專利名稱：磁盤驅動器的柔線支承和密封裝置的制作方法
技術領域：
本發明總的涉及磁盤驅動器數據儲存裝置的領域，更具體地是涉及一種將磁盤驅動器的讀/寫磁頭電線連接于一印刷電路板的柔線支承和密封裝置，但不局限于此。
背景技術：
現代的磁盤驅動器通常用于大到超級計算機、小到筆記本計算機的各種計算機環境中，用來以由使用者可很容易獲取的形式儲存大量數據。一般磁盤驅動器大致包括一容納磁盤驅動器的機械構件的磁頭/磁盤組件(HDA)以及一包含磁盤驅動器的電子部分的印刷電路板(PCB)。PCB固定于HDA的外表面。
HDA容納一或多個磁盤，它們由一主軸電動機以一恒定速度轉動。每個磁盤表面具有一數據記錄表面，該表面分成一系列基本同心的數據磁道，它們橫穿一具有內徑和外徑的帶而徑向隔開。
磁盤上的數據磁道內的數據是以磁通變換的形式儲存。磁通變換由一讀/寫磁頭陣列引發。通常，每條數據磁道分成許多儲存固定尺寸數據塊的數據區。
每個讀/寫磁頭具有一相互作用元件，諸如磁換能器，它感應一選定數據磁道上的磁通變換，以讀取儲存于該磁道上的數據。為了將數據寫到磁盤表面，讀/寫磁頭產生一電感短期磁場，它在選定的數據磁道上引發磁通變換。
除了讀/寫磁頭，致動器組件通常還具有磁頭電線，它們將電信號從讀/寫磁頭傳送到一柔線，該電路進而將電信號傳送到一位于磁盤驅動器的PCB上的讀/寫通道。一般，電信號在途中通過一或多個連接器發送到讀/寫通道。然而，這樣一來，連接器的接觸件通常會對電路增加電感和電容，從而造成沿信號路線的單位長度的電感的變化。這種沿信號路線的單位長度的電感的變化往往導致寄生電信號劣化。目前已采用幾種方法來滿足磁盤驅動器的數據信號互聯的需要，但通常這些方法在解決因沿信號路線的單位長度的電感的變化造成的寄生電信號劣化問題方面均只字未提。
在將柔線和PCB相互連接的過程中，以前的一種方法利用一具有三個連接器組合結構的裝置。第一個連接器是一柔線連接器(連接器本體容納內孔連接銷)，它直接焊接于柔線。第二個連接器是一通過連接器(連接器本體容納插入銷，這些插入銷具有一從連接器本體的頂側突出的頂部和一從連接器本體的底側突出的底部)，它安裝于HDA的一基板，插入銷的底部從基板中的一個槽延伸出來。第三個連接器是一印刷電路板連接器(連接器本體容納內孔連接銷)，它直接焊接于PCB。這種結構的一個優點在于，柔線位于HDA的內部。
根據這種三個連接器組合的方法，柔線連接器安裝于一柔線安裝架。然后，柔線連接器在HDA內部連接于通過連接器。柔線連接器與通過連接器之間的接觸是通過將柔線安裝架和通過連接器物理地固定于基板而保持的。在基板外部，通過連接器連接于印刷電路板連接器。印刷電路板連接器安裝于磁盤驅動器的PCB，而PCB固定于基板。將磁盤驅動器的PCB連接于基板提供了保持通過連接器與印刷電路板連接器之間的物理接觸的方法。這種結構的一個例子揭示于授予Andress等人的美國專利No.5,757,580。
形成連接的另一種方法是在HDA的外部輸送柔線。通常，柔線穿過基板與一安裝于一與基板相配合的蓋子上的密封墊之間。一旦柔線處于HDA外部，柔線通常與一焊接于磁盤驅動器的PCB的插件連接器相配合。這種外部輸送方法的缺點有，在處理過程中柔線暴露在外易受損壞，在自動生產工藝中會遇到許多困難。生產方面的困難往往發生在試圖通過自動裝置定位、固定和連接非剛性的柔線的時候。
通常，根據這種外部輸送方法，柔線固定于一對準件，該對準件對柔線起支承作用，并提供使柔線的接觸件基座相對于焊接于PCB的一連接器的內孔連接銷保持對準的裝置。然后，PCB固定于基板，從而保持連接的穩定。采用這種方法的一個例子揭示于授予Roehling的美國專利No.5,403,202中。
如現有技術中公知的，質量、空間限制、批量生產要求、構件成本和構件性能(機械和電氣特性)是影響互聯方案的選擇以便于柔線與磁盤驅動器PCB之間連接的關鍵因素。
Roehling的美國專利5,403,202的參考文獻中表明，影響信號互聯選擇的首要關鍵因素是揭示有1.3英寸形狀因素的磁盤驅動器所產生的空間限制問題。
相反，三個連接器組合的方法基本上是為滿足使柔線盡量少暴露于外界操作過程和盡量減少使用損壞、同時盡量增加便于自動生產工藝的結構而設計的。根據該三個連接器組合的方法，柔線限制于磁盤驅動器的HDA的內部，解決了柔線暴露于操作過程和環境損壞的問題，而使用通過插銷連接器可方便生產。
位傳送速率技術的發展，傳送速率在每秒一千兆位范圍內以及在相應的微微秒范圍升降信號時間內，使得連接的互聯電氣性能特性成為讀/寫信號管理的一個關鍵因素。隨著位傳送速率接近每秒千兆位的范圍，由于沿信號路線的單位長度的電感和電容的變化，寄生電信號劣化開始成為關鍵的電氣性能因素，需要由讀/寫信號互聯技術來解決。
因傳送速率處于每秒千兆位的范圍內而造成的讀/寫信號互聯技術中的信號管理負擔，與質量、機械性能、空間限制、自動化考慮和構件成本等其余關鍵因素相結合，已綜合于一起而在工業上產生一個未能滿足的需要，即一種改進的柔線-PCB連接器，它可使因讀/寫信號沿信號路線遇到的單位長度的電感的變化所產生的寄生電信號劣化效應降低到最低限度。
發明概要本發明旨在一種在磁盤驅動器中用于使讀/寫磁頭電線和一印刷電路板互聯的柔線支承和密封裝置。
按照較佳的實施例，該柔線支承和密封裝置延伸通過一基板的一連接器孔。與基板相鄰的一可壓縮的絕緣密封件在基板與柔線支承和密封裝置的一剛性絕緣支架之間提供密封。該支架具有一連接器部分，它為一所連接的、在印刷電路板與讀/寫磁頭之間傳輸電信號的柔線提供支承。該連接器孔允許連接有柔線的連接器部分通過，同時防止密封件通過。連接有柔線的支架用緊固件固定于基板。
作為本發明之區別特征的上述以及其它各種特點和優點將在閱讀下面的詳細描述和參看相關附圖后變得清楚。
附圖簡述
圖1是按本發明的較佳實施例構制的一磁盤驅動器的俯視圖，其部分頂蓋被切去。
圖2是圖1剛性絕緣支架的立體圖。
圖3是圖2柔線支承和密封裝置的立體分解圖。
圖4是安裝于圖1基板上的圖3柔線支承和密封裝置的一部分的部分切去的視圖。
圖5是剛性絕緣支架的一備選實施例的立體圖。
圖6是圖5支架連接有圖1柔線的立體圖。
圖7是一可壓縮、可變形的彈性絕緣密封件的側視圖。
圖8是圖7彈性絕緣密封件的俯視圖。
圖9是圖1基板的一部分的俯視圖。
圖10是沿圖9中的10-10線剖開的剖視圖。
圖11是柔線支承和密封裝置的另一實施例的稍詳細的、切去一部分的部分剖視圖。
詳細描述總的參見附圖，尤其是參見圖1，圖中示出按本發明較佳實施例構制的磁盤驅動器100。磁盤驅動器100具有一磁頭/磁盤組件(HDA)102，它包括一安裝各磁盤驅動器部件的基板104、一密封墊106、一頂蓋108(部分被切去)以及緊固件110。基板104、密封墊106、頂蓋108和緊固件110(示出一個)連接于一起而形成一用于HDA 102的密封的內部環境。可以理解，磁盤驅動器100的許多結構細節未包括在下面的描述中，因為它們對于本技術領域的技術人員來說是熟悉的，并認為對本論題來說是無關緊要的。
基板104安裝有一磁盤組組件112，它具有一主軸電動機組件114，有多個交替疊置的磁盤116和磁盤隔片(未示出)圍繞一主軸電動機輪轂118設置并由一夾子固定。與磁盤116相鄰的是一致動器組件122，它可繞一夾頭軸承組件124樞轉。致動器組件122具有一設置在中央的E-塊件(未示出)，其上面設置多個剛性致動器臂128(示出一個)。致動器臂128支承柔性的負載臂組件130，每個負載臂組件進而支承一讀/寫磁頭132，每個讀/寫磁頭132分別對應于一個磁盤116的表面。
每個磁盤116具有一數據記錄表面，該表面分成若干同心的圓形數據磁道(未示出)，讀/寫磁頭132相鄰于數據磁道而設置，用以對磁道讀、寫數據。諸數據磁道一起在磁盤表面上形成一數據部分，其外端由一保護帶134限定，其內端由一起落區136限定。
致動器組件122由一音圈電動機組件(VCM)138樞轉定位。VCM 138包括一致動器線圈組件140，它由E一塊件支承，并位于一由一磁體組件142產生的磁場中。磁體組件142包括一對相對的磁體(未示出)，每個磁體由一極片144支承。由諸如鋼之類的透磁材料構成的極片144提供一磁通量通路，從而完成VCM 138的磁路。磁體組件142安裝于基板104和頂蓋108。
當使受控制的電流通過致動器線圈組件140時，形成一電磁場，它與VCM138的磁路相互作用而使致動器線圈組件140根據洛倫茲關系相對于磁體組件142運動。
為了在讀/寫磁頭132與磁盤驅動器讀/寫電路(未示出)之間提供電氣通路，將讀/寫磁頭電線(未分開表示)的路線設定在致動器組件122上。讀/寫磁頭電線從讀/寫磁頭132沿負載臂組件130和致動器臂128延伸到一柔線支承和密封裝置148的一柔性加強件146。在柔性加強件146處，讀/寫磁頭電線焊接于一柔線150的相應的導電基座(未示出)。柔線支承和密封裝置148包括柔性加強件146、一印刷電路板(PCB)152、具有一導體部分154的柔線150、一具有一底座部分158和一連接器部分160的剛性絕緣支架156，該連接器部分從底座部分158沿兩個方向垂直延伸出來。柔線支承和密封裝置148用緊固件161連接于基板104。
圖2是支架156的立體圖。柔線150的導體部分154與支架156的連接器部分160相接觸并由其固定。底座部分158和連接器部分160具有一連接器孔162(如圖2中所示)，供導體部分154通過支架156的底座部分158與連接器部分160之間。
支架156還提供一對柔線連接銷164，它們從連接器部分160水平延伸出來并平行于底座部分158，用于固定柔線150。連接器部分160具有一自調張緊部分166，用于在連接于支架156時使柔線150張緊。支架156還具有相鄰于所連接的柔線150從底座部分158垂直延伸出來的拉力緩解部分168。另外，底座部分158中具有一對沿對角線相對設置的安裝孔170，以提供將絕緣支架156通過緊固件161固定于基板104的裝置。連接器部分160為柔線150的導體部分154提供剛性支承。
支架156形成“t”形結構，“t”形的豎直件包括連接器部分160以及連接器部分160的自調張緊部分166和拉力緩解部分168，而底座部分158構成“t”形結構的水平件。連接器部分160的厚度最好約為柔線150的厚度的二十倍。為了完成“t”形結構的水平部分，底座部分158形成安裝孔170并提供從底座部分158延伸出來的對準銷172。
較佳的是，安裝孔170沿對角線彼此相對設置，以便在底座部分158通過緊固件161固定于基板104時產生均勻的壓力。
圖3是柔線支承和密封裝置148的立體分解圖，示出基板104的一部分、支架156、柔線150、柔性加強件146、緊固件161和一細長的“O形環”式彈性絕緣密封墊174。
基板104具有一對在裝配過程中用于使支架156對準于基板104的對準孔176以及一對與緊固件161配合而將支架156固定于基板104的螺紋保持孔178。基板104還形成一柔線支承和密封出口槽(連接器槽)180，供連接有來自HDA 102內部的柔線150的導體部分154的支架156的連接器部分160通過，以可延伸地設置在HDA 102的外部。
柔線150具有一對柔性對準孔182、一柔性絕緣支持件184、一加強部分186、導體188和一線頭部分190。在裝配好后，導體部分154連接于連接器部分160；密封墊174圍繞所連接的導體部分154并處于支架156的底座部分158與基板104之間。在將緊固件161穿過安裝孔170、將緊固件161擰入螺紋保持孔178和扭轉緊固件161后，密封墊174壓縮并填塞任何位于基板104與柔線支承和密封裝置148之間的間隙，從而密封連接器槽180。
線頭部分190具有幾個導電焊座192，適合于焊接于讀/寫磁頭電線(未示出)，以將讀/寫磁頭132電氣連接于柔線150。焊座192由柔性加強件146支承，柔性加強件146提供諸電線通道(未分開表示)，用于將讀/寫電線引導至焊座192。在形成電氣連接時，設置在柔線150上的多個導電跡線194用于將柔線150的導體部分154的導體188通過讀/寫磁頭電線(未示出)電氣連接于讀/寫磁頭132。
讀/寫磁頭電線的第一端焊接于讀/寫磁頭132，讀/寫磁頭電線的第二端焊接于柔線150的線頭部分190上的焊座192。柔線150的導體部分154由支架156的連接器部分160支承，一起穿過基板104的連接器槽180，可以從HDA102延伸。
圖4是圖1柔線支承和密封裝置148的部分切去的側視圖，示出了支架156的連接器部分160和底座部分158以及所連接的柔線150。柔線150圍繞自調張緊部分166并符合于連接器部分160。柔線150的部分切去的視圖暴露出了半柔性的彈性絕緣加強部分186，它為柔線150提供在電氣連接過程中支承導體188所需的剛性，并便于導體部分154通過連接器孔162。柔線150的部分切去的視圖還示出了電氣連接于柔線上的導電跡線194的導體188。導電跡線194用于將導體188電氣連接于線頭部分的焊座192。
如上面提到的，讀/寫磁頭電線焊接于讀/寫磁頭132和柔線150的焊座192，使它們相互連接。焊座192由柔性加強件146固定于適當位置，同時PCB152連接于柔線150并用于處理電信號。
柔線150的導體部分154由支架156的連接器部分160支承，并一起穿過基板104中的連接器槽180。柔線150與支架156的連接器部分160一起由密封墊174圍繞，密封墊174保持與基板104和底座部分158相鄰，同時連接有導體部分154的連接器部分160穿過連接器槽180而從HDA 102的內部延伸出來。圖4還示出了密封墊174與柔線150、支架156和基板104相接合，以提供HDA 102的內部環境的底部密封部分。
圖5是一第二實施例的剛性絕緣支架200的立體圖。支架200具有一底座部分202和一連接器部分204，底座部分202提供將支架200連接于基板104的裝置。底座部分202具有一對安裝孔206，用于通過緊固件161將支架200固定于基板104。
連接器部分204從底座部分202沿兩個方向垂直延伸出來，連接器部分204提供一對將柔線150連接于連接器部分204的連接銷208。連接銷208從連接器部分204平行于底座部分202而延伸出來，它們在將柔線150連接于支架200時使用。底座部分202還形成一導體槽210，供柔線150的導體部分154在連接于支架200時通過。
圖6是表示柔線150連接于圖5支架200的立體圖。具體說，圖6表示連接銷208延伸通過諸適當尺寸的孔(未分開表示)而將柔線150固定于連接器部分204。圖中還表示柔線150的導體部分154通過導體槽210，從而將導體188設置在底座部分202下面。導體188電氣連接于導電跡線194。
圖7是一第二個可壓縮的彈性絕緣密封墊212的側視圖。當安裝于磁盤驅動器100中時，密封墊212設置在支架200與基板104之間并與它們相鄰。密封墊212形成一主體連接器孔214，用于接納和允許連接有導體部分154的連接器部分204進入和通過。密封墊212的主體連接器孔214提供和保持一與柔線150的導體部分154相鄰的壓配合。密封墊212另外還提供一嵌套部分216，它符合于基板104并包繞主體連接器孔214，從而在HDA 102的裝配過程中于受壓時提供底部密封。
圖8表示圖7的密封墊212具有一對安裝孔218，它們與支架200的底座底部部分202的相應安裝孔206對齊，以在支架200連接于基板104的過程中允許緊固件161穿過。
圖8中還示出密封墊212具有一連接于嵌套部分216的主體部分220。主體部分220包繞主體連接器孔214，其厚度最好大致等于柔線150的厚度的二十倍。嵌套部分216無縫地連接于主體部分220，而且還包繞主體連接器孔214。
嵌套部分216與主體部分220對齊，以確保主體連接器孔214的連續性和對準度。嵌套部分216包括一底部件224、一頂部件226和一外壁228(圖7中也示出)。頂部件226具有一設置在平行于底部件224的一個平面內的內緣(未分開表示)和一外緣230。內臂從底部件224垂直延伸出來，并終止于頂部件226的內緣。應予注意，當安裝于磁盤驅動器100中時，內壁與連接于連接器部分204的導體部分154相鄰。
外壁228在底部件224處連接于嵌套部分216的內壁，并以一朝向傾斜的角度從底部件224延伸出來，終止于底部件226的外緣230。當安裝于磁盤驅動器100中時，外壁228最好與基板104相鄰。
圖9是基板104的一部分的俯視圖，示出一對緊固件容孔凸臺232，每個凸臺包繞有一保持孔234。一基板嵌套部分236容納密封墊212的嵌套部分216。嵌套部分236另外提供一插槽238，供連接有導體部分154的連接器部分204通過，同時限制密封墊212的嵌套部分216通過。
在安裝好后，基板104的基板嵌套部分236與密封墊212的嵌套部分222相鄰，而容孔凸臺232用于使密封墊212對準，并將密封墊212受到的壓縮量控制在一壓縮后的預定高度，該高度足以促進和保持HDA 102的底部密封。
圖10示出容孔凸臺232、保持孔234和基板嵌套部分236。基板嵌套部分236構制成可接納密封墊212的嵌套部分216。而且，基板嵌套部分236提供一個通道供連接有導體部分154的連接器部分204通過一柔線支承和密封裝置238離開HDA 102。另外，圖10更清楚地表示出容孔凸臺232相對于基板104、基板嵌套部分236以及柔線支承和密封裝置238的關系。
圖11示出一連接于基板104的印刷電路板(PCB)240，它具有一單側電彈簧連接器242，該連接器具有多個導電彈簧接觸件244，它們設置成與導體188形成電氣接觸。彈簧接觸件244的一端焊接于PCB 240中的電路。因此，柔線支承和密封裝置148安裝于基板104并插入PCB 240的彈簧接觸件244，以提供對磁盤驅動器100的電氣連接。
單側電彈簧連接器242的彈簧接觸件244與柔線150的導體188(在圖11中未分開表示)之間形成的電氣連接，通過使信號路線的電容和電感在信號路線的整個長度上保持均勻，基本上構成一具有均勻電氣特性的連續信號路線，從而使因讀/寫信號沿信號路線遇到的單位長度的電感和電容的變化所造成的寄生電信號劣化效應降低到最低限度。PCB 240用傳統的緊固件(未示出)固定于基板104。
通過以上的討論，可以認識到本發明旨在一種在磁盤驅動器中用于使讀/寫磁頭電線和一印刷電路板互聯的裝置。
按照較佳的實施例，一柔線支承和密封裝置148延伸通過一基板104中的一連接器孔162，用于連接一磁盤驅動器100中的一柔線150。該柔線支承和密封裝置具有一可延伸通過連接器孔的剛性絕緣支架156，一可壓縮、可變形的彈性絕緣密封墊174相鄰于基板而設置，用于在基板與支架之間提供密封。支架為一連接的柔線提供支承，該柔線在磁盤驅動器的一印刷電路板240與讀/寫磁頭132之間傳輸電信號。柔線支承和密封裝置148用緊固件161以傳統的方式固定于基板，從而將連接有柔線的支架連接于基板。
顯然，本發明能很好地實現和達到上面所提到的和本身所固有的目的和優點。雖然為了揭示的目的描述了目前為止的第一和第二實施例，但可以對其進行許多對于本技術領域的技術人員來說很容易想到的、包含在所揭示的發明精神范圍之內的變化，該范圍由所附權利要求書限定。
權利要求
1．在磁盤驅動器中用于使讀/寫磁頭和一印刷電路板互聯的柔線支承和密封裝置，該印刷電路板支承于基板的一外表面，該柔線支承和密封裝置包括一柔線，它包括一半柔性絕緣襯墊部分，該襯墊部分支承一電導體；一支承于與基板的一內表面相鄰處的支架，它延伸通過基板的一連接器孔，并支承柔線的導體而使其與印刷電路板相應的接觸件接合；以及一與支架和柔線相鄰的密封墊，它密封基板的連接器孔。
2．如權利要求1所述的柔線支承和密封裝置，其特征在于，該支架包括一固定于基板內表面的底座部分和一從底座部分沿兩個方向基本垂直于基板內表面而延伸出來的連接器部分，其中柔線的一部分抵靠連接器部分并延伸通過基板中的連接器孔，與印刷電路板相應的接觸件相配合。
3．如權利要求2所述的柔線支承和密封裝置，其特征在于，該連接器部分包括至少一個對準銷，該對準銷從連接器部分延伸出來并延伸通過柔線中的一個孔，將柔線固定于連接器部分。
4．如權利要求2所述的柔線支承和密封裝置，其特征在于，該柔線圍繞連接器部分的兩相對側，該連接器部分包括一自調張緊部分，該自調張緊部分使柔線保持張緊。
5．如權利要求2所述的柔線支承和密封裝置，其特征在于，有緊固件將底座部分固定于基板，這些緊固件將密封墊壓于底座部分與基板內表面之間。
6．一種磁盤驅動器，包括一印刷電路板，它容納磁盤驅動器的控制電子元件；以及一連接于該印刷電路板的磁頭一磁盤組件，它包括一具有相對的內表面和外表面的基板，印刷電路板安裝于該外表面；一與一磁盤記錄表面相鄰的讀/寫磁頭；以及一使讀/寫磁頭和印刷電路板互聯的柔線支承和密封裝置，它包括一柔線，它包括一半柔性絕緣襯墊部分，該襯墊部分支承一電導體；一支承于與基板的一內表面相鄰處的支架，它延伸通過基板的一連接器孔，并支承柔線的導體而使其與印刷電路板相應的接觸件接合；以及一與支架和柔線相鄰的密封墊，它密封基板的連接器孔。
7．如權利要求6所述的磁盤驅動器，其特征在于，該支架包括一固定于基板內表面的底座部分和一從底座部分沿兩個方向基本垂直于基板內表面而延伸出來的連接器部分，其中柔線的一部分抵靠連接器部分并延伸通過基板中的連接器孔，與印刷電路板相應的接觸件相配合。
8．如權利要求7所述的磁盤驅動器，其特征在于，該連接器部分包括至少一個對準銷，該對準銷從連接器部分延伸出來并延伸通過柔線中的一個孔，將柔線固定于連接器部分。
9．如權利要求7所述的磁盤驅動器置，其特征在于，該柔線圍繞連接器部分的相對側，該連接器部分包括一自調張緊部分，該自調張緊部分使柔線保持張緊。
10．如權利要求7所述的磁盤驅動器，其特征在于，有緊固件將底座部分固定于基板，這些緊固件將密封墊壓于底座部分與基板內表面之間。
全文摘要
一種柔線支承和密封裝置(148),它在一磁盤驅動器(100)的一讀/寫磁頭(132)與一印刷電路板(240)的讀取電路之間建立一信號路線,該信號路線在其整個長度上具有基本均勻的電容和電感。該柔線支承和密封裝置包括一具有一導體部分(154)的柔線(150)、一剛性絕緣支架(156)和一可壓縮的絕緣密封墊(174),并且延伸通過一基板(104)的一連接器孔(162)。支架具有一底座部分(158)和一從底座部分沿兩個方向垂直延伸出來的連接器部分(160)。密封墊固定于基板與支架之間。連接器部分支承柔線的導體部分并延伸通過連接器孔。支架和所連接的柔線固定于基板。
文檔編號H01R12/55GK1305628SQ99807242
公開日2001年7月25日 申請日期1999年6月15日 優先權日1998年6月15日
發明者A·E·考克斯, S·S·埃克德, H·達克魯布 申請人:西加特技術有限責任公司