KR100594306B1 - 인터커넥트 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브의헤드짐발 어셈블리 - Google Patents

인터커넥트 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브의헤드짐발 어셈블리 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 자기헤드 슬라이더와 FPC를 연결하는 인터커넥트(interconnect)와, 이를 구비한 헤드짐발 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly)를 제공한다.
상기 인터커넥트는, 접지층과, 상기 접지층 상에 형성된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 형성되며 서로 이격되어 연장된 한 쌍의 신호전달층을 구비하고,
상기 접지층은, 상기 한 쌍의 신호전달층과 중첩되지 않게 형성되며, 상기 한 쌍의 신호전달층의 외곽에 형성된 외(外)접지층부와, 상기 한 쌍의 신호전달층 사이에 형성된 내(內)접지층부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인터커넥트 및 이를 구비한 하드디스크 드라이브의 헤드짐발 어셈블리{Interconnect and head gimbal assembly of hard disk drive with the same}
도 1 및 도 2는 종래의 인터커넥트의 제1 예 및 제2 예를 도시한 단면도이다.
도 3은 상기 제1 예 및 제2 예의 인터커넥트에서 신호의 주파수에 따른 신호의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 4는 하드디스크 드라이브의 일 예를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤드짐발 어셈블리(HGA)를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5의 헤드짐발 어셈블리에 구비된 인터커넥트를 확대 도시한 단면도이다.
도 7은 도 6의 인터커넥트에 접지층을 확대 도시한 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...하드디스크 드라이브 110 ...스핀들 모터
115 ...디스크 120 ...액츄에이터
130 ...헤드짐발 어셈블리 140 ...자기헤드 슬라이더
145 ...자기헤드 150, 160 ...인터커넥트
151 ...접지층 155, 158 ...절연층
156a, 156b ...신호전달층 190 ...보이스코일모터
본 발명은 하드디스크 드라이브의 헤드짐발 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 임피던스 및 전자파 방사량이 감소되도록 구조가 개선된 인터커넥트, 및 이를 구비한 헤드짐발 어셈블리에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(HDD, hard disk drive)는 컴퓨터 등에 사용되는 보조기억장치의 일 예로서, 자기헤드에 의해 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 새로운 데이터를 기록하는 장치이다. 상기 자기헤드는 자기헤드 슬라이더에 탑재된다. 하드디스크 드라이브의 작동중 상기 자기헤드 슬라이더는 상기 디스크에서 일정 간격만큼 부양된 플로팅(floating) 상태를 유지하고, 상기 자기헤드는 상기 디스크에 저장된 데이터를 읽어들여 재생(read)하거나, 상기 디스크에 새로운 데이터를 써서 기록(write)하는 기능을 수행한다.
자기헤드 슬라이더가 읽어들인 디스크상의 데이터는 전기적 신호로 변환되어 상기 자기헤드 슬라이더에서 FPC(flexible printed circuit)를 통해 하드디스크 드라이브의 주회로기판에 전달된다. 또한, 디스크상에 기록될 데이터에 대응하는 전기적 신호는 이와 반대로 상기 주회로기판에서 상기 FPC를 통해 상기 자기헤드 슬라이더로 전달된다. 이하에서, 설명의 편의를 위해 전자(前者)의 전기적 신호를 ' 읽기(read)신호'라 칭하고, 후자(後者)의 전기적 신호를 '쓰기(write)신호'라 칭한다.
일반적으로 상기 자기헤드 슬라이더와 FPC 사이에서는 인터커넥트(interconnect)를 통해 읽기신호 및 쓰기신호가 전달된다. 도 1 및 도 2는 종래의 인터커넥트의 제1 예 및 제2 예를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 제1 예에 따른 인터커넥트(10)는 접지층(11)과, 상기 접지층(11) 상에 형성된 제1 절연층(13)과, 상기 제1 절연층(13) 상에 형성된 한 쌍의 신호전달층(15a, 15b)과, 상기 신호전달층(15a, 15b)을 밀봉하는 제2 절연층(17)을 구비한다. 상기 한 쌍의 신호전달층(15a, 15b)은 단락(短絡)되지 않도록 서로 이격되어 연장된다. 도 2를 참조하면, 종래의 제2 예에 따른 인터커넥트(20)는 상기 제1 예에 따른 인터커넥트(10)와 마찬가지로 접지층(21)과, 제1 및 제2 절연층(23, 27)과, 한 쌍의 신호전달층(25a, 25b)를 구비하나, 상기 신호전달층(25a, 25b) 아래의 접지층(21)이 제거되어 있어, 상기 신호전달층(25a, 25b)이 접지층(21)에 중첩되지 않게 적층되어 있다.
도 3은 상기 제1 예의 인터커넥트(10)와 제2 예의 인터커넥트(20)에서 신호의 주파수에 따른 신호의 크기를 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 동일한 주파수, 동일한 크기의 신호를 제1 및 제2 인터커넥트(10, 20)의 입력단에 각각 입력하였을 때, 제1 인터커넥트(10)의 출력단에서의 신호의 크기가 제2 인터커넥트(20)의 그것보다 더 작아 신호의 감쇠 정도가 더 큼을 알 수 있으며, 또한, 신호의 주파수가 커질수록 신호의 감쇠 정도가 점차적으로 더 커지는 것을 알 수 있다.
접지층이 일부 제거된 상기 제2 예의 인터커넥트(20)는, 도 3에서 알 수 있는 바와 같이 신호감쇠의 측면에서는 제1 예의 인터커넥트(10)에 비해 향상된 성능을 가지고 있으나, 임피던스(impedence)가 제1 예의 인터커넥트(10)에 비해 크다는 단점이 있다. 따라서, 약 1 GHz 정도 주파수 대역의 신호가 전달되는 읽기신호 전달용 인터커넥트로는 상기 제1 예의 인터커넥트(10)가 사용되고, 최대 10 GHz 정도주파수 대역의 상대적으로 고주파인 신호가 전달되는 쓰기신호 전달용 인터커넥트로는 상기 제2 예의 인터커넥트(20)가 사용되었다. 그리고, 상기 제2 예의 인터커넥트(20)의 신호전달층(25a, 25b)의 폭을 크게 하여 상기 인터커넥트(20)의 임피던스를 작게 하였다.
그런데, 상기와 같이 신호전달층의 폭을 크게 하면 인터커넥트 자체의 폭이 커지기 때문에, 하드디스크 드라이브의 크기가 점점 소형화되고 있는 근래의 실정에 비추어볼때 이상 채용하기 어렵게 되었다. 따라서, 구조적 한계에 다다르게 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신호의 감쇠 정도가 작고, 임피던스도 작은 인터커넥트 및 이를 구비한 헤드짐발 어셈블리를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한, 종래에 비해 폭의 증가 없이 임피던스의 감소가 가능한 인터커넥트 및 이를 구비한 헤드짐발 어셈블리를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은, 신호 전달을 위해 하드디스크 드라이브의 자기헤드 슬라이더에 연결되는 것으로,
접지층과, 상기 접지층 상에 형성된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 형성되며 서로 이격되어 연장된 한 쌍의 신호전달층을 구비하고,
상기 접지층은, 상기 한 쌍의 신호전달층과 중첩되지 않게 형성되며, 상기 한 쌍의 신호전달층의 외곽에 형성된 외(外)접지층부와, 상기 한 쌍의 신호전달층 사이에 형성된 내(內)접지층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥트를 제공한다.
바람직하게는, 상기 인터커넥트는, 상기 한 쌍의 신호전달층을 밀봉하는 제2 절연층을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인터커넥트는, 상기 외(外)접지층부와 내(內)접지층부를 연결하는 연결층부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 서스펜션, 상기 서스펜션에 부착 지지되는 자기헤드 슬라이더, 신호의 전달을 위해 상기 자기헤드 슬라이더에 연결되는 인터커넥트(interconnect)를 구비한 헤드짐발 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly)에 있어서, 상기 인터커넥트는,
접지층과, 상기 접지층 상에 형성된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 형성되며 서로 이격되어 연장된 한 쌍의 신호전달층을 구비하고,
상기 접지층은, 상기 한 쌍의 신호전달층과 중첩되지 않게 형성되며, 상기 한 쌍의 신호전달층의 외곽에 형성된 외(外)접지층부와, 상기 한 쌍의 신호전달층 사이에 형성된 내(內)접지층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드짐발 어셈블리를 제공한다.
바람직하게는, 상기 인터커넥트는, 상기 한 쌍의 신호전달층을 밀봉하는 제2 절연층을 더 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인터커넥트는, 상기 외(外)접지층부와 내(內)접지층부를 연결하는 연결층부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인터커넥트는, 상기 자기헤드 슬라이더에 쓰기신호(write signal)를 전달하기 위한 쓰기신호 전달용 인터커넥트일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터커넥트와 이를 구비한 하드디스크 드라이브의 헤드짐발 어셈블리를 상세하게 설명한다.
도 4는 하드디스크 드라이브의 일 예를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 헤드짐발 어셈블리(HGA)를 도시한 사시도이고, 도 6은 도 5의 헤드짐발 어셈블리에 구비된 인터커넥트를 확대 도시한 단면도이며, 도 7은 도 6의 인터커넥트에 접지층을 확대 도시한 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하드디스크 드라이브(100)는 베이스 플레이트(101) 및 이에 스크류(107) 결합된 커버 플레이트(105)로 이루어진 하우징 내에 스핀들 모터(110), 디스크(115), 액츄에이터(120)와, 보이스코일모터(VCM; voice coil motor,190)를 구비한다.
상기 스핀들 모터(110)는 디스크(115)를 회전시키기 위한 것으로, 베이스 플 레이트(101)에 고정 설치된다. 상기 디스크(115)는 상기 스핀들 모터(110)의 회전자(미도시)에 결합되어 상기 회전자의 회전과 함께 회전한다. 상기 스핀들 모터(110)의 상단부에는 디스크(115)의 이탈을 방지하기 위한 디스크 클램프(112)가 결합된다.
상기 액츄에이터(120)는, 자기헤드 슬라이더(140, 도 5 참조)를 탑재하고, 이를 디스크(115) 상의 소정 위치로 이동시켜 디스크(115) 상에 데이터를 기록하거나, 디스크(115)에 기록된 데이터를 재생하는 것으로, 헤드짐발 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly, 130)와, 스윙아암(121)을 구비한다. 상기 스윙아암(121)은 베이스 플레이트(101)에 설치된 피봇 중심축(125)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 헤드짐발 어셈블리(130)는 상기 스윙아암(121)의 선단부에 고정 결합된 서스펜션(131)과, 상기 서스펜션(131)의 선단부에 부착 지지된 자기헤드 슬라이더(140, 도 5 참조)를 구비한다. 상기 서스펜션(131)은 상기 자기헤드 슬라이더(140)를 디스크(115)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지한다.
베이스 플레이트(101)에 고정 설치된 보이스코일모터(190)는 상기 액츄에이터(120)에 회전 동력을 제공한다. 도시되진 않았으나 상기 보이스코일모터(190)는 액츄에이터(120)의 코일의 상측 및 하측에 배치되는 마그네트와 요크를 구비한다. 상기 보이스코일모터(190)는, 서보 제어 시스템에 의해 제어되며, 상기 코일에 입력되는 전류와 상기 마그네트에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 액츄에이터(120)을 회전시킨다.
베이스 플레이트(101)의 일측 코너 부분에는 액츄에이터(120)에 연결된 FPC(Flexible Printed Circuit, 185)를 베이스 플레이트(101) 아래에 배치된 주회로기판(미도시)에 접속시키기 위한 FPC 브라켓(187)이 마련된다. 한편, 도시되진 않았으나, 상기 일측 코너 부분의 대각선 방향의 타측 코너 부분에는 하드디스크 드라이브(100) 내부에서 유동하는 공기에 함유된 파티클 등의 이물질을 필터링하기 위한 순환 필터가 커버 플레이트(105)의 내측에 부착되어 있다.
하드디스크 드라이브(100)에 전원이 인가되면 디스크(115)가 고속으로 회전하고,서스펜션(131)에 부착 지지된 자기헤드 슬라이더(140, 도 5 참조)는 디스크(115)의 회전에 의해 유도된 공기의 흐름에 기인한 양력과 디스크(115)의 표면을 향하는 서스펜션(131)의 탄성 가압력과의 힘의 평형에 의해, 디스크(115)의 표면으로부터 소정 높이 부상하여 플로팅(floating) 상태를 유지한다. 이 상태에서 상기 액츄에이터(120)가 자기헤드 슬라이더(140)를 디스크(115) 상의 소정 위치로 이동시켜 상기 디스크(115)에 데이터를 기록하거나, 디스크(115)로부터 데이터를 읽어들여 재생한다.
도 5를 참조하면, 상기 서스펜션(131)의 선단부에는 자기헤드 슬라이더(140)가 부착 지지되는 자기헤드 슬라이더 탑재부(133)가 마련된다. 상기 자기헤드 슬라이더 탑재부(133)는 연결을 위한 일부분을 제외하고 식각 등의 방법에 의해 주변부로부터 고립되며, 이로 인해 자기헤드 슬라이더(140)의 원활한 롤링(rolling) 및 피칭(pitching)이 가능하다.
상기 자기헤드 슬라이더(140)에는 자기헤드(145)가 마련되고, 상기 자기헤드(145)의 하측 단부는 디스크(115, 도 4 참조)와 대면한다. 상기 자기헤드(145)의 리드(lead, 미도시)는 쓰기신호의 전달을 위한 쓰기신호 전달용 인터커넥트(150) 및, 읽기신호의 전달을 위한 읽기신호 전달용 인터커넥트(160)의 일단부와, 본딩볼(bonding ball, 147)에 의해 각각 전기적으로 연결된다. 상기 쓰기신호 전달용 인터커넥트(150) 및 읽기신호 전달용 인터커넥트(160)의 타단부는 상기 FPC(185, 도 4 참조)와 연결된다. 이와 같은 연결구조에 의해 읽기신호는 자기헤드(145)에서 읽기신호 전달용 인터커넥트(160)와 FPC(185)를 통해 주회로기판(미도시)으로 전달되고, 쓰기신호는 주회로기판(미도시)에서 FPC(185)와 쓰기신호 전달용 인터커넥트(150)를 통해 자기헤드(145)에 전달된다.
도 6을 참조하면, 상기 쓰기신호 전달용 인터커넥트(150)는 접지층(151)과, 상기 접지층(151) 상에 형성된 제1 절연층(155)과, 상기 제1 절연층(155) 상에 형성된 한 쌍의 신호전달층(156a, 156b)과, 상기 신호전달층(156a, 156b)을 밀봉하는 제2 절연층(158)을 구비한다. 상기 한 쌍의 신호전달층(156a, 156b)은 단락(短絡)되지 않게 서로 이격되어 연장된다. 바람직한 실시예에서 상기 신호전달층(156a, 156b)은 구리(Cu)로 형성되며, 각 신호전달층(156a, 156b)의 폭은 70 ㎛, 두께는 18 ㎛, 상기 신호전달층 사이의 간격은 40 ㎛이다. 또한, 바람직한 실시예에서 상기 제1 및 제2 절연층(155, 158)은 절연체인 폴리이미드(polyimide)로 형성된다.
상기 접지층(151)은 한 쌍의 신호전달층(156a, 156b) 아래의 부분이 제거되어 상기 신호전달층(156a, 156b)과 중첩되지 않게 형성된다. 그러나, 도 2에 도시된 종래의 인터커넥트(20)와 달리 상기 인터커넥트(150)의 접지층(151)은 한 쌍의 신호전달층(156a, 156b)의 외곽에 형성된 외(外)접지층부(152)와, 한 쌍의 신호전 달층(156a, 156b) 사이에 형성된 내(內)접지층부(153)를 포함한다.
도 7을 참조하면, 상기 접지층(151)은 내(內)접지층부(153)를 외(外)접지층부(152)와 연결하는 연결층부(154)를 더 포함한다. 바람직한 실시예에서 상기 접지층(151)은 스테인레스스틸로 형성되며, 두께는 20 ㎛이다.
도 6에 도시된 인터커넥트(150)는 신호전달층(156a, 156b) 아래의 접지층(151)이 제거되어 맴돌이전류(eddy current)에 의한 손실이 도 1에 도시된 인터커넥트(10)에 비해 감소한다. 따라서, 도 2에 도시된 인터커넥트(20)와 유사한 신호 감쇠의 특성을 나타낸다.
한편, 인터커넥트에서는 대체적으로 접지층이 신호전달층에 가까울수록 임피던스가 작아지는 경향을 나타내는데, 도 6에 도시된 인터커넥트(150)는 내(內)접지층부(153)를 구비하여 도 2에 도시된 인터커넥트(20)에 비해 접지층(151)과 신호전달층(156a, 156b) 간의 거리가 실질적으로 더욱 가까워지게 된다. 따라서, 임피던스는 도 2에 도시된 인터커넥트(20)에 비해 감소되는 특성을 나타낸다.
또한, 상기 인터커넥트(150)에서는 외(外)접지층부(152)의 측단부와 그에 인접한 신호전달층(156a, 156b)의 측단부 사이, 및 내(內)접지층부(153)의 측단부와 그에 인접한 신호전달층(156a, 156b)의 측단부 사이에 전기장의 커플링이 형성되어, 전기장의 외부 방사가 억제된다. 따라서, 전자파 방사로 인한 전자파 장애(EMI; electromagnetic interference)도 도 2에 도시된 인터커넥트(20)에 비해 감소된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 인터커넥트 및 이를 구비한 헤드짐발 어셈블리는, 양호한 신호 감쇠의 특성을 가짐과 동시에 임피던스도 종래의 경우에 비해 감소한다. 따라서, 인터커넥트의 임피던스를 줄이기 위해 신호전달층의 폭을 크게 할 필요가 없어, 인터커넥트 자체 및 헤드짐발 어셈블리의 소형화가 가능하고, 나아가 하드디스크 드라이브의 소형화도 가능하다.
또한, 종래에 비해 전자파 방사로 인한 전자파 장애(EMI)가 감소될 수 있다.

Claims (7)

  1. 신호 전달을 위해 하드디스크 드라이브의 자기헤드 슬라이더에 연결되는 것으로,
    접지층과, 상기 접지층 상에 형성된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 형성되며 서로 이격되어 연장된 한 쌍의 신호전달층을 구비하고,
    상기 접지층은, 상기 한 쌍의 신호전달층과 중첩되지 않게 형성되며, 상기 한 쌍의 신호전달층의 외곽에 형성된 외(外)접지층부와, 상기 한 쌍의 신호전달층 사이에 형성된 내(內)접지층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터커넥트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 신호전달층을 밀봉하는 제2 절연층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인터커넥트.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 외(外)접지층부와 내(內)접지층부를 연결하는 연결층부를 포함한 것을 특징으로 하는 인터커넥트.
  4. 서스펜션, 상기 서스펜션에 부착 지지되는 자기헤드 슬라이더, 신호의 전달을 위해 상기 자기헤드 슬라이더에 연결되는 인터커넥트(interconnect)를 구비한 헤드짐발 어셈블리(HGA; Head Gimbal Assembly)에 있어서, 상기 인터커넥트는,
    접지층과, 상기 접지층 상에 형성된 제1 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 형성되며 서로 이격되어 연장된 한 쌍의 신호전달층을 구비하고,
    상기 접지층은, 상기 한 쌍의 신호전달층과 중첩되지 않게 형성되며, 상기 한 쌍의 신호전달층의 외곽에 형성된 외(外)접지층부와, 상기 한 쌍의 신호전달층 사이에 형성된 내(內)접지층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드짐발 어셈블리.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 신호전달층을 밀봉하는 제2 절연층을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 헤드짐발 어셈블리.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 외(外)접지층부와 내(內)접지층부를 연결하는 연결층부를 포함한 것을 특징으로 하는 헤드짐발 어셈블리.
  7. 제4 항에 있어서,
    상기 인터커넥트는 상기 자기헤드 슬라이더에 쓰기신호(write signal)를 전달하기 위한 쓰기신호 전달용 인터커넥트인 것을 특징으로 하는 헤드짐발 어셈블리.
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