KR980011332A - 일체형 서스펜션에 대한 정적 자세 및 강도 제어 - Google Patents

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제프리 엘 포맨
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  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

정적 자세(static attitude)와 강도(stiffness) 제어를 개선한 자기 저장 시스템에서의 일체형 서스펜션(integrated suspension)은 강성 로드 부재(rigid load member), 가요성 부재(flexible member) 및 가요성 부재와 일체로 형성된 복수의 전도성 리드(conductive lead)를 포함한다. 가요성 부재는 그 측방 모서리(lateral edeg)로부터 돌출한 탭쌍(pair of tabs)을 한쌍 이상 포함하고 있다. 이 탭쌍들은 전도성 리드를 누르고 있으며, 가요성 부재의 수평축에 대해 각을 이루고 있는 평면을 차지하고 있다. 전도성 리드는 돌출한 탭의 방향으로 향하고 있다. 전도성 리드는 가요성 부재의 측면 모서리보다 더 길며, 따라서 제1의 탭쌍과 제2의 탭쌍 사이에서 곡선을 이룬다.
대표도 : 제3도

Description

일체형 서스펜션에 대한 정적 자세 및 강도 제어
본 발명은 데이타 기록 디스크 드라이브용 슬라이더 서스펜션(slider suspension)에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 개선된 정적 자세와 강도 제어(improved static attitude and stiffness control)를 갖는 박판 서스펜션(laminated suspension) 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
디스크 드라이브는 정보를 포함하고 있는 동심원 데이타 트랙을 갖고 있는 적어도 하나의 회전 디스크(rotating disk), 여러 트랙들로 데이타를 기록하거나 데이타를 그로부터 판독하기 위한 트랜스듀서(transducer) (또는 헤드), 및 트랜스듀서에 접속되어 이 트랜스듀서를소망의 트랙으로 이동시키고 기록 및 판독 동작 동안에 이 트랜스듀서를 그 소망의 트랙상에 유지시키기 위한 트랜스듀서 위치 액츄에이터(transducer positioning actuator)를 이용하는 정보 저장 장치이다. 트랜스듀서는 회전 디스크에 의해 발생된 공기의 쿠션(cushion)에 의해 디스크의 데이타 표면에 인접하여 지지되어 있는 공기―베어링 슬라이더(air―bearing slider) 등의 슬라이더에 부착되어 있다. 이 트랜스듀서는 또한 접촉―기록형 슬라이더(contact―recording type slider)에 부착되어 있을 수도 있다. 어떤 경우든지, 슬라이더는 서스펜션에 의해 트랜스듀서―위치 액츄에이터의지지 아암(support arm)에 연결되어 있다.
서스펜션은 슬라이더와 액츄에이터 아암(actuator arm)간의 치수상의 안정성(dimensional stability), 회전 디스크상에서 슬라이더의 운동 방향에 대한 슬라이더의 피치 및 롤 운동(pitch and roll motion)의 제어된 유연성(controlled flexibility), 및 요 운동에 대한 저항(resistance to yaw motion)을 제공한다. 공기―베어링 슬라이더를 갖는 종래의 디스크 드라이브에서, 서스펜션은 슬라이더 공기―베어링과 디스크 표면사이의 공기―베어링의 힘에 의해 보상되는 슬라이더에 대한 로드 또는 힘(load of force)을 제공한다. 이와 같이, 공기―베어링 슬라이더는 디스크의 데이타 표면에 극히 가깝게 근접하지만 접촉하지는 않게 유지된다. 서스펜션은 일반적으로 한쪽 단부에서 액츄에이터 아암에 장착되어 있는 로드 비임(load beam), 및 로드 비임의 다른쪽 단부에 부착되어 있고 슬라이더를 지지하는 짐발 영역(gimbal area)을 갖는 굴곡부 요소(flexure element)를 구비하고 있다. 로드 비임은 슬라이더를 디스크의 표면쪽으로 쏠리게 하는 탄성 스프링 작용(resilient spring action)을 한다. 이 스프링 작용은 슬라이더가 공기―베어링 표면과 회전 디스크 사이의 공기의 쿠션상에 떠받쳐 움직일 때 슬라이더에 대해 유연성(flexibility)을 제공한다. 또한, 짐발은 슬라이더가 디스크 표면을 따라가기 위해 필요한 롤 및 피치 유연성(roll and pitch flexibility)을 제공한다. 이러한 서스펜션은 양수인의 미국 특허 제3,823,416호에 기재되어 있다.
종래의 공기―베어링 슬라이더 서스펜션 어셈블리에서는, 슬라이더는 에폭시 접합(epoxy bonding)에 의해 서스펜션의 굴곡부 요소에 기계적으로 부착되어 있다. 트랜스듀서와 판독/기록 전자 회로간의 전기적 접속은 서스펜션 로드 비임의 길이를 따라 슬라이더의 굴곡부 요소를 넘어 연장되어 있는 연선(twisted wire)으로 이루어져 있다. 이 연선의 양단은 슬라이더상에 위치한 트랜스듀서 접합 영역 또는 패드에 납땜되어 있거나 초음파 접합되어 있다(soldered or ultrasonically bonded). 다른 유형의 서스펜션은 패턴화된 전기 리드가 위에 형성되어 있는 베이스층(base layer)과 절연 커버층(insulating cover layer)을 구비하는 복합 또는 박판 구조(composite or laminated structure)를 하고 있으며, 이는 IBM Tec-hnical Disclo sure Bulletin, Vol. 22, No. 4 (1979년 9월), pp. 1602―1603 및 일본 특허 공개 제53―74414호(1978년 7월 1일) 및 제53―30310호(1978년 3월 22일)에 기술되어 있다.
일본 특허 공개 제53―74414호에 기술된 박판 서스펜션에서는, 슬라이더는 박판 서스펜션에 에폭시 접합되어 있고, 트랜스듀서 접합 영역은 서스펜션상에 형성된 전기 리드에 납땜되어 있다.
양수인의 미국 특허 제4,761,699호는 종래의 슬라이더와 함께 사용하기 위한 또 다른 유형의 박판 서스펜션을 기술하고 있는데, 여기서는 납땜 볼 접속(solder ball connection)에 의해 박판 서스펜션에 슬라이더를 기계적 접속하는 방법 및 박판 서스펜션상의 리드에 트랜스듀서를 전기적 접속시키는 방법 모두를 제공한다.
양수인의 미국 특허 제4,996,623호는 네거티브 압력 슬라이더(negative pressure slider)와 함께 사용하기 위한 또 다른 유형의 박판 서스펜션을 기술하고 있다. 이러한 유형의 서스펜션에 있어서, 가능한 한 낮은 로딩 힘(loading force)으로써 슬라이더를 디스크의 데이타 표면에 인접하게 유지시키는 것이 바람직하다. 서스펜션은 평탄하고 유연한 물질로 된 시트(a flat, flexible sheet of material)로서, 그 양쪽 측면상에서 패턴화된 금속 층들에 접합되어 있고 힌지 영역(hinge regions)을 갖는다. 힌지 영역에 가까운 박층 서스펜션의 부분은 굽어져 있어, 서스펜션이 트랜스듀서가 디스크 표면에 접촉하지 않도록 슬라이더를 지지하고 있으며, 따라서 네거티브 압력 슬라이더와 디스크 표면에 관련된 정지 마찰력(stiction)이 제거된다.
더 작은 디스크 드라이브 시스템을 추구함에 따라, 더 작은 물리적 크기를 갖는 디스크 드라이브 시스템의 요건을 충족시키는 더 작은 일체형 서스펜션 구조를 개발하는 것이 문제가 된다. 서스펜션 어셈블리의 비교적 작은 물리적 크기 및 약한 구조 때문에, 각 요소 및 기능 소자의 배치(placement of each element and feature)가 중요하다. 툴링 및 와이어링 윈도우(tooling and wiring windows), 마운트 플레이트(mount plates) 및 부착 영역(attachment areas)이 서스펜션의 거의 대부분의 몸체를 차지하기 때문에, 서스펜션의 표면의 사용을 최적화하기 위해 서스펜션 측면 또는 모서리를 따라 전도성 리드 또는 와이어를 배치하는 것이 바람직하다. 다른 방법으로는, 서스펜션의 성능에 따라 리드를 서스펜션의 측면을 따라 배치할 수도 있다.
종래의 서스펜션 또는 박층형 서스펜션을 사용하는 디스크 드라이브에서의 문제점 중 하나는 서스펜션의 주변의 전기 리드선을 배치하는 것이 종종 서스펜션의 성능에 상당한 영향, 때로는 예측할 수 없는 영향을 미친다는 것이다.
예를 들면, 박층 서스펜션에서, 도체들은 종종 트랜스듀서 접합 영역(transducer bonding area)으로부터 서스펜션의 측면의 한쪽 또는 양쪽을 따라 연장되어 액츄에이터 아암에 있는 전자 회로 모듈에 부착된다. 이하에 설명하는 바와 같이, 도체들을 서스펜션의 측면을 따라서는 그들의 움직임이 약간 자유롭다. 지지층(support layer), 절연층 및 전도층(conductive layer)을 구비하는 박층 서스펜션에서는, 종종 트레이스(traces)라고도 하는 전도성 리드는 종종 폴리이미드상에 적층된 구리 도체들(copper conductors laminated on polyimide)이다. 트레이스는 보통 크게 2가지 이유로 지지층이 없다.
첫째, 전기 신호 전도의 기능과 서스펜션의 기계적 구조의 기능을 분리하는 것이 바람직하기 때문이다. 서스펜션의 기계적 구조는 로드(load), 따라서 응력(stress)을 전달하기 위한 것이다. 트레이스가 너무 많은 로드 및 응력을 받는 것은 바람직하지 못한데, 그 이유는 서스펜션의 동작 특성에 영향을 미치기 때문이다.
둘째, 피치 및 롤 강도(pitch and roll stiffness)라고도 하는 정적강도(static stiffness), 및 피치 및 롤 각도(pitch and roll angles)라고도 하는 정적 자세(statec attitude)가 서스펜션의 중요한 기능 파라메타이기 때문이다. 박층 서스펜션의 지지층의 특성은 보통 명확히 규정되어 제조, 선적을 거치는 동안 그리고 파일에 대한 동작 조건하에서(manufacturing, shipping and operating conditions for a file)을 통해 안정되어 있다. 지지층을 전도성 트레이스로부터 제거함으로써, 트레이스는 구조적으로 약해지게 되며, 따라서 서스펜션의 기능 파라메타에 미치는 영향이 감소된다.
도체 트레이스가 서스펜션에 미치는 영향이 상기한 설계 방법에 의해 감소하게 되지만, 나머지 효과들이 여전히 상당하며 예측할 수 없다. 예를 들면, 트레이스 길이는 서스펜션 어셈블리의 강도에 영향을 미쳤다. 굴곡부를 따라 있는 전도성 트레이스의 실제 길이에 따라서, 측정된 피치 강도(pitch stiffness)가 2자리 이상 변할 수 있다. 전도성 트레이스의 길이의 변화는 제조 공차, 온도 및 습도 차이, 또는 접촉 측정 프로브(contact measurement probe)에 의해 가해진 힘에 의해 야기될 수 있다. 굴곡부를 따라 있는 트레이스의 길이의 변화에 의해 생기는 다른 문제점으로는 서스펜션의 정적 자세에 영향을 미친다는 것이다.
전도성 굴곡부 트레이스가 예기치 못하게 길어지거나 줄어들어(elongation or reduction)은 정적 자세가 변화되거나 변형 될 수 있다. 제기되는 또 다른 문제점은 전도성 트레이스가 조립된 상태에서 굴곡부와 동일 평면에 있지 않다는 것이다. 전도성 트레이스는 굴곡부의 상하에서 초기 배향되어(orientation) 있다. 서스펜션이 변형되면(disturbed), 트레이스의 배향도 변할 수 있다. 이러한 변형(disturbance)은 HDA에서의 서스펜션의 짐발링 또는 공기 흐름(suspension doing gimballing or airflow)의 형태로 나타난다. 그 결과 또 다시 강도는 비선형적이고, 정적인 것은 영향을 받는다(the stiffness will be non―linear and the static will be affected).
따라서, 전도성 리드가 소망의 위치에 배치될 수 있는 한편, 서스펜션 성능 특성에 대한 리드의 영향을 최소화할 수 있는 서스펜션 어셈블리가 필요하다는 것을 알 수 있다. 또한, 전도성 트레이스의 배향(orientation)이 제어되는 박층 서스펜션을 제공하는 것이 필요하다는 것도 알 수 있다. 또한, 전도성 리드의 길이 변화가 제어되는 박층 서스펜션이 더 필요하다는 것도 알 수 있다.
상기한 종래 기술에서의 한계를 극복하고, 본 명세서를 읽어가면서 이해하게 분명하게 되는 다른 한계들도 극복하기 위해, 본 발명은 전도성 리드의 배향을지지 및 제어하기 위한 벤드 탭 쌍(pairs bend tabs)을 갖는 데이타 기록 디스크 드라이브에서 사용하기 위한 일체형 서스펜션이다. 일체형 서스펜션은 베이스 또는 기판층을 갖는 다중층 구조이다.
서스펜션은 슬라이더가 부착되는 짐발 영역(gimbal area)을 갖는다. 적어도 하나의 트랜스듀서가 디스크 표면으로부터 데이타를 판독하고 그곳에 데이타를 기록하기 위하여 슬라이더에 부착되어 있다. 적어도 하나의 전도성 리드 구조가 종단 단부(termination end)를 향해 서스펜션의 슬라이더쪽 단부(slider end)를 넘어서 뻗어 있다. 전기 전도층은 트랜스듀서와 드라이브내의 판독/기록 전자 회로 모듈를 상호 접속시키는 하나 이상의 전기 전도성 리드 또는 트레이스를 형성하기 위해 에칭된다. 각 트레이스는 트랜스듀서와 전자 회로 모듈에 각각 전기적으로 접속되기 위해 그 양단에 각각 접합 영역(bonding area)을 갖는다.
전기 트레이스는 바람직하게는 구리 또는 금 도금된 구리이며, 선택적인 전기 절연 커버층(optional electrically insulating cover layer), 예를 들면 폴리이미드로 보호될 수 있다. 일체형 서스펜션의 베이스층은 바람직하게는 알루미나 또는 스텐레스 강으로 제조된다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 베이스층은 제2의 전기 전도층이고, 전기 절연층은 제1 및 제2전기 전도층 사이에 있다. 제2전도층은 스텐레스 강으로 제조될 수 있는 반면, 제2절연층은 폴리이미드일 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 하나 이상의 밴드 탭(bend tab)이 베이스층의 일부로서 패턴화되어 전기 트레이스의 하부에서 실질적으로 서스펜션에 수직하게 밖을 향해 뻗어 있다(extend outward, substantially perpendicular to the suspension, underlying the electrical traces). 벤드 탭은 절연층에 의해 전기 트레이스와 분리되어 있다. 벤드 탭은 서스펜션의 수평면에 대해 각도를 이루고 있는 평면을 차지하며, 따라서 전기 트레이스는 원하는 결과에 따라 서스펜션의 상하로 약간 기울게 향하도록 되어 있다. 바람직한 실시예에서는, 전기 트레이스가 서스펜션의 양쪽 측면 모서리를 따라서 뻗어 있는 경우에, 2쌍의 벤드 탭이 서스펜션상에 배치되어 있다. 제1의 벤드 탭쌍은 서스펜션의 슬라이더쪽 단부에 인접한 지지층의 일부로서 형성되어 있다. 제2의 벤드 탭쌍은 서스펜션의 종단 단부 근처의 지지층의 일부로서 형성되어 있다. 이 벤드 탭쌍은 서스펜션 중심선을 따라 탭의 중량이 균형을 이루도록 서스펜션의 측방 모서리상에서 서로 마주보도록 배치되어 있다. 상기한 바와 같이, 벤드 탭쌍은 서스펜션의 수평면에 대해 각을 이루고 있다.
서스펜션을 수평축으로 간주하면, 벤드 탭쌍들 중 하나는 수평축에 대해 예각을 이루어 배치되어 있는 반면, 또 한쌍은 수평축에 대해 둔각을 이루어 배치되어 있어 전기 트레이스가 서스펜션의 평면 약간 위로 굽어져 있게 한다(force the electrical traces to buckle or bow slightly above the plane of the suspension). 마찬가지로, 상기한 양각(positive angle)은 수평에 대해 음각(negative angle)으로서 배향될 수도 있으며, 따라서 트레이스가 서스펜션의 평면 아래로 굽어지게 배향된다.
본 발명의 다른 목적은, 전도성 트레이스의 정적 자세 및 강도 기여도(the static atttitude and stiffness contribution)를 최소화시키는 것이다. 이를 위해, 트레이스는 벤드 탭 구속물(bend tab constraints)사이에서 과장 곡선(exaggerated curve)을 형성하도록 의도적으로 길게 되어 있다. 트레이스에 만들어진 여분의 길이로 생기는 이러한 과장 곡선(this larger curve resulting from the extra length built into the traces)이 슬라이더가 부상하고 짐발하고 있을 때(when the slider is flying and gimbaling) 굴곡부(flexure)에 미치는 인장력(tensional pull)을 경감시켜 준다. 정적 강도, 특히 피치 강도(pitch stiffness)는 50%나 저감될 수도 있는 것으로 나타났다. 전도성 트레이스의 길이를 길게 하는 것이 제조 공차 증가(manufacturing tolerance build up) 또는 온도 및 습도 변화로 인한 트레이스의 길이의 변화를 보상 또는 흡수한다는 것도 알았다.
다른 실시예에서는, 전기 전도성 트레이스가 서스펜션의 측면들중 하나만의 모서리를 따라서 있을 수 있다. 이러한 경우에, 서스펜션 및 벤드 탭의 중량은 서스펜션의 피치 및 롤에 미치는 영향을 최소화하기 위해 균형을 이루고 있다.
또다른 실시예에서는, 전기 전도성 트레이스가 서스펜션의 수평면이 위 또는 아래로 향하도록 단지 한쌍의 벤드 탭만이 서스펜션의 각 측면에 하나씩 있을 수 있다.
제1도는 디스크 드라이브 시스템과 제어기 유닛의 측면을 블럭 형태로 나타낸 도면.
제2도는 디스크 드라이브 시스템의 일례의 평면도.
제3도는 전도성 리드, 벤딩 탭(bending tab), 및 서스펜션의 짐발 영역(gimbal area)에 부착되어 슬라이더(slider)상에 장착된 트랜스듀서(transducer) 또는 판독/기록 헤드를 갖는 본 발명에 따른 서스펜션의 등축도(isometric view).
제4도는 제3도에 도시된 서스펜션의 평면도.
제5도는 가늘고 긴(elongated) 트레이스의 배향 및 밴드 탭(bend tab)에 의해 제공된 배치를 나타낸 본 발명에 따른 서스펜션의 측단면도.
제6도는 제5도에 도시된 서스펜션의 짐발 영역(gimbal ares)내의 밴드 탭의 확대도.
제7도는 가늘고 긴 트레이스의 배향 및 벤드 탭에 의해 제공된 배치를 다른 실시예에 따라 나타낸 서스팬션의 측단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
150 : 일체형 서스펜션 어셈블리 152 : 슬라이더
208 : 전도성 리드 210 : 로드 부재
212 : 가요성 부재
이제, 대응하는 구성 부분을 유사한 참조 번호로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
본 발명은 동일 또는 유사한 구성 요소를 같은 참조 번호로 표시한 도면을 참조하여 한 이하의 설명에서 그 바람직한 실시예의 형태로 기술되어 있다. 본 발명은 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 최상의 방식이 기술되어 있지만, 본 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 본질 또는 범위를 벗어나지 않고 이 개시 내용을 참조하여 여러 가지 변경을 할 수 있음을 잘 알 것이다.
도1 및 도2는 총괄적인 참조번호(110)로 표시한 디스크 드라이브 시스템(disk srive system)의 측면도 및 평면도를 각각 나타낸 것이다.
디스크 드라이브 시스템(110)은 스핀들(114)상에 장착된 복수의 적층된 자기 기록 디스크(112)를 포함한다. 디스크(112)는 종래의 미립자 또는 박막 기록 디스크(particulate or thin film recording disk) 또는 다른 실시예에서는 유체 베어링 디스크(liquid bearing disk)일 수도 있다.
스핀들(114)는 스핀들(114) 및 디스크(112)를 회전시키는 스핀들 모터(116)에 부착되어 있다. 섀시(chassis, 120)는 디스크 드라이브 시스템(110)에 하우징(housing)을 제공한다. 스핀들 모터(116)과 액츄에이터 샤프트(actuator shaft, 130)는 섀시(120)에 부착되어 있다. 허브 어셈블리(hub assembly, 132)는 액츄에이터 샤프트(130)을 중심으로 회전하며 복수의 액츄에이터 아암(actuatormfl고 arm, 134)를 지지하고 있다. 액츄에이터 아암(134)의 적층을 때로는 "코움"(comb)이라고 한다. 로터리 보이스 코일 모터(rotary voice coil motor, 140)은 섀시(120) 및 액츄에이터 아암(134)의 후단부(rear portion)에 부착되어 있다.
복수의 서스펜션 어셈블리(150)은 액츄에이터 아암(134)에 부착되어 있다. 복수의 트랜스듀서 헤드 또는 슬라이더(transducer head of slider, 152)는 서스펜션 어셈블리(150)에 각각 부착되어 있다.
슬라이더(152)는 디스크(112)에 근접하여 위치하고 있으며, 따라서 동작 중에 판독 및 기록을 위해 디스크(112)와 전자기적 통신을 하고 있다. 로터리 보이스 코일 모터(140)은 서스펜션 어셈블리(150)을 디스크(112)상에서 반경 방향의 소망의 위치로 이동시키기 위해 액츄에이터 샤프트(130)을 중심으로 액츄에이터 아암(134)를 회전시킨다. 샤프트(130), 허브(132), 아맘(134) 및 모터(140)를 일괄하여 로터리 액츄에이터 어셈블리(rotary actuator assembly)라고 부른다.
제어기 유닛(160)은 시스템(110)에 대한 전체적인 제어를 수행한다. 제어기 유닛(160)은 일반적으로 중앙 처리 장치(CPU), 메모리 유닛 및 다른 디지털 회로(도시안됨)을 포함하고 있지만, 컴퓨터 기술 분야에 전문가라면 이러한 기능들은 하드웨어 로직(hardware logic)으로도 구현 가능하다는 것을 잘 알 것이다. 제어기 유닛(160)은 액츄에이터 제어/구동 유닛(166)에 접속되어 있고, 액츄에이터 제어/구동 유닛(166)은 로터리 보이스 코일 모터(140)에 접속되어 있다.
이러한 구성으로 제어기(160)은 디스크(112)의 회전을 제어할 수 있게 된다. 일반적으로는 컴퓨터 시스템인 호스트 시스템(180)은 제어기 유닛(160)에 접속되어 있다. 호스트 시스템(180)은 디지탈 데이타를 디스크(112)상에 저장하기 위해 제어기(160)으로 보낼 수도 있고 또는 특정 위치의 디지탈 데이타를 디스크(112)로부터 판독하여 시스템(180)에 보내도록 요청할 수도 있다.
DASD 유닛의 기본적인 동작은 본 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 씨. 데니스 미와 에릭 디. 다니엘(C. Dennis Mee and Eric D. Daniel)의 자기 기록 핸드북(The Magnetic Recording Handbook), McGrawHill Book company, 1990에 상세히 기술되어 있다.
제3도 내지 제7도는 본 발명에 따른 서스펜션 어셈블리의 바람직한 실시예의 여러 가지 도면을 나타낸 것이다. 특히, 제3도는 전도성 리드(conductive lead), 벤드탭(bend tab) 및 서스펜션의 짐발 영역(gimbal area)에 부착되어 있는 슬라이더를 갖는 본 발명의 서스펜션의 사시도이다. 제4도는 제3도에 도시된 서스펜션의 평면도이다.
제5도는 본 발명에 따른 서스펜션의 측단면도로서, 가늘고 긴 트레이스의 배향 및 벤드 탭에 의해 제공된 배치를 나타낸 것이고, 제6도 서스펜션의 짐발 영역내의 벤드 탭의 확대도이다. 제7도는 본 발명의 벤드 탭에 의해 제공된 트레이스의 다른 배향의 측단면도를 나타낸 것이다.
제3도를 참조하면, 본 발명의 일체형 서스펜션 어셈블리(150)은 비교적 강성인 로드부재(rigid load member, 210), 및 로드 부재(210)상에 장착된 가요성 부재(212)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 슬라이더(152)는 굴곡부(flexure)의 한쪽 단부에서 짐발 영역에 부착되어 있다.
가요성 부재(212)는 베이스(base) 또는 기판층(substrate layer), 절연층, 베이스층상에 형성된 전기 전도층을 갖는 다층박판구조(multi-layer laninatey styucture)이다. 제1의 전기 전도층은 에칭되어 복수의 전도성 리드(208)을 형성한다. 전도성 리드(208)은 액츄에이터 아암(134)에서 슬라이더(152)를 판독/기록 회로 모듈에 상호접속시킨다. 전도성 리드(208)은 MR 판독 센서(220)과 전기 접속되어 있고, 다른 리드쌍(208)은 기록 트랜스듀서(218)과 전기 접속되어 있다. 리드는 종래의 초음파 접합 공정 또는 납땜(soldering)으로 슬라이더 패드(slider pad, 240)에 접합될 수 있다. 제4도를 참조하면, 전도성 리드(208)은 참조 번호 204로 표시된 서스펜션의 짐발 영역내의 가요성 부재(212)의 모서리를 넘어서 뻗어 있는 것을 알 수 있다. 제1의 탭쌍(200)은 스스펜션의 슬라이더(152) 단부에서 전도성 리드를 누르고 있다. 제2의 탭쌍(202)는 서스펜션의 로드 비임 단부(load beam end) 근처에서 전도성 리드를 누르고 있다.
바람직한 실시예에서, 측면 탭쌍(200, 202)은 가요성 부재의 측면으로부터 돌출하여 전도성 리드(208)이 가요성 부재(212)의 모서리를 넘어서 뻗어 있는 영역(204)의 종단점을 정의한다. 바람직한 실시예에서는, 벤드 탭(bend tab)은 전도성 리드의 폭과 거의 같은 거리만큼 바깥쪽으로 돌출되어 있다(protrude outwardly). 일반적으로 이 거리는 0.15 내지 0.5mm 범위에 있다. 이 거리는 전도성 리드의 폭, 전도성 리드의 수, 및 서스펜션 어셈블리의 소망의 동작 특성에 따라 증가하거나 감소될 수도 있다. 바람직한 실시예에서는, 탭의 폭은 0.25mm이다. 탭의 크기는 탭의 구조적 강성(structural rigidity)을 떨어뜨리지 않으면서 될 수 있으면 작게 유지하는 것이 바람직하다.
제5도는 본 발명에 따른 서스펜션의 측단면도를 나타낸 것이다. 제5도에서 알 수 있는 바와 같이, 측면 탭(200, 202)는 서스펜션의 수평면과 각을 이루고 있는 평면을 차지하고 있다. 제1의 벤드 탭쌍(200)이 차지하고 있는 평면은 제2의 벤드 탭쌍(202)가 차지하고 있는 평면의 맞은 편에 있음도 알 수 있다. 벤드 탭(200, 202)는 서스펜션(150)의 짐발 영역에서 전도성 트레이스(conductive trace, 208)를 누르고 있으며, 이로 인해 트레이스(208)이 그들 사이에서 아크 또는 곡선을 이루고 있게 된다.
바람직한 실시예에서는, 전도성 리드(208)은 가요성 부재(212)의 측면 모서리보다 더 길게 되어 그들 사이에 과장 곡선(exaggerated curve)을 형성하도록 되어 있다. 예를 들면, 전도성 리드는 서스펜션의 소망의 동작 특성에 따라 서스펜션의 측면 모서리보다 더 긴 0.05 내지 0.15mm 사이로 형성될 수도 있다. 전도성 리드(208)의 정적 자세(static attitude) 및 강도(stiffness)가 서스펜션의 동작에 미치는 영향을 최소화시키는 것은 이와 같이 리드의 길이를 의도적으로 길게 함으로써 달성된다는 것을 알았다. 리드를 더 길게 함으로써, 과장 곡선이 총체적으로 참조 번호 204로 표시된 측면 탭 구속물(side tab constraints) 사이에 형성된다. 트레이스에 만들어진 여분의 길이로 생기는 이러한 과장 곡선(this large curve resulting from the extra length built into the traces)이 슬라이더가 부상하고 짐발하고 있을 때(when the slider is flying and gimbaling) 굴곡부(flexure)에 미치는 인장력(tensional pull)을 경감시켜준다. 정적 강도, 특히 피치 강도(pitch stiffness)는 50%나 저감될 수도 있다. 그 결과가 이하의 표1에 나타내어져 있다.
표 1
굴곡부 중심점으로부터 트레이스까지의 거리(mm) 피치 강도(N―mm/rad)
0 0.076
0.01 0.068
0.23 0.057
0.035 0.048
표 1에서 알 수 있듯이, 제5도에서 참조번호 250으로 표시한 거리 "d"로 측정한 전도성 리드의 길이가 0(의도적인 연장은 없음)에서 0.035로 증가되었을 때, 서스펜션의 피치 강도도 또한 감소되었고, 따라서 서스펜션의 성능 특성을 개선시키게 된다. 상기 결과는 서스펜션의 각 측면상에 2개씩 4개의 트레이스 및 2쌍의 벤드 탭을 갖는 일체형 서스펜션을 측정하여 얻은 것이다.
그러나, 피치 강도에 대한 전체적 효과는 여러 가지 서스펜션 설계 및 구성에 따라 달라진다. 전도성 리드(208)의 길이를 증가시키면 제조 공차 증가(manufacturing tolerance build up) 또는 온도 및 습도 변화로 인한 전도성 리드의 길이의 변화를 보상 또는 흡수하는데 도움이 된다는 것도 알 수 있다. 이제 벤드 탭(202) 중 하나의 파단면도인 제6도를 참조하면, 벤드 탭(202)은 서스펜션의 수평축과 각을 이루고 있는 평면을 차지하고 있음을 알 수 있다. 제6도에서, 가요성 부재(212)는 일반적으로 서스펜션(150)의 수평축(230)을 차지한다. 제2벤드 탭(202)은 3o내지 15o사이의 각으로 설정된 평면에 위치한다.
다른 실시 예들에서는, 이 각은 서스펜션의 소망의 특성 및 디스크 드라이브에서의 디스크 간격(disk s pacing)에 따라 더 크거나 더 작을 수 있다. 동작 중에, 즉 슬라이더가 부상하고 짐발하고 있을 동안에, 가요성 부재(212)는 이 좌표계내에서 움직인다는 것을 알아야 한다. 벤드 탭(200, 202)는 가요성 부재(212)와 일체로 형성되어 있기 때문에, 이들 역시 이 좌표계내에서 이동하게 되지만, 가요성 부재(212)에 대해서는 동일 각을 유지하게 된다.
제3도 내지 제5도에서 측면 탭(200, 202)는 전도성 리드(208)을 슬라이더(152)와 동일한 평면쪽으로 위로 배향시키고 있는 것으로 도시되어 있지만, 제7도에 도시되어 있는 바와 같이 탭(200, 202)는 전도성 리드(208)가 슬라이더 및 굴곡부 아래쪽으로 구부러지게 향하도록 각을 이루고 있을 수 있다. 또한, 도면에는 2쌍의 탭(200, 202)이 도시되어 있지만, 다른 실시예에서는 제1의 벤드 탭쌍(200)만이 슬라이더 종단 패드(slider termination pads, 240)에 근접하여 있고, 제2의 벤드 탭쌍(202)는 가요성 부재(212)의 로드 비임(210) 단부 부근에 배치되어 있을 수도 있다. 어떤 실시예에서든지, 전도성 리드(208)은 여전히 한 방향으로 향하고 있으며, 따라서 전도성 리드(208)의 배향(orientation)을 제어하게 된다.
다시 제5도를 참조하면, 가요성 부재(212)의 여러 층들은 위에서 아래쪽으로 측면도로 표시되어 있다. 굴곡부의 구조 층(the structure layer of the flexure)은 소망의 탄성 휨(elastic deflection)을 제공할 수 있는 스텐레스 강 또는 다른 용수철 같은 물질 (바람직한 실시예에서는 약 18 내지 35 미크론의 두께)일 수도 있는 가요성 물질의 시트(a sheet of flexible material)이다. 이는 에칭 또는 스탬핑 공정(etching or stamping processes)에 의해 성형될 수도 있다. 벤드 탭은 구조층의 일부로서 형성된다.
절연층은 구조층과 전도성 리드(208)를 분리하는 중간층이다. 전기적 절연층은 바람직하게는 전도성 트레이스(208)과 베이스 물질(base material) 사이에 전기적 절연을 제공하기 위한 알루미나, 실리콘 질화물 또는 폴리이미드 등의 유전체 물질이다.
전도성 물질의 층은 절연층 위에 있게 된다. 전도층은 바람직하게는 구리 또는 금도금된 구리로 제조되며, 이는 복수의 전도성 트레이스(208)을 형성하기 위해 에칭된다. 절연층 및 전도층은 본 기술 분야에 공지된 종래의 포토리쏘그라피 공정을 사용하여 형성될 수도 있다. 서스펜션은 또한 슬라이더(152)가 부착되어 있는 마운트 플레이트(mount plate, 216)를 포함하고 있다. 마운트 플레이트(216)은 지지층과 동일 물질로 되어 있으며, 지지층과 동일한 공정에서 형성된다. 지지층의 모서리를 넘어서 위치한 리드(204)의 부분들은 측면 탭(200, 202)에서 유전체 물질에 의해 일정 거리만큼 떨어져 있음에 주목한다.
이러한 구성은 베이스 층과 전도성 리드 사이의 접촉을 제거하기 위함이다. 굴곡부(212)는 소망의 짐발 운동을 제공하도록 로드 비임(210)에 부착되어 있는 구조로 되어 있다. 로드 비임(210)는 일반적으로 평탄하고 강성을 가지며, 예를들면 스텐레스 강이나 세라믹 물질로 제조된다.
일 실시예에서, 로드 비임은 약 0.038 내지 0.064mm 두께의 스텐레스 강이다. 디스크 드라이브 시스템(110)에서 보다 빠른 슬라이드 위치 응답을 위해, 로드 비임(210)의 중량 및 관성을 구조적 일체성(strtu ctural integrity)을 해치치 않으면서 가능한한 작게 유지시키는 것이 바람직하다. 본 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 상세히 설명되어 있지만, 이하의 특허 청구의 범위에 개시된 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 본 기술 분야의 전문가들이 이들 실시예에 대해 변경 및 변형을 할 수 있다는 것은 자명한 사실이다.

Claims (10)

  1. 자기 기록 시스템에서 슬라이더(slider)를 지지하는 일체형 서스펜션 어셈블리(integrated suspension assembly)에 있어서, 로드 부재(load member), 가요성 부재(flexible member) 및 상기 가요성 부재와 일체로 형성된 전도성리드(conductive leads)를 포함하는 굴곡부(flexure)―상기 슬라이더는 상기 가요성 부재의 한쪽 단부에서 그 위에 장착되어 상기 리드와 전기적으로 접속하고 있음―, 및 상기 가요성 부재의 측방 모서리(lateral edges)로부터 돌출하여 있는 제1의 탭쌍―상기 탭은 상기 전도성 리드를 누르도록(press against the conductive leads)일체로 형성되어 있고 상기 굴곡부의 수평면에 대해서 각을 이루고 있는 평면을 차지하고 있음―을 포함하며, 상기 전도성 리드는 상기 제1의 탭쌍의 평면에서 배향되어 있는(oriented in the plane of the first pair of tabs) 일체형 서스펜션 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 탭쌍은 상기 가요성 부재의 슬라이더쪽 단부(slider end)에서 상기 가요성 부재의 측방 모서리(lateral edges)로부터 돌출하여 있는 일체형 서스펜션 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가요성 부재의 상기 측방 모서리로부터 돌출하여 있는 제2의 탭쌍을 더 구비하고, 상기 제2의 탭쌍은 상기 전도성 리드를 누르도록 일체로 형성되어 있고 상기 제1의 탭쌍의 평면의 맞은 편의 평면을 차지하고 있는 일체형 서스펜션 어셈블리.
  4. 제3항에 있어서, 상기 전도성 리드는 상기 슬라이더의 측방 모서리 주변에서(around the lateral sides) 상기 가요성 부재의 측방 모서리를 따라(along the lateral edges) 배치(configure)되어 있는 일체형 서스펜션 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전도성 리드는 상기 제1의 탭쌍과 상기 제2의 탭쌍 사이에서 곡선을 형성하도록 상기 가요성 부재의 측방 모서리보다 더 길게 되어 있는 일체형 서스펜션 어셈블리.
  6. 제5항에 있어서, 상기 리드는 포토리쏘그라피 공정에 의해 상기 가요성 부재상에 일체로 형성되어 있는 일체형 서스펜션 어셈블리.
  7. 데이타 기록 디스크 드라이브에 있어서, 동심원 데이타 트랙의 데이타 표면을 갖는 디스크, 상기 디스크에 부착되어 상기 디스크에 수직인 축을 중심으로 상기 디스크를 회전시키는 수단. 상기 디스크가 회전할 때 상기 디스크 표면과 동작 관계를 유지하고 있는(maintained in operative relationship) 슬라이더, 상기 슬라이더에 부착되어 상기 데이타 표면에 데이타를 기록하고 그로부터 데이타를 판독하는 트랜스듀서(transducer), 상기 트랜스듀서가 상기 데이타 트랙을 액세스할 수 있도록 상기 슬라이더를 상기 디스크에 대해 반경 방향으로 이동시키는 액츄에이터(actuatro), 상기 데이타 표면에 기록된 데이타 및 그로부터 판독된 데이타를 처리하는 전자 회로 모듈, 로드 부재(load member), 및 가요성 부재(flexible member)를 구비하는 서스펜션(suspension)―상기 슬라이더는 상기 가요성 부재의 한쪽 단부에서 그에 장착되어 상기 리드와 전기적으로 접속되어 있음―, 상기 트랜스듀서와 상기 전자 회로 모듈을 상호 접속시키는 복수의 전기 전도성 리도―상기 리드 각각은 상기 트랜스듀서 및 상기 전자 회로 모듈과의 접속을 위해 그의 단부 각각의 근처에 접합 영역(bonding area)을 가짐―, 상기 가요성 부재의 측방 모서리(lateral edges)로부터 돌출하여 있는 제1의 탭쌍―상기 제1의 탭은 상기 전도성 리드를 누르도록(press against the conductive leads)일체로 형성되어 있고 상기 전도성 상기 제1의 탭쌍의 평면에서 배향되어 있도록(oriented in the plane of the first pair of tabs) 상기 가요성 부재의 수평면에 대해서 각을 이루고 있는 평면을 차지하고 있음―, 및 상기 서스펜션에 부착된 제1의 단부와 상기 액츄에이터에 부착된 제2의 단부의 2개의 단부(ends)를 갖는 강성지지 아암(rigid support ram)을 포함하는 데이타 기록 디스크 드라이브.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가요성 부재의 상기 측방 모서리로부터 돌출하여 있는 제2의 탭쌍을 더 포함하며, 상기 제2의 탭쌍은 상기 전도성 리드를 누르도록 일체로 형성되어있고 상기 제1의 탭쌍의 평면의 맞은 편의 평면을 차지하고 있는 데이타 기록 디스크 드라이브.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전도성 리드는 상기 슬라이더의 측방 모서리 주변에서(around the lateral sides) 상기 가요성 부재의 측방 모서리를 따라(along the lateral edges) 배치(configure)되어 있는 데이타 기록 디스크 드라이브.
  10. 제9항에 있어서, 상기 전도성 리드는 상기 제1의 탭쌍과 상기 제2의 탭쌍 사이에서 곡선을 형성하도록 상기 가요성 부재의 측방 모서리보다 더 길게 되어 있는 데이타 기록 디스크 드라이브.
    ※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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