專利名稱：磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置及其制造方式的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種安裝在信息處理裝置如個人電腦中的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置以及制造這種磁頭懸掛裝置的方法。
背景技術：
硬盤驅動器(HDD)在旋轉的磁盤或磁光盤上記錄信息并從其上復制信息。磁盤是由一個通過位置控制電動機帶動的繞軸旋轉的支架支撐著。
美國專利No.4,167,765公開了一種支架。這種公開的支架包含了一個支架臂，一個位于支架臂前末端的磁頭懸掛裝置，一個附于磁頭懸掛裝置上的磁頭，以及一個位于上的滑動觸頭。滑動觸頭朝向磁盤。當磁盤以高速旋轉時，滑動觸頭稍微浮動離開磁盤，在磁盤和滑動觸頭之間形成一個空氣軸承。
磁頭懸掛裝置包含了一個由精密的薄板簧制成的載重梁，一個由非常薄的板簧制成的彎曲件，其通過激光焊接固定在載重梁前端，一個通過激光焊接固定在載重梁的底座上的底座板。底座板安裝在支架臂的懸掛裝置附著面上。
新近的硬盤驅動器多使用高密度的磁盤，并以高速驅動磁盤。這種高密度盤的磁道較窄，因此由于氣流和磁盤振動等產(chǎn)生的擾動易引起磁頭偏離磁道中心。
控制這種擾動并增加可控帶對于保持磁頭位于磁道中心來說是很重要的。
同樣，控制磁盤驅動器中位于致動器和滑動觸頭之間的磁頭懸掛和支架臂的不同共振形式和空氣擾動的振幅和頻率也是很重要的。最近的高密度、高轉速磁盤要求磁頭懸掛裝置具有高剛性和低的剛度常數(shù)。
圖1為相關技術的一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置201。磁頭懸掛裝置201有一個含有長為L1的剛性件203a和長為L2的彈性件203b的載重梁203。剛性件203a和彈性件203b是由同一單塊金屬板形成的一個整體。因此很難同時滿足剛性件203a要求的高的剛度和彈性件203b要求的低的剛度常數(shù)。
如果增加剛性件203a的厚度，可以改善它的扭轉剛度，但是也會增加剛性件203a的重量。剛性件203a的材料和厚度受到彈性件203b的限制，即不可能與彈性件203b分開而單獨增加203a部分的厚度。
圖2和圖3顯示了美國專利No.5,187,625公開的一種磁頭懸掛裝置。該磁頭懸掛裝置201A有一個剛性件203a和一個彈性件203b，并通過底座板209由支架臂支撐。其中，與圖1中相對應的部件用相同的標號表示。
圖3是圖2沿SC-SC方向的截面圖。磁頭懸掛裝置201A的載重梁203是一個三層結構。即載重梁203由兩層金屬板217和219以及一層插在兩金屬板217和219之間的樹脂層221組成，用于衰減磁頭懸掛裝置201A中的各種共振形式。
在磁頭懸掛裝置201A中，彈性件203b也有一個類似于剛性件203a的三層截面，因此難于產(chǎn)生低的剛度常數(shù)并且施加合適的彈簧載荷。
磁頭懸掛裝置201A有一個由于三層結構的彎曲而產(chǎn)生的槽205。對這樣的多層結構很難正確地進行彎曲，并且制造成本也會增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種能實現(xiàn)要求的功能的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置，以及它的制造方法。
本發(fā)明的第一個方面提供了一種磁盤的磁頭懸掛裝置。該磁頭懸掛裝置具有一個附于支架上的底座，一個由底座支撐的含有一個剛性件和一個彈性件的載重梁，對裝在剛性件前端的數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載，以及一個彎曲件，附于載重梁上并且提供給磁頭。剛性件是一個至少為三層的多層結構，包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層。與剛性件相比，彈性件包含的層數(shù)較少。
在第一方面的磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第二方面提供了具有兩個金屬層和一個插于金屬層之間的樹脂層的三層結構的剛性件，和由剛性件末端的一個金屬層延伸而形成的彈性件。與剛性件不同，彈性件有一個用于加固底座的整體的增強金屬層。這層增強金屬層與另一層增強金屬層，以及插于這兩層增強金屬層之間的樹脂層形成了含有至少三層結構的多層增強件。這個增強件附于底座板上，構成附于支架上的底座。
在第一方面的磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第三方面提供了具有兩層金屬層和一層插于金屬層之間的樹脂層的三層結構的剛性件，以及由剛性件末端的一個金屬層延伸而形成彈性件。與剛性件不同，彈性件有一個整體的支撐件。該支撐件附于底座板上，構成附于支架上的底座。
本發(fā)明的第四方面提供了一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置。該磁頭懸掛裝置具有一個附于支架上的底座，一個由底座支撐的含有一個剛性件和一個彈性件的載重梁，對裝在剛性件前端的數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載，以及一個為磁頭提供的附著于載重梁上的彎曲件。剛性件是一個至少為三層的多層結構，包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層。底座有一個至少三層的多層結構，包括增強金屬層和一層插于增強金屬層之間的樹脂層。彈性件有一個至少兩層的多層結構，包括一層金屬層和一層樹脂層。彈性件的金屬層與剛性件的相應的一層金屬層以及底座的相應的一層增強金屬層形成一個整體。彈性件的樹脂層與彈性件和底座的樹脂層形成一個整體。彈性件的層數(shù)比任何一個剛性件和底座的都少。
本發(fā)明的第五方面提供了一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置。該磁頭懸掛裝置具有一個附于滑架上的底座，一個由底座支撐的具有一個剛性件和一個彈性件的載重梁，對裝在剛性件前端的數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載，以及一個為磁頭提供的附著于載重梁上的彎曲件。剛性件是一個至少為三層的多層結構，包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層。底座有一個至少三層的多層結構，包括增強金屬層和一層插于增強金屬層之間的樹脂層。彈性件獨立于剛性件和底座，并連接在剛性件的一個金屬層和底座的一個增強金屬層上。
在以上第一到第五方面的磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第六方面在剛性件的樹脂層和一層金屬層的在彎曲件與另一層金屬層相固定的位置處形成了減重孔。
在第二，第四，和第五方面中的任一磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第七方面提供了一種具有附著在支架上的底座板的底座。底座板固定在底座的一個增強金屬層的一個位置上，在該位置處，底座的另一個金屬層和樹脂層上形成了減重孔。
在第六和第七方面中的任一磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第八方面采用了蝕刻來形成減重孔。
在以上第一到第八方面的磁頭懸掛裝置中，本發(fā)明的第九方面在剛性件的金屬層中，至少提供含有一個塑性處理零件的金屬層。
為制造第一到第九方面中的磁頭懸掛裝置，本發(fā)明的第十方面采用的多層底座材料至少包括了金屬層和插于金屬層之間的樹脂層的三層。底座多層材料的一部分被去除以形成底座和包括剛性件和彈性件的載重梁。
為制造第十方面中的磁頭懸掛裝置，本發(fā)明的第十一方面通過蝕刻來部分地去除多層底座材料。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，剛性件是一個至少為三層的多層結構，其包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層。與剛性件相比，彈性件的層數(shù)較少。這種結構可以使第一部分的磁頭懸掛裝置的總重減輕，使剛性件的剛度得以改進，使彈性件具有低剛度常數(shù)，并實現(xiàn)樹脂層的減震作用。
本發(fā)明的第一方面總體上減輕了磁頭懸掛裝置，減小了各種共振形式的振幅，并提高了共振頻率。本發(fā)明的第一方面使在磁盤驅動器上的磁盤高速旋轉時產(chǎn)生的空氣擾動為最小，并防止由于空氣擾動而導致的磁頭懸掛裝置的顫動。
剛性件的多層結構改善其本身的剛性，因此不需要使用剛性改進彎曲部或肋。這可以使在磁盤驅動器上的磁盤高速旋轉時產(chǎn)生的空氣阻力或擾動最小，因此能夠有效防止磁頭懸掛裝置的顫動。
除了發(fā)明的第一方面的效果外，發(fā)明的第二方面提供的包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層的三層剛性件減輕了其自身重量，因此能改善其剛性，同時還具有減震作用。
根據(jù)發(fā)明的第二方面，彈性件形成于剛性件的端部，與剛性件中的一個金屬層成為整體。剛性件由于具有三層結構而改善了它的剛性，彈性件由于具有單層結構而實現(xiàn)了低剛度常數(shù)。
根據(jù)發(fā)明的第二方面，彈性件有一個用于加固底座的整體的增強金屬層。這層增強金屬層與另一層增強金屬層，以及插于這兩層增強金屬層之間的樹脂層形成了含有至少三層結構的多層增強件。該增強件附于底座板，并形成附于支架的底座。發(fā)明的第二方面降低了磁頭懸掛裝置的重量，加固了底座板，穩(wěn)固地支撐著位于支架上的載重梁。
發(fā)明的第二方面整體上減輕了磁頭懸掛裝置，減小了各種共振形式的振幅，并提高了共振頻率，并防止由于空氣擾動而導致的磁頭懸掛裝置的顫動。
除了發(fā)明的第一方面的效果外，發(fā)明的第三方面提供的包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層的三層剛性件減輕了其自身重量，因此能改善其剛性，同時還具有減震作用。
發(fā)明的第三方面一個具有三層結構的剛性件，其包括了兩層金屬層和一層插于金屬層之間的樹脂層。彈性件形成于剛性件的端部，與剛性件中的一個金屬層成為一整體。與剛性件不同，彈性件有一個整體的支撐件。該支撐件支撐底座板上，構成附于支架上的底座。因此，三層剛性件實現(xiàn)了高剛性而單層彈性件確保了一個低剛度常數(shù)。
發(fā)明的第三方面整體上減輕了磁頭懸掛裝置，減小了各種共振形式的振幅，提高了共振頻率，并防止由于空氣擾動而導致的磁頭懸掛裝置的顫動。
根據(jù)發(fā)明的第四方面，包括了金屬層和一層插于金屬層之間的樹脂層的三層剛性件減輕了剛性件的重量，改善了其剛性，同時還具有減震作用。
根據(jù)發(fā)明的第四方面，多層底座至少含有三層，包括增強金屬層和一層插于增強金屬層之間的樹脂層。多層底座減輕了底座的重量，加固其本身，并能確保載重梁在磁盤驅動器支架上。
根據(jù)發(fā)明的第四方面，多層彈性件至少有兩層結構，包括一個金屬層和一個樹脂層，該彈性件的金屬層與剛性件的一個相應的金屬層以及底座的一個相應的增強金屬層是一個整體。彈性件的樹脂層與彈性件和底座的樹脂層是一個整體。彈性件的層數(shù)比任何一個剛性件和底座的都少，因此，可以確保彈性件具有低的剛度常數(shù)。
發(fā)明的第四方面整體上減輕了磁頭懸掛裝置，進一步減小了各種共振形式的振幅，提高了共振頻率，并防止由于空氣擾動而導致的磁頭懸掛裝置的顫動。
根據(jù)發(fā)明的第五方面，多層剛性件至少含有三層，包括金屬層和一層插于增強金屬層之間的樹脂層。該多層剛性件減輕了剛性件的重量，改善了其剛性，同時還具有減震作用。
根據(jù)發(fā)明的第五方面，多層底座至少含有三層，包括增強金屬層和一層插于增強金屬層之間的樹脂層。該多層底座減輕了底座的重量，加固其本身，并能確保使載重梁在磁盤驅動器支架上。
根據(jù)發(fā)明的第五方面，彈性件獨立于剛性件和底座，并連接在剛性件的一個金屬層和底座的一個增強金屬層上。因此，彈性件不會受到剛性件和底座的影響，因而能確保一個低剛度常數(shù)。
發(fā)明的第五方面整體上減輕了磁頭懸掛裝置，進一步減小了各種共振形式的振幅，提高了共振頻率，并防止由于空氣擾動而導致的磁頭懸掛裝置的顫動。
除了發(fā)明的第一到第五方面的效果外，第六方面在剛性件的樹脂層和一層金屬層的用彎曲件與另一層金屬層相連的位置處形成了減重孔。當彎曲件焊接到剛性件上時，這些減重孔可以防止樹脂層以及金屬層和樹脂層之間的接合面受到焊接熱的影響。第六方面將彎曲件固定到剛性件上并確保了剛性件的剛性。
除了發(fā)明的第二，第四和第五方面的效果外，本發(fā)明的第七方面提供了一種用底座板附著在支架上的底座。底座板固定在底座的一個增強金屬層上，并在此固定位置處的底座的另一個金屬層和樹脂層上也開設了一些減重孔。當?shù)鬃搴附拥揭粋€增強金屬層時，減重孔可以防止樹脂層以及金屬層和樹脂層之間的接合面受到焊接熱的影響。本發(fā)明的第七方面中，將底座板固定到增強金屬層，確保了三層底座的增強功能。
除了發(fā)明的第六和第七方面的效果外，第八方面采用了蝕刻技術來得到減重孔。
除了發(fā)明的第一到第八方面的效果外，第九方面提供的剛性件的金屬層中，至少有一層含有一個塑性處理的零件。第九方面中只在剛性件中的一層金屬層上形成槽和凹陷，而沒有將剛性件的三層結構視為一個整體來加工。結果，本發(fā)明的第九方面能夠容易且準確的形成槽和凹陷。
除了發(fā)明的第一到第九方面的效果外，本發(fā)明的第十方面中采用的多層底座材料至少為三層，包括了金屬層和插于金屬層之間的樹脂層。底座多層材料的一部分被去除以形成底座和包括剛性件和彈性件的載重梁。通過本發(fā)明的第十方面可以方便精確地形成磁頭懸掛裝置。
除了發(fā)明的第十方面的效果外，本發(fā)明的第十一方面中，通過蝕刻技術來部分地去除多層底座材料。通過本發(fā)明的第十一方面可以方便精確地形成磁頭懸掛裝置。


圖1為根據(jù)相關技術的一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的透視圖；圖2為根據(jù)相關技術的另一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的透視圖；圖3為圖2沿SC-SC方向的截面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例1的帶有磁頭懸掛裝置的硬盤驅動器的部分截面圖；圖5為實施例1的磁頭懸掛裝置從彎曲件反面看的透視圖；圖6為實施例1的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖；圖7為圖6沿SA-SA方向的截面圖；圖8為圖5沿SB-SB方向的截面圖；圖9為實施例1的載重梁的焊點的截面圖；圖10A至10E顯示了實施例1的載重梁的制造方法。圖10A顯示了一個多層底座材料的形成過程，圖10B顯示了抗蝕劑涂敷，暴光，顯影過程，圖10C顯示了一個不銹鋼的蝕刻過程，圖10D顯示了一個抗蝕劑去除的過程，圖10E顯示了一個樹脂的蝕刻過程；圖11為實施例1的一個改進的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖；
圖12為實施例1的改進的另一個磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖；圖13為實施例1的改進的另一個磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖；圖14A為載重梁的形函數(shù)；圖14B為載重梁的扭轉剛度；圖15為實施例1與相關技術的重量比較表；圖16A和16B為在實施例1和相關技術的磁頭懸掛裝置上進行的空氣擾動測試中測得的偏離磁道位移的視圖；圖17A和17B為在實施例1和相關技術的磁頭懸掛裝置上測得的轉移函數(shù)圖；圖18A和18B分別顯示了在實施例1和相關技術的磁頭懸掛裝置上測得的Z-高度和T1(第一扭形)扭轉角之間的關系；圖19A和19B分別顯示了在實施例1和相關技術的磁頭懸掛裝置上測得的Z-高度和T1偏離磁道位移之間的關系；圖20為實施例1和相關技術的特征比較表；圖21為本發(fā)明實施例2的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的平面視圖；圖22為實施例2的硬盤驅動器的部分截面圖；圖23為本發(fā)明實施例3的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的截面圖；圖24為本發(fā)明實施例4的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的截面圖。
具體實施例方式
實施例1圖4為本發(fā)明實施例1的帶有磁頭懸掛裝置的硬盤驅動器的部分截面圖。硬盤驅動器1有一個支架5。支架5由一個如音圈電動機的位置控制電動機7來驅動，并繞軸3旋轉。支架5有多個支架臂9(圖1中有4個)，每一個都在其前端支撐著磁頭懸掛裝置11。磁頭懸掛裝置11在其前端有一個磁頭13。
支架5繞軸3旋轉，并將磁頭13移動到磁盤15的目標磁道上。每一個磁頭13都有一個面向磁盤15的磁道的滑動觸頭17。滑動觸頭上有傳感器(未顯示)。
當磁盤15以高速旋轉時，空氣進入到磁盤15和滑動觸頭17之間，因此滑動觸頭17輕輕地浮于磁盤15之上，并在磁盤15和滑動觸頭17之間形成空氣軸承。
圖5是從彎曲件49反面看的一個磁頭懸掛裝置11的透視圖。磁頭懸掛裝置11有一個底座19和一個載重梁21。
底座19有一個附于支架臂9(圖4)的底座板22。底座板22可由不銹鋼等制成，并具有一個凸緣(flange)23和凸臺25。
根據(jù)實施例1，凸緣23為矩形平面形狀，厚度可為t＝0.15mm。凸緣23也可以為圓形平面形狀。
凸臺25與支架臂9(圖4)上的一個孔相配合，用一個夾具將凸臺25的直徑擴展以將底座板22固定到支架臂9上。
載重梁21加載到位于載重梁21前端的磁頭13的滑動觸頭17上。參照圖6，載重梁21具有一個剛性件27和一個彈性件29。剛性件27為三角形，并由底座端27b向前端27a逐漸變窄。剛性件27的厚度可為t＝100μm。
圖7為圖6沿SA-SA方向的截面圖。剛性件27有一個粘結在一起的三層結構，包括金屬層28a和28b以及插于金屬層28a和28b之間的樹脂層28c。金屬層28a和28b可用不銹鋼制得。金屬層28a的厚度可為t1＝38μm，金屬層28b的厚度可為t3＝20μm。樹脂層28c可用聚酰亞胺樹脂或環(huán)氧樹脂制得，其厚度可為t2＝42μm。28a，28b和28c的厚度t1，t3和t2的總和設定為100μm。但以上這些厚度也可以設定為其他值。
剛性件27有三個通孔31a，31b和33?？?1a和31b是用來減輕磁頭懸掛裝置11的重量的，透孔33是用來定位彎曲件49?？?1a，31b和33可以通過蝕刻來獲得。
剛性件27的前端27a僅由金屬層28b制成。前端27a可以通過對金屬層28a和樹脂層28c進行蝕刻獲得。通過擠壓在前端27a形成凹陷37，并與彎曲件49的舌片相接觸。
根據(jù)實施例1，凹陷37只在金屬層28b上塑性形成。與在三層剛性件27上形成凹陷37相比，在金屬層28b上利用壓制形成凹陷37更加容易并且可獲得更高的精確度。
彈性件29與剛性件27的金屬層28a成為整體，位于剛性件27的一端。彈性件29的層數(shù)比剛性件27的層數(shù)少，例如，為一層。根據(jù)實施例1，彈性件29用不銹鋼制得，厚度為t＝38μm。彈性件29有一個開口39和側邊41a和41b，用于提供低剛度常數(shù)。
在剛性件27對面，彈性件29有一個用于加固底座19的整體的增強金屬層43a。根據(jù)實施例1，金屬層43a是用不銹鋼制得，厚度為t＝38μm。金屬層43a和另一個增強金屬層43b以及插于金屬層43a和43b之間的樹脂層43c粘合在一起形成三層結構的增強件45。
增強件45的金屬層43a，43b和樹脂層43c對應于剛性件27的金屬層28a，28b和樹脂層28c。金屬層43b用不銹鋼制得，厚度為t＝20μm。樹脂層43c可用聚酰亞胺樹脂或環(huán)氧樹脂制得，其厚度可為t＝42μm。
增強件45的為矩形平面形狀，大體對應于底座板22的凸緣23的平面形狀。
圖5中，增強件45附著于底座板22上，并通過激光焊接固定到48處。此時，底座板22的前緣22a與彈性件29的開口39的后緣39a一致。當?shù)鬃?2附著于支架5上時，底座板22支持著彈性件29的后端，而彈性件29可對剛性件27進行彈性支持，因而能提供需要的功能。
底座板22的凸緣23可以按比例縮小，使得前緣22a從開口39的后緣39a處與凸臺25更為接近。凸緣23可以為環(huán)繞凸臺25的圓形。
圖5中，彎曲件49附著在剛性件27上。彎曲件49具有端部(未顯示)。彎曲件49可以是由一個彈性的薄軋制不銹鋼板的金屬基片，一層在金屬基片上形成的絕緣層，以及在絕緣層上形成的導體制得。導體可以為4個。導體的一端與磁頭13的端部相連，另一端與后端部相連。彎曲件49的舌片57支撐著滑動觸頭17。舌片57與剛性件27的凹陷37相接。彎曲件49在焊接點61處焊接到剛性件27上，在焊接點63處焊接到增強件45上。
圖8和圖9顯示了將底座板22焊接到增強件45上以及將彎曲件(flexure)49焊接到剛性件27上和焊接到增強件45上的過程。圖8為底座板22上焊接點48的截面圖，圖9彎曲件(flexure)49上焊接點61的截面圖。
圖5和圖8中，底座板22的凸緣23通過激光焊接等在焊接點48處被固定在增強件45的增強金屬層43a上。對應于焊接點48，在增強金屬層43b和樹脂層43c上也通過蝕刻產(chǎn)生了一個減重孔65。當?shù)鬃?2被焊接到增強金屬層45時，減重孔65可以防止樹脂層43c以及樹脂層43c與增強金屬層43a和43b之間的接合面受到焊接熱的影響。減重孔65可以有效地將底座板22與增強件45結合在一起，并且確保了增強件45的增強功能。
圖9顯示了彎曲件49和剛性件27或增強件45(用括號表示)間的焊接點61。剛性件27上的焊接點61將被說明。彎曲件(flexure)49通過焊接點61焊接到剛性件27的金屬層28b上。在焊接點61處，在金屬層28a和樹脂層28c上通過蝕刻產(chǎn)生了一個減重孔67。減重孔67可以有效地通過焊接點61將彎曲件49與剛性件27焊接在一起，并可以防止樹脂層28c以及樹脂層28c與金屬層28a和28b之間的接合面受到焊接熱的影響。
圖10A至10E顯示了制造有增強件45的載重梁21的方法。圖10A顯示了一個多層底座材料的形成過程，圖10B顯示了抗蝕劑涂敷，暴光，顯影過程，圖10C顯示了一個不銹鋼的蝕刻過程，圖10D顯示了一個去除抗蝕劑的過程，在圖10A中，一個三層底座材料71是由金屬層69a和69b以及一個插于金屬層69a和69b之間的樹脂層69c形成的。如果剛性件27和增強件45包含了更多的層數(shù)，則底座材料71可能會通過改變金屬層和樹脂層而含有四或者更多的層數(shù)。
在圖10B中，抗蝕劑膜73和75被涂于底座材料71的頂面和底面?？刮g劑膜73和75有開孔77，79，81，83和85。在圖10C中顯示的金屬層69a和69b上，通過暴光和顯影過程形成被去除的區(qū)域87，89，91，93和95。
圖10D顯示了去除抗蝕劑膜73和75的過程。
在圖10E中，在樹脂層69c上通過蝕刻形成被去除的區(qū)域97，99和101。
通過這些過程，在圖6中，被去除的區(qū)域87，89和97形成了一個通孔47，被去除的區(qū)域91，93和99形成了定位通孔33，被去除的區(qū)域95和101形成了一個單層的彈性件29。
圖11為實施例1的改進的一個磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖。除了它的彈性件29與一個金屬層28b是一個整體外，該改進基本上與實施例1一樣。結果，金屬層28b，彈性件29和增強金屬層43b的厚度均為t＝38μm，金屬層28a和增強金屬層43a的厚度均為t＝20μm。
圖12和圖13分別為實施例1的改進的兩個磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的載重梁的透視圖。圖12中的載重梁是基于圖6中的載重梁，圖13中的載重梁是基于圖11中的載重梁。在圖12和圖13中，剛性件27都有一個槽35。槽35改善了剛性件27的剛度。根據(jù)本發(fā)明，由于剛性件27的多層結構，槽35具有一個最小尺寸值。
槽35可以通過將金屬層28b上的舌片彎曲而得到。即是槽35和凹陷37只是在金屬層28b上塑性形成。與在三層剛性件27上槽35和凹陷37的形成相比，只在金屬層28b上進行更容易并且精確度更高。槽35可以只在金屬層28b上形成，也可在金屬層28a和金屬層28b上均形成。
根據(jù)實施例1，剛性件27是一個多層結構，包括金屬層28a和28b以及插于金屬層28a和28b之間的樹脂層28c。彈性件29的層數(shù)比剛性件27的少。下面將會對本發(fā)明采用這種多層結構加以解釋。
在圖1中相關技術的磁頭懸掛裝置201中，很重要的一點是控制在低頻引起大振幅的扭振形式。在該扭振形式中，底座209處的振動與由在滑動觸頭215處由空氣擾動引起的順磁道方向位移明顯不同。由空氣擾動引起的磁頭懸掛裝置的振動被稱為磁頭懸掛裝置顫動。在以下的解釋中，由扭振形式引起的最初的顫動被稱為T1顫動(first torsion modefluttering)，由于底座板振動引起的最初的顫動被稱為增益。
本發(fā)明研究并分析了Z-形(LB剖面，即，即長-寬剖面)的載重梁203，增益頻率特征以及T1和Z-高度(在安裝好時)之間的關系。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)可以通過控制LB剖面控制T1增益。
根據(jù)發(fā)明人的試驗結果，當磁盤高速旋轉時，發(fā)現(xiàn)T1顫動位移與Z-高度之間的關系比T1增益與Z-高度之間的關系有更多的問題。以下將解釋這個問題的解決方法。
(1)減弱與Z-高度有關的耦合因子的靈敏度 式中，一個載重梁的T1振幅是在一個凹陷處附近的槽中測得的，T1顫動位移是用顫動測量儀測得的。
(2)使用一個減震器來吸收振動能和減小T1振幅。
(3)用變形來抵抗空氣擾動。
(4)增加扭轉剛度來減小T1振幅。
結合圖1中磁頭懸掛裝置201，上述(1)項可以通過降低彈性件203b在Z方向的剛度，減短彈性件203b的長度并增加剛性件203a在Z方向的剛度來達到。
上述(2)項可以通過插入一個樹脂層獲得減振效果來達到。
結合圖3，發(fā)明人進行的各種測試顯示高速旋轉的磁盤引起空氣擾動，這將在磁頭懸掛裝置的Z方向產(chǎn)生不穩(wěn)定的流體力，從而減弱各種振動形式并引起懸掛裝置顫動。解決此問題還需進行一些測試。
結合圖4，可以通過分析計算出載重梁的扭轉剛度，并可相應設定。假設T1顫動是由以上所述的原因引起的，載重梁凹陷處的扭轉角θ可以由分析得到的扭轉剛度S(x)以及單位面積上不穩(wěn)定的流體力F(t)作用于一個沿載重梁中心軸的半面(half face)上而產(chǎn)生的力矩M(x)來計算得到。
坐標系統(tǒng)的設置如圖14A和圖14B所示。其中，圖14A為載重梁的形函數(shù)y＝f(x)。作用于載重梁剛性件x處的力矩M(x)表達如下M(x)=∫0f(x)F(t)·ydydx.....(2)]]>圖14B中，作為x的函數(shù)的扭轉剛度S(x)，可以通過計算得出。
由表達式(2)和S(x)，凹陷處的扭轉角表達式如下θ=F(t)∫01∫0f(x)ydyS(x)dx.....(3)]]>如果不穩(wěn)定的流體力F(t)＝1，表達式(3)變?yōu)?amp;theta;=∫01∫0f(x)ydyS(x)sx....(4)]]>由表達式(4)和發(fā)明人的試驗結果表明，隨著θ值的減小，與Z高度有關的載重梁的T1振幅和T1顫動位移也隨之減小。
可用形函數(shù)f(x)＝B表示的載重梁的力矩M(x)和扭轉剛度可表示如下M(x)∝B2(5)S(x)∝G·h3·Bx.....(6)]]>式中，G是橫向彈性模量，h是載重梁的厚度。由表達式(4)，(5)，(6)，凹陷處的扭轉角為θ∝=∫0f(x)x·BG·h3dx=B·l22G·h3.....(7)]]>表達式(7)顯示了扭轉角θ隨著厚度h的增加，長度L的減小，寬度B的減小以及剛度G的模量的增加而減小。
T1頻率表達式如下
如果G/ρ不變，T1頻率將會隨著厚度h的增加，長度L的減小，寬度B的減小而增大。這與降低扭轉角θ在技術上是一樣的，但在程度上有所差別。
基于以上的發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人提供了一種具有多層結構的磁頭懸掛裝置。
圖15為實施例1中的三層結構與相關技術的結構的重量比較表。
在圖15中，最左邊第一欄為部件名稱，第二欄為厚度，第三欄為相關技術中的各部件的重量，第四欄為一個三層結構的部件重量，第五欄為另一個三層結構的部件重量。這些部件分別為底座板，載重梁，彈性件，彎曲件和滑動觸頭。
每個底座板的厚度為t＝0.15mm，每個載重梁的厚度為t＝0.1mm，每個彎曲件的厚度為t＝38μm。
相關技術中的載重梁是由不銹鋼(圖15中名稱為SUS)制成，總厚度為t＝100μm。第一個三層結構包括兩個由不銹鋼(圖15中名稱為SUS)制成的厚度為t＝25μm的金屬層和一個由聚酰亞胺(圖15中名稱為PI)制成的厚度為t＝50μm的樹脂層，其總厚度為t＝100μm。
第二個三層結構包括兩個由不銹鋼(圖15中名稱為SUS)制成的厚度分別為t＝38μm和t＝20μm的金屬層和一個由聚酰亞胺(圖15中名稱為PI)制成的厚度為t＝42μm的樹脂層，其總厚度為t＝100μm。
第三欄中相關技術中的部件重量總和為51.0mg。第一個和第二個三層結構的部件重量在第四欄和第五欄。第一個三層結構的部件總重量為35.6mg，第二個三層結構的部件總重量為37.1mg。
即，第一個三層結構的部件總重量比相關技術的輕30％，第二個三層結構的部件總重量比相關技術的輕27％。實施例1中的任何一個三層結構都可以改善剛性件的剛度，而不增加其厚度，并能大大地降低其重量。
圖16A至19B顯示了和相關技術中在磁頭懸掛裝置上進行測試的結果。其中，圖16A和16B顯示了在空氣擾動測試中測得的偏離磁道位移。圖17A和17B顯示了轉移函數(shù)測試結果。圖18A和18B分別顯示了在空氣擾動測試中測得的與Z-高度(在安裝好時)T1扭轉角。圖19A和19B分別顯示了在空氣擾動測試中測得的與Z-高度有關的T1偏離磁道位移。圖20是測試結果總表。
圖16A，17A，18A和19A是與實施例1中的磁頭懸掛裝置11有關的測試結果。圖16B，17B，18B和19B對應于相關技術中的測試結果。在圖20中，實施例1的三層載重梁含有厚分別為t＝38μm和t＝20μm的不銹鋼層(圖20中SUS)，以及一個厚為t＝42μm的聚酰亞胺樹脂層(圖20中PI)。三層結構總重為37.1mg。相關技術中的載重梁是用厚為t＝51μm，重為49.1mg的不銹鋼層(圖20中SUS)制得。測量是在激光多普勒測速儀上進行的。增益測試是在底座板振動時進行的，其中增益是輸出與輸入的比值。顫動測試是在磁盤旋轉并觀察到擺動時進行的，其中測量值是一個輸出值。
共振特征的測試結果顯示于圖17A和17B中?？諝鈹_動特征的測試結果顯示于圖16A，16B，18A，18B，19A和19B中。由空氣擾動引起的偏離磁道位移見圖17A和17B。偏離磁道位移的Z-高度敏感性顯示于圖18A和18B中。圖18A，18B，19A和19B中，橫坐標的單位是毫米，橫坐標的大小是橫坐標上的兩位的數(shù)值與0.0254的乘積。
圖16A中的三層結構顯示了T1共振頻率是9.0KHz。而在相關技術的圖16B中，T1共振頻率是5.0KHz。即三層結構有利于增加T1顫振共振頻率。
就擺動而言，圖17A中的三層結構顯示的共振頻率是17.8KHz，而在相關技術的圖17B中，T1共振頻率是12.5KHz。即三層結構有利于增加擺動共振點。而擺動是由相變決定的。
就空氣擾動導致的T1扭轉角而言，圖18A中的三層結構顯示了一個與Z-高度無關的平均為0.0004度的扭轉角。相關技術的圖18B中顯示的平均扭轉角為0.0005度。即，由空氣擾動引起的扭轉角在這種三層結構中比相關技術中小1/10。因此這種三層結構有利于抵抗空氣擾動。
就由空氣擾動引起的T1偏離磁道位移而言，圖19A中的三層結構的T1偏離磁道位移變化穩(wěn)定，與Z-高度的變化無關，只顯示出很小的斜度。而相關技術的圖19B中的T1偏離磁道位移隨Z-高度的變化而變化，顯示出較大幅度的斜度。Z-高度的變化是由于在制造和裝配時的錯誤使得實際Z-高度值與設計值發(fā)生偏差而產(chǎn)生的。三層結構的T1偏離磁道位移值在允許的Z-高度的變化范圍內(nèi)，可靠性高。另一方面，相關技術中的T1偏離磁道位移值在Z-高度為36×0.0254mm到20×0.0254mm范圍內(nèi)較大，在Z-高度為20×0.0254mm處的可靠性最低。與相關技術相比，本發(fā)明的三層結構可以降低由空氣擾動產(chǎn)生的顫動，減小讀/寫錯誤，并能增加軌道密度。
這些測試結果驗證了發(fā)明人的考慮，即三層結構可以有效地減輕磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的重量，改善剛性件(27)的剛度，實現(xiàn)彈性件(29)的低剛度常數(shù)，并具有以上所述的優(yōu)點。
實施例1中的底座19(圖5)是將三層增強件45附于固定在支架臂9(圖4)上的底座板22上形成的。因此，底座19很輕，并能使底座板22增強，從而穩(wěn)定地支撐支架5上的載重梁21。
根據(jù)此方法，實施例1中制得的磁頭懸掛裝置的重量輕，能夠使各種振形振幅最小，增加共振頻率，有效防止由空氣擾動引起的顫動。實施例2圖21是本發(fā)明實施例2的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置11A的平面視圖。圖22是附于支架臂9上的磁頭懸掛裝置11A的截面圖。圖中，與實施例1中相對應的部件用相同的標號表示。
當支架臂9上的裝配點到凹陷37的距離較長時，對磁頭懸掛裝置11A是較合適的。磁頭懸掛裝置11A的剛性件27有一個包含了金屬層28a和28b以及一個插于金屬層28a和28b之間的樹脂層28c的三層結構。磁頭懸掛裝置11A的彈性件29A形成于剛性件27的一端，并與金屬層28b是一個整體。與剛性件27不同，彈性件29A有一個整體的支撐件103。
磁頭懸掛裝置11A的底座19A有一個底座板22。底座板22的凸緣23有一個延長件105。延長件105通過焊接等固定到彈性件29A的支撐件103上。
剛性件27有一個包含了金屬層28a和28b以及一個插于金屬層28a和28b之間的樹脂層28c的三層結構。這種結構可以減輕自身重量并改善其剛度。樹脂層28c具有減振效果。彈性件29A與金屬層28b是一個整體，用以提供一個低剛度常數(shù)。
實施例2提供的效果與實施例1的幾乎完全一樣。根據(jù)實施例2，與彈性件29A為一整體的支撐件103可以通過激光焊接等固定在底座板22的延長件105上，從而使制造更為簡單，并能使重量減輕。
實施例3圖23為本發(fā)明實施例3的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置11B的截面圖。圖中，與實施例1相對應的部件用相同的標號表示。
磁頭懸掛裝置11B的一個增強件45B上有一些減重孔(未顯示)。磁頭懸掛裝置11B的底座19B有一個帶有一個孔(未顯示)的凸臺25。
磁頭懸掛裝置11B有一個載重梁21B，包括了一個剛性件27B和一個彈性件29B。
根據(jù)實施例3，剛性件27B有一個包含了金屬層107a和107b以及一個插于金屬層107a和107b之間的樹脂層107c的三層結構。此外，還有分別在三層結構的頂面和底面上的樹脂層107e和107g，以及分別在樹脂層107e和107g上的金屬層107d和107f。即，剛性件27B共有七層結構。
與剛性件27B類似，底座19B的增強件45B也有一個包括了增強金屬層109a，109b，109d和樹脂層109f，109c，109e，109g的七層結構。
彈性件29B包括了一個與金屬層107a和增強金屬層109a為一整體的金屬層110a，一個與金屬層107b和增強金屬層109b為一整體的金屬層110b，一個與樹脂層107c和109c為一整體的樹脂層110c。即彈性件29B有一個三層結構，其層數(shù)比剛性件27B或增強件45B的層數(shù)少。
實施例3沒有使用底座板，而是將凸臺25直接固定到增強件45B的增強金屬層109d上。剛性件27B，彈性件29B和增強件45B的重量與實施例1的相同。
實施例3中的多層剛性件27B，增強件45B和多層彈性件29B的層數(shù)比實施例1少，但是與實施例1的各部件的作用相同。由于具有更多的樹脂層，實施例3進一步減輕了磁頭懸掛裝置的重量。
根據(jù)實施例3，增強件45B可以只包括一層增強金屬層。底座19B的凸臺25可以省略，而將增強件45B直接附著于支架臂9上。
彈性件29B可以有一個包括金屬層110a或110b以及樹脂層110c的兩層結構。除此之外，彈性件29B還可以有只包括金屬層110a或110b的單層結構。金屬層110a，110b和樹脂層110c的放置位置可以改變。即樹脂層110c不一定夾在金屬層110a和110b之間。例如，金屬層110a和110b中的一個可以被樹脂層110c代替。此時，兩層樹脂層110c和110a或110b可以由不同的樹脂材料制成。
實施例4圖24為本發(fā)明實施例4的磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置11C的截面圖。圖中，與實施例1相對應的部件用相同的標號表示。磁頭懸掛裝置11C的一個增強件45C上有一些減重孔(未顯示)。底座22有一個孔(未顯示)。
磁頭懸掛裝置11C有一個含有剛性件27C和彈性件29C的載重梁21C。根據(jù)實施例4，剛性件27C有一個包含了金屬層111a和111b以及一個插于金屬層111a和111b之間的樹脂層111c的三層結構。磁頭懸掛裝置11C的底座19C有一個增強件45C。增強件45C有一個包含了增強金屬層113a和113b以及一個插于金屬層113a和113b之間的樹脂層113c的三層結構。
彈性件29C獨立于剛性件27C和增強件45C，并通過激光焊接與剛性件27C的金屬層111b以及增強件45C的增強金屬層113b相接。剛性件27C，彈性件29C和增強件45C的厚度均與實施例1的相同。
剛性件27C的三層結構，彈性件29C的單層結構，以及增強件45C的三層結構的作用效果與實施例1的幾乎完全相同。實施例4中的彈性件29C是一個獨立的部件，因而其厚度和形狀可以隨意確定。
剛性件27C的結構并不局限于三層結構。它可以有更多的樹脂層和金屬層，而有四層或更多的總層數(shù)。增強件45C也可以有更多的層數(shù)。此外，增強件45C可以有包括一層增強金屬層和一層脂層樹的兩層結構，或只有一層增強金屬層的單層結構。
底座19C可以沒有底座板22。本例中，增強件45C直接固定到支架臂9上。彈性件29C可以延伸到剛性件27C之下，如點劃線所示，或者延伸到增強件45C之下，如點劃線所示。如果彈性件29C沿兩個方向中的一個方向延伸，則不會沿另一個方向延伸。
權利要求
1.一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置，包括一底座，附著在支架上；一載重梁，含有由底座支撐的一個剛性件和一個彈性件，對安裝在剛性件前端的一個數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載；和一彎曲件，附著在載重梁上并提供給磁頭，該剛性件有一個包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層的至少三層的多層結構，該彈性件的層數(shù)比剛性件的少。
2.如權利要求1中的磁頭懸掛裝置，其中所述的剛性件具有由兩層金屬層和一層插于金屬層之間的樹脂層組成的三層結構；所述的彈性件是在剛性件的一端與剛性件的一層金屬層整體形成；與剛性件不同，彈性件有一個用于增強底座的整體增強金屬層；該層增強金屬層，另一層增強金屬層以及插于增強金屬層之間的一層樹脂層構成了包括至少三層結構的增強件；和該增強件附著在底座板上，形成附著在支架上的底座。
3.如權利要求1中的磁頭懸掛裝置，其中所述的剛性件是一個包括兩層金屬層和一層插于金屬層之間的樹脂層在內(nèi)的三層結構；所述的彈性件是在剛性件的一端與剛性件的一層金屬層整體形成；與剛性件不同，該彈性件有一個整體支撐件；和該支撐件支撐著底座板，形成附著在支架上的底座。
4.一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置，包括一底座，附著在支架上；一載重梁，含有由底座支撐一個剛性件和一個彈性件，對安裝在剛性件前端的一個數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載；和一彎曲件，附著在載重梁上并提供給磁頭，該剛性件有一個包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層在內(nèi)的至少三層的多層結構，該底座有一個包括增強金屬層和插于增強金屬層之間的樹脂層在內(nèi)的至少三層的多層結構，該彈性件有一個至少兩層的多層結構，包括一個金屬層和一個樹脂層，彈性件的金屬層與剛性件的一個相應的金屬層以及底座的一個相應的增強金屬層是一個整體，彈性件的樹脂層與彈性件和底座的樹脂層是一個整體，彈性件的層數(shù)比剛性件和底座任何一個的層數(shù)都少。
5.一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置，包括一底座，附著在支架上；一載重梁，含有由底座支撐一個剛性件和一個彈性件，對安裝在剛性件前端的一個數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載；和一彎曲件，附著在載重梁上并提供給磁頭，該剛性件有一個包括金屬層和插于金屬層之間的樹脂層在內(nèi)的至少三層的多層結構，該底座有一個包括增強金屬層和插于增強金屬層之間的樹脂層在內(nèi)的至少三層的多層結構，該彈性件獨立于剛性件和底座，并連接在剛性件的一個金屬層和底座的一個增強金屬層上。
6.如權利要求1的磁頭懸掛裝置，其中剛性件的樹脂層和一個金屬層在彎曲件與剛性件的另一個金屬層相固定的位置處開設了一些減重孔。
7.如權利要求2的磁頭懸掛裝置，其中剛性件的樹脂層和一個金屬層在彎曲件與剛性件的另一個金屬層相固定的位置處開設了一些減重孔。
8.如權利要求3的磁頭懸掛裝置，其中剛性件的樹脂層和一個金屬層在彎曲件與剛性件的另一個金屬層相固定的位置處開設了一些減重孔。
9.如權利要求4的磁頭懸掛裝置，其中剛性件的樹脂層和一個金屬層在彎曲件與剛性件的另一個金屬層相固定的位置處開設了一些減重孔。
10.如權利要求5的磁頭懸掛裝置，其中剛性件的樹脂層和一個金屬層在彎曲件與剛性件的另一個金屬層相固定的位置處開設了一些減重孔。
11.如權利要求2的磁頭懸掛裝置，其中所述的底座具有一個附著在支架上的底座板；該底座板固定在底座的一個增強金屬層上，在該固定位置處的底座的另一層金屬層和樹脂層上設置了一些減重孔。
12.如權利要求4的磁頭懸掛裝置，其中所述的底座具有一個附著在支架上的底座板；該底座板固定在底座的一個增強金屬層上，在該固定位置處的底座的另一層金屬層和樹脂層上設置了一些減重孔。
13.如權利要求5的磁頭懸掛裝置，其中所述的底座具有一個附著在支架上的底座板；該底座板固定在底座的一個增強金屬層上，在該固定位置處的底座的另一層金屬層和樹脂層上設置了一些減重孔。
14.如權利要求6的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
15.如權利要求7的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
16.如權利要求8的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
17.如權利要求9的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
18.如權利要求10的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
19.如權利要求11的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
20.如權利要求12的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
21.如權利要求13的磁頭懸掛裝置，其中減重孔通過蝕刻得到。
22.如權利要求1到21的磁頭懸掛裝置，其中剛性件中至少一層金屬層提供有塑性加工件。
23.一種制造磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置的方法，包括采用至少為三層的包括了金屬層和插于金屬層之間的樹脂層的多層底座材料；去除部分底座多層材料，以形成磁頭懸掛裝置的底座和載重梁，該載重梁包括剛性件和彈性件。
24.如權利要求23的方法，其中部分去除多層底座材料的過程包括了一個蝕刻過程。
全文摘要
一種磁盤驅動器的磁頭懸掛裝置，具有一個附著在支架上的底座19，一個由底座支撐的含有一個剛性件27和一個彈性件29的載重梁21，對安裝在剛性件前端的一個數(shù)據(jù)讀/寫磁頭施加負載，和一個支撐磁頭的附著在載重梁上的彎曲件49。剛性件有一個包括金屬層28a，28b和插于金屬層之間的樹脂層28c在內(nèi)的至少三層的多層結構。彈性件的層數(shù)比剛性件的少。
文檔編號G11B21/21GK1391213SQ0212249
公開日2003年1月15日 申請日期2002年6月4日 優(yōu)先權日2001年6月4日
發(fā)明者高木康司, 入內(nèi)嶌修, 半谷正夫, 東司, 唐澤巧 申請人:日本發(fā)條株式會社