KR20000035028A

KR20000035028A - 트레이스 및 쇼크 방지용 폴리머 범프

Info

Publication number: KR20000035028A
Application number: KR1019990044820A
Authority: KR
Inventors: 레히엔민후우; 판총-시이; 슘빅터윙청
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1999-10-15
Publication date: 2000-06-26
Also published as: MY116053A; SG87061A1; US6201664B1; KR100338416B1

Abstract

본 발명의 하드디스크 드라이브는 트레이스 및 쇼크 방지용 폴리머 범프를 개시한다. 하드디스크 드라이브는 일단부로부터 연장되는 서스펜션 또는 로드 빔을 갖는 액츄에이터 암을 포함한다. 각 서스펜션은 디스크 드라이브 내에서 자기 디스크와 상호 작용하기 위하여 자기 판독/기록 헤드에 접속된 전기적 트레이스를 갖는 집적된 리드층을 지지한다. 각 서스펜션은 또한 트레이스의 각 측면 상에 한 쌍의 폴리머 패드를 포함한다. 각 패드는 쇼크 진동 중에 트레이스, 서스펜션 및 자기 디스크들 간의 접촉을 방지하기 위하여 리드층보다 두꺼운 패드를 갖는 일련의 범프(bump)를 포함한다. 상기 패드는 또한 분류 공정 중에 헤드 분류기와 트레이스 컨덕터간의 접촉을 방지한다.

Description

트레이스 및 쇼크 방지용 폴리머 범프 {POLYMER BUMPS FOR TRACE AND SHOCK PROTECTION}

본 발명은 일반적으로 하드디스크 드라이브(hard disk drive) 내의 서스펜션 어셈블리(suspension assembly)에 관한 것으로, 구체적으로는 하드디스크 드라이브 내의 서스펜션 어셈블리가 자기 디스크를 손상시키는 것으로부터 보호하고, 헤드 스택 어셈블리 공정(head stack assembly process) 중에 컨덕터 트레이스(conductor trace)를 보호하기 위한 것이다.

하드디스크 드라이브와 같은 자기 기록 파일(magnetic recording file)은 일반적으로 종래 기술에 공지되어 있다. 하드디스크 드라이브는 자기 디스크와의 상호 작용을 위하여 이동형 서스펜션 엑츄에이터 암의 단부 위에 통상적으로 복수의 자기 판독/기록 헤드(magnetic read/write head)를 사용한다. 보다 고용량의 디스크 드라이브에 대한 요구가 증가함에 따라, 디스크와 디스크 간의 간격이 줄어들고 있는 실정이다. 그러므로, 서스펜션은 디스크에 보다 근접하여 위치되고 있다.

이러한 근접 위치화 요구에 따라, 하드디스크 드라이브는 취급 중에 겪는 약간의 쇼크 진동(shock vibration)에도 견딜 수 있어야 한다. 일부 적용예에서는 하드디스크가 높은 G-힘 충격(G-force impact)에서도 견딜 수 있어야 한다. 쇼크 진동은 스테인레스 강재(鋼材)의 엑츄에이터 암과 자기 디스크 접촉하여 디스크를 긁거나 또는 오염 입자를 생성하는 원인이 될 수 있다. 이러한 입자는 디스크에 손상을 주어 슬라이더 파손의 원인이 될 수 있다. 헤드 스택 어셈블리 공정 중에 각 서스펜션 사이에 분리기 클립(separator clip)이 삽입된다. 이 분리기의 삽입 및 제거 공정 중에는 플렉셔 스테인레스 강(flexure stainless steel)의 예리한 에지로 인해 입자가 생성된다. 분리기는 또한 컨덕터 트레이스와 접촉하여 금코팅(gold coating)에 손상을 줄 수 있으므로 이에 의해 신뢰성 문제에도 영향을 준다.

입자 생성의 위험을 줄이기 위한 한가지 방법은 서스펜션의 플렉셔 측 상에 플랜지(flange)를 추가하는 것이다. 공교롭게도, 이러한 방법은 서스펜션에 별도의 재료를 추가하여야 하며 그 제조에 있어서도 하나 이상의 성형 공정 단계를 추가하여야 한다. 이러한 단점으로 인해 디스크 드라이브에 추가 비용이 들게 된다. 따라서, 헤드 분리 공정 중에 오염을 제거하며 높은 쇼크 환경하에서도 트레이스 및 디스크를 보호하기 위하여 저렴한 비용의 장치 또는 구성이 요구되고 있다.

도 1은 하드디스크 드라이브의 개략적인 평면도.

도 2는 도 1의 하드디스크 드리이브의 서스펜션에 대한 평면도.

도 3은 도 1의 하드디스크 드라이브의 일체형 짐벌 서스펜션에 대한 평면도.

도 4는 본 발명에 따라 구성된 보호 패드의 제1 실시예를 도시하며, 도 2의 선 4-4에 따라 절개된 서스펜션의 단면도.

도 5는 보호 패드의 제2 실시예를 도시하는 도 2의 서스펜션의 단면도.

도 6은 보호 패드의 제3 실시예를 도시하는 도 2의 서스펜션의 단면도.

도 7은 보호 패드의 제4 실시예를 도시하는 도 2의 선 7-7선에 따라 절개된 서스펜션의 단면도.

본 발명의 하드디스크 드라이브는 일단부로부터 연장되는 서스펜션 또는 로드 빔을 갖는 엑츄에이터 암(actuator arm)을 포함한다. 각 서스펜션은 디스크 드라이브 내에서 자기 디스크와 상호 작용하는 자기 판독/기록 헤드에 접속되는 전기적 트레이스를 갖는 집적된 리드층(integrated lead layer)을 지지한다. 각 서스펜션은 트레이스의 각 측면 상에 한 쌍의 패드를 또한 포함한다. 이 패드는 폴리아미드(polyamide) 또는 특정한 다른 형태의 바람직한 폴리머(polymer)로 형성될 수도 있다. 각 패드는 쇼크 진동 중에 트레이스, 서스펜션 및 자기 디스크 간의 접촉을 방지하기 위하여 리드층보다 두꺼운 두께를 가진 패드를 가지고 있는 일련의 범프(bump)를 갖는다. 패드는 또한 분리 공정 중에 트레이스 컨덕터 및 헤드 분리기 간의 접촉을 방지한다.

도 1을 참조하면, 자기 하드디스크 드라이브(11)를 구성하는 정보 저장 시스템의 개략도가 도시되어 있다. 드라이브(11)는 개별적으로 근접해서 이격된 적층된 복수의 평행 자기 디스크들(15; 하나만 도시됨)을 포함하는 베이스(13) 또는 외부 하우징을 갖는다. 디스크(15)는 중앙 드라이브 허브(17)를 중심으로 허브의 아랫쪽에 위치한 모터에 의해 회전된다. 적층된 복수의 평행 엑츄에이터 암(21; 하나만 도시됨)은 피봇 어셈블리(23)를 중심으로 피봇식(pivotally) 베이스(13)에 장착된다. 암(21)을 선택적으로 이동시키기 위하여 이하 기술되는 바와 같이 상기 베이스에 제어기(19)가 장착된다.

도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 각 암(21)은 지지대(25), 켄틸레버형 스테인레스 강재 로드 빔(cantilevered stainless steel load beam; 27), 및 장착판 또는 지지부(25)로부터 연장되는 플렉셔(28)를 포함한다. 각 암(21)은 디스크(15)에 데이터를 자기적으로 기록하거나 디스크(15)로부터 데이터를 자기적으로 판독하기 위하여 용접된 적어도 하나의 자기 판독/기록 헤드를 갖는 헤드 짐벌 어셈블리(head gimbal assembly; 29)를 또한 포함한다. 이들 부재는 서로 결합되어 용접물(weldment) 또는 서스펜션(81)을 형성한다. 용접물 또는 일체형 짐벌 서스펜션(82)으로도 알려져 있는 대안적 서스펜션 설계가 도 3에 도시되어 있다. 각 서스펜션(82)은 장착 지지대(25), 한 쌍의 로드 빔(27), 적어도 하나의 헤드를 갖는 헤드 짐벌 어셈블리(29)를 포함한다. 서스펜션(82)은 플렉셔(28)를 갖지 않는다. 본 발명의 명세서의 다음 부분에서 서스펜션(82)은 서스펜션(81)으로 상호 변경될 수 있는 것으로 이해하여야 한다.

서스펜션(81)은 서로에 대해 평행 관계(parallel relationship)로 바이어스하거나 또는 유지시키는 스프링과 같은 특성을 갖는다. 종래 음성 코일 모터(voice coil motor)를 갖는 모터 어셈블리(31)는 또한 헤드 짐벌 어셈블리(29)의 반대쪽에 어셈블리(23)를 피봇하도록 장착되어 있다. 엑츄에이터 드라이브 암(33; 화살표(35)로 나타냄)의 이동은 어셈블리(29) 상의 헤드가 목표 트랙(target) 위에 놓일 때까지 디스크(15) 상에서 트랙을 방사상으로 가로질러 헤드 짐벌 어셈블리(29)를 이동시킨다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 각 암(21)의 한쪽 표면이 복수의 전기 도전성 트레이스(45) 바로 밑에 절연 기판(insulative substrate; 43)을 갖는 집적형 박막 리드층(41)을 지지한다. 바람직한 실시예에 있어서, 기판(43)은 폴리아미드 또는 다른 폴리머로 형성되며, 트레이스(45)는 구리(copper)로 형성된다. 리드층(41)은 암(21)의 길이 방향을 따라 자기 헤드(29)로부터 연장되며, 제어기(19)에 접속되어 있다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 리드층(41)은 플렉셔(28)의 상면에서 트레이스(45)의 상면까지 측정되는 두께 또는 높이(47)를 갖는다. 각 암(21)은 각 트레이스(45)의 측면 상에서 플렉셔(28)에 장착된 한 쌍의 절연 패드(51, 53)를 또한 포함한다. 바람직한 실시예에 있어서, 패드(51, 53)는 폴리아미드 또는 다른 폴리머로 형성된다. 각 패드(51)는 추가적인 높이를 제공하기 위하여 각 패드(51)로부터 연장되는 복수의 돌기부(protrusion) 또는 범프(bump; 55)를 포함한다. 범프(55)에 대해, 하드디스크 드라이브(11)가 쇼크 진동에 노출되는 경우에 트레이스(45)와 자기 디스크(15)간의 접촉을 방지하기 위하여 패드(51)는 리드층(41)의 높이(47)보다 높은 높이를 갖는다. 범프(55)는 헤드 분리기와 같은 삽입 도구(insertion tool)와 트레이스(45) 간의 접촉을 또한 방지한다. 범프(55)는 고온판(hot plate) 또는 레이저 텍스쳐링(laser texturing)과 같은 국부적 가열 공정에 의해 플렉셔(28)의 트레이스부측 상에 형성될 수 있다. 대안적 실시예(도 5 참조)에 있어서, 플렉셔(28)는 돌기물(protuberance) 또는 험프(hump; 71)로 형성될 수 있으며, 그 후 험프(71)의 상부에 폴리아미드층(73) 또는 다른 폴리머로 코팅하여 범프(55)를 형성한다. 범프(55)는 컨덕터(45)보다 위로 확장된다. 제3 실시예는 도 6에 도시되어 있다. 이 버젼은 도 5와 유사하지만, 험프(71)가 구멍 또는 공동(void; 75)으로 대체되어 있다. 공동(75)을 넘어 폴리머층(77)이 연장되어 범프(55)를 형성하도록 처리된다. 대안적으로, 로드 빔측으로부터 범프(55)를 만들기 위해 가열 공정이 이용되기 전에 플렉셔(28) 상에서 폴리아미드의 배면 상에서 스테인레스 강이 에칭될 수 있다. 도 7에서는 본 발명의 제4 실시예로서, 트레이스(45)의 각 측면 상에 단독 폴리머 가드 레일(stand-alone polymer guard rail) 또는 범퍼(bumper; 35)가 대안적으로 도시된다. 이들 임의의 실시예에서는 패드(53)가 범프(55)로 형성될 수도 있다.

도 2 및 도 3에서, 각 패드(51)의 플랜지 또는 측면부(61)는 플렉셔(28)의 측면 에지(63)를 넘어서 확장된다. 분리기 클립으로부터 입자의 생성을 방지하기 위하여 플렉셔(28)의 예리한 스테인레스 스틸 에지와 플라스틱 헤드 분리기 클립(도시되지 않음) 간의 접촉을 방지하는 측면부(61)가 제공된다.

디스크(15)는 동작시에 상기 모터에 의하여 중앙 드라이브 허브(17)를 중심으로 고속 회전하게 된다. 디스크(15) 상의 동작 범위 내에서 헤드 짐벌 어셈블리(29) 상의 헤드를 여러 동작 위치(도 1 참조)로 위치시키기 위하여 암(21)은 화살표(35)를 따라 선회된다. 각 암(21)의 단부에 장착된 두 개의 헤드 짐벌 어셈블리(29)는 종래의 방식으로 동작하며, 단일 디스크(15)의 반대쪽 측면 상에서 항상 서로 일치하도록 움직인다.

드라이브(11)가 쇼크 진동을 받게 되는 경우, 서스펜션(81)은 휘어지며 진동하는 성향을 가지게 되어 디스크(15)와 물리적으로 접촉하게 된다. 설치된 패드(51, 53)에 의해서, 디스크(15)는 측면 에지(63) 및 트레이스(45)와 같은 서스펜션(81)의 금속부와 접촉되지 않게 되어, 드라이브(11)를 긁거나 손상시킬 가능성을 줄일 수 있게 된다. 결국, 범프(55)의 부드러운 선단(soft tip)만이 디스크(15)와 접촉하게 되는 것이다.

패드(51)의 측면부(61)는 헤드 분리기 삽입 공정 중에 헤드 분리기 클립(도시되지 않음)이 플렉셔(28)의 예리한 스테인레스 스틸 에지(63)와 접촉하는 것을 방지한다. 이들 구성 부재들간의 접촉이 허용되는 경우에는 분리기 클립으로부터 작은 플라스틱 입자가 생성될 수 있으며, 따라서 자기 디스크(15)와 구리 트레이스(45)에 손상을 줄 가능성이 있으며, 결국 하드디스크 드라이브에 대한 신뢰성 문제를 일으키게 된다.

본 발명은 몇가지 형태만을 도시 또는 설명하였지만 당업자라면 이에 제한되지 않고 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다양한 변경이 가능하다는 것을 이해하여야 한다.

본 발명은 여러 장점을 가지고 있다. 본 발명의 폴리머(예를 들어, 폴리아미드) 패드와 범프가 디스크, 서스펜션 및 트레이스들 간의 접촉을 방지하여 쇼크 진동 중에 하드디스크 드라이브에 손상을 줄 가능성을 감소시킨다. 또한, 폴리머 패드는 어셈블리 공정 중에 헤드 분리기의 접촉으로부터 구리 트레이스를 보호한다. 또한, 폴리머 패드의 측면부는 헤드 분리기 삽입 및 제거 공정 중에 손상을 방지한다. 플랜지를 서스펜션 어셈블리에 추가하는 이러한 해결 방안은 다른 옵션에 비해 원가가 낮다.

Claims

회전형 자기 디스크와 이 자기 디스크와의 피봇식(pivotal) 상호 작용을 위한 장착판(mount plate)을 갖는 엑츄에이터 코움(comb)을 포함하는 하드디스크 드라이브용 일체형 리드 서스펜션에 있어서,

a) 상기 장착판에 장착되며 그 장착판으로부터 연장되는 용접물;

b) 상기 용접물에 장착되고, 그로부터 연장되어 절연 기판 상에 장착된 트레이스를 갖는 자기 헤드를 갖는 집적된 리드층―여기서 리드층은 용접물의 표면으로부터 트레이스의 외표면까지 측정된 높이를 가짐―; 및

c) 상기 트레이스의 적어도 하나의 측방향 측에 인접하는 상기 용접물 상의 돌기부―여기서 돌기부는 트레이스와 자기 디스크간의 접촉을 방지하기 위하여 집적된 리드층의 높이보다 높은 높이를 가짐―;

를 포함하고,

상기 돌기부는 상기 자기 디스크보다 부드러운 재료로 형성되는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 돌기부가 폴리머로 형성되는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 용접물의 적어도 하나의 측방향 측 에지에 장착되며 상기 용접물의 적어도 하나의 측방향 측 에지를 넘어서 연장되는 탄성 에지 가드(elastomeric edge guard)―여기서 에지 가드는 용접물의 예리한 에지와 헤드 분리기 간의 접촉을 방지하도록 적용되어 있음―를 추가로 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 돌기부가 그 자신으로부터 연장되는 적어도 하나의 범프를 갖는 일체형 리드 서스펜션.
제4 항에 있어서,

상기 돌기부가 상기 트레이스의 각 측방향 측에 인접하는 적어도 하나의 패드를 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 돌기부가 상기 용접물에 형성된 돌기물과 이 돌기물 상의 탄성 코팅을 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 트레이스의 적어도 하나의 측방향 측에 인접하는 용접물 상의 제 2 돌기부를 추가로 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제1 항에 있어서,

상기 용접물 상의 플렉셔(flexure)를 추가로 포함하고,

상기 리드층 및 상기 돌기부가 상기 플렉셔 상에 장착되는 일체형 리드 서스펜션.
회전형 자기 디스크와 이 자기 디스크와의 피봇식 상호 작용을 위한 장착판을 갖는 엑츄에이터 코움을 포함하는 하드디스크 드라이브용 일체형 리드 서스펜션에 있어서,

a) 종축(longitudinal axis)을 갖고, 상기 장착판에 장착되며 그 장착판으로부터 연장되는 용접물;

b) 상기 용접물에 장착되고, 그로부터 연장되어 절연 기판 상에 장착된 트레이스를 갖는 자기 헤드를 갖는 집적된 리드층―여기서 리드층은 용접물의 표면으로부터 트레이스의 외표면까지 측정된 높이를 가짐―;

c) 상기 축의 각 측방향 측 상에 상기 용접물 상의 탄성 돌기부―여기서 돌기부는 상기 트레이스와 자기 디스크간의 접촉을 방지하기 위하여 집적된 리드층의 높이보다 높은 높이를 가짐―; 및

상기 각 돌기부로부터 연장되는 적어도 하나의 범프

를 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제9 항에 있어서,

상기 돌기부가 폴리머로 형성되는 일체형 리드 서스펜션.
제9 항에 있어서,

상기 용접물의 측방향 측 에지에 장착되며 상기 용접물의 측면측 에지를 넘어서 연장되는 탄성 에지 가드―여기서 에지 가드는 용접물의 예리한 에지와 헤드 분리기 간의 접촉을 방지하도록 적용되어 있음―를 추가로 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제9 항에 있어서,

상기 돌기부가 상기 용접물에 형성된 돌기물과, 이 돌기물 상의 탄성 코팅을 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제9 항에 있어서,

상기 축의 각 측방향 측 상에 상기 용접물 상의 탄성 돌기부의 제 2 세트―여기서 돌기부의 제 2 세트는 상기 돌기부와 축방향으로 이격되어 있음―를 추가로 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제9 항에 있어서,

상기 용접물 상의 플렉셔를 추가로 포함하며,

상기 리드층 및 상기 돌기부는 상기 플렉셔 상에 장착되는 일체형 리드 서스펜션.
회전형 자기 디스크와 이 자기 디스크와의 피봇식 상호 작용을 위한 장착판을 갖는 엑츄에이터 코움을 포함하는 하드디스크 드라이브용 일체형 리드 서스펜션에 있어서,

a) 종축을 갖고, 상기 장착판에 장착되며 그 장착판으로부터 연장되는 용접물;

b) 상기 용접물에 장착되고, 그로부터 연장되어 폴리아미드 상에 장착되는 트레이스를 갖는 자기 헤드를 갖는 집적된 리드층―여기서 리드층은 용접물의 표면으로부터 트레이스의 외표면까지 측정된 두께를 가짐―;

c) 상기 축의 각 측방향 측 상에 상기 용접물 상의 폴리머 돌기부의 제 1 세트;

d) 상기 축의 각 측면측 상에 상기 용접물 상의 폴리머 돌기부의 제 2 세트―여기서 돌기부의 제 2 세트는 돌기부의 제 1 세트와 축 방향으로 이격되어 있음―; 및

e) 상기 용접물의 측방향 측 에지에 장착되며, 그 용접물의 측면측 에지를 넘어서 연장되는 탄성 에지 가드―여기서 에지 가드는 용접물의 예리한 에지와 헤드 분리기간의 접촉을 방지하도록 적용되어 있음―;

를 포함하고,

상기 적어도 일부의 돌기부는 그 자신으로부터 연장되는 복수의 범프와, 상기 트레이스와 상기 자기 디스크간의 접촉을 방지하기 위하여 상기 집적된 리드층의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 일체형 리드 서스펜션.
제15 항에 있어서,

상기 각 돌기부가 상기 용접물에 형성된 돌기물과 이 돌기물 상의 폴리머 코팅을 포함하는 일체형 리드 서스펜션.
제15 항에 있어서,

상기 용접물 상의 플렉셔를 추가로 포함하며,

상기 리드층, 상기 폴리머 돌기부의 세트 및 상기 에지 가드가 상기 플렉셔 상에 장착되는 일체형 리드 서스펜션.