专利名称：用于滑块/悬架连接的可调整焊块间隔器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供数据记录盘文件存储器用的新的改进的滑块/悬架组件和制造这类组件的方法。具体地讲，本发明涉及一种用于将滑块与悬架间隔所需距离的可调整焊块间隔器和涉及一种用于提供这类间隔的方法。
盘文件存储器是一种信息存储装置，它利用至少一个具有包含这类信息的同心圆数据道的旋转盘。一个滑块/悬架组件用于将包含读/写装置的滑块移动靠近在其上同心地排列的不同道上存放数据的旋转盘的数据面。
一个头定位致动器接至读/写头以便将头径向地移过盘的不同道而到达恰当位置从而向特定道写数据或自特定道读数据。该头包括一个滑块，后者如上所述地包含读/写装置。
支撑滑块的悬架可以弯成不同角度以便在必要时使滑块恰当地定位于盘上适当的道上，因此，悬架包含一个称之为挠性件的弯曲部件。悬架为滑块和致动器臂提供空间稳定度。它对滑块相对于旋转盘的运动方向的挠度及俯仰和滚动运动进行控制并阻止侧滑运动。
滑块一般有一个空气轴承面，被邻近盘的数据面由旋转盘所产生的一层气垫支撑着。滑块在其空气轴承面的另外一侧接至悬架。
通常悬架对滑块施加一个向下的力，该力由滑块的空气轴承面与盘面之间的空气轴承力所平衡。因此滑块保持在非常贴近盘的数据面但却不与之接触的位置。
悬架可包括一个装在操纵臂一端的装载杆，及一个固定在装载杆另一端和用于支撑滑块的挠性部件。装载杆的弹性作用使滑块向盘面偏斜，而当滑块位于空气轴承面与旋转盘之间的气浮垫之上时，挠性部件为滑块提供挠度。这类悬架在转让于本发明同一受让人的美国专利4,167,765中得到描述。一个常规滑块的例子在转让于本发明同一受让人的美国专利3,823,416中得到描述。
悬架通常包含导电部件以便传导滑块上的读取头所检测的信号和传导需由写数头写至盘上的信号。非常重要的是防止滑块背面与悬架的传导面接触。这类接触能造成短路因而妨碍数据的读写。由于悬架的挠性部件使滑块弯下，因此始终存在着由这类弯曲造成不希望的接触的可能性。
清楚地知道，对信息存储量愈来愈大的要求就需要滑块和悬架组件做得更小些以便将信息写至旋转盘的数据面和自它读信息。
已往知道可在滑块背面与悬架之间制造机械接合物，其方法是利用在滑块背面的焊接垫片上排列的众多焊球。这些焊球与悬架表面上电气绝缘的和可由焊剂沾湿的焊片接触。而另一套焊接连接组成传感器与悬架引线之间的电气连接以在两个方向上提供良好的信号传送途径。这类安排在转让给本发明同一受让人的美国专利4,761,699中有所介绍。
在滑块/悬架组件的更常规的结构中，对滑块的电气连接包括通过滑块上方的电引线。如上所述，在将滑块弯曲作出相对于悬架的俯仰和滚动运动时，如悬架使滑块弯曲太多，则电引线可能在电气上短路。
如电引线不通过滑块上方而在表面邻近处通过，则将占用不少盘空间而无法使设备小型化，而为获得更大信息存储量是迫切需要小型化的。
所提供的在悬架与滑块背面之间的间隔装置用于将悬架与滑块间隔预选定距离。间隔装置可具有一个或更多焊块的形式。该间隔器对于防止在悬架上移动的电连线与滑块本身之间的接触是必需的。它也需用于为挠性部件的弯曲提供空间。焊块安排为组装时具有预选定高度以便小心地控制滑块与悬架之间的间隔。
本发明的一个特征是可以在形成滑块电气连接用的其它焊块的同时使用相同加工过程形成焊块间隔器。因此，可省略附加的加工步骤。
在实现本发明原理的方法中，焊块形成于悬架的挠性区上，此处以后将固定滑块。可对焊块体积和用于固定焊块的焊片尺寸进行控制以便精确地控制制造过程结束时焊块的最终高度。因此可对滑块与悬架之间的间隔实行精确的控制。
在加工过程中，可加热焊块使之具有半球形状。然后在焊块间放入粘合材料以便通过粘合剂将滑块固定至悬架上，而焊块与滑块间的点接触可将滑块精确地定位于距悬架所需距离上。在由此形成的滑块/悬架结构中滑块与悬架正确地间隔以避免任何电气短路问题。如上所述，为得到此间隔，不需制造过程中附加部件和焊接。
为更全面地理解本发明的本质和优点，应参照下面结合附图所写的详细描述。
图1是一个常规滑块/悬架组件的透视图，用于阐述悬架挠性部件上滑块的机械固定方法；图2是根据本发明实施例设计的悬架的底面的平面图，其中滑块以虚线表示；图3是图2实施例中在将滑块固定至悬架之前的侧视图，用于显示电气的和间隔的焊块；由图4(a)和4(b)组成的图4是滑块已固定在悬架上后图2和3的结构的侧视图，用于显示滑块与悬架之间的间距；图5-7阐述利用本发明原理的不同类型的挠性部件和滑块/悬架组件；以及图8是使用图1中所示类型的滑块/悬架组件的磁盘装置的透视图。
参照附图，更具体地参照图1，其中阐述常规滑块/悬架组件的现有技术结构。悬架组件包括一个装载杆10和一个位于装载杆10末端的挠性部件12。悬架用一块安装板14固定于盘文件存储器的致动器臂(未示出)上。滑块16是一个由陶瓷材料，例如氧化铝(Al2O3)和碳化钛(TiC)的混合物所组成的常规滑块。滑块16具有一个空气轴承面18和一个背面24。背面24在空气轴承面18的反面并通常与后者平行。背面24和挠性部件12之间的环氧树脂连结将滑块16固定于挠性部件12上。
滑块16具有一个其上装有传感器28和30的尾端面26。即使只有一个传感器被激励用作读/写元件，通常在单个滑块上也形成多个用于读和写信息的薄膜传感器。在薄膜应用过程中这改进了滑块的产量。焊片33、35和37、39分别将传感器28、30连至盘文件存储器的读/写电子线路。
在此现有技术实施例中，如图1所示，通至读/写电子线路的电气连接由双扭线34实现，后者自读/写电子线路穿过装载杆10上的细管36伸至细管36另一端穿出。线34的两端用超声波焊至传感器28的焊片33、35上。
自图1中所示常规结构可清楚地看出，滑块16被推向旋转盘(未示出)的数据面。滑块16的空气轴承面18在邻近盘的数据面处被由旋转盘所产生的气垫所支撑。悬架提供滑块与致动器臂之间的空间稳定性，在相对于旋转盘运动方向的滑块俯仰和滚动运动的可控制的挠度及对侧滑的阻力。因此悬架对滑块施加一个向下力，它由滑块空气轴承面与盘面之间的空气轴承力所平衡。
滑块16沿旋转盘径向移动至盘的携带数据面的所需磁道的对面，而信息将向该磁道写入或自该磁道读出。清楚地知道在这类移动中滑块沿径向移动并被挠性部件12所弯曲，以致滑块16有可能与挠性部件12接触。在更新发展的挠性部件和滑块的结构中，由于需要小型化，这些问题变得更为严峻。
现参照图2和3，其中阐述了根据本发明原理设计的滑块/悬架组件。图2是组件底的平面图，而图3是它的侧面图。悬架是一个由三层组成的夹层结构，由图3可很好地看出。上层42可用不锈钢制成，中层44可用类似聚酰亚胺那样的绝缘材料制成，而底层46可用类似铜那样的良好导电导体制成。
如图2所示，铜层46可带有接触焊片48，用于在其上安装焊接间隔器。图2中钢层42蚀刻成为挠性部件52，后者较钢层42的总尺寸薄，并用作悬架组件端面与挠性部件装于其远端的装载杆之间的机械连接。在此结构中可清楚看出固定于悬架上的滑块可相对于旋转盘移动一定角度以供读写之用。
图2中还显示用于对滑块实行电气连接的电端片54。滑块56用虚线在图2中显示，以使其相对于在其上部放置的悬架的“印迹”能明显看出。可看出通过其末端位于电垫片54处的铜连线58可完成对滑块56的连接。图2中所示铜连线的途径通过滑块印迹上方通至读/写电子线路。
在这类结构中，可看出在由薄挠性部件52带动的滑块56的不同运动中，事实上电连线58有可能和滑块上表面接触。如滑块体由导电材料制成，则电连线将在电气上被短路。自图2中可看出，悬架的挠性部件52差不多全处于滑块56的印迹之内。因此，当挠性部件由于滑块预负载而变曲时，将挠性部件与滑块隔开以避免它们之间接触是十分重要的。
如挠性部件位于滑块印迹之外，则弯曲不会造成严重问题。然而很清楚，将这类挠性部件放置于滑块印迹之外会占用附加的盘空间。在空间特别宝贵的结构中这是不希望的。
在带有凹坑的常规悬架中，挠性部件是一块附加块并在区域(印迹)中形成以提供挠性支腿与滑块之间的所需间隔。对于具有整体挠性部件而没有凹坑的常规悬架，自滑块侧部分蚀刻而形成挠性部件，从而提供正常的间隔。这样形成时限于滑块尺寸的50％和装载杆厚度3mil(0.0762mm)之内。这导致高刚性。
在夹层悬架中，钢层为2mil(0.0508mm)厚，并且在滑块侧有一铜层。因此只能自臂侧对钢层进行部分蚀刻。如果采用带凹坑的平面结构，则要求在滑块与铜连线之间有间隔以便当导体在滑块上方移动时避免短路。由于在滑块区域中存在铜导体，因此平面空间的缺乏使挠性部件的形成备受限制。由于缺乏可用于焊接的自由空间和由于焊接会产生无法接受的变形，因此将元件作为间隔器单独加上是困难的。这在尺寸特别小的皮(Pico)滑块的情况下更是如此。由于将这类小元件处理和定位的困难，用其它方法例如粘合剂附加单独的间隔器将是复杂的。
本发明在铜层46上提供一个或多个焊块以实现挠性部件与滑块间的精确间隔，从而克服这些困难。焊块被堆积于如图2中所示位置48中排列的可由焊剂沾湿的铜片上。形成焊块的方法可以是通过掩模开口向可由焊剂沾湿的片48蒸发焊剂，也可以是通过掩模开口将焊膏涂覆于可由焊剂沾湿的片48上，还可以是任何其它合适的方法。然后移去掩模并将焊剂加热以形成附着于焊接触片上的焊块。这类焊块60在图3中可很清楚地看见。可以看出它们一般是半球形。
图3中还显示了焊块62，它不用于间隔而用于对滑块实现电气连接。实现本发明原理的方法在使用中的一个优点是可在形成用于实现电气连接的焊块62的同时也形成用于间隔的焊块60。因此一个单个过程可用于既提供间隔又提供电气连接。
这样的结构和过程很清楚地是有利的和高度有效的。如上所述，不然将很难在此小空间操作而不对滑块与悬架间区域产生不利影响。
间距可用两种不同方法控制。半球形块60的高度可用焊接触片的尺寸和所用焊剂量来严格地控制。这一结构示于图4(a)中。
在另一方法中，焊块60和62可用压力板将它们压平。压平过程中压力板的前进运动由悬架的钢层与板之间的硬挡块所限住，以使所需高度达到精确程度，其结果示于图4(b)。
在此实施例中，滑块56与悬架42之间的间隙64为0.5mm。此间隙由压平的焊块66的高度精确地控制。此高度还可由用于形成焊块的焊膏量，由焊接触片的尺寸和由用于形成垫片和焊块的掩模开口尺寸所控制。可以看出用于形成连至滑块传感器的电气连接的焊块62位于滑块边缘之外，而不是间隔结构的一部分。焊块62的上表面在电气上连至夹层装载臂中的导电体。另一方面焊块66的上表面只与装载臂的绝缘层接触，而它们的下表面与滑块背面接触。
应该注意，可调整铜片的尺寸和间距以提供一个悬架与滑块56之间的斜角。
为将滑块接至悬架，如图4中所示，在间隔块附近将粘合材料68加至悬架的正面。该粘合剂使焊块与邻近区域内的一些铜和钢表面沾湿。接着将滑块56放置于合适位置以与焊块接触并由粘合材料68将其保持于此地位。由Loctite公司生产的环氧树脂Black-max可供此用。
在这种结构中，焊块的冶金提供一种不剩下多少弹性的材料，因此当生产过程中发生塑性变形时，反弹很小。
应注意铜接触片不必是圆形的，而可以具有任何可用于形成特殊尺寸的滑块和悬架所需最佳间隔的形状。
间隔块的布置模式决定于所用挠性部件的具体类型。可用带有或不带凹坑的悬架。在图5-7中阐述了利用本发明原理的不同类型的挠性部件和滑块/悬架。图5中导体58通过滑块印迹上方，因此必须与挠性部件间隔开。
图6A中导体28在滑块的印迹或边界之外通过，但挠性弯曲需要一个间隙。这在图6B中显示得很清楚。
图7A所显示的结构中在滑块与挠性元件之间需要一个间隔器。
如上所述，粘合剂加于间隔块区域中悬架的正面以便恰当地将间隔器粘至悬架上。
自上述可看出，利用本发明原理的方法和设备能提供一个简单的制造滑块与悬架之间的间隔装置的方法。当如前述美国专利号4,761,699所阐述地用焊块形成电气连接时，有可能在形成用于电气连接的焊块的同一过程中形成用于在滑块与悬架之间提供点接触的焊块间隔器。由于它节省时间和附加的制造处理步骤，所以这非常经济。
通过控制焊剂体积及供固定焊块用的焊片的尺寸，可以精确地控制焊块高度。也可由图2-7中所示不同实施例看出，在提供间隔装置方面这提供了更大灵活性。
现参照图8，其中所显示的图1中所示那样的滑块/悬架组件70与具有众多盘81的磁盘数据存储系统80处于运行关系中。虽然所显示的组件70面向顶盘81的上表面，但可以理解每个盘81都有一个单独组件。当然，取决于存储量和空间的需要，可只有一个单个磁盘与一个单个滑块/悬架组件使用。
众所周知，每个盘81具有众多同心圆数据道。这些盘安装在连接到一个轴电机(未示出)上的旋转轴82上。组件70安装在一个致动器臂83上，而后者又连接至一个致动器84。当需自盘读取数据或将数据写至盘上时，致动器84将臂或数条臂83在半径方向上移过相应的盘。
当需将滑块自旋转盘81移开时，当不用该设备时，或当该设备需装运或机械地搬送时，可利用一个装载/卸载头86。这可防止对灵敏的滑块56和挠性部件52的机械损害。
本发明最佳实施例已详细地阐述过，熟悉技术的人清楚地知道，可在不背离下面权利要求书中提出的本发明范围的情况下对这些实施例进行修改和调整。
权利要求
1.供具有数据面的数据记录盘文件存储器用的滑块/悬架组件，包括一个具有适合于面向所述盘的所述数据面的空气轴承面和在所述空气轴承面反面的背面的滑块；一个适用于固定在所述滑块的所述背面以使所述滑块偏斜而紧密靠近但又不与所述盘的所述数据面接触从而可自所述数据面读数据或向所述数据面写数据的悬架；以及一个包括至少一个焊块用于将所述悬架与所述滑块间隔预选定距离的间隔装置。
2.根据权利要求1的滑块/悬架组件，其特征在于所述间隔装置包括众多具有预定高度的其中每一个都与所述滑块实行点接触的焊块。
3.根据权利要求2的滑块/悬架组件，其特征在于所述焊块具有一种用于将所述滑块装至所述悬架上的环绕的粘合介质。
4.根据权利要求1的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架是一种夹层的平面悬架。
5.根据权利要求4的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架包括钢、绝缘的聚酰亚胺和铜层。
6.根据权利要求5的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架具有众多铜片，其中放置在所述众多铜片上的众多焊块用于形成所述滑块与所述悬架之间的所述间隔装置。
7.用于控制滑块与悬架间的间距的方法，其中所述悬架具有一个面向所述滑块背面的基本上平的表面，所述方法包括以下步骤在所述悬架的所述基本上平的表面上形成至少一个焊接触片；在所述焊接触片上堆积一个具有基本上为半球形状的焊块；将粘合材料放于所述焊块周围；以及使用所述粘合材料将所述滑块的所述背面固定于所述悬架的所述基本上平的表面上，从而使所述滑块与所述悬架间隔一段由所述焊块决定的距离。
8.根据权利要求7的方法，其特征在于在加用所述粘合材料以将所述悬架固定于所述滑块上之前先将所述焊块压平。
9.根据权利要求7的方法，其特征在于所述悬架由钢、绝缘的聚酰亚胺和铜的三层材料形成，及形成所述焊接触片的步骤包括以下步骤安排一个具有至少一个在所述悬架上方的开口的掩模，通过所述掩模开口向所述悬架上蒸发一层第一粘合膜和通过所述掩模开口向所述第一粘合膜上蒸发一层可由焊剂沾湿的膜。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于形成焊块的步骤包括以下步骤或通过所述掩模开口将一层焊剂膜蒸发至所述可由焊剂沾湿的膜上或通过所述掩模开口将焊膏涂覆于所述可由焊剂沾湿的膜上，将掩模移走，及以后将所述焊剂膜加热以形成附着于所述焊接触片的所述焊块。
11.根据权利要求9的方法，其特征在于所述掩模具有众多开口以便在所述悬架上预选定位置处形成众多焊接触片。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于众多焊块用下法形成或通过所述掩模开口将一层焊剂膜蒸发至可由焊剂沾湿的膜上或通过所述掩膜开口将焊膏涂覆于可由焊剂沾湿的膜上，及移走掩模，及以后将焊剂膜加热以形成分别附着于所述众多焊接触片上的所述众多焊块。
13.根据权利要求11的方法，其特征在于通过分别控制焊剂体积和焊接触片的尺寸从而控制每个所述焊块的高度。
14.根据权利要求12的方法，其特征在于通过在所述掩模中选择性地确定开口位置从而按预选定模式形成所述焊块。
15.在一种数据存储磁盘系统中一个悬架臂支撑并将一个头/滑块组件定位至磁盘数据面上特定半径处的特定道上，其中所述头/滑块组件在电气上连至外部控制电路，所述悬架臂和头/滑块组件包括一个具有适合于面向所述盘的所述数据面的空气轴承面和在所述空气轴承面反面的背面的滑块；一个适用于固定在所述滑块的所述背面以使所述滑块偏斜而紧密靠近但又不与所述盘的所述数据面接触从而可自所述数据面读数据或向所述数据面写数据的悬架；以及一个包括至少一个焊块用于将所述悬架与所述滑块间隔预选定距离的间隔装置。
16.根据权利要求15的滑块/悬架组件，其特征在于所述间隔装置包括众多具有预定高度的其中每一个都与所述滑块实行点接触的焊块。
17.根据权利要求16的滑块/悬架组件，其特征在于所述焊块具有一种将所述滑块装至所述悬架上的环绕的粘合介质。
18.根据权利要求15的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架是一种夹层的平面悬架。
19.根据权利要求18的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架包括钢、绝缘的聚酰亚胺和铜层。
20.根据权利要求19的滑块/悬架组件，其特征在于所述悬架具有众多铜片，其中放置于所述众多铜片上的众多焊块用于形成所述滑块与所述悬架之间的所述间隔装置。
全文摘要
所提供的供数据记录盘文件存储器用的滑块/悬架组件具有一个用于将滑块与悬架隔离的间隔装置。该间隔装置包括一个或更多个其高度被精确地控制以提供所需间隔的焊块。该间隔装置防止滑块与悬架间的接触。
文档编号G11B21/21GK1160266SQ97102829
公开日1997年9月24日 申请日期1997年2月28日 优先权日1996年3月19日
发明者诺尔曼·K·弗拉特, 苏尔亚·帕塔奈克, 奥斯卡·J·鲁兹, 文格·C·舒姆 申请人:国际商业机器公司