CN1391213A - 磁盘驱动器的磁头悬挂装置及其制造方式 - Google Patents

Abstract

一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置，具有一个附着在支架上的底座19，一个由底座支撑的含有一个刚性件27和一个弹性件29的载重梁21，对安装在刚性件前端的一个数据读/写磁头施加负载，和一个支撑磁头的附着在载重梁上的弯曲件49。刚性件有一个包括金属层28a，28b和插于金属层之间的树脂层28c在内的至少三层的多层结构。弹性件的层数比刚性件的少。

Description

磁盘驱动器的磁头悬挂装置及其制造方式

技术领域

本发明涉及一种安装在信息处理装置如个人电脑中的磁盘驱动器的磁头悬挂装置以及制造这种磁头悬挂装置的方法。

背景技术

硬盘驱动器(HDD)在旋转的磁盘或磁光盘上记录信息并从其上复制信息。磁盘是由一个通过位置控制电动机带动的绕轴旋转的支架支撑着。

美国专利No.4,167,765公开了一种支架。这种公开的支架包含了一个支架臂，一个位于支架臂前末端的磁头悬挂装置，一个附于磁头悬挂装置上的磁头，以及一个位于上的滑动触头。滑动触头朝向磁盘。当磁盘以高速旋转时，滑动触头稍微浮动离开磁盘，在磁盘和滑动触头之间形成一个空气轴承。

磁头悬挂装置包含了一个由精密的薄板簧制成的载重梁，一个由非常薄的板簧制成的弯曲件，其通过激光焊接固定在载重梁前端，一个通过激光焊接固定在载重梁的底座上的底座板。底座板安装在支架臂的悬挂装置附着面上。

新近的硬盘驱动器多使用高密度的磁盘，并以高速驱动磁盘。这种高密度盘的磁道较窄，因此由于气流和磁盘振动等产生的扰动易引起磁头偏离磁道中心。

控制这种扰动并增加可控带对于保持磁头位于磁道中心来说是很重要的。

同样，控制磁盘驱动器中位于致动器和滑动触头之间的磁头悬挂和支架臂的不同共振形式和空气扰动的振幅和频率也是很重要的。最近的高密度、高转速磁盘要求磁头悬挂装置具有高刚性和低的刚度常数。

图1为相关技术的一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置201。磁头悬挂装置201有一个含有长为L1的刚性件203a和长为L2的弹性件203b的载重梁203。刚性件203a和弹性件203b是由同一单块金属板形成的一个整体。因此很难同时满足刚性件203a要求的高的刚度和弹性件203b要求的低的刚度常数。

如果增加刚性件203a的厚度，可以改善它的扭转刚度，但是也会增加刚性件203a的重量。刚性件203a的材料和厚度受到弹性件203b的限制，即不可能与弹性件203b分开而单独增加203a部分的厚度。

图2和图3显示了美国专利No.5,187,625公开的一种磁头悬挂装置。该磁头悬挂装置201A有一个刚性件203a和一个弹性件203b，并通过底座板209由支架臂支撑。其中，与图1中相对应的部件用相同的标号表示。

图3是图2沿SC-SC方向的截面图。磁头悬挂装置201A的载重梁203是一个三层结构。即载重梁203由两层金属板217和219以及一层插在两金属板217和219之间的树脂层221组成，用于衰减磁头悬挂装置201A中的各种共振形式。

在磁头悬挂装置201A中，弹性件203b也有一个类似于刚性件203a的三层截面，因此难于产生低的刚度常数并且施加合适的弹簧载荷。

磁头悬挂装置201A有一个由于三层结构的弯曲而产生的槽205。对这样的多层结构很难正确地进行弯曲，并且制造成本也会增加。

发明内容

本发明提供了一种能实现要求的功能的磁盘驱动器的磁头悬挂装置，以及它的制造方法。

本发明的第一个方面提供了一种磁盘的磁头悬挂装置。该磁头悬挂装置具有一个附于支架上的底座，一个由底座支撑的含有一个刚性件和一个弹性件的载重梁，对装在刚性件前端的数据读/写磁头施加负载，以及一个弯曲件，附于载重梁上并且提供给磁头。刚性件是一个至少为三层的多层结构，包括金属层和插于金属层之间的树脂层。与刚性件相比，弹性件包含的层数较少。

在第一方面的磁头悬挂装置中，本发明的第二方面提供了具有两个金属层和一个插于金属层之间的树脂层的三层结构的刚性件，和由刚性件末端的一个金属层延伸而形成的弹性件。与刚性件不同，弹性件有一个用于加固底座的整体的增强金属层。这层增强金属层与另一层增强金属层，以及插于这两层增强金属层之间的树脂层形成了含有至少三层结构的多层增强件。这个增强件附于底座板上，构成附于支架上的底座。

在第一方面的磁头悬挂装置中，本发明的第三方面提供了具有两层金属层和一层插于金属层之间的树脂层的三层结构的刚性件，以及由刚性件末端的一个金属层延伸而形成弹性件。与刚性件不同，弹性件有一个整体的支撑件。该支撑件附于底座板上，构成附于支架上的底座。

本发明的第四方面提供了一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置。该磁头悬挂装置具有一个附于支架上的底座，一个由底座支撑的含有一个刚性件和一个弹性件的载重梁，对装在刚性件前端的数据读/写磁头施加负载，以及一个为磁头提供的附着于载重梁上的弯曲件。刚性件是一个至少为三层的多层结构，包括金属层和插于金属层之间的树脂层。底座有一个至少三层的多层结构，包括增强金属层和一层插于增强金属层之间的树脂层。弹性件有一个至少两层的多层结构，包括一层金属层和一层树脂层。弹性件的金属层与刚性件的相应的一层金属层以及底座的相应的一层增强金属层形成一个整体。弹性件的树脂层与弹性件和底座的树脂层形成一个整体。弹性件的层数比任何一个刚性件和底座的都少。

本发明的第五方面提供了一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置。该磁头悬挂装置具有一个附于滑架上的底座，一个由底座支撑的具有一个刚性件和一个弹性件的载重梁，对装在刚性件前端的数据读/写磁头施加负载，以及一个为磁头提供的附着于载重梁上的弯曲件。刚性件是一个至少为三层的多层结构，包括金属层和插于金属层之间的树脂层。底座有一个至少三层的多层结构，包括增强金属层和一层插于增强金属层之间的树脂层。弹性件独立于刚性件和底座，并连接在刚性件的一个金属层和底座的一个增强金属层上。

在以上第一到第五方面的磁头悬挂装置中，本发明的第六方面在刚性件的树脂层和一层金属层的在弯曲件与另一层金属层相固定的位置处形成了减重孔。

在第二，第四，和第五方面中的任一磁头悬挂装置中，本发明的第七方面提供了一种具有附着在支架上的底座板的底座。底座板固定在底座的一个增强金属层的一个位置上，在该位置处，底座的另一个金属层和树脂层上形成了减重孔。

在第六和第七方面中的任一磁头悬挂装置中，本发明的第八方面采用了蚀刻来形成减重孔。

在以上第一到第八方面的磁头悬挂装置中，本发明的第九方面在刚性件的金属层中，至少提供含有一个塑性处理零件的金属层。

为制造第一到第九方面中的磁头悬挂装置，本发明的第十方面采用的多层底座材料至少包括了金属层和插于金属层之间的树脂层的三层。底座多层材料的一部分被去除以形成底座和包括刚性件和弹性件的载重梁。

为制造第十方面中的磁头悬挂装置，本发明的第十一方面通过蚀刻来部分地去除多层底座材料。

根据本发明的第一方面，刚性件是一个至少为三层的多层结构，其包括金属层和插于金属层之间的树脂层。与刚性件相比，弹性件的层数较少。这种结构可以使第一部分的磁头悬挂装置的总重减轻，使刚性件的刚度得以改进，使弹性件具有低刚度常数，并实现树脂层的减震作用。

本发明的第一方面总体上减轻了磁头悬挂装置，减小了各种共振形式的振幅，并提高了共振频率。本发明的第一方面使在磁盘驱动器上的磁盘高速旋转时产生的空气扰动为最小，并防止由于空气扰动而导致的磁头悬挂装置的颤动。

刚性件的多层结构改善其本身的刚性，因此不需要使用刚性改进弯曲部或肋。这可以使在磁盘驱动器上的磁盘高速旋转时产生的空气阻力或扰动最小，因此能够有效防止磁头悬挂装置的颤动。

除了发明的第一方面的效果外，发明的第二方面提供的包括金属层和插于金属层之间的树脂层的三层刚性件减轻了其自身重量，因此能改善其刚性，同时还具有减震作用。

根据发明的第二方面，弹性件形成于刚性件的端部，与刚性件中的一个金属层成为整体。刚性件由于具有三层结构而改善了它的刚性，弹性件由于具有单层结构而实现了低刚度常数。

根据发明的第二方面，弹性件有一个用于加固底座的整体的增强金属层。这层增强金属层与另一层增强金属层，以及插于这两层增强金属层之间的树脂层形成了含有至少三层结构的多层增强件。该增强件附于底座板，并形成附于支架的底座。发明的第二方面降低了磁头悬挂装置的重量，加固了底座板，稳固地支撑着位于支架上的载重梁。

发明的第二方面整体上减轻了磁头悬挂装置，减小了各种共振形式的振幅，并提高了共振频率，并防止由于空气扰动而导致的磁头悬挂装置的颤动。

除了发明的第一方面的效果外，发明的第三方面提供的包括金属层和插于金属层之间的树脂层的三层刚性件减轻了其自身重量，因此能改善其刚性，同时还具有减震作用。

发明的第三方面一个具有三层结构的刚性件，其包括了两层金属层和一层插于金属层之间的树脂层。弹性件形成于刚性件的端部，与刚性件中的一个金属层成为一整体。与刚性件不同，弹性件有一个整体的支撑件。该支撑件支撑底座板上，构成附于支架上的底座。因此，三层刚性件实现了高刚性而单层弹性件确保了一个低刚度常数。

发明的第三方面整体上减轻了磁头悬挂装置，减小了各种共振形式的振幅，提高了共振频率，并防止由于空气扰动而导致的磁头悬挂装置的颤动。

根据发明的第四方面，包括了金属层和一层插于金属层之间的树脂层的三层刚性件减轻了刚性件的重量，改善了其刚性，同时还具有减震作用。

根据发明的第四方面，多层底座至少含有三层，包括增强金属层和一层插于增强金属层之间的树脂层。多层底座减轻了底座的重量，加固其本身，并能确保载重梁在磁盘驱动器支架上。

根据发明的第四方面，多层弹性件至少有两层结构，包括一个金属层和一个树脂层，该弹性件的金属层与刚性件的一个相应的金属层以及底座的一个相应的增强金属层是一个整体。弹性件的树脂层与弹性件和底座的树脂层是一个整体。弹性件的层数比任何一个刚性件和底座的都少，因此，可以确保弹性件具有低的刚度常数。

发明的第四方面整体上减轻了磁头悬挂装置，进一步减小了各种共振形式的振幅，提高了共振频率，并防止由于空气扰动而导致的磁头悬挂装置的颤动。

根据发明的第五方面，多层刚性件至少含有三层，包括金属层和一层插于增强金属层之间的树脂层。该多层刚性件减轻了刚性件的重量，改善了其刚性，同时还具有减震作用。

根据发明的第五方面，多层底座至少含有三层，包括增强金属层和一层插于增强金属层之间的树脂层。该多层底座减轻了底座的重量，加固其本身，并能确保使载重梁在磁盘驱动器支架上。

根据发明的第五方面，弹性件独立于刚性件和底座，并连接在刚性件的一个金属层和底座的一个增强金属层上。因此，弹性件不会受到刚性件和底座的影响，因而能确保一个低刚度常数。

发明的第五方面整体上减轻了磁头悬挂装置，进一步减小了各种共振形式的振幅，提高了共振频率，并防止由于空气扰动而导致的磁头悬挂装置的颤动。

除了发明的第一到第五方面的效果外，第六方面在刚性件的树脂层和一层金属层的用弯曲件与另一层金属层相连的位置处形成了减重孔。当弯曲件焊接到刚性件上时，这些减重孔可以防止树脂层以及金属层和树脂层之间的接合面受到焊接热的影响。第六方面将弯曲件固定到刚性件上并确保了刚性件的刚性。

除了发明的第二，第四和第五方面的效果外，本发明的第七方面提供了一种用底座板附着在支架上的底座。底座板固定在底座的一个增强金属层上，并在此固定位置处的底座的另一个金属层和树脂层上也开设了一些减重孔。当底座板焊接到一个增强金属层时，减重孔可以防止树脂层以及金属层和树脂层之间的接合面受到焊接热的影响。本发明的第七方面中，将底座板固定到增强金属层，确保了三层底座的增强功能。

除了发明的第六和第七方面的效果外，第八方面采用了蚀刻技术来得到减重孔。

除了发明的第一到第八方面的效果外，第九方面提供的刚性件的金属层中，至少有一层含有一个塑性处理的零件。第九方面中只在刚性件中的一层金属层上形成槽和凹陷，而没有将刚性件的三层结构视为一个整体来加工。结果，本发明的第九方面能够容易且准确的形成槽和凹陷。

除了发明的第一到第九方面的效果外，本发明的第十方面中采用的多层底座材料至少为三层，包括了金属层和插于金属层之间的树脂层。底座多层材料的一部分被去除以形成底座和包括刚性件和弹性件的载重梁。通过本发明的第十方面可以方便精确地形成磁头悬挂装置。

除了发明的第十方面的效果外，本发明的第十一方面中，通过蚀刻技术来部分地去除多层底座材料。通过本发明的第十一方面可以方便精确地形成磁头悬挂装置。

附图说明

图1为根据相关技术的一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置的透视图；

图2为根据相关技术的另一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置的透视图；

图3为图2沿SC-SC方向的截面图；

图4为根据本发明的实施例1的带有磁头悬挂装置的硬盘驱动器的部分截面图；

图5为实施例1的磁头悬挂装置从弯曲件反面看的透视图；

图6为实施例1的磁头悬挂装置的载重梁的透视图；

图7为图6沿SA-SA方向的截面图；

图8为图5沿SB-SB方向的截面图；

图9为实施例1的载重梁的焊点的截面图；

图10A至10E显示了实施例1的载重梁的制造方法。图10A显示了一个多层底座材料的形成过程，图10B显示了抗蚀剂涂敷，暴光，显影过程，图10C显示了一个不锈钢的蚀刻过程，图10D显示了一个抗蚀剂去除的过程，图10E显示了一个树脂的蚀刻过程；

图11为实施例1的一个改进的磁盘驱动器的磁头悬挂装置的载重梁的透视图；

图12为实施例1的改进的另一个磁盘驱动器的磁头悬挂装置的载重梁的透视图；

图13为实施例1的改进的另一个磁盘驱动器的磁头悬挂装置的载重梁的透视图；

图14A为载重梁的形函数；

图14B为载重梁的扭转刚度；

图15为实施例1与相关技术的重量比较表；

图16A和16B为在实施例1和相关技术的磁头悬挂装置上进行的空气扰动测试中测得的偏离磁道位移的视图；

图17A和17B为在实施例1和相关技术的磁头悬挂装置上测得的转移函数图；

图18A和18B分别显示了在实施例1和相关技术的磁头悬挂装置上测得的Z-高度和T1(第一扭形)扭转角之间的关系；

图19A和19B分别显示了在实施例1和相关技术的磁头悬挂装置上测得的Z-高度和T1偏离磁道位移之间的关系；

图20为实施例1和相关技术的特征比较表；

图21为本发明实施例2的磁盘驱动器的磁头悬挂装置的平面视图；

图22为实施例2的硬盘驱动器的部分截面图；

图23为本发明实施例3的磁盘驱动器的磁头悬挂装置的截面图；

图24为本发明实施例4的磁盘驱动器的磁头悬挂装置的截面图。

具体实施方式

实施例1

图4为本发明实施例1的带有磁头悬挂装置的硬盘驱动器的部分截面图。硬盘驱动器1有一个支架5。支架5由一个如音圈电动机的位置控制电动机7来驱动，并绕轴3旋转。支架5有多个支架臂9(图1中有4个)，每一个都在其前端支撑着磁头悬挂装置11。磁头悬挂装置11在其前端有一个磁头13。

支架5绕轴3旋转，并将磁头13移动到磁盘15的目标磁道上。每一个磁头13都有一个面向磁盘15的磁道的滑动触头17。滑动触头上有传感器(未显示)。

当磁盘15以高速旋转时，空气进入到磁盘15和滑动触头17之间，因此滑动触头17轻轻地浮于磁盘15之上，并在磁盘15和滑动触头17之间形成空气轴承。

图5是从弯曲件49反面看的一个磁头悬挂装置11的透视图。磁头悬挂装置11有一个底座19和一个载重梁21。

底座19有一个附于支架臂9(图4)的底座板22。底座板22可由不锈钢等制成，并具有一个凸缘(flange)23和凸台25。

根据实施例1，凸缘23为矩形平面形状，厚度可为t＝0.15mm。凸缘23也可以为圆形平面形状。

凸台25与支架臂9(图4)上的一个孔相配合，用一个夹具将凸台25的直径扩展以将底座板22固定到支架臂9上。

载重梁21加载到位于载重梁21前端的磁头13的滑动触头17上。参照图6，载重梁21具有一个刚性件27和一个弹性件29。刚性件27为三角形，并由底座端27b向前端27a逐渐变窄。刚性件27的厚度可为t＝100μm。

图7为图6沿SA-SA方向的截面图。刚性件27有一个粘结在一起的三层结构，包括金属层28a和28b以及插于金属层28a和28b之间的树脂层28c。金属层28a和28b可用不锈钢制得。金属层28a的厚度可为t1＝38μm，金属层28b的厚度可为t3＝20μm。树脂层28c可用聚酰亚胺树脂或环氧树脂制得，其厚度可为t2＝42μm。28a，28b和28c的厚度t1，t3和t2的总和设定为100μm。但以上这些厚度也可以设定为其他值。

刚性件27有三个通孔31a，31b和33。孔31a和31b是用来减轻磁头悬挂装置11的重量的，透孔33是用来定位弯曲件49。孔31a，31b和33可以通过蚀刻来获得。

刚性件27的前端27a仅由金属层28b制成。前端27a可以通过对金属层28a和树脂层28c进行蚀刻获得。通过挤压在前端27a形成凹陷37，并与弯曲件49的舌片相接触。

根据实施例1，凹陷37只在金属层28b上塑性形成。与在三层刚性件27上形成凹陷37相比，在金属层28b上利用压制形成凹陷37更加容易并且可获得更高的精确度。

弹性件29与刚性件27的金属层28a成为整体，位于刚性件27的一端。弹性件29的层数比刚性件27的层数少，例如，为一层。根据实施例1，弹性件29用不锈钢制得，厚度为t＝38μm。弹性件29有一个开口39和侧边41a和41b，用于提供低刚度常数。

在刚性件27对面，弹性件29有一个用于加固底座19的整体的增强金属层43a。根据实施例1，金属层43a是用不锈钢制得，厚度为t＝38μm。金属层43a和另一个增强金属层43b以及插于金属层43a和43b之间的树脂层43c粘合在一起形成三层结构的增强件45。

增强件45的金属层43a，43b和树脂层43c对应于刚性件27的金属层28a，28b和树脂层28c。金属层43b用不锈钢制得，厚度为t＝20μm。树脂层43c可用聚酰亚胺树脂或环氧树脂制得，其厚度可为t＝42μm。

增强件45的为矩形平面形状，大体对应于底座板22的凸缘23的平面形状。

图5中，增强件45附着于底座板22上，并通过激光焊接固定到48处。此时，底座板22的前缘22a与弹性件29的开口39的后缘39a一致。当底座板22附着于支架5上时，底座板22支持着弹性件29的后端，而弹性件29可对刚性件27进行弹性支持，因而能提供需要的功能。

底座板22的凸缘23可以按比例缩小，使得前缘22a从开口39的后缘39a处与凸台25更为接近。凸缘23可以为环绕凸台25的圆形。

图5中，弯曲件49附着在刚性件27上。弯曲件49具有端部(未显示)。弯曲件49可以是由一个弹性的薄轧制不锈钢板的金属基片，一层在金属基片上形成的绝缘层，以及在绝缘层上形成的导体制得。导体可以为4个。导体的一端与磁头13的端部相连，另一端与后端部相连。弯曲件49的舌片57支撑着滑动触头17。舌片57与刚性件27的凹陷37相接。弯曲件49在焊接点61处焊接到刚性件27上，在焊接点63处焊接到增强件45上。

图8和图9显示了将底座板22焊接到增强件45上以及将弯曲件(flexure)49焊接到刚性件27上和焊接到增强件45上的过程。图8为底座板22上焊接点48的截面图，图9弯曲件(flexure)49上焊接点61的截面图。

图5和图8中，底座板22的凸缘23通过激光焊接等在焊接点48处被固定在增强件45的增强金属层43a上。对应于焊接点48，在增强金属层43b和树脂层43c上也通过蚀刻产生了一个减重孔65。当底座板22被焊接到增强金属层45时，减重孔65可以防止树脂层43c以及树脂层43c与增强金属层43a和43b之间的接合面受到焊接热的影响。减重孔65可以有效地将底座板22与增强件45结合在一起，并且确保了增强件45的增强功能。

图9显示了弯曲件49和刚性件27或增强件45(用括号表示)间的焊接点61。刚性件27上的焊接点61将被说明。弯曲件(flexure)49通过焊接点61焊接到刚性件27的金属层28b上。在焊接点61处，在金属层28a和树脂层28c上通过蚀刻产生了一个减重孔67。减重孔67可以有效地通过焊接点61将弯曲件49与刚性件27焊接在一起，并可以防止树脂层28c以及树脂层28c与金属层28a和28b之间的接合面受到焊接热的影响。

图10A至10E显示了制造有增强件45的载重梁21的方法。图10A显示了一个多层底座材料的形成过程，图10B显示了抗蚀剂涂敷，暴光，显影过程，图10C显示了一个不锈钢的蚀刻过程，图10D显示了一个去除抗蚀剂的过程，

在图10A中，一个三层底座材料71是由金属层69a和69b以及一个插于金属层69a和69b之间的树脂层69c形成的。如果刚性件27和增强件45包含了更多的层数，则底座材料71可能会通过改变金属层和树脂层而含有四或者更多的层数。

在图10B中，抗蚀剂膜73和75被涂于底座材料71的顶面和底面。抗蚀剂膜73和75有开孔77，79，81，83和85。在图10C中显示的金属层69a和69b上，通过暴光和显影过程形成被去除的区域87，89，91，93和95。

图10D显示了去除抗蚀剂膜73和75的过程。

在图10E中，在树脂层69c上通过蚀刻形成被去除的区域97，99和101。

通过这些过程，在图6中，被去除的区域87，89和97形成了一个通孔47，被去除的区域91，93和99形成了定位通孔33，被去除的区域95和101形成了一个单层的弹性件29。

图11为实施例1的改进的一个磁盘驱动器的磁头悬挂装置的载重梁的透视图。除了它的弹性件29与一个金属层28b是一个整体外，该改进基本上与实施例1一样。结果，金属层28b，弹性件29和增强金属层43b的厚度均为t＝38μm，金属层28a和增强金属层43a的厚度均为t＝20μm。

图12和图13分别为实施例1的改进的两个磁盘驱动器的磁头悬挂装置的载重梁的透视图。图12中的载重梁是基于图6中的载重梁，图13中的载重梁是基于图11中的载重梁。在图12和图13中，刚性件27都有一个槽35。槽35改善了刚性件27的刚度。根据本发明，由于刚性件27的多层结构，槽35具有一个最小尺寸值。

槽35可以通过将金属层28b上的舌片弯曲而得到。即是槽35和凹陷37只是在金属层28b上塑性形成。与在三层刚性件27上槽35和凹陷37的形成相比，只在金属层28b上进行更容易并且精确度更高。槽35可以只在金属层28b上形成，也可在金属层28a和金属层28b上均形成。

根据实施例1，刚性件27是一个多层结构，包括金属层28a和28b以及插于金属层28a和28b之间的树脂层28c。弹性件29的层数比刚性件27的少。下面将会对本发明采用这种多层结构加以解释。

在图1中相关技术的磁头悬挂装置201中，很重要的一点是控制在低频引起大振幅的扭振形式。在该扭振形式中，底座209处的振动与由在滑动触头215处由空气扰动引起的顺磁道方向位移明显不同。由空气扰动引起的磁头悬挂装置的振动被称为磁头悬挂装置颤动。在以下的解释中，由扭振形式引起的最初的颤动被称为T1颤动(first torsion modefluttering)，由于底座板振动引起的最初的颤动被称为增益。

本发明研究并分析了Z-形(LB剖面，即，即长-宽剖面)的载重梁203，增益频率特征以及T1和Z-高度(在安装好时)之间的关系。发明人发现可以通过控制LB剖面控制T1增益。

根据发明人的试验结果，当磁盘高速旋转时，发现T1颤动位移与Z-高度之间的关系比T1增益与Z-高度之间的关系有更多的问题。以下将解释这个问题的解决方法。

(1)减弱与Z-高度有关的耦合因子的灵敏度

式中，一个载重梁的T1振幅是在一个凹陷处附近的槽中测得的，T1颤动位移是用颤动测量仪测得的。

(2)使用一个减震器来吸收振动能和减小T1振幅。

(3)用变形来抵抗空气扰动。

(4)增加扭转刚度来减小T1振幅。

结合图1中磁头悬挂装置201，上述(1)项可以通过降低弹性件203b在Z方向的刚度，减短弹性件203b的长度并增加刚性件203a在Z方向的刚度来达到。

上述(2)项可以通过插入一个树脂层获得减振效果来达到。

结合图3，发明人进行的各种测试显示：高速旋转的磁盘引起空气扰动，这将在磁头悬挂装置的Z方向产生不稳定的流体力，从而减弱各种振动形式并引起悬挂装置颤动。解决此问题还需进行一些测试。

结合图4，可以通过分析计算出载重梁的扭转刚度，并可相应设定。假设T1颤动是由以上所述的原因引起的，载重梁凹陷处的扭转角θ可以由分析得到的扭转刚度S(x)以及单位面积上不稳定的流体力F(t)作用于一个沿载重梁中心轴的半面(half face)上而产生的力矩M(x)来计算得到。

坐标系统的设置如图14A和图14B所示。其中，图14A为载重梁的形函数y＝f(x)。作用于载重梁刚性件x处的力矩M(x)表达如下： $M\left(x\right)={\∫}_0^{f\left(x\right)}F\left(t\right)\·\mathrm{ydydx}.....\left(2\right)$

图14B中，作为x的函数的扭转刚度S(x)，可以通过计算得出。

由表达式(2)和S(x)，凹陷处的扭转角表达式如下： $\mathrm{\θ}=F\left(t\right){\∫}_0^1\frac{{\∫}_0^{f\left(x\right)}\mathrm{ydy}}{S\left(x\right)}\mathrm{dx}.....\left(3\right)$

如果不稳定的流体力F(t)＝1，表达式(3)变为： $\mathrm{\θ}={\∫}_0^1\frac{{\∫}_0^{f\left(x\right)}\mathrm{ydy}}{S\left(x\right)}\mathrm{sx}....\left(4\right)$

由表达式(4)和发明人的试验结果表明，随着θ值的减小，与Z高度有关的载重梁的T1振幅和T1颤动位移也随之减小。

可用形函数f(x)＝B表示的载重梁的力矩M(x)和扭转刚度可表示如下：

M(x)∝B²                       (5) $S\left(x\right)\∝\frac{G{\·h}^3\·B}{x}.....\left(6\right)$

式中，G是横向弹性模量，h是载重梁的厚度。由表达式(4)，(5)，(6)，凹陷处的扭转角为： $\mathrm{\θ}\∝={\∫}_0^{f\left(x\right)}\frac{x\·B}{G\·h^3}\mathrm{dx}=\frac{B\·l^2}{2G\·h^3}.....\left(7\right)$

表达式(7)显示了扭转角θ随着厚度h的增加，长度L的减小，宽度B的减小以及刚度G的模量的增加而减小。

T1频率表达式如下：

如果G/ρ不变，T1频率将会随着厚度h的增加，长度L的减小，宽度B的减小而增大。这与降低扭转角θ在技术上是一样的，但在程度上有所差别。

基于以上的发现，发明人提供了一种具有多层结构的磁头悬挂装置。

图15为实施例1中的三层结构与相关技术的结构的重量比较表。

在图15中，最左边第一栏为部件名称，第二栏为厚度，第三栏为相关技术中的各部件的重量，第四栏为一个三层结构的部件重量，第五栏为另一个三层结构的部件重量。这些部件分别为底座板，载重梁，弹性件，弯曲件和滑动触头。

每个底座板的厚度为t＝0.15mm，每个载重梁的厚度为t＝0.1mm，每个弯曲件的厚度为t＝38μm。

相关技术中的载重梁是由不锈钢(图15中名称为SUS)制成，总厚度为t＝100μm。第一个三层结构包括两个由不锈钢(图15中名称为SUS)制成的厚度为t＝25μm的金属层和一个由聚酰亚胺(图15中名称为PI)制成的厚度为t＝50μm的树脂层，其总厚度为t＝100μm。

第二个三层结构包括两个由不锈钢(图15中名称为SUS)制成的厚度分别为t＝38μm和t＝20μm的金属层和一个由聚酰亚胺(图15中名称为PI)制成的厚度为t＝42μm的树脂层，其总厚度为t＝100μm。

第三栏中相关技术中的部件重量总和为51.0mg。第一个和第二个三层结构的部件重量在第四栏和第五栏。第一个三层结构的部件总重量为35.6mg，第二个三层结构的部件总重量为37.1mg。

即，第一个三层结构的部件总重量比相关技术的轻30％，第二个三层结构的部件总重量比相关技术的轻27％。实施例1中的任何一个三层结构都可以改善刚性件的刚度，而不增加其厚度，并能大大地降低其重量。

图16A至19B显示了和相关技术中在磁头悬挂装置上进行测试的结果。其中，图16A和16B显示了在空气扰动测试中测得的偏离磁道位移。图17A和17B显示了转移函数测试结果。图18A和18B分别显示了在空气扰动测试中测得的与Z-高度(在安装好时)T1扭转角。图19A和19B分别显示了在空气扰动测试中测得的与Z-高度有关的T1偏离磁道位移。图20是测试结果总表。

图16A，17A，18A和19A是与实施例1中的磁头悬挂装置11有关的测试结果。图16B，17B，18B和19B对应于相关技术中的测试结果。在图20中，实施例1的三层载重梁含有厚分别为t＝38μm和t＝20μm的不锈钢层(图20中SUS)，以及一个厚为t＝42μm的聚酰亚胺树脂层(图20中PI)。三层结构总重为37.1mg。相关技术中的载重梁是用厚为t＝51μm，重为49.1mg的不锈钢层(图20中SUS)制得。测量是在激光多普勒测速仪上进行的。增益测试是在底座板振动时进行的，其中增益是输出与输入的比值。颤动测试是在磁盘旋转并观察到摆动时进行的，其中测量值是一个输出值。

共振特征的测试结果显示于图17A和17B中。空气扰动特征的测试结果显示于图16A，16B，18A，18B，19A和19B中。由空气扰动引起的偏离磁道位移见图17A和17B。偏离磁道位移的Z-高度敏感性显示于图18A和18B中。图18A，18B，19A和19B中，横坐标的单位是毫米，横坐标的大小是横坐标上的两位的数值与0.0254的乘积。

图16A中的三层结构显示了T1共振频率是9.0KHz。而在相关技术的图16B中，T1共振频率是5.0KHz。即三层结构有利于增加T1颤振共振频率。

就摆动而言，图17A中的三层结构显示的共振频率是17.8KHz，而在相关技术的图17B中，T1共振频率是12.5KHz。即三层结构有利于增加摆动共振点。而摆动是由相变决定的。

就空气扰动导致的T1扭转角而言，图18A中的三层结构显示了一个与Z-高度无关的平均为0.0004度的扭转角。相关技术的图18B中显示的平均扭转角为0.0005度。即，由空气扰动引起的扭转角在这种三层结构中比相关技术中小1/10。因此这种三层结构有利于抵抗空气扰动。

就由空气扰动引起的T1偏离磁道位移而言，图19A中的三层结构的T1偏离磁道位移变化稳定，与Z-高度的变化无关，只显示出很小的斜度。而相关技术的图19B中的T1偏离磁道位移随Z-高度的变化而变化，显示出较大幅度的斜度。Z-高度的变化是由于在制造和装配时的错误使得实际Z-高度值与设计值发生偏差而产生的。三层结构的T1偏离磁道位移值在允许的Z-高度的变化范围内，可靠性高。另一方面，相关技术中的T1偏离磁道位移值在Z-高度为36×0.0254mm到20×0.0254mm范围内较大，在Z-高度为20×0.0254mm处的可靠性最低。与相关技术相比，本发明的三层结构可以降低由空气扰动产生的颤动，减小读/写错误，并能增加轨道密度。

这些测试结果验证了发明人的考虑，即三层结构可以有效地减轻磁盘驱动器的磁头悬挂装置的重量，改善刚性件(27)的刚度，实现弹性件(29)的低刚度常数，并具有以上所述的优点。

实施例1中的底座19(图5)是将三层增强件45附于固定在支架臂9(图4)上的底座板22上形成的。因此，底座19很轻，并能使底座板22增强，从而稳定地支撑支架5上的载重梁21。

根据此方法，实施例1中制得的磁头悬挂装置的重量轻，能够使各种振形振幅最小，增加共振频率，有效防止由空气扰动引起的颤动。实施例2

图21是本发明实施例2的磁盘驱动器的磁头悬挂装置11A的平面视图。图22是附于支架臂9上的磁头悬挂装置11A的截面图。图中，与实施例1中相对应的部件用相同的标号表示。

当支架臂9上的装配点到凹陷37的距离较长时，对磁头悬挂装置11A是较合适的。磁头悬挂装置11A的刚性件27有一个包含了金属层28a和28b以及一个插于金属层28a和28b之间的树脂层28c的三层结构。磁头悬挂装置11A的弹性件29A形成于刚性件27的一端，并与金属层28b是一个整体。与刚性件27不同，弹性件29A有一个整体的支撑件103。

磁头悬挂装置11A的底座19A有一个底座板22。底座板22的凸缘23有一个延长件105。延长件105通过焊接等固定到弹性件29A的支撑件103上。

刚性件27有一个包含了金属层28a和28b以及一个插于金属层28a和28b之间的树脂层28c的三层结构。这种结构可以减轻自身重量并改善其刚度。树脂层28c具有减振效果。弹性件29A与金属层28b是一个整体，用以提供一个低刚度常数。

实施例2提供的效果与实施例1的几乎完全一样。根据实施例2，与弹性件29A为一整体的支撑件103可以通过激光焊接等固定在底座板22的延长件105上，从而使制造更为简单，并能使重量减轻。

实施例3

图23为本发明实施例3的磁盘驱动器的磁头悬挂装置11B的截面图。图中，与实施例1相对应的部件用相同的标号表示。

磁头悬挂装置11B的一个增强件45B上有一些减重孔(未显示)。磁头悬挂装置11B的底座19B有一个带有一个孔(未显示)的凸台25。

磁头悬挂装置11B有一个载重梁21B，包括了一个刚性件27B和一个弹性件29B。

根据实施例3，刚性件27B有一个包含了金属层107a和107b以及一个插于金属层107a和107b之间的树脂层107c的三层结构。此外，还有分别在三层结构的顶面和底面上的树脂层107e和107g，以及分别在树脂层107e和107g上的金属层107d和107f。即，刚性件27B共有七层结构。

与刚性件27B类似，底座19B的增强件45B也有一个包括了增强金属层109a，109b，109d和树脂层109f，109c，109e，109g的七层结构。

弹性件29B包括了一个与金属层107a和增强金属层109a为一整体的金属层110a，一个与金属层107b和增强金属层109b为一整体的金属层110b，一个与树脂层107c和109c为一整体的树脂层110c。即弹性件29B有一个三层结构，其层数比刚性件27B或增强件45B的层数少。

实施例3没有使用底座板，而是将凸台25直接固定到增强件45B的增强金属层109d上。刚性件27B，弹性件29B和增强件45B的重量与实施例1的相同。

实施例3中的多层刚性件27B，增强件45B和多层弹性件29B的层数比实施例1少，但是与实施例1的各部件的作用相同。由于具有更多的树脂层，实施例3进一步减轻了磁头悬挂装置的重量。

根据实施例3，增强件45B可以只包括一层增强金属层。底座19B的凸台25可以省略，而将增强件45B直接附着于支架臂9上。

弹性件29B可以有一个包括金属层110a或110b以及树脂层110c的两层结构。除此之外，弹性件29B还可以有只包括金属层110a或110b的单层结构。金属层110a，110b和树脂层110c的放置位置可以改变。即树脂层110c不一定夹在金属层110a和110b之间。例如，金属层110a和110b中的一个可以被树脂层110c代替。此时，两层树脂层110c和110a或110b可以由不同的树脂材料制成。

实施例4

图24为本发明实施例4的磁盘驱动器的磁头悬挂装置11C的截面图。图中，与实施例1相对应的部件用相同的标号表示。磁头悬挂装置11C的一个增强件45C上有一些减重孔(未显示)。底座22有一个孔(未显示)。

磁头悬挂装置11C有一个含有刚性件27C和弹性件29C的载重梁21C。根据实施例4，刚性件27C有一个包含了金属层111a和111b以及一个插于金属层111a和111b之间的树脂层111c的三层结构。磁头悬挂装置11C的底座19C有一个增强件45C。增强件45C有一个包含了增强金属层113a和113b以及一个插于金属层113a和113b之间的树脂层113c的三层结构。

弹性件29C独立于刚性件27C和增强件45C，并通过激光焊接与刚性件27C的金属层111b以及增强件45C的增强金属层113b相接。刚性件27C，弹性件29C和增强件45C的厚度均与实施例1的相同。

刚性件27C的三层结构，弹性件29C的单层结构，以及增强件45C的三层结构的作用效果与实施例1的几乎完全相同。实施例4中的弹性件29C是一个独立的部件，因而其厚度和形状可以随意确定。

刚性件27C的结构并不局限于三层结构。它可以有更多的树脂层和金属层，而有四层或更多的总层数。增强件45C也可以有更多的层数。此外，增强件45C可以有包括一层增强金属层和一层脂层树的两层结构，或只有一层增强金属层的单层结构。

底座19C可以没有底座板22。本例中，增强件45C直接固定到支架臂9上。弹性件29C可以延伸到刚性件27C之下，如点划线所示，或者延伸到增强件45C之下，如点划线所示。如果弹性件29C沿两个方向中的一个方向延伸，则不会沿另一个方向延伸。

Claims (24)

1.一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置，包括：

一底座，附着在支架上；

一载重梁，含有由底座支撑的一个刚性件和一个弹性件，对安装在刚性件前端的一个数据读/写磁头施加负载；和

一弯曲件，附着在载重梁上并提供给磁头，

该刚性件有一个包括金属层和插于金属层之间的树脂层的至少三层的多层结构，

该弹性件的层数比刚性件的少。

2.如权利要求1中的磁头悬挂装置，其中：

所述的刚性件具有由两层金属层和一层插于金属层之间的树脂层组成的三层结构；

所述的弹性件是在刚性件的一端与刚性件的一层金属层整体形成；

与刚性件不同，弹性件有一个用于增强底座的整体增强金属层；

该层增强金属层，另一层增强金属层以及插于增强金属层之间的一层树脂层构成了包括至少三层结构的增强件；和

该增强件附着在底座板上，形成附着在支架上的底座。

3.如权利要求1中的磁头悬挂装置，其中：

所述的刚性件是一个包括两层金属层和一层插于金属层之间的树脂层在内的三层结构；

所述的弹性件是在刚性件的一端与刚性件的一层金属层整体形成；

与刚性件不同，该弹性件有一个整体支撑件；和

该支撑件支撑着底座板，形成附着在支架上的底座。

4.一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置，包括：

一底座，附着在支架上；

一载重梁，含有由底座支撑一个刚性件和一个弹性件，对安装在刚性件前端的一个数据读/写磁头施加负载；和

一弯曲件，附着在载重梁上并提供给磁头，

该刚性件有一个包括金属层和插于金属层之间的树脂层在内的至少三层的多层结构，

该底座有一个包括增强金属层和插于增强金属层之间的树脂层在内的至少三层的多层结构，

该弹性件有一个至少两层的多层结构，包括一个金属层和一个树脂层，弹性件的金属层与刚性件的一个相应的金属层以及底座的一个相应的增强金属层是一个整体，弹性件的树脂层与弹性件和底座的树脂层是一个整体，

弹性件的层数比刚性件和底座任何一个的层数都少。

5.一种磁盘驱动器的磁头悬挂装置，包括：

一底座，附着在支架上；

一载重梁，含有由底座支撑一个刚性件和一个弹性件，对安装在刚性件前端的一个数据读/写磁头施加负载；和

一弯曲件，附着在载重梁上并提供给磁头，

该刚性件有一个包括金属层和插于金属层之间的树脂层在内的至少三层的多层结构，

该底座有一个包括增强金属层和插于增强金属层之间的树脂层在内的至少三层的多层结构，

该弹性件独立于刚性件和底座，并连接在刚性件的一个金属层和底座的一个增强金属层上。

6.如权利要求1的磁头悬挂装置，其中：

刚性件的树脂层和一个金属层在弯曲件与刚性件的另一个金属层相固定的位置处开设了一些减重孔。

7.如权利要求2的磁头悬挂装置，其中：

刚性件的树脂层和一个金属层在弯曲件与刚性件的另一个金属层相固定的位置处开设了一些减重孔。

8.如权利要求3的磁头悬挂装置，其中：

刚性件的树脂层和一个金属层在弯曲件与刚性件的另一个金属层相固定的位置处开设了一些减重孔。

9.如权利要求4的磁头悬挂装置，其中：

刚性件的树脂层和一个金属层在弯曲件与刚性件的另一个金属层相固定的位置处开设了一些减重孔。

10.如权利要求5的磁头悬挂装置，其中：

刚性件的树脂层和一个金属层在弯曲件与刚性件的另一个金属层相固定的位置处开设了一些减重孔。

11.如权利要求2的磁头悬挂装置，其中：

所述的底座具有一个附着在支架上的底座板；

该底座板固定在底座的一个增强金属层上，在该固定位置处的底座的另一层金属层和树脂层上设置了一些减重孔。

12.如权利要求4的磁头悬挂装置，其中：

所述的底座具有一个附着在支架上的底座板；

该底座板固定在底座的一个增强金属层上，在该固定位置处的底座的另一层金属层和树脂层上设置了一些减重孔。

13.如权利要求5的磁头悬挂装置，其中：

所述的底座具有一个附着在支架上的底座板；

该底座板固定在底座的一个增强金属层上，在该固定位置处的底座的另一层金属层和树脂层上设置了一些减重孔。

14.如权利要求6的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

15.如权利要求7的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

16.如权利要求8的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

17.如权利要求9的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

18.如权利要求10的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

19.如权利要求11的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

20.如权利要求12的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

21.如权利要求13的磁头悬挂装置，其中：

减重孔通过蚀刻得到。

22.如权利要求1到21的磁头悬挂装置，其中：

刚性件中至少一层金属层提供有塑性加工件。

23.一种制造磁盘驱动器的磁头悬挂装置的方法，包括：

采用至少为三层的包括了金属层和插于金属层之间的树脂层的多层底座材料；

去除部分底座多层材料，以形成磁头悬挂装置的底座和载重梁，该载重梁包括刚性件和弹性件。

24.如权利要求23的方法，其中：部分去除多层底座材料的过程包括了一个蚀刻过程。

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