CN1290082C - 用于磁头组件的三部分设计的***和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于改进的磁头臂组件(HAA)的***和方法。该HAA包括三个基本元件，一个磁头万向节组件(HGA)、一个柔性印刷电路(FPC)组件，和一个致动器线圈组件。该设计允许HAA为刚性的，同时每个组件还可以相互独立地设计和制造，此外，比现有方法还有其它优点。

Description

用于磁头组件的三部分设计的***和方法
技术领域
本发明涉及磁硬盘驱动。更具体地，本发明涉及一种用于改进的磁头臂组件(HAA)的***。
背景技术
在公知的数据存储设备中，有一种磁硬盘驱动器，其中磁头滑块组件在旋转磁盘的表面悬浮在空气轴承上。这样的磁盘驱动器常常称为温彻斯特型驱动器。在这种驱动器中，一个或多个刚性磁盘与一个或多个磁头滑块组件一起位于一个密封室中。该磁盘驱动器可以包括一个或多个刚性磁盘，且所述滑块组件可以位于磁盘的一面或两面。
通常，所述类型的磁盘驱动器中的每个磁头滑块组件耦合到一个臂或负载桁条的外端。图1提供了一个典型的磁头臂(HAA)基板的顶视图。滑块组件102以允许在万向节上移动的方式安装在臂106的自由外端，使得滑块组件102与磁盘表面之间的空气轴承能够建立和维持。伸长的臂耦合到合适的机械上，例如音圈电机(VCM)104，以便在磁盘表面上移动臂106，从而包含在滑块组件102中的磁头能够寻址磁盘上特定的同心数据磁道，以便对数据磁道写信息或从数据磁道读信息。
具有用于安装磁头滑块组件102的万向节安装台的HAA 108的一个例子在Watrous的美国专利No.3,931,641中描述。在该专利中描述的HAA 108包括在其自由外端的较硬的轴承元件，用于接受弹簧元件上的一个突起。所述弹簧元件点焊到所述负载桁条上，并具有限定一个弯曲部分的端部。所述弯曲部分包括一对刚性十字支脚，安装在一对相对的柔性外部指状元件上，以及一个中心指状元件。所述中心指状元件安装一个磁头滑块组件，并且在万向节上的运动由所述弹簧元件上的负载突起提供，该弹簧元件保持与轴承元件在刚性负载桁条的端部接触。这样的装置通过允许滑块组件关于相互垂直的轴倾斜和转动，提供了所述的万向节作用，同时抵抗径向、圆周、和侧转运动。其它专利，例如美国专利No.3,931,641，No.4,620,251，No.4,796,122，和No.5,313,353描述了其它HAA设计。
图1表示这些设计，这是本领域中典型的设计。滑块102装在HAA悬挂装置和磁头万向节组件(HGA)110上。该HGA 110通过球叠卡方法(ball stacking process)连接到臂106(见图2)。柔性印刷电路(FPC)通过焊接结合到臂106。此外，旋转轴承114用螺丝安装到臂轴承孔中，音圈电机(VCM)104用环氧树脂粘结到臂106上。
图2示出典型的球叠卡方法，用于使HGA 210安全装配到臂206上，并示出由于所述处理引起的应力和扭曲的问题。如图2a所示，为了使HGA 210安全装配到臂206上，对HGA 210定位，使得(HGA 210的)球叠卡组件的突起部分***臂206的开口214中。摆动球216***球叠卡孔218(见图1，118)。然后，摆动球216向下压入220球叠卡孔218。因为球叠卡孔218的中间直径小于摆动球216的中间直径，突起部分212的壁随着摆动球216的进入而扩张。该扩张导致突起部分212的外壁与开口214的内壁之间的强制接触，使HGA 210安全装配到臂206上。
尽管球叠卡可以很好地使HGA 210安全装配到臂206上，但HGA 210和臂206的变形会对HGA的质量负载(gram load)产生负面影响。图2b示出变形和HGA 210与臂206所承受的应力。
上述本领域中典型的设计存在诸多问题。除了球叠之后发生的质量负载变化的问题，还有悬挂装置/臂/线圈运动独立的问题。由于这些组件之间的安全装置的有关作用，组件之间的运动公差常常太大。由于实施球叠卡所需的严格的尺度参数，不适当(过大)的公差会导致一个或多个消极的后果。例如，HGA 210和臂206会严重变形，留下大量的残余应力。结果，在球叠卡后HGA 210的负载质量(load-gram)倾斜/转动性能会变得很差。另一个消极的后果是，即使少量的变形和残余应力，组件也可能在使用中分离，从而降低可靠性。此外，如果HGA 210通过叠卡装配到臂206，则将组件分开时可能需要大量的扭矩。大量的扭矩会损坏组件。相反，如果要求的扭矩太小，则设备在不希望分离时可能分离，如在运行过程中。
由于球叠卡所造成的运动独立性和HGA/臂的变形，很难进行正确的磁头对准。此外，这样的HAA的典型设计和制造方法既复杂又昂贵，且再加工处理也很困难。
发明内容
因此，希望有一种改进的***和方法，来改进磁头臂组件(HAA)，避免上述问题，同时还具有其它优点。
本发明提出了一种用于磁头臂组件的***，包括：具有磁头万向节接合部分的磁头万向节组件；具有柔性印刷电路接合部分的柔性印刷电路组件；和具有第一接合部分和第二接合部分的致动器线圈组件；其中每个磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件彼此独立制造；所述磁头万向节接合部分通过粘结、铆接、或螺丝耦合到所述致动器线圈组件的第一接合部分；且所述柔性印刷电路接合部分通过铆接、粘结、或焊接耦合到所述致动器线圈组件的第二接合部分。
此外本发明还提出了一种用于制造磁头臂组件的方法。所述方法包括：提供具有磁头万向节接合部分的磁头万向节组件；提供具有柔性印刷电路接合部分的柔性印刷电路组件；提供具有第一接合部分和第二接合部分的致动器线圈组件，其中每个磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件彼此独立制造；将所述磁头万向节接合部分通过粘结、铆接、或螺丝耦合到所述致动器线圈组件的第一接合部分；和将所述柔性印刷电路接合部分通过铆接、粘结、或焊接耦合到所述致动器线圈组件的第二接合部分。
附图说明
图1提供了一种典型的磁头臂组件的顶视图；
图2示出典型的球叠卡处理，用于使HGA安全装配到臂上，并示出由于所述处理引起的应力和扭曲的问题；
图3a-d示出根据本发明原理的一个三部分磁头的元件及其装配；
图4a-e示出根据本发明原理的一个通用(通用装配(unimount))HGA组件的元件及其装配；
图5示出根据本发明原理的一个FPC组件的元件；
图6示出根据本发明原理的一个致动器线圈组件的元件；
图7示出将所述FPC组件安全装配到致动器线圈组件的方法；
图8示出将所述通用装配HGA组件安全装配到致动器线圈组件的方法。
具体实施方式
图3a-d示出根据本发明原理的一个三部分磁头的元件及其装配。在一个实施例中，第一部分是通用装配磁头万向节组件(HGA)302，第二部分是柔性印刷电路(FPC)组件304，第三部分是致动器线圈组件306。
在一个实施例中，FPC组件304装配到致动器线圈组件306。为了实现该装配，FPC的一部分(FPC接合部分)314在致动器接合部分(第二致动器结合部分)318处通过铆接变形连接到致动器主体310。粘结和焊接分别也可作为替换方案。同样为了实现该装配，在一个实施例中，线圈312通过焊接连接到FPC迹线上。点焊也是可选的方案(见图7)。在一个实施例中，接合部分314、318的界面是平坦光滑的，有助于与诸如粘胶、焊料等材料结合。此外，具有平坦光滑的不复杂轮廓接合表面简化了彼此独立地设计和制造三部分磁头组件的各个元件的过程。只要接合部分匹配，各个元件即可耦合到一起。
在一个实施例中，通用装配HGA组件302在HGA接合部分320安全装配到致动器线圈组件306的第一接合部分322。在一个实施例中，这是通过粘结结合实现的。铆接变形和螺丝安装结合分别是可选实施例。(见图8)。如上所述，在一个实施例中，接合部分320、322的界面是平坦光滑的，以帮助与诸如粘合剂、焊料等材料结合。此外，具有平坦光滑的不复杂轮廓接合表面简化了彼此独立地设计和制造三部分磁头组件的各个元件的过程。如上所述，只要接合部分匹配，各个元件即可耦合。相应地，接合部分314、318、320、和322可以称为“通用的”，因为它们被设计为与多种不同设计和制造的元件对接。
在一个实施例中，通用装配HGA组件302安全装配到FPC组件304。为了该安装，在一个实施例中，一个柔性悬挂组件(FSA)316通过带自动结合(TAB)附着到FPC结合衬垫318。各向异性的导电薄膜(ACF)结合可以作为替换实施例。
图4a-e示出根据本发明原理的一个通用(通用装配)HGA组件的元件及其装配。在一个实施例中，第一元件是通用装配基板402。在一个实施例中，第二元件是多段负载桁条404。在一个实施例中，第三元件是FSA迹线416。在一个实施例中，第四元件是滑块406。
在一个实施例中，多段负载桁条404通过激光焊接安全装配到通用装配基板402。同样，在一个实施例中，FSA迹线416通过紫外(UV)环氧树脂结合安全装配到HGA组件(通用装配基板402和多段负载桁条404)。利用这些安全装配方法防止了球叠(模锻)的残余应力和变形问题。然后滑块406安装到组件。
图5示出根据本发明原理的一个FPC组件的元件。在一个实施例中，金属支架502通过迭片结构连接到FPC 508的一端。在一个实施例中，塑料支架504通过销510***连接到FPC 508的另一端。
图6示出根据本发明原理的一个致动器线圈组件的元件。在一个实施例中，线圈612通过环氧树脂614连接到致动器主体610。
图7示出将所述FPC组件304安全装配到致动器线圈组件706的方法。如上所述，在一个实施例中，FPC 708通过铆接730变形连接到致动器主体710。如上所述，在一个实施例中，线圈712通过焊料732结合连接到FPC 708。
图8示出将所述通用装配HGA组件802安全装配到致动器线圈组件806的方法。在一个实施例中，这是通过紫外(UV)环氧树脂830实现的。在另一个实施例中，这是通过铆接830变形实现的。在一个实施例中，这是通过螺丝634固定实现的。
尽管此处具体列举和描述了几个实施例，但应当理解，本发明的修改和变化由上述技术覆盖，并在所附权利要求的范围内，而没有离开本发明的精神和范围。

Claims (23)

1.一种用于磁头臂组件(HAA)的***，包括：
具有磁头万向节接合部分的磁头万向节组件；
具有柔性印刷电路接合部分的柔性印刷电路组件；和
具有第一接合部分和第二接合部分的致动器线圈组件；
其中
每个磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件彼此独立制造；
所述磁头万向节接合部分通过粘结、铆接、或螺丝耦合到所述致动器线圈组件的第一接合部分；且
所述柔性印刷电路接合部分通过铆接、粘结、或焊接耦合到所述致动器线圈组件的第二接合部分。
2.如权利要求1所述的***，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分和第二接合部分分别具有光滑的界面，且其中所述磁头万向节接合部分和所述柔性印刷电路接合部分分别具有光滑的界面。
3.如权利要求2所述的***，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分和第二接合部分分别具有基本平坦的界面，且其中所述磁头万向节接合部分和所述柔性印刷电路接合部分分别具有基本平坦的界面。
4.如权利要求3所述的***，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分具有凹进部分且其轮廓能够与所述磁头万向节组件接合部分对接，且其中所述致动器线圈组件的第二接合部分具有凹进部分且其轮廓能够与所述柔性印刷电路接合部分对接。
5.如权利要求3所述的***，其中所述磁头万向节组件是通用装配磁头万向节组件。
6.如权利要求5所述的***，其中所述磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件中至少一个是通过注入成型法制造的。
7.如权利要求6所述的***，其中所述通用装配磁头万向节组件包括一个通用装配基板，该基板包含所述磁头万向节组件接合部分、多段负载桁条、柔性悬挂组件迹线、和滑块器件，其中所述多段负载桁条通过激光焊接耦合到所述通用装配基板，所述柔性悬挂组件迹线通过紫外环氧树脂结合耦合到所述磁头万向节组件。
8.如权利要求6所述的***，其中所述柔性印刷电路组件包括一个塑料支架、一个包含所述柔性印刷电路组件接合部分的金属支架、和一个柔性印刷电路。
9.如权利要求8所述的***，其中所述致动器线圈组件包括一个线圈和一个致动器主体，该主体包含所述第一和第二接合部分。
10.用于制造磁头臂组件的方法，包括：
提供具有磁头万向节接合部分的磁头万向节组件；提供具有柔性印刷电路接合部分的柔性印刷电路组件；提供具有第一接合部分和第二接合部分的致动器线圈组件，其中每个磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件彼此独立制造；将所述磁头万向节接合部分通过粘结、铆接、或螺丝耦合到所述致动器线圈组件的第一接合部分；和将所述柔性印刷电路接合部分通过铆接、粘结、或焊接耦合到所述致动器线圈组件的第二接合部分。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分和第二接合部分分别具有基本光滑的界面，且其中所述磁头万向节接合部分和所述柔性印刷电路接合部分分别具有基本光滑的界面。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分和第二接合部分分别具有基本平坦的界面，且其中所述磁头万向节接合部分和所述柔性印刷电路接合部分分别具有基本平坦的界面。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述致动器线圈组件的第一接合部分具有凹进部分且其轮廓能够与所述磁头万向节组件接合部分对接，且其中所述致动器线圈组件的第二接合部分具有凹进部分且其轮廓能够与所述柔性印刷电路接合部分对接。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述磁头万向节组件、柔性印刷电路组件、和致动器线圈组件中至少一个是通过注入成型法制造的。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述磁头万向节组件是通用装配磁头万向节组件。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述通用装配磁头万向节组件包括一个通用装配基板，该基板包含所述磁头万向节组件接合部分、多段负载桁条、柔性悬挂组件迹线、和滑块器件，所述多段负载桁条通过激光焊接耦合到所述通用装配基板，所述柔性悬挂组件迹线通过紫外环氧树脂结合耦合到所述磁头万向节组件。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述柔性印刷电路组件包括一个塑料支架、一个包含所述柔性印刷电路组件接合部分的金属支架、和一个柔性印刷电路。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述致动器线圈组件包括一个线圈和一个致动器主体，该主体包含所述第一和第二接合部分。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述柔性悬挂组件迹线通过带自动结合耦合到所述柔性印刷电路组件。
20.如权利要求18所述的方法，其中所述柔性悬挂组件迹线通过各向异性导电薄膜结合耦合到所述柔性印刷电路组件的一个结合衬垫。
21.如权利要求18所述的方法，其中所述金属支架通过叠片结构耦合到所述柔性印刷电路组件的一端。
22.如权利要求18所述的方法，其中所述塑料支架通过销***耦合到所述柔性印刷电路组件的另一端。
23.如权利要求18所述的方法，其中所述线圈通过环氧树脂耦合到所述致动器主体。
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