KR20100138421A - 하드디스크 드라이브 - Google Patents

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KR20100138421A
KR20100138421A KR1020090056957A KR20090056957A KR20100138421A KR 20100138421 A KR20100138421 A KR 20100138421A KR 1020090056957 A KR1020090056957 A KR 1020090056957A KR 20090056957 A KR20090056957 A KR 20090056957A KR 20100138421 A KR20100138421 A KR 20100138421A
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KR
South Korea
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bobbin
pair
legs
voice coil
hard disk
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KR1020090056957A
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Inventor
김우철
송용한
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삼성전자주식회사
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Abstract

하드디스크 드라이브가 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브는, 읽기/쓰기 헤드가 디스크 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축을 축심으로 디스크 상을 선회하는 액추에이터 아암; 피봇축을 회전 가능하게 지지하는 피봇축 홀더를 기준으로 읽기/쓰기 헤드의 반대 방향에 마련되는 보빈; 및 보빈에 결합되는 보이스코일을 포함하며, 보빈은, 피봇축 홀더에 인접한 보이스코일의 일단부에 결합되는 보빈몸체; 및 보빈몸체의 일단부로부터 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되어 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 복수의 보빈다리를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 헤드 스택 어셈블리의 버터플라이 모드(BFM) 주파수를 증가시킴으로써 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 증가시키고, 이에 따라 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있다.
하드디스크, 버터플라이 모드(BFM) 주파수, 트랙 비정렬(TMR), 보빈

Description

하드디스크 드라이브{Hard Disk Drive}
본 발명은 하드디스크 드라이브에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 서보 대역폭(Servo bandwidth)의 증가를 통한 트랙 비정렬(TMR)을 감소시킬 수 있는 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(HDD, Hard Disk Drive)는 데이터 정보를 포함한 디지털 전자 펄스를 영구적인 자기장으로 바꾸어 디스크에 기록하거나 디스크에 기록된 데이터를 재생할 수 있는 데이터 저장 장치이다. 이와 같은 하드디스크 드라이브는 대량의 데이터를 고속으로 기록 및 재생할 수 있는 장점으로 인하여, 컴퓨터 시스템의 대표적인 보조 기억 장치로 활용되고 있다.
이러한 하드디스크 드라이브는 데이터의 기록을 위한 디스크와, 디스크를 회전시키는 스핀들 모터와, 디스크에 데이터를 기록하고 디스크에 기록된 데이터를 재생하기 위한 읽기/쓰기 헤드가 탑재되는 액추에이터 아암을 포함하는 헤드 스택 어셈블리(HSA, Head Stack Assembly)와, 읽기/쓰기 헤드를 디스크 상의 원하는 위치에 이동시키기 위하여 액추에이터 아암을 회동시키는 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)와, 이들이 장착되는 베이스(base)를 포함한다.
그리고 헤드 스택 어셈블리는 디스크에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 운반체로서, 전술한 읽기/쓰기 헤드와, 읽기/쓰기 헤드가 디스크 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축을 축심으로 디스크 상을 선회하는 액추에이터 아암과, 피봇축을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암이 결합되어 지지되는 피봇축 홀더와, 피봇축 홀더에서 액추에이터 아암의 반대 방향에 마련되는 보빈을 포함한다. 여기서 보빈은 일반적으로 플라스틱을 재질로 하여 제작된다.
한편, 하드디스크 드라이브의 헤드 스택 어셈블리는 여러 가지 공진 모드를 가지고 있는데, 이 중에서 평면상의 공진 모드(In-plane Resonance mode)가 액추에이터 아암의 트래킹(Tracking) 동작에 가장 큰 영향을 미치게 되며, 이러한 평면상의 공진 모드를 일반적으로 버터플라이 모드(butterfly mode)라 한다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 스택 어셈블리의 버터플라이 모드를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 1을 참조하면, 하드디스크 드라이브의 헤드 스택 어셈블리(9)는, 구동 시 버터플라이 모드에 의해, 피봇축(91)을 축심으로 피봇축 홀더(92)의 일측에 마련된 액추에이터 아암(93)의 일부분(93a)과, 피봇축 홀더(92)의 일측에 마련된 보빈(94)이 결합되는 액추에이터 아암(93)의 다른 일부분(93b)이 서로 비틀리는 형태를 가지게 된다.
이러한 버터플라이 모드는 읽기/쓰기 헤드(95)가 정밀하게 트랙을 추종하지 못하게 되는 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 발생시키고 그 결과 하드디스크 드라이브의 성능을 저하시키는 원인이 된다.
헤드 스택 어셈블리(9)의 버터플라이 모드에 의한 트랙 비정렬(TMR)을 줄이기 위한 방법으로 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 높이는 방법이 고려될 수 있으며, 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 높이기 위해서는 버터플라이 모드 주파수(butterfly mode frequency)를 높이는 것이 필요하다.
버터플라이 모드 주파수(butterfly mode frequency)를 높이기 위해 기존의 플라스틱 재질로 제작되는 보빈(bobbin) 대신 금속(metal) 재질 예를 들어 알루미늄(Aluminum)으로 제작되는 보빈(bobbin)의 사용을 고려할 수 있다.
그러나 금속 재질, 예를 들어 알루미늄 재질로 제작된 보빈(bobbin)을 사용하였을 때는 질량과 관성모멘트가 증가하는 문제가 발생하는 문제가 있다. 따라서 금속 재질의 보빈을 사용하는 경우에는 금속 재질의 보빈을 사용하더라도 질량의 증가 없이 또는 질량 및 관성모멘트의 증가 없이 버터플라이 모드 주파수(butterfly mode frequency)를 증가시킬 수 있어야 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은, 헤드 스택 어셈블리의 버터플라이 모드(BFM) 주파수를 증가시킴으로써 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 증가시키고, 이에 따라 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있는 하드디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 읽기/쓰기 헤드가 디스크 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축을 축심으로 디스크 상을 선회하는 액추에이터 아암; 상기 피봇축을 회전 가능하게 지지하는 피봇축 홀더를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드의 반대 방향에 마련되는 보빈; 및 상기 보빈에 결합되는 보이스코일을 포함하며, 상기 보빈은, 상기 피봇축 홀더에 인접한 상기 보이스코일의 일단부에 결합되는 보빈몸체; 및 상기 보빈몸체의 일단부로부터 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 복수의 보빈다리를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의하여 달성된다.
상기 복수의 보빈다리는 한 쌍의 보빈다리이며, 상기 보빈은 실질적으로 ‘ㅈ’자 평면 형상일 수 있다.
상기 보이스코일은 실질적으로 사다리꼴 형상을 가지며, 상기 한 쌍의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부로부터 상기 보이스코일의 타단부 양 모서리 측으로 상호 둔각을 이루며 연장되어 상기 보이스코일의 타단부 양 모서리부에 결합될 수 있다.
상기 보빈몸체는 상기 보빈의 전체 높이의 4/5 내지 5/6에 해당하는 높이를 갖도록 마련될 수 있다.
상기 보빈몸체는, 상기 한 쌍의 보빈다리의 상면과 실질적으로 동일 평면상에 상면이 마련되는 한 쌍의 제1 단위몸체; 및 상기 한 쌍의 제1 단위몸체의 상면보다 낮은 위치에서 상면이 마련되는 제2 단위몸체를 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 제1 단위몸체는, 상기 한 쌍의 보빈다리와 함께 실질적으로 'X'자 형상을 이루도록 상기 한 쌍의 보빈다리의 일단부로부터 각각 연장되며, 상기 제2 단위몸체는 실질적으로 사다리꼴 형상을 가질 수 있다.
상기 제1 단위몸체와 상기 제2 단위몸체의 두께는 상호 다르며, 상기 제2 단위몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 폭보다 작도록 마련될 수 있다.
상기 보빈몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 부분의 폭보다 크도록 마련되며, 상기 복수의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부 양 모서리부로부터 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 한 쌍의 보빈다리일 수 있다.
상기 보빈몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 부분의 폭보다 작도록 마련되며, 상기 복수의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부 중앙영역으로부터 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 한 쌍의 보빈다리일 수 있다.
상기 보빈은 금속 재질로 마련될 수 있다.
본 발명에 의하면, 헤드 스택 어셈블리의 버터플라이 모드(BFM) 주파수를 증가시킴으로써 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 증가시키고, 이에 따라 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 주요부 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 하드디스크 드라이브의 주요부 결합 사시도이고, 도 4는 도 1의 하드디스크 드라이브의 보빈 부위를 자세히 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 보빈이 제작의 편의를 위해 변경된 형상을 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 디스크(11, Disk)를 포함하는 디스크 팩(10, Disk Pack)과, 인쇄회로기판조립체(20, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 일단부에 읽기/쓰기 헤드(41)가 장착되고 타단부에는 보이스코일(34, Voice Coil)이 권회되는 보빈(45)이 마련된 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)와, 헤드 스택 어셈블리(40)를 회동시키기 위한 보이스코일모터(30, VCM, Voice Coil Motor)와, 커버(50, Cover)와, 베이스(60, Base)를 포함한다.
여기서, 베이스(60)에는 전술한 구성들이 장착되며, 커버(50)는 이러한 베이스(60)에 체결되어 장착된 구성들을 보호하는 역할을 담당한다.
디스크 팩(10)은, 높이 방향으로 배치되는 복수의 디스크(11)와, 디스크(11) 의 회전 축심을 형성하는 샤프트(13, Shaft)와, 샤프트(13)의 회전 반경 외측에 마련되어 디스크(11)를 지지하는 스핀들 모터 허브(미도시, Spindle Motor Hub)와, 스핀들 모터 허브를 회전시키는 스핀들 모터(미도시, Spindle Motor)와, 스핀들 모터 허브의 상부에 결합되는 클램프(14, Clamp)와, 클램프(14)를 가압하여 디스크(11)가 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크루(15, Clamp Screw)를 포함한다.
인쇄회로기판조립체(20)는, 베이스(60)의 저부에 결합되는 판 상의 인쇄회로기판(미도시, PCB, Printed Circuit Board)과, 헤드 스택 어셈블리(40)와 인접한 베이스(60)의 상면에 장착되어 헤드 스택 어셈블리(40)와 인쇄회로기판 간을 전기적으로 연결하는 유연성 인쇄회로기판(미도시, FPCB, Flexible Printed Circuit Board)과, 인쇄회로기판의 일측에 마련되는 인쇄회로기판 커넥터(21, PCB Connector)를 포함한다.
인쇄회로기판에는 디스크 팩(10), 헤드 스택 어셈블리(40) 및 보이스코일모터(30) 등을 제어할 수 있도록 다수의 칩(미도시)과 회로가 구비되어 있으며, 인쇄회로기판 커넥터(21)를 통하여 외부와 신호를 송수신하게 된다.
헤드 스택 어셈블리(40)는 디스크(11)에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 재생하기 위한 운반체로서, 디스크(11)에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기/쓰기 헤드(41, Read/Write Head)와, 읽기/쓰기 헤드(41)가 디스크(11) 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축(42, Pivot Shaft)을 축심으로 디스크(11) 상을 선회하는 액추에이터 아암(43, Actuator Arm)과, 피봇축(42)을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암(43)이 결합되어 지지되는 피봇축 홀더(44, Pivot Shaft Holder)와, 피봇축 홀더(44)에서 액추에이터 아암(43)의 반대측에 마련되는 보빈(45, Bobbin)을 포함한다.
읽기/쓰기 헤드(41)는, 디스크(11)의 표면에 형성된 자계를 감지하거나 디스크(11)의 표면을 자화시킴으로써 회전하는 디스크(11)로부터 정보를 읽거나 기록하는 역할을 담당한다. 이러한 읽기/쓰기 헤드(41)는, 스스로 데이터의 기록과 재생을 하기 위해서, 디스크(11)의 자계를 감지하기 위한 읽기 헤드와, 디스크(11)를 자화시키기 위한 쓰기 헤드로 이루어져 있다.
한편, 보이스코일모터(30)는, 읽기/쓰기 헤드(41)를 디스크(11) 상의 원하는 위치로 이동시키기 위하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 액추에이터 아암(43)을 소정의 방향으로 회동시키는 일종의 구동모터로서, 마그네트(33)를 구비하는 VCM 요크(31)와, VCM 요크(31)의 하방에 배치되되 보빈(45)에 결합되는 보이스코일(34, Voice Coil)을 포함한다.
이러한 보이스코일모터(30)는, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렀을 때 전자기력이 발생하는 원리를 이용한 것인데, 마그네트(33) 사이에 위치하는 보이스코일(34)에 전류를 인가함으로써 보빈(45)에 힘을 가하여 보빈(45)을 회동시키게 된다. 이와 같이 액추에이터 아암(43)이 소정의 방향으로 회동함으로써 액추에이터 아암(43)의 단부에 장착된 읽기/쓰기 헤드(41)가 회전하는 디스크(11)의 반경 방향으로 이동하면서 트랙(미도시, track)을 검색하여 액세스(access)할 수 있고, 이로 인해 디스크(11)에 데이터를 기록하거나 디스크(11)로 부터 기록된 데이터를 재생할 수 있다.
VCM 요크(31)는 마그네트(33)에 의하여 생성된 자속을 일정한 방향으로 집중시키기 위한 것으로, 일반적으로 투자율이 높은 순철(pure steel)로 제작된다.
한편, 하드디스크 드라이브(1)에서 헤드 스택 어셈블리(40)의 구동 시 버터플라이 모드(BFM)에 의해 피봇축(42)을 중심으로 피봇축 홀더(44)의 일측에 마련된 액추에이터 아암(43)의 일부분과 보빈(45)이 장착된 액추에이터 아암(43)의 다른 부분이 서로 비틀리는 형태를 가지게 되고, 이러한 버터플라이 모드는 읽기/쓰기 헤드(41)가 정밀하게 트랙을 추종하지 못하게 되는 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 발생시키고 그 결과 하드디스크 드라이브의 성능을 저하시키는 원인이 됨은 전술한 바와 같다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 실시 예에서는, 트랙 비정렬(Track Mis-Registration, TMR)을 줄이기 위하여 서보 대역폭(Servo bandwidth)을 높일 수 있도록 버터플라이 모드 주파수(butterfly mode frequency)를 높이기 위해 보빈(45)의 재질을 변경하고 구조를 개선하였다. 즉 버터플라이 모드 주파수(butterfly mode frequency)를 높이기 위해 보빈(bobbin)을 금속(metal) 재질, 예를 들어 알루미늄 재질로 제작된 보빈을 적용하고, 금속 재질로 제작된 보빈(45)을 적용함으로써 발생될 수 있는 질량의 증가 또는 질량 및 관성모멘트의 증가가 없도록 보빈(45)의 형상을 최적화하였다. 이에 대해서 이하 상세히 설명하기로 한다.
헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)는 탄성계수(k)의 값에 비례하며 질량(m) 값에 반비례하는데, 헤드 스택 어셈블리(40)의 주파수(f)는 보빈(45)의 재질을 금속 재질로 마련하는 경우 플라스틱 재질의 보빈(45)에 비하여 상승할 수 있으나, 단순히 플라스틱 재질을 금속 재질로 대체하면 헤드 스택 어셈블리(40) 전체의 질량 및 관성모멘트가 증가하는 문제점이 생긴다.
따라서, 질량 또는 질량과 관성모멘트를 증가 없이 또는 크게 증가시키지 않으면서 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)를 증가시킬 수 있도록 보빈(45)의 형상 최적화 설계가 필요하다.
도 6은 도 4에 도시된 보빈의 위상최적화를 위한 모델링 모습을 나타낸 개략적인 모식도이고, 도 7 내지 도 10은 도 6의 보빈의 위상최적화 설계 과정을 나타낸 개략적인 모식도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 보빈(45)의 형상 최적화를 위해 모델링의 대상이 되는 보빈(45a)은 재질이 알루미늄이고 보이스코일(34)의 사다리꼴 형상에 대응되는 형상을 가지며, 분할된 다수의 단위 영역(S)들을 포함한다.
보빈(45)의 최적화된 형상을 찾기 위해, 도 7 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 먼저 보빈(45)의 관성모멘트를 고려하지 않은 상태에서, 알루미늄 재질로 마련된 보빈(45a)을 대상으로 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)를 최대값으로 만드는 과정을 반복한다.
도 7은 보빈(45a)의 다수의 단위 영역(S)들을 알루미늄 재질로 하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)를 최대값으로 만드는 과정을 1회 진행한 경우의 보빈(45a)의 형상이며, 도 8은 이러한 과정을 5회 진행한 경우의 보빈(45a)의 형상이고, 도 9는 이러한 과정을 7회 진행한 경우의 보빈(45a)의 형상이며, 도 10은 이러한 과정을 13회 진행한 경우의 보빈(45a)의 형상이다. 도 7 내지 도 10에 있어서, 색깔이 짙게 표현된 영역(D)은 알루미늄 재질 영역이며, 색깔이 흐리게 표현된 영역(T)은 부재가 없는 빈 공간을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 10에 도시된 방법과 같은 방법으로, 반복 횟수를 증가시킴에 따라 얻어지는 최적화된 보빈(45)의 형상은 도 4에 도시된 바와 같으며, 제작의 편의 및 제작비용을 고려하여 최적화시킨 보빈(45)의 형상은 도 5에 도시된 바와 같다.
도 4에 도시된 다수의 돌출부(P)들은 도 7 내지 도 10의 보빈(45a, 도 6 참조)의 위상최적화 결과에 따라 얻어진 형상에 의해 생성되는 부분으로, 이러한 돌출부(P)들은 보빈(45a)의 형상 및 크기 등에 따라 변할 수 있다. 따라서, 이하에서는 돌출부(P)들이 생략된 상태, 즉 도 5에 도시된 바와 같이, 제작의 편의를 고려한 보빈(45)의 형상을 토대로 본 실시 예를 설명하기로 하며, 이러한 사항은 후술하는 본 발명의 제2 실시 예 및 제3 실시 예의 경우에도 동일하므로 중복되는 설명은 생략한다.
본 실시 예의 보빈(45)은 관성모멘트를 고려하지 않고 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)를 증가시킨 형상으로서, 실질적으로 'ㅈ'자 평면 형상을 갖도록 마련되어 보이스코일(34)에 결합된다.
도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 보빈(45)은, 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부에 결합되는 보빈몸체(451)와, 보빈몸체(451)의 일단부로부 터 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 연장되어 결합되는 한 쌍의 보빈다리(452)를 포함한다.
즉, 보빈몸체(451)는 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부 내측과 양 모서리부에 결합되고, 한 쌍의 보빈다리(452)는 보빈몸체(451)의 일단부로부터 보이스코일(34)의 타단부 양 모서리 측으로 각각 연장되어 보이스코일(34)의 타단부 양 모서리부에 결합된다.
보빈몸체(451)는 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM, butterfly mode)에서 헤드 스택 어셈블리(40) 전체의 강성효과를 높이도록 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부에 결합되는 것으로, 피봇축 홀더(44)에 인접한 부분의 폭(W1)이 반대측 부분의 폭(W2)보다 크도록 마련된다.
한 쌍의 보빈다리(452)는 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM)에서 헤드 스택 어셈블리(40) 전체의 질량효과를 줄이도록 소정의 폭(W3)을 가지고 보빈몸체(451)의 일단부로부터 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되어 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역에 결합된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시 예의 보이스코일(34)은 피봇축 홀더(44)에 인접한 부분의 폭이 반대측 부분의 폭보다 좁은 사다리꼴 형상을 갖는다. 또한, 보빈몸체(451)는 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부 내측과 양 모서리부에 결합된 후 보빈다리(452) 측으로 연장되고, 한 쌍의 보빈다리(452)는 보빈몸체(451)의 일단부로부터 보이스코일(34)의 타단부 양 모서리 측으로 각각 연장됨으로써, 본 실시 예의 보빈(45)은 전술한 바와 같이 'ㅈ'자 평면 형상을 갖는다.
또한, 보빈몸체(451)의 높이(H1)는 보빈(45)의 전체 높이(H2)의 4/5 내지 5/6 정도로 마련되며, 이에 따라 한 쌍의 보빈다리(452) 사이의 제거 영역(E1)의 중앙 부분의 높이(H3)는 보빈(45)의 전체 높이(H2)의 1/5 내지 1/6 정도로 마련된다(도 5 참조).
본 실시 예의 보빈(45)은 종래의 플라스틱 재질의 보빈에 비하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)가 190 Hz 정도 상승하게 되며, 이에 따라 본 실시 예의 하드디스크 드라이브(1)는 트랙 비정렬(TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있어 신뢰도가 향상될 수 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브를 설명하면 다음과 같다. 단, 설명의 편의상 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보빈의 사시도이며, 도 12는 도 11의 보빈이 제작의 편의를 위해 변경된 형상을 도시한 사시도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 보빈(46)은 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부에 결합되는 보빈몸체(461)와, 보빈몸체(461)의 일단부로부터 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 연장되어 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역에 결합되는 한 쌍의 보빈다리(462)를 포함한다.
보빈몸체(461)는 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM, butterfly mode)에서 헤드 스택 어셈블리(40) 전체의 강성효과를 높이도록 피봇축 홀더(44)에 인접한 보이스코일(34)의 일단부에 결합되는 것으로, 한 쌍의 제1 단위몸체(461a)와, 제1 단위몸체(461a)의 상면보다 낮은 위치에서 상면이 마련되는 제2 단위몸체(461b)를 포함한다. 여기서 제1 단위몸체(461a)와 제2 단위몸체(461b)의 저면은 동일 평면 상에 위치하므로 제1 단위몸체(461a)와 제2 단위몸체(461b) 두께는 상호 다르게 된다.
전술한 제1 실시 예와 달리, 이와 같이 제1 단위몸체(461a)와 제2 단위몸체(461b)의 두께를 상호 다르게 마련한 것은, 헤드 스택 어셈블리(40)의 경량화를 위한 방안으로 버터플라이 모드 주파수 감소를 최소화하고 질량 및 관성모멘트를 감소시키기 위한 것이다.
즉 한 쌍의 제1 단위몸체(461a)는 한 쌍의 보빈다리(462)의 일단부로부터 각각 연장되어 한 쌍의 보빈다리(462)와 함께 실질적으로 'X'자 형상을 이루도록 마련되고, 제2 단위몸체(461b)는 제1 단위몸체(461a)보다 두께가 얇게 마련된다. 또한, 피봇축 홀더(44)에 인접한 부분의 폭(W4)이 반대측 부분의 폭(W5)보다 작도록 마련된다.
한 쌍의 보빈다리(462)는 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM)에서 질량효과를 줄이도록 소정의 폭(W6)을 가지고 보빈몸체(461)의 일단부로부터 보이스코일(34)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되며, 이에 의하여 본 실시 예의 보빈(46)은 전체적으로 'ㅈ'자 평면 형상을 갖게 된다.
또한, 보빈몸체(461a, 461b)의 높이(H4)는 보빈(46)의 전체 높이(H5)의 4/5 내지 5/6 정도로 마련되며, 이에 따라 한 쌍의 보빈다리(462) 사이의 제거 영역(E2)의 중앙 부분의 높이(H6)는 보빈(46)의 전체 높이(H5)의 1/5 내지 1/6 정도로 마련된다(도 12 참조).
본 실시 예의 보빈(46)은 종래의 플라스틱 재질의 보빈에 비하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)가 160 Hz 정도 상승하게 되며, 관성모멘트는 0.49 kgmm2 정도로 종래의 플라스틱 보빈의 관성모멘트(0.51kgmm2)에 비하여 감소하게 된다. 이에 따라 본 실시 예의 하드디스크 드라이브는 트랙 비정렬(TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있게 되어 신뢰도가 향상될 수 있다.
한편, 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브를 설명하면 다음과 같다. 단, 설명의 편의 상 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브에서 설명한 바와 동일한 것에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 보빈의 사시도이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 보빈(47)은 피봇축 홀더(미도시)에 인접한 보이스코일(미도시)의 일단부에 결합되는 보빈몸체(471)와, 보빈몸체(471)의 일단부로부터 보이스코일(미도시)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 연장되어 보이스코일(미도시)의 타단부의 상호 이격된 영역에 결합되는 한 쌍의 보빈다리(472)를 포함한다.
보빈몸체(471)는 전술한 제2 실시 예와 마찬가지로 피봇축 홀더(미도시)에 인접한 부분의 폭(W7)이 피봇축 홀더(미도시)에 인접하지 않은 부분의 폭(W8)보다 작도록 마련되며, 한 쌍의 보빈다리(472)는 소정의 폭(W9)을 가지고 보빈몸체(471)의 일단부로부터 보이스코일(미도시)의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되어 보이스코일(미도시)의 타단부의 상호 이격된 영역에 결합되며, 이에 따라 본 실시 예의 보빈(47)은 전체적으로 'ㅈ'자 평면 형상을 갖는다.
또한, 보빈몸체(471)의 높이(H7)는 보빈(47)의 전체 높이(H8)의 4/5 내지 5/6 정도로 마련되며, 이에 따라 한 쌍의 보빈다리(472) 사이의 제거 영역(E3)의 중앙 부분의 높이(H9)는 보빈(47)의 전체 높이(H8)의 1/5 내지 1/6 정도로 마련된다(도 13 참조).
본 실시 예의 보빈(47)은 종래의 플라스틱 재질의 보빈에 비하여 헤드 스택 어셈블리(40)의 버터플라이 모드(BFM) 주파수(f)를 상승시키면서도, 관성모멘트를 줄임으로써, 본 실시 예의 하드디스크 드라이브(1)는 트랙 비정렬(TMR)을 종래 보다 감소시킬 수 있어 신뢰도가 향상될 수 있다.
전술한 실시 예들에서는 보빈이 알루미늄 재질로 제작되는 것에 대하여 상술하였으나, 알루미늄이 아닌 다른 금속 재질로 제작될 수도 있음은 당연하다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예들에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 스택 어셈블리의 버터플라이 모드를 개략적으로 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 주요부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 하드디스크 드라이브의 주요부 결합 사시도이다.
도 4는 도 1의 하드디스크 드라이브의 보빈 부위를 자세히 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 보빈이 제작의 편의를 위해 변경된 형상을 도시한 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 보빈의 위상최적화를 위한 모델링 모습을 나타낸 개략적인 모식도이다.
도 7 내지 도 10은 도 6의 보빈의 위상최적화 설계 과정을 나타낸 개략적인 모식도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 보빈의 사시도이다.
도 12는 도 11의 보빈이 제작의 편의를 위해 변경된 형상을 도시한 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 보빈의 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 하드디스크 드라이브 10 : 디스크 팩
20 : 인쇄회로기판조립체 30 : 보이스코일모터
34 : 보이스코일 40 : 헤드 스택 어셈블리
41 : 읽기/쓰기 헤드 42 : 피봇축
43 : 액추에이터 아암 44 : 피봇축 홀더
45, 46, 47 : 보빈 451 : 보빈몸체
452 : 보빈다리 461a : 제1 단위몸체
461b : 제2 단위몸체 50 : 커버
60 : 베이스

Claims (10)

  1. 읽기/쓰기 헤드가 디스크 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축을 축심으로 디스크 상을 선회하는 액추에이터 아암;
    상기 피봇축을 회전 가능하게 지지하는 피봇축 홀더를 기준으로 상기 읽기/쓰기 헤드의 반대 방향에 마련되는 보빈; 및
    상기 보빈에 결합되는 보이스코일을 포함하며,
    상기 보빈은,
    상기 피봇축 홀더에 인접한 상기 보이스코일의 일단부에 결합되는 보빈몸체; 및
    상기 보빈몸체의 일단부로부터 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역으로 각각 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 복수의 보빈다리를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 보빈다리는 한 쌍의 보빈다리이며,
    상기 보빈은 실질적으로 ‘ㅈ’자 평면 형상인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보이스코일은 실질적으로 사다리꼴 형상을 가지며,
    상기 한 쌍의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부로부터 상기 보이스코일의 타단부 양 모서리 측으로 상호 둔각을 이루며 연장되어 상기 보이스코일의 타단부 양 모서리부에 결합되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 보빈몸체는 상기 보빈의 전체 높이의 4/5 내지 5/6에 해당하는 높이를 갖도록 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 보빈몸체는,
    상기 한 쌍의 보빈다리의 상면과 실질적으로 동일 평면상에 상면이 마련되는 한 쌍의 제1 단위몸체; 및
    상기 한 쌍의 제1 단위몸체의 상면보다 낮은 위치에서 상면이 마련되는 제2 단위몸체를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 제1 단위몸체는,
    상기 한 쌍의 보빈다리와 함께 실질적으로 'X'자 형상을 이루도록 상기 한 쌍의 보빈다리의 일단부로부터 각각 연장되며,
    상기 제2 단위몸체는 실질적으로 사다리꼴 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 단위몸체와 상기 제2 단위몸체의 두께는 상호 다르며,
    상기 제2 단위몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 폭보다 작도록 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보빈몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 부분의 폭보다 크도록 마련되며,
    상기 복수의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부 양 모서리부로부터 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 한 쌍의 보빈다리인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 보빈몸체는 상기 피봇축 홀더에 인접한 부분의 폭이 반대측 부분의 폭보다 작도록 마련되며,
    상기 복수의 보빈다리는 상기 보빈몸체의 일단부 중앙영역으로부터 연장되어 상기 보이스코일의 타단부의 상호 이격된 영역에 각각 결합되는 한 쌍의 보빈다리 인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 보빈은 금속 재질로 마련되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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