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CN1288629C - 具有一复合材料层的存储装置用的加强悬架 - Google Patents

具有一复合材料层的存储装置用的加强悬架 Download PDF

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Abstract

存储装置用的悬架(500、600、700、800)包括一金属层(402、806)和与该金属层相粘结的一条或多条复合加强条(406、802、804)，以加强悬架的某些部分而不是悬架的全部。所述复合加强条由复合材料构成，并用粘结剂(404)与金属层相粘结。在大部分的实施例中，所述复合材料比金属具有较高的刚性与重量比。

Description

具有一复合材料层的存储装置用的加强悬架
                         发明领域
本发明涉及存储装置。本发明尤其涉及存储装置中的悬架组件。
                         发明背景
在存储装置中，数据通常储存在一媒体的磁道上。为了存取数据，在媒体在磁头下面移动的同时，磁头被定位在磁道内。
在许多存储装置中，用包括使一个或多个致动器臂旋转的电机的致动器组件来定位磁头。每个致动器臂支承一悬架，而悬架又支承磁头/万向架组件。通常，悬架包括三个不同的区域：与致动器臂相连的一基板区，提供垂直弹力对磁头向媒体方向施加偏压的一弹力区，和从弹力区延伸到磁头/万向架组件的一负载梁。悬架提供的弹力设计成可使磁头跟随媒体表面上的高度变化而不碰撞媒体或移动时离媒体太远。
在过去，悬架通常用不锈钢片材制成。采用不锈钢是因为它可为磁头提供所需的弹力，它具有对热相对不敏感的机械特性，它不漏气以及它能与致动器组件的其它部件相焊接。
在一些现有的系统中，采用不锈钢导致悬架中的弹力区和负载梁的厚度相同。因为这个原因，这两个区域显露出同样的机械特性。但是，因为弹力区和负载梁执行不同的功能，希望它们具有不同的机械特性。尤其是，希望弹力区比负载梁更有弹性或柔性，因为弹性太大的负载梁会弯曲且根据风阻感应力进行共振。
为了解决这个问题，现有技术已研制形成悬架的几种技术，使得弹力区的厚度小于负载梁的厚度。在一种技术中，弹力区被部分地侵蚀以减少其厚度。但是，部分侵蚀不能很好地控制部分侵蚀部分的厚度，从而导致弹力区的较差的预加载稳定性。第二种技术把第二金属片材与负载梁相焊接。但是，焊接成本高，并因金属的加热造成负载梁变形。此外，焊接需要有最小的表面积，这在未来的较小悬架中将不能提供。
现有技术揭示的第三种技术是通过叠层来制成悬架。例如，美国专利4,966,623给出了一悬架，该悬架的负载梁是用夹在铜层和不锈钢层中的聚酰亚胺层制成。在该专利中，铜层和不锈钢层用粘结剂如聚酰亚胺基的液体粘结剂与聚酰亚胺相粘结。
尽管过去的叠层结构帮助减弱了悬架中的振动，但是，不希望叠层中使用二层金属，因为大部分金属具有相对较小的刚性与质量比。
本发明提供了这些和其它问题的解决方法，并提供优于现有技术的其它优点。
                              发明概述
存储装置用的悬架包括一金属层和与该金属层相粘结的一条或多条复合加强条，以加强悬架的某些部分而不是悬架的全部。所述复合加强条由复合材料构成，并用粘结剂与金属层相粘结。在大部分的实施例中，所述复合材料比金属具有较高的刚性与重量比。
本发明的实施例表示的这些和其它特点以及优点，在阅读了下面的详细的描述和审阅了相关的附图后将是显而易见的。
                             附图的简要说明
图1是本发明实施例所实施的磁盘驱动器的立体图。
图2是现有技术中悬架的俯视图。
图3是现有技术中悬架的侧视图。
图4是使用在本发明悬架上叠层结构的一实施例的剖视图。
图5是本发明悬架的一实施例的俯视图
图6是本发明悬架的另一实施例的俯视图。
图7是本发明悬架的另一实施例的俯视图。
图8是本发明悬架的另一实施例的俯视图。
                    示例性实施例的详细描述
图1是在本发明实施例中有用的磁盘驱动器100的立体图。磁盘驱动器100包括有底部102的壳体和一顶盖(未示出)。磁盘驱动器100还包括磁盘组106，该磁盘组用磁盘夹安装在心轴109上。磁盘组106包括若干单独的磁盘，由与心轴109底部相连的心轴电机(未示出)使磁盘围绕心轴109共同旋转。每个磁盘的表面有一相关的磁头滑板110，该滑板安装到磁盘驱动器100上，以与磁盘表面进行通信。当磁盘组旋转时，它形成通过驱动器的空气循环并特别形成每个磁头滑板和每个磁盘表面之间的空气轴承。
在图1所示的例子中，滑板110由悬架112支承，而悬架112又与致动器116的磁道存取臂114相连。图1所示的致动器是诸如旋转活动线圈致动器的公知类型，并包括一般在118处示出的音圈电机(VCM)。音圈电机118使致动器116及其相连的磁头110围绕枢轴120旋转，把磁头110定位在沿着磁盘内径124和磁盘外径126之间的弧形路径122的所需的数据磁道的上面。音圈电机118用伺服电子器件130根据磁头110和主机(未示出)产生的信号来驱动。
图2和图3分别是现有技术中悬架200的俯视图和侧视图。悬架200包括一基板区202，一弹力区204和一负载梁区206。
基板区202设计成与一基板(未示出)相焊接，而该基板此后被型锻成致动器臂。该基板通常在整个基板区下面延伸，部分基板延伸通过悬架中的开口214。该基板区还包括在基板区一侧延伸的并提供了支承软性电路用结构的三个电气连接辅助接头片208、210和212。通常，软性电路盘旋在接头片之间，使得电路在接头片208和212上面并在接头片210下面。
弹力区204位于基板区202和负载梁206之间。弹力区204中的缝隙216设计成可减少弹力区的刚性，使得弹力区可根据施加到磁头的气动提升力而弹性地弯曲。
负载梁206从弹力区204延伸到与万向架组件208，它容纳一磁头(未示出)。负载梁206包括用来减少悬架重量的一通孔218和为万向架组件提供枢轴点的一凹座220。当媒体移动时，万向架组件根据施加到磁头的气动力围绕枢轴点纵摇和转动。负载梁206也包括用向上弯曲负载梁边缘形成的一对侧导轨222和224。
如在背景中所述，一些现有技术系统通过构造叠层结构来增加悬架部分的刚性。本发明的至少一个实施例提供了一悬架，该悬架的负载梁和/或基板区由用来加强负载梁和/或基板区的至少包括一层复合材料的叠层结构制成。这种复合材料是各不相同的，具有比过去使用的用来制成叠层悬架的大部分金属如铜、不锈钢更高的刚性与质量比。由于它们的较高的刚性与质量比，本发明的复合物产生比现有技术的金属叠层上的金属更佳的悬架性能。图4是本发明中叠层结构的一实施例的剖面图。
在图4中，叠层结构400包括一簿底层402，一粘结剂层404和一厚顶层406。在大部分实施例中，簿底层402由限定悬架主体的一不锈钢片材制成。厚顶层406由任何数量的复合材料制成，包括高性能塑料(诸如Ultem或液晶聚合物)、增强塑料(诸如带有碳纤维、碳颗粒或碳织物的环氧树脂)、金属基体复合物(诸如带有高铝纤维的铝)、陶瓷(诸如氧化锆、矾土、氮化硼、或兰宝石)和玻璃(诸如硅玻璃)。
在一些实施例中，簿层402的厚度410是根据弹力区所需的弹力来选择的。通常，厚度402在1-1.5密耳(0.0025-0.0037厘米)。在许多实施例中，厚层406的厚度412是2-5密耳(0.005-0.0125厘米)。粘结剂404的厚度414主要取决于所用粘结剂的类型。在一些实施例中，采用的是聚酰亚胺基液体粘结剂。在其它实施例中，采用的是由美国科罗拉多州Breckenridge的电子材料股份有限公司生产的、标识为Emcast712的粘结剂作为粘结剂404。一般说来，粘结剂厚度414是0.01-0.10密耳(0.000025-0.00025厘米)。在另外一些实施例中，液体聚酰亚胺层涂复到不锈钢层，复合材料在聚酰亚胺固化前放置在液体聚酰亚胺的上面。
图5至图7给出本发明的实施例中厚叠层层的复合加强条的构造位置。在图5中，复合加强条502被施加到悬架500的负载梁504上。在图6中，复合加强条602被施加到悬架600的基区604上。图7给出了复合加强条702和704被分别施加到悬架700的基区706和负载梁708上。
在本发明的一实施例中，带有加强条的悬架是用下述方法制成的。首先，采用现有技术制成悬架的不锈钢层。然后，采用激光精密切割把一张复合材料切割成若干加强条。把粘结剂涂复到悬架，并采用“挑选和放置”机器人系统如在集成电路制造中使用的系统，把切割好的加强条放置在粘结剂上。
在第二个实施例中，把复合材料片材与不锈钢片材相粘结来制成叠层。然后，把叠层或钢片材侵蚀，制成悬架的一般形状。再把复合材料和粘结剂有选择地侵蚀，使悬架的某些区域中不锈钢裸露，从而仅使复合加强条留在悬架的所需位置上。
图8提供了本发明的另一实施例的悬架800的俯视图。在悬架800中，基区802和负载梁804仅由复合材料构成，而弹力区仅由金属构成。弹力区806的金属沿着二粘结区808和810分别与基区802和负载梁804相粘结。在大部分实施例中，用粘结剂把金属与复合材料相粘结。
请注意，尽管基区和负载梁两者在图8中表示为由复合材料构成，但是，在其它的实施例中，这二个区域中只有一个区域由复合材料构成。
总之，提供了包括一悬架(诸如500、600、700、800)的数据存储装置。该悬架包括一金属(诸如402、806)，一粘结剂(诸如404)和一复合材料(诸如406、802、804)。在一些实施例中，复合材料位于负载梁(诸如504)和/或基区(诸如604)上面。
还提供了包括悬架主体(诸如504、604、706、708)和由复合材料构成并与悬架主体的一部分相粘结的一复合加强条(诸如502、602、704、702)的悬架。
悬架(诸如500、600、700、800)还包括一悬架主体和由复合材料构成、用来增加悬架所选区域(诸如504、604、706、708)的刚性。
可以理解为虽然本发明的各个实施例的许多特点和优点，连同本发明的各个实施例的结构和功能的细节，在上述描述中已作了陈述，但是这种公开仅是示例性的，可在细节方面尤其在部件的结构和构造方面，在本发明的构思范围内作所附的权利要求书所述权项的最广含义所示的最大的变化。例如，在不脱离本发明的范围和精神下，可根据复合加强条的特定应用来变化特定的元件而同时保持基本相同的功能。此外，尽管在此描述的最佳实施例是针对磁盘驱动器系统的悬架，但是，本领域的熟练的技术人员将理解本发明的原理可应用于其它系统，例如磁带驱动系统，而不不脱离本发明的范围和精神。

Claims (10)

1.一种存储装置中的悬架，其特征在于，所述悬架包括：
由金属材料形成的负载梁和基板区；
与负载梁和/或基板区相粘结的粘结剂层；以及
具有比负载梁和/或基板区有更高的刚性与重量比且与所述粘结剂层相粘结的一复合材料，粘结剂层厚度小于0.00025厘米，所述负载梁和/或基板区与粘结剂层和复合材料构成叠层结构。
2.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，粘结剂和复合材料位于负载梁上。
3.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，粘结剂和复合材料位于基板区上。
4.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一高性能的塑料。
5.如权利要求4所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一液晶聚合物。
6.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一增强塑料。
7.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一金属基体复合材料。
8.如权利要求7所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述金属基体包括带有高铝纤维的铝。
9.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一陶瓷材料。
10.如权利要求1所述的存储装置中的悬架，其特征在于，所述复合材料包括一玻璃材料。
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