专利名称：用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁并用于防止电弧造成的损坏的系统与方法
技术领域：
本发明涉及硬盘驱动器。更加具体地说，本发明涉及一种用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁(suspension flexure)并用于防止电火花损害的系统和方法。
背景技术：
当今，使用不同的方法来改进硬盘驱动器的记录密度。
图1给出了一个具有典型驱动臂的典型盘驱动器的示意图，所述驱动臂被设置用来从一磁硬盘进行读取和对其进行写入。通常，音圈马达(VCM)106被用来控制硬盘驱动器臂102运动跨过磁硬盘104。由于在通过VCM106单独放置记录头108的过程中存在固有公差(动态播放)，所以微致动器110现在被用来“精细调整”记录头108的放置。VCM106被用来进行粗调，而后微致动器110在一个非常小的范围内校正放置以补偿VCM106(具有臂102)的公差。这就允许实现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)数值(增加了密度)。
图2给出了现有技术中使用的微致动器的示意图。如在日本专利JP2002-133803和JP2002-074871中所描述的，滑块202(包含有一个读/写磁头；未显示)被用来保持在盘表面104上方的预定飞行高度(参见图1)。U形的微致动器可具有两个陶瓷梁208，在所述梁的每侧上有两片PZT(未显示)，所述两个梁被焊接在滑块202的两个点204处，从而能够使滑块202独立于驱动器臂102(见图1)运动。微致动器206一般通过微致动器框架210的每一侧上的电连接球207(诸如金球接合(GBB)或者焊料凸块接合(SBB))耦接到悬架212。类似的，通常有GBB或者SBB电连接器205将磁头(滑块)202的后缘耦接到悬架212。通过压电扩展和收缩，U形微致动器210将变形，从而使磁头在盘上方移动以进行精细调整。
图3表示现有技术中存在的另一种微致动器设计。如图3b所示，在滑块302和悬架舌片306之间，是一个I梁状微致动器303。微致动器303可以具有两个PZT梁311和312。一个尾端支撑300耦接于悬架舌片306，另一个尾端支撑305耦接于磁头302。在PZT梁311、312扩展和收缩的情况下，磁头前后移动以便精细调节头302在磁盘上的位置(未显示)。如图3c所示，在可选择的方案中，微机电系统(MEMS)或者其他微致动器系统(诸如电磁的、静电的、电容的、流体的、热学的、等等)可以被用来进行精确定位。
图4表示现有技术中典型的并且披露在美国专利申请20020145831中的负载梁结构PZT微致动器。两个PZT部件411和412被耦接到悬架负载梁402。通过扩展和收缩，头悬架402(连同磁头422)移动以进行精细调整。
图5表示用于硬盘驱动器的典型悬架挠性梁设计。如图5a所示，有两个用于进行微致动器控制的迹线501，称为通道A和B。如图5e所示，具有相反相位的10到60V正弦波形被用来激励微致动器。悬架主体504的不锈钢被用作地。另外四个迹线502、503被用于磁头读写功能。如图5c所示，挠性梁的剖面A-A表示聚酰亚胺层505，其安装在不锈钢基底层504上。典型的，在聚酰亚胺层505上有六条由诸如铜的材料制成的迹线501、502、503。由于制作过程中的变化，聚酰亚胺层505可能比预想的要薄一些。当这种情况发生时，在微致动器迹线501处在高电压期间(相对于地504)可能会出现电弧(火花)506。如图5c所示，火花506可出现在微致动器迹线501和地504之间。
除了不一致的层厚度，火花问题还可能由环境条件引起，如高湿度。如图5d所示，火花506可能因为高湿度等原因发生在两个微致动器迹线501之间(反相的正弦电压)。另外，微粒污染可以造成火花问题。存在于两个微致动器迹线501之间的污染物(未显示)能够为火花506提供一个跳板，结果帮助它从一个微致动器迹线跳到另一个微致动器迹线501。由于对于微致动器来说高位移量是必需的，所以大的迹线电压是必需的，这就增加了火花问题的可能性。
因此就需要拥有一种用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁的系统和方法，其能防止电火花损害，同时也具有其他的好处。
附图的简要说明图1给出了一个具有设置用于从磁硬盘进行读取和对其进行写入的典型驱动器臂的典型盘驱动器的示意图。
图2给出了现有技术中使用的微致动器的示意图。
图3表示现有技术中存在的另一种微致动器设计。
图4表示现有技术中典型的并且披露在美国专利申请20020145831中的负载梁结构PZT微致动器。
图5表示用于硬盘驱动器的典型悬架挠性梁的设计。
图6表示依据本发明实施例的硬盘驱动器悬架挠性梁。
图7表示依据本发明实施例的蚀刻和层叠悬架挠性梁的工艺。
具体实施例方式
图6表示依据本发明实施例的硬盘驱动器悬架挠性梁。如图6c所示，在一个实施例中，施加一个绝缘涂层(层)601以覆盖和分离挠性梁的电迹线501、502、503。在该实施例中，绝缘层601防止在迹线501、502、503之间出现电弧放电。在一个实施例中，与微致动器迹线501相对的基底层(如不锈钢)504的一部分602被蚀刻掉602，如通过化学蚀刻技术。如图6b的后视图所示，在一个实施例中，与微致动器迹线501相对的部分602从迹线501的一端604(在微致动器连接垫603的后面，见图6a)到迹线501的另一端(在悬架舌片的微致动器球焊接垫605的后面)被蚀刻掉。在该实施例中，施加一种绝缘材料612(例如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺、或者其他绝缘膜)以填充蚀刻掉的部分602。绝缘材料(层)612通过诸如镀或者喷射涂敷的方法来施加。
在一个实施例中，被蚀刻掉并填充绝缘材料612的部分602降低了悬架挠性梁的总体刚性(即，绝缘材料不如不锈钢坚硬)。这就改进了飞行高度稳定性以及加载和卸载特性。另外，在这一实施例中，减少基底504中的不锈钢的量降低了迹线的电阻抗和电容。阻抗和电容匹配对于优化电性能是重要的(即，用于防止在高数据传输频率下信号发生谐振和用于防止信号发生串扰)。
图7表示依据本发明实施例的蚀刻和层叠悬架挠性梁的过程。如图7a和7b显示，在一个实施例中，基底层701涂覆诸如聚酰亚胺的层702。如图7c所示，在该实施例中，一个导电层703(例如，由铜、金、镍合金、铂或者锡制成)被接合到聚酰亚胺层702。如图7d所示，在该实施例中，光致抗蚀剂成分704被接合到导电层703中。如图7e所示，在该实施例中，导电层703没有光致抗蚀剂704存在的地方被蚀刻掉(例如通过化学蚀刻)。如图7f和7g显示，在本实施例中，施加绝缘涂层705用来覆盖和填充迹线704之间的空间。
如图7h显示，在本实施例中，光致抗蚀剂成分706被接合到基底层701。如图7i所示，在本实施例中，基底层701没有光致抗蚀剂704存在的地方被蚀刻掉(例如通过化学蚀刻)。如图7j和7k显示，在本实施例中，绝缘涂层707被施加以填充基底层701各部分之间的空间。
虽然在这里特定描述和说明了若干个实施例，但应该意识到，在不脱离本发明的精神和预期范围的情况下，通过上述教导并且在后附权利要求的范围内可对本发明做出多种修改和变型。
权利要求
1.一种用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁的系统，包括一将被耦接至基底元件的第一电迹线，其中所述基底元件包括一个绝缘层和一个导电层，所述绝缘层夹在所述第一电迹线和所述导电层之间，并且所述导电层包括一个与电迹线相对的凹进部分。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一电迹线选自于由铜、金、镍合金、铂和锡组成的组。
3.根据权利要求1所述的系统，其中绝缘层是聚酰亚胺。
4.根据权利要求1所述的系统，其中导电层是不锈钢。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述凹进部分是通过蚀刻工艺建立的。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述蚀刻工艺除去与所述第一电迹线直接相对的所有所述导电层。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述凹进部分由第一绝缘材料填充。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一绝缘材料选自于由塑料、环氧树脂和聚酰亚胺组成的组。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一绝缘材料将通过从由镀、印刷、空气喷涂以及真空层叠组成的组中选取的一种方法进行施加。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一绝缘材料与读/写电迹线相对，且厚度为5到10微米(μm)。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述第一绝缘材料与微致动器电迹线相对且厚度为10到20微米(μm)。
12.根据权利要求7所述的系统，进一步包括邻近所述第一电迹线的第二电迹线，其中第二绝缘材料层将施加在所述第一电迹线和所述第二电迹线之间。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二绝缘材料选自于由塑料、环氧树脂和聚酰亚胺组成的组。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二绝缘材料将通过从由镀、印刷、空气喷涂、以及真空层叠组成的组中选取的一种方法进行施加。
15.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二绝缘材料位于第一和第二读/写电迹线之间，并且宽度为10到15微米(μm)。
16.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二绝缘材料在第一和第二微致动器电迹线之间，且宽度为15到25微米(μm)。
17.一种用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁的方法，包括将一第一电迹线耦接到一个基底元件，所述基底元件包括一个绝缘层和一个导电层，以及将所述绝缘层夹在所述第一电迹线和所述导电层之间，所述导电层包括有一个与电迹线相对的凹进部分。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第一电迹线选自于由铜、金、镍合金、铂和锡组成的组。
19.根据权利要求17所述的方法，其中绝缘层是聚酰亚胺。
20.根据权利要求17所述的方法，其中导电层是不锈钢的。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述凹进部分是通过蚀刻工艺建立的。
22.根据权利要求17所述的方法，其中所述蚀刻工艺除去与第一电迹线直接相对的所有所述导电层。
23.根据权利要求17所述的方法，其中所述凹进部分将用第一绝缘材料填充。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一绝缘材料选自于由塑料、环氧树脂和聚酰亚胺组成的组。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一绝缘材料将通过从由镀、印刷、空气喷涂以及真空层叠组成的组中选取的一种方法进行施加。
26.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一绝缘材料与一读/写电迹线相对，且厚度为5到10微米(μm)。
27.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一绝缘材料与一微致动器电迹线相对，且厚度为10到20微米(μm)。
28.根据权利要求17所述的方法，进一步包括邻近所述第一电迹线的第二电迹线，其中第二绝缘材料层将被施加在所述第一电迹线和所述第二电迹线之间。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二绝缘材料选自于由塑料、环氧树脂和聚酰亚胺组成的组。
30.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二绝缘材料将通过从由镀、印刷、空气喷涂以及真空层叠组成的组中选取的一种方法进行施加。
31.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二绝缘材料在第一和第二读/写电迹线之间，且宽度为10到15微米(μm)。
32.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二绝缘材料在第一和第二微致动器电迹线之间，且宽度为15到25微米(μm)。
全文摘要
本发明披露了一种用于制造硬盘驱动器悬架挠性梁并用于防止由于迹线之间以及迹线和接地结构之间的电弧放电造成的损害的系统和方法。在一个实施例中，悬架挠性梁的一个或者多个部分被蚀刻并层叠有绝缘涂层。
文档编号H05K1/00GK1771558SQ03826167
公开日2006年5月10日 申请日期2003年3月17日 优先权日2003年3月17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