KR19990077372A - 인-라인 회로 기판 및 가요성 회로 가압 핀 커넥터를 갖는 낮은형상의 디스크 드라이브 구조 - Google Patents

Abstract

하드 디스크 드라이브(10)는 기준 형상(52)에 의해 설치된 위치에서 드라이브 기부(12)에 고정된 연결 단부(24)를 갖는 스핀들 모터 가요성 회로(22)와 형상(52)에 의해 설치된 위치에서 기부(12)에 고정된 연결 단부(92)를 갖는 작동기 가요성 회로(90)를 포함한다. 그리고, 기부판(12)에 장착된 덮개 및 덮개 개스킷은 스핀들 모터 연결 단부(24) 및 작동기 연결 단부(92)를 제외하고는 회전 데이터 저장 디스크(70), 디스크 스핀들 모터, 자석 구조체, 회전 작동기 조립체(82) 및 가요성 회로(24, 92)를 폐쇄 및 밀봉한다. 그리고, 드라이브의 전자 장치를 갖추고 있는 인쇄 회로 기판(122)은 가요성 회로(24, 92)의 연결 패드(130)를 향하여 접촉하도록 정렬된 가압 핀(128)의 커넥터 어레이(126)를 가지며, 여기에서 커넥터 어레이(126)는 인쇄 회로 기판(122)이 덮개(114)의 외부로 기부판(12)에 장착될 때 기부판(12)의 기준 형상(52)에 일치시키기 위한 정렬 핀(132)을 가지며, 그에 의해 인쇄 회로 기판(122)과 가요성 회로 연결 패드(130) 사이의 전기적 연결이 이루어진다. 이러한 배열은 인-라인 회로 기판 및 낮은 형상의 디스크 드라이브를 만들어 내어, 제조 로봇에 의해 단순화된 조립에 적합하다.

Description

인-라인 회로 기판 및 가요성 회로 가압 핀 커넥터를 갖는 낮은 형상의 디스크 드라이브 구조

하드 디스크 드라이브는 당해 기술 분야에서 "푸트프린트(footprint)" 또는 "형상 계수(form factor)"로 알려진, 상당히 작지만 본질적으로 표준화된 패키지로 개발되었다. 본질적으로, 하드 디스크 드라이브 형상 계수는 드라이브가 작동 환경 내에 있는 입체 공간이다. 종종, 하드 디스크 드라이브 형상 계수는 플로피 디스크 드라이브를 지지하기 위해 컴퓨터의 케이스 또는 하우징 내에 마련된 공간이나 "벽"의 치수를 따르며, 통상적으로 하드 디스크 드라이브는 플로피 디스크 드라이브의 외면 치수를 따른다. 계수의 표준이 된 하드 디스크 드라이브의 형상 계수는 8인치의 형상 계수, 5.25인치의 전체 높이 형상 계수, 5.25인치의 절반 높이(1.6인치) 형상 계수, 3.5인치의 전체 높이(1.6인치) 형상 계수, 3.5인치의 감소된 높이(1인치 이상) 형상 계수, 2.5인치의 형상 계수, 1.8인치의 형상 계수 및 1.3인치의 형상 계수도 포함한다.

(길이 및 폭 치수에 비교했을 때) 변화시키기 용이한 치수는 높이다. 높이 치수나 드라이브의 두께는 종종 최소화되므로, 감소된 높이를 갖는 하드 디스크 드라이브는 당해 기술 분야에 공지되어 있다. 몇몇 적용에 있어서, 감소된 높이의 하드 디스크 드라이브는 특정한 적용에 대하여 필요로 하며, 다수의 종래의 예는 이 기술의 상태를 확립하기 위해 사용될 수 있다.

다수의 계수들은 이전의 하드 디스크 드라이브 설계에서 실현된 높이의 감소량을 제한한다. 이들 요소들 중에서 다중 디스크 드라이브의 디스크들 사이의 간격과, 헤드 짐벌(gimbal) 조립체 크기 및 상대적인 높이와, 작동기 구조는 "헤드/디스크 조립체"로 알려진 하드 디스크 드라이브의 기계 전기적인 부분 내에 있다. 하드 디스크 드라이브의 다른 주요 서브시스템은 종래에 드라이브 유닛의 주요 벽들 중의 하나의 벽을 따라서 헤드/디스크 조립체에 고정되거나 기부 또는 덮개에 인접하게 고정된 전자 회로 기판이다. 전자 회로 기판은 심각한 높이 제한 요소이다. 소형화의 발달 및 대규모의 전자 기능 집적이 드라이브의 전자 회로 기판의 크기를 감소시키는 데 도움이 되지만, 그 크기 감소만으로는 완성된 드라이브 내에 인쇄 회로 기판을 설치함에 있어 종래의 결점을 극복하기에 충분하지 않다. 감소된 높이가 디스크 드라이브 구조의 설계 목표가 되는 경우에, 전자 회로 기판의 재 배열을 포함한 다수의 해결 방법이 제안되었다.

통상 양도된 발명의 명칭이 "모듈 단일 디스크 파일 서브시스템"인 해리슨(Harrison) 등의 미국 특허 제4,639,863호에서, 드라이브의 전자 회로 기판은 모듈이 종래의 플로피 디스크 드라이브의 베이(bay) 내로 끼워 맞춰지는 것이 아니라, 예를 들어 개인용 컴퓨터의 전자 확장 슬롯 내에 끼워 맞춰질 수 있도록 헤드/디스크 조립체와 끝이 정렬되게 배열되어 있다. 또한, 디스크 스핀들 모터를 구동시키는 작은 전자 집적 회로 기판은 헤드/디스크 조립체의 기부 내의 벽 내에 위치된다. 이 해결 방법이 효과가 있기는 하지만, 그 결과는 조립된 모듈의 길이 치수를 확대시킨다.

발명의 명칭이 "디스크 드라이브"인 모어하우스(Morehouse) 등의 미국 특허 제5,025,336호에서, 전체 높이는 디스크 스핀들 모터 조립체와 회전 음성 코일 작동기의 높이를 감소시키고, 또한 기계 전기적인 구성 요소를 수용하도록 형성된 드라이브 기부 내에 형성된 오목부를 차지하도록 회로 기판 위의 전자 집적 회로를 주의 깊게 설치함으로써 감소된다. 이 종래의 특허는 인쇄 회로 기판과 작동기와 스핀들 모터 사이에 헤드 신호와 모터 구동 전류를 전달하는, 도1 내지 도3에 도시된 가요성 회로를 기술한다.

다른 하나의 종래의 해결 방법은 발명의 명칭이 "기계 완충식 기부를 합체한 자기 디스크 드라이브"인 쉬미츠(Schmitz)의 미국 특허 제5,235,482호에 예시되어 있다. 이 특허의 해결 방법에서, 집적 회로 패키지를 절단하지 않고 개구를 통해서 수용하기에 적합한 크기의 소정의 직사각형 개구가 박판 기부 내에 형성된다. 그리고, 동일한 개구를 갖는, 이중 대면 접착식으로 코팅된 개스킷은 기부와 개스킷과 기부 내의 개구를 통해서 돌출된 집적 회로 패키지를 포함하는 드라이브 전자 회로를 갖춘 인쇄 회로 기판의 사이에 끼워진다. 커넥터 단부(1314)로부터 작동기 아암 위의 전달 단부(1320, 1326)로 헤드 신호와 작동기 코일 전류를 전달하도록 기술된 도13의 가요성 회로는 이 종래의 특허에서 주지된 것이다.

또 다른 종래의 해결 방법은 발명의 명칭이 "매우 얇은 디스크 드라이브장치용 하이브리드 기부"인 보타고(Boutaghou) 등의 미국 특허 제5,414,574호에 기재되어 있다. 이 특허는 하이브리드 기부판과, 드라이브 전자 회로를 갖춘 인쇄 회로 기판을 포함하고 또한 스핀들 모터와 회전 작동기를 비교적 정렬되게 지지하는 강성 금속 삽입체를 포함하는 회로 기판에 대해 기술하고 있다. 인쇄 회로 기판과 같은 드라이브 기부는 일본의 빅터 컴파니 리미티드(Victor Company Limited)의 1986년에 출시된 JVC J-D3812R 및 3824R 시리즈의 디스크 드라이브에서 실제 사용되었다. 이러한 드라이브에서, 금속 회로 기판의 상부에 형성된 얇은 인쇄 회로 구조를 구성한다.

높이가 감소된 하드 디스크 드라이브의 또 하나의 예는 발명의 명칭이 "대용량, 낮은 형상의 디스크 드라이브 시스템"인 유럽 특허 공개 제0 534 745호에 개시되어 있다. 이 종래의 설계는 저장 디스크와 일직선이고 덮개 내의 홈(11c) 내로 활주 운동하는 회로 기판을 특징으로 한다. 회로 기판은 가요성 회로의 다른 하나의 커넥터와 정합하여 음성 코일 작동기, 헤드 프리앰프, 스핀들 모터 등을 포함하는 드라이브의 폐쇄된 공간 내에 구성 요소를 이루는 커넥터를 포함한다. 저장 디스크와 일직선인 드라이브 전자 회로 기판의 다른 하나의 예는 발명의 명칭이 "강성 디스크 드라이브용 집적 전자 카드 프레임 조립체"인 베텔(Vettel) 등의 미국 특허 제5,038,239호에 제공된다.

통상 양도된 발명의 명칭이 "전면 성형된 코일 지지체를 갖춘 모터"인 비스코칠(Viskochil)의 계류중인 미국 특허 출원 제08/490,962호(1995년 6월 15일 출원)에 예로서 기술된 당해 기술 분야에 공지된 다른 하나의 예에서, 탄성 중합체의 전도체의 배열은 드라이브 전자 회로 기판과 하드 디스크 드라이브의 스핀들 모터 사이에 전기적 연결을 제공하도록 사용된다. 이 특허 출원에 기재된 변형 장치에서, 금속 핀은 이 예에서 드라이브의 기부 벽에 인접하게 외부에 장착된 인쇄 회로 기판 위의 소켓으로 들어가기 위해 스핀들 모터 고정자로부터 기부를 통하여 연장된다.

상기 다양한 종래의 해결 방법이 높이 치수의 감소를 가능하게 하는 설계 향상을 나타내는 반면, 이들은 통상적으로 헤드/디스크 조립체 내에서 전기적 요소로 이끄는 회로 기판 또는 기판들과 가요성 회로들 사이에 커넥터를 사용하고 전기적 접촉 연결이 되기가 쉽지 않다. 또한, 이 설계는 단순하지 않으며, 로봇 공학의 도움으로 단일 조립 방향을 따라 드라이브 조립을 단순화하기가 용이하지 않다.

본 발명은 하드 디스크 드라이브 설계에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 향상되고 단순화된 구조 및 조립 공정을 달성한다.

도1은 본 발명의 원리에 따라 배열된 스핀들 모터 고정자와 가요성 회로를 도시한 하드 디스크 드라이브 기부의 평면도이다.

도2는 본 발명의 원리에 따라 배열된 스핀들 모터 고정자와 회전자를 예시하는 도1의 선 2-2를 따라 도시한 확대 단면도이다.

도3은 도1의 기부와 도2의 스핀들 모터를 포함하고, 본 발명의 원리에 따른 조립체에 대하여 배열된 하드 디스크 드라이브의 헤드/디스크 조립체의 분해 조립도이다.

도4는 도3의 헤드/디스크 조립체의 조립 후의 사시도이다.

도5는 덮개에 설치된 후의 도4의 헤드/디스크 조립체와 본 발명의 원리에 따라 설치되는 드라이브 전자 회로 기판의 분해 사시도이다.

도6A 및 도6B는 접촉 핀이 도5에 배열된 바와 같이 스핀들 모터 가요성 회로와 작동기 가요성 회로의 정렬된 접촉 패드와 접촉하기 위해 정렬된 상태로 도5의 드라이브 전자 회로 기판의 가압 핀 커넥터의 배면도 및 측면도이다.

도7은 전자 인쇄 회로 기판을 도5의 조립된 헤드/디스크 조립체에 최종 조립하여 장착한 후의 도5의 하드 디스크 드라이브의 사시도이다.

도8은 도7의 최종 조립 후의 스핀들 모터 가요성 회로와 작동기/헤드 가요성 회로의 상향 연결 패드(connection pad)와 하향으로 맞물리는 도6A 및 도6B의 가압 핀 커넥터의 엑스-레이(X-ray) 평면도이다.

본 발명의 한가지 목적은 종래의 해결 방법의 한계와 결점을 극복하는 방식으로 향상되고 단순화된 디스크 드라이브의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 하드 디스크 드라이브 내의 향상되고 단순화된 가요성 회로 연결 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 인쇄 회로 기판을 디스크 드라이브의 기부판 위에 설치할 때에 자동적으로 설치되는, 하드 디스크 드라이브 내의 인쇄 회로 기판 연결 장치에 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 가요성 굽힘의 횟수를 최소화하고, 가요성 회로 또는 회로들이 디스크 드라이브 형상 계수의 외부로 노출되는 것을 방지하는 하드 디스크 드라이브용의 향상된 가요성 회로 설계를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 드라이브 전자 회로를 갖춘 인쇄 회로 기판을 포함하는 디스크 드라이브의 드라이브가 일반적으로 기부판을 향하는 단일 조립 방향으로부터 조립되도록 하여, 드라이브의 로봇식 조립을 용이하게 하고 단순화시키는 향상된 하드 디스크 드라이브의 구조 및 조립 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저장 디스크 또는 디스크들과 일직선으로 드라이브 전자 회로 기판의 단순화된 설치 및 제거를 가능하게 하고, 낮은 높이의 형상으로 드라이브가 완성되도록 돕는 향상되고 단순화된 하드 디스크 드라이브의 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 낮은 형상의 형상 계수를 제공할 수 있고, 사용자에 의해 원하는 대로 서로 다른 인터페이스를 제공하는 다양한 회로 기판 중의 하나의 설치와 자동적인 연결에 의하여 용이하게 형성될 수 있고, 또한 조립 공정에서 자동 공작 기계에 의해 최소한의 작업자만 개입하여 조립될 수 있는 저가의 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 다른 목적, 이점, 양태 및 특징은 첨부된 도면과 관련하여 설명된 이하의 양호한 실시예의 상세한 설명을 고려하면 당해 기술 분야의 기술자에 의해 보다 완전하게 이해될 것이다.

도1에 의하면, 본 발명의 설명에 특히 관련되나, 본 발명을 이해하는 데 중요하지는 않은 한 특징들과 구조적인 요소들을 결합한 하드 디스크 드라이브(10)는 상당히 유용하고, 유리하고 저가의 하드 디스크 드라이브 조립체로 본 명세서에 설명하기로 한다. 드라이브는 스탬핑 또는 기계 가공에 의해 이용되는 소정의 구조적 특징을 한정하도록 실질적으로 편평하게 형성된 기부판(12)을 포함하며, 이 편편한 기부판(12)은 용해된 알루미늄 합금 재료를 다이 캐스팅 공정에서 사출 성형함으로써 형성되는 것이 특히 양호하다. 형성될 때에 기부판(12)은 고정자 조립체(16)가 플랜지(14) 위에 로봇식으로 정확하게 위치된 후 적당한 접착제로 부착되도록 융기된 내부의 환형 고정자 플랜지(14)를 포함한다.

내부 플랜지(14)는 스핀들축(60)을 정확하게 끼워 맞춰지게 수용하는 치수로 만들어진 중앙 개구(18)와 동심이다. 도2에 도시된 스핀들축(60)은 가압에 의해 끼워 맞춰지며, 접착제에 의해 개구(18)에서 기부판에 접착되는 것이 보다 양호하다. 또한 기부판(12)은 디스크 스핀들 조립체의 회전 허브(66)의 하부 플랜지(67)를 바로 지나서 위치된 외부 융기된 환형 플랜지(20)를 형성한다. 형성될 때에, 플랜지(20)는 커넥터를, 예를 들어 고정자 조립체의 4개의 권취 연결부로 전달하는 스핀들 모터 가요성 회로(22)를 지나게 하는 폭이 좁은 원주 개구(21)를 형성한다. 본 실시예에서, 고정자 조립체(16)는 9개의 코일과 슬롯을 형성하고, 3상의 Y자형으로 연결된 브러시리스 DC 모터에 연결된다.

스핀들 모터 가요성 회로(22)는 상향하는 복수의 연결 패드(130)를 갖춘 연결부(24)까지 이어진다. 연결부(24)는 기부(12)에 의해 형성된 정렬 개구(52)에 인접하게 정렬되며, 본 명세서에서 이하에 상세하게 설명된 가압 핀 커넥터 나사(134)용 나사 개구(50)와 정렬된 개구를 갖는다. 연결 단부(24)(도8에 도시됨) 내의 노치(25)는 조립 중에 정렬 개구에 정확하게 끼워 맞춰진다. 정렬 개구(52)와 정렬된 후에, 스핀들 모터 가요성 회로(22)는, 예를 들어 가압 민감성 접착제에 의해 기부판(12)의 상면에 부착된다. 가요성 회로(22)는 기부판 위에 설치되기 전에 고정자 구조체(16)에 부착되며, 이 고정자 구조체(16)를 플랜지(14) 위에 정렬시켜 설치하는 데 사용된 동일한 제조 작업 중에 설치된다. 혹은, 스핀들 모터 가요성 회로(22)는 사용된 제조 공정 단계에 따라 고정자 구조체(16)를 설치 및 연결한 후에 기부판(12) 위에 장착된다.

또한 기부판(12)은 내경 작동기 제한부 또는 정지 장치(26)도 포함한다. 호형 슬롯(28)은 조잡하고 정교한 헤드 위치 설정 정보를 내포하는 끼워진 서보 섹터가, 예를 들어 2개의 디스크 견본에서 각각의 디스크(70A, 70B)의 저장 표면에 기록되는 서보 기록 작업 중에 회전 음성 코일 작동기 조립체(82)의 위치를 정확히 측정하는 기구를 갖는 푸시 핀 서보 기록기를 수용하기 위해 기부판(12)을 통해서 형성된다. 측면 개구(57)는 디스크(70)의 적어도 하나의 데이터 저장 표면 위에 기록 트랙을 기록 및 판독하는 서보 기록기의 기록 헤드에 디스크 접근을 제공하기 위하여 덮개(114) 내에 형성된다.

일반적으로 공기 유동 배플(baffle; 30)은 통상 양도된 발명의 명칭이 "하드 디스크 드라이브용 자기 복귀 스프링을 갖춘 공기 역학적 작동기 래치"인 린(Lin)의 미국 특허 제5,319,511호에 따른 공기 베인 상의 반 시계 방향 디스크 회전으로부터 공기 유동을 조정한다. 도3에 도시된 작동기 래치(latch; 68)는 도1에 도시된 바와 같이 기부판(12) 내에 형성된 개구 내에 지지된 지주(32) 위에 장착된다.

기부판(12) 내에 형성된 다른 하나의 개구(34)는 도3에도 도시된 회전 음성 코일 작동기축(78)용이다. 기부판(12)의 상부 벽으로부터 상향 연장된 긴 지주(36)는 음성 코일 가요성 회로(90)의 굴곡부(94)를 위치 및 유지시키는 가이드로서의 기능을 한다. 형성된 벽 부분(38)은 작동기(82)의 음성 코일(84)용 하부 영구 자석(42)을 갖춘 하부 자석판(40)을 수용한다. 다른 하나의 오목부(44)는 드라이브 전자 회로 기판(122)의 에지 커넥터(124)를 수용하여 보호하기 위한 크기로 만들어진다. 기부판(12)을 통하여 형성된 대략 직사각형 개구(46)는 드라이브 전자 회로 기판(122) 위에 갖춰진 표면 장착 드라이브 마이크로프로세서의 연결 핀에 만들어지는 시험 및 진단 연결을 가능하게 한다. 기부판(12) 내의 일련의 나사 개구(48)는 헤드/디스크 조립체를 포함하는 모든 구성 요소가 조립된 후에 덮개(114)를 기부 위에 고정시키는 나사(116)를 수용한다. 2개의 주위 장착 지주(54)는 기부판(12)의 한쪽 모서리의 공기 유동 통로 내에 배열되고, 디스크(70)의 회전 중에 폐쇄된 헤드/디스크 조립체 내에서 순환될 미립자를 여과하여 포집하는 미세 구멍의 필터 매체(56)를 유지시킨다. 적절한 표준 정렬 장착부(58)는 하드 디스크 드라이브(10)가 컴퓨터의 드라이브 베이 내에서 통상의 드라이브 장착 브라켓 및 나사 개구 등에 장착될 수 있게 한다.

상기한 바와 같이, 기부판(12)은 일직선으로 배열된 한 쌍의 나사 개구(50)와 정렬 개구(52)도 형성한다. 정렬 개구(52)는 헤드/디스크 조립 중에 스핀들 모터 가요성 회로부(24)와 음성 코일 가요성 회로(90)의 상향 연결 패드 단부(92)를 정렬시키기 위해 사용된다. (도8에 도시된) 정렬 노치(93)는 정렬 개구(52)와 단부(98)의 정렬을 용이하게 한다. 그 후에, 정렬 개구(52)는 가압 핀 커넥터(126)의 정렬 지주(132)를 수용하여, 커넥터(126)의 가압 연결 핀을 모터 가요성 회로(22)와 작동기 가요성 회로(90)의 연결 패드(130)의 상향 어레이(array)와 일치시킨다.

도2를 다시 참조하면, 스핀들 모터는 덮개 나사(118)용의 나사 축선 방향 개구(62)를 한정하는 스핀들축(60)을 포함한다. 한 쌍의 예압된 볼 베어링 조립체(64)는 허브(66)의 중앙 보어 내에 고정된다. 또한 허브(66)는 강 자성체의 자속 복귀 링(71)에 장착된, 예를 들어 8개 극의 영구 자석 링(69)도 지지하여, 자석 링(69)이 모터 고정자의 적층판과 슬롯(16)을 향하되도록 한다. 다음, 하부 디스크(70A)가 허브(66) 위에 설치되어 허브 플랜지(67) 위에 놓여진다. 다음, 디스크 스페이서(72)가 허브(66) 위에 설치되고, 제2 디스크(70B)가 허브(66) 위에 설치된다. 다음, 디스크 조립체는 허브의 나사 개구(77) 내에 나사 결합되는 고정 나사(76)에 의해 허브(66) 위에 나사 고정되는 고정 링(74)에 의해 허브(66)에 고정된다.

전술한 바와 같이, 회전 음성 코일 작동기 조립체(82)는 이-블록(E-block)과 금속 이-블록 위에 형성된 음성 코일(84)을 포함한다. 헤드 조립체(86)는 볼-스웨이징(ball-swaging) 작업에 의해 헤드 아암 또는 이-블록의 살(tine)에 부착된다. 각각의 헤드 조립체(86)는 인접하게 향하는 디스크(70)의 표면에 평행한 평면 내의 짐벌 및 슬라이더에 강성을 구비할 뿐만 아니라 짐벌이 장착된 슬라이더 또는 변환기 헤드에 소정의 힘을 미리 가하기 위한 로드 빔(load beam) 또는 스프링을 포함한다. 가요성 회로를 장착한 고정구(88)는 작동기 조립체(82)의 측면에 장착되어서 작동기 가요성 회로(90)의 작동기 단부(96)를 수용한다. 가요성 회로(90)의 음성 코일 연결부(98)가 회전 음성 코일(84)의 핀에 직접 연결되며, 가는(minute) 헤드 와이어는 작동기 단부(96)에 부착된다. 또한, 가요성 회로(90)는 판독 프리앰프/기록 드라이버/헤드 선택 회로(101)를 지지 및 연결한다.

음성 코일 작동기 조립체(82) 및 음성 코일 가요성 회로(90)는 작동기 핀(78)이 드라이브 기부(12) 내의 개구(34) 내로 설치되기 전에 부조립체로 조립된다. 작동기는, 예를 들어 허브(66) 상에 하부 자석판(40)의 설치 후, 디스크(70)의 설치 전에 설치된다. 회전 음성 코일 작동기 조립체(82)가 기부판(12)에 장착된 후에, 2개의 나사(100)는 기부판(12)의 정렬 개구(52)와 정확히 정렬하여 작동기 가요성 연결 단부(98)에 고정하기 위하여 기부판(12)의 개구에 체결된다. 또한, 작동기 조립체(82)의 설치 후에, 나사 스터드(stud, 81)가 작동기축(78)의 나사 개구 내로 설치된다. 그 뒤에, 너트(120)는 완성된 헤드/디스크 조립체에 추가의 기계적 강성을 구비하기 위하여 덮개(114)를 축(78)에 고정시킬 것이다.

작동기(82)가 설치되고 헤드 조립체(86)가 디스크(70A, 70B)의 그들 각 저장 표면 위에 적재된 후에, 상부 자속 복귀판(102)은 하부판(40) 및 작동기 음성 코일(94) 위에 장착된다. 상부판(102)은 절첩된 자속 복귀 단부 탭(103)을 포함하고 상부 영구 자석(104)을 지지한다. 지주(106)는 하부 자석판(40)과 상부 자석판(102) 사이의 스탠드오프(stand-off)를 구비하고, 음성 코일 작동기(82)의 방사상 외향 편위를 제한하는 외경 급정지 장치(outer diameter crash stop)로도 작용하여 헤드가 디스크(70)의 외부 에지를 넘어가지 않도록 한다. 나사(110)가 상부 자석판(102)을 기부판(12)에 고정하는 동안, 나사(108)는 하부 자석판(40)을 기부판(12)에 장착하는데 사용된다. 양호하게는 희토류 금속 소자 네오디뮴을 구성하는 세라믹 구조의 영구 자석(42, 104)은 음성 코일(84)이 음성 코일을 지나가는 구동 전류에 응답하여 이동하는 자기 간격 내에 매우 높은 자속 강도를 구비한다. 전류 흐름의 방향은 디스크(70)에 대한 음성 코일 작동기 구조체(82)의 회전 방향을 조절한다.

가요성 재료의 개스킷(112)은 덮개(114)의 하부 주연부 에지와 기부판(12)의 바닥면 사이에 내재되고, 그에 의해 디스크(70A, 70B), 회전 음성 코일 작동기 조립체(82)를 포함하고 헤드와 결합된 내부 공간을 밀봉한다. 개스킷(112)은 얇은 스핀들 모터 가요성 회로(22) 및 얇은 작동기 가요성 회로(90) 부분 위에 연장된다.

도5는 헤드/디스크 조립체의 조립의 완성과 도6A, 도6B 및 도8에 도시된 가압 핀 커넥터(126)를 포함하는 드라이브의 전자 장치를 갖추고 있는 인쇄 회로 기판(122)의 설치를 도시한다. 회로 기판(122)은, 예를 들어 표면 장착 패키지에 장착된 다수의 초대규모 집적 회로(VLSI)들 사이의 내부 연결의 어레이를 전송하는 양면의 다층 구조이다. 이들 회로는 내부 롬(ROM)에 저장되고 회로 기판(122) 위의 디램(DRAM) 어레이에 전송된 제어 프로그램 루틴을 실행하는 내재된 드라이브 마이크로컨트롤러를 포함한다. 회로에 통합된 판독/기록 채널은 아날로그 신호 인터페이스에 회전 작동기 가요성 회로(90) 및 판독 채널 프리앰프 회로(101)를 통하여 헤드를 구비한다. 최종적으로, 디지탈 드라이브의 전자 장치 VLSI 응용 주문형 집적 회로(ASIC)는 데이터 시퀀싱과, 디램 메모리 관리와, 드라이브 인터페이스와, 서보 회로 및 서보 드라이버 인터페이스와, 마이크로컨트롤러 인터페이스 기능을 구비한다. 이들 5개의 통합된 회로는 통상의 삼각형 인쇄 회로 기판(122) 상에 어떤 적합한 배치 상태로 적절히 배열될 수 있고, 이들의 기능은, 예를 들어 통상 양도된 발명의 명칭이 "디스크 드라이브 내의 데이터 블록 및 제어 프로그램 저장용 공용 메모리 어레이"인 헨슨(Henson) 등의 미국 특허 제5,465,343호에 서술된 바와 같이 기본적으로 존재하고, 이에 의한 개시는 그의 참조에 의해 여기에 통합된다. 헨슨 등의 발명은 개별의 프로그램 어레이의 요구 없이 드라이브 마이크로컨트롤러가 내장 디램에 저장된 펌웨어(firmware) 루틴을 수행하는 방법과, 그에 의해 인쇄 회로 기판(122)에 필요한 칩(chip)의 개수가 감소되는 것을 설명한다.

도6A, 도6B 및 도8에 도시된 바와 같이, 가압 핀 커넥터(126)는 스핀들 모터 가요성 회로 연결 단부(24)의 연결 패드와 작동기 가요성 연결 단부(92)와 접촉하기 위하여 정렬된 가압 핀(128)의 어레이를 포함한다. 2개의 가요성 회로 단부(24, 92)는 도8에 가장 잘 도시된 바와 같이 기부판(12)의 정렬 개구(52)에 대항하여 배열되어 있다. 정렬된 바와 같이, 각각의 가요성 회로(24, 92)의 연결 패드(130)가 커넥터(126)의 가압 핀(128)의 어레이에 정렬되어, 커넥터(126)의 정렬 핀(132)이 정렬 개구(52)에 삽입되고, 나사(134)가 커넥터(126)의 정렬된 개구(136)를 지나 기부판(12)에 형성 및 정렬된 나사 개구(50)에 삽입될 때, 각각의 가압 핀(128)은 가요성 회로 단부(24, 92) 중 하나의 인접하게 향하는 패드(130)와 함께 양(positive)의 전기적 회로 접촉을 만든다. 또한, 커넥터(126)는 도6B에 도시된 바와 같이, 인쇄 회로 기판(122)의 연결 패드에 표면 장착을 위한 표면 장착 접촉부(127) 어레이를 포함한다. 커넥터(126)로부터 연장된 위치 핀(129)은 인쇄 회로 기판(122) 내에 형성 및 정렬된 구멍에 삽입되고 그에 의해 회로 기판의 연결부 표면 장착 패드를 향하도록 접촉부(127)를 정렬시킨다.

또한, 인쇄 회로 기판(122)은 기부판(12)의 상부 주요 표면으로부터 상향 연장된 나사 장착 플래토(plateau; 138)와 정렬된 다수의 개구(141)를 포함한다. 상기 개구들의 치수는 기부(12)에 회로 기판(122)을 고정하는 나사(140)보다 약간 커서, 기부판(12)에 회로 기판(122)의 정방향 정렬은 커넥터(126)의 정렬 핀(132)과 커넥터(126)[그리고 회로 기판(122)의 인접한 부분]을 기부판(12)에 고정하는 나사(134)에 의해 가요성 회로 단부(24, 92)의 패드(130)에 올바로 정렬되어 주로 안내된다. 덮개(114) 및 기부판(12)의 모서리 개구(142)는 서보 기록 스테이션에서 로봇을 이용한 조립과 일치 및 클램핑을 위한 위치 고정구를 취급하는 것으로 구비된다. 완성된 바와 같이, 디스크 드라이브(10)는 계산 장치 또는 드라이브 어레이 내의 어떤 편리한 위치에 설치될 수 있는 형상 계수를 소형화한 높이를 구비한다. 직경이 5.25인치인 저장 디스크(70)와 함께, 전체 패키지 치수는 높이가 약 5/8인치인 것을 제외하고는 표준 5.25인치 하드 디스크 드라이브 형상 계수의 푸트프린트를 따른다. 따라서, 상당히 감소된 높이 형상 계수는 인쇄 회로 기판(122)을 포함하는 모든 부품들에 대해 단일의 조립 방향에서 로봇을 이용하여 조립하기에 완전히 적합한 조립 과정을 사용한 디스크 드라이브 구조에서 실현될 수 있다.

하드 디스크 드라이브(10)의 로봇을 이용한 조립은 다음의 단계를 포함한다.

1. 연결 단부(24)가 기준 정렬 개구(52) 및 나사 개구(52)에 정렬되는 것을 보장하기 위해, 스핀들 모터 가요성 회로(22)를 기부판(12)에 정렬 및 설치하는 단계.

2. 스핀들 모터 고정자(16)를 기부판(12)의 플랜지(14) 위에, 그리고 연결 고정자 와이어를 스핀들 모터 가요성 회로의 패드에 정렬 및 설치하는 단계.

(그 대신에, 스핀들 모터 고정자 및 가요성 회로는 부조립체로 결합될 수 있고 한 단계에서 기부판(12) 위에 설치될 수 있다.)

3. 축(60), 베어링(64), 허브(66), 자석 링(69) 및 자속 복귀 링(71)을 포함하는 단일의 유닛으로서의 스핀들 조립체를 개구(18) 내에 축(60)의 정렬 및 고정하여서 설치하고, (고정자 코일과 가요성 회로 사이의 모든 전기적 연결이 단단히 만들어진) 가요성 회로(22)를 통하여 회전하기 위한 스핀들 모터를 시험하는 단계.

4. 내부 급정지 장치(26)와, 에어 래치 피봇 핀(32) 및 에어 베인(air vane) 작동기 래치(68)와, 나사(108)와 함께 하부 자석판(40) 및 하부 자석(42)을 포함하는 기부판(12)의 다른 형상을 설치하는 단계.

5. 회전 음성 코일 작동기 조립체(82) 및 가요성 회로(90)를 설치하고, 지주(36) 둘레에 가요성 부분(94)을 정렬시키고, 연결 단부(92)가 정렬 개구(52) 및 나사 개구(50)와 함께 적절한 일치 상태를 확실히 한 후 가요성 회로(90)를 나사(100)로 기부판(12)에 고정시키는 단계.

6. 허브(66) 위에 하부 디스크(70A), 디스크 스페이서(72), 제2 디스크(70B) 및 디스크 클램프(74)를 설치하는 단계.

7. 디스크(70A, 70B)를 적재하는 단계.

8. 외부 급정지 장치에 의해 디스크(70)로의 회전 작동기의 편위를 제한하기 위해 나사(110)로 상부 자석판(102) 및 상부 자석(104)을 설치하는 단계.

9. 필터 리셉터클(54) 내에 필터 매체(56)를 설치하는 단계.

10. 나사(116)로 덮개 개스킷(112) 및 덮개(114)를 설치하는 단계.

11. 기부 내의 포트(28)를 통하여 서보 기록 스테이션 및 서보 기록 디스크로 조립체를 이동시키고, 그 다음 청정실 조립 환경에서부터 조립체를 옮기기 전에 접착성 밀봉으로 각진 포트(28) 및 측면 포트(57)를 밀봉하는 단계.

12. 디스크 드라이브 조립체를 완성시키기 위해, 나사(134)로 커넥터(126)를 통하여 그리고 나사(140)로 회로 기판(122)을 설치하는 단계.

그 다음, 드라이브는 기준 작동 매개 변수를 얻고 완성된 디스크 드라이브(10)의 신뢰도를 증명하기 위해 통전(burn-in) 시험 기간동안 환경 챔버 내에 놓여져 자가-스캔 모드(self-scan mode)에서 작동될 수 있다. 자가-스캔 완료 후, 드라이브(10)는 사용자에게 보내질 준비가 되어있다.

당 기술 분야의 숙련자는 기부판(12)에 대해 이동의 단일 방향으로 작업하는 조립 과정과 함께 전술한 조립 단계가 로봇에 의해 완전히 수행된다는 것을 이해할 것이다. 완성된 디스크 드라이브(10)를 구성하는 모든 구성품들은 그들을 기부판(12)의 표면에 수직한 방향에서 표면 쪽으로 이동시켜서 조립된다. 조립된 바와 같이, 모든 회로 소자, 특히 정교한 가요성 회로(22, 90)는 드라이브 기부(12) 및 덮개(114)의 형상에 의해 보호되고, 기부(12)로부터 연장된 장착 지주(58)는 인쇄 회로 기판(122)의 외부 표면에 갖추어진 회로와의 우연하고 원치 않는 접촉에서부터 다른 구조체를 보호하고 멀리 두는데 추가적으로 도움이 된다. 따라서, 그 결과 디스크 드라이브 생산은 매우 저가와 높은 신뢰성으로 실현될 수 있다.

당 기술 분야의 숙련자에게 있어서, 많은 변경 및 수정은 본 발명의 요지에서 벗어남 없이 양호한 실시예의 전술된 고려 사항에서부터 즉시 명백해질 것이다. 여기에서 설명 및 개시된 것은 설명을 위한 것이고 후속하는 청구항에 의해 보다 특별히 지적된 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 이해되지 않을 것이다.

Claims (13)

1. 사실상 평평한 기부판과;

   적어도 하나의 회전 데이터 저장 디스크와;

   기부판에 의해 한정된 적어도 하나의 기준 형상에 의해 설치된 기부판 상의 연결 위치에서 기부판에 고정되어 상향 연결 패드의 제1 어레이를 한정하는 스핀들 모터 연결 단부를 포함하고 스핀들 모터로부터 연장된 스핀들 모터 가요성 회로를 포함하며, 기부판 상에 형성되어 디스크를 회전시키는 디스크 스핀들 모터와;

   기부판에 장착되어 자장 간격을 한정하는 자석 구조 내의 고정 영구 자석과;

   회전 디스크의 저장 표면에 근접하여 헤드 슬라이더를 지지하기 위한 헤드 서스펜션 조립체를 각각 포함하는 다수의 헤드 아암을 코일을 통과하는 전류에 응답하여 자장 간격 내에서 회전시키기 위한 회전 음성 코일을 포함하며, 적어도 하나의 기준 형상에 의해 설치된 연결 위치에서 기부판에 고정되어 상향 연결 패드의 제2 어레이를 한정하는 작동기 연결 단부를 가지며 작동기 조립체로부터 연장된 작동기 가요성 회로를 또한 포함하며, 기부판에 회전 가능하게 고정된 회전 작동기 조립체와;

   기부판에 장착되어 데이터 저장 디스크와, 디스크 스핀들 모터와, 자석 구조체와, 회전 작동기 조립체와, 스핀들 모터 연결 단부 및 작동기 연결 단부를 제외한 가요성 회로를 둘러싸서 밀봉하는 덮개 및 덮개 개스킷과;

   인쇄 회로 기판이 덮개의 외부에 기부판에 장착될 때 기부판의 기준 형상에 일치시킴으로써 인쇄 회로 기판과 상향 연결 패드의 제1 및 제2 어레이 사이를 전기 접속시키는 정렬 수단을 가지며 연결 패드의 상기 제1 및 제2 어레이에 접촉되는 압력 핀의 커넥터 어레이, 및 드라이브 전자 장치를 수반하는 인쇄 회로 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
2. 제1항에 있어서, 스핀들 모터 가요성 회로는 접착제에 의해 연결 단부에서 고정되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
3. 제1항에 있어서, 작동기 가요성 회로 연결 단부는 적어도 하나의 나사에 의해 기부판에 고정되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
4. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 기준 형상은 기부판에 형성된 기준 개구를 포함하고, 기준 형상에 일치시키기 위한 정렬 수단은 기준 개구에 삽입하기 위해 커넥터 어레이로부터 연장된 정렬 핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
5. 제1항에 있어서, 커넥터 어레이 및 인쇄 회로 기판은 그를 통하여 나사를 수용하기 위한 적어도 하나의 기준 형상을 형성하는 적어도 하나의 나사 개구를 추가로 포함하고, 기부판은 나사를 수용하고 적어도 하나의 기준 형상을 구비하기 위한 나사 개구를 포함하여 나사 개구를 통하여 기부판의 나사 개구 내로의 나사 체결이 연결 어레이를 상향 연결 패드의 제1 및 제2 어레이와 정렬시키는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
6. 제4항에 있어서, 스핀들 모터 연결 단부 및 작동기 연결 단부는 서로 인접하게 향하고 기준 개구 및 정렬 핀에 의해 분리되어 있고, 상향 연결 패드의 제1 및 제2 어레이는 종방향으로 정렬되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
7. 제6항에 있어서, 커넥터 어레이 및 인쇄 회로 기판은 가압 핀을 걸치고 있는 2개의 나사 개구를 포함하고, 기부판은 연결 어레이 및 인쇄 회로 기판을 기부판에 고정시키기 위한 2개의 나사를 수용하기 위한 2개의 나사 개구와 정렬된 2개의 나사 개구를 포함하여 커넥터 핀이 상향 패드의 제1 및 제2 어레이와 전기적 접속되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
8. 제1항에 있어서, 덮개 및 덮개 개스킷은 통상 사다리꼴이고 개방된 기부판의 한쪽 모서리 영역에 남아있고, 인쇄 회로 기판은 통상 삼각형이고 하나의 개방된 모서리 영역에서 기부판에 고정되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
9. 제8항에 있어서, 기부판은 기부판을 향하는 그의 측면 위에서 인쇄 회로 기판에 장착된 전자 회로의 핀 배치도에 접근 가능한 개방된 모서리 영역 내에 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
10. 제8항에 있어서, 인쇄 회로 기판은 외부 동력, 제어 및 신호 연결이 하드 디스크 드라이브와 함께 만들어질 수 있도록 그의 외향 에지를 따라 인쇄 회로 기판에 연결되고 기부판의 외부 에지에 사실상 정렬하는 외부 종방향 면을 갖는 외부 에지 커넥터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
11. 제10항에 있어서, 기부판은 외부 에지 커넥터 수단을 수용하기 위한 리세스 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브.
12. a. 기부판의 정렬 형상에 정렬되어 스핀들 모터 연결 단부와 함께 드라이브 기부판에 스핀들 모터 가요성 회로를 정렬시키고, 스핀들 모터 가요성 회로를 기부판에 고정시키고, 스핀들 모터 고정자를 기부판에 의해 형성된 플랜지에 정렬 및 장착시키고, 스핀들 모터 고정자의 코일을 스핀들 모터 가요성 회로에 연결시키는 단계와,

    b. 단일의 유닛으로서 축, 베어링, 자석 링 및 자속 복귀 링(71)을 포함하는 디스크 허브를 포함하는 스핀들 조립체를 기부판에 한정된 개구 내의 축을 정렬 및 고정시켜서 스핀들 모터 고정자 위에 설치하는 단계와,

    c. 기부판 위에 자석 구조체의 적어도 하나의 하부를 설치하는 단계와,

    d. 기부판 위에 작동기 가요성 회로를 포함하는 회전 음성 코일 작동기 조립체를 설치하고 작동기 연결 단부를 정렬 형상과 정렬시키고 기부판에 작동기 가요성 회로 연결 단부를 고정시키는 단계와,

    e. 디스크 허브 위에 적어도 하나의 데이터 저장 디스크를 설치하는 단계와,

    f. 기부판 위에 자석 구조체의 상부를 설치하는 단계와,

    g. 스핀들 조립체, 데이터 저장 디스크, 자석 구조체 및 회전 음성 코일 작동기 조립체를 밀봉하기 위해 기부판의 주요부 위에 덮개 개스킷 및 덮개를 설치하여, 스핀들 모터 가요성 회로 연결 단부 및 작동기 가요성 회로 연결 단부를 개방된 상태가 되도록 하는 단계와,

    h. 기부판에 가압 핀 커넥터를 포함하는 회로 기판을 설치하여 커넥터 가압 핀이 스핀들 모터 연결 단부 및 작동기 가요성 회로 연결 단부의 상향 패드를 체결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 조립 방법.
13. 제12항에 있어서, 청구항 제12항의 단계들은 기부판의 내부 표면을 향하는 단일 조립 방향을 따라 디스크 드라이브 기부판 위에서 실행되는 조립 작업에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브 조립 방법.