本文公开的实施例总体涉及用于电子装置的电连接器，并且更具体地涉及用于硬盘驱动器的气密(hermetic)电连接器。
背景技术：
硬盘驱动器(hdd)是一种非易失性存储装置，其容纳在保护性外壳中并且将数字编码的数据存储在一个或多个磁介质上(诸如磁盘)。当hdd进行操作时，每个磁盘通过主轴系统快速旋转。使用通过致动器定位在磁盘特定位置上方的读/写磁头来从磁盘读取数据并且将数据写入磁盘。
读/写磁头使用磁场以从磁盘表面读取数据并且将数据写入到磁盘表面。写磁头使用流过线圈的电力，该线圈产生磁场。在不同的正负电流模式下，将电脉冲发送到写磁头。写磁头线圈中的电流感应出跨越磁头与磁盘之间的间隙的磁场，所述磁场进而磁化记录盘上的小区域。
在氦气环境中操作hdd有各种好处，因为氦气密度是空气密度的七分之一。例如，在氦气中操作hdd减少了作用在自转(spinning)盘堆叠上的拖曳力和磁盘主轴马达所使用的机械动力。此外，在氦气中进行操作减少了磁盘和悬架的颤动，从而通过启用更小、更窄的数据轨道间距来允许将磁盘放置成更靠近在一起并且增加面密度。氦气的更低剪切力和更有效的热传导还意味着hdd将在更冷的情况下运行，并且将发出更少的声学噪声。由于低湿度、对海拔和外部压力变化的较低敏感性、以及不存在腐蚀性气体或污染物，hdd的可靠性也增加。然而，用于将hdd密封在氦气中的已知装置和方法导致hdd的成本显著增加，并且为了改善hdd相对于氦气的密封可能牺牲高速电传输。
因此，本领域需要一种用于在内部具有氦气的情况下密封hdd的改进设备。
技术实现要素：
本文公开的实施例总体涉及用于硬盘驱动器的气密电连接器。气密电连接器包括屏障结构，所述屏障结构具有设置在屏障结构的第一表面上的第一多个连接焊盘、以及设置在屏障结构的与第一表面相对的第二表面上的第二多个连接焊盘。多个导体设置在屏障结构内，并且每个导体耦连到第一多个连接焊盘中的连接焊盘和第二多个连接焊盘中的对应连接焊盘。屏障结构还包括在第一表面与第二表面之间的介电材料、以及嵌入介电材料中的一个或多个层。层的添加有助于阻塞氦气流，从而改善电连接器的密封并同时保持高速电传输。
在一个实施例中，气密电连接器包括：外部连接器、内部连接器、以及设置在外部连接器与内部连接器之间的屏障结构。屏障结构包括介电材料(具有第一表面和与第一表面相对的第二表面)以及嵌入介电材料中的一个或多个层。一个或多个层各自包括多个开口。屏障结构还包括嵌入介电材料中的多个导体。每个导体延伸穿过每个层的多个开口中的对应开口。
在另一个实施例中，气密电连接器包括：外部连接器、内部连接器、以及设置在外部连接器与内部连接器之间的屏障结构。屏障结构包括：具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的介电材料、设置在第一表面上的第一多个连接焊盘、设置在第二表面上的第二多个连接焊盘、以及嵌入介电材料中的多个导体。每个导体具有邻近第一多个连接焊盘中的对应连接焊盘的第一端部、以及邻近第二多个连接焊盘中的对应连接焊盘的第二端部。屏障结构还包括嵌入介电材料中的第一接地层，并且第一接地层与每个导体的第一端部共面。屏障结构还包括嵌入介电材料中的第二接地层，并且第二接地层与每个导体的第二端部共面。屏障结构还包括嵌入介电材料中的一个或多个层，并且一个或多个层位于第一接地层与第二接地层之间。
在另一个实施例中，硬盘驱动器(hdd)包括：一个或多个磁介质、一个或多个滑动件、一个或多个磁头组件、以及气密电连接器。气密电连接器包括：外部连接器、内部连接器、以及设置在外部连接器与内部连接器之间的屏障结构。屏障结构包括介电材料(具有第一表面和与第一表面相对的第二表面)以及嵌入介电材料中的一个或多个层。一个或多个层各自包括多个开口。屏障结构还包括嵌入介电材料中的多个导体。每个导体延伸穿过每个层的多个开口中的对应开口。
附图说明
因此，可以通过参考实施例得到能够更详细地理解本公开的上述特征的方式、对上文简述的本公开的更具体的描绘，一些所述实施例在附图中示出。然而，应指出的是，附图仅示出本发明的典型实施例，并且因此不视为对本发明范围的限制，因为本公开可以承认涉及磁传感器的任何领域中的其他同等有效的实施例。
图1a和图1b示意性地示出根据本文描述的实施例的hdd。
图2是根据本文描述的实施例的hdd的一部分的透视截面图。
图3a至图3b是根据本文描述的实施例的屏障结构的透视截面图。
图4是根据本文描述的实施例的屏障结构的透视截面图。
为便于理解，已尽可能使用相同的附图标记来指代附图中通用的相同元件。可预期的是，在一个实施例中公开的元件可以在无需特别指明的情况下有利地在其他实施例中使用。
具体实施方式
在下文中，参考实施例。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施例。相反，无论是否涉及不同实施例，以下特征和元件的任何组合都被考虑以实现和实践要求保护的主题。此外，尽管本文所述的实施例可以实现优于其他可能解决方案和/或现有技术的优点，但是是否通过给定实施例来实现特定优点不是对要求保护的主题的限制。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅是说明性的并且不被认为是所附权利要求的元素或限制，除非在一个或多个权利要求中明确记载。
本文公开的实施例总体涉及在硬盘驱动器(hdd)中使用的气密电连接器。气密电连接器包括屏障(barrier)结构，所述屏障结构具有设置在屏障结构的第一表面上的第一多个连接焊盘、以及设置在屏障结构的与第一表面相对的第二表面上的第二多个连接焊盘。多个导体设置在屏障结构内，并且每个导体耦连到第一多个连接焊盘中的连接焊盘和第二多个连接焊盘中的对应连接焊盘。屏障结构还包括在第一表面与第二表面之间的介电材料、以及嵌入介电材料中的一个或多个层。层的添加有助于阻塞氦气流，从而改善电连接器的密封同时保持高速电传输。
图1a示出了根据本文描述的实施例的示例性硬盘驱动器(hdd)100的示意性前视图。如图所示，hdd100可以包括一个或多个磁介质110(诸如磁盘)、致动器装置120、与每个磁介质相关联的致动器臂130、以及固定在底盘150中的主轴马达140。如图1a所示，一个或多个磁介质110可以被垂直布置。此外，一个或多个磁介质可以与主轴马达140耦连。
一个或多个滑动件170可以定位在磁介质110的附近，每个滑动件170支撑一个或多个磁头组件180。磁介质110可以包括任何合适的数据轨道图案，诸如每个磁介质110的顶表面和底表面上的同心数据轨道的环形图案。当磁介质旋转时，滑动件170在顶表面和/或底表面上径向地移入和移出，使得磁头组件180可以访问磁介质110的其中写入期望数据的不同轨道。每个滑动件170通过悬架臂(未示出)来附接到致动器臂130。致动器臂130可以被配置成围绕致动器轴线131旋转以将磁头组件180放置在特定的数据轨道上。悬架臂提供轻微的弹簧力，所述弹簧力使滑动件170朝向磁介质110偏置。每个致动器臂130附接到致动器装置120。如图1a所示的致动器装置120可以是音圈马达(vcm)。vcm包括可在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度由控制单元(未示出)供应的马达电流信号控制。
在hdd100的操作期间，磁介质110的旋转在每个滑动件170与磁介质110之间产生空气轴承，其对滑动件170施加向上力或升力。因此，在正常操作期间，空气轴承抵消悬架臂的轻微弹簧力，并且支撑滑动件170与介质110的表面分开并比所述表面略微高较小的基本恒定间距。本文中使用的术语“空气”可以包括任何合适的气体。在一个实施例中，hdd100充满氦气。
如图1a所示，hdd100还可以包括气密电连接器160，所述气密电连接器160通过互连电缆162耦连到臂电子模块164。气密电连接器160可以用于将hdd100的内部部件与电子装置(诸如计算机)电连接。
对典型磁介质存储系统的以上描述和图1a的附图说明仅用于代表性目的。应当显而易见的是，介质存储系统可以包含大量的介质和致动器，并且每个致动器可以支持多个滑动件。
图1b是根据本文描述的实施例的具有后盖172的hdd100的示意性后视图。如图1b所示，hdd100可以包括气密电连接器160，并且气密电连接器160可以包括通过后盖172形成的外部连接器166。再次，外部连接器166可以用于将hdd100与任何合适的电子装置(诸如计算机)电连接。气密电连接器160的外部连接器166可以包括用于与电子装置建立电连接的多个引脚168。在一个实施例中，存在28个引脚，但是应当理解的是可以存在更多或更少的引脚。为了防止气体(诸如氦气)泄漏到hdd100之外，气密电连接器160可以气密地密封hdd100而不牺牲高速电传输。
图2是根据本文描述的实施例的hdd100的一部分的截面透视图。如图2所示，hdd100包括耦连到支架206的气密电连接器160。在一个实施例中，支架206耦连到底盘150并且不是底盘150的一部分。在另一个实施例中，支架206是底盘150的一部分。气密电连接器160可以包括：用于与电子装置电连接的外部连接器166、用于与hdd100的内部部件电连接的内部连接器202、以及设置在外部连接器166与内部连接器202之间的屏障结构204。屏障结构204可以设置在气密电连接器160的中心(相对于气密电连接器160的厚度)处，并且可以独立于内部连接器202和外部连接器166中的电路层。因此，抑制气密电连接器160的电容的影响是可能的。此外，独立且中心定位的屏障结构204(相对于气密电连接器160)还确保了特性阻抗的一致性，这确保了通过气密电连接器160的高速电传输。
图3a-3b是根据本文描述的实施例的屏障结构204的截面透视图。如图3a所示，屏障结构204包括介电材料303，所述介电材料303具有第一表面304和与第一表面304相对的第二表面308。介电材料可以是任何合适的介电材料，诸如酚醛纸、环氧树脂纸、玻璃复合物、玻璃环氧树脂、或聚合物。介电材料303可以是多层结构。第一多个连接焊盘302可以设置在第一表面304上，并且第二多个连接焊盘306可以设置在第二表面308上。第一表面304可以耦连到外部连接器166(图1b)，并且第一多个连接焊盘302可以电连接到多个引脚168(图1b)。类似地，第二表面308可以耦连到内部连接器202，并且第二多个连接焊盘306可以电连接到设置在内部连接器202上的多个引脚(未示出)。
如图3a所示，第一多个连接焊盘302和第二多个连接焊盘306可以通过多个导体310电连接。每个导体310可以包括邻近第一多个连接焊盘302中的对应连接焊盘302的第一端部312，并且第一端部312可以通过导体316电连接到对应的连接焊盘302。每个导体310还可以包括邻近第二多个连接焊盘306中的对应连接焊盘306的第二端部314，并且第二端部314可以通过导体318电连接到对应的连接焊盘306。多个导体310和导体316、318可以嵌入介电材料303中，并且可以由导电材料(诸如铜、导电聚合物或镍)制成。第一多个连接焊盘302和第二多个连接焊盘306可以是偏移的(即，未对齐)。
如图3a所示，屏障结构204还可以包括接地层320、322。接地层320、322可以由导电材料(诸如铜、导电聚合物或镍)制成。在一个实施例中，接地层320与多个导体310的第一端部312是水平的或共面的，并且接地层322与多个导体310的第二端部314是水平的或共面的。距离d1可以在接地层320与连接焊盘302之间，并且距离d2可以在接地层322与连接焊盘306之间。距离d1和d2确保连接焊盘302、306分别不与接地层320、322交叠，以便使寄生电容最小化。为了进一步最小化寄生电容，距离d1和/或d2可以大于信号线的宽度。寄生电容是在电子部件的各部分之间的由于这些部分彼此接近而存在的不需要的电容。通过增加部分之间(诸如导体310的端部312、314分别与接地层320、322之间)的距离，寄生电容减小。
相对于小分子(诸如氦气)，介电材料303可以是多孔的，因此hdd100内的氦气可以扩散或泄漏到介电材料303之外。一个或多个层330可以被嵌入介电材料303中，以便减小分压梯度(即使分子是小的)。层330可以由金属或渗透率大约低于1.0e-14g/cm*torr的材料制成，使得诸如氦气的小分子不能扩散通过。一个或多个层330可以由铝、铜、陶瓷、石英、
图3b是根据本文描述的另一个实施例的屏障结构204的截面透视图。如图3b所示，可以移除接地层320、322以便进一步减小寄生电容。介电材料303的部分可以暴露在第一表面304上，并且暴露部分可以具有宽度d4。暴露部分可以在多个连接焊盘302与金属焊盘350之间或者连接焊盘302的相邻行之间。在每个层330与导体310之间的距离d3可以小于宽度d4。在一个实施例中，距离d3为约150微米。在另一个实施例中，距离d3为约200微米。类似地，具有与d4相比更小的距离d3有助于阻塞氦气在介电材料303中的流动，这减少泄漏率。在一个实施例中，包括具有屏障结构204的气密电连接器160的hdd100的泄漏率比具有常规气密电连接器的hdd的泄漏率小约50％。
图4是根据本文描述的实施例的屏障结构204的截面透视图。为了更好地示出，图4中省略了介电材料303。如图4所示，每个导体310延伸通过一个或多个层330。每个导体310的第一端部312经由导体316电连接到对应的连接焊盘302。每个导体可以包括具有约300微米的截面直径的柱形主体。每个层330中的每个开口332所具有的直径可以等于每个导体310的直径加上距离d3的两倍(图3a)。在一个实施例中，每个开口332的直径等于导体310的直径加上300微米。在另一个实施例中，每个开口332的直径等于导体310的直径加上400微米。开口332可以是环形的(circular)并且每个导体310的柱形主体可以被中心定位在每个开口332内。换言之，每个导体310和对应的开口332可以是同心的。再次，在介电材料303内氦气可以泄漏或扩散通过的位置仅是多个开口332。因为位于开口332内的导体310与层330之间的相对较小的距离，所以介电材料303内的氦气流被阻塞，从而导致泄漏到hdd100之外的氦气减小。
总之，公开了一种用于hdd的气密电连接器。气密电连接器可以包括屏障结构，所述屏障结构具有介电材料和嵌入介电材料中的一个或多个层。一个或多个层有助于防止或减少小分子(诸如氦气)扩散或泄漏通过介电材料。附加地，可以在每层中形成多个开口，并且导体可以延伸通过每个开口。通过在每个导体与层之间具有特定间距来减小寄生电容。
虽然上述内容是针对本公开的实施例，但是可以在不背离本公开基本范围的情况下设想出其他和进一步的实施例，并且本公开范围由随附的权利要求确定。