具有更佳动力性能的悬架万向构件的利记博彩app

专利名称：具有更佳动力性能的悬架万向构件的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用以支撑安装有滑动器的读/写换能器的硬盘驱动器(HDD ) 的悬架(suspension)的设计。更特别地，本发明涉及在驱动操作过程中提 供卓越动态性能的万向构件(gimbal)。
背景技术：
硬盘驱动器(HDD)使用封装薄膜磁读/写头(换能器)，即所谓的滑动 器，在磁介质或存储盘上读取和写入数据。该滑动器具有预构图的气浮表面 (ABS),并且该滑动器安装在挠性头万向组件(HGA)上，该万向组件本 体安装在一承载梁上。承载梁、万向组件(也被称作挠性件)、沿万向构件 布置以及将该滑动器连接到外部电路(通常为前置放大器)的导线(或线路)、 铰接机构和基板的组合共同被称作悬架。所述悬架通过伺服换能器激致动， 并且与电控电路协同将滑动器定位在沿盘上的磁编码轨道的各个目的位置。 由于主轴马达快速旋转光盘，流体压力引起了滑动器的ABS与盘的表面之 间的气流。这种气流被称作气浮层(air-bearing layer),并且抬升悬架滑动器， 使得滑动器在盘表面上方在被称为气浮层的空气层上近似飞行(以大约 10nm的"飞行高度")。盘旋转进入的滑动器的边缘称为它的"前缘"，相对的 包括读/写头的边缘称为"后缘"。由本领域的公知常识可以知道，该承载梁具
有形成在盘面侧的压靠于滑动器背面的小突起或者"凹坑"，其提供向下的力 以及供滑动器旋转的转动支点。这种承载梁的悬架系统和万向构件为滑动器 提供机械支撑，同时当获得飞行高度时，还允许该滑动器俯仰和侧倾。此外， 该系统提供滑动器上的键合连接部(连接到读/写头)与前置放大器之间的电 连接(即电导线路布置的方式)。
使得滑动器以稳定的方式在盘上飞行对悬架设计提出了严格的要求，例 如，提供适当的垂直刚度(Kz)、万向构件俯仰和侧倾刚度(Kp， Kr)、万 向构件俯仰/侧倾静态姿态(PSA/RSA)、操作振动性能(G/gram)范围等。 这些需求主要为静态的并且基于系统几何学。进一步的需求是当驱动器工作时，该悬架对于滑动器的气浮性能具有极小的或者不具有动态影响。这种需 求与该悬架的动态性能有关。
通常，动态性能的需求不总是必须的，因此许多现有悬架的动态性能不 佳。在提高悬架的动态性能中，万向构件的设计值得研究。在这方面，已经 提出各种可提高悬架系统的静态性能的万向构件，但是这些设计对于悬架的 动态性能具有不利的影响。例如，万向构件包括斜坡限制件，当驱动器没有 工作并且该滑动器为"停止"时，该斜坡限制件用于保护滑动器以避免振动， 但是现发现限制件的设计对该滑动器骑行在它的气浮层上的方式有影响。此
夕卜，该万向构件是考虑了提供连接该读写换能器的焊球键合(SBB， solder ball bonding)端子与该HDD的外部电路的导电线路。然而，可以发现，线路的 布置方式以及路线布置的路径同样影响悬架的动态性能。
图1和图2示出悬架动态性能对滑动器的振动模式的影响。图1图示了 在头-盘界面(HDI)干扰之后，此时滑动器撞击在旋转盘上的表面凹凸处(凸 起)或者滑动器受盘表面的滑润剂影响，安装在无质量悬架上的滑动器的振 动模式。如图所示，该干扰产生两种阻尼振动模式，频率在大约105kHz(1) 和315kHz (2)。该阻尼可以由曲线緩慢的上升和下降以及它们的宽度推知。
图2示出同 一滑动器，现在安装在普通的悬架上，承受类似的HDI干扰。 如图所示，激励出多个振动模式，而且从它们的锐度和高度可知，阻尼状况 不佳。在低频(例如，在20到100kHz之间)没有很好的阻尼的这些模式使 得滑动器很难达到一个平衡的状态。它们甚至能够引起气浮条件变得不稳定 并造成滑动器持续振动。在这种情况下，盘驱动器将失效，或者至少它的性 能将严重下降。
图3a到3d示意性地示出4种现有技术的万向构件的设计，图中显示角 度不同，以便突出重点的设计特征。图3e到3f为安装在任意一种现有技术 的万向构件上的滑动器的典型振动响应曲线。
图3a和图3b示出从上部观察的视图(向下朝盘表面看)，因此滑动器 (未示出)被安装在万向构件下侧上的安装垫60上。图3c和图3d示出从 盘表面向上看的视图，在图3c中可以看到滑动器5,而在图3d中可以看到 滑动器安装垫60的下侧，为了清楚起见未显示安装的滑动器。在每个图中 示出了对称布置的电子线路30，沿各路径从万向构件的远端(图的顶部)到 近端(图的底部)布置。值得注意的是，线路的路径与万向构件本身的不锈钢结构的实体(substantial)部分重叠和接触。在图3a -图3d的每个图中用 圓圈圈起来的区域中，这一点尤其明显。
更近距离地观察图3a,可以从俯视图看到滑动器安装垫60。可以看到 从焊垫向远端延伸过来的两个臂20，所述臂包括用于这个设计的斜坡阻挡件 (注意这个设计中该斜坡阻挡件无需形成为两个构件)。可以看到一对加强 线路30沿该万向构件侧面延伸。用圆圈圈起来的区域15显示路线在侧部向 外延伸以到达该万向构件悬架支架40,该悬架梁为该万向构件的挠曲部分， 并且同时，线路与万向构件结构的实体部分重叠。因此，在该区域内，虽然 线路与该万向构件不存在任何电接触，但是它们与万向构件的不锈钢结构存 在大致性的接触。
虽然通过覆盖不锈钢层(未示出)，线路被绝缘并加强，但它们还是由 从万向构件悬架支架(gimbal outrigger) 40向内延伸的片50支撑。安装垫 上的开口 65使得在将要连接到滑动器的键合焊球(SBB， solder bonding balls ) 的位置处路线的端子35露出。
图3b示出一个类似的万向构件，其中线路30在悬架支架40外部侧向 延伸。这里，用圓圈圈起来的区域15表示线路与万向构件结构大致性接触 的部分。
图3c示出了一个万向构件的下部(其上安装有滑动器)，其中斜坡限制 件20没有形成为两个构件。与图3a的设计相同，线路30布置于万向构件 15大致体部分上，接着从万向构件悬架支架40的内部通过，并且由于它们 是刚性的，所以不通过片支撑。如图所示，线路的端子35与滑动器5上的 焊球(SBB)端子连接。
图3d为万向构件的另外一个下部(未安装有滑动器)视图，与图3c的 设计相同，具有单独的斜坡限制件20。线路30通过从悬架支架40向内延伸 的片50支撑。与在前的附图类似，用圆圈圈起来的区域15示出线路和万向 构件之间的大致性接触。
图3e-3f中示出当安装在图3a-3d中的万向构件上的滑动器参与HDI干 扰时所激发的典型的低频振动滑动器模式。如图所示，各模式窄并且尖锐， 表示非常小的阻尼，并且由于它们处于低频(低于100KHz),因此可能发生 更多的损害影响。
在现有技术中，对万向构件的设计已经有一些研究。Pen等人(美国专利6965501 )公开了具有限制件的万向构件，其具有单臂。限制件的设计使 得到滑动器与线路的键合更容易，它不需要绝缘且允许承载梁具有更窄的远 端。然而，该万向构件并未涉及悬架的动态性能问题。
Danielson等人(美国专利6667856 )公开了另设有振动吸收机构的万向 构件。这个机构的作用在于吸收振动，该振动来自于滑动器和盘之间的碰撞 造成的过度的万向构件漂移。它不是用于阻止这种振动发生的机构。
其具有用于停靠滑动器的改进系统。这个设计并没有涉及在HDD操作过程 中的万向构件的动态性能问题。
根据上文所引用的现有技术可知，现在需要改进滑动器对于盘旋转时安 装有滑动器的承载梁与盘的不平处(即突起、盘上的润滑剂和其他盘平面的
偏移)之间的头-盘界面(HDI)干扰产生的振动运动的响应。

发明内容
本发明的第一目的是提供一种万向构件，该构件用于安装有滑动器的读 /写换能器(下文称为滑动器)，其优化了悬架的动态响应，或者换句话说， 减小了悬架对在气浮层上的滑动器运动的不利作用。
本发明的第二目的是提供一种用于滑动器的万向构件，其对于悬架对 HDI的动态响应事件具有最小的不利影响。
本发明的第三目的是提供一种动态优化的万向构件，该构件不会降低现 有的静态滑动器性能，如对俯仰、侧倾和径向移动的响应刚度。
本发明的第四目的是提供一种动态优化的万向构件，其利用甚至改进现 有的万向构件的特征，如斜坡阻挡件的形状、线路的布置、作用于连接到滑
这些目的将通过一组包括以下相同特征的万向构件达到
1) 斜坡阻挡件分为两个平行的朝远端延伸的大致为梯形的部分；
2) 通过一个或两个横向连接杆连接上述斜坡阻挡件部分；
3) 相对于连接杆和焊球连接部适当地布置和支撑线路，所述布置最小 线路与万向构件的不锈钢结构的重叠，并且具有足够的长度以最小化线路中 以及与滑动器连接的焊料连接部上的应力。
采用上述特征的万向构件的设计使得悬架的动态性能满足本发明的目的。


结合下文所述的优选实施例的说明的上下文理解本发明的目的，特征和 优点。结合附图理解优选实施例的说明，其中
图1为HDI干扰后滑动器的振动响应的示意图，这里在滑动器、万向构 件和承载梁之间没有动态耦合。
图2为与图la类似的滑动器的振动响应的示意图，此时滑动器安装在 万向构件和承载梁上。
图3a-3d示意性地描述了现有技术的万向构件。
图3e-3f为安装在图3a-3d的现有技术的万向构件上的滑动器的振动响 应的示意图。
图4a-4b为根据本发明第一实施例的万向构件的顶部和底部的示意图。 图4c为安装在图4a-4b的万向构件上的滑动器的振动响应的示意图。 图5a-5b为根据本发明第二实施例的万向构件的顶部和底部的示意图。 图5c为安装在图5a-5b的万向构件上的滑动器的振动响应的示意图。 图6a为冲艮据本发明第三实施例的万向构件的顶部示意图。 图6b为图6a的万向构件的底部的示意图。
图6c为安装在图6a的万向构件上的滑动器的振动响应的示意图。
具体实施例方式
与安装在现有技术的万向构件/悬架上的滑动器响应相比，本发明的每个 优选实施例中所述的万向构件改进/优化了安装在其上的滑动器(万向构件为 悬架的一部分)的动态响应。可以观察到，在滑动器和盘表面的不平处和/ 或旋转盘上的润滑剂之间的HDI干扰后，这种改进的动态响应依赖于安装有 滑动器的万向构件的振动模式的例如形状与频率。实际上，更准确地说，万 向构件的设计应当最小化对悬架动态性能的破坏作用，这种最小化等同于改 进悬架的动态性能。这正是本发明的实施例将要达到效果。值得注意的是， 在下面说明的内容里，"远端"指万向构件的滑动器远端，"近端"指安装着基 板的悬架端，"横向"指在万向构件的平面内垂直于万向构件的纵向(即从近 端到远端)的方向。现在参考图4a，可以看到，万向构件的顶部(朝盘表面看)的远端区域 设计为满足本发明的目的。斜坡阻挡件被分为两个彼此分立的大致梯形的远
端延伸臂20 (即从万向构件的主体向外悬伸出来)，所述臂通过横向杆25 连接，通常形成有大约沿杆的中点(在长度方向上)位置的不锈钢。滑动器 安装垫60近端地(向后方)从阻挡件延伸，并且其远端边缘65间隔空隙70 与横向杆25分开。通过空隙70能够看到使路线与滑动器相连的焊料连接端 子35。优选地，万向构件和横向连接杆由不锈钢制造。
参考图4b,这里示出图4a中的万向构件的底部图(从盘向上看)。这里 能够看到安装在安装垫60上的滑动器100。绝缘层(未示出)形成在滑动器 和垫之间来防止滑动器和垫之间的电接触。电线路(绝缘的)30通过焊球连 接部35连接到滑动器100的远端边缘，所述线路以最大长度横向向外布置 来接触悬架支架45,并且接着近端地(向后方)沿着使安装垫的侧部边缘与 悬架支架40分开的空隙被引导，但是从该悬架支架横向向内从而大致介于 安装垫的侧面边缘与悬架支架之间。该路线由一对线路支撑片50支撑。其 中一个所述片从每个悬架支架向内延伸。值得注意的是，路线仅最低限度的
重叠介于阻挡臂之间的连接杆25，并且路线延长到适合地通过该片50。路 线布置在介于连接杆70之间的空隙上并且最小限度地接触以及重叠万向构 件的实际金属结构。所述线路的最大长度地全横向延伸以接触悬架支架45, 从而确保路线与到滑动器的连接部之间可靠和无应力的连4妻。
参考图4c,这里示出在HDI干扰之后，图4a-4b的安装有滑动器的万向 构件的振动响应示意图。将图4c与图3e或者图3f相比，能够注意到振动模 式的高度被消除或者降低。还能够注意到从焊球连接部35向外到悬架支架 40的路线的布置模式，包括最小限度的接触和介于线路与万向构件结构之间 的重叠，已经最小化了实际焊球键合过程或者万向构件的静态PSA/RSA性 能上的破坏作用。此外，在万向构件的非操作振动的过程中，对减小在焊料 连接部和横向杆25上的压力具有明显的正面作用。在线路上压力的减小使
得悬架操作中安全性容限提高。
接下来参考图5a和图5b,这里示出了本发明另外实施例的示意图。在 图5a中，示出了万向构件的顶视图(朝着盘向下看)，其中斜坡阻挡件形成 为两个远端延伸(从万向构件向外悬伸)的大致为梯形的分离臂20。横向杆 25连接两个臂，并且其形成为与滑动器安装垫60的远端边缘65相邻但不与其接触，这样，该杆就与在线路端子和滑动器的焊球端子35之间的连接部
非常接近。特别地，在这个实施例中，杆25和滑动器垫的远端边缘65之间 的空隙比图4a和图4b的空隙70窄。
参考图5b,这里示意性地示出，当从盘表面向上看的图5a的万向构件。 示出的滑动器100安装在滑动器安装垫60上，示出的电线路以与图4b中的 线路相类似的方式布置，并且如上文所述的具有最大的横向线路长度和与横 向杆最小限度地接触和重叠。然而，由于连接杆与滑动器远端表面靠近，线 路33的最小部分在近端向后以及平行于悬架支架布置之前先在远端通过连 接杆。优选地，万向构件与横向连接杆由不锈钢制造。如图4b所示，路线 的横向布置来接触该悬架支架减轻了在线路中的应力以及形成了到滑动器 的坚固的连4矣。
参考图5c,这里示出了在HDI干扰后安装在图5a的万向构件上的滑动器 的振动响应的示意图。该图与图4c的图十分类似，又一次显示了较之图3e-3f 中示出的现有技术的万向构件更好的性能。类似图4a和4b中的万向构件，图 5a的万向构件实例也显示了在非操作振动过程中的卓越性能。此外，由于长 度和线路的布置，线路与滑动器的焊球键合展示了卓越的强度，并且由于线 路中较低的压力具有相当的安全性容限。此外，在焊球熔化过程中，万向构 件的形状以及横向杆25靠近焊料球连接部的定位对滑动器和安装滑动器的 绝缘层提供更好的防热保护(杆具有耗散的热量的散热功能)。
现在参考图6a,这里示出本发明的另外实施例顶部的顶视图，其与前面 两个实施例不同点在于具有两个横向杆23和27,通常由不4秀钢制成，连接斜 坡阻挡件的远端延伸且分开的梯形臂20。横向杆27中的一个非常接近滑动器 键合垫的远端边缘65,另一横向杆23远离杆27,使得在两个横向杆之间形成 空隙75，并且在杆23和滑动器^t合垫的远端边缘65之间形成空隙73。
再参考图6b,这里示出了图6a的万向构件的底部。该图同样清楚的显 示了本发明所有实施例的特征，也就是从滑动器连接部35到万向构件悬架 支架40以最大横向长度布置绝缘线路，这样其具有在线路和万向构件结构 之间的最小限度的接触和重叠。用圆圈圈起来的区域15示出线路是如何在 两个横向杆27和23之间通过，最小限度地与杆27重叠而与杆23不重叠。 所述最大化的横向布置以及在相邻于线路/滑动器连接部35的区域中线路和 万向构件金属结构(例如横向杆或杆)之间最小限度的接触和重叠两者为所有实施例的特征，并且有利地提供线路和滑动器之间的无应力连接并且在系 统操作过程中提供结果容限。
如图所示，线路朝悬架支架40横向地延伸并且接着近端地沿在悬架支
架40的内侧和安装垫60的侧面边缘之间形成的空间布置。线路由从悬架支 架向内延伸的片50支撑。优选地，万向构件与横向连接杆由不锈钢制造。
为了清楚，这里示出线路为分开的导线，但是应当理解这些线将被覆盖以绝 缘物且大体上在线之间可绝缘地延伸，这样他们大致被包裹在密封绝缘壳内。
参考图6c，这里为示意图，显示了将被安装在图6a的万向构件上的滑 动器在HDI干扰后的振动模式。将该图与图3e和图3f比较，这里从振动模 式的形状能够看到由万向构件产生的改进。进一步值得注意的是，在图6a 中，由于两个横向杆23和27,万向构件的设计提供了很好的动态强度。此 外，线路30的布置路径的额外长度确保了较低的应力，改进了安全容限， 并提供键合垫连接处优良的机械强度。同时，在将焊球键合以产生最终的线 路和滑动器之间连接的过程中，这也是非常好的滑动器热保护，并使得滑动 器和万向构件之间的绝缘。
如本领域技术人员能够理解的那样，本发明的优选实施例为本发明的说 明但并不局限于这种描述。可以变化和修改形成安装有万向构件的悬架的方 法、步骤、材料、结构和尺寸，其对于安装在万向构件上的滑动器的动态性 能具有最小限度的负面影响，同时还提供了依据所附的权利要求限定的本发 明的万向构件。
权利要求
1.一种安装有滑动器的万向构件，包括万向构件，包括远端地延伸并以两个大致平行且分开的臂的形式形成的斜坡阻挡件；横向杆，在所述臂之间形成并且连接所述臂，所述横向杆定位在沿所述臂的大致纵向中点位置处；滑动器安装垫，其上安装有滑动器，所述滑动器包括形成在其远端表面中的焊球连接部，所述滑动器安装垫在构成所述万向构件的侧部外围的一对分开的悬架支架元件之间近端地延伸；一对导电线路，连接到所述焊球连接部，所述一对导电线路中的每一个从所述连接部以最大长度向外横向布置且最小程度地与所述横向杆重叠，以接触悬架支架，并且所述一对导电线路的每一个在近端方向上沿介于所述安装垫的侧部边缘与相邻悬架支架的内部边缘之间的空间布置；以及一对线路支撑片，其中一个线路支撑片从每个悬架支架元件的内部边缘向内横向延伸，由此每个线路接触安装垫。
2. 如权利要求1所述的万向构件，其中，所述臂大致为梯形。
3. 如权利要求1所述的万向构件，其中，所述连接杆由不锈钢制造。
4. 如权利要求1所述的万向构件，其中，每个线路远离焊球连接部 横向向外布置并且延伸到万向构件悬架支架，从而确保与所述滑动器的连接无应力并且牢固。
5. 如权利要求1所述的万向构件，其中，在所述线路连接到焊球连 接部的过程中，所述横向杆提供热量耗散机构。
6. 如权利要求1所述的万向构件，其中，在所述滑动器和其下方旋 转的盘之间的头-盘干扰的特征在于改进对滑动器振动模式的阻尼。
7. 一种安装有滑动器的万向构件，包括万向构件，包括远端地延伸并以两个大致平行且分开的臂的形式形成的 斜坡阻挡件；横向杆，其在所述臂之间形成并且连接所述臂，所述杆大约定位在相邻 但是不接触所述滑动器安装垫的远端边缘的位置；滑动器，安装在所述安装垫上，所述滑动器包括形成在其远端表面中的焊球连接部，所述滑动器安装垫在构成所述万向构件的侧部外围的 一对分开的悬架支架元件之间近端地延伸；一对导电线路，其连接到所述焊球连接部上，所述一对导电线路中的每 一个从所述连接部以最大长度向外横向布置且最小程度地与所述横向杆重 叠，以接触悬架支架，并且所述一对导电线路的每一个在近端方向上沿介于所述安装垫的侧部边缘与相邻悬架支架的内部边缘之间的空间布置；以及一对线路支撑片，其中一个线路支撑片从每个悬架支架元件的内部边缘 向内横向延伸，由此每个线路接触安装垫。
8、 如权利要求7所述的万向构件，其中，所述臂大致为梯形。
9、 如权利要求7所述的万向构件，其中.，所述连接杆由不锈钢制造。
10、 如权利要求7所述的万向构件，其中，每个线路远离焊球连接部 横向向外布置并且延伸到万向构件悬架支架，A/v而确保与所述滑动器的连接 无应力并且牢固。
11、 如权利要求7所述的万向构件，其中，在所述线路连接到焊球连 接部的过程中，所述横向杆提供热量耗散机构。
12、 如权利要求7所述的万向构件，其中，在所述滑动器和其下方旋 转的盘之间的头-盘干扰的特征在于改进对滑动器振动模式的阻尼。
13、 一种安装有滑动器的万向构件，包括万向构件，包括远端地延伸并且以大致平行且分开的臂的形式形成的斜 坡阻挡件；两个横向杆，其在所述臂之间形成并且连接所述臂，所述杆中的第一杆 大约位于沿所述臂的纵向中点位置，而所述杆中的第二杆大约位于相邻但是 不接触滑动器安装垫的远端边缘的位置；滑动器，安装在所述安装垫上，所述滑动器包括形成在其远端表面中的 焊球连接部，所述滑动器安装垫在构成所述万向构件的侧部外围的一对分开 的悬架支架元件之间近端地延伸；一对导电线路，其连接到所述焊球连接部上，所述导电线路中的每一个 从所述焊球连接部以最大长度向外横向布置并且位于所述连接杆之间，并且 所述线路的每一个不与所述第一杆接触或者重叠，而与所述第二杆最小限度 地重叠，所述线路的每一个具有最大横向长度以达到悬架支架的外部边缘， 并且所述一对导电线;洛的每一个在近端方向上沿介于所述安装垫的侧部边缘与相邻悬架支架的内部边缘之间的空间布置；以及一对线路支撑片，其中一个线路支撑片从每个悬架支架元件的内部边缘 向内横向延伸，由此每个线路接触安装垫。
14、 如权利要求13所述的万向构件，其中，所述臂大致为梯形。
15、 如权利要求13所述的万向构件，其中，所述连接杆由不锈钢制造。
16、 如权利要求13所述的万向构件，其中，每个线路远离焊球连接部 横向向外布置并且延伸到万向构件悬架支架，从而确保与所述滑动器的连接无应力并且牢固。
17、 如权利要求13所述的万向构件，其中，在所述线路连接到焊球连 接部的过程中，所述横向杆提供热量耗散机构。
18、 如权利要求13所述的万向构件，其中，在所述滑动器和其下方旋 转的盘之间的头-盘干扰的特征在于改进对滑动器振动模式的阻尼。
全文摘要
提供一种安装有滑动器的万向构件，具有更佳动力性能的悬架万向构件，其最小化特别是在头-盘界面干扰之后对硬盘驱动器的悬架的动态性能的负面影响。在安装有滑动器的万向构件的振动模式的图表中可以看到改进的在这种头-盘界面干扰之后的操作性能。每个万向构件包括斜坡阻挡件，其以两个分开臂的形式形成，所述两个分开臂通过一个或者两个横向杆连接；以及导电线路的布置，减小应力以及最少程度地接触这些杆。
文档编号G11B5/60GK101295512SQ20071019997
公开日2008年10月29日 申请日期2007年8月1日 优先权日2006年8月1日
发明者衍 傅, 曾庆华, 杨昭辉, 车泰昊 申请人:Sae磁学(香港)有限公司