KR100660884B1

KR100660884B1 - 구동 효율 및 탐색 특성이 향상된 하드 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR100660884B1
Application number: KR1020050103258A
Authority: KR
Inventors: 이행수; 변용규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2006-12-26
Also published as: CN1959832A; JP2007128638A; US20070097552A1

Abstract

본 발명에 의하면 구동 효율 및 탐색 특성이 향상된 하드 디스크 드라이브가 개시된다. 개시된 하드 디스크 드라이브는, 적어도 하나 이상의 정보 저장용 디스크와, 디스크를 회전 구동하는 것으로 디스크가 끼워지는 스핀들 모터와, 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 액츄에이터의 일측에 접속되어, 읽기/쓰기 헤드와 액츄에이터에 전기적인 신호를 전달하는 연성케이블과, 연성케이블을 회로기판과 접속시키기 위한 브라켓을 포함하는 하드 디스크 드라이브로서, 연성케이블의 길이를 따라 적어도 일부에 걸쳐서는 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 프리벤딩부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

개시된 하드 디스크 드라이브에 의하면, 신호 전달을 매개하는 연성케이블의 가요성을 구조적으로 향상시킴으로써 액츄에이터의 회전 저항이 감소되고, 데이터의 탐색 특성이 향상된다.

Description

구동 효율 및 탐색 특성이 향상된 하드 디스크 드라이브{Hard disk drive having improved driving efficiency and seeking performance}

도 1은 종래기술에 의한 하드 디스크 드라이브의 개략적인 구조를 보인 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 연성케이블을 그 위쪽에서 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3에 도시된 하드 디스크 드라이브의 평면도이다.

도 5는 도 3에 도시된 하드 디스크 드라이브의 주요 부분을 도시한 사시도이다.

도 6은 도 3에 도시된 연성케이블을 그 위쪽에서 도시한 도면이다.

도 7은 도 6의 A-A`과 B-B` 선을 따라 취한 수직 단면도이다.

도 8 및 도 9는 각각 종래기술과 본 발명에서, 스윙 아암의 회전 각도에 따른 바이어스 회전력의 프로파일을 보인 도면들이다.

도 10은 하드 디스크 드라이브의 회전 각도를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 도 3에 도시된 연성케이블의 수평 단면도이다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성케이블의 수평 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

111 : 커버 부재 112 : 베이스 부재

120 : 연성케이블 120a : 도전 패턴

120b : 접착층 120c : 보호층

121 : 제1 지지부 122 : 제2 지지부

125 : 연결부 125a : 프리벤딩부

130 : 액츄에이터 131 : 액츄에이터의 피봇

132 : 스윙 아암 133 : 가압편

135 : 서스펜션 138 : 읽기/쓰기 헤드

141 : VCM 코일 145 : 코일 지지부

150 : 디스크 155 : 스핀들 모터

160 : 램프 171 : 요크

175 : 마그네트

본 발명은 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세히, 신호 전달을 매개하는 연성케이블의 가요성을 구조적으로 향상시킴으로써 액츄에이터의 회전 저항이 감소되고 데이터의 탐색 특성이 개선되는 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.

컴퓨터의 정보 저장 장치들 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다. 이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 상기 헤드는 회전하는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 액츄에이터에 의해 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.

도 1은 종래 하드 디스크 드라이브의 구성을 보여주는 개략적인 사시도이다. 도 1을 참조하면, 하드 디스크 드라이브에는 데이터 저장용 디스크(50)와, 이 디스크(50)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(55)와, 데이터의 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드(38)를 디스크(50) 상의 원하는 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(30)가 구비된다. 상기 액츄에이터(30)는, 액츄에이터 피봇(31)에 회전 가능하게 결합된 스윙 아암(32)과, 스윙 아암(32)의 선단부에 설치되어 상기 헤드(38)를 디스크(50)의 표면쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(35)과, 스윙 아암(32)을 회전시키기 위한 보이스 코일 모터(VCM; Voice Coil Motor)를 가진다. 상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)의 후단부에 마련된 코일 지지부(45)에 결합된 VCM 코일(41)과, VCM 코일(41)에 대면하도록 VCM 코일(41)의 상부와 하부에 각각 배치된 마그네트(75)를 구비한다. 한편, 도면 부호 71은 상기 마그네트(75)가 지지되는 요크를 나타낸다.

상기한 구성을 가진 보이스 코일 모터는, VCM 코일(41)에 입력되는 전류와 마그네트(75)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(32)을 회전시키게 된다. 즉, 하드 디스크 드라이브의 전 원이 온(on)되어 디스크(50)가 일정한 각속도(Ω)로 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)을 소정 방향, 예컨대 반시계 방향으로 회전시켜 읽기/쓰기 헤드(38)를 디스크(50)의 기록면 위로 이동시킨다. 이렇게 디스크(50) 위로 로딩(loading)된 헤드(38)는 회전하는 디스크(50)에 의해 발생되는 양력에 의해 디스크(50)의 표면으로부터 소정 높이 부상하게 된다. 이와 같은 상태에서, 상기 헤드(38)는 디스크(50)의 특정 트랙(T)을 추종하며 디스크(50)의 기록면에 데이터를 기록하거나, 디스크(50)의 기록면에 저장된 데이터를 재생하게 된다.

한편, 하드 디스크 드라이브의 전원이 오프(off)되어 디스크(50)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)을 반대 방향, 예컨대 시계 방향으로 회전시키게 된다. 이에 따라, 헤드(38)는 디스크(50)의 기록면에서 벗어나 언로딩(unloading) 상태가 되고, 디스크(50)의 외곽에 위치한 램프(60)에 파킹된다. 여기서, 상기 서스펜션(35)의 끝단(39)은 상기 램프(60)의 외측면들을 타고 안전한 위치로 이동하여, 상기 램프(60)에 마련된 지지면상에서 안착된다.

상기 액츄에이터(30)의 측면에는 상기 액츄에이터(30)에 구동 전원을 공급하고 전기적인 신호를 소통하기 위한 연성케이블(Flexible Printed Circuit, 20)이 접속된다. 액츄에이터(30)에 접속된 연성케이블(20)은 액츄에이터(30)에 근접하여 배치된 브라켓(80)으로 연장된다. 상기 연성케이블(30)의 일측 및 타측은 각각 상기 액츄에이터(30)와 브라켓(80)에 접촉되어 직접 지지되고, 상기 연성케이블(30)의 중간 부분은 상기 액츄에이터(30)나 브라켓(80)에 의해 직접 지지되지 않고 상대적으로 자유로운 변형이 허용된다. 상기 브라켓(80)의 아래쪽에는 미도시된 인쇄 회로기판이 배치되고, 상기 브라켓(80)을 통하여 연성케이블(20)과 접속된다. 상기 연성케이블(20)에는 서로 다른 전기적 신호를 전달하는 다수의 도전 패턴이 마련되는데, 예컨대, 상기 읽기/쓰기 헤드(38)와 전기적인 신호를 송수신하기 위한 헤드신호 패턴, 접지를 위한 그라운드 패턴, 상기 보이스 코일 모터에 구동 전류를 인가하는 구동전류 패턴 등을 포함한다.

통상, 상기 연성케이블(20)는, 상기 스윙 아암(32)의 선회 동작시 여유 마진을 확보하고, 상기 선회 동작을 방해하지 않도록 충분한 길이로 마련된다. 상기 스윙 아암(32)이 시계 또는 반시계 방향으로 회전됨에 따라 연성케이블(20)이 상호 연결하는 액츄에이터(30)의 측면과 브라켓 측면(83) 사이의 거리가 좁혀져서 연성케이블(20)이 휘어지거나, 또는 상기 액츄에이터(30)의 측면과 브라켓 측면(83) 사이의 거리가 멀어져서 연성케이블(20)이 인장될 수 있다. 상기 연성케이블(20)이 휘어지면, 스윙 아암(32)에는 연성케이블(20) 자체의 탄성에 의해 복원력이 가해지고, 상기 연성케이블(20)이 인장되면, 스윙 아암(32)에는 연성케이블(20)의 장력이 가해진다.

이렇게, 상기 연성케이블(20)에 의해 스윙 아암(32)에 가해지는 바이어스 회전력은 스윙 아암(32)의 로딩 동작 또는 언로딩 동작시, 일종의 회전 저항으로 작용되며, 상기 회전 저항을 극복하기 위해, 상기 보이스 코일 모터는 스윙 아암(32)에 대해 충분한 회전력을 공급해야 한다. 특히, 신속한 응답성 등 요구되는 동적 특성을 만족시키기 위해서는, 보이스 코일(41)에 인가되는 구동 전류가 증가되어야 하므로, 액츄에이터(30)의 소비 전력이 증가하고, 구동 효율이 낮아지는 문제가 발 생된다.

한편, 상기 연성케이블(20)은 베이스 부재의 바닥면에 대해 수직을 이루는 직립 상태로 조립되는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 통상, 제조 기술의 한계로 인하여, 예컨대, 상기 연성케이블(20)의 일측이 접속되는 액츄에이터(30)의 측면이나 상기 연성케이블(20)의 타측이 접속되는 브라켓의 측면(83)이 상기 바닥면에 대해 완전한 수직을 이루지 못하거나, 상기 연성케이블(20)의 일측 또는 타측이 액츄에이터(20) 또는 브라켓의 측면(83)에 완전히 밀착되지 못함으로써, 상기 연성케이블(20)은 비틀린 상태로 조립되는 것이 일반적이다.

도 2는 도 1의 연성케이블(20)을 그 위쪽에서 도시한 도면인데, 연성케이블(20)의 비틀림 변형으로 인하여, 연성케이블(20)의 측면이 보여지고 있다. 연성케이블(20)의 비틀림 변형은, 상기 보이스 코일 모터에 인가되는 구동 전류와, 상기 스윙 아암(32)의 회전 각도 사이의 이상적인 선형 관계에 악영향을 주게 되므로, 스윙 아암(32)에 부착된 읽기/쓰기 헤드(38)를 디스크(50) 상의 목적 트랙으로 정확하게 이동시키지 못하고, 목적 트랙으로 이동하는데 시간 지연이 발생되어 탐색 시간(seek time)이 길어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점 및 그 밖의 다른 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 신호 전달을 매개하는 연성케이블의 가요성을 구조적으로 향상시킴으로써 액츄에이터의 회전 저항이 감소되고, 데이터의 탐색 특성이 개선되는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 하드 디스크 드라이브는, 적어도 하나 이상의 정보 저장용 디스크와, 상기 디스크를 회전 구동하는 것으로 상기 디스크가 끼워지는 스핀들 모터와, 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 일측에 접속되어, 상기 액츄에이터에 전기적인 신호를 전달하는 연성케이블과, 상기 연성케이블을 회로기판과 접속시키기 위한 브라켓을 포함하는 하드 디스크 드라이브로서,

상기 연성케이블의 길이를 따라 적어도 일부에 걸쳐서는 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 프리벤딩부가 마련되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 연성케이블은 상기 액츄에이터에 접촉되어 지지되는 제1 지지부, 상기 브라켓에 접촉되어 지지되는 제2 지지부, 및 상기 제1 지지부와 제2 지지부를 상호 연결하는 것으로 자유로운 변형이 허용되도록 고정적으로 지지되지 않는 연결부를 포함하고, 상기 프리벤딩부는 상기 연결부의 일부에 걸쳐서 형성된다.

바람직하게, 상기 연성케이블은 전기적인 신호가 소통되는 도전 패턴 및 상기 도전 패턴의 양면을 매립하여 보호하는 제1, 제2 보호층을 포함하되, 상기 도전 패턴은 상기 연성케이블의 전체 길이에 걸쳐서 사실상 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1, 제2 보호층 중 적어도 하나의 보호층은 상기 프리벤딩부에 해당되는 부위에서 상대적으로 얇은 두께를 갖는다.

바람직하게, 상기 연성케이블은, 전기적인 신호가 소통되는 도전 패턴 및 상기 도전 패턴의 양면을 매립하여 보호하는 제1, 제2 보호층을 포함하되, 상기 도전 패턴은 상기 연성케이블의 전체 길이에 걸쳐서 사실상 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1, 제2 보호층 중 적어도 하나의 보호층에서, 상기 프리벤딩부에 해당되는 부위는 국부적으로 제거된다.

바람직하게, 상기 제1 지지부는 상기 액츄에이터의 측면에 도전성 결합되고, 상기 액츄에이터의 일측에는, 상기 제1 지지부를 탄성적으로 굴곡 변형시켜서 상기 제1 지지부가 상기 액츄에이터 측면에 밀착되도록, 측 방향으로 돌출되게 형성된 가압편이 마련된다.

바람직하게, 상기 제2 지지부는 상기 브라켓에 나사 결합되고, 상기 브라켓에는 상기 브라켓의 상하로 배치된 상기 제2 지지부와 회로기판이 서로 전기적으로 접속되도록 개구가 형성된다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브에 대해 설명하기로 한다. 도 3 및 도 4에는 각각 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 개략적인 구조를 보인 사시도와 평면도가 도시되어 있다. 도 3 및 도 4를 함께 참조하면, 하드 디스크 드라이브는 데이터 저장용 디스크(150)를 회전시키기 위한 스핀들 모터(155)와, 데이터의 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드(138)를 상기 디스크(150) 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터(130)를 구비한다.

상기 스핀들 모터(155)는 하드 디스크 드라이브의 베이스 부재(112) 상에 설치된다. 이 스핀들 모터(155)에는 하나 또는 복수의 데이터 저장용 디스크(150)가 장착되며, 이 디스크(150)는 상기 스핀들 모터(155)에 의해 일정한 각속도로 회전하게 된다.

상기 액츄에이터(130)는, 상기 베이스 부재(112)에 설치된 액츄에이터 피봇(131)과, 스윙 아암(132)과, 서스펜션(135)과, 읽기/쓰기 헤드(138)와, 코일 지지부(145)와, 보이스 코일 모터를 포함한다. 상기 스윙 아암(132)은 상기 액츄에이터 피봇(131)에 회전 가능하게 결합된다. 상기 서스펜션(135)은 스윙 아암(132)의 선단부에 결합되어 상기 헤드(138)를 디스크(150)의 표면 쪽으로 탄성 바이어스되게 지지한다. 상기 코일 지지부(145)는 스윙 아암(132)의 후단부에 마련된다.

상기 보이스 코일 모터는, 상기 스윙 아암(132)을 회전시키기 위한 구동력을 제공하는 것으로, VCM 코일(141)에 입력되는 전류와 마그네트(175)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손 법칙에 따르는 방향으로 스윙 아암(132)을 회전시키게 된다. 상기 VCM 코일(141)은 상기 코일 지지부(145)에 조립된다. 상기 마그네트(175)는 VCM 코일(141)에 대면하도록 그 상부와 하부에 각각 배치되며, 요크(171)에 부착되어 지지된다.

한편, 상기 스핀들 모터(155)와 액츄에이터(130)는, 상하로 마주보게 결합되는 베이스 부재(112)와 커버 부재(111)에 의해 마련된 내부 공간에 수용된다. 상기 베이스 부재(112)와 커버 부재(111)는 외부 이물질의 침투를 방지하여 내부에 수납된 부품들을 보호하고, 구동 소음이 외부로 전달되지 않도록 차단하는 기능을 한 다.

하드 디스크 드라이브의 전원이 온(on) 되어 디스크(150)가 회전하기 시작하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 소정 방향, 예컨대 반시계 방향으로 회전시켜 상기 헤드(138)를 디스크(150)의 기록면 상으로 로딩시킨다. 상기 헤드(138)는 회전하는 디스크(150)에 의해 발생되는 양력에 의해 디스크(150)의 표면으로부터 소정 높이 부상하게 된다. 이와 같은 상태에서, 상기 헤드(138)는 디스크(150)의 특정 트랙을 추종하며 디스크(150)의 기록면에 데이터를 기록하거나, 디스크(150)의 기록면에서 저장된 데이터를 재생하게 된다. 여기서, 상기 디스크(150)의 기록면은, 유효하게 정보가 저장될 수 있는 디스크(150) 면상의 일부 영역을 말하며, 일반적으로, 디스크(150)의 전체 면을 말하는 것은 아니다. 즉, 디스크(150)의 반경 방향으로, 내측의 가장자리는 디스크(150)를 스핀들 모터(155)에 결합하기 위해 할당되고, 또한, 디스크(110) 외측의 가장자리는, 읽기/쓰기 헤드(138)의 파킹을 위해 할당될 수 있다. 따라서, 정보가 저장될 수 있는 유효한 디스크(150) 면은 내주 쪽의 직경(inner diameter, ID)과 외주 쪽의 직경(outer diameter, OD) 사이의 영역으로 정의될 수 있다.

한편, 하드 디스크 드라이브의 전원이 오프(off) 되어 디스크(150)의 회전이 정지하면, 보이스 코일 모터는 스윙 아암(132)을 반대 방향, 예컨대 시계 방향으로 회전시켜 상기 헤드(138)가 디스크(150)의 기록면으로부터 벗어나도록 한다. 이와 같이 디스크(150)의 기록면으로부터 벗어난 헤드(138)는 디스크(150)의 바깥쪽에 마련된 램프(160)에 파킹된다.

한편, 상기 액츄에이터(130)의 일 측에는 연성케이블(Flexible Printed Circuit,120)이 접속되는데, 상기 연성케이블(120)은 베이스 부재(112)의 하측에 배치된 회로기판으로부터 구동 전원이나 전기적인 신호를 공급받고, 이를 액츄에이터(130)로 전달함으로써, 앞서 설명한 로딩/언로딩 동작이 이루어지도록 한다. 이를 위해, 베이스 부재(112) 상에는 연성케이블(120)과 회로기판의 접속을 매개하는 브라켓(180)이 설치된다.

또한, 상기 연성케이블(120)을 통하여 상기 읽기/쓰기 헤드(138)에 전기적인 신호를 전송하거나, 또는 읽기/쓰기 헤드(138)로부터 전기적인 신호를 수신함으로써, 디스크(150) 상에 소정의 정보를 기록하거나 또는 디스크(150)의 정보를 읽어들이도록 한다. 이를 위하여, 상기 연성케이블(120)에는 서로 다른 전기적 신호를 전달하는 다수의 도전 패턴이 마련되는데, 예를 들어, 상기 읽기/쓰기 헤드(138)와 전기적인 신호를 송수신하기 위한 신호 패턴, 접지를 위한 그라운드 패턴, 상기 보이스 코일 모터에 구동 전류를 인가하는 구동전류 패턴 등을 포함한다.

도 5에는 도 3에 도시된 하드 디스크 드라이브의 주요부가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 상기 연성케이블(120)은 상기 액츄에이터(130)에 접촉되는 제1 지지부(121)와, 상기 브라켓(180)에 접촉되는 제2 지지부(122)를 포함하며, 상기 지지부들(121,122) 사이에서 상기 액츄에이터(130) 또는 브라켓(180)에 의해 지지되지 않고 상대적으로 자유로운 변형이 허용되는 연결부(125)를 포함한다. 상기 연성케이블(120)의 제1 지지부(121)는 액츄에이터(130)의 측면에, 예를 들어, 솔더링(soldering) 결합되고, 상기 제1 지지부(121)를 액츄에이터(130) 측면에 밀착시키 기 위해, 상기 액츄에이터(130)에는 측 방향으로 비스듬히 돌출된 가압편(133)이 마련될 수 있다. 상기 가압편(133)에 의해 제1 지지부(121)는 소정의 형태로 굴곡되고, 연성케이블(120)의 자체 탄성력에 의해 액츄에이터(130)의 측면에 대해 밀착된다.

상기 연성케이블(120)의 제2 지지부(122)는, 예를 들어, 나사 결합을 통해 상기 브라켓(180)에 고정되며, 이를 위해, 상기 제2 지지부(122)에는 나사의 관통홀이 마련될 수 있다. 상기 브라켓(180)의 아래쪽에는 미도시된 회로기판이 배치되는데, 상기 브라켓(180)에는 상하로 배치된 상기 제2 지지부(122)와 회로기판(미도시)이 상호 접속되도록, 중앙 개구(180`)가 마련된다.

선회 동작하는 액츄에이터(130)와 브라켓(180)를 상호 접속하기 위해, 상기 연성케이블(120)의 연결부(125)는 고정적으로 지지되지 않고 자유로운 변형이 허용된다. 연성케이블(120)에 의해 액츄에이터(130)에 가해지는 바이어스 회전력을 줄이기 위해, 상기 연결부(125)는 충분한 가요성을 갖는 것이 바람직할 것이므로, 상기 연결부(125)에는 상대적으로 얇은 두께를 갖는 프리밴딩부(125a)가 소정 길이에 걸쳐 마련된다. 상기 프리밴딩부(125a)는 연성케이블(120)의 다른 부분에 비해, 상대적으로 높은 가요성을 갖고, 이에 따라, 상기 연성케이블(120)이 액츄에이터(130)와 브라켓(180)을 상호 접속하기 위해 요구되는 휨 변형의 대부분은 바로 상기 프리벤딩부(125a)에 집중된다. 한편, 상기 연결부(120)의 전체길이에 대한 프리벤딩부(125a)의 연장 길이와, 상기 연결부(125)의 길이 방향으로 프리벤딩부(125a)가 형성되는 위치는 구체적인 설계, 예를 들어, 액츄에이터(130)와 브라켓(180)의 상대적인 위치나 이격 거리 등에 따라 달라질 수 있는 것이며, 일반적으로, 연성케이블(120)에서 최대의 휨 변형이 발생되는 위치와 그 구간의 길이를 참고하여, 결정될 수 있을 것이다.

한편, 상기 연성케이블(120)은 상기 베이스 부재(112)의 바닥면에 대해 수직을 이루는 직립 상태로 조립되는 것이 바람직할 것이나, 통상, 제조 기술의 한계로 인하여, 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연성케이블(120)의 제1 지지부(121)가 접속되는 액츄에이터(130)의 가압편(133)이나 상기 연성케이블(120)의 제2 지지부(122)가 접속되는 브라켓의 측면(183)이 상기 바닥면에 대해 완전한 수직을 이루지 못하거나, 또는, 상기 연성케이블(120)의 제1 지지부(121) 및/또는 제2 지지부(122)가 액츄에이터(130)의 가압편(133) 및/또는 브라켓의 측면(183)에 완전히 밀착되지 못함으로써, 상기 연성케이블(120)은 비틀린 상태로 조립되는 것이 일반적이다.

본 발명의 연성케이블(120)에는 가요성이 상대적으로 높은 프리밴딩부(125a)가 마련되므로, 비틀림에 대해서도 유연하게 변형될 수 있으며, 가공 상의 한계로 인한 비틀림 변형에도 불구하고, 보이스 코일 모터에 입력되는 구동 전류와, 스윙 아암(132)의 회전 각도 사이의 상호 관계는 선형 관계(linearity)에서 크게 벗어나지 않는다. 이는 사전에 설정된 선형적인 입력-출력 관계가 거의 그대로 유지됨으로써, 상기 읽기/쓰기 헤드(138)를 특정 목적 트랙으로 신속히 이동시킬 수 있고, 액츄에이터의 탐색 특성(seek performance)이 향상될 수 있음을 의미하는 것이다.

도 6은 도 5에 도시된 연성케이블을 그 위쪽에서 도시한 도면으로, 연성케이 블에 대략 10도의 비틀림 각도를 부여했을 때를 도시한 도면이며, 도 7은 도 6에서 A-A`과 B-B`의 수직 단면 사이의 비틀림 각도를 설명하기 위한 도면이다. 먼저, 도 7을 참조하면, 연성케이블(120)의 비틀림 각도(θ)는, 제1 지지부(121)와 인접한 연결부(125)의 일단(도면에서 A-A`으로 표시된 부분)과, 제2 지지부(122)와 인접한 연결부(125)의 타단(도면에서 B-B`으로 표시된 부분)에서 각각 수직 단면을 취했을 때, 이들 수직 단면들이 이루는 사잇각으로 정의될 수 있다. 도 6을 참조하면, 연결부(125)의 A-A`으로 표시된 부위가 상대적으로 넓게 도시되어 있음을 볼 수 있는데, 이는 연성케이블(120)의 비틀림으로 인해, 그 측면이 관찰되었기 때문이다. 한편, 종래기술에서의 비틀림 상태를 도시한 도 2와 비교하면, 동일한 비틀림 각도에 대해 종래기술에서는 연성케이블(120)의 대부분에서 측면이 관찰되는데 반하여, 도 6에 도시된 본 발명에서는, 비틀림이 발생된 A-A` 부위로부터 짧은 구간 동안에만 연성케이블(120)의 측면이 관찰되고, 그 이후에는 주로 윗면만이 관찰되는 것을 알 수 있다. 본 발명의 연성케이블(120)에는 변형이 상대적으로 용이하도록 가요성이 우수한 프리벤딩부(125a)가 마련되므로, 주어진 비틀림 변형의 대부분은 상기 프리벤딩부(125a)에서 흡수되고, 나머지 다른 연성케이블(120) 부분은 비틀림없는 수직 직립 상태를 유지할 수 있다.

도 8 및 도 9에는 종래기술과 본 발명에서의 바이어스 회전력과, 선형성(Linearity)을 비교하기 위한 실험 결과가 도시되어 있다. 본 실험에서는 스윙 아암의 회전 각도에 따라, 상기 스윙 아암에 가해지는 바이어스 회전력, 즉, 상기 보이스 코일 모터에 구동 전류를 인가하지 않은 자유 상태에서 상기 스윙 아암에 작 용되는 회전력을 측정하였다. 도 8에는 종래기술에서의 바이어스 회전력이 도시되어 있고, 도 9에는 본 발명에서의 바이어스 회전력이 도시되어 있다. 도면들에서 가로축에는 스윙 아암의 회전 각도가 표시되어 있는데, 상기 스윙 아암의 회전 각도는, 도 10에서 볼 수 있듯이, 임의의 기준선을 기준으로 측정한 회전 각도로서, 상기 읽기/쓰기 헤드가 디스크의 내주 직경(ID)에 있을 때가 대략 41도가 되고, 상기 읽기/쓰기 헤드가 디스크의 외주 직경(OD)에 있을 때가 대략 18도가 된다.

도면 부호 θ는 연성케이블의 비틀림 각도를 나타내는 것으로, 도 7을 참조하여 정의된 바와 같이, 상기 비틀림 각도(θ)는 제1 지지부(121)와 인접한 연결부(125)의 일단과, 제2 지지부(122)와 인접한 연결부(125)의 타단에서 각각 수직 단면을 취했을 때, 이들 수직 단면들이 이루는 사잇각으로 정의될 수 있다.

종래기술과 본 발명 모두에서, 상기 연성케이블(120)의 비틀림 각도(θ)가 적을수록, 스윙 아암의 회전 각도와 바이어스 회전력 사이의 관계는 점차 선형에 근접하게 되고, 비틀림 각도(θ)가 커짐에 따라, 바이어스 회전력의 프로파일은 점차 곡선에 근접하게 된다는 것을 알 수 있다.

이하의 표 1에서, 평균제곱근오차는 측정된 바이어스 회전력의 데이터를 선형 보간(linear interpolation)하여 얻어진 가상의 선형 프로파일과, 실제의 프로파일 사이의 오차 정도를 나타낸다. 비틀림 각도가 0인 경우만을 제외하고는 동일한 비틀림 각도에 대해, 본 발명보다는 종래기술에서의 평균제곱근오차가 크다. 종래기술에서는 스윙 아암의 회전 각도와 바이어스 회전력 사이의 관계가 선형적인 관계에서 크게 벗어나게 되므로, 읽기/쓰기 헤드가 특정 목적트랙으로 이동함에 있 어, 제어의 정밀도가 저하되고, 이동에 소요되는 시간이 지연되어 탐색 특성(seek performace)이 나빠진다. 이에 반하여, 본 발명에서는, 상기 스윙 아암의 회전 각도와 바이어스 회전력 사이에 대강의 선형관계가 유지되므로, 통상의 선형 제어를 통하여, 짧은 시간에 정확히 상기 읽기/쓰기 헤드를 목적 트랙으로 이동시킬 수 있다.

한편, 종래기술에서는 스윙 아암의 회전 각도에 따라 바이어스 회전력이 넓은 범위에서 변화되는데 반하여, 본 발명에서는 회전 각도에 따른 회전력의 변화가 상대적으로 적다. 하기의 표 1에서 최대 편차는 스윙 아암의 회전각도에 따라 변화하는 바이어스 회전력의 최대값과 최소값 사이의 차를 나타내는데, 동일한 비틀림 각도에 대해 본 발명보다는 종래기술에서의 편차가 상대적으로 크다. 바이어스 회전력의 최대 편차가 증가하면, 상기 읽기/쓰기 헤드가 내부 직경(ID)에서 외부 직경 사이(OD)의 데이터 존을 스캔(scan)하기 위해, 그만큼 많은 회전 구동력이 요구된다는 것이며, 액츄에이터의 구동 효율이 나빠지게 된다는 것을 의미한다.

<표1>

		Θ=0	Θ=5	Θ=10	Θ=15
종래기술	최대 편차	52	62	92	132
종래기술	평균제곱근 오차	0.375	1.188	2.502	6.344
본 발명	최대 편차	7	12	25	40
본 발명	평균제곱근오차	1.147	0.351	0.937	1.577

한편, 상기 읽기/쓰기 헤드가 특정 트랙을 추종함에 있어, 스윙 아암에 작용하는 상기 바이어스 회전력 때문에, 상기 헤드가 추종중인 트랙에서 이탈되어 이른바, 트랙킹 에러(tracking error)가 발생될 수 있다. 상대적으로 높은 수준의 바이 어스 회전력이 작용하는 종래 하드 디스크 드라이브에서는, 전술한 트랙킹 에러에 보다 취약하게 되고, 상기 트랙킹 에러를 방지하기 위해, 바이어스 회전력을 상쇄하도록, 상기 스윙 아암에 역방향의 회전력을 제공해야한다. 후자의 경우에는 구동 효율이 저하되는 것은 물론이다.

도 11은 도 3에 도시된 연성케이블의 수평 단면도로서, 프리벤딩부(125a) 주위를 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 연성케이블(120)은 도전층(120a)과, 상기 도전층(120a)을 사이에 두고 위, 아래쪽에 형성된 보호층(120c)과, 상기 도전층(120a)과 보호층(120c) 사이에 개재된 접착층(120b)을 포함한다. 상기 도전층(120a)에는 읽기/쓰기 헤드의 데이터 신호와, 액츄에이터의 구동 신호가 소통되는 다수의 도전 패턴이 형성되고, 상기 보호층(120c)은 도전 패턴 사이의 전기적인 단락을 방지하고, 주위 환경으로부터 전기적으로 절연시키기 위하여 상기 도전층(120a)의 윗면과 아랫면을 각각 매립한다. 상기 도전층(120a)과 보호층(120c) 사이에는 상기 보호층(120c)을 상기 도전층(120a)에 대해 부착하는 접착층(120b)이 개재될 수 있다. 이때, 상기 도전층(120a)의 상하 양면에 모두 접착층(120b)이 배치될 수도 있고, 또는 이와 달리, 도전층(120a)의 어느 일면에만 접착층(120b)이 배치될 수도 있다. 상기 도전층(120a)은, 전기 전도성이 우수한 금속소재, 예를 들어, 구리 소재로 이루어질 수 있고, 상기 보호층(120c)은 절연소재, 예를 들어, 폴리이미드(polyimide)로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 도전층(120a)은 상기 연성케이블(120)의 전기적인 성능과 밀접한 관련이 있으므로, 그 두께는 상기 연성케이블(120)의 전체 길이를 통하여, 일정하 게 유지되는 것이 바람직할 것이다. 상기 도전층(120a)의 위, 아래 면을 덮는 보호층(120c)는 상기 연성케이블(120)의 길이 방향을 따라 서로 다른 두께로 형성되는데, 상기 프리벤딩부(125a)에서는 가요성을 높이기 위해 상대적으로 얇게 형성되고, 나머지 다른 연성케이블(120) 부분에서는 상대적으로 두껍게 형성된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 연성케이블의 단면을 보여주는 도면이다. 도 12를 참조하면, 연성케이블(220)은 전기 신호가 소통되는 도전층(220a)과, 상기 도전층(220a)의 윗면과 아랫면을 덮어 절연시키는 보호층(220c)을 구비하며, 상기 도전층(220a)과 보호층(220c) 사이에는 접합을 매개하는 접착층(220b)이 개재될 수 있다. 상기 도전층(220a)은 연성케이블(220)의 전기적인 성능과 직결되므로, 그 두께는 연성케이블(220)의 전체 길이에 걸쳐서 균일하게 유지되는 것이 바람직하다. 본 실시예를 포함한 본 발명에서는, 연성케이블(220)에 높은 가요성을 부여하기 위해, 연성케이블(220)의 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 프리벤딩부(225a)가 마련된다. 상기 프리벤딩부(225a)의 두께를 줄이기 위해, 해당되는 부분의 보호층(220c)은 제거되거나, 또는 상대적으로 얇은 두께로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 상기 도전층(220a)의 윗면을 덮는 보호층(220c)은 제거되고, 상기 도전층(220a)의 아랫면을 덮는 다른 보호층(220c)은 상대적으로 얇게 형성된다.

본 발명의 하드 디스크 드라이브에 의하면, 액츄에이터에 전기 신호를 전달하는 연성케이블의 일부에 가요성이 높은 프리벤딩부가 마련됨으로써, 연성케이블 의 바이어스 회전력이 감소되고, 액츄에이터의 구동 효율이 향상된다. 또한, 제조상의 한계로 인해, 연성케이블이 비틀린 상태로 조립되는 경우에도, 액츄에이터의 스윙각도와 입력전류 사이에 선형 관계 또는 그에 근접하는 선형적인 관계가 유지됨으로써, 읽기/쓰기 헤드를 목적 트랙으로 신속히 접근시킬 수 있어, 데이터의 탐색 특성이 향상될 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

적어도 하나 이상의 정보 저장용 디스크와, 상기 디스크를 회전 구동하는 것으로 상기 디스크가 끼워지는 스핀들 모터와, 기록 및 재생을 위한 읽기/쓰기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 액츄에이터와, 상기 액츄에이터의 일측에 접속되어, 상기 액츄에이터에 전기적인 신호를 전달하는 연성케이블과, 상기 연성케이블을 회로기판과 접속시키기 위한 브라켓을 포함하는 하드 디스크 드라이브로서,

상기 연성케이블의 길이를 따라 적어도 일부에 걸쳐서는 다른 부분에 비해 상대적으로 얇은 두께를 갖는 프리벤딩부가 마련되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 연성케이블은,

상기 액츄에이터에 접촉되어 지지되는 제1 지지부;

상기 브라켓에 접촉되어 지지되는 제2 지지부; 및

상기 제1 지지부와 제2 지지부를 상호 연결하는 것으로, 자유로운 변형이 허용되도록 고정적으로 지지되지 않는 연결부;를 포함하되,

상기 프리벤딩부는 상기 연결부의 일부에 걸쳐서 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 연성케이블은,

전기적인 신호가 소통되는 도전층; 및

상기 도전 패턴의 양면을 매립하여 보호하는 제1, 제2 보호층;을 포함하되,

상기 도전층은 상기 연성케이블의 전체 길이에 걸쳐서 사실상 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1, 제2 보호층 중 적어도 하나의 보호층은 상기 프리벤딩부에 해당되는 부위에서 상대적으로 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 연성케이블은,

전기적인 신호가 소통되는 도전층; 및

상기 도전 패턴의 양면을 매립하여 보호하는 제1, 제2 보호층;을 포함하되,

상기 도전층은 상기 연성케이블의 전체 길이에 걸쳐서 사실상 동일한 두께로 형성되고, 상기 제1, 제2 보호층 중 적어도 하나의 보호층에서, 상기 프리벤딩부에 해당되는 부위는 국부적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제3항 또는 제4항에 있어서,

상기 제1, 제2 보호층 중 적어도 하나의 보호층과 상기 도전 패턴 사이에는 상호 결합을 매개하는 접착층이 개재되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 제1 지지부는 상기 액츄에이터의 측면에 도전성 결합되고, 상기 액츄에이터의 일측에는 상기 제1 지지부를 탄성적으로 굴곡 변형시켜서 상기 제1 지지부가 상기 액츄에이터 측면에 밀착되도록, 측 방향으로 돌출되게 형성된 가압편이 마련되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
제1항에 있어서,

상기 제2 지지부는 상기 브라켓에 나사 결합되고, 상기 브라켓에는 상기 브라켓의 상하로 배치된 상기 제2 지지부와 회로기판이 서로 전기적으로 접속되도록 개구가 형성된 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.