專利名稱：磁盤裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁盤裝置，并且更具體地，涉及一種適于密封諸如氦氣之類的低密度氣體的氣密密封磁盤裝置。
背景技術：
已經有對用于大容量、高記錄密度及高速訪問的磁盤裝置的最新磁盤裝置的需要。為了滿足需要，磁盤和磁頭萬向架組件分別以高速轉動和驅動，這創(chuàng)建一定量的空氣擾動，由此產生在磁盤和磁頭萬向架組件中的震動。擾動震動阻礙磁頭定位在高度密集的記錄磁盤數(shù)據(jù)上。原因是空氣擾動隨機地創(chuàng)建，這使得難以估計其尺寸和周期，從而使它復雜并且難以控制迅速和準確的定位。另外，擾動震動產生噪聲，這導致裝置安靜的失去。
除以上之外，在裝置中由高速轉動創(chuàng)建的空氣擾動引起關于消耗功率增大的問題。在高速下的磁盤轉動牽涉和轉動在磁盤周圍的空氣。另一方面，遠離磁盤的空氣是靜止的，在其之間產生剪切力，該剪切力又轉化成停止磁盤轉動的負載。這稱作“風阻損失”，并且磁盤轉動得越快，損失越大?？朔L阻損失在高速下轉動磁盤要求電機輸送較大輸出，這又需要較大電功率。
盡管注意力集中在與在裝置中的氣體密度成比例的擾動和風阻損失上，但是已經有把代替空氣的低密度氣體密封在氣密密封的磁盤裝置中以減小擾動和風阻損失的想法。氫氣和氦氣被指定為低密度氣體?？紤]到實際使用，氦氣最佳，因為它更有效、更穩(wěn)定及更安全。氦氣被氣密地密封在其中的磁盤裝置可解決上述問題，并且實現(xiàn)快速和準確定位、節(jié)省功率及足夠安靜。然而，已經有氦氣易于在使用期間從在普通磁盤裝置內部中使用的殼體泄漏出的問題，因為氦氣分子非常小，并且擴散系數(shù)很大。
例如專利文件1公開了一種使諸如易泄漏氦氣之類的低密度氣體能夠氣密地密封的技術。圖10是在專利文件1中描述的氣密密封磁盤裝置的橫截面。磁頭磁盤組件31固定到底座32上，并且用蓋33密封到殼體中。其中在殼體中的氦氣最易于泄漏出的部分是底座32與蓋33的接合部34。蓋33在接合部34處激光焊接或軟焊到底座32的側壁的上部部分上。
其中在殼體中的氦氣最易于泄漏出的另一個部分是底座32的開口，在殼體中的FPC組件連接到在殼體外的電路板上的引線40配合到該開口上。圖11和12分別是引線40的側視圖和俯視圖。引線40具有凸緣41、和由玻璃密封材料44固定到凸緣41上的多個針，并且通過用焊料把凸緣41連結到在底座32的底部中的開口的周緣上而固定。
美國專利申請No.2005/0068666發(fā)明內容然而，用來把引線連結到底座上的焊料作為材料是低容許應力的，從而它不可能保證取決于在使用磁盤裝置的同時施加到磁盤裝置上的外力或由環(huán)境的溫度變化引起的意外變形的充分連結可靠性。
鑒于以上背景已經形成本發(fā)明，并且其目的是提供用來改進在引線密封部分中的連結可靠性的裝置。
根據(jù)本發(fā)明用來解決以上問題的磁盤裝置包括磁盤；主軸電機，它轉動地驅動磁盤；磁頭，它記錄和再現(xiàn)在磁盤上的信息；致動器組件，它在磁盤上在其半徑的方向上運動磁頭；底座，設有磁頭、主軸電機與致動器組件、及進行電氣連接的FPC組件；及蓋，連結到底座上，提供有通過把蓋連結到底座上而形成的空間的磁盤裝置填充有低密度氣體，其中，安裝引線的平面提供在裝置外在開口的周緣處以布置引線，該引線包括電氣連接到FPC組件上的針和凸緣，針在透過在其中提供的底座的開口處由密封材料固定到該凸緣上，使引線的凸緣在外形上比開口大，及凸緣的周緣從裝置外側連結到安裝平面上。
安裝平面提供在比底座的厚度中心更靠近裝置內側的位置中。安裝平面是當從開口看時向裝置的外側形成的臺階之一。凸緣在裝置內其周緣的平面上優(yōu)選地具有溝槽。希望的是，底座由壓鑄鋁制成，凸緣由鎳合金或不銹鋼制成，及密封材料由玻璃或陶瓷制成。低密度氣體優(yōu)選地是氦氣。
根據(jù)本發(fā)明的結構，可減小由在磁盤裝置被使用和應用于焊料連結部分上的同時施加到磁盤裝置上的外力或由溫度環(huán)境變化引起的變形所引起的應力，這能夠大大地改進在密封部分中的連結可靠性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的結構，有利于從裝置外進行用于軟焊和清理的焊劑供給，這在可加工性和軟焊質量方面優(yōu)良。焊劑殘余物可從外部容易地清除。


圖1表示其中根據(jù)第一實施例安裝引線的部分的橫截面。
圖2表示其中在比較例中安裝引線的部分的橫截面。
圖3A是在實施例中氣密密封磁盤裝置的俯視圖，引線安裝結構應用于這些實施例。
圖3B是在圖3A中表示的氣密密封磁盤裝置的部分橫截面。
圖4表示其中根據(jù)第二實施例安裝引線的部分的橫截面。
圖5表示其中根據(jù)第三實施例安裝引線的部分的橫截面。
圖6A表示通過用有限元方法計算在第一實施例中安裝引線的部分處的變形而得到的結果。
圖6B是關于在圖6A中的分析結果的示意圖。
圖7A表示通過用有限元方法計算在第二實施例中安裝引線的部分處的變形而得到的結果。
圖7B是關于在圖7A中的分析結果的示意圖。
圖8A表示通過用有限元方法計算在第三實施例中安裝引線的部分處的變形而得到的結果。
圖8B是關于在圖8A中的分析結果的示意圖。
圖9是比較表格，表示通過用有限元方法計算施加到焊料連結部分和玻璃密封部分上的應力而得到的結果。
圖10是傳統(tǒng)氣密密封磁盤裝置的橫截面。
圖11是側視圖，表示其中安裝傳統(tǒng)引線的部分。
圖12是俯視圖，表示其中安裝傳統(tǒng)引線的部分具體實施方式
下面參照附圖描述實現(xiàn)本發(fā)明的最好模式。圖3A是根據(jù)本發(fā)明的氣密密封磁盤裝置的俯視圖，該氣密密封磁盤裝置不帶有用于其殼體的蓋。圖3B是蓋固定到其上的磁盤裝置的部分橫截面。在圖3A和3B中，底座2是具有底部部分和側壁的箱形殼體。主軸電機21固定到底座2的底部部分上。磁盤22附加到主軸電機21的轉動部分上，并且被轉動地驅動。另外，樞軸27固定到底座2的底部部分上。包括音圈電機和由致動器組件23轉動地驅動的磁頭萬向架組件24的致動器組件23樞轉地由樞軸27支撐。具有空氣承載表面(ABS)的滑動器附加到磁頭萬向架組件24的遠端上。與磁盤22一起用來記錄和再現(xiàn)信息的磁頭25安裝在滑動器上。磁頭萬向架組件24在磁盤22的徑向方向上轉動，并且磁頭25定位在磁盤22上的記錄磁道上以進行記錄和再現(xiàn)。此外，提供把磁頭和電機連接到在附加到殼體外部的電路板28上安裝的控制電路上的柔性印刷電路(FPC)組件26，以傳輸由磁頭25記錄和再現(xiàn)的信息、和用來驅動電機的信號。由在以上殼體中的主軸電機21、磁盤22、執(zhí)行器組件23、磁頭萬向架組件24及FPC組件26和在殼體外的電路板28組成的磁頭磁盤組件(下文稱作“HDA”)起磁盤裝置的作用。
蓋29在氦氣的氣氛中固定，以把氦氣氣密地密封在殼體中，HDA安裝到該殼體上。當蓋29通過激光焊接或軟焊固定到底座2上時，用于底座2和蓋29的材料需要從耐用性、可靠性及成本的觀點來選擇。例如，希望選擇由壓鑄鋁模制的底座2、和通過擠壓或切削形成的鋁蓋29；或者選擇通過冷鍛由具有相對小含量的銅和鎂的鋁合金形成的底座2、和通過擠壓或切削形成的鋁蓋29。在蓋29被固定時，殼體用氦氣來填充，由此生產氣密密封磁盤裝置20。
具有用來電氣連接FPC組件的針和凸緣的引線1表示在圖3A和3B中。引線1布置在FPC組件26周圍的底座的底部處，如圖中所示。
在氣密密封磁盤裝置中在引線與底座之間的連結要求高氣密質量，以保持密封的低密度氣體。為此，在引線與底座之間的空間由焊料等密封。然而，焊料作為材料在容許應力方面比諸如不銹鋼、鋁及其它之類的一般金屬低，從而它依據(jù)在使用磁盤裝置的同時施加到磁盤裝置上的外力或由溫度環(huán)境變化引起的意外變形可能斷開或斷裂，這不能保證足夠的密封性能。
首先，描述針對施加到磁盤裝置上的外力用來保證密封性能的本發(fā)明的結構。
圖2表示用于與本發(fā)明的引線安裝結構相比較的一種引線安裝結構。
在圖2中，僅僅表示引線1、底座2及蓋29。引線1配合到底座2上，從而氣密地密封在殼體內的底座2的開口。引線1的凸緣4在外形上比開口大，并且其周緣通過軟焊連結到插入在周緣與底座2之間的焊料連結部分6上。如圖2中所示，引線1在裝置正在制造和使用的時候，例如，當卡從外側連接到鋼針3上或在殼體中的大氣壓力較低時，經受各種外力。當從外側按壓時，引線1經受在剝離焊料連結部分6的方向上的力。
因而，當引線由在殼體內的焊料連結到底座上時，如上所述，焊料在容許應力方面較低，從而當它經受像剝離焊料連結部分的這樣一種力時，在接合部分處斷開或斷裂。
當引線由焊料連結到底座上時，進行用于軟焊和清理的焊劑供給。然而，在以上比較例中表示的結構中，這樣一種供給工作需要在殼體內進行，這在可加工性方面較差，并且不利地影響焊接質量。剩余在殼體內的焊劑殘余物可能對HDA施加不利的影響。
圖1表示其中安裝根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁盤裝置的引線的部分的橫截面。在圖中，省略在圖3A中表示的HDA，并且放大引線的周緣。順便說明，引線1在整個構造方面大體與在圖5中的第三實施例中表示的構造相同，從而也一起參考圖5。引線1具有凸緣4、和由凸緣4垂直保持的多根針(鋼針)3。鋼針3的周緣填充有密封材料5，如玻璃、陶瓷，以氣密地密封在鋼針3與凸緣4之間的空間。凸緣4的材料與密封5和底座2的材料相適應，并且選擇成減小施加到連結部分8上的應力。當?shù)鬃?由鋁制成時，凸緣4優(yōu)選地由鎳合金或不銹鋼制成。
如圖1中所示，透過底座2的開口7提供在其底部中，并且引線安裝平面8提供在開口7周圍的裝置外側上。明確地說，安裝平面是當從開口7看時向裝置的外側形成的臺階之一。作為連結位置的引線安裝平面8在位置方面比底座2的厚度中心更靠近裝置的外側。引線1的凸緣4在外形上比底座2的開口7大，并且凸緣4的周緣從裝置的外側安裝在底座2的引線安裝部分8上且由焊料連結到其上。
根據(jù)該結構，由于引線1從裝置的外側連結到底座2上，焊料連結部分6不經受關于把它剝離的這樣一種力。換句話說，即使力從外側施加到引線1上，引線1也經受壓靠底座2的安裝平面的臺階的這樣一種力，并且不經受把它剝離的這樣一種力。因為它從裝置的外側安裝。這提高在焊料連結部分中的連結可靠性。
根據(jù)在圖1中的結構，用于軟焊和清理的焊劑供給可在裝置的外側進行，這在可加工性方面優(yōu)良，并且能夠保持良好的焊接質量。焊劑殘余物可容易地從外側除去，并且絕不會對于在裝置內的HDA施加不利影響。
第二，描述本發(fā)明的結構的第一例子，該結構針對當使用磁盤裝置時由溫度環(huán)境變化引起的變形保證密封性能。
圖6A和6B表示引線1和焊料連結部分6由于溫度變化而變形的狀態(tài)。圖6A表示對于其中溫度從正常變高的情況用有限元方法通過計算變形而得到的結果。圖6B是有助于讀者容易理解在圖6A中表示的分析結果而畫出的示意圖。由圖6A和6B，可看到，引線1在高溫下向裝置的內側變形。下面描述原因。
在本發(fā)明中，在引線1的凸緣4中使用的SPCC的熱膨脹系數(shù)是13至17ppm/deg.C。另一方面，在底座2中使用的壓鑄鋁材料的熱膨脹系數(shù)是20ppm/deg.C。由壓鑄鋁制成的底座2在熱膨脹系數(shù)方面比由鎳合金制成的凸緣4高。另一方面，由引線1和位置布置得比底座2的厚度中心更靠近裝置外側的焊料連結部分6阻止底座2變形。讓我們考慮其中在使用或運輸磁盤裝置時環(huán)境溫度升高的情形。
盡管底座2經受在高溫下由與凸緣的熱膨脹系數(shù)的以上差別引起的應力，但由位于比底座2的厚度中心更靠近裝置外側的焊料連結部分6阻止底座2變形，從而應力向裝置的內側而不是向底座2的厚度中心作用。結果，底座2向磁盤裝置的內側變形。
另一方面，在高溫下通過焊料連結部分6由底座2使引線1經受張力，這也使引線1向裝置的內側變形。
因此，當?shù)鬃?和引線1在相同方向上變形時，焊料連結部分6也相應地經受應力。
如上所述，當在底座2與引線1之間的連結部分位于比底座的厚度中心更靠近裝置外側時，具有作為材料容許應力低的焊料的連結部分經受應力，在連結部分處引起斷開或斷裂，這不能保持密封性能。
圖4表示其中安裝根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁盤裝置的部分的橫截面。而且在圖中，省略在圖3B中表示的HDA，并且放大引線的周緣。順便說明，引線1在整個構造方面大體與在圖1中表示的構造相同。
如圖4中所示，作為引線安裝平面8的臺階提供在比底座2的厚度中心71更靠近裝置內側的位置中，換句話說，如果把底座的厚度當作T，則引線安裝平面8的位置比T/2的位置更靠近裝置的內側。
根據(jù)本結構，引線安裝平面8提供在比底座2的厚度中心71更靠近裝置內側的位置中，這能夠改變底座2變形的方向，以抑制底座2和引線1的變形、和施加到焊料連結部分上的應力。
參照圖7A和7B詳細描述操作。圖7A和7B表示引線1和焊料連結部分6由于溫度變化變形的狀態(tài)。圖7A表示對于其中溫度從正常變高的情況用有限元方法通過計算變形而得到的結果。圖7B是有助于讀者容易理解在圖7A中表示的分析結果而畫出的示意圖。
如以上敘述的那樣，底座2經受在高溫下由與凸緣的熱膨脹系數(shù)的差別引起的應力，然而由位于比底座2的厚度中心更靠近裝置內側的焊料連結部分6阻止底座2，從而應力向裝置的外側而不是向底座的厚度中心作用。結果，底座2向磁盤裝置的外側變形。
另一方面，在高溫下通過焊料連結部分6由底座2使引線1經受張力，這也使引線1向磁盤裝置的內側變形。
因此，底座2與引線1相反地變形。底座2的變形補償引線1的變形，以抑制凸緣4的平面外變形。作為這個的結果，可抑制施加到焊料連結部分上的應力。
如圖7B中所示，使其中底座2連結到引線1上的部分處于比底座的厚度中心更靠近裝置內側的位置中，抑制施加到具有作為材料容許應力低的焊料的連結部分上的應力，由此防止連結部分斷開或斷裂，這允許保持密封性能。
第三，描述本發(fā)明的結構的第二例子，該結構針對當使用磁盤裝置時由溫度環(huán)境變化引起的變形保證密封性能。
圖5表示根據(jù)第三實施例的引線的立體圖。
在以上第二實施例中，底座2的變形補償引線1的變形，以抑制凸緣4的平面外變形，然而，這不是始終意味著完全抑制其平面外變形。
為此原因，如圖5中所示，溝槽9提供在裝置內的凸緣4的周緣的平面中。
根據(jù)本結構，引線的變形可限制到溝槽的周緣，并且不能延伸到整個區(qū)域。結果，可進一步抑制施加到焊料連結部分6上的應力。
圖8A和8B表示引線1和焊料連結部分6由于溫度變化變形的狀態(tài)。圖8A表示對于其中溫度從正常變高的情況用有限元方法通過計算變形而得到的結果。圖8B是有助于讀者容易理解在圖8A中表示的分析結果而畫出的示意圖。
由圖8A和8B，可看到，施加到引線1上的應力由引線1的溝槽9吸收，以抑制凸緣4的變形。
順便說明，盡管圖8A和8B表示溝槽9提供在根據(jù)第二實施例的引線1中的狀態(tài)，但溝槽也可提供在根據(jù)以上第一實施例的引線1中。在這種情況下，與第一實施例中的引線相比，可進一步抑制引線1的凸緣4的變形。
圖9表示通過用有限元方法計算在高溫下施加到焊料連結部分6和密封材料(玻璃)5上的應力而得到的結果。在圖中，在括號(1)中的數(shù)字1指示在圖6A和6B中表示的第一實施例中的計算結果；(2)指示在圖7A和7B中表示的第二實施例中的計算結果；及(3)指示在圖8A和8B中表示的第三實施例中的計算結果。結果代表相對于當作100的數(shù)字(1)的那些值的相對值。如可從圖中看到的那樣，在數(shù)字(2)和(3)中施加到焊料連結部分6上的應力小于在數(shù)字(1)中的應力。
如以上描述的那樣，根據(jù)諸實施例，允許減小從外側施加到磁盤裝置上的力、和當使用磁盤裝置時由溫度環(huán)境變化引起的變形導致的施加到焊料連結部分上的應力。
此外，完全氣密密封的氦氣環(huán)境能夠以節(jié)省的電功率、足夠的安靜度實現(xiàn)磁頭的快速和準確定位控制，并且在其中不考慮節(jié)省電功率的情況下，允許磁盤的高速轉動或磁頭萬向架組件的高速驅動。
更進一步，完全氣密密封的殼體允許消除大氣壓力和濕度變化對HDA的影響、和防止在HDA中的電機油氧化和退化。
權利要求
1.一種磁盤裝置，包括磁盤；主軸電機，它轉動地驅動磁盤；磁頭，它記錄和再現(xiàn)在磁盤上的信息；致動器組件，它在磁盤上在其半徑的方向上運動磁頭；底座，設有磁頭、主軸電機與致動器組件、及進行電氣連接的FPC組件；及蓋，焊接到底座上，提供有通過把蓋焊接到底座上而形成的空間的磁盤裝置填充有低密度氣體，其中，安裝引線的平面提供在裝置外在開口的周緣處以布置引線，該引線包括電氣連接到FPC組件上的針、和凸緣，針在透過在其中提供的底座的開口處由密封材料固定到該凸緣上，使引線的凸緣在外形上比開口大，及凸緣的周緣從裝置外側軟焊到安裝平面上。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁盤裝置，其中，安裝平面是當從開口看時向裝置的外側形成的臺階之一。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁盤裝置，其中，凸緣在裝置內在其周緣的平面上具有溝槽。
4.根據(jù)權利要求1所述的磁盤裝置，其中，底座由壓鑄鋁制成，凸緣由鎳合金、不銹鋼或SPCC制成，及密封材料由玻璃或陶瓷制成。
5.根據(jù)權利要求1所述的磁盤裝置，其中，低密度氣體是氦氣。
6.一種磁盤裝置，包括磁盤；主軸電機，它轉動地驅動磁盤；磁頭，它記錄和再現(xiàn)在磁盤上的信息；致動器組件，它在磁盤上在其半徑的方向上運動磁頭；底座，設有磁頭、主軸電機與致動器組件、及進行電氣連接的FPC組件；及蓋，連結到底座上，提供有通過把蓋連結到底座上而形成的空間的磁盤裝置填充有低密度氣體，其中，安裝引線的平面提供在裝置外在開口的周緣處，并且在比底座的厚度中心更靠近裝置內側的位置中，以布置引線，該引線包括電氣連接到FPC組件上的針、和凸緣，針在透過在其中提供的底座的開口處由密封材料固定到該凸緣上，使引線的凸緣在外形上比開口大，及凸緣的周緣從裝置外側連結到安裝平面上。
7.根據(jù)權利要求6所述的磁盤裝置，其中，安裝平面是當從開口看時向裝置的外側形成的臺階之一。
8.根據(jù)權利要求6所述的磁盤裝置，其中，凸緣在裝置內在其周緣的平面上具有溝槽。
9.根據(jù)權利要求6所述的磁盤裝置，其中，底座由壓鑄鋁制成，凸緣由鎳合金、不銹鋼或SPCC制成，及密封材料由玻璃或陶瓷制成。
10.根據(jù)權利要求6所述的磁盤裝置，其中，低密度氣體是氦氣。
全文摘要
用于作為密封在引線與磁盤裝置的底座之間的空間的技術的有力的焊料連結的焊料，作為材料容許應力低，從而對于在制造期間和用戶的環(huán)境中施加到磁盤裝置上的外力難以保證足夠的連結可靠性。通孔開口7提供在磁盤裝置20的底座2的底部上，并且是向裝置外側形成的臺階之一的引線安裝平面8繞開口7提供。引線1包括凸緣4、和由玻璃材料5固定到凸緣4上并且通過電信號的針3。凸緣4在外部形狀上大于底座2的開口7。引線1的凸緣4的周緣從外側安裝在底座2的引線安裝平面8上，并且由焊料連結到其上。
文檔編號G11B33/14GK101086893SQ20071010821
公開日2007年12月12日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權日2006年6月7日
發(fā)明者中宮光裕, 進藤仁, 早川貴子, 上船貢記 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司