KR20040039196A - Thermally conductive polymer overmold for a disc drive actuator assembly - Google Patents

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KR20040039196A
KR20040039196A KR10-2003-7014534A KR20037014534A KR20040039196A KR 20040039196 A KR20040039196 A KR 20040039196A KR 20037014534 A KR20037014534 A KR 20037014534A KR 20040039196 A KR20040039196 A KR 20040039196A
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KR
South Korea
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disk drive
overmold
actuator
ceramic filler
base resin
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KR10-2003-7014534A
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Korean (ko)
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아론 스티브 맥퍼슨
리시 캔트
게리 에프. 캘식
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시게이트 테크놀로지 엘엘씨
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Abstract

열 전도성 및 전기 절연성 오버몰드(120)는 디스크 드라이브 액추에이터 어셈블리(110)에서 액추에이터 코일(118)을 캡슐화 하여 지지한다. 오버몰드는 질화붕소, 알루미나, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 산화베릴륨, 산화크롬 등의 세라믹 충전제 화합물 또는 이들의 혼합물과 혼합된 베이스 수지로 만들어진다. 베이스 수지는 황화폴리페네린이 바람직하다. 유리섬유 및/또는 결합제가 추가되는 것도 바람직하다. 오버몰드는 동작중 액추에이터 코일의 갑작스런 팽창 및 수축에 의해 발생하는 팝핑력을 감소시킴으로써 액추에이터 어셈블리에 의해 지지되는 판독/기입 헤드(116)에서 트랙 이탈 오차를 감소시킨다.The thermally conductive and electrically insulating overmolding 120 encapsulates and supports the actuator coil 118 in the disk drive actuator assembly 110. The overmold is made of a base resin mixed with a ceramic filler compound such as boron nitride, alumina, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, beryllium oxide, chromium oxide or a mixture thereof. The base resin is preferably polysulfene polysulfide. It is also preferred to add glass fibers and / or binders. The overmold reduces the track deviation error in the read / write head 116 supported by the actuator assembly by reducing the popping force caused by sudden expansion and contraction of the actuator coil during operation.

Description

디스크 드라이브 액추에이터 어셈블리용 열 전도성 중합체 오버몰드{THERMALLY CONDUCTIVE POLYMER OVERMOLD FOR A DISC DRIVE ACTUATOR ASSEMBLY}THERMALLY CONDUCTIVE POLYMER OVERMOLD FOR A DISC DRIVE ACTUATOR ASSEMBLY}

"윈체스터(Winchester)" 디스크 드라이브로서 알려진 종류의 데이터 기억 장치가 산업적으로 잘 알려져 있다. 이러한 디스크 드라이브는 하나 이상의 단단한 디스크의 표면에 있는 원형의 동심원 데이터 트랙 상에 디지털 데이터를 자기적으로 기록한다. 디스크는 대체로 스핀들 모터의 축에 대해 회전하도록 실장된다. 현 세대의 디스크 드라이브에서 디스크는 분당 10,000 회전까지의 속도로 회전된다.Data storage devices of the kind known as "Winchester" disk drives are well known in the industry. Such disk drives magnetically record digital data on circular concentric data tracks on the surface of one or more rigid disks. The disk is generally mounted to rotate about the axis of the spindle motor. In the current generation of disc drives, the disc spins at speeds of up to 10,000 revolutions per minute.

액추에이터 어셈블리에 의해 제어 가능하게 배치되는 수직 정렬된 판독/기입헤드 어셈블리 또는 헤드의 열에 의해 데이터가 디스크에 기록 및 디스크로부터 검색된다. 일반적으로 각각의 헤드는 에어 베어링 슬라이더 상에 수용되는 전자기 변환기 판독 및 기입 엘리먼트를 포함한다. 슬라이더는 회전 디스크를 따라 견인된 공기의 박층과 협조적인 유체 역학 관계로 작동하여 디스크 표면에 대해 가깝게 거리를 둔 관계로 각 헤드를 활주시킨다. 헤드와 디스크 사이의 적절한 활주 관계를 유지하기 위해, 헤드는 헤드 서스펜션 또는 만곡부에 부착되고 이것에 의해 지지된다.Data is written to and retrieved from the disc by a vertically aligned read / write head assembly or a row of heads that are controllably disposed by the actuator assembly. Each head generally includes an electromagnetic transducer read and write element received on an air bearing slider. The slider operates in cooperative fluid dynamics with a thin layer of air towed along the rotating disk to slide each head in close proximity to the disk surface. In order to maintain a proper sliding relationship between the head and the disc, the head is attached to and supported by the head suspension or bend.

사실상, 헤드의 위치를 정하는데 사용하는 액추에이터 어셈블리는 여러 가지 형태를 가정하였다. 전류를 발생하는 대부분의 디스크 드라이브는 회전식 보이스 코일 액추에이터라고 하는 종류의 액추에이터와 일체화되어 있다. 일반적인 회전식 보이스 코일 액추에이터는 디스크의 바깥쪽 에지에 인접한 위치에 디스크 드라이브 하우징 베이스 덱에 고정된 피벗 샤프트를 포함한다. 피벗 샤프트는 그 중심축이 디스크의 회전 평면에 기준이 되도록 실장된다. 액추에이터 베어링 하우징은 정확한 볼 베어링 어셈블리의 배치에 의해 피벗 샤프트에 실장된다. 액추에이터 베어링 하우징은 영구 자석의 자계에 담기는 코일을 지지한다. 영구 자석은 디스크 드라이브 하우징 베이스 덱에 실장된다.In fact, the actuator assembly used to position the head assumes several forms. Most disc drives that generate current are integrated with a type of actuator called a rotary voice coil actuator. A typical rotary voice coil actuator includes a pivot shaft fixed to a disc drive housing base deck at a position adjacent to the outer edge of the disc. The pivot shaft is mounted such that its central axis is referenced to the plane of rotation of the disk. The actuator bearing housing is mounted to the pivot shaft by the placement of the correct ball bearing assembly. The actuator bearing housing supports the coil contained in the magnetic field of the permanent magnet. The permanent magnet is mounted to the disc drive housing base deck.

액추에이터 어셈블리는 또한 중앙에 위치하는 E-블록을 포함한다. 액추에이터 베어링 하우징에서 코일 반대측에는 다수의 수직 정렬되어 방사 연장하는 액추에이터 암이 있다. 액추에이터 암 및 코일은 E-블록에 연결된다. 액추에이터 암에 만곡부가 실장된다. 코일에 전류가 인가되면, 코일은 영구자석의 자계와 상호작용하는 자계를 발생시켜 피벗 샤프트에 대해 액추에이터 베어링 하우징을 선회함으로써 디스크 표면에 걸쳐 헤드를 이동시킨다.The actuator assembly also includes a centrally located E-block. Opposite the coil in the actuator bearing housing there are a plurality of vertically aligned radially extending actuator arms. The actuator arm and coil are connected to the E-block. The bend is mounted on the actuator arm. When a current is applied to the coil, the coil generates a magnetic field that interacts with the magnetic field of the permanent magnet to move the head across the disk surface by pivoting the actuator bearing housing relative to the pivot shaft.

본 발명의 양수인에게 양도된, Duffy 등에 1993년 11월 16일 공개된 미국 특허 5,262,907에 개시된 것과 같은 폐쇄 루프 서보 시스템은 일반적으로 데이터 트랙에 대해 헤드 위치를 유지하는데 사용된다. 이러한 서보 시스템은 디스크 드라이브 제조시 트랙에 기입된 서보 데이터 필드로부터 헤드 위치 정보를 획득하여 트랙 진행 모드 동작시 선택된 헤드를 관련 트랙에 위에 유지한다.Closed loop servo systems, such as disclosed in US Pat. No. 5,262,907, published November 16, 1993, assigned to the assignee of the present invention, are generally used to maintain head position relative to the data track. Such a servo system obtains head position information from a servo data field written to a track when manufacturing a disc drive, and keeps the selected head on the associated track during the track advance mode operation.

초기 트랙으로부터 떨어져 있는 헤드의 초기 가속 및 목적지 트랙으로의 헤드의 이어지는 감속으로 이루어진 탐색 모드 동작 또한 서보 시스템에 의해 제어된다. 헤드의 속도가 반복적으로 측정되고 속도 프로파일과 비교되는 이러한 탐색 동작은 일반적으로 헤드가 목적지 트랙으로 이동함에 따라 실제 속도와 프로파일 속도와의 차에 일반적으로 비례하는 코일에 인가되는 전류에 의해 속도 제어된다.Seek mode operation, which consists of initial acceleration of the head away from the initial track and subsequent deceleration of the head to the destination track, is also controlled by the servo system. This search operation, where the speed of the head is measured repeatedly and compared to the speed profile, is generally controlled by the current applied to the coil, which is generally proportional to the difference between the actual speed and the profile speed as the head moves to the destination track. .

산업계의 계속적인 경향은 데이터 저장 및 전송 능력을 보다 향상시킨 디스크 드라이브를 제공하는 것이다. 이러한 경향은 탐색 동작을 수행하는데 필요한 시간을 최소화하려는 노력에 이르게 한다. 일반적인 탐색 동작은 디스크 드라이브가 그 내부 동작을 서비스하는 동안의 초기화 오버헤드 시간, 헤드가 목적지 트랙으로 이동하여 안정되는 동안의 탐색 시간, 및 디스크가 헤드에 관해 회전함에 따라 목적지 트랙 상의 특정 섹터가 헤드에 도달할 때까지 드라이브가 대기하는 잠재 시간을 포함한다.A continuing trend in the industry is to provide disk drives that further enhance data storage and transfer capabilities. This trend leads to efforts to minimize the time required to perform search operations. Typical seek operations include initialization overhead time while the disk drive is servicing its internal operations, seek time while the head moves to the destination track and settles, and specific sectors on the destination track as the disk rotates about the head. Includes latent time the drive waits until it reaches.

탐색 시간은 탐색 동작의 가속 및 감속 단계 동안 대량의 전류를 코일에 인가함으로써 최소화되었다. 그러나, 전류가 증가함에 따라 코일에 의해 열로서 방산되는 전기 에너지 또한 증가하여 코일의 온도가 상승한다. 코일 온도가 상승함에 따라 코일의 저항이 증가하고 제어 전류의 크기가 제한되어, 탐색 시간에 악영향을 주게 된다. 또한, 상승된 코일 온도는 보이스 코일 모터(VCM)의 구조에 사용되는 접착제 및 절연 물질의 열화를 일으킬 수 있다.Seek time was minimized by applying a large amount of current to the coil during the acceleration and deceleration phases of the seek operation. However, as the current increases, the electrical energy dissipated as heat by the coil also increases, increasing the temperature of the coil. As the coil temperature rises, the resistance of the coil increases and the magnitude of the control current is limited, which adversely affects the seek time. In addition, elevated coil temperatures can cause degradation of adhesives and insulating materials used in the construction of voice coil motors (VCMs).

액추에이터 오버몰드는 종래 기술의 디스크 드라이브에 사용되어 코일을 지지하고 진동을 완충시킨다. 액추에이터 오버몰드는 일반적으로 액추에이터 어셈블리의 일부 위에 형성된 액정 중합체(LCP), 열가소성 또는 열경화성 플라스틱 수지로 구성된다. 액추에이터 본체, 코일 및 그 밖의 구성 요소들은 일반적으로 조립되어, 몰드 공동을 갖는 몰드 내부에 배치되며, 열가소성 물질이 몰드 공동에 주입된다.Actuator overmolds are used in prior art disc drives to support coils and dampen vibrations. The actuator overmold generally consists of a liquid crystal polymer (LCP), thermoplastic or thermoset plastic resin formed on a portion of the actuator assembly. The actuator body, coils and other components are generally assembled, placed inside a mold having a mold cavity, and thermoplastic material is injected into the mold cavity.

코일에 의해 발생되는 열은 코일을 뜨겁게 하고 팽창시키기 때문에 일부 모델에 대해서는 탐색 동작 동안 문제가 발생한다. 코일에 의해 발생된 열은 오버몰드를 가열시키지만, 오버몰드는 코일이 팽창하는 비율과는 다른 비율로 팽창한다. 탐색 동작에 이어 코일 및 오버몰드가 또한 다른 비율로 수축한다. 다른 비율의 팽창 및 수축 결과, 코일과 오버몰드 사이에 응력이 나타난다. 이들 응력은 액추에이터 내에 내부적으로 급작스런 힘을 발생시키는 "팝핑(popping)"에 의해 갑자기 부각된다. 이 힘은 헤드를 "트랙 이탈"시킴으로써 데이터 판독 및 기입 오차를 발생시킨다.The heat generated by the coils causes the coils to heat up and expand, which causes problems during search operations for some models. The heat generated by the coil heats the overmold, but the overmold expands at a different rate than the rate at which the coil expands. Following the seek operation, the coil and overmold also shrink at different rates. As a result of different rates of expansion and contraction, stresses appear between the coil and the overmold. These stresses are suddenly accentuated by "popping" which produces a sudden force internally in the actuator. This force "tracks off" the head, causing data read and write errors.

상이한 비율의 팽창에 의해 발생하는 응력은 온도가 유리 전이 온도에 도달할 때 비결정 상태의 유리/무기물 충진 중합체 수지가 열 팽창 계수의 갑작스런 증가를 나타낸다는 사실에 의해 보다 악화된다. 유리 전이 온도는 중합체가 어떠한 방식으로 압박되면 내부 변형 에너지를 축적시키는 중합체 체인 사이의 상대적인 이동의 발단을 표시한다. 열 팽창 계수에 있어서의 이러한 변화는 전체 중합체가 결정체가 되지 않으면 원래 상태로 돌아갈 수 있다. 오버몰드 물질의 냉각시, 온도가 유리 전이 온도보다 낮아져 팝핑이 일어나면 저장된 에너지가 이용 가능해진다.The stresses caused by different proportions of expansion are further exacerbated by the fact that the amorphous glass / inorganic filled polymer resin exhibits a sudden increase in the coefficient of thermal expansion when the temperature reaches the glass transition temperature. The glass transition temperature indicates the onset of relative movement between polymer chains that accumulate internal strain energy when the polymer is pressed in some way. This change in the coefficient of thermal expansion can be returned to its original state unless the entire polymer is crystallized. Upon cooling of the overmolded material, the temperature is lower than the glass transition temperature so that popping occurs and the stored energy is available.

이와 같이, 종래 기술의 상기 및 그 밖의 한계를 극복하는 개선된 액추에이터 설계가 필요하다.As such, there is a need for an improved actuator design that overcomes the above and other limitations of the prior art.

본 출원은 2001년 5월 10일에 출원된 미국 예비 출원 60/290,093의 장점을 청구한다.This application claims the benefit of US preliminary application 60 / 290,093, filed May 10, 2001.

본 발명은 일반적으로 디스크 드라이브 데이터 기억 장치에 관한 것으로, 특히 판독/기입 헤드 열을 대응하는 수의 디스크 기록 면에 인접하게 이동시키는데 사용되는 액추에이터의 코일을 지지하는데 사용되는 새로운 오버몰드에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to disk drive data storage, and more particularly to a new overmold used to support coils of actuators used to move read / write head rows adjacent to a corresponding number of disk write surfaces.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 디스크 드라이브의 평면도이다.1 is a plan view of a disk drive constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 액추에이터 어셈블리의 사시도이다.2 is a perspective view of an actuator assembly according to a preferred embodiment of the present invention.

도 3은 단일 디스크를 갖는 디스크 드라이브에서 오버몰드의 열 손실 특성을 추정하기 위한 시험의 시간 대 온도 좌표도이다.3 is a time-to-temperature coordinate plot of a test for estimating the heat loss characteristics of an overmold in a disk drive with a single disk.

도 4는 2개의 디스크를 갖는 디스크 드라이브에서 오버몰드의 열 손실 특성을 추정하기 위한 시험의 시간 대 온도 좌표도이다.4 is a time versus temperature coordinate diagram of a test for estimating the heat loss characteristics of an overmolded in a disk drive with two disks.

바람직한 실시예에 따르면, 디스크 드라이브 액추에이터 어셈블리의 액추에이터 코일을 캡슐화 하여 지지하는 열 전도성 및 전기 절연성 오버몰드가 제공된다. 오버몰드는 질화붕소, 알루미나, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 산화베릴륨, 산화크롬의 세라믹 충전제 화합물 또는 이들의 혼합물과 혼합된 베이스 수지로 만들어진다. 어떤 바람직한 실시예에서, 베이스 수지는 액정 중합체, 폴리에틸렌 나프탈염산, 폴리에틸렌 테레프탈염산, 폴리부틸렌 테레프탈염산, 폴리아미드, 폴리프탈아미드, 황화폴리페네린, 폴리탄산에스테르, 폴리에테르에테케톤 및 산화폴리페닐린 등의 열가소성 물질이다. 어떤 실시예에서는 오버몰드 물질은 결합제 및/또는 유리섬유를 포함한다.According to a preferred embodiment, a thermally conductive and electrically insulating overmold is provided which encapsulates and supports the actuator coil of the disc drive actuator assembly. The overmold is made of a base resin mixed with a ceramic filler compound of boron nitride, alumina, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, beryllium oxide, chromium oxide or mixtures thereof. In certain preferred embodiments, the base resin is a liquid crystalline polymer, polyethylene naphthalic acid, polyethylene terephthalic acid, polybutylene terephthalic acid, polyamide, polyphthalamide, polysulfene sulfide, polycarbonate, polyetheretherketone and oxidation Thermoplastics such as polyphenyline. In some embodiments, the overmolded material includes a binder and / or glass fibers.

오버몰드 물질은 전기 절연성 및 열 전도성이며, 액추에이터 코일의 열 팽창률과 거의 일치하는 열 팽창률을 가져 팝핑(액추에이터 코일의 열 팽창 및 수축에 의해 유도되는 갑작스런 힘)으로 인한 헤드 위치 에러를 감소시키도록 선택되는 것이 바람직하다.The overmolded material is electrically insulating and thermally conductive and has a thermal expansion rate that closely matches the thermal expansion rate of the actuator coil so that it is selected to reduce head position error due to popping (sudden force induced by thermal expansion and contraction of the actuator coil). It is desirable to be.

본 발명의 특징이 되는 이점은 물론 상기 및 각종 다른 특징들은 다음의 상세한 설명 및 관련 도면으로부터 명백해진다.The above and various other features as well as the advantages of the features of the present invention will become apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 구성된 디스크 드라이브(100)의 상면도를 제공한다. 베이스 덱(102) 및 상부 커버(104)(일부 잘라내어 도시)가 함께 디스크 드라이브(100)의 밀봉 하우징을 형성한다. 스핀들 모터(106)는 다수의 자기 기록 디스크(108)를 고속으로 일정하게 회전시킨다.1 provides a top view of a disk drive 100 constructed in accordance with a preferred embodiment of the present invention. Base deck 102 and top cover 104 (some cut away) together form a sealed housing of disk drive 100. Spindle motor 106 rotates a plurality of magnetic recording disks 108 at a constant high speed.

액추에이터 E-블록(110)은 디스크 표면에 인접하게 연장하는 다수의 단단한액추에이터 암(112)을 포함한다. 구부리기 쉬운 서스펜션 어셈블리(114)가 암(112)으로부터 연장하여 판독/기입 헤드(116) 열을 지지한다. 액추에이터(110)는 보이스 코일 모터(VCM)(119)의 액추에이터 코일(118)에 전류를 인가함으로써 중추적으로 이동된다. 코일(118)은 오버몰드된 구조(오버몰드)(120)에 의해 액추에이터에 캡슐화 되어 부착된다.Actuator E-block 110 includes a number of rigid actuator arms 112 that extend adjacent the disk surface. A bendable suspension assembly 114 extends from the arm 112 to support the read / write head 116 rows. The actuator 110 is pivotally moved by applying a current to the actuator coil 118 of the voice coil motor (VCM) 119. The coil 118 is encapsulated and attached to the actuator by an overmolded structure (overmolded) 120.

도 2는 액추에이터 오버몰드(120)의 사시도를 보다 상세히 나타낸다. 오버몰드(120)는 코일(118) 내에 배치된 내측 보빈부(122) 및 코일(118) 외부를 둘러싸는 외측부(124)를 포함한다. 내측부 및 외측부(122, 124)는 도시한 바와 같이 개별적인 부재일 수도 있고, 혹은 오버몰드(120)의 일부가 코일(118)에 걸쳐 연장하여 상기 내측부 및 외측부(122, 124)를 연결하도록 일체로 형성될 수도 있다. 외측부(124)는 액추에이터 진행의 방사 범위에서 한계 정지부(130, 132)(도 1에 도시)에 접촉하는 한계면(126, 128)을 포함한다.2 shows a perspective view of the actuator overmold 120 in more detail. The overmold 120 includes an inner bobbin portion 122 disposed within the coil 118 and an outer portion 124 surrounding the outside of the coil 118. The inner and outer portions 122, 124 may be separate members as shown, or integrally such that a portion of the overmold 120 extends over the coil 118 to connect the inner and outer portions 122, 124. It may be formed. The outer portion 124 includes limiting surfaces 126, 128 that contact the limit stops 130, 132 (shown in FIG. 1) in the radial range of actuator travel.

외측부(124)는 또 자기 래치(136)(도 1에 도시)에 맞물려 액추에이터(110)를 래치하는 래치 암(134)을 포함한다. 오버몰드(120)의 상세한 구성은 주어진 응용의 필요에 따라 변할 수 있으며, 도 1 및 도 2에 도시한 실시예는 설명을 위한 것이지 한정하는 것이 아니다.The outer portion 124 also includes a latch arm 134 that engages the magnetic latch 136 (shown in FIG. 1) to latch the actuator 110. The detailed configuration of the overmold 120 may vary depending on the needs of a given application, and the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 are for illustrative purposes and not limitation.

오버몰드(120)는 세라믹 충전제 화합물과 혼합된 베이스 수지를 포함하는 오버몰드 물질로 만들어진다. 베이스 수지는 황화폴리페네린(PPS), 액정 중합체(LCP) 화합물 또는 폴리에틸렌 나프탈염산, 폴리에틸렌 테레프탈염산 및 폴리부틸렌 테레프탈염산를 포함하는 혼합물 집합으로부터 선택된 열가소성 중합체화합물이 바람직하다. 베이스 수지로서 사용될 수 있는 그 밖의 중합체는 폴리아미드, 폴리프탈아미드, 폴리탄산에스테르, 폴리에테르에테케톤 및 산화폴리페닐린을 포함한다.The overmold 120 is made of an overmold material comprising a base resin mixed with a ceramic filler compound. The base resin is preferably a thermoplastic polymer compound selected from polyphenylene sulfide (PPS), liquid crystal polymer (LCP) compounds or a mixture of mixtures comprising polyethylene naphthalic acid, polyethylene terephthalic acid and polybutylene terephthalic acid. Other polymers that can be used as the base resin include polyamides, polyphthalamides, polycarbonate esters, polyetheretherketones, and polyphenylene oxides.

바람직한 실시예에서, 세라믹 충전제 화합물은 질화붕소이다. 다른 바람직한 실시예에서, 세라믹 충전제 화합물은 알루미나(또는 산화알루미늄)이다. 다른 세라믹 충전제 화합물은 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화실리콘, 산화베릴륨 및 산화크롬을 포함할 수 있다. 세라믹 충전제 화합물은 또한 상기에 기재된 세라믹 충전제 화합물 중 선택된 것들의 혼합물로 이루어질 수도 있다. 바람직하게, 세라믹 충전제 화합물은 오버몰드 물질의 25% 내지 90%까지의 질량을 구성한다. 베이스 수지는 일반적으로 오버몰드 물질의 10% 내지 75%의 질량을 구성한다.In a preferred embodiment, the ceramic filler compound is boron nitride. In another preferred embodiment, the ceramic filler compound is alumina (or aluminum oxide). Other ceramic filler compounds may include aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, beryllium oxide and chromium oxide. The ceramic filler compound may also consist of a mixture of selected ones of the ceramic filler compounds described above. Preferably, the ceramic filler compound constitutes up to 25% to 90% of the mass of the overmolded material. Base resins generally comprise from 10% to 75% of the mass of overmolded material.

코일(118)은 동작중에 상이한 전류 수요에 의해 발생하는 여러 주기의 가열 및 냉각을 거친다. 코일 재료, 액추에이터 재료 및 오버몰드 물질은 상이한 조성물을 갖는다. 그 결과, 이러한 다른 부품들은 그 부품들을 다른 비율로 팽창 및 수축시키는 상이한 열 팽창 계수를 갖는다. 이는 오버몰드(120)가 상당량의 변형 에너지를 갖게 한다. 이 변형 에너지는 팝핑으로서 방출된다. 효과적으로 팝핑을 막기 위해, 오버몰드 물질은 적어도 0.40 W/m-°K의 열 전도성을 가져 코일(118)에 전류를 인가함으로써 발생하는 열을 없애 팝핑을 방지하는 것이 바람직하다.Coil 118 is subjected to several cycles of heating and cooling caused by different current demands during operation. The coil material, actuator material and overmold material have different compositions. As a result, these different parts have different coefficients of thermal expansion which cause them to expand and contract at different rates. This causes the overmold 120 to have a significant amount of strain energy. This strain energy is released as popping. In order to effectively prevent popping, the overmolded material preferably has a thermal conductivity of at least 0.40 W / m- ° K to prevent popping by eliminating the heat generated by applying a current to the coil 118.

어떤 바람직한 실시예에서는, 유리섬유가 베이스 수지 및 세라믹 충전제 화합물과 혼합된다. 다른 바람직한 실시예에서, 오버몰드 물질은 결합제 및/또는 분산제(여기서는 결합제라고 함)를 포함한다. 결합제는 세라믹 충전제 화합물의 보다 충분한 습윤을 촉진한다. 결합제는 또한 오버몰드 물질의 용용 점성도의 감소를 돕고 베이스 수지와 세라믹 충전제 화합물 사이의 점착력을 향상시킨다. 결합제는 당업계에 잘 공지되어 있으며 티탄산네오알콕시 결합제 및 티탄산모노알콕시 결합제를 포함한다. 결합제는 일반적으로 오버몰드 물질의 약 0.1% 내지 5%의 질량을 구성한다.In certain preferred embodiments, the glass fibers are mixed with the base resin and the ceramic filler compound. In another preferred embodiment, the overmolded material comprises a binder and / or a dispersant, referred to herein as a binder. The binder promotes more sufficient wetting of the ceramic filler compound. The binder also helps to reduce the melt viscosity of the overmolded material and improves the adhesion between the base resin and the ceramic filler compound. Binders are well known in the art and include neoalkoxy titanate binders and monoalkoxy titanate binders. The binder generally comprises a mass of about 0.1% to 5% of the overmolded material.

액추에이터에 대한 구조적인 지지물 및 진동 감폭을 제공하는 것 외에, 오버몰드는 열을 코일(118)로부터 멀리 전도한다. 이 열은 대류에 의해 디스크 드라이브 하우징을 순환하는 기류로 전달된다. 이는 코일 및 오버몰드의 상이한 팽창률에 의해 발생하는 응력, 팝핑의 발생, 및 팝핑에 의해 헤드가 트랙을 이탈함으로써 발생하는 판독 및 기입 오차를 방지 또는 감소시킨다.In addition to providing structural support and vibration dampening for the actuator, the overmold conducts heat away from the coil 118. This heat is transferred by air to the air stream circulating through the disk drive housing. This prevents or reduces stress caused by different expansion rates of the coil and overmold, the occurrence of popping, and read and write errors caused by the head leaving the track by popping.

시험 결과Test result

상이한 종류의 오버몰드 물질을 갖는 디스크 드라이브로부터의 열 손실을 측정하기 위해 몇 가지 시험이 행해졌다. 코일의 온도는 90초 동안 시간의 함수로서 측정되었다. 도 3은 경과 시간 x-축(140)과 온도(섭씨) y-축(142)에 대해 도시한 특정 1-디스크 디스크 드라이브에 대한 시험 결과를 나타낸다. 온도 곡선(144)이 지시하는 시험에 대해 황화폴리페네린(PPS)의 베이스 수지는 질량의 20%가 유리로 채워졌다. 이는 일종의 종래 기술에 알려진 오버몰드 물질이며 이 오버몰드 물질은 0.3 W/m-°K의 열 전도성을 갖는다.Several tests have been done to measure heat loss from disk drives having different kinds of overmolded materials. The temperature of the coil was measured as a function of time for 90 seconds. 3 shows the test results for a particular 1-disk disk drive shown for elapsed time x-axis 140 and temperature (degrees Celsius) y-axis 142. For the tests indicated by the temperature curve 144, the base resin of polyphenylene sulfide (PPS) was filled with 20% of the mass of glass. This is a kind of overmolded material known in the prior art which has a thermal conductivity of 0.3 W / m- ° K.

곡선(148)은 PPS 베이스 수지(질량 45%) 및 질화붕소(질량 40%)의 세라믹 충전제 화합물을 유리섬유(질량 15%)와 혼합한 오버몰드 물질(조성물 "C")를 사용한 시험을 나타낸다. 곡선(146)은 PPS 베이스 수지(질량 45%) 및 질화붕소(질량 35%)의 세라믹 충전제 화합물을 유리섬유(질량 20%)와 혼합한 오버몰드 물질(조성물 "G")를 사용한 시험을 나타낸다.Curve 148 represents a test using an overmolded material (composition "C") in which a ceramic filler compound of PPS base resin (mass 45%) and boron nitride (mass 40%) was mixed with glass fibers (mass 15%). . Curve 146 represents a test using an overmolded material (composition "G") in which a ceramic filler compound of PPS base resin (mass 45%) and boron nitride (mass 35%) was mixed with glass fibers (mass 20%). .

시험된 조성물(C 및 G) 모두 종래의 조성물보다 현저하게 우수한 결과를 제공한다는 것을 도 3으로부터 관찰할 수 있다.It can be observed from FIG. 3 that the compositions (C and G) tested both provide significantly better results than conventional compositions.

도 4는 상기 조성물의 오버몰드를 사용한 2-디스크 디스크 드라이브에 대한 시험 결과를 나타낸다. 곡선(154)은 종래 기술의 조성물에 대한 결과를 나타내고, 곡선(158)은 조성물(C)에 대한 결과를 나타내며, 곡선(156)은 조성물(G)에 대한 결과를 나타낸다. 이전과 같이, 조성물(C)은 시험된 것들 중 최상의 결과를 제공한다는 것을 알아냈다. 조성물(C 및 G) 모두 종래기술보다 상당히 우수하게 작용하였다. 또한 시험들은 두 조성물(C 및 G)의 사용이 팝핑으로 인한 트랙 이탈 오차를 현저히 감소시킨다는 것을 나타낸다.4 shows the test results for a two-disk disk drive using an overmold of the composition. Curve 154 represents the results for the compositions of the prior art, curve 158 represents the results for composition (C), and curve 156 represents the results for composition (G). As before, composition (C) was found to give the best results of those tested. Both compositions (C and G) worked significantly better than the prior art. The tests also show that the use of both compositions (C and G) significantly reduces track deviation errors due to popping.

따라서, 열 전도성 및 전기 절연성 오버몰드(120 등)가 디스크 드라이브(100 등)에 제공된다. 오버몰드는 세라믹 충전제 화합물과 혼합된 베이스 수지로 만들어진다. 어떤 바람직한 실시예에서, 세라믹 충전제 화합물은 질화붕소, 알루미나, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 산화베릴륨, 산화크롬을 포함하는 화합물 또는 이들의 혼합물의 그룹으로부터 선택된다. 어떤 바람직한 실시예에서, 베이스 수지는 폴리에틸렌 나프탈염산, 폴리에틸렌 테레프탈염산, 폴리부틸렌 테레프탈염산, 폴리아미드, 폴리프탈아미드, 황화폴리페네린, 폴리탄산에스테르,폴리에테르에테케톤 및 산화폴리페닐린을 포함하는 화합물 그룹으로부터 선택되어 구성된다. 어떤 실시예에서, 오버몰드는 결합제를 포함한다. 오버몰드에서 열 전도성 물질의 존재는 오버몰드가 열 전도성 물질이 없는 오버몰드에 비해 높은 열 전도율로 열을 코일로부터 멀리 전도하기 때문에 팝핑을 제거하는데 도움이 된다.Thus, a thermally conductive and electrically insulating overmolded 120 or the like is provided to the disk drive 100 or the like. The overmold is made of a base resin mixed with a ceramic filler compound. In certain preferred embodiments, the ceramic filler compound is selected from the group of boron nitride, alumina, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, beryllium oxide, chromium oxide, or mixtures thereof. In certain preferred embodiments, the base resin is polyethylene naphthalic acid, polyethylene terephthalic acid, polybutylene terephthalic acid, polyamide, polyphthalamide, polyphenene sulfide, polycarbonate, polyetheretherketone and polyphenylene oxide It is selected from the group of compounds containing. In some embodiments, the overmolded comprises a binder. The presence of the thermally conductive material in the overmold helps to eliminate popping because the overmold conducts heat away from the coil with a higher thermal conductivity compared to the overmold without the thermally conductive material.

첨부된 청구항을 위해, 오버몰드란 용어는 상기 설명과 일관되게 액추에이터 코일(118 등)을 캡슐화 하여 지지하는 구조를 설명하도록 이해된다. 오버몰드는 코일 내의 내측 보빈부(112 등) 및 코일 외부로 연장하는 외측부(124 등)를 갖는다. 캡슐화란 용어는 액추에이터의 적어도 두 상대측을 접촉하도록 둘러싸는 것으로 이해되며, 액추에이터의 모든 면에 반드시 접촉할 필요는 없다.For the purposes of the appended claims, the term overmold is understood to describe a structure for encapsulating and supporting an actuator coil 118, consistent with the above description. The overmolded has an inner bobbin portion 112, etc. in the coil, and an outer portion 124, etc. extending out of the coil. The term encapsulation is understood to enclose at least two mating sides of the actuator in contact, and does not necessarily touch all sides of the actuator.

첨부된 청구항을 위해, "제1 수단"에 의해 행해지는 상술한 기능은 상술한 베이스 수지 및 세라믹 충전제 화합물 조성물의 각종 실시예에 따라 형성된 오버몰드(120)에 의해 실행되는 것으로 이해된다. 도 3 및 도 4를 참조로 설명한 황화폴리페닐렌 및 유리섬유의 종래 기술의 조성물과 같은 종래 기술의 화합물은 상술한 기능을 행하지 않으며, 청구항의 범주로부터 명백하게 배제되고 동등물의 정의로부터 명백하게 배제된다.For the purposes of the appended claims, it is understood that the above-described functions performed by the "first means" are performed by the overmold 120 formed in accordance with various embodiments of the base resin and ceramic filler compound compositions described above. Prior art compounds such as the prior art compositions of polyphenylene sulfide and glass fibers described with reference to FIGS. 3 and 4 do not perform the functions described above, are explicitly excluded from the scope of the claims and are explicitly excluded from the definition of equivalents.

상기 설명에서 본 발명의 각종 실시예의 구조 및 기능의 상세와 함께 본 발명의 각종 실시예의 여러 가지 특징 및 이점을 설명하였지만, 이 상세한 설명은 예시일 뿐이며, 세부에 걸쳐, 특히 본 발명의 원리 내에서 첨부된 청구항이 나타내는 용어의 광범위한 일반적 의미가 가리키는 충분한 범위까지 일부 구조 및 배치에 관해 변형이 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 특정 엘리먼트가 본 발명의 정신 및범위를 벗어나지 않고 오버몰드의 특정 응용에 따라 변경될 수도 있다.While the foregoing description has described various features and advantages of the various embodiments of the present invention along with details of the structures and functions of the various embodiments of the present invention, these detailed descriptions are exemplary only, and in detail, in particular within the principles of the present invention. Modifications may be made in some constructions and arrangements to the fullest extent indicated by the broad general meaning of the terms indicated in the appended claims. For example, certain elements may be modified in accordance with the particular application of the overmold without departing from the spirit and scope of the invention.

또한, 여기서 설명한 실시예는 디스크 드라이브 액추에이터 어셈블리용 오버몰드를 가리키고 있지만, 청구된 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 장치에 오버몰드가 사용될 수 있다는 것이 당업자들에 의해 인식될 수 있다.Further, while the embodiments described herein refer to overmolds for disk drive actuator assemblies, it will be appreciated by those skilled in the art that overmolds may be used in other devices without departing from the spirit and scope of the claimed invention.

Claims (10)

디스크 드라이브로서,As a disk drive, 회전 가능한 디스크; 및Rotatable discs; And 상기 디스크에 인접하게 지지되는 판독/기입 헤드, 전류가 인가되어 액추에이터 어셈블리를 회전시키는 액추에이터 코일, 및 상기 액추에이터 코일을 캡슐화 하여 지지하며, 세라믹 충전제 화합물과 혼합된 베이스 수지로 형성되고, 상기 액추에이터 코일에 전류를 인가하는 것에 기인하는 상기 액추에이터 코일의 가열중 상기 오버몰드의 팝핑(popping)을 최소화하는 열 팽창률을 갖도록 구성되는 오버몰드를 구비하는 디스크 드라이브.A read / write head supported adjacent to the disk, an actuator coil for applying current to rotate the actuator assembly, and encapsulated and supported by the actuator coil, formed of a base resin mixed with a ceramic filler compound, and formed into the actuator coil. And an overmold configured to have a coefficient of thermal expansion that minimizes popping of the overmold during heating of the actuator coil due to applying a current. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 충전제 화합물은 질화붕소, 알루미나, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 산화아연, 탄화규소, 산화베릴륨 및 산화크롬으로 구성된 세라믹 충전제 화합물 그룹으로부터 선택되는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the ceramic filler compound is selected from the group of ceramic filler compounds consisting of boron nitride, alumina, aluminum nitride, magnesium oxide, zinc oxide, silicon carbide, beryllium oxide and chromium oxide. 제 1 항에 있어서, 상기 세라믹 충전제 화합물은 상기 오버몰드에서 25% 내지 90%의 질량 농도로 존재하는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the ceramic filler compound is present in the overmold at a mass concentration of 25% to 90%. 제 1 항에 있어서, 상기 수지 및 상기 세라믹 충전제 화합물과 혼합된 유리를 더 포함하는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, further comprising glass mixed with the resin and the ceramic filler compound. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 수지는 액정 중합체인 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the base resin is a liquid crystal polymer. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 수지는 폴리에틸렌 나프탈염산, 폴리에틸렌 테레프탈염산, 폴리부틸렌 테레프탈염산, 폴리아미드, 폴리프탈아미드, 황화폴리페네린, 폴리탄산에스테르, 폴리에테르에테케톤 및 산화폴리페닐린으로 구성된 베이스 수지 집합으로부터 선택되는 디스크 드라이브.The method of claim 1, wherein the base resin is polyethylene naphthalic acid, polyethylene terephthalic acid, polybutylene terephthalic acid, polyamide, polyphthalamide, polyphenylene sulfide, polycarbonate, polyether ether ketone and polyphenyl oxide A disk drive selected from a set of base resins consisting of lean. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 수지는 상기 오버몰드 물질에 10% 내지 75%의 질량 농도로 존재하는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the base resin is present in the overmolded material at a mass concentration of 10% to 75%. 제 1 항에 있어서, 상기 오버몰드 물질은 결합제를 더 포함하는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the overmolded material further comprises a binder. 제 8 항에 있어서, 상기 결합제는 티탄산네오알콕시 또는 티탄산모노알콕시로 구성된 결합제 집합으로부터 선택되는 디스크 드라이브.9. The disk drive of claim 8, wherein said binder is selected from a set of binders consisting of neoalkoxy titanate or monoalkoxy titanate. 제 1 항에 있어서, 상기 오버몰드 물질은 적어도 0.40 W/m-°K의 열 전도성을 갖는 디스크 드라이브.The disk drive of claim 1, wherein the overmolded material has a thermal conductivity of at least 0.40 W / m- ° K.
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