디스크 (14)를 회전시켜, 디스크 (14) 상의 동심 트랙의 여러 부분으로의 판독/기록 액세스를 제공한다.

본 발명에 따른 액츄에이터 어셈블리 (16)은 도 1에 점선으로 나타나 있다. 액츄에이터 어셈블리 (16)은 포지셔너 암 (22) 및 서스펜션 어셈블리 (24)를 포함한다. 서스펜션 어셈블리 (24)는 그의 말단에 판독/기록 헤드 (26)을 포함한다. 서스펜션 어셈블리의 하나의 판독 기록 헤드 (26)만이 도시되어 있지만, 디스크 드라이브 (10)이 드라이브 (10)에 포함된 각 디스크 (14)의 각 면에 대하여 하나의 판독/기록 헤드 (26)을 갖는 것이 이해될 것이다. 포지셔너 암 (22)는 포지셔너 암 (22)가 선회하는 피봇 (38)을 포함한다.

디스크 드라이브 (10)은 판독/기록 칩 (34)도 포함한다. 당 업계에 잘 알려진 바와 같이, 판독/기록 칩 (34)는 디스크 (14)에 대한 판독 또는 기록을 실행하기 위해 판독/기록 헤드 (26)과 함께 동작한다. 플렉시블 인쇄 회로 부재(flexible printed circuit member) (36)은 칩 (34)와 액츄에이터 어셈블리 (16) 사이에서 디지털 신호를 전달한다. 하나 이상의 전기 전도체 (64)는 피봇 암 (22) 및 서스펜션 (24)를 따라 루트(route)되어 판독/기록 헤드 (26)과 전기적 신호를 주고 받는다.분리 플렉시블 인쇄 회로 부재 (24)는 칩 (34) 및 연관된 드라이브 전자 부품(도시하지 않음)과 인터페이스한다.

VCM 상판 (20)은 액츄에이터 어셈블리 (16)의 부분이다. 액츄에이터 어셈블리 (16)의 기능 중 하나는 피봇 (38)을 중심으로 포지셔너 암 (22)를 이동시키는 것이다. 이하, 구체적 동작을 설명한다.

도 2를 참조하면, VCM 상판 (20)을 제거하여 액츄에이터 어셈블리 (16)의 나머지 부분이 상세히 드러나도록 디스크 드라이브가 도시된 사시도이다. 액츄에이터 어셈블리 (16)은 VCM 하판 (40) 및 마그넷 (42)를 포함한다. 마그넷 (42)가 하나의 마그넷이거나 또는 마그넷쌍일 수 있다는 것을 알 수 있다. 동작시, VCM 상판 (20)은 스페이서 (48) 및 (50)(도 1 참조)에 의해 VCM 하판 (40) 및 마그넷 (42) 상에 이격되어 있다. 바람직한 실시예에서, 스페이서 (48) 및 (50)은 자기적으로 독립되어 있다. VCM 상판 (20)은 VCM 하판 (40) 내의 개구 (52) 및 (54)에 의해 각각 스탠드오프 (48) 및 (50)에 대응되는 것에 의해 VCM 하판 (40) 및 마그넷 (42) 상에 위치된다. 액츄에이터 어셈블리 (16)은 전도성 코일 (46)을 더 포함한다. 전도성 코일 (46)은 마그넷 (42)에 평행한 면에서 마그넷 (42) 상에 존재하는 부분 (60) 및 (62)를 갖는다.

VCM 하판 (40), 마그넷 (42) 및 VCM 상판 (20)은 전도성 코일 (46)과 조합하여, 당업계에 잘 알려진 바와 같이 액츄에이터 어셈블리 (16)을 위치시키는 기능을 수행하는 보이스 코일 모터(VCM)을 실질적으로 구성한다. 구체적으로, 코일 부분 (60) 및 (62)를 통과하는 전류는 마그넷 (42)의 자계와 상호작용하여, 피봇 (38)을중심으로 포지셔너 암 (22) 및 서스펜션 어셈블리 (24)를 회전시킴으로써, 원하는 대로 판독/기록 헤드 (26)을 위치시킨다. 도 2에는 드라이브 (10)이 동작하지 않을 때 액츄에이터 어셈블리 (16)의 위치를 고정하는 기능을 수행하는 당업계에 알려진 랫칭 기구(latching mechamism) (44)가 도시되어 있다.

도 3a 및 도 3b는 포지셔너 암 (22)의 한쌍의 후방 익스텐션 (56) 및 (58) 사이에 배치된 전도성 코일 (46)을 도시하는 것으로, 포지셔너 암 (22) 및 서스펜션 어셈블리 (24)의 확대 전개도이다. 도 3a는 피봇 (38)에서 연장하는 하나의 포지셔너 암 (22)을 도시하고, 도 3b는 피봇 (38)에서 연장하는 포지셔너 암 (22)의 빗형상부 (40)을 도시하고 있다. 후방 익스텐션 (56) 및 (58)은 디스크 드라이브 액츄에이터 어셈블리에서 알려지고 요망되는 바와 같이 피봇 (38)을 중심으로 포지셔너 암 (22)의 균형을 잡도록 해준다. 전도성 코일 (46)은 후방 익스텐션 (56) 및 (58)의 내벽과 전도성 코일 (46) 사이의 접착제 또는 엑폭시 본드 (66)에 의해 포지셔너 암 (22)의 후방 익스텐션 (56) 및 (58) 사이에 고정될 수 있다. 또한, 전도성 코일 (46)은 당업계에 알려진 바와 같이 플라스틱 오버-몰딩에 의해 후방 익스텐션 (56) 및 (58) 사이에 위치될 수 있다.

도 4는 본 발명에의해 개시된 코일 와이어 (78)을 구성하는 도 1의 선 4-4를 따라 취한 스핀들 모터 어셈블리 (102)의 단면도이다. 구체적으로, 도 4는 스페이서 링 (108)에 의해 분리된 디스크 (14)를 탑재하는 스핀들 (32)를 도시하고 있다. 스핀들은 고정축 (32)에 베어링 (110) 및 (116)에 의해 탑재된 슬리브 (120)을 지탱하는 스핀들 허브 (116)을 포함한다. 고정축 (32)는 베이스 (122)에 단단하게 탑재되어, 스핀들 어셈블리가 회전하는 축을 제공한다. 고정축 (32)는 그들 둘레에 원형의 절단부를 갖는 고정자판(104) 및 (106)의 적층을 지지한다. 전도성 와이어 (78)은 액츄에이터 코일을 형성하는 절단부를 거쳐 권선된다. 베이스 (122)에 탑재된 마그넷 (124)는 전기 모터 분야에서 알려진 바와 같이 고정자 코일에 공급되는 전류의 전환을 제어한다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명에 따른 코일 와이어 (78)이 도시되고 설명되어 있다. 도 5a는 본 발명에 따른 액츄에이터 코일 와이어 (78)의 바람직한 실시예의 단면도이다. 바람직한 실시예에서, 코일 와이어 (78)은 전도성 코어 (80)으로 구성된다. 전도성 코어 (80)은 구리 또는 알루미늄 등의 고 전도성 금속이다. 전도성 코어 (80)은 특정한 애플리케이션에서 특정한 동작 파라미터 및 수용가능한 저항에 맞도록 선택된다.

전도성 코어 (80)의 위에 있는 것은 절연층 (82)이다. 절연층 (82)는 전도성 코어 (80)이 단락되는 것을 방지하는 폴리우레탄 또는 폴리에스터이미드 수지 (polyurethane or polyesterimide resin)등의 단순한 온도 저항 커버이다.

절연층 (82) 위에 있는 것은 접착 본드 코트 (84)이다. 상술한 바와 같이, 본드 코트 (84)는 액츄에이터 코일 (46)의 성형 및 권선이 용이하게 되도록 코일 (46)을 형성하는데 사용되는 와이어 상에 도포된 접착 코팅이다. 사용되는 본드 코드 (84)의 하나의 예로는 폴리아미드 접착 수지(polyamide adhesive resin)가 있다.

본드 코트 (84) 상에 도포된 것은 윤활제층 (86)이다. 이 윤활제층 (86)은와이어 (78)이 코일 (46)으로 권선되기 전에 코일 와이어 (78)이 그 자신에 스틱하는 것을 방지하기 위해 도포된다. 바람직한 실시예에서, 윤활제층 (86)은 고분자량 탄화수소계 윤활제로 구성된다. 바람직한 실시예에서, 이 윤활제는 저휘발성 오일이고, TGA(thermogravemetric analysis)에 의한 휘발성 범위는 섭씨 250도 이하로 무시할 수 있는 중량 손실을 나타낸다. 화학적 조성은 정제된 포화 분지쇄 탄화수소(pure saturated branched chain hydrocarbon)이다. 윤활제의 점도에 대한 하나의 요건은 윤활제가 오일러 패드(oiler pad) 등의 종래 도포 수단을 사용하여 박막을 형성하도록 도포될 수 있어야 한다는 것이다. 적당한 윤활제의 하나의 예로는 미국 매사츄세츠주 뉴 배드포드 소재 나이 루브리컨트 컴파니(Nye Lubricant Company)에 의해 제조된 176F, 폴리알파올레핀 오일(polyalphaolefin oil)이 있다. 이 윤활제는 코일 (46)이 디스크 드라이브 (10) 내에서 뜨거워질 때 윤활제가 있다고 하더라도 아주 조금만 코일 (46)으로부터 벗겨지므로 코일 와이어에서 성공적으로 사용된다.

디스크 드라이브 (10)이 동작하고 있을 때, 전류가 액츄에이터 코일 (46)을 통과하여 디스크 (14)의 표면 (28) 상의 원하는 위치 상에 판독/기록 헤드가 위치된다. 전류가 코일 (46)을 통과할 때, 코일 (46)이 뜨거워진다. 고성능 드라이브의 동작중 코일 (46)의 온도가 섭씨 100도를 쉽게 넘는다는 사실은 당업계에 알려져 있다. 코일 (46)의 온도가 증가할 때, 탄화수소계 윤활제의 고분자량으로 인해, 윤활제층 (86)은 휘발하지 않고 따라서 디스크 (14)의 표면 (28) 상에 응축되는 오일은 발생하지 않는다.

다른 실시예에서, 윤활제층 (86)은 매우 낮은 분자량을 갖는 탄화수소계 윤활제로 구성된다. 이러한 다른 실시예에서, 윤활제층 (86)은 226 이하의 분자량을 갖는다. 이러한 낮은 분자량 윤활제는 TGA에 의해 섭씨 130도에서 95 퍼센트 중량 손실의 휘발 범위를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 이 윤활제는 TGA에 의해 섭씨 145도에서 94 퍼센트 중량의 휘발 범위를 가질 수 있다. 이 윤활제의 화학적 조성은 정제된 포화 분지쇄 탄화수소이다. 다른 실시예의 적당한 윤활제의 하나의 예로는 미국 매사츄세츠주 뉴 배드포드 소재 나이 루브리컨트 컴파니(Nye Lubricant Company)에 의해 제조된 167A, 폴리알파올레핀 오일이 있다.

다른 실시예에서 디스크 드라이브 (10)이 동작중일 때, 바람직한 실시예에 의하면, 전류가 코일 (46)을 통과하여 디스크 (14)의 표면 (28) 상의 원하는 위치에 판독/기록 헤드 (26)이 위치된다. 전류가 코일 (46)을 통과할 때, 코일의 온도가 상승하여 코일 (46)이 뜨거워진다. 또한, 코일 (46)의 온도가 섭씨 100도를 초과하는 것은 흔한 일이다. 그러나, 코일 (46)의 온도가 상승할 때, 이 실시예에서는 탄화수소계 윤활제의 저분자량으로 인해, 윤활제층 (86)은 코일 권선 전에 완전히 휘발되거나 또는 잔류 윤활재는 완전히 휘발하고 증발하게 되며, 그에 따라 드라이브 (10)의 온도가 냉각될 때 디스크 (14)의 표면 (28) 상에 응축되지 않는다.

도 5b는 본 발명의 코일 와이어 (78)의 다른 실시예의 단면도이다. 도 5b의 실시예에는 전도성 코어 (80)을 덮는 절연층 (82) 위에 존재하는 접착 본드 코트 (84)가 없다. 그 대신, 윤활제층 (86)은 절연층 (82) 상에 직접 도포되어, 스풀링 및 디스풀링 동작시 와이어 (78)의 마찰을 방지한다.

도 6은 도 3a의 선 6-6을 따라 취한 액츄에이터 코일 (46)의 단면도이다. 도 6에서 명확한 바와 같이, 와이어 (78)은 여러번 감겨서 액츄에이터 코일 (46)을 형성한다. 스핀들 모터 권선의 단면이 도 6에 도시한 것과 매우 유사하다는 것이 이해된다. 참조 번호 (68)은 윤활제 (86)이 제조중 트랩되는 코일 권선들 간의 내부 공간 사이의 간격을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 결과로서 디스크 드라이브의 동작중 스틱션 문제의 감소를 설명하는 것이다. 도 7의 막대도는 R. Koka가 1993년 9월/10월 발행한 Mircocontamination의 페이지 41-48에 기재된 것과 같은 환경 가속 마찰 테스트(environmentally accelerated friction test: EAFT)의 결과를 나타내는 것으로, x축은 테스트되는 상이한 탄화수소 분자량계 윤활제를 나타내고, y축은 헤드 적층과 디스크 사이의 개시 마찰(스틱션)력의 정규화한 측정값을 나타낸다. 스틱션력은 헤드당 그램으로 측정되었고, 디스크도 표면 상에 헤이즈(haze)가 보이는지를 알아보기 위해 테스트의 종료시 검사되었다. 도 7의 그래프에서, 사용가능한 윤활제의 임계선이 스틱션력 축에 1.0 선으로 표시되어 있다.

도 7에서, 분자량이 170 이하인 윤활제를 갖는 코일 및 분자량이 562 이상인 윤활제를 갖는 코일이 종래 일반적으로 사용되는 윤활제 이상의 우수한 스틱션 감소를 나타내는 것을 알 수 있다. 310 및 450계 윤활제가 보이는 스틱션력은 헤드/디스크 경계면에 심각한 손상을 일으킬 수 있다.

도 8은 본 발명과 관련하여 실행된 TGA의 결과를 도시하고 있다. 이 기법은 열이 가해질 때 주어진 샘플의 중량 손실을 측정하는 온도 분석적 기술이다. 도시한 그래프에서, TGA를 사용하여 702 이상의 범위의 높은 분자량을 갖는 코일 와이어 윤활제의 온도 안정성에 대한 310 내지 450 범위의 분자량의 혼합물을 갖는 종래 스풀링 오일의 온도 안정성이 비교되었다. 여기서, 등온성 방법을 사용하여, 각 오일이 공기중에서 10시간 동안 섭씨 120도로 유지되었을 때, 시간에 따른 중량 변화가 측정되었다. 그 결과는 표준 오일이 10시간 동안 그의 초기 중량의 90 % 이상을 상실하지만, 분자량이 높은 윤활제는 중량 변화를 거의 나타내지 않는 것을 보여준다.

도 9는 열이 가해질 때 윤활제의 중량 손실을 측정하기 위해 사용된 두 번째 TGA의 결과를 도시하고 있다. 이 방법에서는 온도를 공기중에서 분당 섭씨 10 도의 비율로 섭씨 30 도에서 섭씨 500 도로 증가시켰다. 그 결과, 바람직한 윤활제의 중량 변화는 온도가 섭씨 230 도에 도달할 때까지 발생하지 않고, 최대 변화율은 섭씨 340 도에서 발생하는 것을 보여준다. 이러한 극히 높은 온도로 가열된 스핀들 및 액츄에이터 코일을 갖는 드라이브가 동작하면, 윤활제의 휘발에 의한 디스크 오염이외에 여러 가지 문제가 발생하는 것으로 디스크 드라이브 기술분야에 있어서 알려져 있다.

도 10은 온도 증가에 따른 윤활제 점도의 비교를 보여주는 그래프이다. 테스트되는 윤활제마다 온도에 대한 가장 급속한 중량 손실 기간은 그래프에서 각각 굵은 선으로 나타나 있다. 또한, 저 점도 윤활제는 섭씨 250도 이하에서 무시할 수 있는 중량 손실을 나타내지만, 고점도 윤활제는 섭씨 130도 전에 95 퍼센트 중량 손실을 나타내며, 이들 양자는 디스크 드라이브 시스템에서 사용되는 액츄에이터코일 및 고정자 코일 제조에 매우 적합하다. 도 10에서 바람직한 윤활제는 코일의 동작 온도의 2 내지 2½배에서 10 % 이하의 중량 손실을 나타내는 것을 알 수 있다.

본 발명의 디스크 드라이브 부품용 코일 어셈블리는 디스크 드라이브 어셈블리의 동작중 스틱션 문제를 일으키는 윤활제가 없는 코일 권선을 제공한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였지만, 그러한 실시예의 수정 또는 변경이 다음의 특허청구 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 당업자에게 가능한 것은 물론이다.

Claims

디스크 드라이브용 액츄에이터 어셈블리(actuator assembly)에 있어서,

a) 서스펜션 어셈블리에 부착되는 전방부(forward portion), 피봇 포인트 (pivot point), 및 상기 전방부에 대향하는 방향으로 연장하는 한쌍의 후방 레그(leg)를 포함하는 후방부(rearward portion)를 갖는 액츄에이터 암; 및

b) 후방부(rearward portion)의 후방 레그쌍 사이에 배치되며, 전기 전도체, 전기 전도체 상에 존재하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 존재하는 윤활제층━여기서 윤활제층은 코일의 동작 온도의 2 내지 2½배의 온도에서 중량의 10 퍼센트 이하만을 상실하는 탄화수소계 오일임━을 포함하는 액츄에이터 코일

을 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 윤활제층이 700 이상의 분자량을 가지는 정제된 포화 분지쇄 탄화수소(pure saturated branched chain hydrocarbon)를 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
제1항에 있어서, 상기 윤활제층이 492 이상의 분자량을 가지는 정제된 포화 분지쇄 탄화수소를 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
제3항에 있어서, 상기 절연층과 상기 윤활제층 사이에 위치한 본드코트(bond coat)를 더 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
디스크 드라이브용 액츄에이터 어셈블리에 있어서,

a) 서스펜션 어셈블리에 부착되는 전방부(forward portion), 피봇 포인트(pivot point), 및 상기 전방부에 대향하는 방향으로 연장하는 한쌍의 후방 레그(leg)를 포함하는 후방부(rearward portion)를 갖는 액츄에이터 암; 및

b) 후방부의 후방 레그쌍 사이에 배치되고, 전기 전도체, 전기 전도체 상에 존재하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 존재하는 윤활제층━여기서 윤활제층은 저 분자량을 갖는 탄화수소계 오일임━을 포함하는 액츄에이터 코일

을 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 저 분자량이 226 이하인 액츄에이터 어셈블리.
제5항에 있어서, 상기 저 분자량이 170 이하인 액츄에이터 어셈블리.
디스크 드라이브 내의 부품용 전도성 코일에 사용되는 코일 와이어에 있어서,

a) 전도성 코어;

b) 상기 전도성 코어 상에 존재하는 절연체;

c) 상기 절연체 상에 존재하는 접착 본드; 및

d) 상기 접착 본드를 덮고, 492 이상의 분자량을 갖는 탄화수소계 오일을 포함하는 윤활제층

을 포함하는 코일 와이어.
제8항에 있어서, 상기 윤활제층이 702 이상의 분자량을 갖는 탄화수소계 오일로 구성되는 코일 와이어.
디스크 드라이브 내의 부품용 전도성 코일에 사용되는 코일 와이어에 있어서,

a) 전도성 코어;

b) 상기 전도성 코어 상에 존재하는 절연체;

c) 상기 절연체 상에 존재하는 접착 본드; 및

d) 상기 접착 본드를 덮고, 170 이하의 분자량을 갖는 탄화수소계 오일을 포 함하는 윤활제층

을 포함하는 코일 와이어.
a) 하우징;

b) 상기 하우징 내에 배치되고 동심의 데이터 트랙의 데이터 표면을 갖는 적 어도 하나의 자기 저장 디스크;

c) 상기 디스크에 결합되고, 회전축을 갖는 스핀들;

d) 상기 스핀들에 결합되어, 상기 스핀들 및 디스크를 상기 회전축을 중심으 로 회전시키고, 상기 스핀들이 움직임에 파워를 주는 고정자 권선을 포함 하는 스핀들 모터;

e) 상기 디스크가 회전할 때 디스크의 데이터 표면과 가동 관계(operative relationship)를 유지하는 슬라이더;

f) 상기 슬라이더에 부착되어 상기 데이터 표면에서 데이터를 판독하고 그곳 에 데이터를 기록하는 트랜스듀서; 및

g) 상기 트랜스듀서가 상기 데이터 트랙을 액세스할 수 있도록 디스크에 대 하여 방사상으로 슬라이더를 이동시키고, 디스크에 대한 슬라이더의 이동 에 파워를 주는 전도성 액츄에이터를 포함하는 액츄에이터

를 포함하는 고성능 자기 저장 시스템에 있어서,

상기 스핀들 모터 내의 고정자 권선 및 액츄에이터 내의 코일이 섭씨 온도로 코일 내의 온도의 2 내지 2½배의 온도에서 휘발하여 총 중량의 10 % 이상을 상실하는 윤활제를 가지지 않는

고성능 자기 저장 시스템.
제7항에 있어서, 상기 절연층과 상기 윤활제층 사이에 위치한 본드 코트를 더 포함하는 액츄에이터 어셈블리.
디스크 드라이브용 액츄에이터 어셈블리에 있어서,

a) 서스펜션 어셈블리에 부착되는 전방부, 피봇 포인트, 및 상기 전방부에 대향하는 방향으로 연장하는 한쌍의 후방 레그를 포함하는 후방부를 갖는 액츄에이터 암; 및

b) 후방부의 후방 레그쌍 사이에 배치되고, 전기 전도체, 전기 전도체 상에 존재하는 절연층, 및 상기 절연층 상에 존재하는 윤활제층━여기서 윤활제층은 고 분자량을 갖는 탄화수소계 오일임━을 포함하는 액츄에이터 코일

을 포함하는 액츄에이터 어셈블리.