KR100732933B1 - 헤드 스택 어셈블리와 그 제조 방법 및 이러한 헤드 스택어셈블리를 갖는 자기 디스크 장치 - Google Patents

헤드 스택 어셈블리와 그 제조 방법 및 이러한 헤드 스택어셈블리를 갖는 자기 디스크 장치 Download PDF

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야스히로 하마다
마코토 사카이리
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Abstract

각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 개구가 형성된 보스를 각각 갖는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트가 상기 아암 관통 구멍의 양측에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써, 상기 한 쌍 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 아암의 두께를 반으로 하고, 상기 단면에 수직인 면을 중립면으로 하며, 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기 중립면에 가장 가까운 위치를 제2 위치라고 하면, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 중립면과 제2 위치의 거리는 상기 중립면과 상기 제1 위치와의 거리 이하에 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

헤드 스택 어셈블리와 그 제조 방법 및 이러한 헤드 스택 어셈블리를 갖는 자기 디스크 장치{HEAD STACK ASSEMBLY, ITS MANUFACTURING METHOD, AND MAGNETIC DISC DRIVE HAVING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일실시예로서의 하드디스크 드라이브의 내부 구조를 도시한 평면도.
도 2는 도 1에 도시하는 하드디스크 드라이브의 자기 헤드부의 확대 사시도.
도 3a 내지 도 3c는 도 1에 도시하는 헤드 스택 어셈블리의 상세한 구조를 도시한 좌우 측면도 및 평면도.
도 4a 및 도 4b는 베이스 플레이트가 고정된 서스펜션의 개략 평면도 및 개략 단면도.
도 5a 및 도 5b는 도 4a 및 도 4b에 도시하는 베이스 플레이트의 개략 평면도 및 개략 단면도.
도 6은 도 3a 및 도 3c에 도시하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 아암의 양측에 코킹한 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7은 도 5a 및 도 5b에 도시하는 베이스 플레이트의 오목한 개략 평면도 및 개략 단면도.
도 8은 도 5a 및 도 5b에 도시하는 베이스 플레이트의 양측 코킹 체결을 설 명하기 위한 개략 단면도.
도 9a 내지 도 9c는 베이스 플레이트를 아암의 양측에 코킹한 종래 구조의 개략 단면도.
도 10a 및 도 10b는 도 8에 도시한 베이스 플레이트 형상의 개략 단면도.
도 11a 내지 도 11c는 본 발명의 실시예 1의 베이스 플레이트의 개략 단면도.
도 12a 내지 도 12c는 종래의 베이스 플레이트를 아암의 양측에 코킹한 비교예의 개략 단면도.
도 13은 본 발명의 실시예 3의 베이스 플레이트의 개략 단면도.
도 14a 및 도 14b는 실시예 3의 결과를 나타내는 그래프.
도 15는 본 발명의 실시예 4의 베이스 플레이트의 개략 단면도.
도 16a 및 도 16b는 실시예 4의 결과를 나타내는 그래프.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 실시예 5의 결과를 나타내는 그래프.
도 18은 도 1에 도시하는 하드디스크 드라이브 제어계의 블록도.
도 19는 본 발명의 실시예 6의 베이스 플레이트의 코킹 체결 후의 개략 단면도.
도 20은 본 발명의 실시예 7의 코킹 후의 베이스 플레이트의 돌출부와 아암의 상태를 도시한 단면도.
도 21은 본 발명의 실시예 7의 모멘트 차분과 변형량의 관계를 나타내는 그래프.
도 22는 본 발명의 실시예 7의 모멘트의 밸런스 개선을 설명하기 위한 단면도.
도 23은 본 발명의 실시예 7의 모멘트 차분과 변형량과의 관계를 나타내는 그래프.
도 24는 도 3a 및 도 3c에 도시하는 베이스 플레이트를 아암의 한쪽 편에 코킹한 구조의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 25는 도 5a 및 도 5b에 도시한 베이스 플레이트와 아암과의 한쪽 편에 코킹 체결을 설명하기 위한 개략 단면도.
도 26a 내지 도 26c는 종래의 베이스 플레이트를 아암의 한쪽 편에 코킹한 비교예의 개략 단면도.
도 27은 도 25에 도시한 아암에 코킹된 베이스 플레이트의 부분 확대 단면도.
도 28은 도 27에 도시한 베이스 플레이트의 코킹 위치와 중립면의 거리와 변형량의 관계를 도시한 그래프.
<도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명>
100: HDD
102: 하우징
104: 자기 디스크
106: 스핀들 모터
110: HSA
120: 자기 헤드부
121: 슬라이더
122: 판독 및 기록용 헤드
123: 헤드 소자 내장 막
124: 부상면
125: 기류
126: 레일
127: ABS(공기 베어링 면)
130: 서스펜션
140: 캐리지
142: 지지축
143: 중계 플렉시블 회로 기판(중계 FPC)
150: 베이스 플레이트
본 발명은 일반적으로 헤드를 지지 및 구동하는 헤드 스택 어셈블리(Head Stack Assembly : HSA)와 그것을 갖는 자기 디스크 장치에 관한 것이며, 특히, 헤드 스택 어셈블리에 있어서의 서스펜션과 아암의 접속에 관한 것이다. 본 발명은 예컨대, 하드디스크 장치(Hard Disc Drive : HDD)에 사용되는 HSA의 제조에 적합하 다.
최근, 인터넷 등의 보급에 따라서 화상, 영상을 포함하는 대용량 정보를 기록하는 수요가 증대해 왔다. 이 때문에, HDD 등의 자기 디스크 장치의 대용량화 수요는 점점 높아지고 있다. HDD는 전형적으로 자성체를 부착한 디스크와, 헤드를 지지하여 디스크가 원하는 위치로 이동하는 헤드 스택 어셈블리를 갖는다. HSA는 모터에 의해 축 주위로 요동하는 캐리지(「액츄에이터」, 단면이 대략 E자 형상이기 때문에 「E 블록」 혹은 「액츄에이터(AC) 블록」이라고도 불림)와, 캐리지의 지지부(이하, 「아암」이라고 함)에 부착된 서스펜션과, 서스펜션에 지지된 자기 헤드부와, 서스펜션을 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는다. 자기 헤드부는 신호를 기록 및 재생하는 미소한 헤드 코어(이하, 단순히 「헤드」라고 함)와 이것을 지지하는 슬라이더로 구성된다.
서스펜션은 슬라이더를 디스크에 소정의 압박력으로 압박하는 판 스프링 기능도 갖는다. 디스크가 회전하면 회전에 따른 공기류(에어 베어링)가 슬라이더와 디스크 사이에 형성되고, 슬라이더를 디스크 면으로부터 부상시킨다. 부상된 슬라이더는 부상력과 압박력의 균형에 의해 디스크로부터 일정 거리만 이격된다. 이러한 상태에 있어서, 아암이 선회하여 헤드를 디스크 상의 원하는 위치에 이동(시크)시켜 정보의 판독 및 기록을 행한다.
최근의 고기록 밀도의 디스크에서는 고정밀도인 헤드의 위치 결정 정밀도가 필요해지며, HSA를 고정밀도로 제조해야 한다. 예컨대, 서스펜션이 제조 오차에 의해 휘거나 구부러지거나 하면, 슬라이더에 작용하는 압박력, 부상량, 자세, 진동 특성 등이 설계치로부터 변화되어 위치 결정 정밀도가 저하한다.
HSA에 있어서는, 서스펜션과 베이스 플레이트는 레이저 용접되지만, 베이스 플레이트와 아암은 코킹 체결된다. 코킹 체결이란 베이스 플레이트의 일부를 아암에 대하여 눌러 찌부러뜨려 소성 변형시킴으로써 양자를 접합하는 방법이다. 코킹 체결된 베이스 플레이트와 아암은 나이프 등의 예리한 부재를 양자 사이에 삽입하면 분리 가능하며, 이러한 코킹 체결은 자기 디스크 장치의 경제성을 향상시킨다. 왜냐하면, 서스펜션이나 자기 헤드부에 결함이 있으면, 베이스 플레이트 측만을 교환하면 충분하며, HSA 전체를 교환할 필요가 없어지기 때문이다.
그런데, 베이스 플레이트를 소성 변형하기 위해 가해지는 힘은 베이스 플레이트의 휘어짐 등의 변형을 초래하고, 헤드의 위치 결정 정밀도를 저하시킨다. 그래서, 베이스 플레이트가 변형력을 받는 부분과 서스펜션과의 접합 부분 사이에 박육부를 형성하여 베이스 플레이트의 변형이 서스펜션에 파급하는 것을 저감하는 방법이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 평 7-192420호 공보를 참조할 것).
본 발명자들은 베이스 플레이트의 변형이 소성 변형력을 받은 베이스 플레이트 자신에 의한 변형과 아암의 변형이 중첩된 것을 발견하였다. 이 때문에, 전자(前者)만을 방지하고자 하는 일본 특허 공개 평 7-192420호 공보의 방법에서는 아암에 의한 변형이 베이스 플레이트에 미치는 것을 충분히는 저감할 수 없다. 또한, 일본 특허 공개 평7-192420호 공보는 박육부를 아암 상에 배치하고 있기 때문에 코킹 체결시에 하측베이스 플레이트가 아래 방향으로 크게 휘어진다는 문제를 갖는다. 이것은 박육부에 의해 서스펜션측의 베이스 플레이트의 강성이 저하된 결과, 중력이나 코킹 체결시의 진동에 대하여 변형되기 쉬워졌기 때문이다. 상측 베이스 플레이트의 박육부로부터 서스펜션 측 아암이 지지하고 있기 때문에, 위측 베이스 플레이트에 대해서는 이러한 문제를 어느 정도 해결할 수 있다. 이것에 대하여, 하측 베이스 플레이트의 하측에는 지지 부재가 존재하지 않기 때문에 그 변형은 현저해진다.
그래서, 본 발명은 아암의 변형을 효과적으로 억제하는 HSA 및 그 제조 방법 및 상기 HSA를 갖는 자기 디스크 장치를 제공하는 것을 예시적인 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 코킹 체결에 의한 베이스 플레이트 자신의 변형을 효과적으로 억제하는 HSA 및 그 제조 방법 및 상기 HSA를 갖는 자기 디스크 장치를 제공하는 것을 별도의 예시적인 목적으로 한다.
본 발명의 일측면으로서의 HSA의 제조 방법은 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 개구가 형성된 보스를 각각 갖는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트가 상기 아암 관통 구멍의 양측에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써 상기 한 쌍의 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 아암의 두께를 반으로 하고, 상기 단면에 수직인 면을 중립면으로 하며, 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기 중립면에 가장 가까운 위치를 제2 위치라고 하면, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 중립면과 제1 위치의 거리는 상기 중립면과 상기 제2 위치의 거리 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법에 의하면, 가공 부재(예컨대, 볼)를 한 방향으로 관통하는 경우, 가공 부재에 의해 힘을 받은 베이스 플레이트의 역점이 베이스 플레이트와 아암의 접촉점으로서 지점보다도 중립면 근처가 된다. 이 때문에, 한 쌍의 베이스 플레이트는 함께 중립면 측으로 변형되기 쉬우며, 아암에 작용하는 힘은 종래부터도 중립면에 대하여 같아진다. 이 결과, 아암의 변형은 작아진다. 상기 코킹 체결 단계에 있어서는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 한 방향을 따라 하류에 있는 베이스 플레이트는 상기 중립면에 근접하는 방향으로 변형되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1 위치는 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치가 면을 구성하는 경우에는 상기 최소 내경을 갖는 위치 중 상기 중립면으로부터 가장 먼 위치와 상기 중립면으로부터 가장 가까운 위치의 중간 위치이다.
상기 단면에 있어서 상기 제2 위치를 지나 상기 중립면과 평행한 직선에서 본 상기 제1 위치와 제2 위치를 연결하는 직선까지의 각도를 θ라고 하면, -17°≤θ≤ 0°를 만족한다. 상기 단면에 있어서 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치가 대략적인 점이 되는 경우에, 이 범위에서는 아암의 각도에 대한 휘어짐 양은 대략 일정하기 때문이다. 단, 바람직하게는, -12°≤θ≤ 0°를 만족한다. 이 범위에서는 양 베이스 플레이트의 각도에 대한 변형량은 대략 일정하기 때문이다.
상기 삽입 단계 전에, 상기 한 쌍의 베이스 플레이트는 동일 형상이라도 좋 다. 이것에 의해 2 종류의 베이스 플레이트를 준비하지 않아도 되기 때문에 작업성이 향상된다.
본 발명의 다른 측면으로서의 HSA는 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서, 상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암이 접촉하는 위치 중 상기 아암의 두께를 반으로 하는 중립면에 가장 가까운 위치와 상기 중립면에 가장 가까운 상기 한 쌍의 베이스 플레이트의 거리 중 큰 거리는 작은 거리의 130% 이하, 바람직하게는 115% 이하인 것을 특징으로 한다. 2개의 베이스 플레이트와 중립면의 거리가 대략 같아짐으로써, 아암에 작동하는 모멘트를 저감할 수 있다.
본 발명의 일측면으로서의 HSA의 제조 방법은 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 개구가 형성된 보스를 갖는 상기 베이스 플레이트가 상기 아암의 관통 구멍에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써 상기 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 갖고, 상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 관통 구멍 내에 있 는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 35% 이상, 제조 변동을 고려하면 40% 이상인 것이 바람직하다. 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 약 50%인 것이 바람직하다. 60%보다도 커지면 베이스 플레이트의 변형량이 증가하고, 35% 미만이 되면 양 베이스 플레이트의 변위가 급속히 증가한다. 약 50% 부근에서 베이스 플레이트의 변형량은 극소가 된다.
상기 아암의 두께를 반으로 하고, 상기 단면에 수직인 면을 중립면으로 하며, 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치 중 중립면으로부터 가장 떨어진 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기 중립면에 가장 가까운 위치를 제2 위치로 하면, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 중립면과 제1 위치의 거리는 상기 중립면과 상기 제2 위치의 거리 이하로 설정되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 방법에 의하면, 가공 부재(예컨대, 볼)를 한 방향으로 관통하는 경우, 가공 부재에 의해 힘을 받는 베이스 플레이트의 역점이 베이스 플레이트와 아암의 접촉점으로서 지점보다도 중립면 근처가 된다. 이 때문에, 한 쌍의 베이스 플레이트는 함께 중립면 측으로 변형되기 쉬워지며, 아암에 작용하는 힘은 종래보다도 중립면에 관해서 같아진다. 이 결과, 아암의 변형은 작아진다. 상기 코킹 체결 단계에 있어서는, 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 한 방향을 따라 하류에 있는 베이스 플레이트는 상기 중립면에 근접하는 방향으로 변형되는 것이 바람직하다.
본 발명의 별도의 측면으로서의 HSA는 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤 드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서, 상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 한다. 상기 관통 구멍 내에 있는 상기보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 35% 이상인 것이 바람직하다. 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 약 50%인 것이 바람직하다. 코킹 체결 후도 관통 구멍 내에 있는 보스의 최소 두께는 그다지 변화하지 않기 때문에 전술한 제조 방법과 같은 조건을 만족하는 HSA는 전술한 제조 방법과 같은 작용을 발휘한다.
본 발명의 일측면으로서 HSA의 제조 방법은 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 개구가 형성된 보스를 각각 갖는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트가 상기 아암 관통 구멍의 양측에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 보스의 상기 개구를 한 방향으로 관통함으로써 상기 한 쌍의 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며, 상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 코킹 체결 단계 후에 상기 한 쌍의 베이스 플레이트에 의해 상기 아암이 받는 상기 중립면 주위의 모멘트는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트의 상기 한 방향을 따른 상류측 베이스 플레이트를 하류측 베이스 플레이트 대신 상기 중립면에 관해서 대칭으로 배치한 구조를 상기 가공 부재에 의해 코킹 체결한 후에 상기 아암이 받는 상기 중립면 주위의 모멘트보다도 작은 것을 특징으로 한다. 한 쌍의 보스가 아암에 부여하는 모멘트가 상쇄되기 때문에 아암의 변형은 작아진다.
모멘트를 작게 하기 위해서는 접촉력 및/또는 중립면으로부터 접촉력이 가해지는 위치까지의 거리를 제어하면 좋다. 예컨대, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 상류측 베이스 플레이트의 최소 내경은 상기 하류측 베이스 플레이트의 최소 내경보다도 작게 하여도 좋다. 또한, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 가공 부재에 최초로 접촉하는 상기 베이스 플레이트의 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암의 접촉하는 위치를 제2 위치로 하면, 상기 상류측 베이스 플레이트는 상기 제2 위치가 상기 제1 위치보다도 상기 중립면에 가깝고, 상기 하류측 베이스 플레이트는 상기 제1 위치가 상기 제2 위치보다도 상기 중립면에 가까워도 좋다. 또한, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 상류측 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치와 상기 중립면과의 거리는 상기 하류측 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치와 상기 중립면과의 거리보다도 길어도 좋다.
상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하라도 좋다. 이것에 의해, 코킹 체결에 의한 베이스 플레이트 자신에 따른 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 일측면으로서, HSA의 제조 방법은 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서, 개구가 형성된 보스를 갖는 상기 베이스 플레이트가 상기 아암의 관통 구멍에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 보스의 상기 개구를 한 방향으로 관통함으로써 상기 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며, 상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 코킹 체결 단계 후에, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기한 방향을 따라 가장 상류측에 있는 제1 위치와 가장 하류측에 있는 제2 위치의 중간 위치인 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±10%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 한다. 이러한 범위 내에 코킹 위치가 있으면 베이스 플레이트에 의해 아암이 중립면 주위에 작용하는 모멘트가 작아지기 때문에 아암의 변형을 방지할 수 있다. 베이스 플레이트 제조의 변동을 고려하면, 상기 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±5%의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 측면으로서의 HSA는 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서, 상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고, 상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암에 코킹되는 보스를 가지며, 이 보스는 상기 중립면을 가로 질러 배치되는 것을 특징으로 한다. 이러한 범위 내에 코킹 위치가 있으면 베이스 플레이트에 의해 아암이 중립면 주위에 작용하는 모멘트는 작아지기 때문에 아암의 변형을 방지할 수 있다. 상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면이라고 하면, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치 중 코킹 체결용 가공 부재가 이동하는 방향을 따라 가장 상류측에 있는 제1 위치와 가장 하류측에 있는 제2 위치의 중간 위치인 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±10%, 바람직하게는 ±5%의 범위 내에 있어도 좋다. 이것에 의해, 전술한 제조 방법과 같은 작용을 발휘할 수 있다.
이러한 HSA 및 전술 중 어느 하나의 방법으로부터 제조된 HSA를 갖는 자기 디스크 장치는 높은 위치 결정 정밀도를 유지할 수 있기 때문에, 본 발명의 일측면을 구성한다.
본 발명의 또 다른 목적 또는 그 밖의 특징은 이하, 첨부 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시예에 의해 명백해질 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예로서의 HDD(100)에 대해서 설명한다. HDD(100)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 하우징(102) 내에 기록 담체로서 복수의 자기 디스크(104)와, 스핀들 모터(106)와, HSA(110)를 수납한다. 여기서, 도 1은 HDD(100) 내부 구조의 개략 평면도이다.
하우징(102)은 예컨대, 알루미다이캐스트 베이스 및 스테인리스 등으로 구성 되고, 직방체 형상을 가지며 내부 공간을 밀폐하는 도시하지 않는 커버가 결합된다. 본 실시형태의 자기 디스크(104)는 높은 면 기록 밀도, 예컨대, 100 Gb/in2 이상을 갖는다. 자기 디스크(104)는 그 중앙에 형성된 구멍을 통해 스핀들 모터(106)의 스핀들에 장착된다.
스핀들 모터(106)는 예컨대, 15000 rpm 등의 고속으로 자기 디스크(104)를 회전하고, 예컨대, 도시하지 않는 브레쉬리스 DC 모터와 그 로터 부분인 스핀들을 갖는다. 예컨대, 2장의 자기 디스크(104)를 사용하는 경우, 스핀들에는 디스크, 스페이서, 디스크, 클램프 순으로 쌓여 스핀들과 체결한 볼트에 의해 고정된다. 본 실시형태와 달리, 자기 디스크(104)는 중앙 구멍을 갖지 않고 허브를 갖는 디스크라도 좋으며, 그 경우, 스핀들은 허브를 통해 디스크를 회전한다.
HSA(100)는 자기 헤드부(120)와, 서스펜션(130)과, 캐리지(140)와, 베이스 플레이트(150)를 갖는다.
자기 헤드부(120)는 도 2에 도시하는 바와 같이, 대략 직방체에 형성되는 Al2O3-TiC(알틱)제의 슬라이더(121)와, 슬라이더(121)의 공기 유출단에 접합되어 판독 및 기록용 헤드(122)를 내장하는 Al2O3(알루미나)제의 헤드 소자 내장 막(123)을 구비한다. 여기서, 도 2는 자기 헤드부(120)의 확대 사시도이다. 슬라이더(121) 및 헤드 소자 내장 막(123)에는 자기 디스크(104)에 대향하는 매체 대향면, 즉 부상면(124)이 규정된다. 자기 디스크(104)의 회전에 기초하여 생성되는 기류(125)는 부상면(124)에 저지된다.
부상면(124)에는 공기 유입단으로부터 공기 유출단을 향하여 연장되는 2줄의 레일(126)이 형성된다. 각 레일(126)의 정상면에는 소위 ABS(공기 베어링 면)(127)이 규정된다. ABS(127)에서는 기류(125)의 활동에 따라 부력이 생성된다. 헤드 소자 내장 막(123)에 매립된 헤드(122)는 ABS(127)에서 노출된다. 또한, 자기 헤드부(120)의 부상 방식은 이러한 형태에 한정되지 않고, 이미 알려져 있는 동압 윤활 방식, 정압 윤활 방식, 피에조 제어 방식, 그 밖의 부상 방식을 적용할 수 있다. 또한, 기동 방식은 정지시에 자기 헤드부(120)가 디스크(104)에 접촉하는 컨택트 스타트 스톱 방식이라도 좋고, 정지시에 자기 헤드부(120)를 디스크(104)로부터 들어 올려 디스크(104)의 외측에 있는 램프로 자기 헤드부(120)를 디스크(104)와 비접촉으로 유지하고, 기동시에 유지부로부터 디스크(104) 위에 떨어뜨리는 다이나믹 로딩 또는 램프로드 방식을 채용하여도 좋다.
헤드(122)는 도시하지 않는 도전 코일 패턴으로 생기되는 자계를 이용하여 자기 디스크(104)에 2 값 정보를 기록하는 유도 기록 헤드 소자(이하, 「인덕티브 헤드 소자」라고 함)와, 자기 디스크(104)로부터 작용하는 자계에 따라 변화하는 저항에 기초하여 2 값 정보를 판독하는 자기 저항 효과(이하, 「MR」이라고 함) 헤드 소자를 갖는 MR 인덕티브 복합 헤드이다. MR 헤드 소자는 [CIP(Current in Plane) 구조를 이용한 GMR, CPP(Current Perpendicular to Plane) 구조를 이용한 GMR를 포함함] GMR(거대 자기 저항 : Giant Magnetoresistive), TMR(Tunneling Magnetoresistive), AMR(anisotropic Magnetoresistive) 등 종류를 문제삼지 않는다.
서스펜션(130)은 자기 헤드부(120)를 지지하는 동시에 자기 헤드부(120)에 대하여 자기 디스크(104)에 저항하여 탄성력을 가하는 기능을 가지며, 예컨대 스테인리스제 와트라스형 서스펜션이다. 이러한 서스펜션은 자기 헤드부(120)를 외팔보 지지하는 프렉셔(짐벌 스프링 이외의 명칭으로 불리는 경우도 있음)와 베이스 플레이트에 접속되는 로드 빔(로드 아암 이외의 명칭으로 불리는 경우도 있음)을 갖는다. 로드 빔은 Z 방향으로 충분한 압박력을 인가하도록 스프링부를 중앙에 갖고 있다. 따라서, 로드 빔은 기단부가 강체부, 중앙이 스프링부, 말단부가 강체부에 구성되어 있다. 또한, ABS(124)는 디스크의 휘어짐이나 기복에 따라 항상 디스크면과 평행이 되도록 딤플(피봇 이외의 명칭으로 불리는 경우도 있음)이라는 돌기를 통해 로드 빔과 프렉셔는 접촉하고 있다. 자기 헤드부(120)는 딤플을 중심으로 부드럽게 피칭과 로딩을 할 수 있도록 설계되어 있다. 또한, 서스펜션(130)은 자기 헤드부(120)에 리드선 등을 통해 접속되는 배선부(138)도 지지한다. 배선부(138)는 후술하는 도 4a에 도시되어 있다. 이러한 리드선을 통해, 헤드(122)와 배선부(138) 사이에서 센스 전류, 기록 정보 및 판독 정보가 공급 및 출력된다. 배선부(138)는 도 3b에 도시하는 아암(144)의 하측을 통하는 중계 플렉시블 회로 기판(중계 FPC)(143)에 접속된다.
본 실시형태에서는 후술하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 변형량이 저감하고 있기 때문에, 서스펜션(130) 및 자기 헤드부(120)의 평탄도가 개선되어 있다. 이 때문에, 과도한 탄성력 및 굽힘력에 의한 크래쉬 및 위치 결정 정도의 저하를 방지할 수 있다.
캐리지(140)는 자기 헤드부(120)를 도 1에 도시하는 화살표 방향으로 회동하는 기능을 갖고, 도 1 및 도 3a 내지 도 3b에 도시하는 바와 같이, 보이스 코일 모터(141)와, 지지축(142)과, FPC(143)와, 아암(144)을 갖는다. 여기서, 도 3a는 HSA(110)의 좌측면도, 도 3b는 HSA(110)의 평면도, 도 3c는 HSA(110)의 우측면도이다. 여기서는 3장의 디스크(104) 양면을 기록 재생하는 6개의 자기 헤드부(120)를 구동하는 캐리지(140)를 도시하고 있지만, 디스크의 매수가 3장에 한정되는 것은 말할 것도 없다.
보이스 코일 모터(141)는 2개의 요크(141a)에 끼워져 플래트 코일(141b)을 갖는다. 플래트 코일(141b)은 도시하지 않는 HDD(100)의 하우징(102)측에 설치된 자기 회로에 대향하여 설치되어 있으며, 플래트 코일(141b)에 흐르는 전류의 값에 따라 캐리지(140)가 지지축(142) 주위로 요동한다. 자기 회로는 예컨대, 하우징(102) 내에 고정된 철판에 고정된 영구 자석과, 캐리지(140)에 고정된 가동 자석을 갖는다. 지지축(142)은 캐리지(140)에 형성된 원통 속 구멍에 끼워 맞춰지고, 하우징(102) 내에 도 1의 지면에 수직으로 연장되도록 배치된다. FPC(143)는 배선부(138)에 제어 신호 및 디스크(104)에 기록되어야 하는 신호 및 전력을 공급하는 동시에 디스크(104)로부터 재생된 신호를 수신한다.
아암(144)은 지지축(142)의 주위에 회전 또는 요동 가능하게 설치되는 알루미늄제의 강체이며, 그 선단에는 후술하는 관통 구멍(145)이 형성된다. 이러한 아암(144)의 관통 구멍(145)과 베이스 플레이트(150)를 통해 서스펜션(130)이 아암(144)에 부착된다. 아암(144)은 도 3a 및 도 3c에 도시하는 바와 같이, 측면으로부 터 보면 빽빽한 형상으로 형성되어 있다.
베이스 플레이트(150)는 서스펜션(130)을 아암(144)에 부착하는 기능을 갖고, 도 4a 내지 도 5b에 도시하는 바와 같이, 평판부(151)와, 피용접부(152)와, 오목부(슬릿)(154)를 갖는다. 피용접부(152)는 서스펜션(130)에 레이저 용접되는 평판부(151)의 선단이다. 오목부(154)는 아암(144)에 코킹 체결되는 부위이다. 여기서, 도 4a는 베이스 플레이트(150)가 접합된 서스펜션(130)의 개략 평면도이며, 도 4b는 그 개략 단면도이다. 도 5a는 베이스 플레이트(150)의 개략 평면도이며, 도 5b는 베이스 플레이트(150)의 개략 단면도이다.
이하, 도 6을 참조하여, 도 3a에 도시하는 위에서 2번째의 아암(144)과 베이스 플레이트(150)의 접속에 대해서 설명한다. 도 3a에 도시하는 위에서 2번째의 아암(144)은 그 양측에 베이스 플레이트(150)가 부착되는 더블 헤드 구조를 갖는다. 여기서, 도 6은 이러한 아암(144)과 베이스 플레이트(150)와의 접속을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)를 작성하는 (단계 1002). 단계 1002에서는 베이스 플레이트(150)의 평판부(151)에 오목부(154)를 프레스 가공으로 형성한다. 오목부(154)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 그 선단에, 돌출부(156)와 개구(157)를 갖는다. 돌출부(156) 및 그 근방은 소성 변형되는 L자 형상의 보스(155)를 구성한다. 여기서, 도 7은 베이스 플레이트(150)의 개략 확대 평면도 및 단면도이다.
다음에, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 피 용접부(152)와 서스펜션(130)을 레이저 용접한다(단계 1004). 또한, 자기 헤드부(120)는 단계 1004의 전 또는 후에 서스펜션(130)에 부착된다.
다음에, 도 8에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 오목부(152)가 아암(144)의 관통 구멍에 삽입되도록 아암의 양측에 베이스 플레이트를 배치한다(단계 1006). 여기서, 도 8은 한 쌍의 베이스 플레이트(150)가 아암(144)의 양측에 배치된 상태를 도시하는 도면이다. 다음에, 코킹 체결을 행한다(단계 1008). 코킹 체결에서는 도 8에 도시하는 바와 같이 개구(157)의 직경보다도 약간 큰 직경을 갖는 볼(50)을 화살표로 도시하는 한 방향을 따라 관통 구멍(145)을 통과시킨다. 이 결과, 베이스 플레이트(150)의 보스(155)를 도 8에 도시하는 수평 방향의 화살표에 도시하는 바와 같이, 찌부러뜨려 소성 변형시키고 이것에 의해 베이스 플레이트(150)와 아암(144)을 접합한다. 또한, 도 8에 일점쇄선으로 도시하는 바와 같이, 아암(144)의 두께를 반으로 하고, 관통 구멍(145)의 중심축(CA)에 수직인 면을 중립면(IS)이라고 부른다.
본 발명자들은 종래의 상하 베이스 플레이트가 도 8이면, 윗 방향으로 휘어 지는 이유를 검토한 바, 베이스 플레이트의 변형은 볼(50)에 의해 소성 변형력을 받은 베이스 플레이트 자신에 의한 변형뿐만 아니라, 아암(144)의 변형도 영향을 미치고 있는 것을 발견하였다.
우선, 종래 베이스 플레이트(30A 및 30B)의 형상을 과장하여 그리면 도 9a에 도시하는 바와 같다. 여기서, 도 9a는 코킹 체결 전 종래의 베이스 플레이트(30A 및 30B)와 아암(144)과의 배치를 도시하는 부분 확대 단면도이다. 볼(50)이 상측 베이스 플레이트(30A)와 최초로 접촉하는 위치(역점) P2는 베이스 플레이트(30A)가 아암(144)과 접촉하는 위치(지점) P1보다도 상측(즉 지점 P1이 역점 P2보다도 중립면 IS 측)에 있다. 이것은 역점 P2가 지점 P1보다도 중립면 IS 측에 있으면 볼(50)이 통과하면 상측의 돌출부(32A)는 아암(144) 방향으로 변형되기보다는 반시계 방향의 화살표 방향으로 변형되기 쉬워진다. 볼(50)이 가하는 변형력이 돌출부(32A)의 아래 방향에의 변형에 많이 소비되어 수평 방향의 변형이 적어지면, 보스(31A)가 아암(144)에 미치는 체결력 또는 접촉력이 약해지며, 베이스 플레이트(30A)와 아암(144)이 분리되기 쉬워져 바람직하지 못하다. 같은 이유에 따라, 볼(50)이 하측 베이스 플레이트(30B)와 최초로 접촉하는 위치(역점) P4는 베이스 플레이트(30A)가 아암(144)과 접촉하는 위치(지점) P3보다도 하측(즉 지점 P3이 역점 P4보다도 중립면 IS 측)에 있다.
다음에, 상측 베이스 플레이트(30A)는 단면 L자 형상의 보스(31A)를 갖는 데 대하여, 하측 베이스 플레이트(30B)는 단면 역 L자 형상의 보스(31B)를 갖는다. 도 9b에 간략적으로 도시하는 바와 같이, L자 형상의 보스(31A)와 역 L자 형상의 보스(31B)가 함께 볼(50)에 의해 수직 하향으로 힘을 받으면 보스(31A 및 31B)는 수평 방향으로 변형될 뿐만 아니라 함께 아래 방향으로 변형된다. 여기서, 도 9b는 코킹 체결에 의해 종래 베이스 플레이트에 작동하는 힘과 베이스 플레이트로부터 아암에의 접촉력의 크기를 도시하는 부분 확대 단면도이다.
이 경우, L자 형상을 개방하고자 하는 힘 F1은 L자 형상을 폐쇄하고자 하는 힘 F2보다도 작아진다. 이 때문에, 볼(50)은 아래 방향으로 이동할 때에, 보스(31A)에서는 작은 힘 F1으로 충분하지만, 보스(31B)에서는 큰 힘 F2를 필요로 한다. 이러한 관계는 그대로 수평 방향의 힘인 접촉력에도 해당된다. 즉 보스(31A)로부터 아암(144)에 작동하는 접촉력 F3은 보스(31B)로부터 아암(144)에 작동하는 접촉력 F4보다도 작아진다.
중립면 IS 주위의 접촉력 F3과 접촉력 F4와의 관계로부터 아암(144)은 도 9b에서는 반시계 방향의 모멘트를 받기 때문에, 도 9c에 도시하는 바와 같이 상측으로 변형된다. 여기서, 도 9c는 코킹 체결 후 베이스 플레이트와 아암의 변형을 도시하는 부분 확대 단면도이다. 그리고, 아암(144)에 따라 베이스 플레이트(30A와 30B)는 상측으로 변형된다. 이 때, 베이스 플레이트(30B)의 변형은 상측에 아암(144)에 의해 규제되지만, 베이스 플레이트(30A)에는 상측의 변형을 규제하는 부재가 없기 때문에 베이스 플레이트(30A)의 쪽이 보다 크게 상측으로 변형된다. 또한, 코킹 체결 후는, 베이스 플레이트(30A)의 쪽이 베이스 플레이트(30B)보다도 돌출부가 중립면 IS에 가까워진다. 이것은 베이스 플레이트(30A 및 30B)가 아암(144)의 변형에 의해 초래되는 변형이며, 베이스 플레이트(30A 및 30B)는 힘 F1 및 F2에 의한 돌출부(32A 및 32B)의 변형에 기인하여 그것 자신도 변형된다. 이 결과, 베이스 플레이트(30A 및 30B)의 변형은 이들 자신의 변형과 아암(144)에 의한 변형이 중첩 된다.
아암(144)의 변형에 따른 베이스 플레이트(30A 및 30B)의 변형을 작게 하기 위해 본 발명자들은 첫째로 도 9b에 있어서의 접촉력 F3 및 F4의 차를 작게 하는 것을 검토하였다. 접촉력 F3 및 F4의 차가 작아지면 아암(144)에 작동하는 모멘트가 작아지며, 변형이 작아진다.
또한, 아암(144)의 변형에 의한 베이스 플레이트(30A 및 30B)의 변형을 작게 하기 위해서, 둘째로 본 발명자들은 아암(144)이 중립면 IS 주위에 받는 모멘트가 상하 베이스 플레이트(150A 및 150B)에서 가능한 한 상쇄되도록 구성하는 것을 검토하였다. 즉 도 8에 있어서, 베이스 플레이트(150A)의 보스가 아암(144)에 미치는 접촉력을 F11, 접촉력 F11이 작용하는 점 P11과 중립면 IS와의 거리를 L11, 베이스 플레이트(150B)의 보스가 아암(144)에 미치는 접촉력을 F22, 접촉력 F22가 작용하는 점 P22와 중립면 IS와의 거리를 L22이라고 하면, 본 실시예는 베이스 플레이트(150A)의 보스가 중립면 IS 주위에 아암(144)에 미치는 모멘트 M1＝ F11×L11과, 베이스 플레이트(150B)의 보스가 중립면 IS 주위에 아암(144)에 미치는 모멘트 M2＝F22×L22가 대략 같아지도록 상하 베이스 플레이트(150A 및 150B)의 형상 및 배치를 코킹 체결 전에 다르게 하고 있다. M1을 M2와 대략 같게 하기 위해 베이스 플레이트(150A)를 고정하면, 베이스 플레이트(150B)의 F22 및/또는 L22를 조정하게 된다. L11＝L22이면 F11과 F22와의 차를 작게 하면 좋다. 이것에 의해 아암(144)에 작동하는 모멘트가 작아지며, 변형이 작아지기 때문이다. 예컨대, 도 9b에서 접촉력 F3 및 F4의 차를 작게 하는 것을 고려한다.
도 9b에 있어서의 접촉력 F3 및 F4의 차는 상측 베이스 플레이트(30A)의 돌출부(32A)가 외측으로(즉, L자 형상을 개방하는 방향으로) 변형되는 데 대하여 하측 베이스 플레이트(30B)의 돌출부(32B)는 내측으로(즉, L자 형상을 폐쇄하는 방향으로) 변형되는 것, 즉 상하의 돌출부(32A 및 32B)의 변형 방향이 다른 것에 기인한다.
이 때문에, 본 실시예에서는 원리적으로, 도 9a에 있어서의 위치 P1과 위치 P2 및 위치 P3과 위치 P4의 관계를 도 10a에 도시하는 바와 같이, 역회전시키고 있다. 여기서, 도 10a는 지점 P1' 및 P3'보다도 역점 P2' 및 P4'를 중립면 IS 측에 배치한 도 8에 도시하는 본 실시예 베이스 플레이트(150A 및 150B)의 모식도이다. 또한, 본 발명에서는 코킹 체결 단계 전에 중립면 IS와 역점 P2'(또는 P4')와의 거리가 중립면 IS와 지점 P1'(또는 P3')과의 거리 이하로 설정되어 있으면 충분하다. 도 10a에 도시하는 구조를 베이스 플레이트(150)에 작성하기 위해서는 예컨대, 단계 1002에 있어서 사용하는 프레스 장치의 금형 중 베이스 플레이트(150)의 돌출부(156)의 저면을 형성하는 하형을 경사면 등으로 한다.
이러한 배치로 하면, 역점 P2' 및 P4'가 볼(50)에 의해 수평 방향의 힘을 받은 경우, 위측 베이스 플레이트(150A)의 돌출부(156A)와 하측 베이스 플레이트(150B)의 돌출부(156B)는 함께 동일 방향으로(즉, L자 형상을 개방하는 방향으로) 변형하게 되며, 볼(50)에 대한 저항력이 거의 동일해진다. 이 결과, 도 8에 도시하는 상측 베이스 플레이트(150A)의 보스(155A)가 아암(144)에 미치는 접촉력 F11과 하측 베이스 플레이트(150B)의 보스(155B)가 아암(144)에 미치는 접촉력 F22과의 차는 작아진다. 이 결과, 아암(144)의 변형은 작아지며, 베이스 플레이트(150A 및 150B) 및 이들에 접속된 서스펜션(130)의 휘어짐은 작아진다.
전술한 바와 같이, 지점 P1' 및 P3'보다도 역점 P2' 및 P4'를 중립면 IS측에 배치하면 보스(155A 및 155B)가 아암(144)에 미치는 접촉력은 저하하지만, 다소 접촉력을 희생하여도 서스펜션(130)의 평탄도를 유지하는 편이 헤드(122)의 위치 결정 정도를 유지하는 데에 있어서 바람직하다. 무엇보다도, 접촉력이 지나치게 낮으면 서스펜션(130)이 아암(144)으로부터 분리되기 쉬워지는 동시에 진동 특성이 악화되기 때문에 본 실시예는 후술하는 바와 같이, 소정의 하한을 마련하고 있다.
또한, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 도 10a의 구조에 덧붙여, 베이스 플레이트(150C 및 150D)의 관통 구멍(145)보다 외측 본래의 두께 T1보다도 관통 구멍( 145) 내의 최소 두께 T2를 작게 함으로써, 볼(50)에 의한 베이스 플레이트 자신의 변형 영향이 서스펜션(130)에 파급되는 것을 억제할 수 있다. 여기서, 도 10b는 도 10a의 변형예의 개략 확대 단면도이다.
또한, 본 실시예에서는 한 쌍의 베이스 플레이트 150A 및 150B(또는 150C 및 150D)는 동일 형상이다. 이것에 의해, 2 종류의 베이스 플레이트를 준비하지 않아도 좋기 때문에 작업성이 향상된다. 단, 다른 실시예에서는 한 쌍의 베이스 플레이트 150A 및 150B(또는 150C 및 150D)는 다른 형상을 갖는다.
[실시예 1]
도 8에 있어서, L11과 L22가 다르면, M1을 M2로 같게 하기 위해 L22 및/또는 F22를 조절하면 좋다. 예컨대, L22를 작게 하여 P22를 중립면에 가까이 하거나, 보스(155B)의 최소 반경을 크게 하여 F22를 작게 하거나 하는 등이다. 본 실시예에서는 코킹 체결 전의 형상이 도 11a에 도시하는 바와 같은 베이스 플레이트(150A 및 150B)를 코킹 체결하여 도 11b에 도시하는 바와 같은 형상을, 유한 요소법(FEM)을 이용한 시뮬레이션에 의해 얻었다. 도 11a 내지 도 11b에서는 P1'와 P3'는 중립면 IS로부터 대략 같은 거리에 있다.
(비교예)
코킹 체결 전의 형상이 도 12a에 도시하는 바와 같은 종래의 베이스 플레이트(30A 및 30B)를 코킹 체결하여 도 12b에 도시하는 바와 같은 형상을 FEM을 이용한 시뮬레이션에 의해 얻었다.
도 11b와 도 12b에 대해서 접촉력을 구한 바, 도 11c에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 상측 접촉력이 210 N이고, 하측 접촉력이 240 N인 데 대하여, 비 교예에서는 상측 접촉력이 220 N이고, 하측 접촉력이 266 N이며, 본 실시예에서는 상하의 접촉력 밸런스가 취해져, 약 40%의 변형량 저감 효과를 얻을 수 있었다.
실시예 1에 있어서, 도 11b 및 도 11c에 도시하는 코킹 체결 후는 베이스 플레이트(150A 및 150B)와 중립면 IS와의 수직 방향의 거리(도 11c의 상하 방향)는 대략 같고, 베이스 플레이트(150A 및 150B)와 아암(144)의 각각의 접촉 위치와, 베이스 플레이트(150A 및 150B)의 중립면에 가장 가까운 점과의 거리 중 큰 거리는 작은 거리의 130% 이하(후술하는 실시예 3의 -17°≤θ≤ 0에 대응), 보다 바람직하게는 115% 이하(후술하는 실시예 3의 -12°≤θ≤ 0에 대응)이다. 2개의 베이스 플레이트(150)와 중립면과의 거리가 대략 같아짐으로써, 아암(144)에 작동하는 모멘트를 저감할 수 있다. 이것에 대하여, 도 12b 및 도 12c에 도시하는 비교예에서는 각 베이스 플레이트(30)로부터 중립면 IS까지의 거리 중 큰 거리는 작은 거리의 3배 이상이다.
또한, 별도의 실시예에서는 상측 베이스 플레이트는 비교예와 같이 하측 베이스 플레이트를 본 실시예와 같이 하여도 좋다. 이 결과, 상측 접촉력이 220 N이고, 하측 접촉력이 240 N이 되며, 접촉력 차는 더욱 작아진다.
[실시예 2]
실시예 1의 구조에 있어서, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 두께 T2를 두께 T1의 반으로 하여 베이스 플레이트의 변형량과 아암의 변위에 대해서 조사하였다. 실시예 1, 비교예, 실시예 3의 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에 있어서는 위 방향의 변위를 플러스로 하고 있으며, 「위치」의 UP는 상측 베이스 플레이트150A(또는 150C)를 의미하고, DN은 하측 베이스 플레이트 150B(또는 150D)를 의미한다.
[표 1]
위치 변형량[㎛] 아암 위치[㎛]
비교예 UP 12.20 3.98
DN -0.70
실시예 1 UP 7.8 2.26
DN -3.1
실시예 2 UP 6.10 2.32
DN -1.30
[실시예 3]
도 13에 도시하는 바와 같이, 상측 베이스 플레이트(150A)에 대해서, 지점 P1'로부터 중립면 IS와 평행한 직선을 긋고, 이러한 직선과 지점 P1' 및 역점 P2'을 연결한 직선이 이루는 각도θ로 한다. 여기서, 도 13은 관통 구멍(145)의 중심축을 포함하는 코킹 체결전의 상태를 도시하는 단면이다. 역점 P2' 및 P4'는 베이스 플레이트(150A 및 150B)의 최소 내경을 갖는 위치의 중립면 IS로부터 가장 떨어진 위치이다. 또한, 지점 P1' 및 지점 P3'는 베이스 플레이트(150A 및 150B)와 아암(144)이 접촉하는 위치의 중립면 IS에 가장 가까운 위치이다.
마찬가지로 하여, 하측 베이스 플레이트(150B)에 대해서, 지점 P3'로부터 중립면 IS와 평행한 직선을 긋고, 이러한 직선과 지점 P3' 및 역점 P4'를 연결한 직선이 이루는 각도θ로 한다. 도 13에 있어서는, 역점 P2' 및 P4'는 볼(50)에 대해 돌 출하여 각각 점으로 간주할 수 있다. 상측 베이스 플레이트(150A)에 대해서 θ는 시계 방향이 플러스이며, 하측 베이스 플레이트(150B)에 대해서 θ는 반시계 방향이 플러스이다. θ를 변화시키면서 베이스 플레이트(150A 및 150B) 및 아암(144)의 변형량과 상하의 접촉력 및 그 차를 조사하면,도 14a 및 도 14b에 도시하는 바와 같다.
도 14a로부터 아암(144)의 변형량은 -17°≤θ≤ 5°의 범위에서는 약 일정한 것이 이해되지만, θ는 0 이하인 것이 바람직하기 때문에 -17°≤θ≤ 0이 바람직하다. 단, θ≤-12°의 범위에서는 상하 베이스 플레이트의 변형량과 상하 접촉력의 차가 급격히 변화하기 때문에 -12°≤θ≤ 0°가 바람직하다.
또한, 베이스 플레이트(150)와 아암(144)과의 안정된 접촉력을 200 N으로 설정하면, θ≤-12°의 범위에서는 상측 접촉력이 200 N 이하로 되기 때문에 -12°≤θ가 바람직하다.
[실시예 4]
본 실시예는 실시예 3과 마찬가지이지만, 도 15에 도시하는 바와 같이, 최내경이 면이며, 또한, 면적이 넓은 점에서 도 13과 다르다. 본 실시예에서는 베이스 플레이트(150A 및 150B)의 최소 내경을 갖는 위치(역점 P2' 및 P4'가 존재하는 위치)가 복수 존재한다. 본 실시예에서도 θ'를 변화시키면서 베이스 플레이트(150A 및 150B) 및 아암(144)의 변형량과 상하의 접촉력 및 그 차를 조사하면, 도 16a 및 도 16b에 도시하는 바와 같다. θ'의 각도의 정부(正負)는 θ와 같다.
도 16a로부터 아암(144)의 변형량은 -10°≤θ'≤ 10°의 범위에서는 약 일정한 것이 이해되지만, θ'은 0 이하인 것이 바람직하기 때문에 -10°≤θ'≤ 0이 바람직하다. 단, θ'≤-5° 및 5°≤θ'의 범위에서는 상하 베이스 플레이트의 변형량과 상하의 접촉력의 차가 급격히 변화하기 때문에, -5°≤θ'≤ 5°가 바람직하지만, θ'은 0 이하인 것이 바람직하기 때문에 -5°≤θ'≤ 0이 바람직하다.
또한, 베이스 플레이트(150)와 아암(144)과의 안정된 접촉력을 200 N로 설정하면, θ'≤-5°의 범위에서는 상측 접촉력이 200 N 이하로 되기 때문에 -5°≤θ'가 바람직하다.
[실시예 5]
도 10b에 도시하는 구성으로 두께 T2 및 두께 T1과 두께 T2의 비를 변화시켜 베이스 플레이트(150C 및 150D) 및 아암(144)의 변형량을 조사하면 도 17a 및 도 17b에 도시하는 바와 같았다. 상측 베이스 플레이트(150C)의 변형량과 하측 베이스 플레이트(150D)의 변형량은 베이스 플레이트 자신의 변형량과 아암의 변형량의 합으로 이루어져 있다. 두께 T2를 두껍게 할수록 베이스 플레이트(150) 자신의 변형량이 저하하기 때문에 변형량은 저감한다. 그러나, 두께 T2의 증가에 따라 아암(144)의 변형량은 증가하기 때문에, 베이스 플레이트(150)의 토탈 변형량은 어떤 점에서 극치를 갖는 결과가 된다. 도 17a를 참조하는 것에 두께 T2가 0.1 mm(두께 T1에 대하여 50%의 두께)로 토탈 변형량은 가장 작아진다. 도 17a 및 도 17b로부터 0.12 mm≤ T2≤ 0.07 mm가 바람직하고, 제조 변동을 고려하면 0.08 mm≤ T2≤ 0.12 mm이 보다 바람직하다. 또한, 35%≤ T2/T1≤ 60%가 바람직하고, 제조 변동을 고려하면 40%≤ T2/T1≤ 60%가 보다 바람직하다.
본 실시예에서는 일본 특허 공개 평 7-192420호 공보와 달리, 박육부를 아암(144)의 위가 아니라 관통 구멍(145) 속에 배치되어 있다. 일본 특허 공개 평 7-192420호 공보와 같이 박육부를 아암(144) 위에 배치하면 박육부의 강성이 저하하고, 코킹 체결시에, 특히, 하측 베이스 플레이트(150B)가 아래 방향으로 과잉 변형하게 된다. 그래서, 본 실시예에서는 두께 T2를 갖는 박육부를 관통 구멍(145)의 내부에 배치하여 하측 베이스 플레이트(150B)의 평탄도를 유지하면서 코킹 체결 시간 베이스 플레이트의 변형이 서스펜션(130) 방향으로 파급되는 것을 방지하고 있다.
또한, 코킹 체결 전후에 관통 구멍(145) 내에 있는 보스의 두께 T2는 그다지 변화되지 않기 때문에, 코킹 체결 후의 T2 및 T2/T1이 전술한 조건이면, 그것은 본 실시예의 제조 방법의 작용을 발한다고 간주할 수도 있다.
[실시예 6]
비교예는 코킹 체결전의 구성이 도 12a 및 도 12b에 도시하는 것을 사용하였다. 본 실시예는 비교예에 대하여 상측 베이스 플레이트의 오목부를 얕게 하고, 하측 베이스 플레이트의 오목부는 깊게 한 오목부 형상이 다른 한 쌍의 베이스 플레이트를 사용하였다. 본 실시예는 도 8에 있어서, L11을 크게 하고 L22를 작게 한 경 우에 해당한다. 실시예 1과 마찬가지로, 상하 베이스 플레이트를 코킹 체결하여 도 19에 도시하는 바와 같은 형상을, 유한 요소법(FEM)을 이용한 시뮬레이션에 의해 얻었다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 상측 접촉력이 244 N이고, 하측 접촉력이 284 N인 것에 대하여, 비교예에서는 상측 접촉력이 220 N이고, 하측 접촉력이 266 N이었다. 이와 같이, 본 실시예와 비교예에서는 접촉력의 차는 그다지 변하지 않지만, 본 실시예에서는 상측 베이스 플레이트의 코킹 위치(도 8의 P11에 해당)를 중립면 IS로부터 떨어뜨리고, 하측 베이스 플레이트의 코킹 위치(도 8의 P22에 해당)를 중립면 IS에 가까이 두고 있다. 이 때문에, 이하의 표 2에 나타내는 바와 같이, 아암의 변형량은 70% 저감된다. 물론 중립면 IS로부터의 거리와 함께 또는 거리 대신 접촉력을 변화시켜도 좋다. 접촉력은 전술한 바와 같이, 예컨대, 하측 베이스 플레이트의 관통 구멍(145) 내의 최소 반경을 상측 베이스 플레이트의 최소 반경보다도 작게 하거나, 실시예 1의 P3'와 P4'와 중립면의 위치 관계를 갖는 보스 형상을 형성하거나 함으로써 조정 가능하다.
[표 2]
위치 BEND[㎛] 아암 위치[]
비교예 UP 12.20 3.98
DN -0.70
본 실시예 UP 3.61 1.02
DN 4.82
[실시예 7]
베이스 플레이트(150)와 아암(144)이 면 접촉하는 경우에 대해서 보다 상세히 검토한다. 도 20에 코킹 후의 베이스 플레이트의 돌출부와 아암(144)의 상태를 도시한다. 코킹시에 발생하는 접촉력을 F로 하고, 볼(50)의 진행 방향에 대하여, 상류측 베이스 플레이트의 접촉력을 F11, 하류측 베이스 플레이트의 접촉력을 F22로 한다. 베이스 플레이트(150)는 α로부터 β에 걸쳐 볼(50)과 면 접촉하기 때문에, 겉보기의 코킹 위치를 볼(50)과 보스 접촉면의 중간치(즉 코킹 위치 L＝(α＋β)/2)로 하고, 상류측 베이스 플레이트의 코킹 위치를 L11, 하류측 베이스 플레이트의 코킹 위치를 L22로 한다. 도면 중, 코킹 위치는 L11＝L22이다. 접촉력은 F11＜F22가 된다. 이 경우, L×F로 얻어지는 모멘트 M은 M11＜M22이 되며, 이 모멘트의 언밸런스에 의해, 아암에 기울기가 발생하고, 베이스 플레이트의 변형량이 증가한다. 이론적으로 엄밀히 이 현상을 고려한 경우, 접촉면에 발생하는 접촉 압력은 불균일 하기 때문에, 아암에 가해지는 모멘트를 접촉 면적으로 적분하여 산출해야 하지만, 간이적으로 접촉 압력을 일정하게 하여 상기 수법으로 모멘트의 차분을 평가할 수 있다. 이 모멘트의 언밸런스를 개선함으로써, 아암, 베이스 플레이트의 변형량을 저감할 수 있다.
도 21에 L의 위치를 상류측과 하류측 베이스 플레이트에서 변화시키고 변형량을 개선한 효과를 도시한다. 도 21에서는 모멘트의 차분, M2-M1을 횡축에 취하고, L11, L22를 변화시켜 모멘트의 차분에 대한 아암과 베이스 플레이트의 변형량을 평가 하였다. 도면 중, 모멘트 차분이 10 N·mm의 위치에서는 L11＝L22로 되어있다. 전술한 바와 같이 접촉력은 F11＜F22이기 때문에, 출구측(하측) 모멘트가 커지며, 아암에 변형량이 발생한다. 이것에 대하여 L11＜L22로 한 경우, 또한 모멘트의 차가 커지며, 아암의 변형량이 증가하고, 입구측(상측) 출구측(하측)의 변형량이 증가한다.
L11＞ L22에서는 모멘트의 차가 작아지며, 아암의 변형량이 저감하고, 입구측(상측) 베이스 플레이트의 변형량이 저감한다. M1＝M22로 최적해를 얻는 것은 분명하다. M11＝M22인 때의 L22/L11은 F22/F11의 역수가 된다. 또한, 최적이 되는 L의 조합을 L11opt, L22opt로 하면, L11＞L22로 한 코킹 구조에 있어서는 0＜L11＜Lmax, 0＜L22＜Lmax가 된다. 바람직하게는 F11/F22×0.8≤L22/Lu≤F11/F22×1.2이 되는 L11, L22가 조합 또는 L11opt-0.02 mm≤L11≤L11opt＋0.02 mm, L22opt-0.02 mm≤L22≤L22opt＋0.02 mm 혹은 L11opt×0.8≤L11≤L11opt×1.2, L22opt×0.8≤L22≤L22opt×1.2이다.
또한, 도 22를 참조하는 것에, 모멘트의 밸런스를 개선하기 위해서는 접촉력을 증가시켜도 좋다. 베이스 플레이트 돌출부의 최내경을 각각 φ1, φ2로 하고, 볼의 직경을 φb라고 하면, 코킹값은 δ1＝φ1-φb, δ2＝φ2-φb로 나타낸다. 코킹값이 크면 그 만큼 접촉력이 증가한다. 또한, 코킹 볼(50)의 직경 φb보다도 내측에 존재하는 베이스 플레이트(150)의 체적을 각각 V1, V2로 정의한다. 이 체적을 증가시킴으로서도 코킹력은 증가한다.
도 23은 모멘트의 차분, M22-M11을 횡축에 취하고, δ1 및 δ2를 변화시켜 모멘트의 차분에 대한 아암(150)과 베이스 플레이트(144)의 변형량을 평가한 그래프이다. 동도 중 모멘트 차분이 10 N·mm의 위치에서는 δ1＝δ2이다. 코킹값을 일정히 하여도 입구측과 출구측의 코킹 방향의 차이에 의해 접촉력은 F11＜F22가 된다. 그 때문에, 출구측의 모멘트가 커지며 아암(144)에 변형량이 발생한다. 이것에 대하여, δ1＜δ2로 한 경우, 모멘트의 차가 더 커지며, 아암(144)의 변형량이 증가하고, 입구측과 출구측의 변형량이 증가한다. δ1＞δ2로 한 경우에서는 모멘트의 차가 작아지며, 아암의 변형량이 저감하고, 입구측 베이스 플레이트의 변형량이 저감된다. 양자의 모멘트가 균형이 잡히면 아암의 변위가 최소가 된다. F11＝F22와 최적이 되는 δ의 조합을 δ1opt, δ2opt로 한다. 접촉력을 변화시키는 방법으로서 V1＞V2로 변화시킨 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이것에 L11＞L22를 조합시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상으로부터, δ1＞δ2가 바람직하다. 보다 바람직하게는 δ1opt-0.02 mm＜δ1＜δ1opt＋0.02 mm, δ1opt-0.02 mm＜δ2＜δ2opt＋0.02 mm이다. 또는, 1δopt×0.8＜δ1＜δ1opt×1.2, δ2opt×0.8＜δ2＜δ2 opt×1.2이다.
혹은 V1＞V2가 바람직하다. 보다 바람직하게는 V1opt×0.2＜V1＜V1opt×1.2, V2opt×0.8＜V2＜V2opt×1.2이다. δ1＞δ2와 L1＞L2의 조합, V1＞V2와 L1＞L2의 조합, δ1＞δ2와 V1＞V2의 조합, δ1＞δ2, L1＞L2, V1＞V2의 조합도 바람직하다.
이하, 도 24를 참조하여, 도 3a에 도시하는 위에서 4번째의 아암(144)과 베 이스 플레이트(150)의 접속에 대해서 설명한다. 도 3a에 도시하는 위에서 4번째의 아암(144)은 한쪽 편에 베이스 플레이트(150)가 부착되는 싱글 헤드 구조를 갖는다. 여기서, 도 24는 이러한 아암(144)과 베이스 플레이트(150)의 접속을 설명하기 위한 흐름도이다.
우선, 도 5a 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)를 작성한다(단계 1102). 단계 1002와 마찬가지로, 단계 1102에서는 도 7에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 평판부(151)에 오목부(154)를 프레스 가공으로 형성한다. 오목부(154)의 깊이 또는 보스(155)의 위치는 후술하는 코킹 위치와 중립면 IS와의 관계로부터 설정된다.
다음에, 단계 1004와 마찬가지로, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이 베이스 플레이트(150)의 피용접부(152)와 서스펜션(130)을 레이저 용접한다(단계 1104). 또한, 자기 헤드부(120)는 단계 1104의 전 또는 후에 서스펜션(130)에 부착된다.
다음에, 도 25에 도시하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 오목부(152)가 아암(144)의 관통 구멍(145)에 삽입되도록 아암에 베이스 플레이트를 배치한다(단계 1106). 여기서, 도 25는 베이스 플레이트(150)가 아암(144)에 배치된 상태를 도시하는 도면이다. 본 실시예는 후술하는 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 코킹 위치가 중립면에 대략 일치하도록 오목부(154)의 깊이를 설정하고 있다.
다음에, 코킹 체결을 행한다(단계 1108). 코킹 체결에서는 도 25에 도시하는 바와 같이, 개구(157)의 직경보다도 약간 큰 직경을 갖는 볼(50)을 화살표로 도시 하는 한 방향을 따라 관통 구멍(145)을 통과시킨다. 이 결과, 베이스 플레이트(150)의 보스(155)를 도 25에 도시하는 수평 방향의 화살표에 도시하는 바와 같이 찌부러뜨려 소성 변형시키고, 이것에 의해 베이스 플레이트(150)와 아암(144)을 접합한다.
본 발명자들은 종래의 베이스 플레이트가 아래 방향으로 휘어지는 이유를 검토한 바, 베이스 플레이트의 변형은 볼(50)에 의해 소성 변형력을 받은 베이스 플레이트 자신에 의한 변형뿐만 아니라, 아암(144)의 변형도 영향을 미친다는 것을 발견하였다.
우선, 종래의 베이스 플레이트의 형상을 과장하여 그리면 도 26a에 도시하는 바와 같이 된다. 여기서, 도 26a는 코킹 체결전의 종래 베이스 플레이트(30)와 아암(144)의 배치를 도시하는 부분 확대 단면도이다. 볼(50)이 베이스 플레이트(30)와 최초로 접촉하는 위치(역점) P2는 베이스 플레이트(30)가 아암(144)과 접촉하는 위치(지점) P1보다도 상측(즉 지점 P1이 역점 P2보다도 중립면 IS 측)에 있다. 이것은 역점 P2가 지점 P1보다도 중립면 IS 측에 있으면 볼(50)이 통과하면 돌출부(32)는 아암(144) 방향으로 변형되기보다도 반시계 방향의 화살표 방향으로 변형되기 쉬워진다. 볼(50)이 가하는 변형력이 돌출부(32)의 아래 방향에의 변형에 많이 소비되어 수평 방향의 변형이 적어지면, 보스(31)가 아암(144)에 미치는 체결력 또는 접촉력이 약해지고, 베이스 플레이트(30)와 아암(144)을 분리하기 쉬워져 바람직하지 않다.
도 26b에 간략적으로 도시하는 바와 같이, 보스(31)는 볼(50)에 의해 수직 하향으로 힘 F1을 받으면 보스(31)는 수평 방향으로 변형될 뿐만 아니라 동시에 아래 방향으로 변형된다. 또한, 보스(31)로부터 아암(144)에는 접촉력 F3이 작동한다. 여기서, 도 26b는 코킹 체결에 의해 베이스 플레이트(30)에 작동하는 힘과 베이스 플레이트(30)로부터 아암(144)에의 접촉력의 크기를 도시하는 부분 확대 단면도이다.
그러면, 중립면 IS 주위의 접촉력 F3으로부터 아암(144)은 도 26b에서는 반시계 방향의 모멘트를 받아 도 26c에 도시하는 바와 같이 하측으로 변형된다. 그리고, 아암(144)에 따라 베이스 플레이트(30)는 하측으로 변형된다. 이것은 베이스 플레이트(30)가 아암(144)의 변형에 의해 초래되는 변형이다. 베이스 플레이트(30)는 힘 F1에 의한 돌출부(32)의 변형에 기인하여 그 자신도 변형된다. 이 결과, 베이스 플레이트(30)의 변형은 이들 자신의 변형과 아암(144)에 의한 변형이 중첩된다. 여기서, 도 26c는 코킹 체결 후 베이스 플레이트(30)와 아암(144)의 변형을 도시하는 부분 확대 단면도이다.
아암(144)의 변형에 의한 베이스 플레이트(30)의 변형을 작게 하기 위해 본 발명자들은 아암(144)이 중립면 IS 주위에 받는 모멘트가 최소가 되도록 구성하는 것을 검토하였다. 즉 도 25에 있어서, 베이스 플레이트(150)의 보스(155)가 아암(144)에 미치는 접촉력을 F11, 접촉력 F11이 작용하는 점(코킹 위치) P11과 중립면 IS 와의 거리를 L11이라고 하면, 본 실시예는 L11을 대략 0으로 함으로써, 베이스 플레이트(150)의 보스(155)가 중립면 IS 주위에 아암(144)에 미치는 모멘트 M1＝F11×L11이 제로가 되도록 하고 있다. 이것에 의해, 아암(144)에 작동하는 모멘트가 제로가 되며, 아암(144)의 변형이 작아진다.
그러나, 도 27에 도시하는 바와 같이, 실제로는 베이스 플레이트(150)는 면에서 아암(144)에 코킹된다. 여기서, 도 27은 아암(144)에 코킹된 베이스 플레이트(150)의 부분 확대 단면도이다. 단면은 아암(144)의 관통 구멍(145)의 중심축을 포함하는 단면이다. 베이스 플레이트(150)가 아암(144)과 접촉하는 위치 중 코킹 방향 C에 따라 가장 상류측에 있는 위치 α와 가장 하류측에 있는 위치 β의 중간 위치[즉, (α＋β)/2]인 위치가 코킹 위치 P11이다.
도 26에 중립면으로부터의 코킹 위치와 변형량의 관계를 도시한다. 이 도 26으로부터, 코킹 위치가 중립면과 일치하면, 아암(144) 및 베이스 플레이트(150)의 변형량이 최소가 된다. 이 때문에, 도 27에 도시하는 바와 같이, 본 실시예에서는 보스(155)가 아암(144)과 접촉하는 면은 중립면 IS를 가로지르고 있으며, 위치 α로부터 위치 β에 걸쳐 있다. 본 실시예로서는 도 27에 도시하는 아암의 두께는 0.048 mm이며, 도 28로부터 코킹 위치가 중립면 IS에서 ±0.05 mm의 범위 내로 설정되어 있으면 변형량은 ±0.01 mm 정도이며, 허용할 수 있는 범위이다. ±0.05 mm의 범위는 아암 두께의 약 ±10%의 범위(±0.048 mm)에 해당된다. 단, 베이스 플레이트(150) 제조의 변동을 고려하면, 코킹 위치 P11은 중립면 IS로부터 아암 두께의 ±5%의 범위(±0.024 mm)의 범위가 바람직하다.
또한, 도 3a에 도시하는 위에서 4번째의 아암(144)의 싱글 헤드 구조에 대해서 설명하였지만, 도 3a의 가장 위의 아암(144)에 대해서도 도 11은 대략 성립된다.
도 18에 HDD(100) 제어계(160)의 제어 블록도를 도시한다. 이러한 제어계(160)는 헤드(122)가 인덕티브 헤드와 MR 헤드를 갖는 경우의 제어예이다. HDD(100)의 제어계(160)는 제어부(161), 인터페이스(162), 하드디스크 컨트롤러(이하, 「HDC」라고 함)(163), 라이트 변조부(164), 리드 복조부(165), 센스 전류 제어부(166), 헤드 IC(167)를 가지며 컨트롤 보드 등으로 하여 HDD(100) 내에 구현화 된다. 물론, 헤드 IC(167)만이 캐리지(140)에 장착되는 등, 일체적으로 구성되지 않아도 좋다.
제어부(161)는 CPU, MPU 등 명칭의 여하를 막론하고 어떠한 처리부를 포함하여 제어계(160)의 각부를 제어한다. 인터페이스(162)는 예컨대, HDD(100)를 상위 장치인 퍼스널 컴퓨터(이하, 「PC」라고 함) 등의 외부 장치에 접속한다. HDC(163)는 리드 복조부(165)에 의해 복조된 데이터를 제어부(161)에 송신하거나 라이트 변조부(164)에 데이터를 송신하거나 센스 전류 제어부(166)에 제어부(161)에 의해 설정된 전류치를 송신하거나 한다. 또한, 도 17a 및 도 17b에서는 제어부(161)가 스핀들 모터(106)와 캐리지(140)(의 모터)를 서보 제어하지만, HDC(163)가 이러한 서보 제어 기능을 가져도 좋다.
라이트 변조부(164)는 예컨대, 인터페이스(162)를 통해 상위 장치로부터 공 급되고, 인덕티브 헤드에 의해 디스크(104)에 기록되는 데이터를 변조하여 헤드 IC(162)에 공급한다. 리드 복조부(165)는 MR 헤드가 디스크(104) 판독한 데이터를 샘플링하여 원래의 신호로 복조한다. 라이트 변조부(164)와 리드 복조부(165)가 일체의 신호 처리부로서 파악되어도 좋다. 헤드 IC(167)는 프리앰프로서 기능한다. 또한, 각부에는 당업계에서 이미 알려져 있는 어떠한 구성도 적용할 수 있기 때문에 그 상세한 구조는 여기서는 생략한다.
HDD(100)의 동작에 있어서, 제어부(161)는 스핀들 모터(106)를 구동하여 디스크(104)를 회전시킨다. 디스크(104)의 회전에 따른 공기류를 슬라이더(121)와 디스크(104) 사이에 말아 넣은 미소한 공기막을 형성하고, 슬라이더(121)에는 디스크면에서 부상하는 부력이 작용한다. 한편, 서스펜션(130)은 슬라이더(121)의 부력과 대향하는 방향으로 탄성 압박력을 슬라이더(121)에 가하고 있다. 이러한 부력과 탄성력의 균형에 의해 자기 헤드부(120)와 디스크(104) 사이가 일정히 이격된다. 전술한 바와 같이, 베이스 플레이트(150)의 변형량이 억제되어 있기 때문에, 서스펜션(130)이 인가하는 탄성 압박력이나 슬라이더(121)의 자세, 부상량, 자세, 진동 특성 등은 설계치에 가깝기 때문에, 크래쉬의 발생을 방지하여 고정밀도인 헤드(122)의 위치 결정을 행할 수 있다.
다음에, 제어부(161)는 캐리지(140)를 제어하여 캐리지(140)를 지지축(142)주위로 회동시키고, 헤드(122)를 디스크(104)가 원하는 트랙 상에 시크시킨다. 본 실시형태는 이와 같이 슬라이더(121)의 궤적이 지지축(142)의 주위에 원호를 그리는 스윙 아암식이지만, 본 발명은 슬라이더(121)의 궤적이 직선형인 선형식 적용을 방해하는 것은 아니다.
기록시에, 제어부(161)는 인터페이스(162)를 통해 도시하지 않는 PC 등의 상위 장치로부터 얻은 데이터를 수신하고, 인덕티브 헤드를 선택하여 HDC(163)를 통해 라이트 변조부(164)에 송신한다. 이것에 응답하여 라이트 변조부(164)는 데이터를 변조한 후에 이 변조된 데이터를 헤드 IC(167)에 송신한다. 헤드 IC(167)는 이러한 변조된 데이터를 증폭한 후에 인덕티브 헤드에 기록 전류로서 공급한다. 이것에 의해 인덕티브 헤드는 원하는 트랙에 데이터를 기록한다.
판독시에는, 제어부(161)는 MR 헤드를 선택하고, 소정의 센스 전류를 HDC(163)을 통해 센스 전류 제어부(166)에 송신한다. 이것에 응답하여, 센스 전류 제어부(166)는 센스 전류를 헤드 IC(167)를 통해 MR 헤드에 공급한다. 이것에 의해 MR 헤드는 디스크(104)가 원하는 트랙으로부터 원하는 정보를 판독한다.
신호 자계에 따라 변화되는 MR 헤드 소자의 상기 저항 변화에 기초하는 데이터는 헤드 IC(167)에 의해 증폭되며, 그 후, 리드 복조부(165)에 공급되어 원래의 신호로 복조된다. 복조된 신호는 HDC(163), 제어부(161), 인터페이스(162)를 통해 도시하지 않는 상위 장치에 송신된다.
이상, 본 실시예에 의하면, 아암의 변형을 효과적으로 억제하거나 및/또는 코킹 체결에 의한 베이스 플레이트 자신의 변형을 효과적으로 억제하는 HSA 및 그 제조 방법 및 해당 HSA를 갖는 자기 디스크 장치를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시의 형태를 설명하였지만, 본 발명은 이들의 실시형태에 한정되지 않으며, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다. 또한, 본 실시형태는 HDD에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 그 밖의 종류의 자기 디스크 장치(광 자기 디스크 장치 등)에도 적용할 수 있다.

Claims (33)

  1. 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    개구가 형성된 보스를 각각 갖는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트가 상기 아암 관통 구멍의 양측에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써 상기 한 쌍의 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며,
    상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 아암의 두께를 반으로 하고, 상기 단면에 수직인 면을 중립면으로 하며, 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기 중립면에 가장 가까운 위치를 제2 위치라고 하면, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 중립면과 제1 위치의 거리는 상기 중립면과 상기 제2 위치와의 거리 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 위치는 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치가 면을 구성하는 경우에는, 상기 최소 내경을 갖는 위치 중 상기 중립면으로부터 가장 먼 위치와 상기 중립면으로부터 가장 가까운 위치의 중간 위치인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서 상기 제2 위치를 지나 상기 중립면과 평행한 직선에서 본 상기 제1 위치와 제2 위치를 연결하는 직선까지의 각도를 θ라고 하면, θ는 -17°≤θ≤ 0°를 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 단면에 있어서 상기 제2 위치를 지나 상기 중립면과 평행한 직선에서 본 상기 제1 위치와 제2 위치를 연결하는 직선까지의 각도를 θ라고 하면, θ는 -12°≤θ≤ 0°를 만족하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코킹 체결 단계에서, 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 한 방향을 따라 하류에 있는 베이스 플레이트는 상류 방향으로 변형되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 삽입 단계 전에, 상기 한 쌍의 베이스 플레이트는 동일형상인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고,
    상기 베이스 플레이트와 상기 아암이 접촉하는 위치 중 상기 아암의 두께를 반으로 하는 중립면에 가장 가까운 위치와 상기 중립면에 가장 가까운 상기 한 쌍 의 베이스 플레이트의 거리 중 큰 거리는 작은 거리의 130% 이하인 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  8. 제7항에 있어서, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암이 접촉하는 위치 중 상기 아암의 두께를 반으로 하는 중립면에 가장 가까운 위치와 상기 중립면에 가장 가까운 상기 한 쌍의 베이스 플레이트의 거리 중 큰 거리는 작은 거리의 115% 이하인 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  9. 제1항에 기재한 방법으로부터 제조된 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  10. 제7항에 기재한 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  11. 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    개구가 형성된 보스를 갖는 상기 베이스 플레이트가 상기 아암의 관통 구멍 에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써 상기 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 갖고,
    상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 한 방향으로 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 한 방향으로 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 35% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 한 방향으로 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 40% 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보스의 최소 두께는 상기관통 구멍의 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 약 50%인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 아암의 두께를 반으로 하고, 상기 단면에 수직인 면을 중립면으로 하며, 상기 베이스 플레이트의 최소 내경을 갖는 위치 중 중립면으로부터 가장 떨어진 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암이 접촉하는 위치 중 상기 중립면에 가장 가까운 위치를 제2 위치라고 하면, 상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 중립면과 제1 위치의 거리는 상기 중립면과 상기 제2 위치의 거리 이하로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고,
    상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 중심축에 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  17. 제16항에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 중심축에 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 35% 이상인 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  18. 제16항에 있어서, 상기 관통 구멍 내에서 상기 중심축에 수직인 상기 보스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 40% 이상인 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  19. 제11항에 기재한 방법으로부터 제조된 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  20. 제16항에 기재한 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  21. 각각 헤드를 지지하는 한 쌍의 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 한 쌍의 서스펜션을 상기 아암의 양측에 부착하는 한 쌍의 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    개구가 형성된 보스를 각각 갖는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트가 상기 아암 관통 구멍의 양측에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 베이스 플레이트를 한 방향으로 관통함으로써 상기 한 쌍 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며,
    상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 코킹 체결 단계 후에 상기 한 쌍의 베이스 플레이트에 의해 상기 아암이 받는 상기 중립면 주위의 모멘트는 상기 한 쌍의 베이스 플레이트의 상기 한 방향을 따른 상류측 베이스 플레이트를 하류측 베이스 플레이트 대신 상기 중립면에 관해서 대칭으로 배치한 구조를 상기 가공 부재에 의해서 코킹 체결한 후에 상기 아암이 받는 상기 중립면 주위의 모멘트보다도 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 코킹 체결 단계 전에 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 상류측 베이스 플레이트의 최소 내경보다도 작은 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 가공 부재에 최초로 접촉하는 상기 베이스 플레이트의 위치를 제1 위치로 하고, 상기 베이스 플레이트와 상기 아암이 접촉하는 위치를 제2 위치라고 하면, 상기 상류측 베이스 플레이트는 상기 제2 위치가 상기 제1 위치보다도 상기 중립면에 가깝고, 상기 하류측 베이스 플레이트는 상기 제1 위치가 상기 제2 위치보다도 상기 중립면에 가까운 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 한 쌍의 베이스 플레이트 중 상기 상류측 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치와 상기 중립면과의 거리는 상기 하류측 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치와 상기 중립면과의 거리보다도 긴 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코킹 체결 단계 전에, 상기 관통 구멍의 중심축을 포함하는 단면에 있어서, 상기 관통 구멍 내에 있는 상기 보 스의 최소 두께는 상기 관통 구멍 밖에 있는 상기 베이스 플레이트 두께의 60% 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제21항에 기재한 방법으로부터 제조된 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  27. 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 제조하는 방법으로서,
    개구가 형성된 보스를 갖는 상기 베이스 플레이트가 상기 아암의 관통 구멍에 삽입된 상태로, 상기 개구보다도 큰 가공 부재를 상기 관통 구멍 내에서 상기 보스의 상기 개구를 한 방향으로 관통함으로써 상기 베이스 플레이트를 상기 아암에 코킹 체결하는 단계를 가지며,
    상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 코킹 체결 단계 후에, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치 중 상기 한 방향을 따라 가장 상류측에 있는 제1 위치와 가장 하류측에 있는 제2 위치의 중간 위치인 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±10%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±5%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 헤드를 지지하는 서스펜션과, 상기 헤드를 구동하는 아암과, 상기 서스펜션을 상기 아암에 부착하는 베이스 플레이트를 갖는 헤드 스택 어셈블리로서,
    상기 베이스 플레이트는 상기 아암의 관통 구멍에 코킹 체결되고,
    상기 아암의 두께를 반으로 하는 면을 중립면으로 하면, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암에 코킹되는 보스를 가지며, 이 보스는 상기 중립면을 가로질러 배치되는 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  30. 제29항에 있어서, 상기 베이스 플레이트가 상기 아암과 접촉하는 위치 중 코킹 체결용 가공 부재가 이동하는 방향을 따라 가장 상류측에 있는 제1 위치와 가장 하류측에 있는 제2 위치의 중간 위치인 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±10%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  31. 제4항에 있어서, 상기 코킹 위치는 상기 중립면으로부터 상기 아암 두께의 ±5%의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 헤드 스택 어셈블리.
  32. 제27항에 기재한 방법으로부터 제조된 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
  33. 제29항에 기재한 헤드 스택 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 디스크 장치.
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