KR19990021888A - 일체형 고탄성 짐벌을 갖는 플렉스 회로 만곡부 - Google Patents

Abstract

디스크 드라이브 내에서 상대 이동하는 저장 매체에 인접하게 독취/기록 헤드를 지지하는 개선된 만곡부가 기재되었다. 만곡부는 액튜에이터 조립체 내의 로드 빔에 장착된 패턴 플렉스 회로 구조이며 일체형 배선과 헤드를 디스크 드라이브의 전자 부품에 전기 연결시키기 위한 접합 패드를 포함한다. 또한 만곡부는 일체형 배선을 갖는 고탄성 짐벌을 제공한다.

Description

일체형 고탄성 짐벌을 갖는 플렉스 회로 만곡부

보다 강력한 중앙 처리 유니트(CPU)와 광폭의 대역너비를 갖는 버스 구조의 등장으로, 디스크 드라이브 성능은 전체 컴퓨터 시스템 성능의 중요한 제한 요소가 되었다. 구체적으로, 전자적으로 저장된 데이터에 접근하는 데 몇 나노세컨드가 요구되는 데 반해, 디스크 드라이브는 몇 밀리세컨드 정도의 데이터 접근 지체를 부과하는 경향이 있으므로, 액튜에이터 접근 시간을 감소시켜 디스크 드라이브의 기록면의 트랙으로부터 보다 신속하게 정보 검색을 할 필요가 있다.

최신 디스크 드라이브는 통상적으로 회전하는 강성의 저장 디스크와, 데이터 변환기를 디스크의 회전축에 대하여 다양한 방사상 위치에 위치시켜 각 디스크의 기록면 상에 다수개의 동심 데이터 저장 트랙을 형성하는 헤드 포지셔너를 포함한다. 다양한 액튜에이터 구조가 당해 기술 분야에 공지되어 있으나, 직렬식 회전 보이스 코일 액튜에이터(in-line rotary voice coil actuator)의 단순성과 고성능 및 회전축에 대한 질량 균형성으로 인해 현재 가장 많이 사용되고 있는데, 회전축에 대한 질량 균형성은 액튜에이터가 동요에 대해 민감하지 않도록 하는 데 중요하다. 폐루프 서보 시스템을 채용하여 액튜에이터를 작동시킴으로써, 헤드를 디스크면에 대해 위치시킨다. 하드 디스크 드라이브 액튜에이터는 헤드와 서스펜션(suspension) 구조의 자연적인 역학적 진동 모드가 서보 샘플링 진동수에서 또는 그 부근에서 발생하지 않는 경우에 서보 시스템의 성능이 보다 좋게 발휘되는 동력학적 특성을 갖는다.

싱글 또는 듀얼 부재 디자인으로 가능한 독취/기록 변환기는 통상적으로 이동하는 매체의 표면으로부터 좁은 거리를 두고 변환기를 지지하도록 공기 베어링 표면을 갖는 세라믹 슬라이더 구조물 상에 장착된다. 싱글 부재 디자인은 일반적으로 2개의 전선 연결을 요하는 한편, 듀얼 부재 디자인 4개를 필요로 한다. 특히 자기저항성(magnetoresistive; MR) 헤드는 대체로 4개의 전선을 필요로 한다. 공기 베어링 슬라이더와 독취/기록 변환기의 조합체는 독취/기록 헤드 또는 기록 헤드로서 공지되어 있다.

일반적으로 슬라이더는 서스펜션의 로드 빔 구조의 말단부에 부착된 짐벌 만곡부 구조에 장착된다. 스프링은 로드 빔을 헤드를 통해 디스크 쪽으로 편향시키는 한편, 헤드 아래의 공기 압력은 디스크를 헤드로부터 밀어낸다. 그리고 나서 평형 거리는 헤드의 부상 높이를 결정하게 된다. 이와 같이 디스크면으로부터 헤드를 떨어뜨려 지지하기 위해 공기 베어링을 활용함으로써, 헤드는 경계 윤활 방식이 아닌, 헤드/디스크 계면에서 유체역학적 윤활 방식으로 작동하게 된다. 공기 베어링은 변환기와, 이 변환기의 효율을 저하시키는 매체 간의 간격을 유지하며, 이와 같이 직접 접촉을 피하는 것은 헤드와 디스크 부품의 신뢰도와 사용 수명을 상당히 개선한다. 그러나 그럼에도 불구하고 면적 밀도 증가에 대한 요구는 준접촉 방식 또는 심지어 경계 윤활 접촉 방식을 필요로 하기도 한다.

디스크 드라이브 산업은 슬라이더 구조의 크기와 질량을 급진적으로 감소시켜 액튜에이터 조립체의 이동 질량을 줄이고 변환기가 디스크면에 대해 보다 근접하여 작동하도록 하였는데, 전자는 개선된 검색 능력을 부여하였으며, 후자는 개선된 변환기 효율을 부여하였으나 이는 추가적인 트랙 밀도를 희생하였다. 슬라이더의 크기(이에 상응하여 질량)는 일반적으로 소위 표준 100 ％ 슬라이더(미니슬라이더)로 일컬어지는 기준에서 특징 지워진다.

그러므로 여기서 70 ％, 50 ％, 30 ％ 슬라이더(각각 마이크로슬라이더, 나노슬라이더, 피코슬라이더)라고 함은 표준 미니슬라이더의 직선 치수에 대해 적정 백분율로써 감소된 직선 치수를 갖는 보다 최신의 질량이 적은 슬라이더를 일컫는 것이다.

보다 소형의 저질량 헤드가 성능과 경제적인 면에서 모두 장점을 제공할 수 있을지라도, 슬라이더의 물리적 치수의 감소는 치수 상의 변화와 반드시 선형적으로 감소하지 않는 다양한 문제들을 제기하였다. 예를 들어, 크기와 슬라이더 상의 부하가 단순히 절반으로 감소되는 경우에, 피치 방향으로의 공기 베어링 강성은 1/8 정도로 감소한다. 만곡부는 슬라이더가 적절히 자유롭게 그 높이를 정하여 롤하도록 함으로써 슬라이더의 추미 단부가 이동 매체로부터 소정의 거리를 유지하기에 충분한 탄성을 가져야만 하는데, 이는 소정의 간격을 유지하지 못하게 되면 신호 변조, 데어터 손실 뿐 아니라 헤드 또는 디스크 부품의 엄청난 손상까지도 초래할 수 있기 때문이다. 따라서, 피코슬라이더에 사용되도록 고안된 만곡부는 만곡부 구조에 통상적으로 사용되는 고탄성 짐벌을 구비하여야 한다.

그러나, 고탄성 짐벌 구조를 사용하는 경우에도, 디스크 드라이브 전자 부품을 슬라이더 상의 변환기(들)에 상호 연결시키는 배선이, 특히 일반적으로 4개의 개별 전선을 필요로 하는 듀얼 부재 헤드를 사용하는 경우에, 짐벌 구조에 간과할 수 없는 정도의 와류성(parasitic) 강성의 원인이 되는 중요한 추가적인 문제점이 제기된다.

마지막으로, 필수 전선 구조는 전체 헤드/짐벌 조립체(head/gimbal assembly; HGA)에 질량을 부가한다. 피코슬라이더에 채용되는 전류 전선 게이지는 실제로 신뢰성 있게 제조 및 조립 가능한 한도 내에서 가장 작다. 절연 튜브를 포함한, 통상적인 종래의 전선의 질량은 접촉 또는 준접촉 기록 장치에 사용되도록 설계된 어느 정도 박막으로 제조된 HGA의 전체 질량을 초과할 수도 있다. 그러므로 최근의 진보된 HGA 디자인에 있어서, 튜브없는(semi-tubeless) 전선 디자인은 절연성 튜브가 로드 빔의 길이를 따라 연장할 수 없는 곳에 채용된다. 이는 HGA의 질량은 감소시킬지라도, 길게 보호되지 않은 채 연장되는 소형 전선 고유의 취약성으로 인하여 그리고 서로 간에 또는 로드 빔으로의 전선 길이의 단축에 대한 가능성의 증가로 인하여 추가적인 신뢰성 문제를 생성하지는 않는다. 따라서, 짐벌 탄성 또는 HGA 질량에 유해하게 작용하지 않는 HGA용의 보다 단단한 전선 구조에 대한 요구가 있다.

상기와 같은 문제점에 역점을 두었던 종래 기술에는, 종래의 포토리토그래픽 물질의 침착 및 패턴 형성 기술을 통해 제조된 완전 일체형 헤드/만곡부/서스펜션 구조물과, 빔과 짐벌 구조를 도체로 이용하는 적층된 스테인레스 스틸 서스펜션 구조 및, 침착된 절연체와 도체를 갖는 스테인레스 스틸 서스펜션이 포함된다. 포토리토그래픽을 통해 침착된 서스펜션이 실제로 질량이 작을 수는 있겠으나, 침착된 빔의 기계적 성질들이 고성능 서보 작동에 적절한 것으로 증명되지 않았으며, 침착된 짐벌 구조는 상대적으로 취약하다. 적층된 스테인레스 스틸 서스펜션은 침착 서스펜션 구조보다 양호한 기계적 성능을 갖는 것으로 판명되었으나, 적층된 스테인레스 스틸 디자인은 종래 기술의 디자인보다 높은 와류 성향을 가질 뿐 아니라 반복적으로 정밀하게 제조하는 것이 상당히 난해하다. 또한, 짐벌 구조에 사용되는 스테인레스 스틸이 상대적으로 강성이기 때문에, 고탄성을 달성하는 데 필요한 기계적인 변형은 짐벌 구조가 상대적으로 취약해지는 결과로 이어져, 제조가 어렵다. 침착된 도체 스테인레스 스틸 서스펜션의 제조는 보다 용이하나 짐벌 구조의 강성과 제조 가능성에 있어서 유사한 문제점들을 갖는다.

전 도면에 걸쳐서 동일한 문자는 동일 또는 해당 부분을 지칭하고 있는 도면을 참조하면, 도1은 종래 기술에 따른 헤드/짐벌 조립체(HGA)를 도시한다. HGA에는 액튜에이터 아암(도시되지 않음)에 장착되는 기부판(4)에 부착된 로드 빔(14)이 포함된다.

직렬 회전 보이스 코일 액튜에이터 구조(도시되지 않음)는 통상적으로 수직하게 리지스터되어 다수개의 HGA(도시되지 않음)를 수용하는 다수개의 액튜에이터 아암을 포함한다. 액튜에이터 구조는 당해 기술 분야에서 잘 알려진 바와 마찬가지로, 회전하는 디스크 스택(도시되지 않음)의 회전축에 상대적인 여러 위치로 독취/기록 헤드를 이동 및 위치시키는 데 사용된다.

또한 종래 기술에 따른 HGA(2)는 로드 빔(14)에 고정되고, 만곡부(18)에 장착된 독취/기록 헤드((16)의 제한된 상대 운동을 허용하는 짐벌(12)을 구현하는 만곡부(18)를 포함한다. 꼬여 있는 한쌍의 리드선(28)은 헤드(16)에 기계적으로 그리고 전기적으로 연결되었으며, 로드 빔(14)의 길이를 따라 연장한다. 리드선은 통상적으로 절연 튜브(29)로 도포되어 있어서 전선이 로드 빔(14)에 대해 대체로 고정되어 보유되도록 하는데 사용되는 탭(19)에 의해 쇼트되지 않도록 한다. 전선 및 절연 튜브의 전체 질량은 밀리그램 또 그 이상까지 될 수 있다. 보다 최근의 종래 기술에 따른 HGA는 HGA가 비교적 적은 질량일 수 있도록 하는 튜브없는 배선 형태를 채용하기도 한다.

도2는 종래 기술의 HGA(2)의 측면도이다. HGA의 일부는 임의적으로 예만곡되어 있어서, 작동 중에 HGA(2)가 디스크면의 방향으로 헤드(16) 상에 부하를 여전히 가하면서, 비교적 직선으로 유지됨으로써, 인시튜 HGA 구조에 요구되는 z-축 간격(높이)을 감소시킨다.

도3과 도4는 각각 HGA(2)의 말단부의 확대 하부면도와 측면도로서, 종래 기술의 만곡부와 전선 구조를 보다 상세하게 도시한다. 만곡부(18)는 로드 빔(14)의 말단부에 부착되어 있으며 로드 빔에 대해 헤드(16)를 상호 연결하고 선회적으로 지지하는 짐벌을 제공한다. 헤드는 메인 공기 베어링 면(ABS)을 형성하는 한쌍의 공기 베어링 레일(22)을 포함하는 대체로 평면인 하부면(20)을 갖는다. 각 레일의 선도 단부에는 테이퍼부(24)가 포함된다. 레일(22)의 적어도 하나의 추미 단부에는 독취/기록 변환기(26)가 포함된다. 꼬여 있는 한쌍(고성능의 듀얼 부재 MR 디자인에는 2쌍)의 가는 전선(28)이 변환기를 HGA 구조로부터 통상적으로 떨어져 장착되는 예비 증폭기(도시되지 않음) 또는 다른 전자 부품을 연결시키기 위해 구비된다.

이하에서 설명할 본 발명은 고성능 강성 디스크 드라이브 내의 액튜에이터에 부착된 서스펜션 상에 지지되는 저질량 헤드에 사용될 수 있는 고탄성 짐벌과 일체형 배선을 갖는 견고한 만곡부를 제공한다.

본 출원은 1995년 5월 22일에 출원되어, 현재는 포기된 미국 특허 출원 제08/446,127호의 부분 계속 출원이다.

본 발명은 일반적으로 디스크 드라이브 내에서 상대 이동하는 매체에 인접하게 복구/저장 헤드를 지탱하는 만곡부에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 고성능이면서 질량이 적은 헤드를 로드 빔(load beam)의 단부에 부착 및 지지하기 위한 고탄성 짐벌(gimbal)을 실현하는 일체형 도체와 접합 패드를 갖는 플렉스 회로(flex circuit) 만곡부(flexure)에 관한 것이다.

도면에서,

도1은 자기 디스크 드라이브 시스템의 종래 기술에 따른 만곡부.

도2는 도1에 도시된 종래의 HGA의 측면도.

도3은 슬라이더와, 만곡부 및 도1에 도시된 종래의 HGA의 로드 빔의 말단부의 확대 하부면도.

도4는 슬라이더와, 만곡부 및, 도1에 도시된 종래의 HGA의 로드 빔의 말단부의 확대 측면도.

도5는 매립된 도체 구조를 포함하고 고탄성 짐벌을 제공하는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 플렉스 회로의 하부면도.

도6은 도5의 플렉스 회로가 합체된 HGA의 바람직한 실시예의 하부면도.

도7은 도6의 개략적인 등각도.

도8은 도6의 HGA의 말단부의 확대 개략 등각도.

도9는 매립된 도체와 레이저 접합 패드 구조를 포함하고 고탄성 짐벌을 제공하는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 플렉스 회로의 하부면도.

도10은 도9의 플렉스 회로가 합체된 서스펜션 조립체의 다른 바람직한 실시예의 하부면도.

도11은 전기 접지된 슬라이더를 갖는 HGA의 말단부의 일부 확대 개략도.

도12a는 부분 형성된 플렉스 회로 만곡부의 시트의 평면도.

도12b는 도12a에 도시되어진 부분 형성된 플렉스 회로 만곡부의 시트에 접합된 스테인레스 스틸 패널의 평면도.

도12c는 일체형 로드 빔 구조를 포함하는 일부 형성된 서스펜션 구조의 세트의 평면도.

도13은 로드 버튼 중심에 대한 접합선의 거리를 도시한 도6의 HGA의 만곡부의 말단부의 개략 평면도.

도14a는 피치 강성과 접합선으로부터 로드 버튼 중심까지의 거리의 관계를 보여주는 그래프.

도14b는 롤 강성과 접합선으로부터 로드 버튼 중심까지의 거리의 관계를 보여주는 그래프.

도14c는 측부 강성과 접합선으로부터 로드 버튼 중심까지의 거리의 관계를 보여주는 그래프이다.

본 발명에 따른 플렉스 회로는 일체형 도전성 배선을 갖는 만곡부를 포함한다. 플렉스 회로는 서스펜션 로드 빔의 말단부에 위치한 종래 기술에 따른 만곡부를 대체하며 임의적으로는 로드 빔의 길이를 따른 종래의 도체와 절연체 구조를 대체하여서, 고탄성 짐벌 구조를 갖는 개선된 저질량의 HGA(즉, 진보된 튜브없는 전선 디자인을 채용한, 종래 기술에 비교될 수 있는 전체 HGA 질량)를 달성한다. 본 발명은 종래 기술의 HGA 디자인에 비해 현저한 성능과 제조 상의 장점을 갖는다. 만곡부의 짐벌 탄성이 종래의 만곡부 디자인에 비해 현저하게 증가하였으나, 놀랍게도 결과적인 HGA의 공명 모드 성능은 해치지 않았다.

본 발명의 일반적인 목적은 종래의 만곡부에 비해 개선된 짐벌 탄성을 갖는 직렬 회전식 액튜에이터의 서스펜션 상에 초소형 슬라이더를 지지하는 만곡부 및 배선 구조와, 공명 모드 성능에 현저히 영향을 미치지 않는 배선 구조를 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 질량이 적은 헤드/짐벌 조립체(HGA)를 제조 및 조립하는 개선된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적인 목적은 개선된 검색 성능을 발휘할 수 있으면서 고탄성 짐벌을 갖는 저질량 HGA를 포함하는 직렬의, 질량 균형된, 회전식 보이스 코일 액튜에이터를 제공하는 것이다.

본 발명의 전술된 및 여타의 목적과, 장점, 성질 및, 특징들은 첨부된 도면과 연계하여 제시된 바람직한 실시예의 이어지는 상세한 설명에서 보다 잘 이해될 것이다.

이하 도5를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 플렉스 회로(30)는 매립된(즉, 완전히 봉입될 필요는 없으나 일체형의 일부로 도입된) 도체 구조(38)를 포함하고, 헤드 장착 지역 즉 짐벌 설부(32)가 피치 및 롤에 장착될 수 있도록 플렉스 회로(30)의 말단부에 고탄성 짐벌을 제공하는 만곡부(31)를 포함한 기부 필름(37)을 포함한다. 당해 분야의 기술자들은 다른 짐벌 형태(예를 들어, 플렉스 회로 재료 고유의 평면 이탈 가요성에 기인하여, 짐벌 설부(32)만을 갖는 단순화된 짐벌을 구비한 만곡부(31))가 채용될 수 있음을 인식할 수도 있겠지만, 이내 곧 도시된 짐벌 형태를 선호할 것이다. 짐벌 설부(32)는 (다수개의) 독취/기록 변환기(도시되지 않음)를 플렉스 회로 도체 구조(38)에 통전시키기 위한 접합 패드(33)를 포함한다.

플렉스 회로(30)는 플렉스 회로를 조립하는 공지된 종래 기술을 통해 조립되어질 수 있다. 최근에 선호되는 기부 필름 재료는 폴리에테리미드 또는 폴리미드(기부 필름으로 특히 유용한 재료로는 캡톤(KAPTON, 상표명)으로 공지된 것이 있다)인 반면, 최근 선호되는 도체 재료는 구리이다. 폴리아미드 또는 다른 절연체 재료로 이루어진 초박막 매개층(도시되지 않음)이 도체와 기부 필름 사이에 삽입된다. 바람직하게는, 플렉스 회로는 경제적인 제조와 취급의 용이함을 위해 시트 상에서 일괄적으로 조립되어진다. 플렉스 회로의 최종 윤곽은 절단, 에칭 또는 레이저 제거법을 통해 형성되며, 마지막 2 개의 방법은 초정밀로 수행될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 플렉스 회로(30)는 전체 두께가 약 0.05 ㎜가 되도록 제조되어지며, 궁극적으로 부착되어지는 로드 빔(42)(도6에 도시됨)의 윤곽과 대체로 일치하는 윤곽을 갖는다. 플렉스 회로(30)의 전체 질량은 약 0.01 마이크그램 밖에 안된다.

필요한 경우에 전자 부품들은 플렉스 회로(30) 상에 조립되어짐을 유념하여야 할 것이다. 특히, 예비 증폭기(preamplifier) 집적 회로(IC) 칩(도시되지 않음)은 플렉스 회로(30)의 일부에 부착되어 (다수개의) 변환기와 연결되어진다. IC 다이는 플렉스 회로(30)에 직접 부착될 수 있으며 전선은 도체 구조(38)에 접합될 수 있으며, 그런 다음 장착된 IC 다이를 에폭시 등으로 캡슐화하여 수반되는 질량 증가를 최소화한다(이는 종래의 IC 포장 질량을 제한다). 추가적으로, 또는 이와는 달리, 후막 리지스터 및 캐패시터는 플렉스 회로(30) 상에 조립되어 (다수개의) 개별 독취/기록 변환기용의 트림(trim) 회로로써 작용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 로드 빔에 플렉스 회로를 조립하기 전에 플렉스 회로 상의 짐벌 설부(32)에 헤드를 용이하게 장착 및 전기 연결시킬 수 있으므로, 최종 조립 이전에 헤드 상의 개별 변환기를 검사하고 조정할 수 있도록 한다.

도6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 완전 조립된 HGA(40)의 하부면도이다. 플렉스 회로(30)는 예컨대 박막(예를 들어 0.002 인치 정도 또는 그 미만의)의 접착성 접합 필름을 사용하여 로드 빔(42)에 접합되어 서스펜션(41)(헤드와 전선을 제외한 HGA를 일컫는 기술 용어)의 형성을 완성한다. 바람직한 접합 필름으로는 뛰어난 전기적 성질과 양호한 화학적 내성을 가지며 다양한 기층에 잘 부착되어지는 고 모듈러스 열경화성 페놀 부티랄 접착 시스템인, 로저스 코포레이션(Rogers Corporation) 제품 #8970을 들 수 있다. 또는, 폴리에스터 공중합체성 접착제, 아크릴 감압성 접착제 또는 다른 접착제들이 사용 가능하지만, 일반적으로 뒤에 언급된 2개의 대체물은 정렬이 보다 문제가 된다.

서스펜션(41)은 30 퍼센트 피코슬라이더 헤드(16)를 지지하도록 특별히 고안된 상향 만곡된 형태이다. 서스펜션(41)은 약 20 내지 30 ㎜의 전체 길이(종방향으로)를 가지며 서스펜션의 최광폭 지역에서 약 6.0 ㎜ 정도의 횡방향 폭을 갖는다. 로드 빔(42)의 말단부의 폭은 약 3.2 ㎜(레일(43)을 제외한)이며, 말단부 쪽으로 좁아진다. 도시된 실시예에 있어서 로드 빔(42)의 측면은 약 10 도 정도의 각을 형성하며 바람직하게는 로드 빔의 중심 종축에 대해 약 6 도의 각도를 형성한다. 피코슬라이더 헤드(16)는 공지된 부착 기술을 사용하여 접착제에 의해 또는 여타의 방법에 의해 짐벌 설부(32)에 단단히 부착된다. 헤드(16)는 짐벌 설부(32)에 부착되는 중에 전기적으로 연결되어지거나, 또는 이와는 달리 전기 연결은 헤드(16)가 짐벌 설부(32)에 부착된 후에 수행되어, HGA(40)의 제조를 완성하게 된다(전기 연결은 이하 도6을 참조로 하여 상세히 논의하기로 한다).

HGA(40)는 서스펜션(41)의 장착부(47)(캔틸레버된 단부에)에 통상적으로 부착되는 기부판(46)을 포함한다. 기부판(46)은 궁극적으로 서스펜션(41)을 액튜에이터 아암(도시되지 않음)에 견고히 장착시키는 데 사용되는데, 통상적으로 기부판은 형틀에 의해 액튜에이터 아암 상에 형성된다. 장착부(47)에 고정되는 스프링부(48)는 장착부(47)를 로드 빔(42)에 연결시킨다. 스프링부(48)는 그 중앙에 하나 또는 그 이상의 빈 공간(49)이 형성되어 있어서 스프링부(48)의 탄성 계수를 조정한다. 스프링부(48)의 두께는 스프링 계수를 조정하도록 가변 가능하다. 서스펜션(41)에는 서스펜션의 정밀한 제조 및 조립을 돕는 데 사용되는 작은 공구 홀(45)이 구비된다.

이하 도13을 참조하면, 로드 빔(42)(간략한 도시를 위해 생략됨)에 접합된(빗금이 쳐진) 만곡부(31)의 부분과, 접합되지 않은 만곡부의 부분(31) 사이의 경계를 형성하는, 피벗 딤플(74)(도11에 보다 명확히 도시됨)의 중심으로부터 접합선(92)까지의 거리(d)는 짐벌의 탄성에 현저하고도 놀라운 효과를 갖는 것으로 알려졌다. 도14a와 도14b는 d가 2.5 내지 3.5 ㎜인 경우에 짐벌의 피치와 롤 강성이 현저하게 떨어짐을 보여준다. 그러나 도14c는 측부 강성은 그리 영향을 받지 않음을 보여준다. 그러므로, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 접합선은 d가 약 4 ㎜가 되도록 설정됨으로써, 측부 강성에 악영향을 미치지 않으면서 현저하게 개선된 피치 강성 및 롤 강성을 제공할 수 있게 된다.

도7은 플렉스 회로의 세부가 불명료해지지 않도록 기부판이 생략되어 도시된, 도5에 도시된 HGA의 등각도이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 플렉스 회로(30)가 서스펜션 장착부(47)를 거쳐 액튜에이터 구조(도시되지 않음) 쪽으로 연장되었으나, 플렉스 회로(30)를 임의적으로 보다 짧게 하면서 다수개의 전기 접합 패드로 이어지도록 함으로써, 다른 배선 사양을 제공할 수도 있음을 주지하여야 한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 연장된 플렉스 회로(30)는 짐벌의 성능 또는 서스펜션의 스프링부에 현저한 영향을 미치지 않으면서 헤드(16)의 지지된 변환기(도시되지 않음)와 전기 연결된다.

이하 도8을 참조하면, 도8로 도시된 HGA의 말단부의 확대 등각도는 슬라이더(16) 상의 변환기 접합 패드(54)와 만곡부(31) 상의 전기 접합 패드(33) 사이의 전기적인 연결을 보여준다. 만곡부(31)는 로드 빔(42)에 대해 헤드(16)를 기계적으로 연결시키고 선회적으로 지지하기 위한 짐벌 설부(32)를 포함하는 짐벌을 제공한다. 납땜, 도전 에폭시, 스폿 용접된 금 등일 수 있는 도전성 물질 덩이(56)는 접합 패드(54)를 전기 접합 패드(33)에 전기적으로 연결시키는 데 사용된다. 이와는 달리, 종래의 리드선(도시되지 않음)은 납땜되거나 여타의 방법으로 변환기 접합 패드(54)에 전기 연결되며, 또한 만곡부(31) 상의 전기 접합 패드(33)에도 연결되어 헤드(16)를 만곡부(31)의 도체 구조에 전기적으로 연결시킨다. 중요한 것은 상기한 다른 배선 체계(도시되지 않음)도 짐벌의 탄성에 영향을 미치지 않는다는 것인데, 이는 헤드로부터 연장된 리드선이 헤드와 함께 이동하는 짐벌(예컨대, 짐벌 설부(32))의 일부에 부착되기 때문이다. 이와 같은 개선은 4개의 리드선을 필요로 하는 진보된 듀얼 부재 변환기를 사용하는 HGA를 채용하였을 때 더욱 중요하다. 또다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서, 슬라이더는 상부면 상에 전기 접합 패드를 갖도록 제조되기도 한다. 이에 상응하는 전기 접합 패드가 짐벌 설부 상에 제조되어 슬라이더가 납땜, 도전 에폭시, 금 볼(ball) 접합 등을 사용한 단일 작업에 의해 짐벌에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결될 수도 있다.

도9는 본 발명에 따른 플렉스 회로(60)의 또다른 바람직한 실시예를 도시한다. 플렉스 회로(60)의 배선 라우팅 부분의 기하학적인 변형에 더불어, 본 바람직한 실시예는 다수개의 금 또는 구리 레이저 접합 패드(68)를 포함한다. 이하 도10을 참조하면, 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 완전 조립된 서스펜션(62)이 도시되었다. 로드 빔(42)에 접착되어 접합되기보다는, 플렉스 회로(60)는 서스펜션 조립 중에 로드 빔(42)에 리지스터되어 로드 빔에 접촉 보유된다. 그리고 나서 레이저 또는 여타의 스폿 용접 기술을 사용하여 플렉스 회로의 레이저 접합 패드(68)를 로드 빔(42) 부근의 부분에 영구적으로 접합시키게 된다. 슬라이더 구조에 정전하가 축적되는 것을 감소시키기 위해 슬라이더(도시되지 않음)와 로드 빔(42) 사이를 접지하도록 전기 경로를 제공하기 위해 임의적으로 레이저 접합 패드(68)가 채용되어지나, 레이저 접합 패드(68)는 통상적으로 플렉스 회로(60)에 매립된 도전 배선 구조(38)로부터 전기적으로 격리되어 있다. 그러나 이와 같은 접지 방법은 추가적인 접지 도체 리드선이 짐벌 구조의 가요성 부분을 통해 배선되어야만 하므로 짐벌 강성의 증가를 초래할 수 있다.

MR 독취 센서와 같은 진보된 특정 변환기는 특히 정전 방전에 실패하기 쉬우므로, 본 발명은 슬라이더 몸체를 로드 빔(42)에 접지하기 위한 대체 수단을 제공하여 슬라이더 내에 정전하가 축적되는 것을 줄인다. 도11에 있어서, 작은 홀이 플렉스 회로 기부 필름(37)을 통해 에칭되어 슬라이더(72)를 노출한다. 도전성 물질 덩이(56)가 임의적으로 사용되어 슬라이더(72)를 물리적 및 전기적으로 부착시킨다. 플렉스 회로는 로드 빔(42)에 조립되어, 로드 빔 내의 피벗 딤플(74)이 에치된 홀을 통과하여 구리 접지층(70)과 접촉한다. 작업 중에, 로드 빔(42)상에 스프링을 미리 부하(그램 부하)하는 것은 피벗 딤플(74)이 슬라이더(72)와 기계적 전기적으로 밀접한 접촉을 유지하도록 함으로써, 접지선을 필요로 하지 않고도 슬라이더 몸체를 로드 빔 상에 접지할 수 있도록 한다. 이와 같은 접지 형태는 HGA 높이를 약 7 ％정도 감축시켜 디스크 대 디스크 간격이 개선되도록 한다. 중요한 것은, 피벗 딤플(74)(로드 버튼이라고도 알려진)과 플렉스 회로 자체 사이의 점-접촉을 피함으로써, 상대적으로 유연한 플렉스 회로 구조가 손상 및 변형(가소성과 탄성 모두)되는 것을 피할 수 있도록 하여, 결과적인 HGA 구조의 절대 성능과 수행력의 반복성 모두를 개선하였다(예를 들어, 상대적으로 유연한 구리 및/또는 절연층이 로드 버튼/슬라이더 계면에서 변형되는 것을 방지함으로써, 헤드의 정적 태도 바이어스와 이력 현상의 변화를 최소화하거나 피할 수 있게 되었다).

본 발명의 또다른 실시예에 있어서, 플렉스 만곡부 회로는 만곡부가 산업 표준 레이저 용접 기술을 사용하여 로드 빔에 접합될 수 있도록 제조된다. 도12a와, 도12b 및, 도12c를 참조하면, 스테인레스 스틸 보강 패널(80)이 플렉스 회로 시트(82)(일부 완성된 다수개의 플렉스 회로 만곡부(84)를 포함하는)에 형성 및 접합되어, 강화된 플렉스 회로 만곡부(즉, 일체형 스테인레스 스틸 보강재가 포함된 플렉스 회로 만곡부)의 패널(86)을 형성하게 된다. 그런 다음, 서스펜션 로드 빔(42)의 세트(88)는 패널(86) 상에 리지스터되어, 부분적으로 형성된 만곡부(84)를 로드 빔(42)에 잇는 데 사용되는 종래의 레이저 용접 기술에 의해 로드 빔이 스테인레스 스틸 보강 패널에 중첩된다. 마지막으로, 패널(86)은 마무리, 절단 및 에칭됨으로써 개별 로드 빔/만곡부 조립체의 제조를 종결한다.

본 발명에 따른 피코슬라이더 짐벌은 종래의 피코슬라이더 짐벌에 비해 현저하게 개선된 탄성을 제공하는데, 표1은 본 발명에 따른 플렉스 회로 피코슬라이더 서스펜션(배선을 포함한)과, 스테인레스 스틸 만곡부(배선을 포함하지 않는)를 갖는 구입 가능한 피코슬라이더 서스펜션의 각 피치 및 롤 강성을 보여주는 한정 요소 모델링의 결과를 보여 주고 있다. 표1은 본 발명에 따른 피코슬라이더 서스펜션의 최악의 경우와, 종래 피코슬라이더 서스펜션의 최선의 경우의 탄성을 비교하고 있다.

짐벌 강성(FEM 데이터)	상업 피코 서스펜션(종래 기술)	플렉스 회로피코 서스펜션
피치 강성mN*㎜/deg	2.28	0.90
롤 강성mN*㎜/deg	1.54	0.32

필수적인 변환기 배선에 기인하는 간과할 수 없는 강성을 계산에 넣고도, 종래의 피코슬라이더 서스펜션의 롤 강성은 약 4.8 정도로 좋지 않았다. 롤 강성 변화가 ABS 슬라이더 시스템에서의 부상 높이 변화의 주요 원인이 되므로, 본 발명은 명백히 부상 높이 변화가 현저하게 감소된 탄성 HGA의 제조를 돕는 것으로 보여진다. 또한, 피치 탄성이 약 2.5 정도로 개선되었다.

또한 본 발명은 종래의 HGA의 제조에서 발생할 수밖에 없었던 중요한 문제점을 피한다. 구체적으로, 최근 HGA의 로드 빔과 만곡부는 기계적으로 조정되어(예를 들어 만곡되어), 배선 바이어스와 여타 제조 및 조작 결과를 보상하여 소정의 부상 높이 수행을 보장한다. 그러나, 헤드 스택 또는 드라이브의 조립 중에 배선이 충돌하거나 이동하게 되면, 헤드가 사용될 수 없을 정도로 배선 바이어스가 변한다. 본 발명은 특정 실시예에서 전선 모두를 제거하거나 헤드에 대해 고정된 짐벌의 일부에 전선을 부착시킴으로써 상기와 같은 문제점을 해결하여, 다른 실시예에서의 전선 바이어스를 제거한다.

본 발명의 개선된 강성은 추가 전선을 필요로 하는 진보된 MR 헤드 변환기와 같이 보다 큰 장점을 발휘하는데, 보다 보편적으로 사용된다. 최근의 HGA는 상기 디자인에 사용되는 전선의 게이지와 상기한 위험을 적어도 배가하는 MR 헤드의 사용에 기인하는 전선 손상 및 전선 쇼트되기 쉽다. 더불어, 전선 바이어스 문제는 MR 헤드를 사용하는 경우에 더욱 악화된다.

요약하면, 본 발명은 특히 직렬 회전식 액튜에이터 조립체 내에서 작동하는 진보된 듀얼 부재 헤드를 갖는 초 저질량 슬라이더를 채용한 장치와 관련된, 개선된 짐벌 성능을 갖는 저질량 서스펜션 또는 HGA를 제공하는 플렉스 회로를 게재하고 있다. 적은 전체 질량과 개선된 짐벌 성능(서보 성능의 감소를 수반하지 않으면서)을 조합한 것은 종래의 피코슬라이더 HGA 디자인을 합체한 드라이브에 비해 개선된 검색 성능과 신뢰성을 제공한다. 플렉스 회로 구조가 로드 빔을 따라 연장되는 한, 플렉스 회로 구조는 댐핑 층으로 작용하여 서보 성능을 더욱 개선한다. 그러므로 본 발명은 보다 신뢰성 있으면서 보다 성능이 좋은 디스크 드라이브의 설계와 제조를 돕는다.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시예, 즉 피코슬라이더 또는 극소 피코슬라이더에 사용되도록 최적화된 짐벌을 갖는 플렉스 회로로써 기술되었으나, 당해 분야의 기술자들은 나노슬라이더와 같은 약간은 더 큰 슬라이더에 사용되도록 고안된 서스펜션에도 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그러므로, 본 명세서가 한정적으로 해석되어서는 안 될 것이다. 상기 명세서를 읽은 당해 업자의 숙련자들이라면 당연히 적용 가능한 여러 변형과 수정을 알 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허 청구의 범위는 모든 변형과 수정이 본 발명의 진정한 정신과 범주 내에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

1. 액튜에이터 아암을 포함하고 전자 부품을 갖춘 회전식 액튜에이터를 갖는 디스크 드라이브 내에서 상대 이동하는 디스크로부터 정보를 독취하고 기록하는 개선된 헤드/짐벌 조립체에 있어서, 헤드/짐벌 조립체가

   액튜에이터 아암에 헤드/짐벌 조립체를 장착시키기 위한 기부판과,

   기부판에 고정된 스프링부와,

   스프링부에 고정된 인접 단부와 로드 버튼을 포함하는 말단부를 갖는 캔틸레버된 도전성 로드 빔과,

   로드 빔의 말단부에의 부착을 위한 본체를 포함하고, 말단부에는 짐벌을 포함하며, 인접 단부에는 전자 부품과의 연결을 위한 긴 커넥터 구조를 포함하는 대체로 평면의 절연 필름과,

   절연 필름 내에 매립된 도체 구조와,

   짐벌에 의해 선회적으로 지지되고 매립된 도체 구조에 전기적으로 연결된 전선 접합 패드를 가지며, 접지 개구를 포함하는, 짐벌 내에 형성된 대체로 평면의 설부 및,

   헤드를 전자 부품에 전기적으로 연결시키기 위한 접합 패드에 전기적으로 연결된 변환기를 포함하는, 설부에 장착된 독취/기록 헤드를 포함하며, 로드 버튼은 접지 개구를 통해 연장하여 독취/기록 헤드의 상부면과 접촉하여 헤드를 로드 빔에 접지하고 디스크의 방향으로 헤드 상에 부하를 가하는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
2. 제1항에 있어서, 절연 필름의 본체부가 접착성, 열가소성 접합 필름의 매개층에 의해 로드 빔에 부착된 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
3. 제2항에 있어서, 열가소성 접합 필름이 폴리에스터 공중합체인 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
4. 제1항에 있어서, 절연 필름의 본체부가 로드 빔에 스폿 용접된 금속의 접합 패드를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
5. 제1항에 있어서, 대체로 평면인 스테인레스 스틸의 보강재를 추가로 포함하고, 여기서 절연 필름의 본체부는 보강재에 부착되어지며, 보강재는 로드 빔에 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
6. 제2항에 있어서, 열가소성 접합 필름이 열경화성 페놀 부티랄(phenolic butyral)인 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
7. 제5항에 있어서, 절연 필름의 본체부가 열경화성 페놀 부티랄에 의해 보강재에 부착되는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
8. 액튜에이터 아암을 포함하고 전자 부품을 갖춘 회전식 액튜에이터를 갖는 디스크 드라이브 내에서 상대 이동하는 디스크로부터 정보를 독취하고 기록하는 개선된 헤드/짐벌 조립체에 있어서, 헤드/짐벌 조립체가

   액튜에이터 아암에 헤드/짐벌 조립체를 장착시키기 위한 기부판과,

   기부판에 고정된 스프링부와,

   스프링부에 고정된 인접 단부와 로드 버튼을 포함하는 말단부를 갖는 캔틸레버된 도전성 로드 빔과,

   로드 빔의 말단부에의 부착을 위한 본체를 포함하고, 말단부에는 짐벌을 포함하며, 인접 단부에는 전자 부품과의 연결을 위한 긴 커넥터 구조를 포함한 대체로 평면인 절연 필름과,

   절연 필름 내에 매립된 도체 구조와,

   짐벌에 의해 선회적으로 지지되고 매립된 도체 구조에 전기적으로 연결된 전선 접합 패드를 가지며, 접지 개구를 포함하는, 짐벌 내에 형성된 대체로 평면의 설부 및,

   헤드를 전자 부품에 전기적으로 연결시키기 위한 접합 패드에 전기적으로 연결된 변환기를 포함하는, 설부에 장착된 독취/기록 헤드를 포함하며, 로드 버튼은 접지 개구를 통해 연장하여 로드 빔의 말단부와 접촉하여 헤드를 로드 빔에 접지시키는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
9. 제8항에 있어서, 대체로 평면인 스테인레스 스틸 보강재를 추가로 포함하고, 여기서 절연 필름의 본체부는 보강재에 부착되며 보강재는 로드 빔에 스폿 용접되는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
10. 제8항에 있어서, 열가소성 접합 필름이 열경화성 페놀 부티랄인 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.
11. 제9항에 있어서, 절연 필름의 본체부가 열경화성 페놀 부티랄의 필름에 의해 보강재에 부착되는 것을 특징으로 하는 헤드/짐벌 조립체.