用于硬盘的头万向节组件及其组装方法

专利名称：用于硬盘的头万向节组件及其组装方法
技术领域：
本发明涉及用于硬盘的头万向节组件(head gimbals assembly )及其组装 方法，更特别地，涉及一种用于硬盘的头万向节组件以及组装这样的头万向 节组件的方法，该头万向节组件采用激光二极管从而以高密度记录大量信息 在热辅助》兹盘记录介质中。
背景技术：
通常，计算机具有辅助存储器作为主存储器的辅助装置且记录大量数据 在辅助存储器中。对于这样的辅助存储器，磁盘、磁带、软盘、光盘等可被 使用。个人计算机通常采用硬盘驱动器作为辅助存储器，其包括至少一个磁 盘。
图l是透视图，示意性示出常规硬盘驱动器。
参照图1，常规硬盘驱动器包括外壳10、设置于外壳10中的作为记录 介质的磁盘20 (下文中，磁盘被称为"盘，，)、安装于外壳10的基板11上以 旋转盘20的主轴马达30、以及具有用于记录/复制数据的磁头41的头万向 节组件40。
外壳IO设置于计算机的主体内，其中外壳10包括用于支承主轴马达30 和头万向节组件40的基板11,以及安装在基板11的顶上从而罩住且保护盘 等的罩板12。
盘20是用于记录数据的记录介质，其中一个盘或者彼此间隔开的两个 或更多盘以一方式安装从而被主轴马达30旋转。
头万向节组件40包括安装得可绕设置于基板11上的旋转轴35旋转的 头万向节体(head gimbals body),以及》兹头41安装于其上以用于记录信息 在盘20中和从盘20复制信息的悬臂43，其中悬臂43从头万向节体的一端 延伸且用于旋转头万向节体的线圈转子(coil rotator) 47从头万向节组件的 另一端延伸。
在常规硬盘驱动器中，由于绕枢转孔(pivothole) 45旋转的磁头与被主
4轴马达30旋转的盘20之间的空气动力作用，在盘20旋转时磁盘41在盘20 的表面上飞行和移动。
常规硬盘驱动器可设置有一个盘或者多个盘。特别地，尽管这样的常规 硬盘驱动器已设置有多个盘从而增大数据存储容量，但是近来已经提出了大 大提高盘的记录密度从而即使采用少量盘时也能允许存储极大量的数据的 方法。
例如，美国专利No. 5199090和No. 6404706公开了通过使用激光二极 管向记录/复制数据的磁头提供热从而以高密度在盘中记录数据的方法。

发明内容
虽然如上所述，现有技术已提出了通过使用激光二极管产生的光能以高 密度向盘中记录数据的方法，但是问题在于额外需要光学部件例如激光二极 管、透镜等，激光二极管受到被固定到悬臂的激光二极管产生的热劣化或损 伤的困扰。
此外，问题还在于由于额外安装到悬臂上的光学部件，^磁头不能平滑飞 行且数据记录/复制速率会减小。
因此，考虑到上述问题而作出本发明，本发明的一个目的在于提供一种 用于硬盘的头万向节组件，其能防止激光二极管的性能恶化且能使》兹头的飞 行平滑地进行，从而高密度数据能被记录/复制，其中激光二极管被用来增大 磁盘的数据记录密度。
本发明的另 一 目的在于提供一种容易地组装用于硬盘的头万向节组件 的方法。
为了实现上述目的，提供一种用于硬盘的头万向节组件以用于在一个或 更多盘中记录信息，该头万向节组件包括多个悬臂，其每个设置有磁头， 该磁头相邻于对应的盘的表面来定位以记录/复制信息；头万向节体，具有居
中形成的枢转孔(pivot hole)，其允许头万向节体以相对于盘可转动的方式 装备，所述悬臂从该头万向节体的一端延伸；线圈转子，设置于该头万向节 体的另一端从而绕该枢转孔转动该头万向节体；以及激光组件，具有至少一 个激光二极管和至少一个波导，乂人任意激光二极管发射的光被该波导引导到 ^j"应的》兹头。
根据本发明一实施例，该头万向节体由铝或铝合金形成。此外，从任一激光二极管发射的光可通过该波导传输到两个或更多盘表面。
该激光组件可包括至少 一个定向耦合器以用于调节从对应的激光二极
管发射的光的方向，其中该定向耦合器形成于光电材料铌酸锂(LiNb03)形 成的^H"底上。
该波导可通过排列第一波导和第二波导而形成，其中该第一波导由铌酸 锂衬底上的钛形成。
该第二波导可形成在硅或聚合物衬底上。该头万向节组件还可包括;险查 激光二极管的功率的监视光电二极管，其中该光电二极管与所述波导一起形 成。
根据本发明的另 一方面，提供一种组装用于硬盘的头万向节组件的方 法，包括形成金属性材料的头万向节体；分别在不同衬底上形成定向耦合 器和波导；以与头万向节体的形状对应的方式切割形成有定向耦合器和波导 的衬底；以及与激光二极管 一起将定向耦合器和波导对准和组装到头万向节 体。
根据本发明的优选实施例，定向耦合器形成于光电材料铌酸锂(LiNb03) 形成的衬底上。
因为本发明的用于硬盘的头万向节组件具有激光二极管用于增大磁盘 上的数据记录密度，激光二极管不固定到悬臂而是固定到用作头万向节组件 的支承件的头万向节体，所以头万向节组件产生的热可以有效地降低。此外， 因为悬臂的外围光学部件的数量得到减少，所以磁头的飞行能平滑地进行， 从而高密度数据的记录/复制能有效进行。
此外，因为本发明的用于硬盘的头万向节组件具有从激光二极管延伸到 磁头的分叉的光学路径，所以可以减少所需的激光二极管的数量，因此能降 低产品成本。
此外，根据本发明的组装用于硬盘的头万向节组件的方法，引导激光二 极管产生的光到磁头的光学路径能容易地实现。


本发明的前述和其他目的、特征和优点将从下面结合附图的详细描述变 得更显然，附图中
图l是透视图，示意性示出常规Z更盘驱动器；
6图2是#4居本发明' 一 实施例的用于硬盘的头万向节组件的透视图； 图3和4示意性示出从附到图2的头万向节体的激光组件到盘形成波导 的实施例；
图5是流程图，示出根据本发明一实施例组装头万向节组件的方法；
图6和7是示出在进行图5的方法的过程中的波导区域的视图8示出模拟测试的结果，用于证实具有固定到头万向节体的激光二极
管的头万向节组件(如本发明的用于硬盘的头万向节组件)中的温度变化；
以及
图9示出具有固定到悬臂的激光二极管的常规头万向节组件中的温度变化。
用于在硬盘驱动器中在一个或更多磁盘中记录信息的(致动器)100包 括多个120、 一140、 一160和一170。这里，从固定到头万向节体140的激 光二极管200发射的光通过220和230分别传输到石兹头110,磁头110安装 在对应的悬臂120上。
附图的主要附图标记
40、100:头万向节组件110:磁头
120:悬臂130:头堆叠组件
140:头万向节体150:枢转孔
160:线圈转子170:激光组件
200:激光二极管210:定向耦合器
220、230:波导240:其他波导
250、260:衬底
具体实施例方式
下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。
图2是根据本发明一实施例的用于硬盘的头万向节组件的透视图；图3 和4分别示意性示出波导从附到图2的头万向节体的激光组件延伸至盘的实 施例。
如图2至4所示，本发明的用于硬盘的头万向节组件(致动器)100, 其用于记录信息在硬盘中的一个或更多磁盘中，包括多个悬臂120、头万向 节体140、线圈转子160和激光组件170。这里，从固定到头万向节体140的激光二极管200发出的光通过波导220和230分别传输到安装在对应的一 个悬臂120上的磁头110。
悬臂120弹性地支承」磁头IIO，磁头110分别安装在悬臂120的尖端(tip end),其中每个磁头IIO被对应的悬臂以一方式支承从而靠近高速旋转的对 应盘的表面定位，并在盘表面上方飞行和移动以记录/复制盘的信息。悬臂 120的数量根据硬盘驱动器中容纳的盘的数量确定。例如，对于单个盘，使 用两个悬臂。
枢转孔150形成在头万向节体140的中央，其中头万向节体140绕枢转 孔150旋转，枢转孔150装配于固定到硬盘驱动器的基板(见图1 )的旋转 轴(见图1 )上。从头万向节体140中心延伸到悬臂120的头堆叠组件130 具有根据收纳在头堆叠组件130中的盘的数量确定的形式。例如，如果收纳 两个盘，则头堆叠组件130具有字母"E"的形式(其可称为"E块")。
头万向节体140用作头万向节组件的支承，悬臂120从头万向节体140 一端延伸，且头万向节体140绕旋转轴传输旋转移动到磁头。
设置在头万向节体140另 一端的线圈转子160用作驱动马达，驱动马达 以电流施加到磁场中的导电构件时产生的力旋转头万向节体140。
激光组件170包括固定到头万向节体140的 一个或更多激光二极管200, 以及用于固定激光二极管200且引导激光二极管200产生的光的波导220和 230。
参照图3和4，激光二极管200产生的光通过波导220和230以及形成 在悬臂上的其他波导240传输。此时，从悬臂传输激光二极管的光到盘表面 的路径与激光二极管固定在悬臂上的用于硬盘的常规头万向节组件相同，其 中相关于形成在头万向节体中的波导220和230布置路径使得激光二极管的 光照射到盘300的表面。
为了有效减小激光二极管200操作时产生的热，激光二极管200所固定 到的万向节体140优选由铝或铝合金形成，其在热传输性能方面优于SUS。
此外，为了减小激光二极管200的数量，期望使波导220和230分叉， 从而从单个激光二极管发射的光能传输到两个或更多盘表面。此时，为了使 激光二极管发射的光的方向分叉，期望提供一个或更多定向耦合器210在激 光组件170中，其中每个定向耦合器210优选形成在由光电材料铌酸锂 (LiNb03)形成的衬底上。
8从激光二极管200发射的光通过施加到定向耦合器的电极的电压而经受 折射率改变，且沿通过模式耦合现象选择的波导220和230的路径传输。结 果，可以使用单个激光二极管选择性传输光朝向期望的悬臂。此时，形成在 铌酸锂衬底上的第一波导220优选通过使钛扩散到铌酸锂衬底250中而形 成。
传输到以此方式选择的第 一波导220的光优选通过形成在硅或聚合物衬 底260上的第二波导230传输到悬臂的另 一波导240。为了将激光二极管200 产生的光的路径改变到另一波导240，期望分区改变通过第一波导220和第 二波导240的光的路径且期望以与头万向节体的构造和类型对应的方式形成 波导220和230。这是因为与一次性改变光路径相比，更易于逐渐改变激光 二极管200产生的光的路径。
更期望的是，用于检查激光二极管的功率的监视光电二极管(未示出) 与定向耦合器或波导形成在相同的衬底上。
通过调节与波导一起形成的定向耦合器的电压来改变光学路径或通过 对准波导来传输光的方法使用光学信号传输技术，其用于光通讯领域，其优 点在于单个激光二极管发射的光能容易地通过悬臂传输到多个盘的表面。
在本发明的用于硬盘的头万向节组件中，与现有^t术不同，激光二才及管 固定到具有大的金属性部分的头万向节体。因此，激光二极管产生的热能迅 速去除，由此防止激光二极管的特性恶化。
另外，因为附到用于支承7磁头的悬臂的光学部件的数量能得到减少，所 以》兹头的飞行能平滑进行。
现在，将描述根据本发明组装用于硬盘的万向节组件的方法。
图5是流程图，示出根据本发明一实施例组装头万向节组件的方法。图 6和7是示出在进行图5的方法的过程中的波导区域的视图。与图3和4中 构造和功能相同的部件用与图3和4中相同的附图标记指示。
如图5、 6和7所示，根据本发明的组装用于硬盘的头万向节组件的方 法，首先由金属性材料形成头万向节体(SllO)。头万向节体可通过与制造 用于硬盘的常规头万向节组件相同的方法形成。此时，头万向节体优选由铝 或铝合金形成从而增加其热导率。
如果以此方式制备了头万向节体，则组装到头万向节体的定向耦合器 210和波导220、 230分别形成在不同的衬底250和260上(S120)。此时，期望通过例如半导体工艺在不同的衬底上分别形成定向耦合器210和波导 220、 230，从而节省制造成本且批量制造具有一致性能的定向耦合器和波导。
用于检查激光二极管的功率的监视光电二极管(未示出)优选与定向耦 合器210或波导220、 230形成在相同衬底上。定向耦合器210优选形成在 由光电材料铌酸4里(LiNb03)形成的衬底上。
如上所述形成在不同衬底上的定向耦合器210和波导220、 230通过以 与头万向节体的形式对应的方式从不同衬底切割它们而以期望尺寸彼此分 隔开(S130)。
接着，激光二极管以及形成有定向耦合器210和波导220、 230的管芯 (die)彼此对准且组装到头万向节体(S140)。此时，期望组装激光二极管 200、定向耦合器210和波导220、 230，同时通过才喿作激光二极管或者在每 个管芯上显示标记而确认它们的对准。
为了确认本发明的用于硬盘的头万向节组件的温度特性，进行了模拟测 试且获得如下结果。
图8示出模拟测试的结果，用于证实具有固定到头万向节体的激光二极 管的头万向节组件(如本发明的用于硬盘的头万向节组件)的温度变化，图 9示出具有固定到悬臂的激光二极管的头万向节组件(如常规头万向节组件) 的温度变化。
使用商业可得的软件Icepak V4.2进行模拟测试。根据测试结果的数据， 当激光二极管固定到悬臂时，激光二极管的温度增加到50-75°C，悬臂尖端 的温度增加到28-32°C。而当激光二极管固定到头万向节组件(如本发明的 头万向节组件)时，在激光二极管处和在悬臂的尖端温度都不超过12。C，其 没有显著改变。
因此，本发明的用于硬盘的头万向节组件的优点在于激光二极管产生的 热通过铝基材料形成的头万向节体有效地转移和去除且因此激光二极管的 特性不会退化。
尽管为了示例而描述了本发明的若干示范性实施例，但是本领域技术人 员将意识到，各种修改、添加和替代是可行的，不偏离所附权利要求定义的 本发明的思想和范围。
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权利要求
1. 一种用于硬盘的头万向节组件，用于在一个或更多盘中记录信息，该头万向节组件包括多个悬臂，其每个设置有磁头，该磁头相邻于对应的盘的表面来定位从而记录/复制信息；头万向节体，具有居中形成的枢转孔，该枢转孔允许该头万向节体以相对于盘可旋转的方式装配，所述悬臂从该头万向节体的一端延伸；线圈转子，设置在该头万向节体的另一端从而绕该枢转孔旋转该头万向节体；以及激光组件，具有至少一个激光二极管和至少一个波导，从任一所述激光二极管发射的光被所述波导引导到对应的磁头。
2. 如权利要求1所述的头万向节组件，其中所述头万向节体由铝或铝合 金形成。
3. 如权利要求1所述的头万向节组件，其中从任一所述激光二极管发射 的光通过所述波导被传输到两个或更多盘表面。
4. 如权利要求3所述的头万向节组件，其中所述激光组件包括至少一个 定向耦合器用于调节从对应的激光二极管发射的光的方向。
5. 如权利要求4所述的头万向节组件，其中所述定向耦合器形成在由光 电材料铌酸锂(LiNb03)形成的衬底上。
6. 如权利要求1所述的头万向节组件，其中每个所述波导通过排列第一 波导和第二波导而形成。
7. 如权利要求6所述的头万向节组件，其中所述第 一波导由铌酸锂衬底 上的钛形成。
8. 如权利要求6所述的头万向节组件，其中所述第二波导形成在硅或聚 合物衬底上。
9. 如权利要求1所述的头万向节组件，还包括监视光电二极管，其用于 检查所述激光二极管的功率，其中所述光电二极管与所述波导一起形成。
10. —种组装用于硬盘的头万向节组件的方法，包括 形成金属性材料的头万向节体； 分别在不同的衬底上形成定向耦合器和波导；以与所述头万向节体的形状对应的方式分别切割形成有所述定向耦合器和所述波导的衬底；以及与激光二极管一起将所述定向耦合器和所述波导对准和组装到所述头 万向节体。
11.如权利要求IO所述的方法，其中所述定向耦合器形成在由光电材料 铌酸锂(LiNb03)形成的衬底上。
全文摘要
公开了一种用于硬盘的头万向节组件，用于热辅助磁盘记录介质，其中激光二极管被使用从而以高密度记录信息，且公开了组装这样的头万向节组件的方法。用于硬盘的该头万向节组件包括多个悬臂，其每个设置有磁头，该磁头相邻于对应的盘的表面来定位从而记录/复制信息；头万向节体，具有居中形成的枢转孔，该枢转孔允许该头万向节体以相对于盘可旋转的方式装配，所述悬臂从该头万向节体的一端延伸；线圈转子，设置在该头万向节体的另一端从而绕该枢转孔旋转该头万向节体；以及激光组件，具有一个或多个激光二极管和一个或多个波导，从任一所述激光二极管发射的光被所述波导引导到对应的磁头。根据本发明，因为头万向节组件具有激光二极管用于增大磁盘的数据记录密度，激光二极管不固定到悬臂而是固定到用作头万向节组件的支承件的头万向节体，所以头万向节组件产生的热可以有效地降低。此外，因为悬臂的外围光学部件的数量得到减少，所以磁头的飞行能平滑地进行，从而高密度数据的记录/复制能有效进行。
文档编号G11B21/02GK101506888SQ200780030376
公开日2009年8月12日 申请日期2007年2月1日 优先权日2006年6月14日
发明者徐成东, 李厚山, 金玄帝 申请人:三星电子株式会社