具有导电材料和涂层材料的混合物的型锻支架以及制造型锻支架的制作方法

技术领域

本发明涉及用于硬盘驱动器的型锻支架和制造型锻支架的方法。

现有技术的描述

在硬盘驱动器中，数据被存储在安装在驱动器的壳体的多个可旋转磁盘的表面上。致动器将传感器磁头与在磁盘上限定的同心数据轨道对齐地定位。传感器磁头将数据写入磁盘表面并且从磁盘表面读取数据。每一个传感器磁头被附接到连接到从致动器本体延伸的致动器臂的磁头悬挂件的一端。

图1是能够连接到致动器臂(未示出)的磁头悬挂组件30的顶视图。磁头悬挂组件30包括型锻支架31。型锻支架31由例如不锈钢的基底材料制成。型锻支架31具有包括连接到尖端部33的法兰本体部32的法兰部37。尖端部37在平面内振动并且以字母“T”的形式成形。型锻支架31可选地包括通孔36。衬套35围绕法兰本体部32的孔口并且突出到平面外。磁头悬挂组件30通过将衬套35插入并型锻到在致动器臂中的孔中来被型锻在致动器臂上。

例如，使用集成到致动器臂中的音圈电机执行主要致动。此外，型锻支架31附近的次级致动或者弯曲部25附近的磁头的直接移动中的至少一个可被执行。弯曲部25定位磁头，磁头被结合在弯曲部25的下面。弯曲部25在x-z平面中严格定位磁头同时允许磁头旋转。磁头可以非常接近于磁盘表面飞跃而不接触磁盘表面，从而读取和/或写入小的磁比特。磁头的旋转保持相对于磁盘的合适的飞跃高度和姿态。

压电传感器(PZT)17被设置作为次级致动器，其响应于施加的电荷将磁头在平面方向上机械地定位。PZT 17包括被例如金的导体材料覆盖的表面。金覆盖的顶表面可以是PZT 17的接地侧。接地路径经过型锻支架31、型锻衬套、致动器臂和致动器臂连接件。导电触头19将PZT 17连接到接地路径。金覆盖的底表面可以被连接到电路(例如，用于弯曲部25的电路)。可替代地，底表面可以是接地侧，并且顶表面可以是电路连接。PZT 17的底表面和/或顶表面可以被连接到驱动器中的其他电子部件。导电触头19可以是银填充环氧树脂用于提供在型锻支架31和PZT 17之间的导电链接。替代地，触头19是焊接的导电触头。

导电触头19可以基于设计关注点被定位在不同的位置。图1示出了定位在PZT 17和“T”形尖端部33的横杆部分之间的导电触头19。图2示出了导电触头19被定位在PZT 17的相反侧，从而将PZT 17连接到法兰本体部32。

图3单独示出了型锻支架31。PZT 17致动磁头在x-z平面中移动或者振动。PZT 17使“T”形尖端部33偏置成大体在平面(在x-z平面内)中振动。正电荷或者负电荷被施加到PZT 17，导致它们的膨胀和/或收缩。结果，磁头在置于下面的磁盘上移动以进行读取/写入过程。

前述结构没有提供可靠的导电性以将型锻支架31电连接到PZT17，或者将型锻支架31电连接到驱动器的其它部件。此外，在暴露于在硬盘驱动器环境中的温度和湿度改变之后，电触头的结合和电连接显著地退化。例如，由于铬氧化物被形成在不锈钢表面上，在导电触头19和不锈钢尖端部33之间的电连接和结合是部分不可靠的。不可靠的导电性导致驱动器性能故障。

为了改善导电性，现有技术的型锻支架已经在导电触头19位于其上的部分中镀金。但是，该过程过于昂贵。此外，在镀金区域周围具有相似特性的不锈钢或者其他的基底材料缺少足够的清洁性。基底材料的暴露的硬颗粒或者金属氧化物脱落并且引起驱动器故障。金颗粒和基底材料颗粒，例如不锈钢，同样地在为了最佳性能需要保持清洁的驱动器的区域中脱落。例如，金颗粒和不锈钢颗粒在磁头与磁盘界面和磁盘表面上脱落。产生的基底材料和金颗粒使硬盘驱动器性能显著地恶化。

为了实现清洁，除了型锻支架以外的硬盘驱动器部件被镀镍。镀镍的表面比未镀的不锈钢表面或者铝表面脱落更少的颗粒。在驱动器组装之前，镍表面也更容易清洁外部污染物。很少的镍颗粒比金属氧化物颗粒或者其他金属颗粒，例如不锈钢、金或者铝颗粒，对驱动器性能具有更少的损害。高磷含量无电镀镍是最通常使用的。但是，镀镍表面不是充分导电的并且不能够支持可靠的电连接。镀镍表面的镍氧化和其他镍表面性质在环境暴露之后负面影响定位在其上的导电触头19的电可靠性。

此外，通常使用的镀镍例如无电镀镍是不易充分延展的并且因此在型锻过程期间断裂。一个或者多个型锻球在型锻过程中经过衬套35的内部直径。球比衬套35大，使得衬套35永久变形。衬套35被压配合或者型锻到致动器臂的型锻孔中。当施加型锻力和扭矩时，不够易延展的或者没有很好贴附到型锻支架的镀的材料断裂。断裂的材料脱落显著数量的颗粒，由此导致驱动器故障。

本领域中需要一种型锻支架和制造型锻支架的方法，该型锻支架显著减少影响硬盘驱动器性能的颗粒产生。本领域中还需要一种型锻支架和制造型锻支架的方法，该型锻支架即使在环境暴露之后也能够支持可靠的电连接。

技术实现要素：

提供了一种用于硬盘驱动器的将磁头悬挂组件附接到磁头致动臂的型锻支架。导电材料被沉积在型锻支架的预定部分上。涂层材料被沉积在包括预定部分的型锻支架上。对型锻支架施加热，形成导电材料和涂层材料的混合物。混合物是导电的并且提供在型锻支架和其他磁盘驱动器部件之间的可靠的连接。此外，混合物通过减少从型锻支架脱落的颗粒而增强了清洁度。

在某些实施例中，导电材料被沉积在基底材料的预定部分上。型锻支架随后被从基底材料冲压。型锻支架被清洁并且去毛刺。涂层材料被沉积在包括预定部分的型锻支架上。对型锻支架施加热从而在型锻支架上形成导电材料和涂层材料的导电混合物。

基于设计关注点，上述步骤中的每一个可以在从基底材料冲压型锻支架之前或者之后执行。在某些实施例中，导电材料和涂层材料被沉积在型锻支架上，并且型锻支架在冲压、去毛刺和清洁之前被热处理。替代地，导电材料和涂层材料可以在冲压之前被沉积在基底材料上，并且基底材料在从基底材料冲压型锻支架之前被热处理。

导电材料优选地是金，并且涂层材料优选地是镍基的。金被沉积在型锻支架的预定部分上。包括预定部分的型锻支架被镀镍或者氨基磺酸盐镍。型锻支架被热处理或者退火，例如，在热炉中。金区域扩散穿过镀镍层。

热处理的混合物提供了低阻抗和可靠的电连接。在混合物中和型锻支架的其他部分中的涂层材料通过减少从型锻支架脱落到硬盘驱动器区域中的颗粒有利地增强了清洁性。因此，防止了脱落颗粒导致的硬盘驱动器故障。

附图说明

本发明的确切性质以及其目标和优点，将会通过参考下面的结合附图的描述而易于变得显然，其中贯穿附图相似的附图标记表示相同的部分并且其中：

图1是硬盘驱动器的磁头悬挂组件的顶视图；

图2是磁头悬挂组件的顶视图；

图3是用于硬盘驱动器的型锻支架的透视图；

图4是磁头悬挂组件的顶视图；

图5是磁头悬挂组件的顶视图；

图6是用于硬盘驱动器的型锻支架的透视图；

图7是型锻支架的扫描电子显微镜(SEM)图像的顶视图；

图8是型锻支架的顶视SEM图像。

图9是图8中所示的型锻支架的放大的SEM图像。

图10是在基质间片(fret)上制造的型锻支架的顶视图；

图11是在基质间片上制造的型锻支架的透视图；

图12是在图10中示出的型锻支架的放大视图；

图13是示出了型锻支架的制造方法的步骤的流程图；

图14是示出了型锻支架的制造方法的步骤的流程图；

图15是示出了型锻支架的制造方法的步骤的流程图；

图16是示出了型锻支架的制造方法的步骤的流程图；和

图17是示出了型锻支架的制造方法的步骤的流程图。

具体实施方式

图4示出了具有沉积在预定部分44上的热处理的导电混合物的型锻支架41。预定部分44被设计为包括需要电连接的区域。在预定部分44上的混合物是导电的并且提供在型锻支架41和电机致动器(例如PZT 17)之间的可靠电连接。导电触头19被定位在预定部分44上或者与预定部分44相邻。导电触头19将混合物电连接到驱动器的另一个部件。例如，导电触头19将PZT 17连接到经过在预定部分44上的导电混合物的接地路径。

图5示出了导电触头19被可替代地定位在PZT的相反侧，类似于在图2中的导电触头19。因此，预定部分44覆盖从“T”形尖端部43的柄部分延伸到法兰本体部42的一部分的区域。导电触头19被定位在预定部分44上或者与预定部分44相邻。预定部分44和导电触头19可以被定位在型锻支架的需要被电连接到磁盘驱动器的另一个部件的其他区域。

图6单独示出了型锻支架41。混合物覆盖预定部分44。预定部分44从“T”形尖端部43的柄部分延伸到在通孔46和柄部分之间的区域。

在优选实施例中，导电混合物是金和镍或者氨基磺酸盐镍的混合物。为了使得混合物是充分导电的，在热处理的镍金混合物中的金的百分比可以被预定为大于或者等于2％并且小于或者等于30％，或者更具体地大于或者等于8％并且小于或者等于14％。

可替代地，除了金之外的材料可以用于提供高导电率。例如，导电材料是铂、铑、锡和银，或者它们的合金。可替代地，除了镍之外的涂层材料可以被使用以增强清洁性。例如，可以涂覆钯或者钯的合金。导电材料和涂层材料的组合被选择使得材料的热处理混合物具有高导电率并且增强清洁性。

图7示出了热处理之后的型锻支架41的扫描电子显微镜(SEM)图像的顶视图。在预定部分44上的混合物由扩散穿过镍的金形成。镍被形成在型锻支架41的其他部分47中。导电触头19可以被定位在预定部分44上或者与预定部分44相邻，从而将型锻支架41连接到PZT17。预定部分44从“T”形尖端部43的柄部分延伸到最接近于柄部分的法兰本体部42。该布置允许如在图5中所示的PZT 17经由导电触头19连接到预定部分44。

图8示出了型锻支架41的顶视SEM图像。混合物覆盖从“T”形尖端部43的横杆部分延伸到从“T”形尖端部43的柄部分的预定部分44。导电触头19被定位在图4中所示的预定部分44上或者与预定部分44相邻。

图9是图8中所示的预定部分44的放大的SEM图像。在热处理之前，镍驻留在金层之上。在热处理后，一定百分比的金扩散穿过镍层。结果，在热处理之后，金区域存在于预定部分44的表面中。由于的高导电率，金岛48在放大的SEM图像中显得更亮。可以选择在热处理的混合物中的金的百分比来提供足够的导电率。可以通过能量扩散的X-射线光谱学(EDS)来测量该百分比。剩余百分比的镍减少了颗粒脱落并且增强了清洁性。

具有导电混合物的型锻支架41提供了可靠的电连接，如通过导电性测试示出的。型锻支架41的导电性被使用电感、电容和电阻/阻抗测量计(LCR测量计)来测试。在保持在硬盘驱动器中多年后，型锻支架被暴露于高湿度和高温度中。这一环境通过将型锻支架41重复暴露于高温、100％湿度的环境中来仿真。测试结果示出，即使在暴露于高湿度和温度之后，具有镍金混合物的型锻支架41也保持高导电性。

此外，测试了30对型锻支架41的阻抗。每一个型锻支架41包括在预定部分44上的热处理的镍金混合物和在其他部分47上的镀镍。基底材料是不锈钢。一对型锻支架通过位于金镍混合物上的银填充环氧树脂彼此连接。阻抗探针被放置在该对中的每一个型锻支架41的不锈钢表面上。在暴露于高温度、100％湿度的八个15分钟循环之后，被测试的30对具有0.12ohms的平均电阻和0.24ohm s最大电阻。

使用相同的方法还测试30个控制组对的型锻支架。控制组型锻支架由不锈钢制成，但是没有镀镍。控制组型锻支架不包括镍金混合物。在环境暴露的相同循环之后，控制组型锻支架具有18ohms的平均电阻，这对于良好的硬盘驱动器性能是电阻过大的。此外，暴露于高温度、高湿度环境中之后，由于显著数目的控制组连接由于断开的连接而故障，连接是不可靠的。

除了卓越的导电性的优点，镍金混合物还显著地增强了清洁性，如通过执行的清洁性测试所示的。使用液体颗粒计数(LPC)测试器通过颗粒尺寸计数脱落的颗粒而在型锻支架41上执行清洁性测试。在液体颗粒分析(LPA)测试中使用SEM/EDS(具有X-射线微量分析的扫描电子显微镜)，分析在LPC测试期间脱落的颗粒成分。

由镀镍的不锈钢基底材料制成的并且具有热处理的金镍混合物的型锻支架41的四个抽样被测试清洁性。四个抽样具有每平方厘米的部分区域1283个颗粒的平均LPC计数。这些相同的组产生的LPA示出了对于型锻支架41，平均每平方厘米的表面区域79个不锈钢颗粒脱落。此外，镀镍和热处理的金镍混合物几乎消除了金颗粒产生，使其降到每平方厘米四个颗粒的水平。

控制组包括本领域中公知的不锈钢型锻支架的四个抽样。型锻支架没有被镀镍并且不包括镍金混合物。控制组型锻支架每平方厘米脱落平均2611个总颗粒，平均908个不锈钢颗粒以及平均278个金颗粒。测试结果确认使用热处理的混合物显著地增强了型锻支架的清洁性。

如通过导电性和清洁性测试结果示出的，根据本发明热处理沉积在导电材料上的涂层材料显著地增强了型锻支架的导电性和清洁性。

型锻支架41可以在基质间片50上制造，如在图10-12中所示的。在基质间片50上的制造和处理能够降低在某些应用中的制造成本。在组装之前沿着裁切线51从条带移除型锻支架41。

可替代地，可以在没有基质间片的情况下单独制造和处理型锻支架41。单独的处理降低了与递送基质间片需要的包装和材料相关联的递送的成本。单独的处理改进了驱动器可靠性，因为其防止了与切除由在处理期间从基质间片框架中移除部分导致的毛刺和颗粒相关的问题。

图13是制造型锻支架41的方法的流程图。在步骤55中，导电材料被沉积在型锻支架41的预定部分44上。在此使用的“沉积”指的是镀、涂、物理蒸发或者化学蒸发沉积、溅射，或者将材料粘贴在其他材料的表面上。

在优选实施例中，型锻支架41在预定部分44上镀有具有250纳米厚度的金的连续条带。在其他实施例中，可以基于设计关注点沉积具有不同厚度的其他导电材料。预定部分44包括型锻支架41的电连接部分。

在步骤57中，涂层材料被沉积在包括预定部分44的型锻材料41上。例如，涂层材料是镍，其被镀在包括覆盖有金的预定部分44的型锻支架41上。可以在单独制造和处理的型锻支架41上执行镀镍。替代地，可以在基质间片50上的型锻支架41上，或者在从基质间片50冲压或者移除的型锻支架41上执行镀镍。

镍能够被镀使得其覆盖型锻支架41的全部边缘以便于增强清洁性。在其他实施例中，镀镍覆盖预定部分44，而不是覆盖型锻支架41的全部表面区域。

在优选实施例中，使用周期性电流反转对型锻支架41电镀700纳米的Watts氨基磺酸盐镍。测试结果示出与使用例如无电镀镍的其他过程镀的型锻支架相比，在如下在步骤59中讨论的热处理之后，优选实施例的型锻支架41在型锻过程期间示出了更高的延展性。优选实施例在型锻处理中没有破裂，如通过衬套45的SEM检测示出的，反之在施加的型锻力和扭矩下，无电镀镍的型锻支架破裂。

在步骤59中，对型锻支架41施加热，在预定部分44上形成导电材料和涂层材料的混合物。例如，型锻支架在炉中被热处理或者被退火。在优选实施例中，导电材料是金，其扩散穿过镀镍层。形成的混合物具有类似于银的颜色。镍保留在型锻支架41的没有被先前镀金的其他部分。

图14是制造型锻支架41的方法的流程图。在步骤61中，型锻支架41被从基底材料冲压。基底材料可以是由不锈钢(例如，奥氏体不锈钢)制成的原始材料，并且尚未被成形以及形成为型锻支架。可替代地，基底材料可以是不锈钢或者具有类似特性的另一种材料的合金。在此使用的“冲压”指的是由尚未被切割和形成为型锻支架形状的基底材料来形成型锻支架。例如，冲压可以指的是使用冲模来从未成形的扁平金属件中切割或者形成型锻支架。

在步骤63中，冲压的型锻支架41被去毛刺并且清洁。冲压后的型锻支架41可能具有毛刺和粗糙的边缘，其可能剥落和污染驱动器机构。在此使用的“去毛刺”指的是平滑或者打磨型锻支架的粗糙表面或者边缘的任何方法，例如，通过使用打磨或者去毛刺介质化学去毛刺或者机械抛光。在去毛刺后，型锻支架41可以被进一步清洁。尽管去毛刺步骤在此相对于图13-17进行描述，但去毛刺是可选择的步骤。例如，当型锻支架41和/或基底材料被镀镍时，打磨/去毛刺可能就不需要。

在步骤65中，导电材料被沉积在型锻支架41的预定部分上，类似于图13的步骤55。在步骤67中，涂层材料被沉积在包括预定部分44的型锻支架上，类似于图13的步骤57。在步骤69中，对型锻支架施加热，类似于步骤59，形成导电材料和涂层材料的混合物。

图15示出了制造型锻支架41的可替代的方法。在步骤71中，将导电材料沉积在基底材料的预定部分44上。在步骤73中，型锻支架41被由基底材料冲压。在步骤75中，型锻支架41被去毛刺和清洁。在步骤77中，在包括预定部分44的型锻支架41上沉积涂层材料。在步骤79中，对型锻支架41施加热，形成导电材料和涂层材料的混合物。对于某些成本敏感的应用，这一方法是优选地，因为由于处理、固定和非连续镀的挑战，在基底材料上镀导电材料的连续条带比在型锻支架41上选择性地镀导电材料更加具有成本效率。

可替代地，可以在冲压型锻支架之前沉积导体材料和涂层材料，如在图16中所示。在步骤81中，在基底材料上沉积导体材料。在步骤83中，在包括预定部分44的基底材料上沉积涂层材料。在步骤85中，型锻支架41被从基底材料冲压。在步骤87中，型锻支架41被去毛刺和清洁。在步骤89中，对型锻支架41施加热，形成导电材料和涂层材料的混合物。

可替代地，可以在冲压之前将导电材料和涂层材料沉积在基底材料上并且热处理，如在图17中所示。在步骤91中，在基底材料上沉积导电材料。在步骤93中，在包括预定部分44的基底材料上沉积涂层材料。在步骤95中，对基底材料施加热，形成导电材料和涂层材料的混合物。在步骤97中，型锻支架41被从基底材料冲压。在步骤99中，型锻支架41被去毛刺和清洁。

本发明的独特的优点是在预定部分上的混合物显著地增强了清洁性，还支持可靠的电连接。更具体地，即使在环境暴露之后，混合物的阻抗也很低。此外，在其他部分中的涂层材料减少了或者消除了否则将会负面影响磁盘驱动器性能的脱落颗粒。本发明的另一个优点是方法是非常有成本效率的，因为导电材料不需要被选择性地镀在冲压的型锻支架上。大体对整个型锻支架镀涂层材料和热处理显著地降低了整体制造成本。