KR20120110820A - 헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브 - Google Patents

헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브 Download PDF

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KR20120110820A
KR20120110820A KR1020110028943A KR20110028943A KR20120110820A KR 20120110820 A KR20120110820 A KR 20120110820A KR 1020110028943 A KR1020110028943 A KR 1020110028943A KR 20110028943 A KR20110028943 A KR 20110028943A KR 20120110820 A KR20120110820 A KR 20120110820A
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삼성전자주식회사
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Abstract

헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브이 개시된다. 본 발명에 따른 헤드 짐발 조립체는, 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더가 결합되는 플렉셔(Flexure)와, 플렉셔의 상부에 배치되는 로드빔과, 로드빔에 인접하게 배치되는 베이스플레이트와, 로드빔과 베이스플레이트를 연결하는 힌지를 구비하는 서스펜션; 및 서스펜션에 상호 이격되어 결합되며, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 로드빔과 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 로드빔과 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 적어도 어느 하나를 조절하는 적어도 하나의 압전필름을 포함한다.

Description

헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브{Head Gimbal Assembly and Hard Disk Drive Having The Same}
본 발명은, 헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 슬라이더의 안정적인 부상을 위한 자세 제어를 능동적으로 수행할 수 있는 헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 읽기/쓰기 헤드(read/write head)를 사용하여 디스크에 데이터를 기록하거나 디스크에 저장된 데이터를 재생하는 장치로서, 대량의 데이터를 고속으로 액세스(Access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로 현재 널리 사용되고 있다.
하드디스크 드라이브의 구조를 간략히 살펴보면, 하드디스크 드라이브는 데이터의 기록을 위한 디스크와, 디스크를 회전시키는 스핀들 모터와, 디스크에 데이터를 기록하고 디스크에 기록된 데이터를 재생하기 위한 읽기/쓰기 헤드를 갖는 헤드 스택 어셈블리를 구비한다.
헤드 스택 어셈블리는 보이스코일모터(VCM)에 의해 회동축을 중심으로 회동하게 된다. 이러한 헤드 스택 어셈블리는 회동축에 회동가능하게 결합된 액추에이터 아암과, 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더와, 액추에이터 아암에 설치되어 슬라이더를 디스크의 표면 쪽으로 탄성바이어스되게 지지하는 서스펜션을 구비한다. 여기서 읽기/쓰기 헤드와, 슬라이더와, 서스펜션 등으로 이루어지는 서브 조립체는 통상적으로 헤드 짐발 조립체(HGA, Head Gimbal Assembly)로 불린다.
그리고 서스펜션은, 베이스플레이트(base plate)와, 로드빔(loadbeam)과, 베이스플레이트(base plate) 및 로드빔(loadbeam)을 연결하는 힌지(hinge)와, 플렉셔(flexure)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 또한 플렉셔 말단부의 슬라이더가 부착되는 부분은 특히, 짐발(gimbal)이라 칭하며, 이러한 짐발은, 슬라이더의 안정적인 부상을 위한 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(Roll Static Attitude, RSA), 그리고 강성(Pitch/Roll Stiffness)과 관련해서 아주 중요한 부분이다.
여기서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)는 로드빔과 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각을 말하며, 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)는 로드빔과 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각을 말한다.
하드디스크 드라이브가 구동하게 되면, 슬라이더가 램프(ramp)로부터 디스크 위로 로딩(loading)되는데, 이 때 슬라이더는 안정적인 부상을 위해서 일정한 자세를 가질 필요가 있다. 만약 슬라이더의 초기 각도가 규정된 범위를 벗어날 경우, 부상 높이 및 장기 신뢰성 측면에서 문제가 발생할 수 있다.
그런데 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)와 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)는 슬라이더가 부상함에 있어 초기 자세를 결정짓는 요소이며, 따라서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)의 값은, 슬라이더를 서스펜션에 결합시키는 HGA(Head Gimbal Assembly) 공정 및 서스펜션을 엑추에이터 아암 등에 결합시키는 HSA(Head Stack Assembly) 공정 등의 각 공정 별로 스펙(spec.)을 정하여 철저히 관리하고 있는 실정이다.
일반적으로, 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)는 0도(degree) 중심값을 유지하는 것이 바람직하고, 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)는 필요에 따라 일정한 목표의 설계값을 갖는다. 이때, 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)가 설계값보다 커지면 부상높이(Flyng Height)가 높아지고, 로딩 및 언로딩 시 스크래치(scratch) 발생 등의 신뢰성에 문제를 일으키게 된다.
그런데 이러한 서스펜션의 중요 스펙(spec.)인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)는 서스펜션의 제작과정에서 정해지나, 이 후 HGA(Head Gimbal Assembly) 공정 및 HSA(Head Stack Assembly) 공정을 지나면서 그 값에 대한 변동이 심해질 수 있으며, 심한 경우에는 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)와 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)가 요구되는 설계값에서 벗어날 수 있음에도 불구하고 이러한 경우 이를 정정할 수 있는 효율적인 방안이 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 HSA(Head Stack Assembly) 공정 후에도 능동보상을 통하여 요구되는 설계값으로 일치시킬 수 있어 HGA(Head Gimbal Assembly) 및 HSA(Head Stack Assembly) 등과 같은 부품 수율과 하드디스크 드라이브의 수율을 높일 수 있고, 또한 슬라이더의 부상 안정성을 확보하여 내충격성 및 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있는 헤드 짐발 조립체 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더가 결합되는 플렉셔(Flexure)와, 상기 플렉셔의 상부에 배치되는 로드빔과, 상기 로드빔에 인접하게 배치되는 베이스플레이트와, 상기 로드빔과 상기 베이스플레이트를 연결하는 힌지를 구비하는 서스펜션; 및 상기 서스펜션에 상호 이격되어 결합되며, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 적어도 어느 하나를 조절하는 적어도 하나의 압전필름을 포함하는 헤드 짐발 조립체가 제공될 수 있다.
상기 적어도 하나의 압전필름은 한 쌍 마련되며, 상기 서스펜션은, 상기 읽기/쓰기 헤드에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 헤드트레이스; 및 상기 한 쌍의 압전필름에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 압전필름트레이스를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 헤드트레이스는, 상기 플렉셔의 길이방향 모서리부로부터 이격 배치되는 부분으로 아크 형상을 갖는 아웃트리거(Out-Trigger)를 포함하며, 상기 압전필름은 상기 아웃트리거 상에 배치될 수 있다.
상기 플렉셔는, 상기 슬라이더가 탑재되는 슬라이더 탑재부가 마련되는 제1 플렉셔 몸체; 상기 제1 플렉셔 몸체에 이격배치되는 제2 플렉셔 몸체; 및 상기 제1 플렉셔 몸체와 상기 제2 플렉셔 몸체를 연결하는 브릿지를 포함하며, 상기 압전필름은 상기 브릿지 상에 배치될 수 있다.
상기 서스펜션은, 상기 플렉셔에 박막 형태로 결합되며, 전기적 절연물질로 이루어져 상기 헤드트레이스와 상기 플렉셔 간을 전기적으로 절연하는 유전체층을 더 포함할 수 있다.
상기 압전필름은, 전류 공급에 의해 인장 또는 수축할 수 있는 압전층; 상기 압전층의 상부에 피막된 금속전극인 상부 전극층; 및 상기 압전층의 하부에 피막된 금속전극인 하부 전극층을 포함할 수 있다.
상기 압전필름은, 상기 하부 전극층의 하부에 배치되는 지르코니아(ZrO2)층; 및 상기 지르코니아층 하부에 배치되는 실리콘(Si) 기판을 더 포함할 수 있다.
상기 압전소자는, PZT(Lead Zirconate Titanate, Pb[Zrx Ti1-x]O3, 0<x<1) 및 페로브스카이트(Perovskite) 구조를 갖는 비납계 압전소자 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 페로브스카이트 구조를 갖는 비납계 압전소자는, BT(BaTiO3), BNT((Bi1/2Na1/2)TiO3) 및 KNN((K, Na)NbO3) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 디스크; 및 상기 디스크 상에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기/쓰기 헤드를 구비하는 헤드 짐발 조립체를 포함하며, 상기 헤드 짐발 조립체는, 상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더가 결합되는 플렉셔(Flexure)와, 상기 플렉셔의 상부에 배치되는 로드빔과, 상기 로드빔에 인접하게 배치되는 베이스플레이트와, 상기 로드빔과 상기 베이스플레이트를 연결하는 힌지를 구비하는 서스펜션; 및 상기 서스펜션에 상호 이격되어 결합되며, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 적어도 어느 하나를 조절하는 적어도 하나의 압전필름을 포함하는 하드디스크 드라이브가 제공될 수 있다.
상기 적어도 하나의 압전필름은 한 쌍 마련되며, 상기 서스펜션은, 상기 읽기/쓰기 헤드에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 헤드트레이스; 및 상기 한 쌍의 압전필름에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 압전필름트레이스를 더 포함할 수 있다.
상기 한 쌍의 헤드트레이스는, 상기 플렉셔의 길이방향 모서리부로부터 이격배치되는 아크 형상을 갖는 아웃트리거(Out-Trigger)를 포함하며, 상기 압전필름은 상기 아웃트리거 상에 배치될 수 있다.
상기 플렉셔는, 상기 슬라이더가 탑재되는 슬라이더 탑재부가 마련되는 제1 플렉셔 몸체; 상기 제1 플렉셔 몸체에 이격배치되는 제2 플렉셔 몸체; 및 상기 제1 플렉셔 몸체와 상기 제2 플렉셔 몸체를 연결하는 브릿지를 포함하며, 상기 압전필름은 상기 브릿지 상에 배치될 수 있다.
상기 서스펜션은, 상기 플렉셔에 박막 형태로 결합되며, 전기적 절연물질로 이루어져 상기 헤드트레이스와 상기 플렉셔 간을 전기적으로 절연하는 유전체층을 더 포함할 수 있다.
상기 압전필름은, 전류 공급에 의해 인장 또는 수축할 수 있는 압전층;
상기 압전층의 상부에 피막된 금속전극인 상부 전극층; 상기 압전층의 하부에 피막된 금속전극인 하부 전극층; 상기 하부 전극층의 하부에 배치되는 지르코니아(ZrO2)층; 및 상기 지르코니아층 하부에 배치되는 실리콘(Si) 기판을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, HSA(Head Stack Assembly) 공정 후 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 측정과정에서 능동보상을 통하여 요구되는 설계값으로 일치시킬 수 있어, HGA(Head Gimbal Assembly) 및 HSA(Head Stack Assembly) 등과 같은 부품 수율과 하드디스크 드라이브의 수율을 높일 수 있고, 또한 슬라이더의 부상 안정성을 확보하여 내충격성 및 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 'A'영역의 확대 측면도이다.
도 3은 도 1의 하드디스크 드라이브에서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 설명하기 위한 헤드 짐발 조립체의 주요부 측면도이다.
도 4는 도 1의 하드디스크 드라이브에서 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 설명하기 위한 헤드 짐발 조립체의 주요부 측면도이다.
도 5는 도 1의 하드디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체의 주요부 평면도이다.
도 6은 도 5의 'B'영역의 확대도이다.
도 7은 도 5의 압전필림의 구조를 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체의 주요부 평면도이다.
도 9는 도 8의 'C'영역의 확대도이다.
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, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 'A'영역의 확대 측면도이며, 도 3은 도 1의 하드디스크 드라이브에서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 설명하기 위한 헤드 짐발 조립체의 주요부 측면도이고, 도 4는 도 1의 하드디스크 드라이브에서 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 설명하기 위한 헤드 짐발 조립체의 주요부 측면도이며, 도 5는 도 1의 하드디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체의 주요부 평면도이고, 도 6은 도 5의 'B'영역의 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브(1)는, 디스크 팩(100, Disk Pack)과, 인쇄회로기판조립체(200, Printed Circuit Board Assembly)와, 베이스(300, Base)와, 커버(400, Cover)와, 헤드 스택 어셈블리(500, HSA, Head Stack Assembly)를 구비한다.
디스크 팩(100)은, 디스크(111)의 회전축심을 형성하는 샤프트(113, Shaft)와, 샤프트(113)의 반경방향 외측에 마련되어 디스크(111)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(115, Clamp)와, 클램프(115)를 가압하여 디스크(111)가 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크류(미도시, Clamp Screw)를 구비한다.
그리고 인쇄회로기판조립체(200, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)는, 판 상의 인쇄회로기판(미도시, PCB)과, 인쇄회로기판의 일측에 마련되는 인쇄회로기판 커넥터(210, PCB Connector)를 구비한다. 인쇄회로기판에는 디스크(111, Disk) 및 읽기/쓰기 헤드(610)를 제어하도록 다수의 칩(미도시)과 회로가 구비되어 있으며, 인쇄회로기판 커넥터(61)를 통하여 외부와 신호를 송수신하게 된다.
베이스(70)는 골조를 이루는 것으로서, 베이스(70)에는, 디스크 팩(10), 헤드 스택 어셈블리(500), 그리고 인쇄회로기판조립체(60) 등이 조립된다. 또한 베이스(70)에는, 전원이 차단되는 경우 등에 있어서 읽기/쓰기 헤드(610)가 파킹(parking)되는 램프(310, ramp)가 설치되어 있다.
커버(400, cover)는 베이스(300)의 상면을 차폐하여 디스크(111) 및 헤드 스택 어셈블리(500) 등을 보호한다.
헤드 스택 어셈블리(500)는, 디스크(111) 상에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기/쓰기 헤드(610)를 구비하는 헤드 짐발 조립체(600, HGA, Head Gimbal Assembly)와, 읽기/쓰기 헤드(610)가 디스크(111) 상의 데이터를 액세스할 수 있도록 피봇축(520)을 축심으로 디스크(111) 상을 선회하는 액추에이터 아암(510)과, 피봇축(520)을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암(510)이 결합되어 지지되는 피봇축 홀더(521)와, 피봇축 홀더(521)에서 액추에이터 아암(510)의 반대방향에 마련되어 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)의 마그네트(미도시) 사이에 위치하도록 VCM 코일(미도시)이 권회된 보빈(미도시)을 구비한다.
헤드 짐발 조립체(600, HGA, Head Gimbal Assembly)는, 읽기/쓰기 헤드(610)와, 읽기/쓰기 헤드(610)가 탑재되는 슬라이더(620)와, 서스펜션(630, Suspension)과, 서스펜션(630)의 플렉셔(640, Flexure)에 결합되는 헤드트레이스(634) 상에 결합되되 상호 이격 배치되는 한 쌍의 압전필름(650)을 포함한다.
읽기/쓰기 헤드(610)가 탑재된 슬라이더(620)에는, 데이터의 기록 및 재생 작업이 진행되는 중에, 디스크(111)의 회전에 의한 양력과 서스펜션(630)에 의한 탄성력이 작용하게 된다. 따라서 슬라이더(620)는 양력과 탄성력이 평형을 이루는 높이에서 디스크(111) 표면 위에 부상된 상태를 유지하게 된다.
그리고 슬라이더(620)에 탑재된 읽기/쓰기 헤드(610)는 회전하는 디스크(111)와 일정한 간격을 유지하며 디스크(111)의 트랙(Track)에 데이터를 기록 및 재생하게 된다.
한편 서스펜션(630)은, 도 3 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 읽기/쓰기 헤드(610)가 탑재된 슬라이더(620)가 결합되는 플렉셔(640)와, 플렉셔(640)의 상부에 배치되는 로드빔(633)과, 로드빔(633)에 인접하게 배치되는 베이스플레이트(631)와, 로드빔(633)과 베이스플레이트(631)를 연결하는 힌지(632)와, 읽기/쓰기 헤드(610)에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 헤드트레이스(634)와, 한 쌍의 압전필름(650)에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 압전필름트레이스(635)와, 전기적 절연물질로 이루어져 헤드트레이스(634)와 플렉셔(640) 간을 전기적으로 절연하는 유전체층(636)을 포함한다.
베이스플레이트(631)는, 본 실시 예에서 부식에 강한 스테인리스 스틸(stainless steel)로 제작되며, 그 일측은 액추에이터 아암(510)과 연결되며 타측은 힌지(632)를 통하여 로드빔(633)과 연결된다. 로드빔(633)은, 베이스플레이트(631)와 마찬가지로 스테인리스 스틸로 제작될 수 있으며, 일측이 힌지(632)를 통하여 베이스플레이트(631)에 연결된다. 또한 로드빔(633)에는 플렉셔(640) 쪽으로 돌출된 딤플(633a)이 형성되어 이 딤플(633a)에 의해 플렉셔(640)에는 소정의 탄성력이 제공된다.
플렉셔(640)는 본 실시 예에서 스테인리스 스틸(Stainless Steel)의 재질로 제작된다. 이러한 플렉셔(640)는, 슬라이더(620)가 탑재되는 슬라이더 탑재부(646)가 마련되는 제1 플렉셔 몸체(642)와, 제1 플렉셔 몸체(642)에 이격배치되는 제2 플렉셔 몸체(643)와, 제1 플렉셔 몸체(642)와 제2 플렉셔 몸체(643)를 연결하는 브릿지(644)를 포함한다. 그리고 브릿지(644)에는 적어도 일 영역에서 브릿지(644)의 길이방향의 가로방향으로 돌출되어 마련되는 돌출지지부(645)가 마련되어 있다. 특히 플렉셔(640)에서 슬라이더(620)가 부착되는 말단부는 짐발(641, gimbal, 도 3 참조)이라 칭하기도 한다.
돌출지지부(645)는 한 쌍 마련되어, 플렉셔(640)의 모서리를 지나는 한 쌍의 헤드트레이스(634, Traces)의 일부분을 지지한다. 그리고 슬라이더 탑재부(646)에는 플렉셔(640)의 선단부에 마련되어 읽기/쓰기 헤드(610)가 장착되는 슬라이더(620, Slider)가 탑재된다.
헤드트레이스(634)는 읽기/쓰기 헤드(610)에 전류를 인가하기 위하여 읽기/쓰기 헤드(610)에 전기적으로 연결된다. 본 실시 예에서 헤드트레이스(634)는, 전기 전도성이 우수한 구리(Cu) 소재로 제작되며, 한 쌍으로 마련되어 플렉셔(640)의 길이방향을 따라 양측 모서리를 따라 유전체층(636) 상에 배치되어 슬라이더 탑재부(646)까지 연장된다.
즉, 헤드트레이스(634)는 제1 플렉셔 몸체(642)의 모서리부를 지나, 플렉셔(640)의 측면 양쪽에 마련된 돌출지지부(645)에 의해 지지되어 플렉셔(640)의 길이방향 모서리부로부터 소정의 거리만큼 이격된 상태로 배치된 후 슬라이더 탑재부(646)까지 이어지는 형상으로, 전체적으로 플렉셔(640)의 외곽을 둘러싸는 형상으로 배치된다. 이러한 헤드트레이스(634)의 말단부에는 슬라이더(620)와 전기적 접속을 가능하게 하는 제1 패드(637)가 마련된다.
그리고 헤드트레이스(634)는, 플렉셔(640)의 길이방향 모서리부로부터 이격 배치되는 부분으로 아크 형상을 갖는 아웃트리거(639, Out-Trigger)를 구비한다. 즉 헤드트레이스(634)에서 플렉셔(640)의 브릿지(644)를 따라 나란하게 배치되되 브릿지(644)와 이격된 상태로 배치되는 부분으로서 방아쇠 형태를 갖는 부분이 있는데, 이를 아웃트리거(639, Out-Trigger)라 한다.
본 실시 예에서 압전필름(650)은 이 아웃트리거(639) 상에 배치되어, 압전필름트레이스(635)를 통하여 압전필름(650)에 전류가 인가되면 압전필름(650)이 팽창 또는 수축하게 되고 이에 따라 플렉셔(640)의 짐발(641)이 미세하게 로드빔(633)에 대하여 상대 회동함으로써 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(θ1, PSA, Pitch Static Attitude)를 조절할 수 있거나 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(θ2, Roll Static Attitude, RSA)를 조절할 수 있게 된다. 이에 대해서는 자세히 후술하기로 한다.
한편 유전체층(636)은 헤드트레이스(634)와 플렉셔(640) 간에 전기적 절연을 수행한다. 본 실시예에서는 그 소재로 폴리이미드(Polyimide) 수지가 사용된다.
그리고 한 쌍의 압전필름트레이스(635)는 압전필름(650)에 전류를 인가하기 위하여 압전필름(650)에 전기적으로 연결된다. 이러한 압전필름트레이스(635)는 본 실시 예에서 한 쌍의 헤드트레이스(634)에 나란히 배치되되 플렉셔(640)의 길이방향 중심축을 기준으로 한 쌍의 헤드트레이스(634)의 외측에 나란하게 각각 배치된다. 그러나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되지 않고, 압전필름트레이스(635)는 헤드트레이스(634)의 외측 뿐 아니라 내측에 배치될 수도 있고, 경우에 따라, 헤드트레이스(634)가 본 실시예와 같이 복수 개의 트레이스로 구성되는 경우 하나의 트레이스와 다른 하나의 트레이스 사이에 배치될 수도 있을 것이다.
또한 본 실시 예에서 압전필름트레이스(635)는, 헤드트레이스(634)와 달리, 플렉셔(640)의 슬라이더 탑재부(646)까지 이르지 않고, 아웃트리거(639)의 어느 일 지점까지 배치되어 압전필름(650)과 전기적으로 연결된다. 그리고 압전필름트레이스(635)의 말단부에는 압전필름(650)과 전기적 연결을 위한 제2 패드(638)가 마련된다.
한편 한 쌍의 압전필름(650)은 본 실시 예에서 헤드트레이스(634)의 아웃트리거(639) 상에 배치되어, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 조절하거나 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 조절한다.
여기서, 도 3 및 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 피치 정적 자세(θ1, PSA, Pitch Static Attitude)는 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각을 말하며, 롤 정적 자세(θ2, RSA, Roll Static Attitude)는 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각을 말한다.
따라서 아웃트리거(639) 상에 대칭으로 배치되어 있는 한 쌍의 압전필름(650)에 압전필름트레이스(635)를 통하여 전류가 공급되면, 압전필름(650)이 압축 또는 수축하게 되고 이에 의하여 플렉셔(640)의 짐발(641)이 어느 한 지점을 중심으로 상하로 회동하게 되어 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각(θ1)인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)와, 로드빔(633)과 플렉셔(640)가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각(θ2)인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 조절할 수 있게 된다.
예를 들어 HGA(Head Gimbal Assembly) 공정 및 HSA(Head Stack Assembly) 공정을 지나면서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)가 설계값에서 벗어나는 경우에는, 한 쌍의 압전필름(650)에 전류를 공급하여 압전필름(650)을 인장 또는 수축시킴으로써 압전필름(650)이 부착되어 있는 아웃트리거(639) 및 이에 연결된 플렉셔(640)의 짐발(641)이 로드빔(633)에 대하여 상대 회동하도록 하여 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 설계값으로 조절할 수 있다.
이때, 헤드트레이스(634)를 지지하는 돌출지지부(645)는 압전필름(650)의 인장 또는 수축에 따라 헤드트레이스(634)의 피치방향 운동에 있어서 지지축 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 압전필름(650)을 길이방향으로 인장시킴으로써 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 증가시킬 수 있고, 반대로 압전필름(650)을 길이방향으로 수축시킴으로써 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 감소시킬 수 있다.
또한, 플렉셔(640)에 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 압전필름(650) 중 어느 하나에만 전류를 공급하거나 상이한 값의 전류를 공급하는 경우, 플렉셔(640)의 짐발(641)의 일측이 타측보다 더 큰 피치운동을 하게 되고, 결과적으로 이는 롤 운동을 유도하게 되어 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)도 조절할 수 있다.
이와 같은 압전필름(650)의 인장 또는 수축에 의한 PSA 또는 RSA 보상은, HGA(Head Gimbal Assembly) 공정과 HSA(Head Stack Assembly) 공정 이후에 변동된 PSA 또는 RSA를 요구되는 설계값으로 보정하는데 매우 유용하다.
한편 이러한 압전필름(650)은, 도 7에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(645), 지르코니아층(644, ZrO2), 하부 전극층(643), 압전층(641) 및 상부 전극층(642)이 차례로 적층되어 이루어진다.
여기서, 실리콘 기판(645)은, 지르코니아층(644, ZrO2), 하부 전극층(643), 압전층(641) 및 상부 전극층(642)을 지지하는 역할을 함과 동시에 헤드트레이스(634)와 압전필름(650) 사이의 전기적 절연 기능을 수행할 수 있다.
그리고 지르코니아층(644, ZrO2)은 실리콘 기판(645) 상에 배치된다.
하부 전극층(643)은, 지르코니아층(644, ZrO2) 상에 배치되고 압전층(641)으로 전류를 공급하기 위하여 마련된다. 그 소재는 본 실시예에서 백금(Pt)이나, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니고 전기 전도성이 높고, 박막으로 형성하기에 용이한 금속은 모두 적용할 수 있다.
압전층(641)은 압전소자로서, 피에조전기소자(Piezoelectric element)라고 칭해진다. 여기서, 압전소자란 기계적 응력에 따라 분극을 일으켜 외부에 전하를 발생시키거나, 반대로 외부의 전기공급에 의해 기계적인 변화를 일으키는 소자를 말하는데, 비대칭 결정 구조가 압전효과를 일으키기에 적당하다. 수정, 전기석, 로셸염 등이 일찍부터 압전소자로서 이용되었으며, 근래에 개발된 티탄산바륨 등도 압전소자로 이용될 수 있다.
압전층(641)에 적용되는 압전소자는 널리 통용되고 있는 납(Pb) 포함 물질인PZT(Lead Zirconate Titanate, Pb[Zrx Ti1-x]O3 , 0<x<1)로 하는 것이 바람직하나, 경우에 따라 페로브스카이트(Perovskite)구조를 갖는 비납계 압전소자인 BT(BaTiO3), BNT((Bi1/2Na1/2)TiO3) 및 KNN((K, Na)NbO3) 중 어느 하나를 적용할 수도 있다.
상부 전극층(642)은 압전층(641) 상에 배치되고, 그 기능 및 소재는 앞서 설명한 하부 전극층(643)과 동일하다.
이러한 구성에 의하여, 아웃트리거(639) 상에 대칭으로 배치되어 있는 한 쌍의 압전필름(650)에 압전필름트레이스(635)를 통하여 전류를 공급하여, 압전필름(650)을 압축 또는 수축시켜서 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)와 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)를 조절함으로써, 서스펜션 조립공정, HGA(Head Gimbal Assembly) 공정과 HSA(Head Stack Assembly) 공정을 거치면서 변화된 PSA 또는 RSA 값을 HSA(Head Stack Assembly) 공정 후 PSA 및 RSA 측정과정에서 능동보상을 통하여 설계값에 일치시킬 수 있어, HGA(Head Gimbal Assembly) 및 HSA(Head Stack Assembly) 등과 같은 부품 수율과 하드디스크 드라입의 수율을 높일 수 있고 또한 슬라이더의 부상 안정성을 확보하여 내충격성 및 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브를 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명의 일 실시 예와 다른 부분만을 설명하고자하며 동일한 부분의 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 하드디스크 드라이브의 헤드 짐발 조립체의 주요부 평면도이고, 도 9는 도 8의 'C'영역의 확대도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시 예에서는 압전필름(640a)이 제1 실시예에서와 달리 아웃트리거(639a) 상이 아닌 플렉셔(640a)의 브릿지(644a)에 배치된다.
이러한 구성으로, 한 쌍의 압전필름(640a)으로 전류가 공급되면 한 쌍의 압전필름(640a)이 인장 또는 수축하게 되고 이에 따라 압전필름(640a)이 부착되어 있는 플렉셔(640a)의 짐발(미도시)이 피치운동을 하게 되어 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude)를 조절할 수 있으며, 플렉셔(640a)에 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 압전필름(640a) 중 어느 하나에 공급하거나 상이한 값의 전류를 공급하는 경우, 플렉셔(640a)의 짐발(미도시)의 일측이 타측보다 더 큰 피치운동을 하게 되고, 결과적으로 롤 운동이 유도됨으로써 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude)도 조절할 수 있다.
전술한 실시 예들에서는 압전필름(640, 640a)이 한 쌍 마련된 것에 대하여 상술하였으나, 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 어느 하나를 조절하기 위하여 하나의 압전필름을 마련할 수도 있을 것이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 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 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 디스크 팩 200 : 인쇄회로기판조립체
300 : 베이스 400 : 커버
500 : HSA 600 : HGA
610 : 읽기/쓰기 헤드 620 : 슬라이더
630 : 서스펜션 631 : 베이스플레이트
632 : 힌지 633 : 힌지
634 : 헤드트레이스 635 : 압전필름트레이스
636 : 유전체 640 : 플렉셔
650 : 압전필름

Claims (10)

  1. 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더가 결합되는 플렉셔(Flexure)와, 상기 플렉셔의 상부에 배치되는 로드빔과, 상기 로드빔에 인접하게 배치되는 베이스플레이트와, 상기 로드빔과 상기 베이스플레이트를 연결하는 힌지를 구비하는 서스펜션; 및
    상기 서스펜션에 상호 이격되어 결합되며, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 적어도 어느 하나를 조절하는 적어도 하나의 압전필름을 포함하는 헤드 짐발 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 압전필름은 한 쌍 마련되며,
    상기 서스펜션은,
    상기 읽기/쓰기 헤드에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 헤드트레이스; 및
    상기 한 쌍의 압전필름에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 압전필름트레이스를 더 포함하는 헤드 짐발 조립체.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤드트레이스는, 상기 플렉셔의 길이방향 모서리부로부터 이격 배치되는 부분으로 아크 형상을 갖는 아웃트리거(Out-Trigger)를 포함하며,
    상기 압전필름은 상기 아웃트리거 상에 배치되는 헤드 짐발 조립체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 플렉셔는,
    상기 슬라이더가 탑재되는 슬라이더 탑재부가 마련되는 제1 플렉셔 몸체;
    상기 제1 플렉셔 몸체에 이격배치되는 제2 플렉셔 몸체; 및
    상기 제1 플렉셔 몸체와 상기 제2 플렉셔 몸체를 연결하는 브릿지를 포함하며,
    상기 압전필름은 상기 브릿지 상에 배치되는 헤드 짐발 조립체.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 서스펜션은,
    상기 플렉셔에 박막 형태로 결합되며, 전기적 절연물질로 이루어져 상기 헤드트레이스와 상기 플렉셔 간을 전기적으로 절연하는 유전체층을 더 포함하는 헤드 짐발 조립체.
  6. 디스크; 및
    상기 디스크 상에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 읽기/쓰기 헤드를 구비하는 헤드 짐발 조립체를 포함하며,
    상기 헤드 짐발 조립체는,
    상기 읽기/쓰기 헤드가 탑재된 슬라이더가 결합되는 플렉셔(Flexure)와, 상기 플렉셔의 상부에 배치되는 로드빔과, 상기 로드빔에 인접하게 배치되는 베이스플레이트와, 상기 로드빔과 상기 베이스플레이트를 연결하는 힌지를 구비하는 서스펜션; 및
    상기 서스펜션에 상호 이격되어 결합되며, 전류가 공급되면 인장 또는 수축되어 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 피칭(pitching) 방향의 각인 피치 정적 자세(PSA, Pitch Static Attitude) 및 상기 로드빔과 상기 플렉셔가 이루는 롤링(rolling) 방향의 각인 롤 정적 자세(RSA, Roll Static Attitude) 중 적어도 어느 하나를 조절하는 적어도 하나의 압전필름을 포함하는 하드디스크 드라이브.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 압전필름은 한 쌍 마련되며,
    상기 서스펜션은,
    상기 읽기/쓰기 헤드에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 헤드트레이스; 및
    상기 한 쌍의 압전필름에 전기적으로 연결되는 한 쌍의 압전필름트레이스를 더 포함하는 하드디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헤드트레이스는, 상기 플렉셔의 길이방향 모서리부로부터 이격배치되는 아크 형상을 갖는 아웃트리거(Out-Trigger)를 포함하며,
    상기 압전필름은 상기 아웃트리거 상에 배치되는 하드디스크 드라이브.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 플렉셔는,
    상기 슬라이더가 탑재되는 슬라이더 탑재부가 마련되는 제1 플렉셔 몸체;
    상기 제1 플렉셔 몸체에 이격배치되는 제2 플렉셔 몸체; 및
    상기 제1 플렉셔 몸체와 상기 제2 플렉셔 몸체를 연결하는 브릿지를 포함하며,
    상기 압전필름은 상기 브릿지 상에 배치되는 하드디스크 드라이브.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 압전필름은,
    전류 공급에 의해 인장 또는 수축할 수 있는 압전층;
    상기 압전층의 상부에 피막된 금속전극인 상부 전극층;
    상기 압전층의 하부에 피막된 금속전극인 하부 전극층;
    상기 하부 전극층의 하부에 배치되는 지르코니아(ZrO2)층; 및
    상기 지르코니아층 하부에 배치되는 실리콘(Si) 기판을 포함하는 하드디스크 드라이브.
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