磁头悬架
阅读：869发布：2020-05-12
专利汇可以提供磁头悬架专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 硬盘 驱动器 的磁头悬架，当在磁头悬架的刚性部分上形成轨道时，可以避免扭曲。磁头悬架包括绕转 主轴 转动的 基板 (5)、承载梁(3)和挠曲件(7)。承载梁包括刚性部分(9)、弹性部分(11)和磁头(8)。刚性部分的基端(19)固定于弹性部分，由基板 支撑 。磁头用于从硬盘读写数据，并位于刚性部分的前端(13)来接收来自承载梁的负载。挠曲件固定在承载梁上并支撑磁头。通过在刚性部分的厚度方向上弯曲侧边，沿刚性部分的各侧边形成轨道(23)。轨道从刚性部分的前端延续到基端。刚性部分的基端变宽来形成宽部(21)。轨道在宽部的起点周围具有纵向曲线。纵向曲线具有可 变形 部分(27)，比其余部分更容易在轨道的纵向和垂直方向上变形。，下面是磁头悬架专利的具体信息内容。
1.一种硬盘驱动器的磁头悬架，包括：
固定在硬盘驱动器的托架上并绕着托架的主轴转动的基板；
承载梁，具有：
包括前端和基端的刚性部分；
将刚性部分的基端与基板连接的弹性部分；和
从设在硬盘驱动器内的硬盘读写数据的磁头，该磁头设置在刚性部分的前端，并接收来自承载梁的负载；
固定在承载梁上的挠曲件，支撑磁头并具有连接于磁头的读/写电缆；
形成在刚性部分基端处的宽部，宽部的形状为朝向弹性部分逐渐变宽；
弯曲刚性部分的各个侧边而形成的轨道，该轨道沿刚性部分的厚度方向隆起，并从刚性部分的前端延续到基端；
纵向曲线部分，其对应于刚性部分的基端开始变宽以形成宽部处的前后位置之间的区域所对应的轨道区域；和在轨道的纵向曲线部分上形成的可变形部分，可变形部分比其余部分更容易在轨道的纵向和垂直方向上变形。
2.权利要求1的磁头悬架，其中：
可变形部分是在轨道的纵向曲线部分内形成的通孔。
3.权利要求1的磁头悬架，其中：
可变形部分包括在轨道的纵向曲线部分内形成的凹槽和薄部。
4.权利要求1的磁头悬架，其中：
可变形部分的扩展面积由纵向曲线部分的纵向和垂直尺寸来确定。
5.权利要求2的磁头悬架，其中：
可变形部分的扩展面积由纵向曲线部分的纵向和垂直尺寸来确定。
6.权利要求3的磁头悬架，其中：
可变形部分的扩展面积由纵向曲线部分的纵向和垂直尺寸来确定。
7.权利要求1的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
8.权利要求2的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
9.权利要求3的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
10.权利要求4的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
11.权利要求5的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
12.权利要求6的磁头悬架，其中：
沿着刚性部分侧边的一部分薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
13.权利要求1的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
14.权利要求2的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
15.权利要求3的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
16.权利要求4的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
17.权利要求5的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
18.权利要求6的磁头悬架，其中：
刚性部分的侧边和沿着侧边的一部分分别薄于刚性部分，当侧边形成轨道时，所述一部分弯曲。
技术领域
本发明涉及一种集成在信息处理装置，例如个人电脑中的硬盘驱动器的磁头悬架。
背景技术
硬盘驱动器的磁头悬架包括一个承载梁，一个由承载梁支撑的磁头，和一个固定在磁头上的滑块。该磁头悬架具有当施加震动时确定从硬盘表面抬升滑块的震动特性。磁头悬梁的震动特性取决于承载梁的重量。
例如，第一磁头悬架具有一个51μm厚度(t)、7mm长度(1L)的承载梁，承载梁施加到磁头的负载为2.5gf，第二磁头悬架具有一个30μm厚度(t)、5.5mm长度(1L)的承载梁，负载为2.5gf。如果向这些磁头悬架施加1毫秒持续时间(半波的1毫秒)的震动，第一磁头悬架的滑块以628G的加速度抬升，且第二磁头悬架的滑块以1103G的加速度抬升。
从这些例子可看出，为了改进磁头悬架的震动特性，磁头悬架的承载梁必须薄而短并且具有大的负载。
图14给出了现有技术中硬盘驱动器的磁头悬架101的平面图。磁头悬架101具有一个基板103，一个承载梁105和一个挠曲件107。承载梁105具有一个刚性部分(硬性部分)109和弹性部分(铰链)111。刚性部分109的每个侧边具有从刚性部分109升起的轨道113。
图15是硬盘驱动器的局部剖面图，其中安装了图14所示的磁头悬架。托架115具有臂117。磁头悬架101的基板103通过诸如型锻方式而被固定于其中一个臂117上。
通过诸如音圈电动机的定位电动机118，托架115绕转轴119旋转。托架115绕转轴119旋转，从而将磁头悬架101的磁头121移动至硬盘123的目标轨道上。
当硬盘123高速旋转时，磁头121克服磁头悬架101的负载而略微从硬盘123表面抬起。
为了改进磁头悬架101的震动特性，使承载梁105的长度(1L)变短而且变薄，从而减少承载梁105的重量。
实际上，臂117是震动的。因此，承载梁105的设计必须要考虑臂117的第一弯曲频率，也就是臂117在第一弯曲模式下的震动频率。第一弯曲频率在下文简称为“B1频率”。确定承载梁105的B1频率时，考虑臂117的B1频率是很重要的。
图16至18是2.5英寸硬盘驱动器内安装的臂的B1频率与震动特性的关系曲线图。在这些图中，图16表示向硬盘驱动器施加震动时滑块抬升的加速度，图17表示由于施加的震动，臂的前端的最大加速度，且图18表示由于施加的震动，臂的最大位移。在图16和17中，纵坐标表示臂上的加速度。在图18中，纵坐标表示臂的位移。每种情况下施加的震动加速度的振幅是300G。所施震动的半波持续时间是2毫秒，1毫秒和0.4毫秒。
从图16至18中可以看出，如曲线125A，125B，125C，127A，127B和127C所示，如果臂的B1频率非常高(例如，1.5kHz)，臂在2毫秒或1毫秒持续时间的震动下基本不移动。另一方面，如曲线129A，129B和129C所示，臂在0.4毫秒持续时间的震动下有不同的表现。
这是因为，即使臂的B1频率很高，臂在0.4毫秒持续时间的震动下执行了较大的运动。
固定于这样一个臂的磁头悬架必须跟随臂的运动。如果磁头悬架的承载梁能跟随臂的震动，磁头悬架的滑块将不会从磁盘表面抬升。
另一方面需要对磁头悬架考虑的是偏离轨道特性。可以看出磁头悬架的垂直刚性(硬度)与磁头悬架的偏离轨道特性无关。
实际上，磁头悬架有轻微扭转，并且磁盘有轻微倾斜。由于有扭转和倾斜，磁头悬架的垂直刚性或B1频率会影响磁头悬架的偏离轨道特性。
图19给出了B1频率为3.1kHz的磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图。在图19中，横坐标表示臂的频率，纵坐标表示偏离轨道位移。图19的曲线图中，实线绘制的曲线表示在一个以5400rpm旋转的2.5英寸磁盘上测出的磁头悬架的偏离轨道特性，而用虚线绘制的曲线表示在一个以7200rpm旋转的2.5英寸磁盘上测出的磁头悬架的偏离轨道特性。
图19中，磁头悬架具有较低的3.1kHz的B1频率，因此，磁头悬架的弯曲模式覆盖臂的弯曲模式。其结果是在3.0kHz和3.3kHz处便观察到偏离轨道现象。
为了避免偏离轨道现象，必须增加磁头悬架的承载梁的B1频率以使磁头悬架的弯曲模式不会覆盖臂的弯曲模式。
为了增加承载梁的B1频率，图14所示的沿刚性部分109的每个侧边连续形成轨道113是有效的。
对于图20所示设置的承载梁，很难沿刚性部分109A的整个长度形成一个连续的轨道。
图20是磁头悬架的透视图。图20中与图14中的相应部分用相同的附图标记加上“A”来表示。
为了改进承载梁105A的垂直刚性(硬度)，图20的磁头悬架101A在承载梁105A的刚性部分109A上具有轨道113A。刚性部分109A的末端具有宽部131。宽部131具有向弹性部分111A逐步变宽的梯形形状。宽部131没有轨道。
图20中的磁头悬架101A用于3.5英寸硬盘，该硬盘对改进震动特性要求较低，但更需要有高的摇摆频率。为了获得较高的摇摆频率，刚性部分109A具有宽部131。这里并不必需将磁头悬架的轨道113A延伸到宽部131。
用于2.5英寸硬盘的磁头悬架需要具有改进的震动特性。图20中宽部131上没有轨道的结构表示对于承载梁105A，低频B1频率很难满足所需的震动特性。
为了满足所需的震动特性，图21的结构可以根据图20的结构来设计。图21是磁头悬架101B的透视图。图21中与图20中的相应部分用相同的附图标记加上“B”而不是“A”来表示。
图21的磁头悬架101B从刚性部分109B的前端到宽部131B连续形成轨道113B。这种结构能改进承载梁105B的B1频率以满足所需的震动特性并且改进了摇摆频率。
从刚性部分109B的前端到宽部131B连续形成轨道113B包括每个轨道113B的中间部分的纵向曲线133。当弯曲包括宽部131B的刚性部分109B来形成轨道113B时，轨道113B可在纵向曲线133处变形以扭转刚性部分109B。刚性部分109B的扭转会使磁头悬架101B的偏离轨道特性恶化。
为了更详细的了解上述现有技术的相关内容，可以参考美国专利公开6765759B2和日本待审专利申请公开H9-282624。
例如，第一磁头悬架具有一个51μm厚度(t)、7mm长度(1L)的承载梁，承载梁施加到磁头的负载为2.5gf，第二磁头悬架具有一个30μm厚度(t)、5.5mm长度(1L)的承载梁，负载为2.5gf。如果向这些磁头悬架施加1毫秒持续时间(半波的1毫秒)的震动，第一磁头悬架的滑块以628G的加速度抬升，且第二磁头悬架的滑块以1103G的加速度抬升。
从这些例子可看出，为了改进磁头悬架的震动特性，磁头悬架的承载梁必须薄而短并且具有大的负载。
图14给出了现有技术中硬盘驱动器的磁头悬架101的平面图。磁头悬架101具有一个基板103，一个承载梁105和一个挠曲件107。承载梁105具有一个刚性部分(硬性部分)109和弹性部分(铰链)111。刚性部分109的每个侧边具有从刚性部分109升起的轨道113。
图15是硬盘驱动器的局部剖面图，其中安装了图14所示的磁头悬架。托架115具有臂117。磁头悬架101的基板103通过诸如型锻方式而被固定于其中一个臂117上。
通过诸如音圈电动机的定位电动机118，托架115绕转轴119旋转。托架115绕转轴119旋转，从而将磁头悬架101的磁头121移动至硬盘123的目标轨道上。
当硬盘123高速旋转时，磁头121克服磁头悬架101的负载而略微从硬盘123表面抬起。
为了改进磁头悬架101的震动特性，使承载梁105的长度(1L)变短而且变薄，从而减少承载梁105的重量。
实际上，臂117是震动的。因此，承载梁105的设计必须要考虑臂117的第一弯曲频率，也就是臂117在第一弯曲模式下的震动频率。第一弯曲频率在下文简称为“B1频率”。确定承载梁105的B1频率时，考虑臂117的B1频率是很重要的。
图16至18是2.5英寸硬盘驱动器内安装的臂的B1频率与震动特性的关系曲线图。在这些图中，图16表示向硬盘驱动器施加震动时滑块抬升的加速度，图17表示由于施加的震动，臂的前端的最大加速度，且图18表示由于施加的震动，臂的最大位移。在图16和17中，纵坐标表示臂上的加速度。在图18中，纵坐标表示臂的位移。每种情况下施加的震动加速度的振幅是300G。所施震动的半波持续时间是2毫秒，1毫秒和0.4毫秒。
从图16至18中可以看出，如曲线125A，125B，125C，127A，127B和127C所示，如果臂的B1频率非常高(例如，1.5kHz)，臂在2毫秒或1毫秒持续时间的震动下基本不移动。另一方面，如曲线129A，129B和129C所示，臂在0.4毫秒持续时间的震动下有不同的表现。
这是因为，即使臂的B1频率很高，臂在0.4毫秒持续时间的震动下执行了较大的运动。
固定于这样一个臂的磁头悬架必须跟随臂的运动。如果磁头悬架的承载梁能跟随臂的震动，磁头悬架的滑块将不会从磁盘表面抬升。
另一方面需要对磁头悬架考虑的是偏离轨道特性。可以看出磁头悬架的垂直刚性(硬度)与磁头悬架的偏离轨道特性无关。
实际上，磁头悬架有轻微扭转，并且磁盘有轻微倾斜。由于有扭转和倾斜，磁头悬架的垂直刚性或B1频率会影响磁头悬架的偏离轨道特性。
图19给出了B1频率为3.1kHz的磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图。在图19中，横坐标表示臂的频率，纵坐标表示偏离轨道位移。图19的曲线图中，实线绘制的曲线表示在一个以5400rpm旋转的2.5英寸磁盘上测出的磁头悬架的偏离轨道特性，而用虚线绘制的曲线表示在一个以7200rpm旋转的2.5英寸磁盘上测出的磁头悬架的偏离轨道特性。
图19中，磁头悬架具有较低的3.1kHz的B1频率，因此，磁头悬架的弯曲模式覆盖臂的弯曲模式。其结果是在3.0kHz和3.3kHz处便观察到偏离轨道现象。
为了避免偏离轨道现象，必须增加磁头悬架的承载梁的B1频率以使磁头悬架的弯曲模式不会覆盖臂的弯曲模式。
为了增加承载梁的B1频率，图14所示的沿刚性部分109的每个侧边连续形成轨道113是有效的。
对于图20所示设置的承载梁，很难沿刚性部分109A的整个长度形成一个连续的轨道。
图20是磁头悬架的透视图。图20中与图14中的相应部分用相同的附图标记加上“A”来表示。
为了改进承载梁105A的垂直刚性(硬度)，图20的磁头悬架101A在承载梁105A的刚性部分109A上具有轨道113A。刚性部分109A的末端具有宽部131。宽部131具有向弹性部分111A逐步变宽的梯形形状。宽部131没有轨道。
图20中的磁头悬架101A用于3.5英寸硬盘，该硬盘对改进震动特性要求较低，但更需要有高的摇摆频率。为了获得较高的摇摆频率，刚性部分109A具有宽部131。这里并不必需将磁头悬架的轨道113A延伸到宽部131。
用于2.5英寸硬盘的磁头悬架需要具有改进的震动特性。图20中宽部131上没有轨道的结构表示对于承载梁105A，低频B1频率很难满足所需的震动特性。
为了满足所需的震动特性，图21的结构可以根据图20的结构来设计。图21是磁头悬架101B的透视图。图21中与图20中的相应部分用相同的附图标记加上“B”而不是“A”来表示。
图21的磁头悬架101B从刚性部分109B的前端到宽部131B连续形成轨道113B。这种结构能改进承载梁105B的B1频率以满足所需的震动特性并且改进了摇摆频率。
从刚性部分109B的前端到宽部131B连续形成轨道113B包括每个轨道113B的中间部分的纵向曲线133。当弯曲包括宽部131B的刚性部分109B来形成轨道113B时，轨道113B可在纵向曲线133处变形以扭转刚性部分109B。刚性部分109B的扭转会使磁头悬架101B的偏离轨道特性恶化。
为了更详细的了解上述现有技术的相关内容，可以参考美国专利公开6765759B2和日本待审专利申请公开H9-282624。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁头悬架，其具有承载梁以及在承载梁上形成的轨道，能够获得所需的震动特性，并且能解决由于轨道纵向曲线引起的磁头悬架扭曲的问题。
为了达到上述目的，本发明一方面提供一个用于硬盘驱动器的磁头悬架，其具有承载梁，承载梁包括弹性部分和其上形成了轨道的刚性部分。每个轨道在轨道纵向曲线处具有可变形部分。可变形部分很容易沿轨道的纵向和垂直方向变形，使得即使轨道上存在纵向曲线也可防止磁头悬架的扭曲。
根据本发明这个方面，每个轨道的纵向曲线具有可变形部分，可变形部分相对于轨道的其它部分沿轨道的纵向和垂直方向容易变形。具有可变形部分的轨道能改进承载梁的垂直刚性(硬度)，增加承载梁的B1频率，并且满足磁头悬架所需的震动和偏离轨道特性。
为了达到上述目的，本发明一方面提供一个用于硬盘驱动器的磁头悬架，其具有承载梁，承载梁包括弹性部分和其上形成了轨道的刚性部分。每个轨道在轨道纵向曲线处具有可变形部分。可变形部分很容易沿轨道的纵向和垂直方向变形，使得即使轨道上存在纵向曲线也可防止磁头悬架的扭曲。
根据本发明这个方面，每个轨道的纵向曲线具有可变形部分，可变形部分相对于轨道的其它部分沿轨道的纵向和垂直方向容易变形。具有可变形部分的轨道能改进承载梁的垂直刚性(硬度)，增加承载梁的B1频率，并且满足磁头悬架所需的震动和偏离轨道特性。
附图说明
图1是按照本发明第一实施例的磁头悬架的透视图；
图2A是图1的磁头悬架的部分放大透视图；
图2B是沿图1的II-II线的剖面图；
图2C是对第一实施例改进的剖面图，图2C中的该部分对应于图2B中的该部分；
图3是第一实施例的磁头悬架的另一个视图；
图4是第一实施例的磁头悬架的垂直刚性(硬度)的分布曲线图；
图5A是磁头悬架的一个分析模型；
图5B是基于图5A模型的摆动模型；
图6是增加“Klb/Ksp”和基于图5A和图5B的门限(gain)之间关系的曲线图；
图7是臂的B1频率、承载梁的B1频率及滑块抬升(lift off)之间关系的曲线图；
图8是滑块抬升、所施加的震动幅度以及支撑与2.5英寸硬盘驱动器结合的滑块的磁头悬架的B1频率之间关系的列表；
图9是磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图，其包括一个臂，总的B1频率为3.6kHz；
图10是按照本发明第二个实施例的磁头悬架的透视图；
图11A是第二个实施例的磁头悬架的部分放大透视图；
图11B是第二个实施例相应于图2B的磁头悬架部分的剖面图；
图11C是对第二个实施例改进的剖面图，图11C中的该部分对应于图11B中的该部分；
图12是第二实施例的磁头悬架的另一个视图；
图13A是按照本发明第三个实施例的磁头悬架的部分放大透视图；
图13B是第三个实施例相应于图2B的磁头悬架部分的剖面图；
图13C是对第三个实施例改进的剖面图，图13C中的该部分对应于图13B中的该部分；
图14是现有技术的磁头悬架的平面图；
图15是硬盘驱动器的部分剖面图，其安装了图14的现有技术的磁头悬架；
图16至18是现有技术中2.5英寸磁盘驱动器中臂的B1频率和臂的运动之间关系的曲线图；
图19是现有技术中总B1频率为3.1kHz的磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图；
图20是现有技术中磁头悬架的透视图；以及
图21是现有技术中磁头悬架的透视图。
图2A是图1的磁头悬架的部分放大透视图；
图2B是沿图1的II-II线的剖面图；
图2C是对第一实施例改进的剖面图，图2C中的该部分对应于图2B中的该部分；
图3是第一实施例的磁头悬架的另一个视图；
图4是第一实施例的磁头悬架的垂直刚性(硬度)的分布曲线图；
图5A是磁头悬架的一个分析模型；
图5B是基于图5A模型的摆动模型；
图6是增加“Klb/Ksp”和基于图5A和图5B的门限(gain)之间关系的曲线图；
图7是臂的B1频率、承载梁的B1频率及滑块抬升(lift off)之间关系的曲线图；
图8是滑块抬升、所施加的震动幅度以及支撑与2.5英寸硬盘驱动器结合的滑块的磁头悬架的B1频率之间关系的列表；
图9是磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图，其包括一个臂，总的B1频率为3.6kHz；
图10是按照本发明第二个实施例的磁头悬架的透视图；
图11A是第二个实施例的磁头悬架的部分放大透视图；
图11B是第二个实施例相应于图2B的磁头悬架部分的剖面图；
图11C是对第二个实施例改进的剖面图，图11C中的该部分对应于图11B中的该部分；
图12是第二实施例的磁头悬架的另一个视图；
图13A是按照本发明第三个实施例的磁头悬架的部分放大透视图；
图13B是第三个实施例相应于图2B的磁头悬架部分的剖面图；
图13C是对第三个实施例改进的剖面图，图13C中的该部分对应于图13B中的该部分；
图14是现有技术的磁头悬架的平面图；
图15是硬盘驱动器的部分剖面图，其安装了图14的现有技术的磁头悬架；
图16至18是现有技术中2.5英寸磁盘驱动器中臂的B1频率和臂的运动之间关系的曲线图；
图19是现有技术中总B1频率为3.1kHz的磁头悬架的偏离轨道特性的曲线图；
图20是现有技术中磁头悬架的透视图；以及
图21是现有技术中磁头悬架的透视图。
具体实施方式
本发明的磁头悬架通过在承载梁的弹性部分设置轨道来满足所需的震动特性，并且通过轨道上存在纵向曲线从而使轨道有可变形部分以防止磁头悬架的扭曲。
参考图1至3来了解本发明的第一实施例中的磁头悬架，其中图1是磁头悬架的透视图，图2A是磁头悬架的部分放大透视图，图2B是沿图1的II-II线的剖面图，图2C是对第一实施例改进的剖面图，以及图3是第一实施例的磁头悬架的另一个视图。
图1至3中的磁头悬架1用于2.5英寸磁盘，例如，其具有承载梁(LB)3，基板5和挠曲件7。
承载梁3将负载施加于磁头8。磁头8设置在承载梁3的前端，并且从磁盘上读写数据。承载梁3包括一个刚性部分(或硬性部分)9和一个弹性部分(或铰链)11。刚性部分9由例如不锈钢制成，并且具有例如30μm的厚度。
弹性部分11与刚性部分9分离预制。弹性部分11由例如一个薄的弹性轧制不锈钢板制成。弹性部分11的第一端通过诸如激光焊接固定在刚性部分9的末端19，并且弹性部分11的第二端通过诸如激光焊接来固定于基板5。
基板5具有轴套12。轴套12通过型锻固定到硬盘驱动器中托架上的臂，由此基板可绕转轴旋转。基板5可与固定在托架上的臂结合为整体。
挠曲件7包括一个由例如弹性不锈钢轧制薄板(SST)制成的导电薄板。在该薄板上形成一个绝缘层。在绝缘层上形成刻写图案。挠曲件7通过例如激光焊接被固定在刚性部分9上。刻写图案的一端电气连接到磁头8的滑块支撑的读写终端。刻写图案的另一端沿基板5延伸。
刚性部分9具有一个窄的前端13并且具有预定的宽度。前端13具有一个装载/卸载的翼片15和一个凹陷17。刚性部分9的基端19具有一个朝弹性部分11逐渐变宽的一个宽部21。例如，宽部21具有梯形平面形状。宽部21的一端是连接到弹性部分11的接点22。在接点22处，刚性部分9与弹性部分11接合。
通过弯折侧边，在刚性部分9的各个侧边上形成轨道23，由此轨道23在刚性部分9的厚度方向上隆起。轨道23在刚性部分9的前端以及刚性部分9的基端19的宽部21上连续且完全地延伸。轨道23的厚度等于刚性部分9的一般厚度，刚性部分9在与轨道延伸方向(径向)的交叉方向上靠近轨道23。
每个轨道23在对应于前端13和基端19之间的刚性部分9的部分上有一个纵向曲线25。纵向曲线25在轨道23上展开的面积相当于前后位置之间刚性部分9的面积，其中基端19的宽度开始变宽并形成宽部21。在纵向曲线25处，轨道23有一个矩形窗口27，即相当于可变形部分的通孔。也即，至少部分去除轨道23的材料来形成可变形部分。
如图2A和2B所示，纵向曲线25延伸了纵向距离H。轨道23的隆起方向上刚性部分9和各个轨道23之间形成了一个竖曲线S。竖曲线S在轨道23的隆起方向上延伸了距离S。在纵向曲线25上，窗口27大约跨度为距离H和S。也即，在纵向曲线25处，轨道23被窗口27部分切断。根据本实施例，刚性部分9也被窗口部分切断。窗口27可以大于距离H和S，或小于这些距离。在纵向曲线25处，轨道23与连接梁29连续。
通过窗口27，轨道23的纵向曲线25相比起轨道23的其余部分更容易在轨道23的纵向和隆起方向上变形。当通过弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27释放或减轻刚性部分9和纵向曲线25上的压力。
可变形部分如图2C所示。图2C中，纵向曲线25上的可变形部分包括一个凹槽27a和凹槽27a确定的薄部27b。凹槽27a和薄部27b的面积可以等于窗口27的面积。薄部27b可以在竖曲线S的厚度方向上位于内部、外部或中间位置。
图4给出了磁头悬架1的垂直刚性(硬度)的分布图。横坐标表示离轴套12中心的距离，纵坐标表示垂直刚性。
图4中，曲线31表示图20所示现有技术中的磁头悬架101A，其中仅沿着刚性部分109A的前端形成轨道113A。曲线33表示图21所示现有技术中的磁头悬架101B，其中轨道113B连续沿着刚性部分109B的前端和宽部131B，且轨道113B没有可变形部分。曲线35表示本发明第一个实施例中的磁头悬架1。
如图4所示，轨道沿着刚性部分109B的前端和宽部131B延伸的磁头悬架101B(图21)和第一个实施例中的磁头悬架1均比轨道113A仅沿着刚性部分109A的前端延伸的磁头悬架101A(图20)显现出较高的垂直刚性。与沿着刚性部分109B的前端和宽部131B连续延伸且其上没有可变形部分的轨道113B的磁头悬架101B相比，第一个实施例中，具有相当于轨道23的可变形部分的窗口27的磁头悬架1给出了基本相同的垂直刚性。
下面阐释承载梁必需跟随臂运动的性质或特性分析。
图5A给出了磁头悬架的分析模型，图5B是基于图5A的模型的震动模型。图5A和5B中，M是假定集中在重心上的承载梁3的质量，Ksp是偏离重心的弹性部分11上的承载梁3的弹簧常数，其包括用臂28支撑的弹性部分11，Klb是刚性部分9的刚度从重心到凹陷的弹簧常数，G’s是震动输入，X0是臂的运动，且X是重心处承载梁3的位移。
位移X如下表示：
X＝A/{(Klb/Ksp)-(ω/ω0)2+ω02} ...(1)
ω02＝Ksp/M
减小位移X会导致抑制从硬盘抬升滑块。为此，表达式(1)表示必须增加(Klb/Ksp)和ω02。图6给出了(Klb/Ksp)的增加和门限之间的关系。当如图6所示(Klb/Ksp)增加了0.5，1，2，4和8时，频率增加，而门限降低。
为了增加(Klb/Ksp)，必须增加klb，因为Ksp受弹性部分11的限制。也即，必须增强承载梁的垂直刚度(刚性)。为了增加ω02，必须降低M。
结果为了减小位移X，必须增强承载梁的垂直刚度，且也必须减小质量M。
图7给出了臂的B1频率，承载梁的B1频率和滑块的抬升之间关系的图表。横坐标表示承载梁的B1频率，纵坐标表示抬升承载梁的滑块的震动加速度。曲线37是B1频率为1.52kHz的臂，曲线39是B1频率为1.20kHz的臂。
很明显如图7所示，具有较低B1频率的承载梁不能跟随具有较高B1频率的臂，这表示震动特性较差，并导致滑块以较低的加速度抬升。B1频率为4kHz的承载梁能够充分跟随较高的B1频率为1.52kHz的臂，其给出了较好的震动特性，并实现以较高的加速度抬升滑块。
图7所示的数据涉及的阵列分别仅包含一个托板臂和一个磁头悬架。实际上，由于涉及许多条件例如磁头悬架座的性能和硬盘的操作模式，磁头悬架的周围环境更加复杂。图8给出了在更实际情况下磁头悬架的取样数据。
图8给出了滑块抬升，所施加的震动幅度，以及支撑滑块的磁头悬架的B1频率之间关系的列表。图8所示的数据涉及一个2.5英寸硬盘驱动器。当承载梁的B1频率如图8所示从3.11kHz增加到4.02kHz时，抬升承载梁的滑块处每0.4毫秒的震动程度从296G增加到325G。由此，增加承载梁的B1频率能够有效抑制承载梁的滑块的抬升。
图9给出了总B1频率为3.6kHz的磁头悬架的偏离轨道特性图。横坐标表示频率，纵坐标表示偏离轨道量。图9所示的数据涉及一个以7200rpm旋转的2.5英寸硬盘。
参照图19，B1频率较低的磁头悬架的臂的弯曲模式会覆盖磁头悬架的弯曲模式，并导致了偏离轨道误差。
第一个实施例增强了承载梁3的垂直刚度(刚性)来增加磁头悬架1的B1频率。这消除了磁头悬架1和臂的弯曲模式的重叠，并降低了弯曲幅度。比较图9的第一个实施例和图19的现有技术，很明显第一个实施例不会导致与磁头悬架1的弯曲模式相关的偏离轨道误差。
如上所述，本发明的第一个实施例中的磁头悬架在各个轨道23的纵向曲线25上有窗口27。当弯曲刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27能防止刚性部分9变形。轨道23能增强承载梁3的垂直刚性，增加承载梁3的B1频率，且满足磁头悬架1所需的震动特性。刚性部分9的宽部21能增加摇摆频率。宽部21具有从刚性部分9的前端13延续的轨道23以额外增加摇摆频率。
窗口27覆盖了各个轨道23的纵向曲线25的纵向距离H和垂直距离S。通过窗口27，轨道23的纵向曲线25相比起轨道23的其余部分更容易在轨道23的纵向和隆起方向上变形。当通过弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27释放或减轻了刚性部分9和纵向曲线25上的压力。当弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，该设置能防止刚性部分9变形，抑制了磁头悬架1的扭转，并消除了偏离轨道误差。
参照图10到12来阐释本发明第二个实施例的磁头悬架，其中图10给出了磁头悬架的透视图，图11A给出了磁头悬架的部分放大透视图，，图11B给出了与图2B所示部分相对应的磁头悬架部分的剖视图，图11C给出了第二个实施例的改进剖视图，图11C所示部分对应于图11B所示部分，且图12给出了第二个实施例的磁头悬架的另一个视图。第二个实施例中与第一个实施例中相同的部分用相同的附图标记或相同的附图标记加上“A”来表示。
第二个实施例中的磁头悬架1A比第一个实施例要厚。磁头悬架1A的刚性部分9的厚度大约为51μm。
轨道23A沿着刚性部分9的各个侧边形成，且在刚性部分9和轨道23A之间有一个竖曲线S1。
竖曲线S1朝向轨道23A的隆起方向。根据第二个实施例，竖曲线S1的厚度比邻近竖曲线S1的刚性部分9要薄，该刚性部分位于与轨道延伸方向交叉的方向上。较薄的竖曲线S1用半蚀法来形成。
矩形窗口27A即相当于可变形部分的通孔在纵向曲线25上形成，其面积和第一个实施例中相同。
可变形部分如图11C所示。图11C中，纵向曲线25处的可变形部分包括一个凹槽27Aa和凹槽27Aa形成的一个薄部27Ab。凹槽27Aa和薄部27Ab的面积等于窗口27A的面积。薄部27Ab可沿竖曲线S1的厚度方向位于内部、外部或中间位置。
使竖曲线S1变薄使得轨道23A甚至可以从磁头悬架1A的厚刚性部分9处形成。
参照图13A到13C来阐释本发明的第三个实施例的磁头悬架，其中图13A给出了磁头悬架的部分放大透视图，图13B给出了与图2B所示部分相对应的磁头悬架部分的剖视图，图13C给出了第三个实施例的改进剖视图，图13C所示部分对应于图13B所示部分。第三个实施例中与第一个实施例中相同的部分用相同的附图标记或相同的附图标记加上“B”来表示。
根据第三个实施例的磁头悬架1B比实施例1和2的磁头悬架要厚。磁头悬架1B的刚性部分9的厚度大约64μm或更大。
轨道23B沿刚性部分9的各个侧边形成，刚性部分9和轨道23B之间有一个竖曲线S2。竖曲线S2朝向轨道23B的隆起方向。根据第三个实施例，轨道23B和竖曲线S2的厚度比邻近竖曲线S2的刚性部分9要薄，该刚性部分位于与轨道延伸方向交叉的方向上。较薄的部分可以用半蚀法来形成。
矩形窗口27B即相当于可变形部分的通孔在纵向曲线25上形成，其面积和第一个实施例中相同。
可变形部分如图13C所示。图13C中，纵向曲线25处的可变形部分包括一个凹槽27Ba和凹槽27Ba形成的一个薄部27Bb。凹槽27Ba和薄部27Bb的面积等于窗口27B的面积。薄部27Bb可沿竖曲线S2的厚度方向位于内部、外部或中间位置。
使包括竖曲线S2的轨道23B变薄使得轨道23A甚至可以从厚度为64μm(76μm，100μm等)的厚刚性部分9处形成。
根据本发明，可变形部分(窗口27)可以在磁头悬架的刚性部分上形成的轨道(23，23A，23B)的任何纵向曲线上形成。也即，可变形部分不但可以在邻近刚性部分9的宽部21的纵向曲线上形成，而且可以在轨道的任何纵向曲线上形成。
可变形部分(27)可以具有任意形状(椭圆，菱形等)和任意大小，当从刚性部分9形成轨道23(23A，23B)时，该形状和大小能够有效防止磁头悬架的变形。
参考图1至3来了解本发明的第一实施例中的磁头悬架，其中图1是磁头悬架的透视图，图2A是磁头悬架的部分放大透视图，图2B是沿图1的II-II线的剖面图，图2C是对第一实施例改进的剖面图，以及图3是第一实施例的磁头悬架的另一个视图。
图1至3中的磁头悬架1用于2.5英寸磁盘，例如，其具有承载梁(LB)3，基板5和挠曲件7。
承载梁3将负载施加于磁头8。磁头8设置在承载梁3的前端，并且从磁盘上读写数据。承载梁3包括一个刚性部分(或硬性部分)9和一个弹性部分(或铰链)11。刚性部分9由例如不锈钢制成，并且具有例如30μm的厚度。
弹性部分11与刚性部分9分离预制。弹性部分11由例如一个薄的弹性轧制不锈钢板制成。弹性部分11的第一端通过诸如激光焊接固定在刚性部分9的末端19，并且弹性部分11的第二端通过诸如激光焊接来固定于基板5。
基板5具有轴套12。轴套12通过型锻固定到硬盘驱动器中托架上的臂，由此基板可绕转轴旋转。基板5可与固定在托架上的臂结合为整体。
挠曲件7包括一个由例如弹性不锈钢轧制薄板(SST)制成的导电薄板。在该薄板上形成一个绝缘层。在绝缘层上形成刻写图案。挠曲件7通过例如激光焊接被固定在刚性部分9上。刻写图案的一端电气连接到磁头8的滑块支撑的读写终端。刻写图案的另一端沿基板5延伸。
刚性部分9具有一个窄的前端13并且具有预定的宽度。前端13具有一个装载/卸载的翼片15和一个凹陷17。刚性部分9的基端19具有一个朝弹性部分11逐渐变宽的一个宽部21。例如，宽部21具有梯形平面形状。宽部21的一端是连接到弹性部分11的接点22。在接点22处，刚性部分9与弹性部分11接合。
通过弯折侧边，在刚性部分9的各个侧边上形成轨道23，由此轨道23在刚性部分9的厚度方向上隆起。轨道23在刚性部分9的前端以及刚性部分9的基端19的宽部21上连续且完全地延伸。轨道23的厚度等于刚性部分9的一般厚度，刚性部分9在与轨道延伸方向(径向)的交叉方向上靠近轨道23。
每个轨道23在对应于前端13和基端19之间的刚性部分9的部分上有一个纵向曲线25。纵向曲线25在轨道23上展开的面积相当于前后位置之间刚性部分9的面积，其中基端19的宽度开始变宽并形成宽部21。在纵向曲线25处，轨道23有一个矩形窗口27，即相当于可变形部分的通孔。也即，至少部分去除轨道23的材料来形成可变形部分。
如图2A和2B所示，纵向曲线25延伸了纵向距离H。轨道23的隆起方向上刚性部分9和各个轨道23之间形成了一个竖曲线S。竖曲线S在轨道23的隆起方向上延伸了距离S。在纵向曲线25上，窗口27大约跨度为距离H和S。也即，在纵向曲线25处，轨道23被窗口27部分切断。根据本实施例，刚性部分9也被窗口部分切断。窗口27可以大于距离H和S，或小于这些距离。在纵向曲线25处，轨道23与连接梁29连续。
通过窗口27，轨道23的纵向曲线25相比起轨道23的其余部分更容易在轨道23的纵向和隆起方向上变形。当通过弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27释放或减轻刚性部分9和纵向曲线25上的压力。
可变形部分如图2C所示。图2C中，纵向曲线25上的可变形部分包括一个凹槽27a和凹槽27a确定的薄部27b。凹槽27a和薄部27b的面积可以等于窗口27的面积。薄部27b可以在竖曲线S的厚度方向上位于内部、外部或中间位置。
图4给出了磁头悬架1的垂直刚性(硬度)的分布图。横坐标表示离轴套12中心的距离，纵坐标表示垂直刚性。
图4中，曲线31表示图20所示现有技术中的磁头悬架101A，其中仅沿着刚性部分109A的前端形成轨道113A。曲线33表示图21所示现有技术中的磁头悬架101B，其中轨道113B连续沿着刚性部分109B的前端和宽部131B，且轨道113B没有可变形部分。曲线35表示本发明第一个实施例中的磁头悬架1。
如图4所示，轨道沿着刚性部分109B的前端和宽部131B延伸的磁头悬架101B(图21)和第一个实施例中的磁头悬架1均比轨道113A仅沿着刚性部分109A的前端延伸的磁头悬架101A(图20)显现出较高的垂直刚性。与沿着刚性部分109B的前端和宽部131B连续延伸且其上没有可变形部分的轨道113B的磁头悬架101B相比，第一个实施例中，具有相当于轨道23的可变形部分的窗口27的磁头悬架1给出了基本相同的垂直刚性。
下面阐释承载梁必需跟随臂运动的性质或特性分析。
图5A给出了磁头悬架的分析模型，图5B是基于图5A的模型的震动模型。图5A和5B中，M是假定集中在重心上的承载梁3的质量，Ksp是偏离重心的弹性部分11上的承载梁3的弹簧常数，其包括用臂28支撑的弹性部分11，Klb是刚性部分9的刚度从重心到凹陷的弹簧常数，G’s是震动输入，X0是臂的运动，且X是重心处承载梁3的位移。
位移X如下表示：
X＝A/{(Klb/Ksp)-(ω/ω0)2+ω02} ...(1)
ω02＝Ksp/M
减小位移X会导致抑制从硬盘抬升滑块。为此，表达式(1)表示必须增加(Klb/Ksp)和ω02。图6给出了(Klb/Ksp)的增加和门限之间的关系。当如图6所示(Klb/Ksp)增加了0.5，1，2，4和8时，频率增加，而门限降低。
为了增加(Klb/Ksp)，必须增加klb，因为Ksp受弹性部分11的限制。也即，必须增强承载梁的垂直刚度(刚性)。为了增加ω02，必须降低M。
结果为了减小位移X，必须增强承载梁的垂直刚度，且也必须减小质量M。
图7给出了臂的B1频率，承载梁的B1频率和滑块的抬升之间关系的图表。横坐标表示承载梁的B1频率，纵坐标表示抬升承载梁的滑块的震动加速度。曲线37是B1频率为1.52kHz的臂，曲线39是B1频率为1.20kHz的臂。
很明显如图7所示，具有较低B1频率的承载梁不能跟随具有较高B1频率的臂，这表示震动特性较差，并导致滑块以较低的加速度抬升。B1频率为4kHz的承载梁能够充分跟随较高的B1频率为1.52kHz的臂，其给出了较好的震动特性，并实现以较高的加速度抬升滑块。
图7所示的数据涉及的阵列分别仅包含一个托板臂和一个磁头悬架。实际上，由于涉及许多条件例如磁头悬架座的性能和硬盘的操作模式，磁头悬架的周围环境更加复杂。图8给出了在更实际情况下磁头悬架的取样数据。
图8给出了滑块抬升，所施加的震动幅度，以及支撑滑块的磁头悬架的B1频率之间关系的列表。图8所示的数据涉及一个2.5英寸硬盘驱动器。当承载梁的B1频率如图8所示从3.11kHz增加到4.02kHz时，抬升承载梁的滑块处每0.4毫秒的震动程度从296G增加到325G。由此，增加承载梁的B1频率能够有效抑制承载梁的滑块的抬升。
图9给出了总B1频率为3.6kHz的磁头悬架的偏离轨道特性图。横坐标表示频率，纵坐标表示偏离轨道量。图9所示的数据涉及一个以7200rpm旋转的2.5英寸硬盘。
参照图19，B1频率较低的磁头悬架的臂的弯曲模式会覆盖磁头悬架的弯曲模式，并导致了偏离轨道误差。
第一个实施例增强了承载梁3的垂直刚度(刚性)来增加磁头悬架1的B1频率。这消除了磁头悬架1和臂的弯曲模式的重叠，并降低了弯曲幅度。比较图9的第一个实施例和图19的现有技术，很明显第一个实施例不会导致与磁头悬架1的弯曲模式相关的偏离轨道误差。
如上所述，本发明的第一个实施例中的磁头悬架在各个轨道23的纵向曲线25上有窗口27。当弯曲刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27能防止刚性部分9变形。轨道23能增强承载梁3的垂直刚性，增加承载梁3的B1频率，且满足磁头悬架1所需的震动特性。刚性部分9的宽部21能增加摇摆频率。宽部21具有从刚性部分9的前端13延续的轨道23以额外增加摇摆频率。
窗口27覆盖了各个轨道23的纵向曲线25的纵向距离H和垂直距离S。通过窗口27，轨道23的纵向曲线25相比起轨道23的其余部分更容易在轨道23的纵向和隆起方向上变形。当通过弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，窗口27释放或减轻了刚性部分9和纵向曲线25上的压力。当弯折刚性部分9的侧边来形成轨道23时，该设置能防止刚性部分9变形，抑制了磁头悬架1的扭转，并消除了偏离轨道误差。
参照图10到12来阐释本发明第二个实施例的磁头悬架，其中图10给出了磁头悬架的透视图，图11A给出了磁头悬架的部分放大透视图，，图11B给出了与图2B所示部分相对应的磁头悬架部分的剖视图，图11C给出了第二个实施例的改进剖视图，图11C所示部分对应于图11B所示部分，且图12给出了第二个实施例的磁头悬架的另一个视图。第二个实施例中与第一个实施例中相同的部分用相同的附图标记或相同的附图标记加上“A”来表示。
第二个实施例中的磁头悬架1A比第一个实施例要厚。磁头悬架1A的刚性部分9的厚度大约为51μm。
轨道23A沿着刚性部分9的各个侧边形成，且在刚性部分9和轨道23A之间有一个竖曲线S1。
竖曲线S1朝向轨道23A的隆起方向。根据第二个实施例，竖曲线S1的厚度比邻近竖曲线S1的刚性部分9要薄，该刚性部分位于与轨道延伸方向交叉的方向上。较薄的竖曲线S1用半蚀法来形成。
矩形窗口27A即相当于可变形部分的通孔在纵向曲线25上形成，其面积和第一个实施例中相同。
可变形部分如图11C所示。图11C中，纵向曲线25处的可变形部分包括一个凹槽27Aa和凹槽27Aa形成的一个薄部27Ab。凹槽27Aa和薄部27Ab的面积等于窗口27A的面积。薄部27Ab可沿竖曲线S1的厚度方向位于内部、外部或中间位置。
使竖曲线S1变薄使得轨道23A甚至可以从磁头悬架1A的厚刚性部分9处形成。
参照图13A到13C来阐释本发明的第三个实施例的磁头悬架，其中图13A给出了磁头悬架的部分放大透视图，图13B给出了与图2B所示部分相对应的磁头悬架部分的剖视图，图13C给出了第三个实施例的改进剖视图，图13C所示部分对应于图13B所示部分。第三个实施例中与第一个实施例中相同的部分用相同的附图标记或相同的附图标记加上“B”来表示。
根据第三个实施例的磁头悬架1B比实施例1和2的磁头悬架要厚。磁头悬架1B的刚性部分9的厚度大约64μm或更大。
轨道23B沿刚性部分9的各个侧边形成，刚性部分9和轨道23B之间有一个竖曲线S2。竖曲线S2朝向轨道23B的隆起方向。根据第三个实施例，轨道23B和竖曲线S2的厚度比邻近竖曲线S2的刚性部分9要薄，该刚性部分位于与轨道延伸方向交叉的方向上。较薄的部分可以用半蚀法来形成。
矩形窗口27B即相当于可变形部分的通孔在纵向曲线25上形成，其面积和第一个实施例中相同。
可变形部分如图13C所示。图13C中，纵向曲线25处的可变形部分包括一个凹槽27Ba和凹槽27Ba形成的一个薄部27Bb。凹槽27Ba和薄部27Bb的面积等于窗口27B的面积。薄部27Bb可沿竖曲线S2的厚度方向位于内部、外部或中间位置。
使包括竖曲线S2的轨道23B变薄使得轨道23A甚至可以从厚度为64μm(76μm，100μm等)的厚刚性部分9处形成。
根据本发明，可变形部分(窗口27)可以在磁头悬架的刚性部分上形成的轨道(23，23A，23B)的任何纵向曲线上形成。也即，可变形部分不但可以在邻近刚性部分9的宽部21的纵向曲线上形成，而且可以在轨道的任何纵向曲线上形成。
可变形部分(27)可以具有任意形状(椭圆，菱形等)和任意大小，当从刚性部分9形成轨道23(23A，23B)时，该形状和大小能够有效防止磁头悬架的变形。
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