平面滑块测试插座的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于在制作过程中使硬盘驱动器的滑块飞行从而提供电气性能特征的滑块支撑装置。本发明公开一种集成化设计，其包括将电气互连件、万向架机构、预加载机构和滑块支撑机构集成为单个支撑结构。
【专利说明】平面滑块测试插座
【背景技术】
[0001]本发明涉及用于测试基板的磁记录的能飞行的夹具组件及其制造和使用方法。本方法允许用于硬盘驱动行业中的磁性滑块的机械飞行和磁性测试。本发明涉及用于在制造过程中使硬盘驱动器的滑块飞行以提供电气性能特征的滑块支撑装置。
[0002]带磁头的磁盘驱动器磁头万向架组件(HGA)用于向磁盘驱动器写入数据和从其中读取数据。在制造过程期间，通过使测试器能够让滑块飞行、设定磁头介质间隔以及测试写入和读取元件的磁性能，测试常规磁头(还被称为滑块)的读/写性能，此时，这些常规的磁头安装在悬挂装置上。滑块测试器用于表征HGA的性能。由于上述检查而发现无缺陷的滑块被并入到磁盘驱动器制作中。被发现是无功能的滑块被舍弃。舍弃的滑块会需要丢弃无功能HGA或通过移除滑块或回收悬挂装置来再加工。滑块移除/再加工操作引起悬挂装置损坏，以及俯仰和侧滚静态变形。
[0003]因此，已开发出能够检查每个单独的滑块的滑块测试器。在图1所示的专利US6，943，971B2中所描述的常规滑块测试器中，支撑滑块以便模拟悬挂装置。记录介质(例如磁盘)经旋转以向滑块提供空气支承面，从而提供合适的磁头介质间隔，以便执行写入和读取操作。这种测量滑块性能而无需永久组装滑块和悬挂装置的测试器在成本上是有利的。该测试器能够模拟滑块的近似状态。然而，随着动态飞行高度调整的出现，接触检测操作被执行以在磁介质和写入及读取传感器之间设定适当的间隔。
[0004]因此，已开发出这样的滑块支撑装置，其具有承载梁和挠曲部，它们以和实际悬挂装置的承载梁和挠曲部相同的方式构造，其可移除地与滑块紧固。在US2006/0236527A1和2007/0263325A1中描述了一个这类的滑块支撑装置。图2和图3示出磁头万向架组件，其用于可移除地测试滑块。如图2所示，该常规滑块支撑装置包括包含舌片的部分、一对充当弹簧的波纹管部分、第一支撑部分、以及第二支撑部分等，它们构成挠曲部的一部分。每个波纹管部分具有通过塑性变形形成的顶部和底部。这种形成可以通过在其厚度方向上将一部分挠曲部波纹压制成(象波形一样)而实现。滑块设置在舌片上，其中波纹管部分通过未示出的夹具在箭头T方向上拉伸。其后，波纹管从所施加的张力中释放，由此滑块夹紧在波纹管弹簧和支撑件之间。为了增加波纹管结构的冲程，可增加波纹管的数量。不能增加弹簧结构的长度，且该长度由滑块结构的尺寸限制。由于波纹管的塑性形成期间的制作公差，波纹管施加不希望的平面外力矩，其趋于将滑块从舌片中弹出。该力矩还能够促进生成俯仰和侧滚静态扭矩，从而在滑块测试期间，促进装载和卸载磁介质损坏和滑块介质接触。
[0005]来自美国专利申请号N0.2006/0236527A1的图3示出一部分承载梁，其经形成以提供垂直于滑块前缘处的支撑件的刚性突出片(tab)。执行支撑件后缘处的柔性突出片的第二形成操作。柔性突出片变形，以提供用于将滑块插入形成在支撑件内的舌片的开口。柔性突出片产生保持力，以在装载和卸载期间将滑块紧固至磁介质。刚性突出片能够被配置成在滑块和电气互连件之间提供电气互连。图3的实施例存在上述参考图2所述的相同问题。
[0006]图4示出美国专利号No6943971B2提出的另一个解决方案，其提供一种滑块支撑装置，其被设置为具有弹簧特性的金属板所形成的挠曲部，该挠曲部包括具有第一舌片的部分、用于支撑滑块的包括第二舌片的第二支撑部分。弹簧部分由一对板簧组成，每个板簧均包括沿第一舌片的侧边形成的多个交替凸凹部，并经配置延伸到在遭受拉伸载荷时允许滑块插入第一和第二支撑部分之间的长度。该Z字形设计提供了增加弹簧冲程并限制永久性变形的益处。交替的凹凸部提供了较低的平面外刚度和较大的暴露的永久区域(其在滑块测试器装载至旋转磁介质期间易受风阻激励)。风阻激励使平面外激励在写入/读取操作期间传至滑块，从而导致偏离导轨运动。该设计呈现了系统频率响应增加的限制，导致Z字形数量减少，进而限制本设计的冲程。
[0007]提供用于滑块测试器的滑块悬挂组件包括来自图5所示的美国6，459，260的另一种机制。该组件包括电气互连件(例如柔性电路)。插座适于紧固滑块并将互连件电耦合至滑块。插座包括紧密间隔的元件，从而将滑块紧固在插座开口内。夹杆在相对于滑块纵向延伸的梁弹簧的辅助下，被抵靠滑块推动。在滑块被设置在夹杆和互连件之间后，滑块被坚固地支撑。连接至夹杆的纵向弹簧推动滑块相对于电气触头向相反方向偏移。大量的梁弹簧适于增加载荷，所述载荷被施加以适当地紧固滑块。最小化梁上的应力导致在滑块前缘和后缘处设计长楔形梁，从而产生相当大的设计，其在悬挂装置端部处增加过多的质量。该质量增加降低磁头组件的频率响应并导致装载/卸载接触可能性的增加，进而引起频率响应恶化。
[0008]在该背景下出现了本发明实施例。
【发明内容】
[0009]本申请涉及滑块支撑装置，其用于在制作过程中使硬盘驱动器的滑块飞行以提供电气性能特征。本发明公开了一种集成化设计，其包括将电气互连件、万向架机构、预加载机构和滑块支撑机构集成为单个支撑结构。
[0010]一种滑块插座装置被提供为带有由具有弹簧特性的金属板形成的挠曲部。挠曲部包括:第一部分，其包括形成有封闭弯曲梁的夹具，从而将滑块紧固至插座；第二部分，其包括平面保持板，以相对于插座支撑滑块；第三部分，其包括相对于互连件挠曲部偏移滑块的导板；第四部分，其包括具有两个固定点和一系列柔性电气触头的互连件配置；第五部分，其包括万向架机构，其为插座提供俯仰和侧滚刚度；和第六部分，其经预加载杆将预加载机构抵靠插座转移到所形成的陷窝上。封闭弯曲弹簧提供将滑块紧固在平面保持板中的偏移力，并被设计成弹性变形从而提供将滑块紧固到插座中的力。在一个实施例中，封闭弯曲弹簧围绕滑块的至少三边的外围。在另一个实施例中，封闭弯曲弹簧具有松弛位置的单一弯曲。在另一个实施例中，封闭弯曲弹簧可包括堆叠配置的多个封闭弯曲弹簧。
[0011 ] 一个实施例涉及制造滑块保持组件(被称为滑块插座)的方法，滑块保持组件包括一系列配置为封闭形式的弯曲弹簧，以提供施加至滑块前缘上的预载荷，所述滑块的前缘紧固至形成在滑块插座中的空腔内。弯曲弹簧结构形成将保持力施加至滑块前缘的膜力。滑块后缘接触一系列互连弹簧，从而提供电气接触。两个刚性互连件被设置在滑块的远端处，从而提供基准面。设置在两个刚性互连件之间的一系列柔性互连件在由封闭弯曲弹簧施加至滑块的载荷下变形，从而在滑块和能飞的滑块组件之间提供可靠的电接触。带有电气互连件的滑块测试插座被安装在万向架和预加载组件上。万向架组件通过形成的陷窝将预载荷施加至滑块测试插座。万向架提供侧滚和俯仰刚度，从而允许滑块测试插座遵循介质。预加载杆连接至曲线弹簧结构，曲线弹簧结构通过所形成的陷窝将预载荷施加至滑块测试插座。曲线弹簧结构配置在正常偏斜下提供最小旋转，从而在电气测试验证期间防止滑块测试插座旋转。
[0012]在另一个实施例中，一种具有带电气互连件的封闭弯曲弹簧的滑块测试插座连接至常规悬挂装置。测试插座连接至悬挂装置的万向架。万向架连接件包括匹配插座柔性互连件以建立电连接的互连件。悬挂装置通过预加载弯头提供万向架连接件和预载荷。
[0013]另一个实施例涉及制造电气测试插座的方法，其包括制造各种部件的晶片状层、对准所述层、以及连接所述层的步骤。所述层起初被图案化并被蚀刻以形成各种功能层(包括弹簧结构和滑块袋状层)和其它间隔层。在每层上形成对准功能件，以在最终组装之前取向和维持所需公差。
[0014]另一个实施例涉及制作柔性电气触头的方法，其中柔性电气触头在和所施加载荷相同的方向上变形，载荷由滑块转移至电气触头，以降低滑块电气连接件刮擦的可能性，其中电气连接件镀有天生对损坏敏感的软黄金。柔性电气触头镀有1-2微米的硬黄金，以增强电气接触。
[0015]另一个实施例涉及制作柔性电气触头的方法，该柔性电气触头在不同于所施加的载荷的方向上变形，以促进镀有软黄金的滑块电气连接件的刮擦。柔性电气触头镀有1-2微米的硬黄金，以增强电气接触。作为黄金的替代，在另一个实施例中，可以使用钯钴或钯镍涂层。
[0016]另一个实施例涉及具有连接两个弯曲梁的柔性铰链的挠曲部的方法。柔性铰链通过允许挠曲部的旋转运动而改变弯曲梁端部处的边界条件，与具有相同曲率半径的弯曲梁相比，这减少了最大应力。
[0017]另一个实施例涉及滑块测试器组件，其具有耦合至万向架组件的插座。插座经配置以通过封闭弯曲梁可释放地紧固滑块，其中封闭弯曲梁围绕经配置以支撑滑块的插座袋侧边的外围延伸。封闭弯曲梁的一端耦合至弹性铰链的第一端。弹性铰链的第二端耦合至次级弯曲梁的第一端。封闭弯曲梁的第二端固定至延伸端，其中弹性铰链分离封闭弯曲梁和次级弯曲梁的运动。
[0018]在另一个实施例中，提供滑块测试器的组件。该组件包括插座组件，其适于通过封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，其中耦合至插座组件的万向架组件的陷窝表面将来自承载杆的预载荷转移至插座表面。提供了一种在滑块被紧固在插座内时，适于耦合至滑块的电气互连件。电气互连件包括柔性电气触头，其具有大体上平行于焊盘接触表面的接触表面，焊盘可操作以通过柔性电气触头将来自滑块的信号传输至远程电路。
[0019]在另一个实施例中，提供一种滑块测试器的磁头悬挂组件。磁头悬挂装置包括承载杆，所述承载杆具有固定至预加载弹簧组件的第一端，和固定至承载杆的第二端的万向架组件。插座耦合至万向架组件。插座适于通过封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，其中万向架组件的陷窝表面将预载荷从承载杆转移至插座表面。当滑块紧固在插座内时，电气互连件适于耦合至滑块，其中电气互连件包括柔性电气触头，所述柔性电气触头具有大体上平行于焊盘接触表面的接触表面，焊盘可操作以将来自滑块的信号传输至远程电路。在一个实施例中，当滑块紧固在插座内时，电气互连件适于耦合至滑块，其中所述电气互连件包括外部刚性电气触头和内部柔性电气触头，内部柔性电气触头具有大体上平行于焊盘接触表面的接触表面，焊盘可操作以将来自滑块的信号传输至远程电路。
[0020]在一个实施例中，提供一种具有堆叠在彼此上方的多层的滑块测试组件。所述滑块测试组件包括插座组件，其具有通过多层中的一层所限定的底座，插座组件可操作以通过张力可释放地紧固滑块，所述张力通过封闭弯曲弹簧梁供应。滑块测试组件包括由多层的区段所构成的电气互连组件。当滑块紧固在插座组件内时，所述电气互连组件可操作以耦合至滑块，其中电气互连组件包括由所述区段中的一个区段限定的柔性电气触头。每个柔性电气触头具有通过多层的中间层与对应的插座导轨间隔开的远端。
[0021]在另一个实施例中，提供一种滑块测试器的磁头悬挂组件。滑块测试器包括悬挂承载梁组件，其包括承载梁和万向架。插座耦合至万向架，且插座适于通过封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，所述插座由多个堆叠的层限定。插座包括电气互连件，其在滑块紧固在插座内时适于耦合至滑块。电气互连件通过多个堆叠的层的子集限定，其中电气互连件包括外部刚性电气触头和内部柔性电气触头。内部柔性电气触头具有中间柔性电气触头，其具有多个弯头，而剩余的柔性电气触头具有单个弯头。
[0022]在一个实施例中，提供一种滑块测试器组件。所述组件包括插座组件，其适于通过封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，其中耦合至插座组件的万向架组件的陷窝表面将预载荷从承载杆转移至插座组件的表面。插座组件包括多个柔性电气触头，其由形成插座组件的多个层中的至少一层限定。多个柔性电气触头具有第一端和第二端，所述第一端刚性紧固至多个层的下一个下层，第二端可操作以在滑块紧固至插座组件中时朝向第一端偏斜。
[0023]通过结合附图以示例的方式示出并在下文中详细描述本发明的原理，本发明的其他方面和优点将变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]结合附图，通过参考以下描述可最好地理解本发明及其进一步优点。
[0025]图1是现有技术滑块测试装置的示意图。
[0026]图2是现有技术滑块测试插座的示意图。
[0027]图3是现有技术滑块测试插座的示意图。
[0028]图4是现有技术滑块测试插座的示意图。
[0029]图5是现有技术滑块测试插座的示意图。
[0030]图6是根据本发明实施例的飞行滑块测试插座的示意图。
[0031]图7是根据本发明实施例的组装的滑块测试插座的详细视图。
[0032]图8A是根据本发明实施例的具有电气互连件和万向架的滑块测试插座的分解图。
[0033]图SB是根据本发明实施例的具有电气互连件的滑块测试插座的分解图。
[0034]图9A是根据本发明实施例的弯曲弹簧的顶视图，其中弯曲弹簧在零载荷和最大偏斜下将预载荷提供至滑块。
[0035]图9B是根据本发明实施例的弯曲弹簧的顶视图，其中弯曲弹簧在零载荷和最大偏斜下将预载荷提供至滑块。
[0036]图9C是根据本发明实施例的柔性铰链的有限元分析的顶视图，其中柔性铰链连接弯曲弹簧的一端，以便在零载荷和最大偏斜下将预载荷提供至滑块。
[0037]图9D提供了根据本发明一个实施例的弯曲挠曲部的有限元分析的顶视图，其中集成的柔性铰链连接至每个次级弯曲挠曲部。
[0038]图10是根据本发明实施例的弯曲弹簧的蚀刻层的示意图。
[0039]图11是根据本发明实施例的万向架的示意图。
[0040]图12是根据本发明实施例的预载荷的正常偏斜的透视图。
[0041]图13是根据本发明实施例的预载荷的正常偏斜的顶视图。
[0042]图14A是根据本发明实施例的互连组件的示意图。
[0043]图14B是根据本发明实施例的互连组件的示意图。
[0044]图15A是根据本发明实施例的静态和变形的互连弹簧的示意图。
[0045]图15B是根据本发明实施例的静态和变形的互连弹簧的示意图。
[0046]图16是具有电气互连件组装至标准悬挂装置上的滑块测试插座的示意图。
[0047]图17是根据本发明实施例的具有蚀刻至顶部和底部的位移限制器的滑块测试插座的不意图。
[0048]图18是具有电气互连件组装至标准悬挂装置上的滑块测试插座的示意性特写图。
[0049]图19是根据本发明实施例的具有电气互连组件的滑块测试插座的示意性特写图。
[0050]图20是根据本发明一个实施例示出具有内侧电气连接器的滑块测试插座组件的简化图。
[0051]图21是根据本发明一个实施例示出图20的互连组件的简化示意图。
[0052]图22是根据本发明一个实施例的平面测试插座的简化示意图。
[0053]图23是根据本发明一个实施例示出附接或固定在一起形成平面测试插座的一系列层的简化示意图。
[0054]图24是根据本发明一个实施例进一步示出互连层的细节的简化示意图。
[0055]图25是根据本发明一个实施例示出集成的平面电气互连件的详细视图的简化示意图。
[0056]图26是根据本发明一个实施例示出移除了顶盖的集成的平面电气互连件的简化示意图。
[0057]图27是根据本发明一个实施例示出平面插座的集成的电气连接器的横截面侧视图的简化示意图。
[0058]图28是根据本发明一个实施例示出在松弛和载荷情景下的集成的电气互连件的顶视图的有限元分析的简化示意图。
【具体实施方式】
[0059]本文所描述的实施例提供一种用于测试滑块的方法和装置。本领域技术人员应明白在没有一些或所有这些具体细节的情况下也可实行本发明。在其它情况下，为了避免不必要地混淆本发明，未详细描述已熟知的过程操作。
[0060]图6示出具有以下更加详细描述的各种部件的能飞行的滑块测试插座100。滑块测试插座10连接至万向架结构30。万向架结构30的中心区域进而连接至预加载杆50，其进而连接至柔性预加载弹簧40。柔性预加载弹簧40还可被称为柔性预加载挠曲部。柔性预加载弹簧40具有多个曲线弹簧，该曲线弹簧从预加载弹簧的外圆形区域的内周表面径向延伸至预加载弹簧的内圆形区域的外周表面。应明白曲线弹簧在载荷方向偏斜，但并不扭曲。另外，预加载弹簧40具有比任何前述现有技术实施例高得多的共振频率，因为与现有技术比较，预加载弹簧进一步远离磁盘定位，从而不受磁盘旋转所生成的振动和风的影响。另外，因为该配置，杆50不易受风和振动激励。因此，与现有技术机制相比，极大减少了本文所描述的实施例的扭转和摇动模式。根据本发明的一个实施例，柔性电气互连件20连接至滑块测试插座10，从而提供电气连接。下文提供上述每个部件的进一步细节。
[0061]图7详述了根据本发明的一个实施例的滑块测试插座10的部件。组装成堆叠配置的一系列封闭弯曲梁4在通过约束开口 6和通过开口 I施加载荷所施加的预载荷下统一打开和关闭。本领域技术人员将明白，通过形成将滑块放置在测试插座内的开口，一种工具可被用于执行将滑块放置在滑块测试插座10内。在一个实施例中，如图7所示，多个弯曲梁堆叠在彼此上方。在一个替代实施例中，可利用单个弯曲梁而不是多个弯曲梁。梁中间部分的梁4的曲率半径与位移力关系相关。封闭弯曲梁4的一端上形成的延伸端2提供与滑块前缘的接触力，从而保持滑块不会从插座袋3掉落。在将滑块插入滑块测试插座10期间，弯曲梁4延伸以移动接触功能件2，从而为滑块插入插座袋3提供足够空隙。形成在引导袋5内的功能件提供引导滑块的基准面，以确保与柔性电气互连件21接触，从而使得滑块表面上的接合焊盘接触柔性互连件21。应明白，通过延伸端2和变形的弯曲梁4抵靠滑块前缘提供的预加载力大于使柔性互连件21变形所需的力。在克服来自柔性互连件21的阻力时，滑块遇到位于互连组件20每端处的两个固定的刚性互连件。滑块测试插座10的插座袋3的相反表面连接至万向架结构30。通过连接至万向架结构30 (如图6所示)的杆50提供预加载力。应明白，与现有技术机构相比，本文所述实施例提供了非常高的平面外刚度，从而通过本实施例更易于调节主轴(spindle)旋转磁盘时的振动和任何游隙。
[0062]图8A提供根据本发明一个实施例的测试插座组件的分解图。所示的堆叠在彼此上方的一系列封闭弯曲梁4连接至中间层8的表面，所述中间层8被设置在弯曲梁组件和插座袋3之间。隔片7为万向架30提供所需的间隙，而万向架结构30的刚性区段33连接至隔片7的对应区段。陷窝32将载荷从预加载杆转移至测试插座组件的插座袋3的背面。陷窝32限定在自万向架撑杆31延伸的平表面上，其中万向架撑杆31从刚性固定区段33延伸。在一个实施例中，陷窝32自万向架撑杆31的平表面的延伸长度等于隔片7的厚度。本领域技术人员将明白，万向架撑杆31耦合至磁盘的运动装置。在滑块的接合焊盘和通向测试单元的导轨之间提供电气连接的互连件20被单独组装并连接至测试插座组件。
[0063]在另一个实施例中，图8B提供了测试插座组件的分解图，其中顶板110和底板111夹住封闭弯曲弹簧梁4’和4”和一部分电气互连件20。滑块15包含在由弯曲梁4’和4”形成的空腔内。在该实施例中，夹住弯曲梁4’和4”防止弯曲梁变形到平面外，即弹簧或弯曲梁仅沿一个方向自由移动。因此，图8B的实施例提供了对该实施例中的弯曲梁4’和4”的延伸量或变形量的限制。限定在顶板110侧表面上的边缘112与底板内的对应边缘匹配，从而限定间隙，接触功能件通过该间隙配合。在另一个实施例中，边缘112限制或支配弯曲梁4’和4”的运动。[0064]图9A提供的有限元分析示出在由开口 6提供的固定边界条件下的弯曲封闭梁4的静态和变形位置。载荷经销件施加至形成在弹簧层上的接触功能件的开口 I。应明白，弯曲梁4被设计成在外部施加的载荷下基本上变平(如弯曲梁4’所示的)。弯曲配置适于大的偏斜而对结构产生最小应力。图2和图4所示的现有技术实施例需要大量的波浪形或Z字形，从而在外部载荷下提供大的延伸。这种波浪形或Z字形功能件削弱结构的平面外运动并造成差的动态性能和在装载和卸载期间释放滑块的趋势。本实施例的连续弯曲梁4提供可变刚度。在夹具打开期间，期望低的刚度，随着夹具的打开，梁的曲率降低，从而变直，从而在自限制情况下造成非常大的阻力。与现有技术实施例相比，弯曲梁4的横向可塑性和平面外运动之间的权衡最小，导致较好的装载和卸载性能。
[0065]图9B提供的有限元分析示出在通过约束开口 6A和6B提供的固定边界条件下的弯曲封闭梁4的静态和变形位置。如上所述，载荷经销件施加至形成在弹簧层上的开口 I。如图所示，封闭弯曲梁4被设计成在外部施加的载荷下大体上变平(如梁4’的位置所示)。封闭弯曲配置，即，单个连续弯曲(例如，弧)适于大的偏斜而在结构上产生最小应力。滑块15被插入开口内，其通过在施加至开口 I的载荷下拉长封闭弯曲梁4实现。间隙9保持在梁4’所示的打开的配置和插入的滑块15之间。间隙9提供滑块放置公差和滑块插入容限，从而确保滑块15的插入没有阻碍。一旦释放变形的封闭梁4’，则预载荷被施加至滑块15的前缘。预载荷相对于互连结构20向相反方向偏移滑块15，所述互连结构20确保滑块和滑块测试插座组件之间的电接触。滑块15插入在上述插座袋3和弯曲梁4上限定的开口内(参看图7)。由封闭弯曲梁4偏斜所生成的预载荷将滑块推向柔性电气互连件20。
[0066]图9C提供了根据本发明的一个实施例的弯曲挠曲部4的有限元分析，其中单个集成的柔性铰链220连接至次级弯曲挠曲部210。变形和非变形状态的挠曲部的叠加(super-1mposition)产生开口间隙9。使用柔性铰链220的策略允许增加开口间隙9而不增加插座的整体尺寸。柔性铰链220通过允许弯曲梁的旋转运动而改变弯曲梁4端部处的边界条件，与具有相同曲率半径的弯曲梁相比，这进而降低了最大应力。图9C的实施例提供了主弯曲梁4在一端处连接至滑块测试插座的固定点处，并在主弯曲梁的另一端处通过铰链和次级弯曲梁连接至滑块测试插座的固定点处。
[0067]图9D提供了根据本发明的一个实施例的弯曲挠曲部的有限元分析，其中集成的柔性铰链连接至每个次级弯曲挠曲部。主弯曲梁4被示出处于打开位置，而主弯曲梁4’示出在延伸位置。柔性铰链220a和220b允许主弯曲梁4围绕不同于主弯曲梁的径向中心的中心旋转或枢转。因此，通过添加柔性铰链220a和220b，弯曲梁4具有更多偏斜自由，具有较少的强加在弯曲梁上的约束。弹性回转(revolute)铰链220a和220b将主弯曲梁4的相对端部与两个次级弯曲梁结构210a和210b接合。次级弯曲梁结构的一端最终直接或通过中间结构耦合至插座袋3。非线性建模证明通过次级弯曲梁增加了约50%的额外的延伸。另外，通过次级弯曲梁210a和210b实现了整体偏斜，而在延伸期间主弯曲梁4遭受最小应力。本领域技术人员将明白，柔性铰链220a和220b平衡了主弯曲梁4和次级弯曲梁210a及210b之间的应力，从而最小化总的应力。柔性铰链220a和220b使主弯曲梁4与固定端分开并使主弯曲梁变形以及类似于铰链旋转。此外，柔性铰链220a和220b分开主弯曲梁4和次级弯曲梁210a和210b的运动，使主弯曲梁能够在两个维度上运动。基准点222根据本发明的一个实施例为视觉系统提供参考点。应注意铰链结构被镜像在测试插座的另一侧上,如图9B所示。
[0068]应明白，图9C和图9D的实施例通过在弯曲梁末端处引入一系列回转弹性接头卿铰链)并保留与滑块接触的单个点，使主弯曲梁上的约束能够大致松弛。弹性回转接头或铰链的引入能够引入额外的弯曲弹性梁，即次级弯曲梁，从而增加主弯曲弹性梁的有效长度而不增加其整体尺寸。因此，此处所述实施例允许极大增加夹具开度，其中弯曲梁上具有最小应力，并且弹性铰链受到非常小的应力。本领域技术人员将明白回转接头是指为单轴线旋转装置提供单轴线旋转功能的接头。
[0069]图10提供了没有载荷下的包含封闭弯曲弹簧层的蚀刻金属板60。滑块测试插座中所包含的每个部件都能够被制造成薄板。然后，所述薄板经堆叠和粘接以形成滑块测试插座。在一个实施例中，用于薄板的材料可以是铍铜合金、铜镍、或不锈钢。然而，应明白其他材料也可用于滑块测试插座，示例性材料并不意味着对其进行限制。
[0070]图11提供了万向架30的示意图，该万向架具有万向架撑杆31、用于将预载荷转移至滑块测试插座的陷窝32、以及到滑块测试插座的连接功能件33。突起从陷窝32的万向架30的平表面的最大延伸长度与图8A中所示的隔片层7的厚度建立的间隔匹配，从而允许预载荷转移和万向固定(gimballing)。匹配陷窝32的突起和隔片层7允许同时的预载荷转移和万向节固定而不将预载荷转移至万向架固定撑杆31并引起不想要的俯仰和侧滚动态姿势。与现有技术相反，本实施例的陷窝结构形成在万向架上，从而允许俯仰和侧滚运动的同时施加预载荷，而不会使万向架撑杆31变形。
[0071]图6的预加载杆50经开口 43连接至图12和图13所示的预加载弹簧40。设计能够在最小旋转下正常偏斜的预加载弹簧是高度可取的，其能够在电气测试期间不会因磁盘径向跳动而引起滑块偏离导轨的运动。图12示出一系列曲线弹簧42，其连接在固定外缘41和移动中心结构43之间，该移动中心结构经布置以提供具有最小旋转的大的平面外变形，如图13所示。图12的视图是示出Z方向上的示例性位移的顶视图，而图13的视图示出沿Z轴线的顶视图，其示出在X或Y方向上无其它偏斜，即，偏斜限制在与载荷成直线的一个维度上。曲线预加载弹簧40的正常柔性在电气测试操作期间用于补偿磁盘径向跳动是关键的。另外，将位移限制在Z方向上而在X或Y方向无旋转或位移，并使预加载弹簧位于进一步远离磁盘的位置，这与现有技术相比，能够使本实施例不受磁盘旋转所产生的震动和风的影响。实质上，在本实施例中，预加载弹簧从悬挂臂分离。
[0072]图14A示出利用绝缘体23A-F间隔的一系列6个互连件21A-D和24A-B。两个刚性互连件24A-B设置在互连组件20的外缘并用作滑块基准面，以及用作柔性互连件21A-D偏斜的挡块。电气互连件25A-F延伸超过滑块测试插座的外缘，从而经由球焊、球喷等，或任何其他合适的技术，形成与另一互连件(参考图18和19)的电气连接。柔性电气互连件26A-D在与滑块后缘接触期间偏斜，从而提供紧密的电接触。本领域技术人员将明白，任何合适的导电材料都可用于互连件21A-D、24A-B以及25A-F，而任何合适的绝缘材料可用于绝缘体23A-F。在一个实施例中，电气触头涂有钯钴(PdCo)、钯镍(PdNi)、或金(An)。
[0073]图14B示出互连组件20的顶视图，所述互连组件20经蚀刻在弹簧组件4 (参看图8B和图16)中的V槽28A和28B插入在插座组件10 (参看图6-8B)中。在电气互连组件20的相对端处形成的柔性梁27A和27B利用干涉配合啮合到V槽28A和28B中。柔性梁27A和27B变形并引起电气互连组件20相对于滑块接合焊盘位置的自对准。在一个实施例中，滑块由形成在与V槽相同的层上的斜面功能件39A和39B引导，从而减少对准公差累计。本领域技术人员应明白，实施例并不局限于该类型的干涉配合，其他类型的配合也是可能的并且该干涉配合甚至可以是可选择的。
[0074]图15A通过在承载状态下叠加柔性互连件的静态和变形形状，给出柔性互连件21的设计细节。弹簧29在滑块接触下偏斜，从而大致在与载荷相同的方向上移动。特征件28连接至绝缘体层23 (参看图14A)。特征件27提供组装到滑块测试插座的基准面。
[0075]图15B通过在承载状态下叠加静态和变形形状的柔性互连件，给出柔性互连件21’的设计细节。弹簧29’在滑块接触下偏斜，从而在不同于滑块施加载荷的方向上移动，以暴露滑块电气触头的新区域。在图15A或图15B的实施例中，互连件21的接触部分可涂有(PdCo)、PdN1、或Au，从而延长界面寿命。
[0076]图16描绘组装在滑块测试插座10内的电气互连件20。如图所示，弯曲梁4的一端最终耦合至插座袋，如图7和图8A所示。返回至图16，弯曲梁4的另一端耦合至延伸端，所述延伸端将接触力施加在设置在测试插座10内的滑块的前缘。应明白具有图9C和图9D的铰链以及主次级弯曲梁的实施例代替图16所示的弯曲梁的实施例。
[0077]图17示出测试插座的前缘，其中顶板和底板夹住弯曲梁。顶部间隙112A和底部间隙112B形成于顶板110和底板111之间，从而允许柔性弯曲梁变形，以将滑块夹紧到合适位置，并防止柔性弯曲梁4’和4”因外力而变形到平面外，如上参考图SB所述。
[0078]图18示出具有柔性电气互连组件20组装至悬挂装置60上的滑块测试插座组件
10。首先，插座组件经接合操作连接至悬挂万向架70。电气互连件延伸端25与互连组件20的悬挂装置电气互连件80对准，以便在组装过程期间进行焊料接合。悬挂装置(60)可商购获得并且本领域已熟知。应明白在该实施例中，插座组件与和现有悬挂装置结合，与图6的预加载弹簧40相反。
[0079]图19提供了具有柔性互连件20的滑块测试插座10与万向架互连件80之间的连接的特写视图。焊球101分布在柔性互连件延伸端和万向架柔性引线80之间的接头上。应明白图19示出一种连接技术，但并非意味着限制，因为任何已知的连接技术可应用到本文所述实施例。
[0080]图20是根据本发明一个实施例示出具有内侧电连接器的滑块测试插座组件的简化示意图。所示的测试插座10具有柔性电气互连组件20 (在该实施例中也被称为内侧电连接器)。如图20所示，电气互连组件20在被称为对准销512的定位功能件的辅助下组装在测试插座10上，其中所述定位销用作插入引导。在一个实施例中，两个刚性电销夹住一系列柔性电销，从而形成互连组件20。应明白“内侧”是指接触焊料喷射焊盘504的接触表面位于或取向为与电接触焊盘502的接触表面相同的方向或取向。也就是说，在该实施例中，接触焊料喷射焊盘504的接触表面和电接触焊盘502的接触表面大体上平行。因此，参考图19，图20的实施例中焊球101布置在焊料喷射焊盘504的表面上而引线80在互连组件20的下方延伸。在该实施例中，引线以大致正交于图21的外部刚性电气触头516的顶表面的方式延伸，和图14A实施例中平行于刚性电气触头相反。因此，图20实施例中的测试滑块组件10外形更为紧凑。夹具功能件300提供的载荷将滑块相对于电接触焊盘502的表面向相反方向施加。
[0081]图21是根据本发明一个实施例示出图20的互连组件的简化示意图。互连组件20包括一系列交替的电气触头502和绝缘体506。如图21所示。电气触头502安装在弹簧514上，从而允许在与滑块的电气焊盘接触时偏斜。应明白弹簧功能件514允许在滑块与电气触头502接触时具有相对大的偏斜。在一个实施例中，弹簧功能件514在触头502的导电臂延伸端中是“U”型弯。电气触头502的底脚或底座处是焊料喷射焊盘504，其被制造成用于接受焊球以连接悬挂装置。在一个实施例中，两个刚性电气触头516夹住柔性电气触头502以形成接触面，并起到类似于图14A的刚性互连件24a和24b的作用。贯穿连接器组件的隔离焊盘506交替地设置在触头502的组件之间，以便使电连接器分离或绝缘。对准销512通过隔片508与电连接件电隔离。应明白如图20所示对准销512电气上可被压入V凹口开口或通过孔开口进入测试插座，从而确保互连组件的准确位置设置。
[0082]下文描述的图22-图28中的实施例涉及滑块支撑装置的替代实施例，该装置用于在制作过程中使硬盘驱动器的滑块飞行，从而提供电气性能特征。该实施例提供的一种集成化设计包括全部集成到单个支撑结构中的电气互连件、万向架机构、预加载机构和滑块支撑机构。电气互连件完全集成到滑块支撑机构中，与如上述实施例所述被插入到插座组件中的分离的部件相反。因此，参考图22-图28所述的平面测试插座的实施例可通过一个步骤过程形成，其中，电气互连结构与测试插座组件的机械结构同时形成。也就是，参考图14AU4B和21所述的电气互连件集成到组件中，这样避免了分离制造和随后的组装操作。
[0083]图22是根据本发明一个实施例的平面测试插座的简化示意图。平面测试插座组件10由相互固定或粘接的多个堆叠的层组成，如以下详细描述。平面测试插座组件10向滑块的一个表面提供张力，从而在位于袋600内时，迫使滑块的另一表面抵靠柔性集成的电气互连件的远端602。如上所述，堆叠的封闭弯曲梁4在通过约束开口 6和通过开口 I施加载荷所施加的预载荷下，共同打开和关闭，从而迫使表面300抵靠滑块表面。根据本发明的一个实施例，基准点222为视觉系统提供参考点。滑块袋的底座或袋600支撑插入至平面测试插座组件的滑块的底表面。形成在引导袋5内的功能件提供了引导滑块的基准面，从而确保与柔性电气互连件的远端602接触，这样滑块表面上的接合焊盘接触柔性互连件。
[0084]图23是根据本发明一个实施例示出的粘接或固定在一起以形成平面测试插座组件的一系列层的简化示意图。在一个实施例中，所述多层经施加至每层表面上的粘合剂彼此粘接。插座610包括互连件部分612，互连件部分612包括插座层614和中间层616。接口板618为插座组件提供电绝缘。应明白接口板618可由任何合适的绝缘材料构成。插座层614提供到悬挂臂和外部装置的电气互连。插座层614的层614a为插座610底层提供机械强度。应明白虽然层614a示出为单层，但是实施例并不限于单层，可以集成任何数量的层以提供必要的支撑。中间层616延续以扩展集成的平面电连接器。层616a在柔性互连件和通向悬挂臂和外部装置的电气互连件之间形成间隙。层616b和616c限定接触滑块焊盘的柔性互连件。层620是另一绝缘层，从而夹住绝缘层618和620之间的互连层612。应明白，层618可与参考图6-7和图11-13所述的悬挂万向架组件结合。根据一个实施例，层622紧固到绝缘层620并且是与滑块结合的顶部接口层。应明白互连层612由任何合适的导电材料构成，例如，在一个实施例中为铍铜。在另一个实施例中，接触滑块焊盘的柔性延伸的端部是镀金的。
[0085]图24是根据本发明一个实施例进一步示出互连层的简化示意图。如图24所示，互连层612 (统称为连接器组)包括形成集成的电气互连件的多个堆叠的层。在一个实施例中，插座层614提供通过万向架电气导轨从平面插座到外部装置的引出互连线630a和630b。在一个实施例中，焊球或焊点可提供互连线630a和630b与万向架电气导轨之间的互连。中间层616a-c提供从滑块到引出互连线630a和630b之间的电气通路。层616a包括单个中间层，其在柔性互连线和引出导轨之间提供中间间隔段632。如上所述，层616a可以是单一堆叠层，或者在另一个实施例中，可提供多个中间堆叠层。中间层616b和616c提供耦合至滑块的接合焊盘的柔性互连件634，所述滑块插入到插座组件内。应明白虽然两层616b和616c设置在彼此上方，但是可使用更多或更少层限定柔性互连件634。参考图27，其提供关于引出互连线630a和630b、中间间隔段632和柔性互连件634的配置的进一步细节。在一个实施例中，柔性互连件634和引出导轨630之间的间隔与滑块厚度匹配。
[0086]图25是根据本发明一个实施例示出集成的平面电气互连件的详细视图的简化示意图。集成的电气互连件包括与柔性互连件634间隔开的引出导轨630，应明白柔性互连件634和引出电气导轨630之间的间隔通过若干层中间段确定。在一个实施例中，电气互连组件夹在绝缘层622和618之间。柔性电气互连件634设置在刚性互连件640之间。在一个实施例中，刚性互连件640从柔性互连件634的端部所限定的平面部分地往回缩。
[0087]图26是根据本发明一个实施例示出移除了顶盖的集成的平面电气互连件的简化示意图。包括中间互连件634a和外部互连件634b的柔性互连件634设置在刚性互连件640之间。柔性互连件634和刚性互连件640在远端与引出互连导轨630间隔开，并在近端通过中间段相互耦合。中间互连件634a被配置成Z配置，而外部互连件634b被配置成V配置。也就是，中间互连件634a包括两V形弯头，而外部插入柔性互连件634B包括单个V形弯头。应明白，在一个实施例中，V形和Z形弹簧在与滑块表面接触时保证柔性互连件偏斜。应明白虽然柔性互连件634示出具有具体的几何形状，但是实施例不局限于该几何形状。也就是，柔性互连件634可以是任何合适的弹簧型互连件，其能够偏斜并维持将电信号从滑块传输至引出互连件630的能力。
[0088]图27是根据本发明一个实施例示出平面插座的集成的电连接器的横截面侧视图的简化示意图。柔性互连件634耦合至来自滑块的接合焊盘646，其中滑块压合柔性互连件。通过中间层632在近端耦合柔性互连件和引出互连件，柔性互连件634在远端与引出互连件630间隔开。绝缘层620和618夹住集成的电气互连件。焊球642提供引出互连件630和来自万向架悬挂装置的电气引线644之间的电耦合。在多个引出互连件630堆叠在彼此上方的实施例中，焊球642至少耦合至底部或最外侧引出互连件。应明白，虽然示出彼此堆叠的三个中间层632，但是任何数量的中间层可用于提供柔性互连件634和引出互连件630之间的间隔。
[0089]图28是根据本发明一个实施例示出在松弛和载荷情景下的集成的电气互连件的顶视图的有限元分析的简化示意图。如图28所示，当通过滑块将载荷施加至柔性互连件端部时，柔性电气互连件634a和634b从松弛位置退出。载荷迫使柔性互连件634a和634b朝着由刚性互连件640限定的平面移动。在一个实施例中，柔性互连件634a和634b移动的距离650在约0.5密耳(约12微米)和约1.5密耳(约35微米)之间。应明白中间柔性互连件形状经配置以与相邻的左右柔性互连件匹配，以便保持柔性互连件之间的固定间隔。也就是，中间柔性互连件具有两个弯头，其中的一个与相邻柔性互连件的单个弯头中的每个匹配。[0090]在提供数值范围时，应当理解每一个介于此范围的上下限之间到下限的十分之一的数值(除非在文中清楚指定)和任何其它所声明的或介于所声明的范围中的数值均包含在本发明内。这些较小范围的上下限可单独包含在较小的范围中，其也包含于本发明的范围中，包括所声明范围内的任何具体排它界限。当声明的范围包括一种或两个界限，排除包括的界限中的任一界限的范围也同样包含于本发明中。
[0091]除另有所指外，本文所用的所有技术和科学术语与本发明所属领域中的技术人员所理解的具有相同含义。虽然类似于或等效于本文所述任何方法和材料也能够用于本发明的实践或测试中，现在描述优选的方法和材料。本文所提及的所有专利和出版物，包括那些在本申请的【背景技术】中所引用的，在此通过引用并入，从而公开和描述与所引用的出版物有联系的方法和/或材料。
[0092]所提供的本文讨论的出版物仅是因为其在本申请递交日之前公开。所有的一切都不应被理解为承认本发明不能通过在先发明而先于这些出版物享受在先权利。而且，所提供的
【公开日】期可能与实际出版日期不同，这需要单独进行证实。
[0093]本发明的其它实施例也是可能的。虽然以上描述包含许多具体性，但这些不应被解释为限制本发明范围，而仅是提供本发明目前优选实施例的一些说明。考虑还可以对实施例的具体特征和方面进行各种组合或子组合，但仍落入本发明的范围内。应当理解，所公开的实施例的各种特征和方面可相互结合或替代，以形成所公开的发明的不同模式。因此，此处公开的至少一些发明不应当由上述具体公开的实施例限制。
[0094]因此，本发明范围应当由所附权利要求及其合法的等同物来确定。因此，应明白本发明的范围完全包含对本领域技术人员而言是明显的其它实施例，且本发明的范围相应地由所附权利要求限定，其中以单数形式引用元件并非旨在表达“一个且仅一个”(除非另有所指)，而是“一个或更多个”。本领域普通技术人员已知的上述优选实施例的元件的所有结构、化学性质和功能等同体通过引用清楚地纳入本文并旨在在所附权利要求中。此外，没有必要强调本发明解决的每个和所有问题的装置或方法，因为其是由本权利要求所包含的。此外，不论元件、部件、或方法步骤是否明确记载在权利要求书中，本公开中的元件、部件、或方法步骤旨在致力于公开。
[0095]出于理解清晰的目的，尽管已在一些细节上描述了上述发明，但将明显的是，可以在所附权利要求的范围内实行某些改变和修改。因此，本实施例被认为是示例性的而非限制性的，且本发明并不旨在限制本文所给出的细节，而是可以在所附权利要求书的范围以及等同体内修改。
【权利要求】
1.一种具有堆叠在彼此上方的多层的滑块测试组件，所述滑块测试组件包括: 插座组件，其具有由所述多层中的一层限定的底座，所述插座组件可操作以通过张力可释放地紧固滑块，所述张力通过封闭弯曲弹簧梁供应；和 电气互连组件，其由所述多层的区段构成，所述电气互连组件可操作以当所述滑块紧固在所述插座组件中时耦合至所述滑块，其中所述电气互连组件包括由所述区段中的一个限定的柔性电气触头，每个所述柔性电气触头具有通过所述多层的中间层与对应的插座导轨间隔开的远端。
2.根据权利要求1所述的滑块测试组件，其中所述中间层被设置在所述柔性电气触头的近端和所述对应的插座导轨之间。
3.根据权利要求1所述的滑块测试组件，其中所述插座组件包括形成于所述封闭弯曲弹簧梁上的接触区域，并且其中所述接触区域相对于所述柔性电气触头的所述远端向相反方向偏移所述滑块。
4.根据权利要求3所述的滑块组件，其中所述插座组件包括堆叠配置的多个封闭弯曲梁弹簧，所述多个封闭弯曲梁弹簧被配置成将预载荷施加到所述滑块上。
5.根据权利要求1所述的滑块组件，其中所述插座组件的所述底座包括开口，从而在所述滑块插入和释放期间约束所述插座组件的运动。
6.根据权利要求1所述的滑块组件，其中所述插座组件包括将所述插座组件钉至固定板的定位功能件，从而装载和卸载所述滑块。
7.根据权利要求1所述的滑块组件，其中所述封闭弯曲弹簧梁被成形为使得中间部分凸出，从而提供载荷下的灵活性，并且其中所述封闭弯曲梁具有单个弯曲。`
8.根据权利要求1所述的滑块组件，其中中间柔性电气触头具有多个成角度的弯头，并且其中剩余的柔性电气触头的每个都具有单个成角度的弯头。
9.一种用于滑块测试器的磁头悬挂组件，其包括: 悬挂承载梁组件，其包括承载梁和万向架； 插座，其耦合至所述万向架，所述插座适于利用封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，所述插座由多个堆叠的层限定，所述插座包括电气互连件，其适于在所述滑块紧固在所述插座内时耦合至所述滑块，所述电气互连件通过所述多个堆叠的层的子集限定，其中所述电气互连件包括外部刚性电气触头和内部柔性电气触头,所述内部柔性电气触头具有中间柔性电气触头，所述中间柔性电气触头具有多个弯头，而剩余的柔性电气触头具有单个弯头。
10.根据权利要求9所述的磁头悬挂组件，其中由每个所述柔性电气触头的端部所限定的平面延伸通过由所述刚性电气触头的端部所限定的平面。
11.根据权利要求9所述的磁头悬挂组件，其中所述插座包括形成在所述封闭弯曲弹簧梁上的接触区域，并且其中所述接触区域抵靠所述柔性电气触头推进所述滑块。
12.根据权利要求9所述的磁头悬挂组件，其中所述封闭弯曲弹簧梁通过所述多个堆叠的层限定。
13.根据权利要求9所述的磁头悬挂组件，其中所述插座包括开口，从而在滑块插入和释放期间约束所述插座。
14.根据权利要求9所述的磁头悬挂组件，其中所述封闭弯曲弹簧梁围绕所述滑块的至少三边的外围延伸，并且其中所述封闭弯曲弹簧梁具有弧形式的单个连续弯曲。
15.一种滑块测试器组件，其包括: 插座组件，其适于通过封闭弯曲弹簧梁可释放地紧固滑块，其中耦合至所述插座组件的万向架组件的陷窝表面将预载荷从承载杆传输至所述插座组件的表面，所述插座组件包括多个柔性电气触头，其通过形成所述插座组件的多个层中的至少一层限定，所述多个柔性电气触头具有第一端和第二端，所述第一端刚性地紧固至所述多个层的下一个下层，而所述第二端可操作以在所述滑块紧固到所述插座组件中时朝向所述第一端偏斜。
16.根据权利要求15所述的组件，其中所述多个层的所述下一个下层在所述多个柔性电气触头中的每个的一部分下延伸。
17.根据权利要求15所述的组件，其中所述柔性电气触头的每个都耦合至导轨，所述导轨与所述多个柔性电气触头中每个的所述第二端的底表面间隔开。
18.根据权利要求15所述的组件，其中所述多个柔性电气触头被设置在上绝缘层和下绝缘层之间。
19.根据权利要求15所述的组件，其中所述多个柔性电气触头被设置在外部刚性电气触头之间。
20.根据权利要求15所述的组件，其中每个所述柔性电气触头的所述第二端均偏斜约，0.5密耳到约1.5 密耳之间。
【文档编号】G11B27/36GK103858165SQ201280049646
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年8月9日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】Z-E·布塔欧, P·克拉内, P·R·葛戈利亚 申请人:奇拉泰克斯科技有限公司