專利名稱：懸架和盤驅動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于支承頭滑塊的懸架和盤驅動器，更特別地，涉及改善其上固定頭滑塊的萬向節的剛度(stiffoess)的技術。
技術背景硬盤驅動器(HDD)以高速旋轉記錄介質的磁盤，并用飛行且移動于磁 盤上方的頭滑塊讀寫數據。致動器支承頭滑塊且跨磁盤擺動從而沿旋轉磁盤 的徑向移動頭滑塊。致動器包括固定在臂末梢的懸架，懸架支承頭滑塊。如圖9所示，普通 懸架9由多個構件組成，包括負載梁91和固定到負載梁91的^f茲盤側的萬向 節92。負載梁91根據致動器的操作將將頭滑塊定位在特定的磁道(track) 且產生壓力以將頭滑塊壓向磁盤。在負載梁的壓力與來自氣墊面(ABS)和 磁盤表面之間的粘滯氣流導致的氣墊的抬升力之間的平衡下，頭滑塊距^茲盤 表面特定間隔飛4亍。萬向節92—般由薄的不銹鋼制成且包括萬向節舌(圖10中的921)。頭 滑塊固定到萬向節舌。萬向節舌的背側接觸負載梁91的突點(projected dimple )，萬向節舌和其上的頭滑塊在與突點的接觸點上樞轉。樞轉運動稱為 俯仰和搖擺運動或者萬向節運動。該移動保持頭滑塊對》茲盤表面的間隔和姿態。搖擺運動是在圖9中的R表示的方向上的運動，具體地，在作為懸架9 的縱向的X軸線上的樞轉移動。俯仰運動是在圖9的P表示的方向上的運動， 具體地，在垂直于X軸線且包括在與盤表面平行的表面中的Y軸線上的樞 轉運動。俯仰運動和搖擺運動的特性由整個懸架的結構確定。萬向節舌的較 低的俯仰剛度和搖擺剛度可實現較好的,茲道追蹤性能和較好的飛行姿態控 制。在頭滑塊飛行于道上且進行追蹤運動時，萬向節需要柔性支承頭滑塊以 使得頭滑塊能響應于磁盤表面的形狀變化維持追蹤運動作。因此，減小萬向節舌的俯仰剛度和搖擺剛度是重要的。另一方面，HDD需要具有更大的耐 沖擊性。具有斜坡加載和卸載機制的HDD在卸載時將頭滑塊從盤表面上舉 起，在加載時將頭滑塊放到盤表面上。為了改善器件的耐沖擊性且為了實現加載/卸載時頭滑塊不接觸磁盤的 穩定操作，除了俯仰剛度和搖擺剛度之外還需要考慮剝離剛度(peel stiffness )。剝離剛度是向萬向節舌施加垂直于盤表面的力時的豎直剛度 (vertical stiffness),對于耐沖擊性或加載/卸載操作而言期望剝離剛度是較 高的。萬向節92用作彈簧機構，用于將滑塊支承在作為支承點的、到負載梁 的固定點上。在一般的萬向節結構中，如果剝離剛度增大，則俯仰剛度和搖 擺剛度一起增大，因此不能得到具有較高的剝離剛度以及較小的俯仰和搖擺 剛度的萬向節，不論如何調節剛度的參數。在這方面，已經提出了俯仰和搖擺剛度較低且剝離剛度較高的彈簧結構 的萬向節(例如參照專利文獻1)。圖10是平面圖，示出這樣的萬向節的一 部分。萬向節92在兩個固定點922a和922b處固定到負載梁，兩個固定點 922a和922b將萬向節舌921夾在前后之間。固定點922a和922b通常是通 過梁焊接形成的焊點。下文中，從致動器的擺動軸(swing shaft)觀察頭滑 塊的方向定義為向前，從頭滑塊觀察擺動軸的方向定義為向后。在圖10的萬向節92中，支承臂923a和923b從萬向節舌921的側邊緣 的中部伸出。支承臂923a和923b分別連接到向前延伸的主臂924a和924b。 兩個主臂924a和924b在前面結合到一起，主臂924a和924b以及支承臂923a 和923b是連續的。主臂924a和924b以及支承臂923a和923b形成環形彈 簧結構，用于支承萬向節舌921。主臂924a和924b形成的路徑如同垂直于 萬向節92的中心線擴張的大環。此外，支承臂923a和923b分別連接到向后延伸的副臂(sub arm) 925a 和925b。副臂925a和925b在后面結合到支承體926。副臂925a和925b、 支承臂923a和923b、以及支承體926的一部分是連續的，從而形成環形彈 簧結構用于支承萬向節舌921。副臂925a和925b從后向前基本平行于萬向 節92的中心線延伸，然后擴張，結合到主臂924a、924b和支承臂923a、 923b。在萬向節中，包括主臂924a和924b的前環形彈簧結構(主環MR)的 剛度高于包括副臂925a和925b的后環形彈簧結構(副環SR)的剛度。主環MR在支承萬向節舌921方面起主要作用。萬向節舌921 (頭滑塊)的俯 仰剛度和搖擺剛度依賴于主環的形狀，副環SR貢獻較少。確定主環RM的參數需要確定萬向節舌921的剛度值，基本忽略副環 SR對剛度的貢獻。具體地，萬向節舌與固定點之間距離的減小實現了更高 的剝離剛度。此外，對諸如主環的路徑長度、路徑形狀和寬度之類的值的調 節實現了更小的俯仰和搖擺剛度，維持所述更高的剝離剛度。副環(副臂)影響剛度較小，其不是確定上述三個剛度的值的因素。制 造懸架時需要副臂925a和925b。副臂925a和925b在組裝萬向節和負載梁 時將整個萬向節維持在穩定的形狀從而改善可加工性。專利文獻1日本未審專利申請公開No. 2004-326891專利文獻1公開的懸架同時實現了較低的搖擺和俯仰剛度以及較高的剝 離剛度。這是因為，如上所述，副環僅輔助地支承萬向節舌，主環能主導地 向萬向節舌提供剛度。然而，專利文獻1的萬向節設計考慮了萬向節舌的俯仰、搖擺和剝離剛 度，而沒有考慮偏轉剛度(yaw stiffness )。偏轉剛度是萬向節舌(頭滑塊) 的偏轉運動的剛度。偏轉運動是在圖10的"偏轉，，表示的方向上的樞轉運 動。具體地，其是在萬向節舌的頭滑塊安裝表面(主表面)的法線上的樞轉 運動，是在ABS內的樞轉運動。隨著HDD的存儲容量增大，數據道的節距顯著減小。因此，頭滑塊的 稍微偏轉運動導致頭元件部分徑向偏離目標位置，從而產生讀寫錯誤。尤其 是，已發現如果搖擺剛度和俯仰剛度減小而不考慮偏轉剛度，如專利文獻l 那樣，則偏轉剛度一起減小，從而容易導致低頻偏轉模式振動。搖擺剛度和俯仰剛度的增大能增大偏轉剛度，然而，這削弱了頭滑塊響 應于磁盤表面形狀變化的追蹤性能。因此，期望懸架具有較高的偏轉剛度， 同時保持較高的剝離剛度以及較低的搖擺和俯仰剛度。發明內容本發明的一個方面在于提供一種懸架，包括負載梁和固定到負載梁用于 支承頭滑塊的萬向節。該萬向節包括在前部的第一支承區域，包括將萬向 節固定到負載梁的第一固定點；在后部的第二支承區域，包括將萬向節固定 到負載梁的第二固定點；萬向節舌，具有安裝表面，頭滑塊安裝在該安裝表面上以用于在接觸突點上進行樞轉運動；前環，其是接合到該第一支承區域 的環形彈簧結構，用于支承所述萬向節舌且向萬向節舌提供剝離剛度；以及 后環，其是接合到該第二支承區域的環形彈簧結構，用于支承所述萬向節舌 且向該萬向節舌提供比前環更高的偏轉剛度和比前環更低的剝離剛度。該萬 向節結構實現了萬向節舌的適當的剛度。優選地，第一固定點與接觸突點之間的距離小于第二固定點與接觸突點 之間的距離。這有效地增大了前環提供的剝離剛度，同時抑制了對其他剛度 的影響。優選地，后環包括從第二支承區域向前延伸的一對帶狀后臂，所述一對 后臂的每個包括該后臂中的最小寬度部分和該后臂中包括該最小寬度部分且從該后臂的前端向后端延伸同時保持最小寬度的的直線部分。這有效地增 大了后環提供的偏轉剛度，同時抑制了對其他剛度的影響。此外，優選地所述一對后臂的每個的寬度在從前端朝向后端的方向上增 大。這增大了后環提供的偏轉剛度。在這方面，所述一對后臂的每個的寬度 不是必須在從前端向后端的方向上逐漸增大。例如，該寬度可以在特定區域 均一。然而，寬度在從前端向后端的方向上從不減小。優選地，所述一對后臂之間的距離在從前端朝向后端的方向上逐漸減 小。這增大了后環提供的偏轉剛度，同時抑制了對其他剛度的影響。優選地，第二支承區域包括兩個固定點，它們定位在后部中最靠近接觸 突點。這增大了后環提供的偏轉剛度。此外，優選地所述一對后臂的每個與 所述第二支承區域之間的連接部分在所述一對后臂的排列方向上位于所述 兩個固定點之間。這有效地增大了后環提供的偏轉剛度，同時抑制了對其他 剛度的影響。優選地，后環還包括一對支承臂，每個支承臂連接萬向節舌的側邊緣和 所述一對后臂的前端中的一個。此外，優選地，在所述萬向節舌的每個側邊 緣處的所述支承臂的中心位于所述接觸突點前方。這樣增大了后環提供的偏 轉剛度。優選地，前環包括一對前臂和一對支承臂；所述一對支承臂的每個連接 所述萬向節舌和所述一對后臂中的一個；所述一對前臂的每個在通往所述一 對支承臂的連接部分的后面連接到所述一對后臂中的一個。這抑制了前環提 供的俯仰剛度和搖擺剛度的增大。7此外，優選地所述一對后臂的每個的寬度從通往所述前臂的連接部分后 面的特定點開始向第二支承區域逐漸增大。這增大了后環提供的偏轉剛度。根據本發明另一方面的盤驅動器包括盤、用于訪問盤的頭滑塊、以及具 有懸架的致動器，懸架用于支承頭滑塊從而通過在擺動軸上擺動來在盤上方 移動頭滑塊，該懸架是具有上述結構中的任意一種的懸架。該懸架結構實現 了適當的萬向節舌的剛度。根據本發明，在用于支承頭滑塊的懸架中，偏轉剛度能被增大，同時實 現了較高了剝離剛度以及較低的搖擺和俯仰剛度。
圖1是平面圖，示意性示出根據本實施例的HDD的配置；圖2是平面圖，示意性示出根據本實施例的頭萬向節組件；圖3是平面圖，示意性示出根據本實施例的頭萬向節組件的結構；圖4是從磁盤側觀察的根據本實施例的萬向節的末梢的放大平面圖；圖5是側視圖，示意性示出根據本實施例的頭萬向節組件的一部分；圖6是根據本實施例的萬向節的金屬層的末梢的放大平面圖；圖7是根據本實施例的后臂的放大視圖；圖8是根據本實施例的支承臂的放大視圖；圖9是透視圖，示意性示出常規技術中的HGA的結構；圖IO是平面圖，示意性示出常規技術中的HGA的結構。1:硬盤驅動器；9:懸架；10:基底；11:磁盤；12:頭滑塊；13:主 軸電機；14:致動器；15:擺動軸；17:斜坡；41:安裝板；42:負載梁； 43:萬向節；44:傳輸線；91:負載梁；121:前導邊緣；123:拖尾邊緣； 141:懸架；142:臂；143:線圈支承件；144:平線圈；145:接片；311: 接觸突點；312a、 312b:間隔件；313:拖尾邊緣；314:前導邊緣；315a、 315b:側邊緣；351:連接部分；361、 361b:連接部分；362a、 362b:連接 部分；363a、 363b:連接部分；364:最小寬度部分；365:直線部分；366: 內邊緣；367:彎曲點；368:外邊緣；411:開口； 421:突點；430:金屬 層；431:萬向節舌；432a、 432b:固定點；433:支承板；434:支承體； 435a、 435b:前臂；436a、 436b:后臂；437a、 437b:支承臂；438a、 438b:限制橋；439:板；441:復式連接器；442:銅層；443:電介質層；444: 覆蓋層；445:連接端子；921:萬向節舌；922a、 922b:固定點；923a、 923b: 支承臂；924a、 924b:主臂；925a、 925b:副臂；926:支承體具體實施方式
下面將描述本發明的優選實施例。為了說明的清楚，下面的描述和附圖 包含適當的省略和簡化。整個附圖中，相似的部件由相似的附圖標記表示， 其重復描述被省略，如果對于清楚而言不是必需的話。在本實施例中，硬盤 驅動器(HDD)將作為盤驅動器的示例來描述。本實施例在將要安裝到HDD 中的懸架的結構上具有特點。圖1示出其上安裝本實施例的懸架的HDD 1的整個配置。基底10安裝 有頂蓋(未示出)以用于蓋住其頂部開口，從而形成封殼且，并將HDD 1 的部件容納于其中。主軸馬達13以特定角速度轉動磁盤11。作為用于存儲 數據的盤的示例的磁盤11具有磁層，用于存儲數據在其記錄表面中。用于 訪問(讀寫)該盤的頭滑塊12包括滑塊和固定到滑塊的表面的頭元件部分。 頭元件部分具有讀元件和/或再現元件。 一個或更多-茲盤安裝在HDD 1上。致動器14由擺動軸15可擺動地保持，且由音圈馬達(VCM) 16驅動。 致動器14保持頭滑塊12且在擺動軸15上擺動從而移動頭滑塊12。致動器 14從設置頭滑塊12的末梢起順序包括懸架141、用于支承懸架141且具有 供擺動軸15裝配于其中的開口的臂142、線圈支承件143以及位于線圈支承 件143的內周側的平線圏144。懸架141設置為每個對應于磁盤11的每個記 錄表面。如圖1的示例所示，致動器14在旋轉磁盤11的數據區域上方移動頭滑 塊12,從而訪問磁盤11。致動器14擺動從而沿磁盤11的表面的徑向移動 頭滑塊12。頭滑塊12飛行于旋轉的磁盤11之上。通常，磁盤11在圖1中 逆時針轉動。斜坡17設置于磁盤11旁邊，位于磁盤11的外周上。當HDD 1不存取 數據，例如在非操作或空閑時，致動器14停留在斜坡17上的待命位置。卸 載頭滑塊12時，致動器14從磁盤11的數據區域上朝向斜坡17轉動(圖1 中為順時針)，致動器14末梢的接片145在斜坡H上滑移，并且致動器14 停止在待命位置。此時，頭滑塊12遠離磁盤11。加載時，致動器M沿與卸載時的方向相反的方向擺動，從而將頭滑塊12移動到》茲盤11的數據區域之上。圖2a和2b是平面圖，示出頭萬向節組件(HGA)的輪廓，其是本實施 例的懸架141和頭滑塊12的組件。圖2a是從一嗞盤側觀察的HGA的圖，圖 2b是從相反側觀察的HGA的圖。懸架141包括安裝板41、負載梁42和萬 向節43。在萬向節43上形成傳輸線44，且頭滑塊12固定在萬向節43上。在安裝板41的開口 411中，懸架141固定到臂142。在本公開中，形成 接片145的一側稱為懸架141的末梢側或者前側。與前側相反，懸架141的 臂側或者致動器擺動軸側是后側。因此，連接致動器擺動軸15和頭滑塊12 的方向是前后方向，平行于》茲盤記錄表面且垂直于前后方向的方向是左右方 向。負載梁42由例如不銹鋼制成，用作精確的板簧。負載梁42在形狀上為 垂直于擺動方向縱向延伸，其薄且輕，具有必要的剛度。負載梁42的彈簧 屬性產生平衡頭滑塊12的抬升力的負載。該負載平衡頭滑塊12的氣墊面 (ABS)與旋轉磁盤11之間的空氣粘滯性導致的壓力(抬升力)，從而頭滑 塊12以期望的高度飛行。在負載梁42的末梢設置接片(tab) 145。萬向節43通過點焊焊接到負載梁42的磁盤側。焊接可利用激光熱或電 流焦耳熱。萬向節43由例如不銹鋼制成。萬向節43具有期望的彈性且形成 為可變性的。在萬向節43的前部，形成舌狀萬向節舌431 (參照圖4)。頭 滑塊12固定到萬向節舌431。萬向節43的結構將在后面詳細描述。形成在萬向節43上的傳輸線44傳輸頭滑塊12上的元件的信號。傳輸 線44的一端是復式連接器441，其具有引線的連接端子。復式連接器441 連接到前置放大器IC。傳輸線44的另一端連接到頭滑塊12的連接焊盤。圖3a至3f是示出萬向節43的結構的圖。萬向節43通過微加工技術例 如光刻蝕刻工藝和沉積工藝形成為層疊結構。圖3a和3b示出通過層疊多個 層而形成的萬向節43，圖3c至3f示出構成萬向節的層的結構。圖3a是從 磁盤側觀察的萬向節43的圖，圖3b是從相反側觀察的圖。圖3c至3f示出朝向盤表面順序層疊的部件。圖3c示出金屬層430，其 通常由不銹鋼薄板制成。金屬層430可通過壓印并蝕刻成所需形狀而成形。 金屬層430的材料不限于不銹鋼，還可以是其他剛性彈簧材料，例如可選擇 鈹、銅或鈦。10金屬層430形成萬向節43的彈簧結構且通常具有均勻的厚度。金屬層 430的厚度是確定彈簧結構提供的剛度的參數之一，可部分地改變從而確定 該參數。此外，材料是參數之一，可部分地改變成不同的材料。圖3d示出聚酰亞胺制成的電介質層443，用于將金屬層430與構成傳輸 線44 (參照圖3e )的一部分的銅層442絕緣。電介質層443沿銅層442的 路徑層疊在金屬層430上，銅層442構圖在電介質層443上。銅層442傳輸 頭滑塊的信號且通過電介質層443與金屬層430絕緣。圖3e示出銅層442，其是用于滑塊上的頭的線圖案。圖3f示出覆蓋層 444，其被沉積用來保護銅層442的表面的聚酰亞胺層。電介質層443、銅層 442和覆蓋層444整體構成傳輸線44。圖4是從磁盤側觀察的圖3a所示的萬向節43的末梢的放大平面圖。在 萬向節43的金屬層430上布置傳輸線44。在圖4所示的部分中，金屬層430 通過焊接在固定點432a至432c處固定到負載梁42 (圖4未示出)。在本示 例中，萬向節43的形狀在固定點432b和432c前面的區域中左右對稱。具體地，固定點432a位于支承板433中，處在末梢處，末梢是前支承 區域。兩個固定點432b和432c位于支承體434的作為后支承區域的一部分 中。在圖4中，后支承區域包括兩個固定點432b和432c，其在萬向節舌431 的后部區域的前部靠前，在這些點的后面不包括其他固定點。在圖4所示的區域中，萬向節43在這些固定點處固定到負載梁42。在 固定點432a與固定點432b、 432c之間，沒有到負載梁42的其他固定點。 也就是說，沿前后方向在前部區域中，固定點432a是最靠近萬向節舌431 的固定點。固定點432b和432c是沿前后方向在后部區域中最靠近萬向節舌431的 固定點。在圖4的示例中，固定點432b和432c的位置關于萬向節43的中 心線對稱。萬向節43可在這些固定點定義的范圍內進行萬向節運動而不被 負載梁42限制。在固定點432b和432c后面(致動器擺動軸側)的其他焊 接點(固定點)處支承體434固定到負載梁42。在固定點432a與固定點432b、 432c之間，萬向節舌431位于末梢側靠 近固定點432a的位置。頭滑塊12結合到萬向節舌431的中部。在左右方向 上萬向節舌431的大致中心處，設置負載梁的帶突點的接觸點Ml。在圖4 的示例中，固定點432a和接觸突點311在萬向節43的中心線上。從固定點432b到接觸突點311和從固定點432c到接觸突點311的距離相同。圖5是側視圖，示意性示出HGA的一部分。在萬向節43的萬向節舌 431上，結合頭滑塊12,使得頭滑塊12恰好裝配在萬向節舌的大致中部。 突點421形成在負載梁42上，從而在穿過頭滑塊12的大致質心的垂直線經 過的位置接觸萬向節舌431的滑塊安裝表面的背面。突點421向萬向節舌431 提供頭滑塊12的樞轉運動的樞軸。突點可形成在萬向節上。在該情況下， 樞轉運動的樞軸是突點與負載梁之間的接觸點。回到圖4 ，在萬向節舌431的頭滑塊安裝表面上設置間隔件312a和312b。 一般地，間隔件312a和312b由聚酰亞胺樹脂制成，頭滑塊12固定為接觸 間隔件312a和312b。間隔件312a和312b使頭滑塊12以期望的姿態結合到 萬向節舌431上。萬向節舌431在其前部和后部由兩個環形彈簧結構支承。前環形彈簧結 構是前環FR，包括前臂435a和435b、后臂436a和436b的一部分、以及支 承臂437a和437b。后環形彈簧結構是后環RR，包括后臂436a和436b、支 承臂437a和437b、以及支承體434的一部分。構成前環FR和后環RR的所有部分是金屬層430的一部分。此外，前 環和后環的每個在萬向節43的金屬層430中是連續整體部分。前環FR位于 萬向節舌431前面且支承它，后環RR位于萬向節舌431后面且支承它。后臂436a和436b從支承體434上的固定點432b和432c附近向前延伸。 支承臂437a和437b分別將后臂436a和436b連接到萬向節舌431 。前臂"5a 和435b分別連接到后臂436a和436b。前臂435a和435b從后臂436a和"6b 向前延伸，然后分別向左和向右彎曲，并接合在一起。限制橋438a和438b分別聯接前臂435a和支承臂437a，以及前臂435b 和支承臂437b。通常，限制橋438a和438b由聚酰亞胺樹脂制成且防止萬向 節43的彈性變形。根據懸架141的設計，限制橋438a和438b可被省略。下面，萬向節舌431的前邊緣313稱為拖尾邊緣，后邊緣314稱為前導 邊緣。右邊緣和左邊緣315a和315b稱為側邊緣。這些邊緣中的每一個對應 于頭滑塊12的每個邊緣的指示。如圖5所示，氣流從頭滑塊12的前導邊緣 121向ABS 122與盤表面之間流動且從拖尾邊緣123流出。回到圖4，傳輸線44沿萬向節43的中心線從支承體434向萬向節舌431 的拖尾邊緣延伸。傳輸線44層疊在金屬層430上，處在支承體"4的區域12中，支承體434是金屬層的一部分，且傳輸線44從與支承體434分開后在 空中朝向支承臂437a和437b延伸。在萬向節舌431的拖尾邊緣側，形成板439從而提供用于定位和結合的 區域，以將傳輸線44的引線連接到設置于頭滑塊12的拖尾邊緣表面上的連 接焊盤。連接端子445從板439突出從而物理地且電學地連接到頭滑塊12 的連接焊盤。在圖4中，示范了六個端子445。下文中，將更詳細地描述萬向節43的金屬層430的結構。圖6繪示了 圖4所示的萬向節43的結構，其中去除了傳輸線44、限制橋438a和438b 以及間隔件312a和312b。如上所述，萬向節舌431前后#1兩個環形彈簧即 前環FR和后環RR支7 義。主要包4舌前臂435a和435b的前環FR在前環FR的后部支岸義萬向節舌 431 。此外，在前環FR的前部，前環FR經由連接部分351連接到包括固定 點432a的支承板433，且在固定點432a處被固定。連接部分351設置在前 臂435a和435b接合到一起的部分處，位于萬向節43的中心線上，且位于 固定點432a與接觸突點311之間。相反，主要包括后臂436a和436b的后環RR在后環RR的前部支承萬 向節舌431。此外，在后環RR的后部，后環RR經由支承體434的一部分 連接到固定點432b和432c，且固定在固定點432b和432c處。至于萬向節舌431的剛度屬性，對于頭滑塊12的更好的飛行姿態控制 而言，較低的搖擺剛度和俯仰剛度是期望的。另一方面， 一般對于更好的加 載/卸載操作，更高的剝離剛度是期望的。此外，對于高精度的頭定位而言， 較高的偏轉剛度是期望的。在本實施例的萬向節43中，萬向節舌431的這些剛度的值由前環FR和 后環RR確定。在本實施例中，前環FR主要確定萬向節舌431的剝離剛度 值。相反，后環RR主要確定萬向節舌431的偏轉剛度。如上所述，優選地 萬向節舌431的剝離剛度和偏轉剛度較高。本實施例的懸架的萬向節43的 設計使得前環FR提供較高的剝離剛度且后環RR提供較高的偏轉剛度。另一方面，優選地萬向節舌431的搖擺剛度和俯仰剛度盡可能小。因此， 本實施例的懸架的萬向節43的設計使得前環FR和后環RR提供具有較低搖 擺剛度和俯仰剛度的萬向節舌431 。以此方式，與后環RR相比，前環FR提供具有更高剝離剛度的萬向節13舌431,與前環FR相比，后環RR提供具有更高偏轉剛度的萬向節舌431。節舌431所需的較小的俯仰和搖擺剛度以及較高的剝離和偏轉剛度。優選地，后環RR對俯仰剛度和搖擺剛度的影響應小于前環FR。此外， 優選設計萬向節43以使得前環FR將主要向萬向節舌431提供搖擺剛度和俯 仰剛度，而來自后環RR的影響將盡可能小。因為設計前環FR時幾乎不必 考慮來自后環RR的影響，所以能實現較高的剝離剛度與較低的俯仰和搖擺 剛度之間更優選的平衡。搖擺剛度和俯仰剛度由構成所述環的帶狀部件諸如前臂435a、 435b和 后臂436a、 436b的參數確定。這些參數包括路徑的長度、形狀、寬度和材 料。搖擺和俯仰剛度可通過改變這些參數而得到調節。因為在本實施例中金 屬層430的材料相同且金屬層430的厚度均勻，所以本實施例的懸架的設計 將其他參數設置到適當的值，從而實現搖擺剛度和俯仰剛度的期望值。這些 參數的值的改變影響剝離剛度，但是影響程度不大。為了減小后環RR對搖擺剛度和俯仰剛度的貢獻，重要的是增大后臂 436a、 436b的前端361a、 361b與后端362a、 362b之間的相應距離。后臂 436a和436b分別在前端361a和361b接合支承臂437a和437b,在后端362a 和362b接合到支承體434。前端361a、 361b與后端362a、 362b之間各距離 的增大導致了支承體434中的固定點432b、 432c與接觸突點311之間的各 距離的增大。萬向節舌431的剝離剛度主要由固定點432a、 432b和432c與接觸突點 311之間的相應距離確定。固定點432b和432c與接觸突點311之間的相應 距離的增大減小了后環RR提供的剝離剛度。因此，本實施例的懸架設計減小了前固定點432a與接觸突點311之間 的距離，從而增大萬向節舌431的剝離剛度。固定點432a與接觸突點311 之間的距離的減小增大了前環FR向萬向節舌431提供的剝離剛度。固定點 432a與接觸突點311之間的距離小于固定點432b、 432c與接觸突點311之 間的相應距離。因此，前環FR向萬向節舌431提供的剝離剛度高于后環RR 向萬向節舌431提供的剝離剛度。在圖6的實施例中，這些距離之間的差別較大，使得萬向節舌431的剝 離剛度基本由前環FR確定。在物理限制的范圍內適當地減小固定點432a14與接觸突點311之間的距離能增大剝離剛度。在圖6的示例中，固定點432b、 432c與突點311之間的相應距離約是 固定點432a與接觸突點311之間的距離的兩倍。優選地，固定點432b、 432c 與突點311之間的相應距離是固定點432a與接觸突點311之間的距離的1.5 倍或更大，更優選地1.8倍或更大。根據懸架組件的整個尺寸和制造中條件 確定最長距離。在本示例中，后環RR固定于兩固定點432b和432c處。以此方式，在 多個固定點處固定后環RR使得后環RR提供的偏轉剛度增大。優選地，如 圖6所示，兩個固定點432b和432c形成在沿左右方向夾住萬向節43的位 置處。此外，優選地這些固定點關于經過接觸突點311的中心線對稱。為了增大后環RR為萬向節舌431提供的偏轉剛度，本實施例的懸架設 計確定后臂436a和436b的形狀使得沿前后方向延伸的帶狀后臂436a和436b 包括直線部分。關于本公開中包括直線部分的后臂形狀，后臂436a是作為 示例方式被描述的。圖7是后臂436a的放大視圖。由于后臂436b與后臂436a對稱，所以 將省略對后臂436b的描述。帶狀后臂436a從支承體434向前延伸從而接合 到支承臂437a。后臂436a定義在支承體434與支承臂437a之間。直線部分由后臂436a中具有最小寬度的部分(最小寬度部分)定義。 如果最小寬度部分延伸，則該部分中的任何部分可選擇為最小寬度部分。例 如，如果前臂435a和后臂436a之間的連接部分363a與支承臂437a和后臂 436a之間的連接部分(在前端361a處的部分)之間的寬度Wl最小，則該 區域內的任何位置可選擇為最小寬度部分。在圖7中，最小寬度部分由364 表示。直線部分通過在后臂436a中沿前后方向延伸最小寬度部分364而定義。 在圖7中，直線部分由365表示。直線部分365從后臂436a的前端361a延 伸到后端362a，寬度均勻且為Wl,其與最小寬度部分364中相同。直線部 分365延伸的方向在前臂435a中為任意。在圖7的示例中，為與最小寬度 部分364的寬度垂直的方向。這樣，在本公開中，后臂中的直線部分是包括后臂中最窄寬度部分(最 小寬度部分)且沿前后方向直地延伸的部分。直線部分的寬度是最小寬度部 分的寬度且是均勻的。直線部分定義為沿前后方向從后臂的前端到后端。盡管如果直線部分從后臂的前端延伸到后端則直線部分延伸的方向是任意的， 但是優選地該方向垂直于最小寬度部分的寬度方向。因此，包括直線部分的 后臂允許后環向萬向節舌提供較高的偏轉剛度。如圖7所示，優選地，在與前臂435a的連接部分363a和與支承臂437a 的連接部分361a之間后臂436a的寬度最小，因為該部分的寬度顯著影響萬 向節舌431的搖擺剛度和俯仰剛度。另一方面，為了向萬向節舌431提供較高的偏轉剛度，優選地在后臂 436a與支承體434的連接部分(后端362a)處后臂436a的寬度較大。因此， 如圖7的示例所示，優選地，與支承體434的連接部分附近的寬度W2大于 與前臂435a的連接部分363a和與支承臂437a的連接部分361a之間的寬度。在圖7的示例中，后臂436a的內邊緣(萬向節舌側的邊緣)366在中部 沿遠離外邊緣的方向彎曲。在彎曲點367前后，內邊緣是直的。另一方面， 外邊緣368從前端361a到后端362a是直的。因此，從前端361a到彎曲點，后臂436a的寬度均勻地為Wl;從彎曲 點到后端362a,寬度逐漸增大。該形狀有效地抑制了后臂436a提供的對偏 轉剛度之外的剛度的影響，有助于增大偏轉剛度。在圖7的示例中，后臂436a 的內邊緣366彎曲，但是替代地或者額外地，外邊緣368可以彎曲以朝向支 承體增大后臂436a的寬度。這樣，沿從前向后的方向擴展后臂436a和436b的寬度能增大后環RR 提供的偏轉剛度。至于擴展寬度的方式，從特定點起寬度逐漸增大是優選的， 如上面的示例中那樣，但是不限于此；寬度可以除了寬度沿從前向后方向減 小之外的其他方式擴展。接著將描述兩個后臂436a與436b之間的距離。回到圖6，為了抑制后 環RR提供的搖擺剛度的增大，優選地在后端362a和362b處后臂436a和 436b之間的距離W3較小。因此，優選地后臂436a和436b的在后端362a 和362b處的距離W3小于在前端處的距離W4。在這方面，后臂436a與436b之間的距離是后臂436a和436b的外邊緣 之間的距離。與萬向節舌一側比較，支承體一側的后臂436a和436b之間的 距離收窄增大了偏轉剛度，同時抑制了后環RR提供的搖擺剛度。為了有效增大偏轉剛度同時抑制后環RR提供的搖擺剛度，優選地后臂 436a和436b之間的距離從前向后減小。即，優選地后臂436a和436b之間的距離從距離W4減小到距離W3，而不從前端向后端增大。從前端向后端 可以有一部分具有均勻的后臂436a和436b之間的距離。
在圖6的優選示例中，后臂436a和436b之間的距離從前端361a和361b 向后端362a和362b逐漸減小。即，后臂436a和436b的外邊緣在前后之間 向內傾斜。這樣的結構實現了偏轉剛度的有效增大，同時抑制了后環RR提 供的搖擺剛度。
后臂436a、 436b與支承體434的各連接部分(后端362a和362b )的位 置與固定點432b和432c的位置之間的位置關系是重要的。如上所述，為了 增大后環RR提供的偏轉剛度，優選地提供兩個固定點432b和432c。另一 方面，為了減小后臂436a和436b對搖擺剛度的影響，優選地后端362a和 362b在左右方向(后臂436a和436b排列的方向)上位于固定點432b和432c 以內。因此，后端362a和362b處后臂436a和436b之間的距離W3小于兩 個固定點432b和432c之間的距離(沿左右方向的距離)。
接著描述支承臂437a和437b。在圖6中，支承臂437a和437b分別連 接到萬向節舌431的側邊緣315a和315b。因此，后臂436a和436b分別通 過支承臂437a和437b連接到萬向節舌431的側邊緣315a和315b。這樣， 與將后環RR連接到拖尾邊緣313或者前導邊緣314相比較，將后環RR連 接到萬向節舌431的側邊緣315a和315b實現了后環RR提供的較高偏轉剛 度。
然而，根據設計，后環RR可連接到拖尾邊緣313或者前導邊緣314。 在該情況下，從萬向節舌431向左和向右延伸的臂是支承臂，連接到支承臂
且從支承臂向后延伸的臂是后臂。
后環RR連接到萬向節舌431的側邊緣315a和315b的位置，即側邊緣 315a和315b上支承臂437a和437b的位置，影響后環RR提供的俯仰剛度。 更靠近前端設置的支承臂437a和437b能實現后環RR提供的較低的俯仰剛 度，同時增大偏轉剛度。
因此，優選地，在側邊緣315a和315b上，支承臂437a和437b沿前后 方向的中心位置位于接觸突點311之前。圖8示出支承臂"7a的在側邊緣 315a上的中心AC在接觸突點311前方的區域中。
支承臂437a和437b的寬度(沿前后方向的尺寸)影響后環RR提供的 偏轉剛度的大小。為了增大偏轉剛度，優選地支承臂"7a和々3 b具有較大
17寬度。另一方面，支承臂437a和437b的較大寬度可能會導致后環RR提供
的俯仰剛度增大。
支承臂437a和437b在側邊緣315a和315b接合到萬向節舌431，且在 相反端接合到后臂436a和436b。支承臂437a和437b在側邊緣315a和315b 上的寬度對于偏轉剛度而言很重要。圖8示出支承臂437a在側邊緣315a上 的寬度W5。為了增大偏轉剛度，優選地該寬度大于后臂436a和436b的最 小寬度(圖7中的W1),更優選地，大于后臂436a和436b的最大寬度(圖 7中的W2 )。
為了減小支承臂437a和437b對俯仰剛度的影響，優選地支承臂437a 和437b在遠離萬向節舌431的側邊緣315a和315b的部分(比側邊^彖315a 和315b處更接近后臂436a和436b的部分)的寬度小于在側邊緣315a和315b 的部分的寬度。
如圖8所示，支承臂437a在遠離側邊緣315a的部分中具有較小寬度 W6。支承臂437b也是這樣。更具體地，在圖6和8所示的本優選示例中， 支承臂437a和437b的寬度隨著遠離萬向節舌431的側邊緣315a和315b而 從W5逐漸減小到W6。
如圖6和8所示，在本示例的支承臂437a和437b中，寬度減小，好像 后端被削去一樣。即，支承臂437a和437b的后邊緣從側邊緣315a和315b 向前傾斜且支承臂437a和437b在前后方向上的中心線(圖8中由虛線表示) 在遠離萬向節舌431的側邊緣315a和315b的位置向前偏移。由此，能獲得 與支承臂437a和437b向前偏移相同的效果，從而后環RR提供的俯仰剛度 能被減小。
接著將描述前臂435a和435b。前臂435a和435b分別從前部的固定點 432a附近向左和向右延伸，向后彎曲，在后臂436a和436b外側向后延伸， 且接合到后臂436a和436b。本示例中，前臂435a和435b的寬度是均勻的。
前臂435a和435b、支承臂437a和437b、以及后臂43^和436b中的 在連接部分363a和363b與連接部分361a和361b之間的部分形成前環FR。 前環FR在萬向節舌的側邊緣315a和315b上支承萬向節舌431 。前環FR在 前末梢的中心通過連接部分351連接到固定點432a。連接部分351具有減小 前環FR提供的俯仰和搖擺剛度的功能。根據設計，固定點432a可形成在前 環FR上而沒有連接部分3 51 。
18重要的是，本實施例的前臂435a和435b在后臂的中部接合到后臂436a 和436b。即，后臂436a、 436b與前臂435a、 435b之間的連接部分363a、 3631)位于前端361a、 361b與后端362a、 362b之間。這樣的結構減小了前臂 435a和435b中的剛度，從而前環FR向萬向節舌431提供的俯仰和搖擺剛 度能被減小。
為了確定地減小前環FR提供的俯仰和搖擺剛度，優選地后臂436a、436b 與前臂435a、 435b的連接部分363a、 363b位于接觸突點311后方(參照圖 6和8 )。
對本實施例中具有圖6所示結構的萬向節的剛度和作為常規技術的具有 參照圖10說明的結構的萬向節的剛度進行了分析。下面將描述結果。假定 具有圖10的結構的萬向節的剛度的值為l，具有圖6所示結構的萬向節的剛 度的值如下俯仰剛度為1.09，搖擺剛度為1.03，剝離剛度為0.97，偏轉剛 度為6.8。
俯仰剛度(]LiNm/deg)表示萬向節舌在接觸突點上沿俯仰方向傾斜單位 角度時的力矩(moment) (pNm)，搖擺剛度表示萬向節舌在接觸突點上沿 搖擺方向傾斜單位角度時的力矩(pNm)。
剝離剛度(N/m)是在接觸突點處朝向磁盤移動萬向節舌單位長度所需 的力，偏轉剛度(pNm/deg)是萬向節舌在接觸突點上沿偏轉方向傾斜單位 角度時的力矩(|iNm)。這些剛度能通過本領域技術人員已知的方法測量。
從上述分析可以理解，本實施例的萬向節結構實現了高得多的偏轉剛度 和大致相同的俯仰剛度、搖擺剛度和剝離剛度。較高的偏轉剛度允許萬向節 舌的偏轉模式振動頻率偏移到較高的值，這能實現更精確的頭定位。
如上所述，已借助于優選實施例描述了本發明，但是本發明不限于以上 實施例。在本發明的范圍內，本領域技術人員能容易地修改、增加、轉換以 上實施例中的每個元件。例如，本發明可應用于采用除了磁盤之外的盤作為 介質的盤驅動器。 一般地，萬向節通過焊接固定到負載梁，但是亦可采用其 j也方法。
本發明可應用于左右對稱形懸架。本發明對于斜坡加載和卸載盤驅動器 尤其有用，但是也可應用到接觸始停型盤驅動器(contact start and stop disk drive )。本發明可應用到頭滑塊的拖尾邊緣面對懸架后方的HGA。在這樣的 盤驅動器中，盤的旋轉方向與以上描述相反。
權利要求
1.一種懸架，包括負載梁；以及萬向節，固定到所述負載梁以支承頭滑塊，所述萬向節包括在前部的第一支承區域，包括第一固定點，在所述第一固定點處所述萬向節被固定到所述負載梁；在后部的第二支承區域，包括第二固定點，在所述第二固定點處所述萬向節被固定到所述負載梁；萬向節舌，具有安裝表面，所述頭滑塊安裝在所述安裝表面上，以在接觸突點上進行樞轉運動；前環，其是接合到所述第一支承區域的環形彈簧結構，用于支承所述萬向節舌并向所述萬向節舌提供剝離剛度；以及后環，其是接合到所述第二支承區域的環形彈簧結構，用于支承所述萬向節舌并向所述萬向節舌提供比所述前環更高的偏轉剛度和比所述前環更低的剝離剛度。
2. 如權利要求1所述的懸架，其中，所述第一固定點與所述接觸突點之 間的距離小于所述第二固定點與所述接觸突點之間的距離。
3. 如權利要求1所述的懸架，其中，所述后環包括從所述第二支承區域 向前延伸的一對帶狀后臂，且所述一對后臂中的每個包括所述后臂中的最小寬度部分和直線部分，所 述直線部分包括所述后臂中的所述最小寬度部分，并從所述后臂的前端向后 端延伸，同時保持所述最小寬度。
4. 如權利要求3所述的懸架，其中，所述一對后臂中的每個的寬度沿從 前端向后端的方向增大。
5. 如權利要求3所述的懸架，其中，所述一對后臂之間的距離沿從前端 向后端的方向減小。
6. 如權利要求1所述的懸架，其中，所述第二支承區域包括兩個固定點， 所述兩個固定點定位成在所述后部中最靠近所述接觸突點。
7. 如權利要求6所述的懸架，其中，所述一對后臂中的每個與所述第二 支承區域之間的連接部分在所述一對后臂的排列方向上位于所述兩個固定點之間。
8. 如權利要求3所述的懸架，其中，所述后環還包括一對支承臂，所述一對支承臂的每個連接所述萬向節舌的一側邊緣和所述一對后臂中的前端 的每一個。
9. 如權利要求8所述的懸架，其中，所述支承臂在所述萬向節舌的各側 邊緣處的中心位于所述接觸突點的前方。
10. 如權利要求l所述的懸架，其中，所述前環包括一對前臂和一對支 承臂；所述后環包括從所述第二支承區域向前延伸的 一對帶狀后臂； 所述一對支承臂中的每個連接所述萬向節舌和所述一對后臂的每一個；且所述一對前臂中的每個在通往所述一對支承臂的連接部分后面連接到 所述一對后臂中的每一個。
11. 如權利要求IO所述的懸架，其中，所述一對后臂中的每個的寬度從 通往所述前臂的連接部分后面的特定位置開始朝向所述第二支承區域逐漸增大。
12. —種盤驅動器，包括 盤；頭滑塊，用于訪問所述盤；以及具有懸架的致動器，所述懸架用于支承所述頭滑塊，從而通過在擺動軸 上擺動來在所述盤的上方移動所述頭滑塊，其中所述懸架是權利要求1至11中的任一項所述的懸架。
全文摘要
本發明提供一種懸架和具有這種懸架的盤驅動器。根據本發明一個方面懸架具有萬向節，所述萬向節具有位于前部的固定點(432a)，萬向節在該固定點被固定到負載梁；和位于后部的固定點(432b、432c)，萬向節在所述固定點處被固定到負載梁。萬向節舌(431)在接觸突點(311)上樞轉。前環(FR)固定于固定點(432a)處從而支承萬向節舌。后環(RR)固定于固定點(432b、432c)處從而支承萬向節舌。與前環(RR)相比，后環(RR)向萬向節舌提供更高的偏轉剛度。與后環(RR)相比，前環(FR)向萬向節舌提供更高的剝離剛度。
文檔編號G11B5/48GK101567193SQ20091012988
公開日2009年10月28日 申請日期2009年3月30日 優先權日2008年4月21日
發明者土田裕康, 村木拓磨 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司