专利名称：用于数据存储系统的金属注模基座的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及数据存储系统。特别是，本发明涉及数据存储系统的基座。
背景技术：
盘驱动器是典型的数据存储系统。盘驱动器包括具有基座和盖子的封闭各种组件的刚性外壳。这些组件包括一个或多个盘，它们具有用可磁化介质涂布的数据表面，用于在多个圆形的同心数据轨道中存储数字信息。这些盘可安装于主轴电动机上，该主轴电动机使得盘旋转并使得盘的数据表面在各空气动力学轴承盘磁头滑动器下方通过。滑动器具有磁换能器，它将信息写到盘的数据表面并从其读取信息。
组件还包括致动器机构，它将滑动器移动越过盘的数据表面。致动器机构包括诸如音圈电动机(VCM)的电动机、磁道访问臂和支承滑动器的悬架。操作音圈电动机以便绕致动器枢轴中心移动致动器机构，使得滑动器从轨道移动到轨道地越过盘的数据表面。
盘驱动器的基座是通常提供刚性和精确平台的复杂三维结构，如上所述多个机械和电子组件安装于该平台上。通常，较小形状因数的盘驱动器包括由冲压钢制成的基座。冲压钢基座可以节省成本并具有较高的强度。但是，冲压钢基座有许多限制。如果在冲压后不进行加工，很难实现基座不同部分处的厚度变化并且实际上不可能实现较小的转角半径。事实上，冲压基座设计包括需要高厚度变化率的通孔。通孔的存在造成了附加的密封成本和潜在的泄漏问题。
基座包括通过纯冲压技术不可能实现的用于盘驱动器的各种应用的多种结构。通常，压入配合组件与冲压基座配合以满足这些盘驱动器应用需要。但是，在基座中形成合适的螺纹用于接纳压入配合组件是很难的。形成带缺陷的螺纹会造成潜在的泄漏问题，界面上的侵蚀问题以及基座和压入配合组件之间的可能的松动配合。通常应安装到基座上的零件(诸如通气过滤支架、碳过滤支架、插锁、急停装置等)被安装于顶盖上以减轻与冲压工艺相关联的许多问题。但是，将这些零件安装于顶盖上造成额外的盘驱动器尺寸问题。
与冲压钢基座相关联的上述问题对于较大的盘驱动器不形成问题。正常地，较大的盘驱动器由铝模铸工艺制造。但是，出于性能和成本方面的原因，用于较小形状因数盘驱动器的铝模铸基座不是理想的设计。铝模铸基座的问题示例包括较低的材料刚度和缺少磁性。
本发明的实施例提供了这些和其它问题的解决方案，并提供了优于现有技术的其它优点。
发明内容
本发明提供了一种数据存储系统。该数据存储系统包括金属注模基座。该金属注模基座包括金属注模平台和至少一个金属注模三维零件。至少一个三维零件与平台整体和同时形成。
三维零件之一是金属注模电动机外壳。电动机外壳与注模平台整体和同时形成。电动机外壳被设计成容纳绕轴线旋转介质的电动机。
本发明还提供了一种用于形成数据存储系统的注模基座的方法。该方法包括将金属粉末与聚合物粘结材料混合。将混合物注入模具以提供基座。该模具适于形成平台并适于形成与平台一体的若干三维零件。在烘箱中加热模具用于脱粘并在烘箱中加热模具用于烧结。
表征本发明实施例的其它特点和好处将通过阅读以下详细描述并通过相关附图的阅览而变得显而易见。
图1示出了数据存储系统的简化示意图。
图2示出了从数据存储系统的冲压基座分解的压入配合组件的顶部透视图。
图3示出了装配到数据存储系统的冲压基座上的压入配合组件的顶部透视图。
图4示出了装配到数据存储系统的冲压基座上的压入配合组件的底部透视图。
图5示出了数据存储系统的金属注模基座的顶部透视图。
图6示出了数据存储系统的金属注模基座的底部透视图。
图7是示出形成金属注模基座的过程的流程图。
具体实施例方式
图1是其中可采用本发明实施例的盘驱动器100的简化示意图。盘驱动器是普通的数据存储系统。盘驱动器100包括外壳101。外壳101包括基座(图1中未示出)和顶盖(未示出)。盘驱动器100包括盘107。本领域的熟练技术人员应认识到盘驱动器100可以包含如图1所示的单个盘或者盘组件中包含的多个盘。如图1所示，盘107安装于主轴电动机105上用于绕中心轴109旋转。每个盘表面都具有相关的滑动器110，它承载用于与盘表面通信的读取/写入头。
每个滑动器110都由悬架112支承，该悬架112接着附着到致动器机构116的轨道访问臂114。致动器机构116通过音圈电动机118的音圈134绕轴旋转。当音圈电动机118旋转致动器机构116时，滑动器110在盘内径124和盘外径126之间的弧形路径122上移动。虽然图1示出驱动数据头接近数据存储媒介的一种方式，但本发明可应用于使用其它技术的数据存储系统。
盘驱动器100还包括印刷电路板(PCB)136。PCB136位于外壳101外部。一般，PCB136安装于外壳101的基座的外表面上。PCB136支承多个印刷电路板组件(图1中未示出)。印刷电路板组件被配置成耦合到外壳101内装入的各组件，诸如主轴电动机105、滑动器110、致动器机构116和音圈电动机118。
通常，较小形状因数的盘驱动器的基座由冲压钢构成。较小形状因数的盘驱动器的冲压钢基座包含许多优点，诸如成本经济、材料强度高和具有磁性。冲压钢基座的磁性允许诸如图1的音圈电动机118的音圈电动机或者诸如图1的主轴电动机105的主轴电动机的一部分磁性回路的形成。但是，较小形状因数盘驱动器的冲压基座也包含一些限制。例如，很难实现冲压基座不同部分处的厚度变化。该示例限制最后导致需要使用与小形状因数盘驱动器的冲压基座配合的压入配合组件来满足不同的盘驱动器应用需要。此外，该示例限制还导致包含需要高厚度变化率的通孔。
图2示出了从盘驱动器的示例冲压基座202分解的多个压入配合组件204的顶部透视图。图3示出了示例冲压基座202的底部透视图。图2和3中所示的基座202被冲压以形成各种表面几何形态。基座202的压入配合组件204需要支持不能用纯冲压技术形成的数据存储系统200的各种元件。例如，压入配合组件204包括用于将诸如图1所示的PCB136的印刷电路板(PCB)附着到基座202上的印刷电路板(PCB)螺帽206。其它示例包括斜面制动器208、用于支承诸如图1所示的致动器机构116的致动器机构的致动器轴210以及用于将斜面213附着到基座202上的斜面螺帽212。
如图2和图3所示，数据存储系统200的冲压基座202包括需要高厚度变化率的通孔。特别是，冲压技术需要通孔214被结合入电动机外壳216的底盘215。需要高厚度变化来容纳主轴电动机定子线圈或绕组。在将主轴电动机装配于电动机外壳216内之后，需要密封底盘215上的通孔214。通孔214的存在会造成用于密封的附加成本以及数据存储系统200的外壳内部的潜在的环境空气和湿气泄漏。此外，通孔214造成基座202的电动机外壳216的局部硬度较低。主轴电动机外壳的硬度较低将限制主轴电动机所能承受的外部震动和/或引起数据存储系统的振动和声音问题。
除了很难实现冲压基座的不同部分处的厚度变化之外，对于所有实物而言也不可能在冲压后不加工基座的情况下实现较小的转角半径。较小的转角半径帮助形成基座和驱动器组件之间的合适界面。例如，音圈电动机连接件孔217的较小转角半径对于音圈电动机的附着来说是理想的。但是，在形成较小形状因数盘驱动器的基座时执行第二加工步骤会造成冲压基座的成本低效。
图4示出了在装配多个压入配合组件204后冲压基座202的顶部透视图。除了上述限制之外，将压入配合组件204装配到基座202提供了附加限制。在基座202中形成合适的螺纹204用于接纳压入配合组件204是困难的。有缺陷的螺纹会导致潜在的泄漏问题、侵蚀问题和压入配合组件204与基座202之间的可能的松动配合。
图5示出了根据本发明实施例的数据存储系统的金属注模(MIM)基座302的顶部透视图。MIM基座302克服了上述冲压和铝模铸技术的许多限制并保留了这些技术各自的好处。MIM基座302可以由无磁性金属或磁性金属制成。用于MIM基座302的示例无磁性金属包括不锈钢、冷轧钢、铝合金和其它金属合金。这些材料具有较高的模量，因此具有高的刚度。用于MIN基座302的材料含量可根据特殊驱动器应用的需要而变化。具有高磁导率和低矫顽性的磁性MIM基座可以形成音圈电动机和致动器机构的磁性回路的一部分以及主轴电动机的磁性回路的一部分。特别是，MIM基座302可以是软磁金属，诸如各种坡莫合金、波明德合金、1010钢、铁等。软磁金属注模基座可帮助保护数据存储系统不受外部磁性干扰。
MIM基座302包括金属注模(MIM)平台303以及至少一个金属注模(MIM)三维零件304。MIM平台303和至少一个MIM三维零件304形成单个刚性结构。至少一个MIM三维零件304与MIM平台303被整体和同时地形成，以形成MIM基座302。示例MIM三维零件包括作为图2和3的示例冲压基座202中的初始压入配合组件的组件。模制和整体形成的零件的示例包括用于将诸如图1所示的PCB136的PCB附着到MIM基座302的PCB螺帽306。其它示例包括斜坡致动器308、用于支承诸如图1的致动器机构116的致动器机构的致动器轴310以及再循环过滤支承318。虽然图5示出了具有三维零件304的基座302，但本领域的熟练技术人员应认识到，与MIM平台303整体和同时形成的其它模制三维零件也可添加到基座上而不引起任何成本增加。
另一示例MIM三维零件包括图5和图6的MIM基座302的底部透视图所示的电动机外壳316。电动机外壳316从顶表面305凹入平台303。电动机外壳316被配置成容纳绕轴线旋转介质的主轴电动机。虽然在图5中示出，但在图6中更清楚地示出电动机外壳316包括连续的完整底盘315。形成MIM三维底盘315不需要如图2-4中所示的示例中所示出的冲压基座那样的通孔来适应提供一区域用于主轴电动机定子线圈或绕组所需的高的厚度变化。与图2-4所示的示例中示出的冲压基座不同，不设通孔消除了用于密封的任何潜在附加成本以及盘驱动器外壳内部的潜在的环境空气和湿气泄漏。此外，不设通孔使得电动机外壳316的局部刚度高于诸如图2所示的电动机外壳216的冲压电动机外壳的硬度。
参考图5，MIM基座302和安装到平台303上的盘驱动器组件之间的界面好于诸如基座202的冲压基座和盘驱动器组件之间的界面。通过金属注模形成的转角半径远小于冲压技术的转角半径。通过金属注模可以实现的最小转角半径近乎于零。但是，通过冲压形成的最小外弯曲半径的范围在.3mm和.6mm之间。例如，音圈电动机连接件孔317的较小的转角半径对于音圈电动机的附着来说是理想的。用于MIM基座302的音圈电动机连接件孔317的转角半径小于.1mm。作为比较，冲压基座的音圈电动机连接件孔的转角半径大于.3mm。此外，由于基座上可用的有限空间，较小的形状因数盘驱动器期望较小的转角半径。
图7示出了MIM基座的金属注模的几个重要过程的流程图400。在框402处，选择金属或金属组合的金属粉末与聚合物粘结材料混合在一起。选择金属或金属组合的金属粉末可以是磁性或无磁性的。以上根据制成MIM基座的金属的类型讨论了其示例。在混合后，在框404处，混合物被注入合适的模具。该模具的形状对应于盘驱动器的基座，诸如图3的MIM基座302。该模具适合于形成诸如MIM平台303的平台，并适于形成与平台集成的诸如MIM三维零件304的三维零件。
在框406处，包含注入的混合物的模具在烘箱中加热用于脱粘。烘箱被设定于约600℃的温度用于该脱粘过程。在脱粘后，所有的聚合物粘结材料将被去除或燃烧并只留下金属粉末材料。框408处，包含注入金属或金属组合的模具在烘箱中加热用于烧结。烘箱被设定于约1000℃的温度用于烧结。在烧结过程中，金属粉末将彼此粘住并形成固态金属基座。在烧结过程后，固态金属基座从模具中移出、被清洁，并因此适合于盘驱动器应用。但是，固态金属基座也可进行用于重新调整尺寸的加工过程以达到关键零件的合适的尺寸容差和几何容差。
可以理解，尽管在以上描述中已参照了本发明各种实施例的许多特征和优点，以及本发明各种实施例的结构和功能的细节，但本揭示内容仅仅是说明性的，且可以在本发明的原理内在细节上改变到所附权利要求书所表达的术语的宽泛意思所指定的程度，特别是在各部分的结构和排列方面。例如，可以根据数据存储系统的特殊应用改变特殊元件同时基本维持相同的功能而不背离本发明的范围和精神。此外，虽然这里描述的较佳实施例针对数据存储系统的基座，但本领域的熟练技术人员将理解，本发明的教导可应用于其它类型的结构而不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种数据存储系统，包括注模基座，它包括金属注模平台；以及与所述金属注模平台整体和同时形成的至少一个金属注模的三维零件，所述至少一个三维零件被配置成将数据存储系统组件安装于所述平台上。
2.如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述注模基座包括非磁性金属。
3.如权利要求2所述的数据存储系统，其特征在于，所述非磁性金属基座报不锈钢和铝合金之一。
4.如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述金属注模基座包括磁性金属。
5.如权利要求4所述的数据存储系统，其特征在于，所述磁性金属基座形成致动器机构的音圈电动机的磁路的一部分并形成主轴电动机的磁路的一部分。
6.如权利要求4所述的数据存储系统，其特征在于，所述磁性金属包括软磁金属。
7.如权利要求6所述的数据存储系统，其特征在于，所述软磁金属包括坡莫合金、波明德合金、1010钢和铁之一。
8.如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述至少一个三维零件包括印刷电路板螺帽、斜面制动器、致动器轴和再循环过滤支承。
9.如权利要求1所述的数据存储系统，其特征在于，所述至少一个三维零件包括电动机外壳，所述电动机外壳从所述平台的顶表面凹入所述平台并包括连续的完整底盘。
10.一种数据存储系统，包括金属注模基座，它包括金属注模平台；以及与所述平台整体和同时形成的金属注模电动机外壳，所述电动机外壳被配置成容纳绕轴线旋转介质的电动机。
11.如权利要求10所述的数据存储系统，其特征在于，所述金属注模电动机外壳包括连续的完整底盘。
12.如权利要求10所述的数据存储系统，其特征在于，所述金属注模电动机外壳从所述平台的顶表面凹入所述平台。
13.如权利要求10所述的数据存储系统，其特征在于，所述金属注模底座还包括与所述平台整体和同时形成的多个金属注模的三维零件，其中所述三维零件被配置成将数据存储组件安装到所述平台上。
14.如权利要求10所述的数据存储系统，其特征在于，所述金属注模基座包括磁性金属。
15.如权利要求14所述的数据存储系统，其特征在于，所述磁性金属注模基座包括软磁金属。
16.一种形成数据存储系统的注模基座的方法，该方法包括将金属粉末与聚合物粘结材料混合；将所述金属粉末和聚合物混合物注入模具以提供基座，其中所述模具适于形成平台并适于形成与所述平台一体的三维零件；在烘箱中加热包含所述注入的混合物的模具用于脱粘；以及在烘箱中加热包含所述注入的混合物的模具用于烧结。
17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，在烧结所述模具后，将具有平台和整体形成的三维零件的注模基座从所述模具中移出并进入加工过程用于调整大小。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述整体形成的三维零件包括从平台的顶表面凹入所述平台的整体形成的电动机外壳。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述整体形成的电动机外壳包括连续的完整底盘。
20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，将所述金属粉末与所述聚合物粘结材料混合包括将磁性金属粉末与聚合物粘结材料混合。
全文摘要
本发明提供了一种数据存储系统。该数据存储系统包括金属注模基座。该金属注模基座包括金属注模平台和至少一个金属注模三维零件。该至少一个金属注模三维零件与所述金属注模平台整体和同时形成。至少一个三维零件被配置成将数据存储系统组件安装到平台上。
文档编号G11B33/00GK1939625SQ20051000356
公开日2007年4月4日 申请日期2005年12月30日 优先权日2005年9月30日
发明者M·徐, N·捷拉皮帕塔纳库尔, W·R·S·胡恩 申请人:希捷科技有限公司