JP4280268B2 - Disk drive suspension - Google Patents
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Description
この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に内蔵されるディスクドライブ用サスペンションに関する。 The present invention relates to a disk drive suspension built in an information processing apparatus such as a personal computer.
回転する磁気ディスクあるいは光磁気ディスク等に情報を記録し再生するためのハードディスクドライブ(HDD)は、軸を中心に旋回可能なキャリッジを有している。このキャリッジは、ポジショニング用モータによって、前記軸を中心に旋回駆動される。 2. Description of the Related Art A hard disk drive (HDD) for recording and reproducing information on a rotating magnetic disk or magneto-optical disk has a carriage that can pivot about an axis. The carriage is driven to rotate around the axis by a positioning motor.
例えば米国特許(USP)第4,167,765号明細書に記載されているようにキャリッジは、アームと、アームの先端部に設けたサスペンションと、サスペンションに取付けたスライダを含むヘッド部などを備えている。そしてディスクが高回転することによってスライダがディスクから僅かに浮上するとともに、ディスクとスライダとの間にエアベアリングが形成されるようになっている。 For example, as described in US Pat. No. 4,167,765, a carriage includes an arm, a suspension provided at the tip of the arm, a head portion including a slider attached to the suspension, and the like. ing. When the disk rotates at a high speed, the slider slightly floats from the disk, and an air bearing is formed between the disk and the slider.
前記サスペンションは、精密な薄板ばねからなるロードビーム(load beam )と、ロードビームの先端部にレーザ溶接等によって固定された極薄い板ばねからなるフレキシャ(flexure )と、ロードビームの基部にレーザ溶接等によって固定されたベースプレートなどからなる。ベースプレートは前記アームのサスペンション取付面に固定される。 The suspension includes a load beam made of a precise thin plate spring, a flexure made of a very thin plate spring fixed to the tip of the load beam by laser welding or the like, and a laser weld to the base of the load beam. It consists of a base plate fixed by etc. The base plate is fixed to the suspension mounting surface of the arm.
このようなディスクドライブでは、記録すべき情報の高密度化とディスクの高回転化が進む傾向にある。したがってディスクドライブ用サスペンションは、ディスクの記録面に対して高精度に位置決めすることの可能な優れた振動特性を有すること、およびディスクの高回転化によって生じる風乱の影響を受けにくいことが要求される。しかもこの種のサスペンションには、新たに要求される種々の機能に対応すべく、さらに複雑な加工が施される傾向もある。
前記サスペンションは、ディスクの高密度化に伴って、さらに高剛性でかつ、ばね定数が低いことが要求されている。しかし従来は、図11に示すサスペンション1のロードビーム2のように、長さL1にわたる剛体部2aと、長さL2のばね部2bとが一体となった部品であるため、剛体部2aに要求される性能(高剛性)と、ばね部2bに要求される性能(低ばね定数)とを同時に満足することが難しかった。
The suspension is required to have higher rigidity and a lower spring constant as the disk density increases. However, conventionally, since the rigid body portion 2a having the length L1 and the
特に剛体部2aは、ばね部2bによって材質と板厚が制約を受けてしまうことから、剛体部2aの剛性を高くするために、剛体部2aの両側縁を折曲げることによって曲げ縁3を形成したり、あるいはエンボス加工によってリブ4を形成する必要があった。このためロードビーム2に高精度な加工が必要であり、加工工数が多く、コストも高くなる。
In particular, since the material portion and the plate thickness of the rigid body portion 2a are restricted by the
しかもロードビーム2に形成する曲げ縁3やリブ4は、風の流れを妨げる原因となるため、ディスクが高回転したときに風乱の影響を受けやすく、ロードビーム2がばたつくという問題も生じた。なお、ロードビーム2の基部にベースプレート5が固定されている。ロードビーム2の先端部にフレキシャ6が固定されている。フレキシャ6にはヘッド部7を構成するスライダ8が装着される。
In addition, the bent edges 3 and
ロードビームのばね定数を下げるために、例えば特開平9−191004号公報に記載されているロードビームのように、ばね部の板厚をパーシャルエッチングによって部分的に薄くすることも提案されている。しかしながらパーシャルエッチングによってばね部の板厚を正確に制御することには限界があり、ばね部の板厚が不安定になって、ばね定数がばらつきやすいという問題があった。 In order to reduce the spring constant of the load beam, it has also been proposed to partially reduce the plate thickness of the spring portion by partial etching, for example, as in the load beam described in JP-A-9-191004. However, there is a limit to accurately controlling the plate thickness of the spring portion by partial etching, and there is a problem that the plate thickness of the spring portion becomes unstable and the spring constant tends to vary.
また、特開平9−128919号公報に記載されているサスペンションのように、ロードビームのスライダ搭載部分の周囲にエッチングあるいはプレスによって幅の狭い複数の板ばね状の部分を形成し、これら板ばね状の部分を板厚方向に変形させたものも提案されている。しかしこの従来例は、ロードビームの先端の狭い領域に前記板ばね状の部分を形成する必要があり、そのためにきわめて繊細な加工を必要とし、ビームの形状やばね定数がばらつきやすく品質が安定しないという問題がある。 Further, like the suspension described in Japanese Patent Laid-Open No. 9-128919, a plurality of narrow leaf spring-like portions are formed by etching or pressing around the slider mounting portion of the load beam, and these leaf spring shapes are formed. There has also been proposed one obtained by deforming this part in the thickness direction. However, in this conventional example, it is necessary to form the leaf spring portion in a narrow region at the tip of the load beam. For this reason, extremely delicate processing is required, and the shape of the beam and the spring constant are likely to vary, and the quality is not stable. There is a problem.
従って本発明の目的は、要求される性能に応じることのできる高性能なディスクドライブ用サスペンションを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-performance disk drive suspension capable of meeting the required performance.
前記目的を果たすための本発明のサスペンションは、ベースプレートと、前記ベースプレートに取付けるロードビームと、前記ロードビームのディスクと対向する側に取付けられかつヘッド部が設けられるフレキシャと、を有するディスクドライブ用サスペンションにおいて、前記ロードビームは、ステンレス鋼または軽金属からなり前記ベースプレートから分離独立していて前記フレキシャが固定される剛体部と、前記剛体部および前記フレキシャとは別体に構成されて前記剛体部と前記ベースプレートとをつなぐステンレス鋼製のばね部材であって前記ベースプレートおよび前記剛体部に対して前記フレキシャと同じくディスクと対向する側に配置され前記剛体部の端部に重ねて固定されたばね部材とを具備し、かつ、前記ばね部材に形成され前記ベースプレートの端部と前記剛体部の端部との間に開口する開口部と、該開口部の両側に形成され前記剛体部よりもばね定数が低いばね部と、前記ベースプレートの端部と前記剛体部の端部との間において前記ばね部材の長さ方向中間部を前記ディスクとは反対側が凸となる形状に折曲げることによって前記それぞれのばね部に形成された折曲部とを有し、前記フレキシャはばね性を有する薄い金属基板の表面に電気絶縁層を介して導電路を形成した配線付きフレキシャであり、該配線付きフレキシャが前記剛体部の先端部から前記剛体部に沿って前記ばね部材の前記開口部を跨いで前記ベースプレートに向って延びている。 To achieve the above object, a suspension according to the present invention includes a base plate, a load beam attached to the base plate, and a flexure attached to a side of the load beam facing the disk and provided with a head portion. The load beam is made of stainless steel or light metal and is separated and independent from the base plate, and the rigid body portion to which the flexure is fixed is formed separately from the rigid body portion and the flexure. A spring member made of stainless steel that connects to a base plate, and is disposed on the side opposite to the disk in the same manner as the flexure with respect to the base plate and the rigid body portion, and is fixed on the end portion of the rigid body portion. And the spring member is shaped An opening opening between the end of the base plate and the end of the rigid body, a spring formed on both sides of the opening and having a lower spring constant than the rigid body, and an end of the base plate Bending portions formed on the respective spring portions by bending the lengthwise intermediate portion of the spring member into a shape in which the opposite side to the disk is convex between the ends of the rigid body portions. The flexure is a flexure with wiring in which a conductive path is formed on the surface of a thin metal substrate having a spring property via an electric insulating layer, and the flexure with wiring extends from the distal end portion of the rigid body portion along the rigid body portion. It extends toward the base plate across the opening of the spring member.
この発明のサスペンションは、ロードビームを構成する剛体部とばね部とが別部品であ、ばね部とフレキシャも互いに別部品であるため、サスペンションに要求される性能を満足すべく、剛体部とばね部およびフレキシャの材質あるいは板厚等がそれぞれ個別に選択される。例えばロードビームの剛体部に板厚の大きなプレートを採用し、ばね部には板厚の薄い圧延鋼材などからなる精度の高い低ばね定数のばね部材が採用され、フレキシャには極薄い板ばねが使用される。 In the suspension of the present invention, the rigid body portion and the spring portion constituting the load beam are separate parts, and the spring portion and the flexure are also separate parts. Therefore, in order to satisfy the performance required for the suspension, the rigid body portion and the spring portion are included. The material and thickness of the part and flexure are individually selected. For example, a plate with a large plate thickness is used for the rigid portion of the load beam, a spring member with high accuracy and a low spring constant made of rolled steel with a thin plate thickness is used for the spring portion, and a very thin plate spring is used for the flexure. used.
前記ロードビームの剛体部にはステンレス鋼を採用することも考えられるが、Al,Ti等の軽金属(Feよりも軽い金属)の合金、もしくは合成樹脂によって構成することにより、さらなる軽量化と高剛性化を両立させることもできる。あるいは前記ロードビーム等が、アルミニウムやチタン等の軽金属もしくはそれらを主体とする合金と、それ以外の金属(例えばステンレス鋼)とを積層した2種類以上の材料からなる複合材(クラッド材)によって構成されていてもよい。前記フレキシャと前記ばね部を、互いに一体に連なる1枚の板によって構成することで、部品の共通化を図ってもよい。 Stainless steel may be used for the rigid part of the load beam, but it is made of light metal (metal lighter than Fe) such as Al, Ti, or synthetic resin, making it lighter and more rigid. It is also possible to achieve both. Alternatively, the load beam or the like is composed of a composite material (cladding material) made of two or more materials obtained by laminating a light metal such as aluminum or titanium or an alloy mainly composed thereof and other metal (for example, stainless steel). May be. The flexure and the spring portion may be configured by a single plate that is integrally connected to each other, so that parts can be shared.
請求項1に記載した発明によれば、ロードビームを構成する剛体部の材質や板厚がばね部に制約を受けることがなくなり、剛体部とばね部およびフレキシャにそれぞれの要求に応じた適正材質および板厚の選択が可能となり、サスペンションに要求される性能を満足することができる。例えばロードビームの剛体部に板厚の大きなプレートを採用すれば、曲げ縁やリブなどの曲げ加工を行なうことなく、さらなる高剛性化が可能になるとともに、剛体部の空気抵抗が減少する。このためディスク高回転時の風乱の影響が減少し、サスペンションフラッタ(風によるサスペンションのばたつき)の発生を抑制できる。 According to the invention described in claim 1, the material and plate thickness of the rigid body part constituting the load beam are not restricted by the spring part, and the rigid body part, the spring part and the flexure are made of appropriate materials according to the respective requirements. Further, the plate thickness can be selected, and the performance required for the suspension can be satisfied. For example, if a plate having a large plate thickness is employed for the rigid portion of the load beam, the rigidity can be further increased and the air resistance of the rigid portion can be reduced without bending bending edges and ribs. For this reason, the influence of wind turbulence at the time of high disk rotation is reduced, and the occurrence of suspension flutter (suspension flapping of the wind) can be suppressed.
この発明のサスペンションは安定した低ばね定数のばね部を得ることができ、ばね部の精度と低ばね定数を両立させたサスペンションが得られる。ロードビームの剛体部とばね部とが別体であるから、剛体部にばね部よりも軟質な材料を使用でき、剛体部を成形する際のプレス等の加工自由度が増える。 The suspension according to the present invention can provide a stable spring portion having a low spring constant, and a suspension having both the accuracy of the spring portion and a low spring constant can be obtained. Since the rigid portion and the spring portion of the load beam are separate, a material softer than the spring portion can be used for the rigid portion, and the degree of freedom of processing such as pressing when forming the rigid portion is increased.
以下に第1の形態について、図1から図3を参照して説明する。図3に示されたハードディスクドライブ(HDD)10は、軸11を中心に旋回可能なキャリッジ12を有している。キャリッジ12は、ボイスコイルモータ等のポジショニング用モータ13によって、軸11を中心に旋回駆動される。
Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. A hard disk drive (HDD) 10 shown in FIG. 3 has a
キャリッジ12は、複数のアーム(アクチュエータアーム)16と、各アーム16の先端部に取付けられたサスペンション17と、各サスペンション17の先端部に設けたヘッド部18などを備えている。モータ13によってキャリッジ12が駆動されることにより、ヘッド部18がディスク19の所望トラックまで移動する。
The
ヘッド部18は、ディスク19のトラックと対向可能な位置に設けたスライダ20と、スライダ20に保持されたトランスジューサ(図示せず)などを含んでいる。ディスク19が高速回転したときに、ディスク19とスライダ20との間に入り込む空気によって、スライダ20がディスク19から僅かに浮上するとともに、ディスク19とスライダ20との間にエアベアリングが形成される。
The
図1に示すようにサスペンション17は、ベースプレート30と、このベースプレート30に取付けるロードビーム31などを含んでいる。図3に示すようにベースプレート30はアーム16に固定される。ベースプレート30にはアーム16のボス部(図示せず)が挿入される円形の孔33が形成されている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すようにロードビーム31は、ベースプレート30とは分離独立した剛体部40と、この剛体部40に固定されるばね部材41からなるばね部42とを具備している。剛体部40の厚さはばね部材41の板厚よりも厚い。図1において、長さLがばね部42として機能する領域である。このばね部42は、剛体部40よりもばね定数が小さく撓みやすくなっている。図示例の剛体部40は、軽量化と高剛性を両立させるために、例えばアルミニウム合金などの軽合金からなり、しかも厚み方向に貫通する開口部45が形成されている。この剛体部40は、アルミニウムなどの軽合金の板とステンレス鋼の板を積層してなる複合材であってもよい。
As shown in FIG. 2, the
開口部45の代りに、例えばエッチング等によって肉厚を薄くした凹部を形成してよい。ロードビーム31の材料にTiやAl合金等の軽金属(Feよりも比重の小さい金属)もしくはAl合金とステンレス鋼の複合材を用いてもよいし、あるいは合成樹脂を用いてもよい。こうすることにより軽量化が図れ、周波数特性と振動特性が向上する。なお、ロードビーム31に必要に応じて曲げ加工が施されてもよい。
Instead of the
ばね部42を構成する板状のばね部材41は、例えばばね性のある薄いステンレス鋼圧延板からなり、その一端部41aは、剛体部40の端部40aに重ねた状態でレーザ溶接等によって固定されている。ばね部材41の他端部41bは、ベースプレート30に重ねかつレーザ溶接等によって固定されている。
The plate-
ばね部材41をロードビーム31の剛体部40に固定する手段として、溶接の代りに接着剤が使われてもよい。剛体部40が合成樹脂製の場合には、剛体部40を成形するための型にばね部材41をセットした状態で樹脂材料を型に流し込み硬化させ、いわゆるインモールド成形によってばね部材41を剛体部40に固定してもよい。
As a means for fixing the
剛体部40に極薄い板ばねからなるフレキシャ50が取付けられている。フレキシャ50は例えばステンレス鋼の圧延材からなり、レーザ溶接等によってロードビーム31に固定されている。図2に示すように剛体部40の端部40bに凸部51が設けられている。この凸部51はフレキシャ50のタング部52に当接している。この凸部51はタング部52に向かって突出している。フレキシャ50に、ヘッド部18を構成するスライダ20が装着される。
A
このように構成されたサスペンション17は、ロードビーム31を構成する剛体部40とばね部42とが別部品によって構成され、それぞれに適した材料と板厚を選定できるため、剛体部40に要求される性能(例えば高剛性)と、ばね部42に要求される性能(例えば低ばね定数)を両立させることが容易となる。また、ばね部材41に精度の高い圧延材を使用することで、安定した低ばね定数のばね部42が得られる。
The
このロードビーム31は、板厚の厚いプレートを用いることができるため、図11に示す従来例のような曲げ縁やリブを設ける場合に比較して空気の流れを妨げにくい形状にすることができ、ディスクが高回転しても風乱による影響が低減する。
Since the
図4は第2の形態のサスペンション17Aを示している。このサスペンション17Aのばね部42は、ばね部材41の長さ方向中間部を折曲げることによって折曲部60が形成されている。それ以外の構成は前記第1の形態のサスペンション17と同様であるから、第1の形態と共通の箇所に共通符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 shows a
図5は第3の形態のサスペンション17Bを示している。このサスペンション17Bは、ばね部材41の中央部に開口部61が形成され、開口部61の両側が低ばね定数のばね部42として機能するようにしている。また、ばね部材41の一部を折曲げることによって折曲部60が形成されている。それ以外の構成は第1の形態と同様であるから、第1の形態と共通の箇所に共通符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 shows a suspension 17B of the third form. In the suspension 17B, an
図6は本発明の一実施例である第4の形態のサスペンション17Cを示している。このサスペンション17Cは、アーム部分を有するいわゆるアームタイプのロングベースプレート30Cと、配線付きフレキシャ50Cを備えている。配線付きフレキシャ50Cは、ばね性を有する薄いステンレス鋼圧延板等の金属基板65の表面に、電気絶縁層を介して導電路66を形成したものである。導電路66の一端はヘッド部18の端子67に導通し、導電路66の他端はベースプレート30C上に設ける端子68に導通している。ばね部材41の一部に折曲部60と開口部61が形成されている。それ以外の構成は第1の形態と同様であるから、第1の形態と共通の箇所に共通符号を付して説明を省略する。このようなアームタイプのベースプレート30Cのアーム部分についても、前述したようなTiやAl合金等の軽金属(Feよりも比重の小さな金属)や、Alとステンレス鋼などからなる複合材、あるいは合成樹脂を用いることで、軽量化が図れるとともに、周波数特性と振動特性を向上させることができる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of a suspension 17C according to an embodiment of the present invention. The suspension 17C includes a so-called arm-type long base plate 30C having an arm portion and a
図7は第5の形態のサスペンション17Dを示している。このサスペンション17Dは、図8に示すようなサスペンション半成品70を用いて製造される。サスペンション半成品70は、ベースプレート30と、ロードビーム31の剛体部40と、これらベースプレート30と剛体部40とをつなぐ左右一対の連結部71とを備えている。連結部71は、図7に示すようにばね部材41をベースプレート30と剛体部40に重ねたときに、ばね部材41の両側に張り出すようになっている。
FIG. 7 shows a suspension 17D of the fifth embodiment. The suspension 17D is manufactured using a suspension
サスペンション半成品70の剛体部40とベースプレート30の双方にわたってばね部材41を重ね、例えばレーザ溶接等によってばね部材41をベースプレート30と剛体部40に固定する。そののち、プレス等によって連結部71を剛体部40とベースプレート30から切離す。
The
この第5の形態によれば、ばね部材41をサスペンション半成品70に固定する前は、ベースプレート30と剛体部40が連結部71によって接続された1個の部品となっているため、取扱いが容易であり、しかも剛体部40とベースプレート30の相対位置をより正確に規制することができる。
According to the fifth embodiment, before the
図9は第6の形態のサスペンション17Eを示している。このサスペンション17Eは、1枚の板状のばね部材41Eによって、ばね部42とフレキシャ50が形成されている。この場合、ばね部42とフレキシャ50が一体化することにより、部品の共通化が図れる。また、前記第6の形態のサスペンション半成品70と同様に、剛体部40とベースプレート30が連結部71によってつながれていて、ばね部材41Eをサスペンション半成品70に固定したのち、連結部71を切除するようにしている。
FIG. 9 shows a
図10は第7の形態のサスペンション17Fを示している。このサスペンション17Fは、配線付きフレキシャ50Fを構成する1枚の板状のばね部材41Fに、ばね部42と、ベースプレート30に積層する部分80が一体に形成されている。配線付きフレキシャ50Fは、ばね性を有する薄いステンレス鋼圧延板等の金属基板65の表面に、電気絶縁層を介して導電路66を形成したものであり、導電路66の一端はヘッド部の端子67に導通し、導電路66の他端はベースプレート30に積層される部分80に設ける端子68に導通している。この第7の形態の剛体部40とベースプレート30は、前記第6の形態のサスペンション半成品70と同様に、連結部71によってつながれていて、ばね部材41Fをサスペンション半成品70に固定したのち、連結部71を切除するようにしている。
FIG. 10 shows a
なお、この発明を実施するに当たって、ベースプレートやロードビームをはじめとして、フレキシャ、剛体部、ばね部材などのサスペンション構成要素を、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。 In implementing the present invention, it goes without saying that the suspension components such as the base plate and the load beam, the flexure, the rigid body portion, and the spring member can be variously changed without departing from the gist of the present invention. .
10…ディスクドライブ
17C…サスペンション
18…ヘッド部
30C…ベースプレート
31…ロードビーム
40…剛体部
41…ばね部材
42…ばね部
50C…フレキシャ(配線付きフレキシャ)
60…折曲部
61…開口部
66…導電路
DESCRIPTION OF
60 ...
Claims (1)
前記ベースプレートに取付けるロードビームと、
前記ロードビームのディスクと対向する側に取付けられかつヘッド部が設けられるフレキシャと、
を有するディスクドライブ用サスペンションにおいて、
前記ロードビームは、
ステンレス鋼または軽金属からなり前記ベースプレートから分離独立していて前記フレキシャが固定される剛体部と、
前記剛体部および前記フレキシャとは別体に構成されて前記剛体部と前記ベースプレートとをつなぐステンレス鋼製のばね部材であって前記ベースプレートおよび前記剛体部に対して前記フレキシャと同じくディスクと対向する側に配置され前記剛体部の端部に重ねて固定されたばね部材とを具備し、かつ、
前記ばね部材に形成され前記ベースプレートの端部と前記剛体部の端部との間に開口する開口部と、
該開口部の両側に形成され前記剛体部よりもばね定数が低いばね部と、
前記ベースプレートの端部と前記剛体部の端部との間において前記ばね部材の長さ方向中間部を前記ディスクとは反対側が凸となる形状に折曲げることによって前記それぞれのばね部に形成された折曲部とを有し、
前記フレキシャはばね性を有する薄い金属基板の表面に電気絶縁層を介して導電路を形成した配線付きフレキシャであり、該配線付きフレキシャが前記剛体部の先端部から前記剛体部に沿って前記ばね部材の前記開口部を跨いで前記ベースプレートに向って延びていることを特徴とするディスクドライブ用サスペンション。 A base plate;
A load beam attached to the base plate;
A flexure mounted on the side of the load beam facing the disk and provided with a head portion;
In a suspension for a disk drive having
The load beam is
A rigid body portion made of stainless steel or light metal and separated and independent from the base plate to which the flexure is fixed;
A stainless steel spring member configured separately from the rigid body portion and the flexure to connect the rigid body portion and the base plate, and facing the disc in the same manner as the flexure with respect to the base plate and the rigid body portion And a spring member that is disposed and fixed to the end of the rigid body portion, and
An opening formed between the end of the base plate and the end of the rigid body formed in the spring member;
A spring part formed on both sides of the opening and having a lower spring constant than the rigid part;
Between the end portion of the base plate and the end portion of the rigid body portion, the intermediate portion in the longitudinal direction of the spring member is formed in each spring portion by bending it into a shape in which the opposite side to the disk is convex. A bent portion,
The flexure is a flexure with wiring in which a conductive path is formed on the surface of a thin metal substrate having spring properties via an electric insulating layer, and the flexure with wiring is connected to the spring along the rigid body portion from the distal end portion of the rigid body portion. A suspension for a disk drive characterized by extending toward the base plate across the opening of the member.
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