专利名称：硬盘驱动器的双级微致动器和悬架设计的集成方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁硬盘驱动器。更加具体地说，本发明涉及一种将滑块电耦合至磁头臂组件的方法。
背景技术：
在当今的技术中，利用了不同的方法来提高磁盘驱动器的记录密度。图1给出了一具有驱动器臂102的典型盘驱动器的示意图，所述驱动器臂被配置为用于从一磁硬盘104进行读取和对其进行写入。通常，音圈马达(VCM)106被用于控制硬盘驱动器臂102跨越磁硬盘106的运动。因为在单独通过VCM 106定位记录头108的过程中存在固有公差(动态播放)，所以现在不会利用微致动器110来“精确调整”头108的位置。利用VCM 106来进行粗调，然后微致动器110就以非常小的比例校正放置位置以补偿VCM106(具有臂102)的公差。这允许较小的可记录轨迹宽度，从而增加了硬盘驱动器的“每英寸轨道”(TPI)值(增加了驱动器密度)。
图2给出了现有技术中使用的微致动器的示意图。一般来说，利用滑块202(包含读/写磁头；未示出)来维持在盘表面104上的预定悬置高度(参见图1)。微致动器可具有用于将一支撑装置206连接至滑块装容单元208的挠性梁204，从而能够使滑块独立于驱动器臂102运动(参见图1)。可利用一电磁组件或一电磁/铁磁组件(未示出)来对滑块/磁头202相对于臂102的方向/位置提供微小调节(参见图1)。
开发一种在没有扭曲的情况下将微致动器连接至HGA的方法是困难的。微致动器的扭曲可削弱其结构，从而降低了有效性并使微致动器更易受震动的冲击。
扭曲还可能增加颗粒产生的可能性。所需要的是在不牺牲冲击性能或不增加颗粒产生的情况下允许若干种变型的微致动器设计。
图1表示现有技术中使用的包括一用于从磁硬盘进行读取和对其进行写入的驱动器臂的硬盘驱动器的内部图；图2表示现有技术中使用的微致动器；图3a-b表示根据本发明原理的带有一“U”形微致动器的硬盘驱动器头万向架组件(HGA)；图4a-b表示金属框架组件的一种实施方式；图5a-b表示所述框架组件的另一种可供选择的实施方式；图6表示微致动器的一种实施方式；图7表示接线板的一种实施方式；图8表示所述与HGA相连接的框架组件的一种实施方式的顶视图；图9表示装配后的压电微致动器的一种实施方式的顶视图；图10表示装配后的压电微致动器的一种实施方式的侧视图；图11a-b表示印刷电路组件的一种实施方式；图12a-d表示第一臂接触垫和第二臂接触垫关于地线的电连接和激励。
具体实施例方式
将对一种使用接线板将一磁读/写头连接至一印刷电路组件的系统和方法进行介绍。按照一种实施方式，所述接线板具有一组用于控制读取操作的接触垫片和一组用于控制写操作的接触垫片。按照一种进一步的实施方式，所述印刷电路组件还能够实现对微致动器臂的控制。按照一种实施方式，所述接线板可通过激光焊接或通过使用紫外线固化环氧树脂附着至微致动器的一框架组件。
图3a以上面朝下的方位描述了具有“U”形微致动器的硬盘驱动器头万向架组件(HGA)的一种实施方式。按照一种实施方式，一磁读/写头或滑块302与一形成“U”形微致动器的框架组件304相连接。按照一种进一步的实施方式，所述“U”形微致动器在框架组件304的每一侧上具有一与臂308相连接的压电锆钛酸铅(PZT)梁(臂)306。按照一种实施方式，一印刷电路组件310与滑块302进行电耦合以控制读写功能。微致动器306与一悬挂式舌片312相连接，所述悬挂式舌片是所述头万向架组件(HGA)314的一部分。在所述HGA314中切割一第一孔318以减少重量。第二孔318使得HGA314能够安装在一枢轴上。图3b以相反方向表示本发明。
按照本发明的一种实施方式，使用一金属框架组件402来构造所述微致动器。图4a表示金属框架组件402的一种实施方式的顶视图。一底板片404用作框架组件402与HGA314的一悬挂式舌片312相连接的耦合点。一第一臂406和一第二臂406从所述底板片404的相对两侧伸出。按照一种进一步的实施方式，一第一支撑408与所述第一臂406的与底板片404相对的末端连接，一第二支撑408与所述第二臂406的与底板片404相对的末端连接。所述第一和第二支撑408用于支撑所述磁读/写头302。图4b表示所述金属框架组件402的一种实施方式的侧视图。所述底板片404处在与支撑408不同的平行平面上以便保持所述磁读/写头302和悬挂式舌片312之间的平行间隙。按照一种实施方式，所述框架组件由不锈钢制成。按照一种进一步的实施方式，所述框架组件具有25微米的厚度。
图5a表示框架组件402的另一种可供选择的实施例的顶视图。按照所述另一种可供选择的实施方式，所述两个臂406与一后支撑502相连接，所述后支撑502具有一用于耦合至所述悬挂式舌片的底板片404。按照一种进一步的实施方式，每个臂406具有一横伸梁504，通过该横伸梁来附着所述第一和第二支撑408。图5b表示所述可选择实施例的侧视图。按照实施方式，所述底板片404和所述第一和第二支撑408处在不同的平面上以便保持所述平行间隙。
图6表示所述微致动器的一种实施方式。按照一种实施方式，一压电梁308耦合在所述框架组件402的每个臂406的内部。按照本实施方式，通过所述臂406与底板片404和所述第一和第二支撑408的连接来支撑所述压电梁。按照一种实施方式，所述压电梁308通过紫外线固化环氧树脂来与所述臂406相耦合。在一个实施例中，压电梁308是多层的。
图7表示一接线板702的一种实施方式。按照一种实施方式，一正和负读取迹线704被固定至所述接线板702的前面。按照进一步的实施方式，一正和负写迹线706被固定至所述接线板702的后面。按照一种实施方式，通过银环氧树脂将一金图案固定至所述接线板702的后侧。图案708用于减小磁头302和悬挂舌片312之间的接触电阻以防止对所述磁头释放静电。按照一种实施方式，所述读取迹线704和所述写迹线706通过一组电接引线710而连接至所述印刷电路组件310。
图8表示连接至HGA314的所述框架组件402的一种实施方式的顶视图。按照一种实施方式，所述接线板702在所述第一和第二支撑408处与所述框架组件402相连接。按照一种实施方式，在焊点802处进行的激光焊接将所述接线板702连接至所述支撑408。按照另一种可供选择的实施方式，使用紫外线固化环氧树脂来将所述接线板702耦合至所述支撑408。所述金属框架组件402与所述HGA314相连接。按照一种实施方式，在焊点804处将底板片404激光焊接至所述悬挂舌片312。按照另一种可供选择的实施方式，使用紫外线固化环氧树脂来将所述金属框架组件402耦合至所述悬挂舌片312。按照一种实施方式，由一个或多个致动器臂垫片组成的第一组806被固定至与所述金属框架组件402的第一臂406相邻近的悬挂舌片312。按照进一步的一种实施方式，由一个或多个致动器臂垫片组成的第二组808被固定至与所述金属框架组件402的第二臂406相邻近的悬挂舌片312。按照一种实施方式，所述第二组致动器臂垫片806与所述第一组致动器臂垫片808电气分离开。按照一种实施方式，读取迹线704、写迹线706和所述第一组致动器垫806和第二组致动器垫808全部是通过一组电接引线710连接至所述印刷电路组件310。
图9表示装配后的压电微致动器的一种实施方式的顶视图。按照一种实施方式，压电梁308与框架组件的每个臂相结合。按照进一步的一种实施方式，每个梁与所述悬挂式舌片312上的第一组致动器臂垫片806或第二组致动器臂垫片808进行电耦合。按照一种实施方式，所述由一个或多个致动器臂垫片组成的第一组806和第二组808通过金球接合与压电梁308进行电耦合。在一可选择实施例中，所述由一个或多个致动器臂垫片组成的第一组806和第二组808通过焊块接合与压电梁308进行电连接。按照一种实施方式，磁读/写头302与第一支撑408和第二支撑408上的接线板相耦合。按照一种实施方式，磁读/写头302通过紫外线固化环氧树脂与所述第一支撑408和第二支撑408相耦合。按照一种进一步的实施方式，磁读/写头302与所述读迹线704和写迹线706电耦合。
图10表示装配后的压电微致动器的一种实施方式的侧视图。按照一种实施方式，HGA的悬挂式负载梁1004上的凹窝1002保持悬挂舌片312和悬挂式负载梁1004之间的平行间隙。按照一种进一步的实施方式，悬架1006支撑所述悬挂舌片312。
图11a表示印刷电路组件310在HGA314上进行的定位的一种实施方式。图11b表示印刷电路组件310的一种实施方式。按照一种实施方式，所述印刷电路组件包括一正写入接触垫片1102、一负写入接触电片1104、一正读取接触垫片1106、和一负读取接触垫片1108。按照一种进一步的实施方式，所述印刷电路组件包括一与所述第一组致动器臂垫片806电耦合的第一臂接触垫片1110，和一与所述第二组致动器臂垫片808电耦合的第二臂接触垫片1112。按照一种实施方式，所述印刷电路组件包括一地线1114。
图12a表示所述第一臂接触垫片1110和所述第二臂接触垫片1112关于所述地线1114的电连接的一种实施方式。图12b表示用于图12a的电连接的压电梁308的激励的一种实施方式的曲线图，其对于每个粱使用了一个不同的正弦波形。按照一种实施方式，该激励过程是在执行轨道跟踪和搜索还原功能的同时发生的。图12c表示所述第一臂接触垫片1110和所述第二臂接触垫片1112关于地线1114的电连接方式的一可选择实施例。图12d表示用于图12c的电连接的压电梁308的激励的一种实施方式的曲线图，其使用了一个单一的正弦波形来激励两个压电梁。
虽然此处已经特定的阐释和说明了若干种实施方式，但应该意识到，在不脱离本发明的精神和预定范围的情况下，对本发明的修改和变化可通过上面的教导来涵盖并且落在后附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种微致动器，包括金属框架组件，其中该金属框架组件包括底板片；第一臂，其一端与所述底板的第一侧相耦合；和第二臂，其与所述底板的第二侧相耦合；磁读/写头，用于从一盘进行读取和对其进行写入；和接线板，用于将所述磁读/写头电耦合至一印刷电路组件。
2.如权利要求1所述的微致动器，其中所述金属框架组件由不锈钢构成。
3.如权利要求1所述的微致动器，其中所述金属框架组件为25微米厚的架。
4.如权利要求1所述的微致动器，其中所述金属框架组件还包括与所述第一臂相耦合的第一支撑和与所述第二臂相耦合的第二支撑，所述第一和第二支撑用于支撑所述接线板。
5.如权利要求1所述的微致动器，其中进一步包括与所述第一臂相耦合的第一条压电致动器材料；和与所述第二臂相耦合的第二条压电致动器材料。
6.如权利要求5所述的微致动器，其中所述第一条压电致动器材料与所述第一臂的外侧相耦合，所述第二条压电致动器材料与所述第二臂的外侧相耦合。
7.如权利要求5所述的微致动器，其中所述第一条压电致动器材料与所述第一臂的内侧相耦合，所述第二条压电致动器材料与所述第二臂的内侧相耦合。
8.如权利要求5所述的微致动器，进一步包括与所述第一条压电致动器材料相耦合的第一组一个或多个接合垫片，所述第一组接合垫片用于将所述第一条压电致动器材料电耦合至所述印刷电路组件；和与所述第二条压电致动器材料相耦合的第二组一个或多个接合垫片，所述第二组接合垫片用于将所述第二条压电致动器材料电耦合至所述印刷电路组件。
9.如权利要求8所述的微致动器，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料被分开控制。
10.如权利要求9所述的微致动器，其中使用两种不同相位的正弦波形来激励所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料。
11.如权利要求9所述的微致动器，其中使用单一的正弦波形来激励所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料。
12.如权利要求8所述的微致动器，其中所述第一组接合垫片和所述第二组接合垫片通过金球接合电耦合至所述第一和第二条压电材料。
13.如权利要求8所述的微致动器，其中所述第一组接合垫片和所述第二组接合垫片通过焊料块接合电耦合至所述第一和第二条压电材料。
14.如权利要求5所述的微致动器，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料通过环氧树脂耦合至所述金属框架组件。
15.如权利要求5所述的微致动器，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料为多层的。
16.如权利要求1所述的微致动器，其中所述框架组件通过紫外线固化环氧树脂与所述头万向架组件和接线板相耦合。
17.如权利要求1所述的微致动器，其中所述接线板包括第一组一个或多个接合垫片，其专用于从所述印刷电路至所述磁读/写头电耦合读取的数据，和第二组一个或多个接合垫片，其专用于从所述印刷电路至所述磁读/写头电耦合写入的数据。
18.如权利要求1所述的微致动器，其中所述金属框架组件通过激光焊接耦合至所述头万向架组件和所述接线板。
19.一种系统，包括带有悬挂舌片的头万向架组件；金属框架组件，其中该金属框架组件包括底板片；第一臂，其一端与所述底板的第一侧相耦合；和第二臂，其与所述底板的第二侧相耦合；包含数据的盘；耦合至所述框架组件的磁读/写头，该磁读/写头用于从所述盘读取数据；印刷电路组件，用于控制所述磁读/写头的读写功能；和接线板，用于将所述磁读/写头电耦合至印刷电路组件。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述金属框架组件由不锈钢构成。
21.如权利要求19所述的系统，其中所述金属框架组件为25微米厚的架。
22.如权利要求19所述的系统，其中所述金属框架组件还包括一与所述第一臂相耦合的第一支撑和一与所述第二臂相耦合的第二支撑，所述第一和第二支撑用于支撑所述接线板。
23.如权利要求19所述的系统，其中进一步包括与所述第一臂相耦合的第一条压电致动器材料；和与所述第二臂相耦合的第二条压电致动器材料。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述第一条压电致动器材料与所述第一臂的外侧相耦合，所述第二条压电致动器材料与所述第二臂的外侧相耦合。
25.如权利要求23所述的系统，其中所述第一条压电致动器材料与所述第一臂的内侧相耦合，所述第二条压电致动器材料与所述第二臂的内侧相耦合。
26.如权利要求23所述的系统，进一步包括与所述第一条压电致动器材料相耦合的第一组一个或多个接合垫片，所述第一组接合垫片用于将所述第一条压电材料电耦合至所述印刷电路组件；和与所述第二条压电致动器材料相耦合的第二组一个或多个接合垫片，所述第二组接合垫片用于将所述第二条压电材料电耦合至所述印刷电路组件。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料被分开控制。
28.如权利要求27所述的系统，其中使用两种不同相位的正弦波形来激励所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料。
29.如权利要求27所述的系统，其中使用单一的正弦波形来激励所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料。
30.如权利要求26所述的系统，其中所述第一组接合垫片和所述第二组接合垫片通过金球接合电耦合至所述第一和第二条压电材料。
31.如权利要求26所述的系统，其中所述第一组接合垫片和所述第二组接合垫片通过焊料块接合电耦合至所述第一和第二条压电材料。
32.如权利要求23所述的系统，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料通过环氧树脂耦合至所述金属框架组件。
33.如权利要求23所述的系统，其中所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料为多层的。
34.如权利要求19所述的系统，其中所述框架组件通过紫外线固化环氧树脂与所述头万向架组件和接线板相耦合。
35.如权利要求19所述的系统，其中所述接线板包括第一组一个或多个接合垫片，其专用于从所述印刷电路至所述磁读/写头电耦合读取的数据，和第二组一个或多个接合垫片，其专用于从所述印刷电路至所述磁读/写头电耦合写入的数据。
36.如权利要求19所述的系统，其中所述金属框架组件通过激光焊接耦合至所述头万向架组件和所述接线板。
37.如权利要求19所述的系统，其中所述HGA上的一个凹窝保持所述金属框架组件和HGA之间的平行间隙。
38.一种方法，包括将磁读/写头与一金属框架组件的第一臂和一第二臂相附着；和用接线板将所述磁读/写头电耦合至印刷电路组件。
39.如权利要求38所述的方法，进一步包括将一第一条压电致动器材料电耦合至所述第一臂；和将一第二条压电致动器材料电耦合至所述第二臂。
40.如权利要求39所述的方法，进一步包括通过一第一组一个或多个接合垫片将所述第一条压电材料电耦合至所述印刷电路组件；和通过一第二组一个或多个接合垫片将所述第二条压电材料电连接至所述印刷电路组件。
41.如权利要求39所述的方法，进一步包括分开控制所述第一条压电致动器材料和所述第二条压电致动器材料。
全文摘要
本发明披露一种使用一接线板将一磁读/写头电连接至一印刷电路组件的系统和方法。所述接线板具有一组用于控制读取的接触垫片和一组用于控制写入的接触垫片。所述印刷电路组件也能够实现对微致动器臂的控制。可通过激光焊接或通过使用紫外线固化环氧树脂将所述接线板连接至所述微致动器的一框架组件。
文档编号G11B5/55GK1685400SQ02829732
公开日2005年10月19日 申请日期2002年10月9日 优先权日2002年10月9日
发明者姚明高, 白石一雅, 解贻如 申请人:新科实业有限公司