專利名稱：用于減小磁道對準不良的側傾偏置磁頭懸架的制作方法
這是于1996年8月5日提交的現在已放棄的序列號為08/692,394的美國專利申請的部分繼續。
本發明涉及硬盤驅動器。本發明尤其涉及一種被側傾偏置的磁頭懸架，用于最大限度地降低由存儲磁盤相對于名義旋轉平面的非平面運動所導致的磁頭/磁盤磁道的對準不良。
一個硬盤驅動器一般包括一個旋轉數據存儲磁盤10和一個讀/寫磁頭轉換器組件，該組件包括一個滑塊12和一個由滑塊12承載的電磁讀/寫轉換器單元。在
圖1中表示出這種類型的磁盤驅動器的平面圖。滑塊12由一個磁頭臂組件15相對于旋轉磁盤10沿徑向定位，以便寫和讀元件跟隨磁盤10的存儲表面上所確定的一個數據磁道(dt)，在表面上有多個可用的同心數據磁道存儲區。磁頭臂組件被，例如，沒有表示在圖1中的一個旋轉音圈電動機移向磁道(dt)。
在磁盤10旋轉期間，滑塊12“浮”在一層空氣膜上十分接近磁盤的數據存儲表面。滑塊12通過一個常平架16(如圖7中所示)和一個載重梁或彈簧17被裝在磁頭臂15上，載重梁或彈簧17通過常平架16向滑塊12施加一個預定的預載荷，以將滑塊12壓向磁盤10的存儲表面。由相對于滑塊的磁盤旋轉產生的邊界層空氣流，產生出一個空氣膜支撐，可以使滑塊“浮”在十分接近磁盤表面的地方。由于安裝有常平架，在懸浮中滑塊12能以如下方式自由地“俯仰”其前沿與后沿能以俯仰運動相對于存儲表面來回運動。滑塊12也可自由地繞常平架左右“側傾”或旋轉。名義上，磁盤10和磁頭臂E形塊15被與基座13固定，該基座可以是一個諸如鋁合金的鑄件或沖壓件，這樣它們名義上在平行平面內旋轉。正如所述，圖1中的磁盤驅動器是傳統的。然而，正如將在此后所述，圖1的磁盤驅動器包括一個根據本發明的原理，用于降低磁道對準不良的側傾偏置的磁頭懸架。
磁盤驅動器的設計已被賦予了在性能和數據存儲容量上增大的特征。通過將磁盤的旋轉速度從，例如3600RPM提高到7200RPM或更快已經提高了性能。較快的磁盤旋轉有利于降低數據磁道中記錄數據的平均等待時間。較快的磁盤旋轉具有不良的缺點，例如由于增大的空氣湍流，或經過主軸軸承耦合振動，可能激起一種或多種的磁盤共振模式。磁盤共振的一個結果是磁盤10在磁盤旋轉期間發生非平面扭曲。磁盤振動，包括但不只限于那些發生在磁盤共振頻率處的振動，已成為數據轉換器及其所跟隨的磁盤表面上的圓形數據磁道之間的錯位的原因之一。這一錯位在技術上被稱為是磁道對準不良或“TMR”。
通過降低數據磁道寬度，以及通過增加每張磁盤的磁道數，已經增加了數據的存儲容量。由于磁道更窄，更靠在一起，因而增大了TMR對由于任何原因而產生的磁盤的非平面運動的敏感度。
聲音與振動雜志，1996年1月，第24-28頁中的一篇J.S.McAllister的題為“磁盤共振對磁盤驅動器中磁道的對準不良的影響”的文章，將磁盤振動歸因于主要由磁頭-磁盤組件(“HDA”)內的內部風阻激勵所引起的磁盤共振，并且描述了振動與TMR之間的相關性。該文章進一步指出，由HDA內單個磁盤所表現的振動是所有廣泛應用的3.5英寸直徑的鋁合金磁盤存儲媒質共有的特征。該文章也指出，這一振動行為由磁盤的材料性質及幾何形狀所決定，而不是由于主軸，外殼或HDA的其他結構設計。此外，該文章沒有提出磁盤振動引起的TMR的動力學和結構的原因。
由本發明者進行的觀察和測量，已經證實了上文中由McAllister指出的3.5英寸直徑的鋁存儲磁盤的一般的振動行為。本發明者也指出了發生在磁盤主軸組件中的振動所表現出的磁盤的非平面運動和撓曲。這些影響很難控制，并且不可能完全消除。此外，由于在磁盤與磁頭臂之間缺少上述的真正的平面性，本發明者已經觀察出TMR的差異，取決于一個具體的數據轉換器相對于磁盤存儲表面，是面朝上還是面朝下。特殊的是，在至少一組磁盤驅動器中，在存在磁盤的非平面振動及運動時，已經觀察到面朝上的轉換器的TMR比面朝下的轉換器小。當從HDA內的存儲磁盤的內部直徑磁道向外部直徑磁道觀察時，也觀察到TMR的影響變得更嚴重。
當一個磁盤響應于一個致偏力或轉動激勵而移出其旋轉平面時，磁盤同時以一定的方式變形或旋轉，使得它相對于基座13同時沿徑向和非平面方向，移動記錄在磁盤表面上的數據磁道。而且，同時，滑塊和讀/寫磁頭由于被連接在一個順從性懸架/磁頭常平架組件上，而被移離磁道，并且因此跟隨著磁盤的輪廓。當滑塊跟隨著磁盤10的徑向和非平面運動時，滑塊會移動離開磁道。因此我們說，磁盤的徑向和非平面運動與TMR參數“耦合”。這一耦合存在于磁盤驅動器中，其中磁盤10與致動器15在平行平面中旋轉。在其磁盤10與致動器15在稍微偏離平行狀態的平面內旋轉的磁盤驅動器中，由于制造公差，磁盤運動會在面朝下的轉換器與面朝上的轉換器之間導致不均勻的TMR。
用于解決目前討論的帶有磁盤扭曲的問題的方法，將通過使磁盤(名義上為0.8mm厚)更厚，在整個可達到的磁盤驅動器Z的高度尺寸(在磁盤主軸高度方向上所測的)上加上負向沖擊，加強存儲磁盤，從而減小垂直扭曲。另一種方法將是使磁盤要么采用較小的外徑，從而導致數據存儲容量降低，要么采用較高剛度的材料，如玻璃或陶瓷，但成本會升高。第三種方法可以用復合層狀結構制成存儲磁盤，包括一個由合適的阻尼材料制成的內部約束層，這只是在每張磁盤具有很高的主要成本時才可以實現。
因此，需要一種迄今尚未實現的方法，用于減小由非平面的磁盤運動和扭曲所導致的TMR，同時能繼續應用傳統的磁盤和磁頭并使額外的花費盡可能地最小。
本發明的一個主要目標是提供一種方法和裝置，用于減小與數據存儲磁盤的非平面運動耦合的硬盤驅動器中的TMR，以克服現有技術的限制和缺點。
本發明的另一個目標是提供一種方法和裝置，用于在硬盤驅動器的數據轉換器懸架組件上加上一個側傾偏置，以在存儲磁盤的非平面運動期間減小TMR，以克服現有技術的限制和缺點。
本發明的另一個目標是制成一種硬盤驅動器的直列式磁頭臂組件，相對于縱向臂軸有側傾偏置，以便在旋轉操作期間減小由于存儲磁盤的非平面撓曲而引起的TMR。
本發明的再一個目標是提供多種方法和設計，用于將一個預定的側傾偏置加到硬盤驅動器的數據轉換器懸架組件上。
根據本發明的原理，一個硬盤驅動器包括至少一個相對于驅動器基座旋轉的數據存儲磁盤。一個致動器塊被可轉動地安裝在基座板上，并且確定了至少兩個磁頭臂。每個磁頭臂支撐至少一個帶有一個裝有常平架的滑塊的載重梁，以便將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器磁頭，定位在記錄于鄰近面對的磁盤數據存儲表面上的同心磁道所在處。在磁盤旋轉期間，磁盤對非平面扭曲是敏感的。因此，磁頭臂和載重梁被以預定的側傾偏置角安裝，以減小徑向及非平面磁盤撓曲與TMR之間的耦合。
在本發明的一個方面，用于安裝載重梁的每個磁頭臂的安裝平面被加工成一定形狀，以確定側傾偏置角的至少一部分。在兩個臂面對一個單個存儲磁盤的相對表面的情況下，一個磁頭臂的安裝表面被成形為位于一個平面上，而其余磁頭臂的安裝表面則位于第二個平面上，并且第一和第二平面沿著朝向磁盤旋轉軸的方向，相對于磁盤的一個相對的數據存儲表面靠攏。
在本發明的另一方面，多個楔形墊片被夾在磁頭臂與載重梁之間，以便產生側傾偏置角。
在本發明的再一方面，載重梁被預成形以確定側傾偏置角，它們被以預成形的狀態與磁頭臂安裝在一起。
在本發明的再一方面，磁頭臂被預成形以確定側傾偏置角，并且將傳統的載重梁與預成形的磁頭臂安裝在一起。
在本發明的再一方面，載重梁基座板被預成形以確定側傾偏置角，而載重梁組件被以所確定的側傾偏置角與磁頭臂相連。
作為本發明的另一個方面，提供有一種方法，用于減小由于存儲磁盤相對于硬盤驅動器內的基座旋轉的非平面運動而導致的TMR。一個磁頭臂被可轉動地安裝在基座上，用于支撐一個載重梁，該載重梁帶有一個裝有常平架的滑塊，以便將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器磁頭，定位在同心磁道存儲區，該同心磁道存儲區被記錄于鄰近面對的磁盤數據存儲表面上。該磁盤對在磁盤旋轉期間導致TMR的非平面扭曲很敏感。該方法包括以下步驟用一個精密測量裝置測量旋轉數據存儲磁盤與磁頭臂之間的一個基座板側傾偏置角，并且將磁頭臂與載重梁以預定的側傾偏置角相連，以減小徑向及非平面磁盤撓曲與TMR之間的耦合。
考慮到下面對優選實施例的詳盡描述，連同所表示的附圖，熟練技術人員將更充分地理解本發明的這些以及其它目標、優點、情況及特征。在圖中圖1是硬盤驅動器磁頭/磁盤組件的一個放大的、平面示意圖，根據本發明的原理，該組件已通過包括有至少一個側傾偏置的磁頭懸架而得到改進。
圖2A是一個沿著與圖1中所示的驅動器類似的傳統硬盤驅動器的斷面線S-S，截取的部分剖面示意圖，表示出磁頭臂與磁盤之間的名義上平行的平面關系。
圖2B是一個沿著與圖1中所示的驅動器類似的另一個硬盤驅動器的斷面線S-S，截取的部分剖面示意圖，表示出磁盤與基座和致動器臂之間的不平行的關系。
圖2C與圖2A類似，表示出致動器臂與基座和磁盤的不平行的關系。
圖2D與圖2A類似，表示出致動器臂的基座板被加工成與基座和磁盤不平行的關系。
圖3A是一個存儲磁盤的有限元分析的圖示，表示出一種基本的振動模式，將磁盤扭曲成有點碗的形狀。
圖3B是一個圖3A的一個平面示意圖，表示出磁盤的變形隨圓周的變化是不定向的，或者在所示的正的方向(+)，或者在未表示出的負方向(-)上。
圖4A是一個存儲磁盤的有限元分析的圖示，表示出一種振動模式，將磁盤沿單條節點線扭曲。
圖4B提供了圖4A磁盤的平面示意圖，表示出單條節點線，磁盤表面的一半在一個負向或向下的方向上扭曲，而磁盤的另一半在正向或向上的方向上扭曲。
圖5A是一個存儲磁盤的有限元分析的圖示，表示出一種振動模式，將磁盤沿兩條互相垂直的節點線扭曲。
圖5B提供了圖5A的平面示意圖，表示出兩條相交節點線，磁盤的兩個不相鄰的扇形向上(+)扭曲，磁盤的另兩個不相鄰的扇形向下(-)扭曲。
圖6是一個存儲磁盤和兩個磁頭/滑塊組件的部分剖面示意圖，提供了磁頭與磁盤間響應于磁盤徑向及非平面撓曲的TMR的垂直耦合的簡略圖示。圖A表示一個沒有撓曲的存儲磁盤。圖B表示帶有“碗形”的向下的撓曲的磁盤。圖C表示帶有圖3A和3B中所示的“碗形”的向上的撓曲的磁盤。
圖7表示一個磁盤驅動器的放大的、部分剖面的示意圖，例如根據本發明的圖1中所示的驅動器，帶有一個用于減小TMR的側傾偏置磁頭懸架。
圖8是一個沿著圖7中的斷面線A-A，截取的圖7的磁頭臂懸架的部分剖面示意圖，表示出用于在轉換器上加以正向側傾偏置的基座板結構。
圖9是一個沿著圖7中的斷面線A-A，截取的圖8的磁頭臂懸架的部分剖面示意圖，表示出用于在轉換器上加以負向側傾偏置的基座板結構。
圖10是一個與圖6類似的圖，表示根據本發明的原理的用于減小TMR的一個側傾偏置磁頭懸架的響應。懸架基座板側傾在圖10中沒有表示出，但是出現在所示的結構中。
圖11是偏離磁道垂直耦合率隨基座板角度而變化的曲線，表示出內徑(ID)與外徑(OD)數據磁道處的TMR耦合。
圖12是微微滑塊與超微滑塊的偏離磁道垂直耦合率隨基座板側傾角度而變化的曲線，表示出最小耦合點。
圖13A是用于用一個楔形切削工具對致動器E形塊的磁頭臂的型鐵面進行加工的一種設置的平面示意圖，以便根據本發明的原理提供一種預定的側傾偏置。
圖13B是在圖13A的加工操作及載重梁基座板裝配之后圖13A的致動器E形塊的型鐵面的端面示意圖。
圖14是圖7的另一種磁頭臂懸架組件的端面示意圖，表示根據本發明的原理利用一個墊片形成預定的側傾偏置。
圖15是根據本發明的原理的載重梁和滑塊的一個等軸測視圖，其中載重梁被加工成一定形狀為滑塊提供一個預定側傾偏置。
圖16A是載重梁與磁頭臂接頭的一個放大的部件分解等軸圖，其中根據本發明的原理，已經沿著一邊壓制出一個載重梁基座板，以成形出用于產生預定側傾偏置的特征形貌。
圖16B是圖16A組件的一個放大的橫截面視圖。
圖17A是載重梁與磁頭臂接頭的一個放大的部件分解等軸圖，其中根據本發明的原理，在將載重梁與磁頭臂相連以前，已將墊片與載重梁相連，沿著基座板一邊的墊片產生了預定的側傾偏置。
圖17B是圖17A組件的一個放大的橫截面視圖。
圖18A、18B和18C分別是磁頭臂的放大的俯視平面圖、正視圖和側視圖，根據本發明的原理，該磁頭臂的加工步驟將在載重梁結構的組件上產生預定的側傾偏置。
圖18D是包括圖18A-C的已加工磁頭臂的磁頭臂-載重梁組件的放大的橫截面圖。
圖19A、19B和19C分別是磁頭臂的放大的俯視平面圖、正視圖和側視圖，根據本發明的原理，該磁頭臂的多步加工步驟將在載重梁結構的組件上產生預定的側傾偏置。
圖19D是包括圖19A-C的多步加工的磁頭臂的磁頭臂-載重梁組件的放大的橫截面圖。
圖20A是載重梁與磁頭臂接頭的一個放大的部件分解等軸圖，其中根據本發明的原理，已經壓制出載重梁，以成形出兩個斜脊，用于在載重梁的組件上相對于一個扁平的磁頭臂產生預定的側傾偏置。
圖20B是圖20A的結構沿圖20A中的截面線B-B截取的一個橫截面視圖。
圖20C是圖20A的結構沿圖20A中的截面線C-C截取的一個橫截面視圖。
圖20C是圖20A的結構的一個放大的橫截面視圖。
圖21A是載重梁與磁頭臂接頭的一個放大的部件分解等軸圖，其中根據本發明的原理，已經壓制出載重梁，以成形出兩個斜脊以及兩個斜脊的峰之間的一個單面跨接脊，它們一起在載重梁的組件上相對于一個扁平的磁頭臂產生預定的側傾偏置。
圖21B是圖21A結構沿圖21A中的截面線B-B截取的一個橫截面視圖。
圖21C是圖21A結構沿圖21A中的截面線C-C截取的一個橫截面視圖。
圖21D是圖21A結構的一個放大的橫截面視圖。
圖22A是載重梁與磁頭臂接頭的一個放大的部件分解等軸圖，其中根據本發明的原理，已經被成形或壓制出載重梁，以成形出多個凹痕，從而在載重梁的組件上相對于一個扁平的磁頭臂產生預定的側傾偏置。
圖22B是圖22A結構的沿圖22A中的截面線B-B截取的一個橫截面視圖。
圖22C是圖22A結構的一個放大的橫截面視圖。
圖23A是載重梁的一個放大的部件分解等軸圖，根據本發明的原理，它已經被成形或壓制出一個斜臺，從而在載重梁的組件上相對于一個扁平的磁頭臂產生預定的側傾偏置。
圖23B是圖23A結構沿圖23A中的截面線B-B截取的一個橫截面視圖。
圖24A是載重梁的一個放大的部件分解等軸圖，根據本發明的原理，它已被沿著一個橫鉸鏈邊緣成形，以使載重梁在載重梁的組件上相對于一個扁平的磁頭臂產生預定的側傾偏置。
圖24B是圖24A結構的正視圖。
圖24C是圖24A結構的端視圖。
圖25A是一個分立的E形塊磁頭臂的等軸圖，該磁頭臂帶有一個被成形出相對于旋轉平面的預定側傾偏置角的臂端。
圖25B是一個復合的磁頭臂組件的俯視平面圖，該組件通過將多個圖25A的分立E形塊磁頭臂堆起來而形成。
圖25C是圖25B的磁頭臂組件的側視圖。
圖25D是圖25B的復合磁頭臂組件的臂端的沿圖25B中的D-D截面線截取的端視圖，表示出由每個臂端確定的側傾偏置角。
圖1中所示的一個磁盤驅動器HDA通過增加側傾偏置以減小TMR而得到改進，TMR是由存儲磁盤10響應于許多潛在的振動或沖擊源中的一個或幾個，而產生的非平面運動而引起的。側傾偏置是沿著縱軸L相對于磁頭臂15的平面加上的。圖1中所示的磁頭臂裝置在技術上叫做“直列式”旋轉音圈致動器，其中載重梁17從致動器的E形塊結構的磁頭臂15的一端沿著軸L成一直線延伸。
如圖2A中所示，在存儲磁盤的疊層10與磁頭臂結構15之間，以基座13為基準，需要一個名義上的平行排列。在磁盤10與致動器15之間通過基座13建立了精確的平行關系的情況下，由于滑塊12與常平架16之間在結構上的內在響應，一些磁盤徑向及非平面的撓度將會與TMR耦合。
此外，如圖2B、2B和2C中所示，在磁盤10與磁頭臂結構15之間的平行平面性間可能有細微的不同。在圖2B中，表示出磁盤10相對于基座13和磁頭臂15不平行。在圖2C中，表示出致動器臂15相對于基座13和磁盤10不平行。在圖2D中，磁頭臂15的基座板或型鐵板面45已經以“活動百葉窗”的方式被加工出來，但未經詳細描述，使得當致動器結構15在與磁盤10的旋轉平面平行的平面內旋轉時，載重梁17被以側傾偏置角度安裝，是將側傾偏置角加到TMR上還是從TMR上減去，取決于轉換器相對于磁盤10是面朝上還是朝下。在一些情況下，可以預計磁盤和磁頭臂不會與它們自己或基座13精確平行。在圖2B和2C中這一公差由角α表示，并且其范圍可以為，例如±5°。如圖2D所示，已經發現磁盤10與磁頭疊層15之間平行平面性角度偏置，在存在非平面磁盤運動的條件下減小其它磁頭的TMR時，會增大一些磁頭的TMR。
在圖3A-3B、4A-4B和5A-5B中圖示的磁盤徑向和非平面運動的幾個例子。在圖3A中，磁盤10以非平面運動的第一或基本模式運動或振動，并且變成碗形，而不是平面的。圖3B中的加號(+)表示磁盤的撓度是單方向地“向上”，因此，形成了“碗”形。在圖4A中，磁盤10以由一條單節點線所表征的模式運動或振動(表示為在圖4B中將磁盤10一分為二的垂直點劃線)。在這一第二模式中，右半磁盤10變成向上(+)扭曲，而左半磁盤10變成向下(-)扭曲。在圖5A中，磁盤10以由兩條垂直等分的節點線所表征的模式移動或振動。在這一第三模式中，磁盤10被有效地分為扇形，兩個相對的扇形向上(+)扭曲，兩個相對的扇形向下(-)扭曲，如圖5B所示。
在圖3B、4B及5B中，表示出磁盤主軸11和讀/寫轉換器滑塊12，滑塊12被表示成在徑向內側和徑向外側的位置而沒有表示其懸架。其它的磁盤振動模式，包括主軸電機軸模式和搖擺模式，是已知并可預料的，但在本討論中沒有表示出來。
由本發明解決的問題在圖6的表述下變得更為明顯。在圖6的視圖A中，磁盤10未被扭曲，并且兩個滑塊，一個“面朝下”滑塊12，和一個“面朝上”滑塊14分別載有磁頭轉換器20和22。當給予滑塊12和14二維的俯仰及側傾運動自由度，以便滑塊12和14能隨鄰近面對的磁盤10的存儲表面運動時，磁頭常平架16和18允許載重梁17將點接觸力加到滑塊12和14上。基準線24相對于基座板13標識出一個名義上的磁道定位線，磁盤10也是通過主軸結構11以基座板13為基準的。圓形磁道26和28在磁盤10的上表面和下表面被磁性記錄。在圖6的圖A中，磁盤10位于其名義旋轉平面內，磁道26和28分別與基準線24、轉換器20和22對齊。在圖6的圖A中，距離(d)標識出常平架16與18距離基準線24的偏移。
在圖6的視圖B和C中，響應于激發力或操作條件，磁盤10已經相對于基座板13分別向下(+)和向上(-)扭曲了，而且這一扭曲與帶有最終的TMR的磁頭20和22的耦合現在十分明顯。在視圖B中，磁盤10上表面的圓形磁道26已經從磁頭12的讀/寫元件20沿徑向向外移動了，而磁盤10下表面的圓形磁道28已經從讀/寫元件22沿徑向向內移動了(在視圖A、B、C中磁盤軸被用接地符號表示為與基座接地或以基座為基準)。在視圖C中表示出相反的效果。在視圖B和視圖C中應該注意到滑塊12和14繼續跟隨磁盤表面，并且每個常平架16與18和基準線24之間的的距離(d)大體保持不變，從而驅使滑塊12和14與磁頭20和22偏離了磁道26和28的中心線，如圖所示。對圖6中的視圖B和C中所示的TMR起作用的尺寸(d)，隨磁盤垂直撓曲的變化大體上不變。其它因素包括滑塊高度和寬度尺寸，及滑塊和磁盤表面之間的距離等等。
由于TMR部分起因于繞常平架16和18的旋轉，熟練技術人員會理解，減小滑塊12或14的尺寸會減小滑塊12或14繞常平架16或18的旋轉臂，由此減小由磁頭運動而導致的TMR的成分。在類似的條件下，由于磁盤10的垂直撓曲既控制著磁道26和28的位移，又控制著滑塊12和14的位移，并且由于垂直磁盤撓曲沿磁盤的任一徑線單調增加或減小，因此，確實可以通過限制滑塊12或14在磁盤10表面的徑向偏移，來減小TMR。這暗示說，可以利用一個更大的磁盤，而不用橫過磁盤的整個徑向范圍，或者可以通過利用一個較小直徑的磁盤來減小TMR并保證其他性能上的優點。
圖6預先假定，當處于靜態時，磁盤10處于與磁頭臂15的平面完全平行的平面內。如圖2B、2C或2D中所示，當出現經過基座13的側傾偏置時，在朝下的磁頭12與朝上的磁頭14之間出現了TMR的差異，響應于磁盤10的非平面的垂直扭曲，一組磁頭(例如磁頭12)表現出較小值的TMR，而另一組磁頭(例如磁頭14)表現出很大值的TMR(必須隱含指出不同的TMR的值可以是正的或負的)。這解釋了為什么在給定的磁盤驅動器中一些磁頭，例如朝上的磁頭，可以比其它磁頭，例如朝下的磁頭表現出更大的TMR，尤其當磁道寬度變得甚窄，而磁道密度變得更高，例如至每英寸8,000及更高時。
現在轉至圖7-22，本發明者已經發現，可以加入并調節一個滑塊支撐結構的側傾偏置(不管是在磁頭臂15上，還是在梁17上，或者兩者都有)，以便降低由于磁盤的徑向和非平面的運動而發生的TMR。在圖7-22中與先前描述的相同的結構元件，已用相同的標號表示，而那些元件的描述將不再重復。
在圖7中，圖1的磁盤驅動磁頭/磁盤組件已在本發明目前的優選實施例中被改變，以使磁頭臂15帶有朝下的型鐵面50和朝上的型鐵面52，該型鐵面已被按預定方式改變角度，以便減小由于磁盤10的非平面運動而導致的TMR。圖8表示出基座板或型鐵板表面50和52的改變了的角度，使得它們與相關的存儲磁盤10偏離或向它靠攏。圖8的設置可以被用于在很少發生的情況下，校正純正向的磁頭臂-載重梁側傾公差，這是由于熟練技術人員會理解，將圖8的設置施加給一個名義驅動器(圖2A)將導致TMR增大。圖9表示出磁頭臂型鐵面50和52的角度改變，它們處于向磁盤軸11靠攏的平面內。圖9的設置被用于減小由于一個純負向的磁頭臂-載重梁側傾角度而導致的TMR，這表示本發明的一個重要方面，即，需要這一負側傾偏置的增加以減小名義磁盤驅動器中的非平面運動的TMR(例如圖2A的設置)。
圖10提出了圖7的帶有一個純負向的磁頭臂-載重梁側傾公差的磁盤驅動器的一個實例。在與圖6視圖在圖示上相同的這一實例中，在存在磁盤的負向的非平面運動(圖10的視圖B)與正向的非平面運動(圖10的視圖C)時，通過施加圖9的側傾偏置，朝下和朝上的轉換器20與22更加緊密地跟隨磁道26和28。將預定的側傾偏置施加到磁頭臂或載重梁上后，圖10的視圖A表示出當磁盤10在其名義平面內旋轉時，按磁道26和28的在磁道內的預定的對中。圖10的視圖A基本上與圖6的視圖A相同。然而，圖10的視圖B和C與圖6的視圖B和C明顯不同，并且表示出通過將側傾偏置施加到支撐轉換器20和22的載重梁上得到的有利結果。在表示了負向(-)扭曲的磁盤10的圖10的視圖B中，增加的負向側傾偏置導致了朝下滑塊12的常平架16向基準線24移動，使得滑塊12變得更接近線24，而轉換器20保持幾乎與磁道26對中。同時，朝上的滑塊14的常平架18已經從基準線24移開了一定距離(d′)，d′大于距離d，使得轉換器22保持與磁道28接近對中。
圖10的視圖C表示出側傾偏置的磁頭結構對磁盤10的正向扭曲(+)的響應。在視圖C中，朝下滑塊12的常平架16已經從基準線24移開了一定距離(d″)，而朝上滑塊14的常平架18已經移向線24。對負向扭曲來說，該結果與視圖B中所示的基本相同。在TMR顯著減小時，轉換器20與磁道26大體保持對中，而轉換器22與磁道28大體保持對中。
圖11給出TMR隨側傾偏置而變化的一個曲線，例如對于圖1和7中所示的驅動器，表明對于一個外徑磁道位置，在基座板上施加大約-2.5°的側傾會導致隨磁盤的非平面運動而變化的最小的TMR。在圖11中，水平軸代表以度表示的基座板側傾角，而垂直軸代表偏離磁道垂直耦合率。(“偏離磁道的垂直耦合率”定義為磁頭的純的偏離磁道的距離，除以在磁盤外徑處測得的磁盤的非平面或垂直位移)。圖11中表示的兩條線代表偏離磁道的垂直或非平面磁盤運動耦合率，隨著位于外徑(O.D.)上的數據磁道，以及位于磁盤10的內部直徑(I.D.)上的數據磁道上的讀/寫轉換器磁頭臂-載重梁(即“基座板”)的側傾角的變化。圖11的O.D.與I.D.線表示出磁盤的垂直運動與TMR間的耦合，對位于磁盤外徑處的磁道來說過大，這與圖4-7一致。在圖11的實例中，可能選擇一個-2.5°的側傾偏置角，以最大限度地減小隨磁道外徑處磁盤的非平面運動而變化的TMR。這一負向的-2.5°側傾偏置角在磁道內部直徑處，也產生了隨磁盤的非平面運動而變化的TMR的輕微的減小，應該注意的是(如圖6和10所示)內部直徑處磁盤10的垂直運動大體上較低，使得TMR也在向內部直徑方向上較小。
再次參照圖11，并比較內徑與外徑處數據磁道的耦合率，內部直徑位置處的耦合率實際上低于外徑數據磁道。因此，對于在給定的尺寸磁盤上的給定磁頭，可以通過限制滑塊的徑向偏移范圍來最大限度地減小TMR。盡管這一點只在圖11中提出來，仍可以表示出TMR隨磁盤半徑而增大，而TMR的部分是由磁盤的非平面撓曲依次引起的。在這種情況下，能證明可以利用減小存儲磁盤直徑(因為不會用它來儲存數據)來減小最大的非平面磁盤撓曲，并因此最大限度地減小磁盤非平面運動/TMR的耦合率的最大值。降低用戶的數據存儲容量的含意在減小磁盤直徑這一方案中是明顯的。
參照圖12，在所謂的“毫微”和“微微”的滑塊之間存在有耦合響應上的差異。用于描述滑塊的術語“毫微”和“微微”已成為指代滑塊尺寸的工業標準術語。“微微”滑塊的高度、寬度和深度的尺寸大約是“毫微”滑塊的60％。微微滑塊的較小的尺寸導致了在相關基座板角度上的較小的耦合率。如圖12所示，與毫微滑塊大約-2.5°的角度相比，微微滑塊為使耦合為零所需要的基座板側傾偏置角大約為-2°。
圖13A表示出根據本發明的一個用于成形磁頭臂型鐵面50和52的機加工布置。在這一視圖中，一個致動器E形塊15被與機加工刀具固定，而一個由兩個切削面確定為預定楔形的楔形刀具60被沿著一個由點劃線箭頭標志的軌跡路徑移向夾緊的E形塊。該刀具60可以包括多個類似的刀具，在旋轉刀具軸上固定為一組，由此同時加工出多個磁頭臂的面，如圖13B中所示。
作為選擇，如圖14A和14B所示，帶有預定側傾偏置斜面的墊片70可以被放置在每個臂15的型鐵面與載重梁17的型鐵板72之間。在磁盤組裝期間，可以采用一個激光精密測量工具來測量磁盤10與臂15之間的平面性，并選擇和安裝多個選定側傾偏置角的楔子，以便自動地校正被測基座板側傾公差。作為選擇，墊片70可以被設計成帶有預定的名義側傾角。當加工變量增加時，將消除測量每個臂的需要。
圖15表示出本發明的另一個實施例。在這一實施例中，載重梁(彈性的)17A已被永久性成形或變形，以便向磁頭懸架結構提供所需的側傾偏置。在這一實現中，在工廠中的磁頭疊層組裝期間或者在那之前，一個自動機加工工具將載重梁17A彎成預定的側傾偏置的形狀。
而圖16A和16B表示出本發明的又一個實施例。在這些圖中，一個基座板72A已通過傳統的壓模技術被沿著一邊壓制形成兩個支柱74，它們在載重梁17、基座板72A和磁頭臂15的組件上形成了預定的側傾偏置角，如圖16B所示。薄板載重梁17已在76處被刻以凹槽，使得壓制出的柱與磁頭臂端部區域的連接表面52相接觸。基座板72包括一個型鐵管73，它可由任何合適的技術擴口，例如鋼球擠光技術，以便擠入一個在磁頭臂15的連接端處形成的開口34。
而圖17A和17B表示出本發明的另一個實施例。在這一實施例中一個單獨的楔形墊板70A被與載重梁17點焊，并使載重梁17和基座板72偏離磁頭臂15預定側傾偏置角度。
而圖18A、18B、18C和18D表示出本發明的另一個實施例。在這一實施例中磁頭臂連接端的每個面50A和52A都已被加工，以形成凸緣53和55。然后載重梁17和基座板72被與磁頭臂連接，而細長的凸緣53和55形成了朝下的17D和朝上的17U載重梁組件所需的側傾偏置角。圖19A、19B、19C和19D表示出圖18A-D的方法的進一步改進。在圖19A-D中，磁頭臂15的連接端已經為朝下載重梁17D，而被加工形成臺階53A、53B和53C，為朝上載重梁17U而被加工形成了臺階55A、55B和55C(如圖19D中所示)。在這一設置中，臺階邊緣形成并保持了所需的側傾偏置角。
圖20A、20B、20C和20D表示出本發明的另一個實施例。這一實施例通過橫過載重梁17B壓制出一對間隔分開、大體上平行的斜脊74，使得斜脊的頂部形成所需的相對于磁頭臂15的扁平面的組件側傾偏置角。該方法被圖21A、21B、21C和21D的視圖所推廣，圖中表示出一個載重梁17C，帶有兩個間隔的由一個等高的跨接脊連在一起的斜脊74，使得斜脊74和77的頂部形成所需的相對于磁頭臂15的扁平面的組件側傾偏置角。該方法進一步被圖22A、22B、22C和22D的視圖所推廣，圖中表示出一個載重梁17D，帶有一組(例如4個)壓制的凹痕，有兩個第一高度的凹痕75，兩個小于凹痕75的第二高度的凹痕76。在這一設置中，凹痕頂點處形成了所需的相對于磁頭臂15的扁平連接端的側傾偏置角。此外，圖23A和23B表示出一個帶有一個通過模鍛或壓制成形的斜臺78的載重梁17E，該斜臺有一個表面，形成所需的相對于磁頭臂15的扁平面的組件側傾偏置角。
而圖24A、24B和24C表示出另一個載重梁17F，通過沖壓或壓制成形，使得斜的折疊部分79通過所需的相對于磁頭臂15的扁平面的組件側傾偏置角，將載重梁17F的彈性和主體部分80的平面，與載重梁17F的基座板部分82分開。
而圖25A、25B、25C和25D表示出本發明的另一個實施例。在這一實施例中形成分立的磁頭臂15A，每個都帶有一定角度的連接面53和55，形成這些連接面是為了形成朝下和朝上的載重梁所需的側傾偏置角。在單個的磁頭臂15A成形之后，它們通過將一種合適的塑料材料精鑄而被組裝在一起成為一個磁頭臂疊層15B。一個音圈15C也同時被鑄入結構中。在最終的組裝件中，磁頭疊層包括，例如5個磁頭臂15A1、15A2、15A3、15A4和15A5，每個都帶有形成了所需的側傾偏置角的連接面53、55。作為選擇，分立的磁頭臂15A可以通過傳統的緊固件，例如螺釘和鉚釘，被裝配到軸上，以形成磁頭臂疊層。
盡管在這里采用了一些術語“基座板”、“型鐵板”和“型鐵面”，表示便于將載重梁17與磁頭臂15通過一個鋼球或鋼棒擠光過程連接的安裝平面，熟練技術人員將能理解，其它的緊固裝置，無論是螺釘、鉚釘、點焊、鑄型用銷釘，及任何其它的合適的細木工技術，都可被利用來將載重梁17與磁頭臂15的端部緊固。這樣，術語“基座板”、“型鐵板”和“型鐵面”在這里是被用作定義安裝平面，而不是標志或限制細木工技術的方式。而且，這里采用的術語“壓制”是被用于在廣義意義上限定任何成形操作，即一個元件被永久變形以便形成一個所需的形狀或輪廓，這些成形操作還包括例如沖壓、模鍛、擴口和諸如此類。
此外，當表示出基座板表面50和52由一個楔形切削刀具加工，或提供側傾角的墊片70被夾在面50與載重梁基座板之間時，可以利用其他技術、方法和結構施加所需的側傾偏置角以減小TMR。例如，面50和52可以由金屬絲放電加工(“EDM”)，或由精密鑄造或精密研磨加工。如上所討論，根據本發明，作為選擇，載重梁自身，或載重梁基座板，可以被成形以提供所需的側傾偏置。
本發明所要利用的磁頭轉換器可以是任何合適的種類，或者是薄膜感應式讀入/寫出、薄膜感應式/磁阻式讀，或者在繞線式金屬間隙轉換器，它們被連接、附加或者成形在陶瓷(或類似材料)滑塊體上或與陶瓷滑塊體相連。
對熟練技術人員，考慮到對優選實施例的如上的描述，在沒有脫離本發明的精神的條件下，許多變化和修改將變得很明顯，其范圍也將由下述權利要求更為特別地指出。這里的描述及其公開僅用于說明，并且不應該被看作是限制下面的權利要求中所指出的本發明的范圍。
權利要求
1.一個硬盤驅動器，包括至少一個相對于一個基座旋轉的數據存儲磁盤，至少一個可轉動地安裝在基座上用于支撐一個載重梁的一個磁頭臂，該載重梁載有一個安裝有一個常平架的滑塊，將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器定位于同心的、限定在鄰近面對的磁盤的數據存儲表面上的磁道位置處，在磁盤旋轉期間磁盤對非平面運動敏感，磁頭臂和載重梁被以一定的側傾偏置角成形并連接，該角度經選擇可以在磁盤的非平面運動期間由數據轉換器減小磁道的對準不良。
2.權利要求1中提出的硬盤驅動器，其中用于安裝載重梁的磁頭臂的安裝表面被按一定形狀加工以產生側傾偏置角，并且位于一個平面中，該平面與一個平面靠攏，這一平面包括了鄰近面對的數據存儲表面，并且跟隨一個朝向磁盤旋轉軸的直線方向。
3.權利要求2中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂是一個單元式的E形塊組件的多個磁頭臂部分中的一個，該組件包括一個旋轉音圈致動器，并且磁頭臂部分的安裝表面被加工以形成側傾偏置角。
4.權利要求2中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂部分的安裝表面被加工成大體是平板狀，并且在橫截面上形成了一個楔形。
5.權利要求2中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂部分的安裝表面被加工以形成至少兩個臺階，使得置于臺階邊緣處的載重梁處于側傾偏置角。
6.權利要求5中提出的硬盤驅動器，其中安裝表面被加工以形成至少三個臺階，使得位于三個臺階邊緣處的載重梁處于側傾偏置角。
7.權利要求2中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂是分立的，并且具有被按一定形狀加工的安裝平面以形成側傾偏置角，而且其中多個分立的磁頭臂被裝配在一起形成一個旋轉音圈致動器。
8.權利要求1中提出的硬盤驅動器，在磁頭臂與載重梁之間進一步包括至少一個墊片，以產生側傾偏置角。
9.權利要求8中提出的硬盤驅動器，其中至少一個墊片包括一個楔形墊片。
10.權利要求8中提出的硬盤驅動器，其中至少一個墊片包括一個沿著載重梁的縱邊對中的預定厚度的墊片，用于使載重梁相對于磁頭臂偏移以得到側傾偏置角。
11.權利要求1中提出的硬盤驅動器，其中載重梁被預成形以產生側傾偏置角。
12.權利要求11中提出的硬盤驅動器，其中載重梁被沿著縱軸以預成形產生側傾偏置角。
13.權利要求11中提出的硬盤驅動器，其中載重梁的連接區經變形以產生多個特征形貌，特征形貌的峰頂形成了載重梁與磁頭臂組件的側傾偏置角。
14.權利要求11中提出的硬盤驅動器，其中載重梁的連接區經變形以產生多組凹痕，該凹痕帶有橫向的分級的高度，以便凹痕的頂部形成載重梁與磁頭臂組件的側傾偏置角。
15.權利要求11中提出的硬盤驅動器，其中載重梁包括一個基座板，而基座板被預成形以形成側傾偏置角。
16.權利要求15中提出的硬盤驅動器，其中基座板被沿著其一個縱邊壓制以形成至少一個特征形貌，從而形成與磁頭臂裝配后的側傾偏置角。
17.權利要求1中提出的硬盤驅動器，其中側傾偏置角在正或負5°與0之間。
18.一個硬盤驅動器，包括至少一個相對于一個基座旋轉的數據存儲磁盤，一個可轉動地安裝在基座上并且確定了至少兩個磁頭臂的致動器塊，每個磁頭臂用于支撐一個載重梁，該載重梁載有一個安裝有一個常平架的滑塊，將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器定位于同心的、限定在鄰近面對的磁盤的數據存儲表面上的磁道位置處，在磁盤旋轉期間磁盤對非平面運動敏感，磁頭臂和載重梁被以預定的側傾偏置角安裝，該角度經選擇可以在磁盤的非平面運動期間減小磁道的對準不良。
19.權利要求18中提出的硬盤驅動器，其中用于安裝載重梁的磁頭臂的安裝表面被按一定形狀加工，以形成大體等于相對于由鄰近面對的磁盤存儲表面所占有的平面的絕對值的側傾偏置角。
20.權利要求19中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂的安裝表面被加工成扁平表面，在橫截面上形成一個楔形。
21.權利要求19中提出的硬盤驅動器，其中磁頭臂的安裝表面被加工成多個臺階，這些臺階帶有用于以預定的側傾偏置角接觸并對中載重梁的邊緣。
22.權利要求19中提出的硬盤驅動器，其中每個磁頭臂的安裝表面處于一個平面中，該平面向一個被鄰近面對的磁盤存儲表面所占有的平面靠攏。
23.權利要求22中提出的硬盤驅動器，其中安裝表面的靠攏面，向朝向磁盤的旋轉軸的方向靠攏。
24.權利要求18中提出的硬盤驅動器在磁頭臂與載重梁之間進一步包括多個墊片，用于產生預定的側傾偏置角。
25.權利要求24中提出的硬盤驅動器，其中這些墊片是楔形的，并且夾在磁頭臂與載重梁之間用于產生預定側傾偏置角。
26.權利要求24中提出的硬盤驅動器，其中這些墊片被沿著載重梁的同一縱邊安裝，并且與磁頭臂形成邊緣，用于產生預定側傾偏置角。
27.權利要求18中提出的硬盤驅動器，其中載重梁被用于產生側傾偏置角。
28.權利要求27中提出的硬盤驅動器，其中載重梁被沿其縱軸預成形以產生側傾偏置角。
29.權利要求27中提出的硬盤驅動器，其中載重梁的連接區經變形以產生多個特征形貌，特征形貌的峰頂形成了每個載重梁與相應磁頭臂組件的側傾偏置角。
30.權利要求27中提出的硬盤驅動器，其中載重梁的連接區經變形以產生多組凹痕，該凹痕帶有橫向的分級的高度，使得凹痕的頂部形成每個載重梁與相應磁頭臂組件的側傾偏置角。
31.權利要求27中提出的硬盤驅動器，其中載重梁包括基座板，而每個基座板被預成形以形成預定的側傾偏置角。
32.權利要求31中提出的硬盤驅動器，其中基座板被沿著它的一個縱邊壓制以形成至少一個特征形貌，以形成與相應磁頭臂裝配后的側傾偏置角。
33.一個用于硬盤驅動器的致動器結構中的直列式磁頭臂，該致動器結構被可轉動地安裝在基座上，一個載重梁載有一個安裝有一個常平架的滑塊，將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器定位于同心的、限定在鄰近面對的磁盤的數據存儲表面上的磁道位置處，在磁盤旋轉期間磁盤對非平面運動敏感，磁頭臂和載重梁沿一個縱軸成形，并被連接和成形以產生一個側傾偏置角，該角度經選擇可以在磁盤的非平面運動期間減小磁道的對準不良。
34.權利要求33中提出的直列式磁頭臂，其中用于安裝載重梁的磁頭臂的安裝表面被按一定形狀加工，以形成側傾偏置角，該安裝表面處于一個平面中，該平面與一個平面靠攏，這一平面包括有鄰近面對的數據存儲表面，并且跟隨一個朝向磁盤的旋轉軸的直線方向。
35.權利要求33中提出的直列式磁頭臂在磁頭臂與載重梁之間進一步包括一個楔形墊片，用于產生側傾偏置角。
36.權利要求33中提出的直列式磁頭臂，其中載重梁被用于產生側傾偏置角。
37.權利要求33中提出的直列式磁頭臂，其中側傾偏置角在正或負5°與0之間。
38.一種用于校正由至少一個數據存儲磁道的非平面運動引起的磁道對準不良的方法，該磁道相對于硬盤驅動器內的一個基座旋轉，一個可轉動地安裝在基座上的磁頭臂，用于支撐一個載重梁，該載重梁載有一個安裝有一個常平架的滑塊，將一個成形在滑塊邊緣的數據轉換器定位于同心的、限定在鄰近面對的磁盤的數據存儲表面上的磁道位置處，在磁盤旋轉期間磁盤對非平面運動敏感，該方法包括如下步驟確定旋轉數據存儲磁盤與磁頭臂之間的一個側傾偏置角，以及按一個側傾偏置角連接磁頭臂和載重梁，該偏置角被選擇用于校正由磁盤的非平面運動而導致的磁道的對準不良。
39.權利要求38中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中連接步驟包括在將載重梁與安裝表面以側傾偏置角連接之后，一個加工磁頭臂的安裝表面的步驟。
40.權利要求39中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中加工步驟通過產生一個扁平角度連接區來進行。
41.權利要求39中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中加工步驟通過產生一個分級的連接區來進行。
42.權利要求39中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中加工步驟通過在磁頭臂與載重梁之間提供至少一個墊片來進行。
43.權利要求38中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中連接步驟通過預成形載重梁的步驟來進行。
44.權利要求43中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中預成形載重梁的步驟包括使載重梁沿縱向變形，以使常平架連接區處于一個向鄰近面對的數據存儲表面靠攏的平面內，以及將預成形的載重梁與磁頭臂相連。
45.權利要求43中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中預成形載重梁的步驟包括在載重梁的磁頭臂連接區成形至少一個特征形貌并且將預成形的載重梁與磁頭臂相連。
46.權利要求43中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中載重梁包括一個基座板，并且其中預成形載重梁的步驟包括在基座板上提供至少一個特征形貌，用于產生將預成形的載重梁與磁頭臂連接之后的側傾偏置角。
47.權利要求38中提出的用于校正磁道的對準不良的方法，其中基座板側傾角在正或負5°與0之間。
全文摘要
一種方法,校正歸因于硬盤驅動器(13)內一個旋轉磁盤(10)非平面運動的磁道對準不良,并且包括用一個精密測量裝置測量旋轉數據存儲磁盤與磁頭臂(15)之間的一個基座板側傾偏置角的步驟,并且將磁頭臂與載重梁(17)以預定的側傾偏置角相連,該偏置角經選擇以便最大限度地減小歸因于側傾偏置的磁道對準不良。提出很多連接設置和結構,以便實現所需的磁道對準不良的降低。
文檔編號G11B5/58GK1199489SQ97191036
公開日1998年11月18日 申請日期1997年8月4日 優先權日1996年8月5日
發明者蒂莫西·A·林納, 詹姆斯·M·洛, 喬恩·E·雅各比, 邁克爾·R·哈奇, 斯蒂芬·P·威廉斯 申請人:昆騰公司