带有局部强韧化的承载梁的悬浮系统技术方案

一种ＨＤＤ悬浮系统，包括：　　　　承载梁，具有下表面，在该下表面的末端区域可固定一安装了浮动块的万向节；和　　　　所述承载梁具有局部形成的强韧化区域；由此，在所述浮动块和在所述浮动块之下旋转的磁盘之间发生ＨＤＩ相互作用之后，由此　　　　降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和所述承载梁之间的动态连接而产生的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及磁盘驱动器中支承浮动块的悬浮承载梁的设计，该浮动块安 装了读/写换能器。更特别地，本专利技术涉及一种承载梁的设计，其在驱动器操 作期间能提供优越的动态性能。
技术介绍
硬盘驱动器(HDD)使用封装的薄膜磁读/写头(换能器)，称为浮动块， 以在磁介质或存储磁盘上读和写数据。浮动块具有预先图案化的空气承载表 面(ABS)并安装在可挠的磁头万向节组件(HGA)，该组件本身安装在存 在路上。承载梁、万向节组件(也称为固定装置)、导电引线(或追踪线)、 铰链机构和基板共同地称为悬浮系统。悬浮系统通过伺服致动器和相关的电 子控制电路系统被致动，以将浮动块沿磁盘上的磁编码磁轨定位在各种目标 位置。当磁盘通过主轴马达被快速旋转时，流体力学压力使空气在浮动块的 ABS和磁盘表面之间流动。被称为空气承载层的这种流动将浮动块升起并悬 浮，以使得浮动块几乎是在磁盘表面上方、在应称为空气承载层的空气层上 飞行(飞行高度约10nm)。磁盘所转入的浮动块的边缘称为前缘，具 有读/写头的对置的边沿称为后缘。如已有技术所知的，承载梁具有形成 在其磁盘面对侧的小凸出物或凹痕，该小凸出物或凹痕压靠在浮动 块的后测，提供向下的力和浮动块绕着旋转的枢转点。承载梁和固定装置的 悬浮系统提供对浮动块的机械支承，同时在获得飞行高度时，还允许浮动块 具有倾斜和滚动的能力。此外，该系统提供读/写头与前置放大器的电连接 (即，用于传到追踪线线路选择的排布)。使浮动块以稳定的方式在磁盘上方飞行需要严格的悬浮系统的设计，如 提供提供其垂直刚度(Kz)的合适范围、万向节倾斜和滚动刚度(Kp, Kr)、 万向节倾斜/滚动静态姿态(PSA/RSA)、运转冲击性能(G/gram)等。这些 需求主要是静态的且取决于系统几何结构。进一步的需求是，当驱动器运转 时，悬浮系统对浮动块的空气承载性能的动态效应很小或几乎没有。这种需求设计悬浮系统的动态性能。通常，不能总是强求动态性能需求，所以许多 现存的悬浮系统的动态性能并不好。图l显示了在不具备悬浮系统动态效应的条件下在旋转着的磁盘上施加 撞击的浮动块的响应性能(即，浮动块并不是动态地连接到悬浮系统上)。 曲线图绘出了宽频率范围内的浮动块的振动响应性能(空气承载模式)，并 显示了在该响应曲线中只有两个峰值。这种模式被强烈地撞击，产生很小的 振动幅度且浮动块很快就稳定下来了。图2显示了安装了浮动块的悬浮系统也在磁盘上施加撞击，但情况是，悬浮系统动态效应不会对随后的浮动块的响应性能具有强烈的影响，因为浮 动块和承载梁悬浮系统动态地通过空气承载层连接。如图可见，响应性能曲 线现在显示了许多尖锐的峰值,这都是承载梁/浮动块空气承载连接模式的结 果。未经很好地緩冲的低频率下的这些模式(尖锐的峰值)是浮动块难以无 约束地处于平衡状态。它们会使空气承载状态变得不稳定并产生持久的振 动。在这种情况下，磁盘驱动器实效或至少其性能严重下降。进来的研究表明承载梁的设计能在浮动块动态响应性能方面起到重要 如果用薄且质量减少的承载梁来获得高的运转冲击性能的情况下，更是如此。图3b显示了作为悬浮系统一部分的浮动块的响应曲线，该悬浮系统包 括以已存在的承载梁设计(如图3a所示)，其通过使用经设计而防止的切除 部分而使承载梁变薄(厚度25微米)且质量减少。除了与万向节相关的57kHz 的峰值外，其余三个峰值都是与承载梁相关的。已有技术披露的改善悬浮系统性能的方法。Schulz等(美国专利 No.6,977,798)教示将特定的复合材料层压到承载梁的钢结构上，作为使承 载梁强韧化的方法。复合强韧化构件通过粘接剂而粘接到钢层上，并覆盖包 括基板区域在内的承载梁的大部分区域。在其复合层和钢层层压结构形成之 后，承载梁随后形成其形状。复合强韧化件并不会消除特定的振动模式以及 有HDI相互作用引起的共振，而是能够使整个悬浮系统对空气动力的响应更 强。Albrecht等(美国专利No.6，914,752 )教示使用连接的接触浮动块，其 中固定装置必须提供动量以抵消由于磁盘和浮动块接触垫之间的粘合力而 产生的动量。Xu (美国专利No.6,900,966)教示通过以焊槽(weldpocket)而将承载梁的各个段焊接在 一起而使承载梁强韧化，而不是使用点焊。Karam II (美国专利No.5，408,372 )教示通过增加的材料或通过在承载 梁固定装置附近的一些位置上巻曲承载梁而使承载梁强韧化。Karam基本上 注重消除很低频率的振动，在l-10kHz之间的，并通过使悬浮系统的凹 痕和铰链之间增加强韧化来实现。Zhou等(美国专利申请2006/0028767)教示通过弯曲承载梁来增加强 韧化的信息。本专利技术的承载梁不使用固定装置，所以对悬浮系统的所有沖击 都必须通过承载梁自身来吸收。通过阅读上面引述的已有技术可以清楚地看到，需要赶紧浮动块对由磁 头-磁盘界面(HDI)与安装了带有磁盘不平度的浮动块的承载梁之间的相 互作用而引起的振动运动(即因磁盘平整度而带来的突起和其它偏移)的响 应性能。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是提供一种用于浮动块的承载梁支承系统，该浮动块 安装了读/写换能器，该系统针对HDI情况的动态性能进行了优化。本专利技术的第二目的是提供这样一种动态优化的承载梁，其不会降^f氐已为 人们所接受的静态浮动块特性，如响应倾斜、滚动和径向运动的刚度。本专利技术的第三目的是提供一种承载梁支承系统，其中通过降低振动模式 峰值的某一范围来实现运行浮动块的经过改善的响应性能，表明对所关注的 振动模式的消除和/或很好的緩沖。本专利技术的第四目的是提供这样一种动态优化的承载梁设计，其中优化需 要对承载梁制造过程的最小改动。本专利技术的这些目的通过一种承载梁设计来实现，其中通过对设计结构的 局部强韧化来获得系统的经改善的动态特性，这种结构设计在另一方面，如 其静态特性，提供可接受的特性参数。这种局部强韧化，在本专利技术的内容中， 是对承载梁小部分的强韧化，这种强韧化通过经设计地向预先存在(例如减 少质量)的设计增加额外的材料，在该预先存在的设计中尽管其静态特性是 可接受的但缺乏必要的动态特性，或可替换地，当在承载梁制造过程中从承 载梁上蚀刻掉材料时，通过留下额外的经设计而放置的强韧化材料来实现局 部强韧化。对强韧化材料的放置可以与对緩冲材料的放置相结合，以进一步降低振动模式峰值。最后，强韧化还可以通过成形过程来实现，其中通过诸如巻曲这样的方 法承栽梁的本体局部地成形，以便对关键定位区域提供额外的刚度，例如， 在围绕从承载梁上突出的凹痕的区域并在浮动块上提供向下的压力。据发 现，通过特殊成形位于承载梁凹痕与弯曲结构焊接到承载梁上的点之间的区 域，可以获得所需的承载梁动态响应。图4a示意地显示经局部强韧化的承栽梁的俯视图，其中通过增加一块 成形材料(20)来提供强韧化，该成形材料紧固到不具有适当动态响应性能 的承载梁(10)上。图4b为安装到图4a的承载梁上的浮动块的振动响应性 能的示意曲线图。图4b的曲线图与类似的图3b的曲线图相比，清楚地显示 了振动模式峰值的降低，在图3b中的曲线图对应于未经强韧化的承载梁的 性能。其余附图将结合本专利技术的描述进行讨论。附图说明在下文阐述的优选实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＨＤＤ悬浮系统，包括：承载梁，具有下表面，在该下表面的末端区域可固定一安装了浮动块的万向节；和所述承载梁具有局部形成的强韧化区域；由此，在所述浮动块和在所述浮动块之下旋转的磁盘之间发生ＨＤＩ相互作用之后，由此降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和所述承载梁之间的动态连接而产生的。

【技术特征摘要】
1、一种HDD悬浮系统，包括承载梁，具有下表面，在该下表面的末端区域可固定一安装了浮动块的万向节；和所述承载梁具有局部形成的强韧化区域；由此，在所述浮动块和在所述浮动块之下旋转的磁盘之间发生HDI相互作用之后，由此降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和所述承载梁之间的动态连接而产生的。2、 如权利要求1所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述局 部强韧化在量值上减小。3、 如权利要求1所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述局 部强韧化而在频率上向上移动。4、 如权利要求1所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述局 部强韧化而改变形状。5、 如权利要求1所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式频率在10kHz 以上。6、 一种HDD悬浮系统，包括承载梁，具有上表面和下表面，所述下表面具有末端定位的固定区域， 安装了浮动块的万向节可固定在该区域上，且所述承载梁进一步包括从所述 下表面向下突出的凹痕，所述凹痕位于所述固定区域的末端；和所述承载梁具有局部强韧化的区域，该区域是通过将强韧化构件安装到 所述承载梁的所述上表面来形成的，安装位置在所述凹痕和所述万向节固定 区域之间；由此，在所述浮动块和在浮动块下方旋转的磁盘之间发生HDI 相互作用之后，由此降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和 所述承载梁之间的动态连接而产生的。7、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件由与所述 承载梁材料相同的材料形成。8、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件通过焊接 安装。9、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件具有安装 于其上的緩冲材料层。10、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化在量值上减小。11、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化而在频率上向上移动。12、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化而改变形状。13、 如权利要求6所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式频率在 10kHz以上。14、 一种HDD系统，包括承载梁，具有上表面和下表面，所述下表面具有末端定位的固定区域， 安装了浮动块的万向节可固定在该区域上，且所述承载梁进一步包括从所述 下表面向下突出的凹痕，所述凹痕位于所述固定区域的末端；和所述承载梁具有局部强韧化的区域，该区域是通过特殊成形围绕所述凹 痕的区域的过程来创建的；由此，在所述浮动块和在浮动块下方旋转的磁盘 之间发生HDI相互作用之后，由此降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和 所述承载梁之间的动态连接而产生的。15、 如权利要求14所述的HDD悬浮系统，其中所述特殊成形包括在所 述围绕凹痕的区域中使承载梁材料巻曲。16、 如权利要求14所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化在量值上减小。17、 如权利要求14所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化而在频率上向上移动。18、 如权利要求14所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式通过所述 局部强韧化而改变形状。19、 如权利要求14所述的HDD悬浮系统，其中所述振动模式频率在 10kHz以上。20、 一种HDD系统，包括承载梁，具有上表面和下表面，所述下表面具有末端定位的固定区域， 安装了浮动块的万向节可固定在该区域上，且所述承载梁进一步包括从所述下表面向下突出的凹痕，所述凹痕位于所述固定区域的末端；和所述承载梁具有局部强韧化的区域，该区域是通过将强韧化构件紧固到所述凹痕之上的所述上表面上形成的；由此，在所述浮动块和在浮动块下方旋转的磁盘之间发生HDI相互作用之后，由此降低浮动块振动模式的相反效应，该浮动块振动模式是由所述浮动块和所述承载梁之间的动态连接而产生的。21、 如权利要求20所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件由与所 述承载梁材料相同的材料形成。22、 如权利要求20所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件通过焊 接安装。23、 如权利要求20所述的HDD悬浮系统，其中所述强韧化构件具有安 装于其上的...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庆华，杨昭辉，傅衍，车泰昊，
申请(专利权)人：SAE磁学香港有限公司，
类型：发明
国别省市：HK