具有型锻凸台插入件的型锻板组合件的制作方法

1.本发明的实施例可以大体上涉及型锻零件，并且具体涉及对例如用于型锻堆叠组合件的底板的型锻凸台插入件。


背景技术：

2.硬盘驱动器(hdd)是非易失性存储装置，其容纳在保护性罩壳中，且将数字编码的数据存储在具有磁性表面的一个或多个圆盘上。当hdd在操作中时，每一磁记录盘都由主轴系统快速旋转。使用读写磁头(或“换能器”)从磁记录盘读取数据和对磁记录盘写入数据，所述读写磁头通过致动器定位于盘的特定位置上方。读写磁头利用磁场对磁记录盘的表面写入数据和从所述表面读取数据。写磁头通过使用流过其线圈的电流以产生磁场来工作。电脉冲以正负电流的不同模式发送到写磁头。写磁头的线圈中的电流跨越磁头与磁盘之间的间隙而产生局部磁场，所述磁场继而使记录介质上的一较小区域磁化。
3.hdd包含至少一个磁头折片组合件(head gimbal assembly；hga)，其通常包含容纳读写换能器(或“磁头”)的滑件(slider)和悬架(suspension)。每一滑件附接到悬架的自由端，悬架又从致动器的刚性臂悬挂。若干致动器臂可以组合以形成单个可移动单元，磁头堆叠组合件(hsa)，其通常具有旋转式枢转轴承系统。常规hdd的悬架通常包含底端具有安装板的相对坚硬负载梁，所述负载梁附接到致动器臂，且所述负载梁的自由端安装有携带滑件和其读写磁头的柔性件。在(垂直于磁盘表面的)竖直弯曲方向上具有顺应性的“铰链”定位在所述负载梁的安装板与功能端之间。所述铰链使得负载梁能够悬置，且朝向旋转的磁盘表面负载滑件和读写磁头。柔性件的功能是为滑件提供万向支撑，使得滑件可俯仰和横滚以便调整其定向。
4.在这部分中描述的任何方法是可以实行的方法，但不一定在先前就已经想到或实行。因此，除非另有指示，否则不应假设在这部分中描述的任一方法仅凭借它们包含在这部分中就能够作为现有技术。
附图说明
5.在附图的图式中，借助于实例而非借助于限制说明实施例，且在附图中，相同附图标记指类似元件，且在附图中：
6.图1是示出根据实施例的硬盘驱动器的平面图；
7.图2a是示出型锻板的透视图；
8.图2b是示出利用图2a的型锻板的型锻悬架-臂组合件的横截面侧视图；
9.图3a是示出根据实施例的型锻板组合件的“顶部”透视图；
10.图3b是示出根据实施例的图3a的型锻板组合件的分解“顶部”透视图；
11.图3c是示出根据实施例的图3a的型锻板组合件的“底部”透视图；
12.图3d是示出根据实施例的图3a的型锻板组合件的分解“底部”透视图；
13.图4a是示出根据实施例的悬架组合件的“底部”透视图；
14.图4b是示出根据实施例的图4b的悬架组合件的“顶部”透视图；
15.图4c是示出根据实施例的图4a的悬架组合件的横截面透视图；
16.图5是示出根据实施例的两个不同的悬架-臂组合件型锻联接件的尺寸比较的横截面侧视图；以及
17.图6是示出根据实施例的组装磁头折片组合件的方法的流程图。
具体实施方式
18.描述了对底板加强件的型锻凸台插入件的方法。在以下描述中，出于解释的目的，阐述众多特定细节以便提供对本文中所描述的本发明的实施例的透彻理解。然而，很明显，本文中所描述的本发明的实施例可以在无这些特定细节的情况下进行实践。在其它情况下，以框图形式展示众所周知的结构和装置以免不必要地混淆本文中所描述的本发明的实施例。
19.说明性操作环境的物理描述
20.实施例可在型锻的堆叠组合件，例如用于硬盘驱动器(hdd)的磁头折片组合件(hga)的上下文中使用。因此，根据一实施例，在图1中示出常规hdd 100的平面图，以辅助描述常规hdd通常运行的方式。
21.图1示出包含滑件110b的hdd 100的组件的功能布置，所述滑件包含磁性读写磁头110a。共同地，滑件110b和磁头110a可以被称为磁头滑件。hdd 100包含至少一个磁头折片组合件(hga)110，其包含磁头滑件、通常经由柔性件附接到磁头滑件的引线悬架110c，和附接到引线悬架110c的负载梁110d。hdd 100还包含可旋转地安装在主轴124上的至少一个记录介质120，和用于旋转介质120的附接到主轴124的驱动马达(不可见)。也可以称为换能器的读写磁头110a包含分别用于写入和读取hdd 100的介质120上存储的信息的写入元件和读取元件。介质120或多个磁盘介质可以用磁盘夹具128附连到主轴124。
22.hdd 100进一步包含臂132，其附接到hga 110；托架134；音圈电机(vcm，或“音圈致动器”)，其包含电枢136和定子144，所述电枢包含附接到托架134的音圈140，所述定子包含音圈磁体(不可见)。vcm的电枢136附接到托架134，且被配置成移动臂132和hga 110以接近介质120的部分，所有部分都用插入的枢转轴承组合件152共同安装在枢转轴148上。在hdd具有多个磁盘的情况下，托架134可被称为“e块”或梳状物，因为托架被布置成承载联动臂阵列，从而使其具有梳状物外观。
23.包括以下的组合件可被统称为磁头堆叠组合件(hsa)：磁头折片组合件(例如hga110)，其包含耦合磁头滑件的柔性件；致动器臂(例如臂132)和/或负载梁，其耦合所述柔性件；以及致动器(例如vcm)，其耦合所述致动器臂。然而，hsa可以包含比描述的那些多或少的组件。例如，hsa可以指进一步包含电互连组件的组合件。通常，hsa为被配置成移动磁头滑件以接近介质120的部分以用于读取和写入操作的组合件。
24.进一步参考图1，电信号(例如，到vcm的音圈140的电流，以及对磁头110a的写入信号和从磁头的读取信号)由柔性电缆组合件(fca)156(或“柔性电缆”)传输，所述柔性电缆组合件有时也称为柔性印刷电路(fpc)。柔性电缆156与磁头110a之间的互连可以包含臂电子装置(ae)模块160，其可以具有用于读取信号的机载前置放大器，以及其它读取通道和写入通道电子组件。ae模块160可以附接到托架134，如所示。柔性电缆156可以耦合到电连接
器块164，在一些配置中，其通过由hdd壳体168提供的电导孔提供电连通。hdd壳体168(或“罩壳底座”或“底板”或简称为“底座”)结合hdd封盖为hdd 100的信息存储组件提供半密封式(或在一些配置中为气密密封式)保护性罩壳。
25.包含磁盘控制器和包含数字信号处理器(dsp)的伺服电子装置的其它电子组件将电信号提供到驱动马达、vcm的音圈140和hga 110的磁头110a。提供到驱动马达的电信号使得驱动马达能够自旋，从而向主轴124提供扭矩，所述扭矩又被传输到附连到主轴124的介质120。因此，介质120在方向172上自旋。自旋的介质120产生充当空气轴承的气垫，滑件110b的空气轴承表面(abs)在气垫上运动，从而使得滑件110b在介质120的表面上方飞行，而不会接触其中记录信息的薄磁记录层。类似地，在利用比空气轻的气体(例如作为非限制性实例的氦气或氢气)的hdd中，自旋的介质120产生气垫，其充当滑件110b在上面运动的气体或流体轴承。
26.提供到vcm的音圈140的电信号使得hga 110的磁头110a能够访问上面记录信息的磁道176。因此，vcm的电枢136通过弧线180摆动，这使得hga 110的磁头110a能够访问介质120上的各种磁道。信息被存储在介质120上的多个径向嵌套的磁道中，所述磁道以例如扇区184的扇区布置在介质120上。对应地，每一磁道由例如扇区磁道部分188的多个扇区磁道部分(或“磁道扇区”)构成。每一扇区磁道部分188可以包含记录的信息，以及含有错误校正码信息和作为识别磁道176的信息的伺服突发信号模式的标头，所述信号模式例如abcd伺服突发信号模式。在访问磁道176时，hga 110的磁头110a的读取元件读取伺服突发信号模式，所述信号模式向控制提供到vcm的音圈140的电信号的伺服电子装置提供位置错误信号(pes)，借此使得磁头110a能够跟随磁道176。在找到磁道176并识别出特定扇区磁道部分188后，磁头110a取决于由磁盘控制器从外部代理(例如，计算机系统的微处理器)接收的指令而从磁道176读取信息或将信息写入到磁道176。
27.hdd的电子架构包括用于执行其相应功能以使hdd运行的众多电子组件，例如硬盘控制器(“hdc”)、接口控制器、臂电子模块、数据通道、电机驱动器、伺服处理器、缓冲存储器等。此些组件中的两者或多于两者可组合在被称为“芯片上系统”(“soc”)的单个集成电路板上。若干(如果不是全部)这样的电子组件通常布置在印刷电路板上，所述印刷电路板耦合到hdd的底侧，例如耦合到hdd壳体168。
28.本文中对例如参考图1说明和描述的hdd 100的硬盘驱动器的参考可以涵盖有时被称为“混合驱动器”的信息存储装置。混合驱动器通常是指具有传统hdd(例如参见hdd 100)组合固态存储装置(ssd)的功能性的存储装置，所述固态存储装置使用电可擦除和可编程的非易失性存储器，例如闪存或其它固态(例如集成电路)存储器。由于不同类型的存储介质的操作、管理和控制通常不同，因此混合驱动器的固态部分可以包含其自身的对应控制器功能性，所述功能性可以连同hdd功能性一起集成到单个控制器中。混合驱动器可以被构造和配置成以数个方式操作和利用固态部分，例如对于非限制性实例，通过将固态存储器用作高速缓冲存储器，用于存储频繁访问的数据，用于存储i/o密集型数据等。此外，混合驱动器可以被构造和配置成基本上在单个罩壳中的两个存储装置，即传统hdd和ssd，其中具有一个或多个接口以用于主机连接。
29.引言
30.本文中对“一实施例”、“一个实施例”和其类似者的参考意指所描述的特定特征、
结构或特性包含在本发明的至少一个实施例中。然而，此类短语的实例未必都是指同一实施例。
31.术语“基本上”将被理解为描述很大程度上或几乎被结构化、配置、设定尺寸等的特征，但在实践中，其制造公差等可能导致结构、配置、尺寸等并非总是或必定精确地如所述的情况。例如，将结构描述为“基本上竖直”将赋予所述术语其简单的含义，使得侧壁出于所有实际目的是竖直的，但可能并不精确地成90度。
32.虽然例如“最优”、“优化”、“最小”、“最小化”、“最大”、“最大化”等术语可能并不具有与其相关联的特定值，但若在本文中使用此类术语，则本领域的普通技术人员将理解，包含此类术语的意图是在与本公开的总体一致的有益方向上影响值、参数、度量等。举例来说，将某物的值描述为“最小”并不需要所述值实际上等于某一理论最小值(例如零)，但应理解，在实用意义上，对应目标将为在朝向理论最小值的有益方向上移动所述值。
33.增加硬盘驱动器(hdd)的存储容量是hdd技术演进的一个持续目标。在一种形式中，此目标以增加给定hdd中所实施的磁盘的数目的形式表现。然而，通常，客户需求要求维持标准外观尺寸，如由hdd的z高度部分表征，所述需求必定带来关于将更多磁盘放入给定hdd中的难题。更确切地说，客户规格和/或通用设计和操作性约束条件包含操作性冲击(或“op冲击”)要求，其通常涉及hdd对机械冲击事件的操作性抵抗或操作性耐受。hdd的悬架通常包含底端具有安装板的相对坚硬负载梁，所述负载梁附接到致动器臂，且所述负载梁的自由端安装有携带滑件和其读写磁头的柔性件。因此，在维持标准外观尺寸的情况下增加磁盘的数目(此情形减小磁盘堆叠中每一磁盘之间的距离)同时还可靠地满足操作性冲击要求仍然是一个挑战。确切地说，与磁头折片组合件(hga)相关联，例如与在磁盘堆叠内插入有磁盘时每一悬臂的操作定位有关的受限机械间隙对满足此类要求提出挑战。换句话说，在典型配置的hga的上下文中，磁盘之间更小的间距在逻辑上可导致操作性冲击性能降低。
34.图2a是示出型锻板的透视图，且图2b是示出利用图2a的型锻板的型锻悬架-臂组合件的横截面侧视图。型锻板200示出可被视为用于将hdd悬架耦合到对应致动器臂的典型型锻板。型锻板200包括主体202，其包括从中穿过的型锻穿孔204，所述型锻穿孔的周边环绕有型锻凸台206。通常，型锻板200将具有悬架(例如图1的引线悬架110c)，所述悬架焊接或以其它方式机械耦合(以及电耦合)到所述型锻板，随后所述悬架被型锻(或型锻耦合)到对应的致动器臂(例如图1的臂132)。型锻是一种众所周知的锻造工艺，其典型地通过以下方式进行：迫使型锻球(swage ball)210通过穿孔204以使型锻凸台206变形或改变型锻凸台206的尺寸(例如旋转型锻)，从而冷加工金属以形成型锻板200/悬架110c子组件与臂132子组件的接合或相互耦合。即，将型锻凸台206插入到致动器臂132中的孔口中，且将直径比型锻凸台206的内径更大的型锻球210插入到型锻凸台206的型锻穿孔204中，从而通过向型锻凸台206的内表面施加压缩力而将型锻凸台206型锻耦合到所述孔口，使得型锻凸台206扩张以将致动器臂固持到悬架。
35.通过图2b的图示可了解，距“向上”悬架(例如，与对应磁盘的顶部或“向上”表面交互的下部悬架110c)和“向下”悬架(例如，与对应磁盘的底部或“向下”表面交互的上部悬架110c)的外表面的距离(d)是关于在每一悬架110c与对应读写换能器操作的对应磁盘表面之间得到的尺寸间隙量(c)的驱动尺寸。因此，此间隙c将影响在振动事件之后hga(或组成
性子组件)中的任一个可能与其对应磁盘表面机械地相互作用(例如“撞击”)的可能性，此情形可同样影响hdd的总体操作性冲击性能。鉴于前述内容和增加磁盘堆叠中记录磁盘的数目的目标，用于减小型锻到给定致动器臂的悬架对之间的距离d同时维持与对应磁盘表面的必要间隙c的方法可为合乎需要的。
36.前述空间问题的方法可以包含：在型锻凸台堆积所允许的约束内减少臂尖端厚度，减少冲压型锻板零件的总体厚度(但这可能由于较低的退火后屈服强度而导致容易弯曲)，减少型锻凸台塔高度，以及减少介质的厚度以允许介质与臂安装表面之间的较大间隙。
37.用于减少材料尺寸堆积的型锻凸台插入件
38.图3a是示出型锻板组合件的“顶部”透视图，图3b是示出图3a的型锻板组合件的分解“顶部”透视图，图3c是示出图3a的型锻板组合件的“底部”透视图，且图3d是示出图3a的型锻板组合件的分解“底部”透视图，全部是根据实施例的图示。根据实施例，型锻板组合件300可用于将hdd悬架耦合到对应致动器臂。型锻板组合件300(或简称“型锻板300”)包括平坦底板(或“加强件”)302，包括穿过底板302的第一型锻穿孔304(或简称“穿孔”)，且基本上垂直于型锻凸台插入件306的凸缘306b部分延伸的型锻凸台插入件306的型锻凸台(或“凸台塔”)306a部分插入穿过所述穿孔。型锻板组合件300的实施方案可以具有与其焊接或另外机械地耦合(以及与其电耦合)的悬架(例如图1的引线悬架110c)，然后将悬架型锻(或型锻耦合)到对应致动器臂(例如图1的臂132)。如参看图2a所论述，型锻是众所周知的锻造过程，通常如下来实行：迫使型锻球通过穿孔304以使型锻凸台306a的尺寸变形或改变，从而冷加工金属以形成型锻板组合件300/悬架子组件(例如图4a-4c的悬架组合件400)与臂子组件的接合或相互耦合。
39.图4a是示出悬架组合件的“底部”透视图，图4b是示出图4a的悬架组合件的“顶部”透视图，且图4c是示出图4a的悬架组合件的横截面透视图，全部是根据实施例的图示。根据实施例，悬架组合件400利用图3a-3d的型锻板组合件300。悬架组合件400包括负载梁402、与负载梁402万向耦合且容纳读写换能器(例如图1的读写磁头110a)的柔性件404，以及沿着长轴且在负载梁402的“迹线侧”上布设以将读写磁头电连接到其它hdd电子组件(例如，前置放大器、通道电子器件等)的电迹线(或“引线”)406。
40.应注意，对于与用于硬盘驱动器(hdd)的磁头折片组合件(hga)一起型锻的例如型锻板组合件300等型锻组合件的实施方案，可以使用单独较薄结构零件用于安装基准(即，具有臂尖端的配合部件)，其呈底板302的形式，具有单独小型锻凸台插入件306零件。单独薄底板302可以用蚀刻过程由不锈钢形成，类似于通常形成负载梁402的方式，或者可以由完全不同材料形成，例如出于结构刚度或质量原因。在其中未使用典型冲压过程制作底板302的情境中，底板302材料不需要像常规型锻底板零件通常所需的那样进行热处理，并且因此可以具有较高屈服强度，不会不合需要地容易变形。此外，此处关于蚀刻对冲压，可将底板302制作成较薄，但几乎并不注意维持零件的平面度或平坦度。同样，型锻凸台插入件零件306较小，且平面度或平坦度问题几乎不存在。
41.根据实施例，型锻凸台插入件306从柔性件迹线侧附接到底板302，本文在别处更详细地描述其重要性。如果型锻凸台插入件306焊接附接到底板，那么焊接可以是从底板302的任一侧。替代地，型锻凸台插入件306和底板302可形成为一个一体式零件。
42.关于负载梁402/柔性件404组合件附接的底板302上的向下薄化或凹陷部分，可以形成和配置负载梁402和柔性件404厚度，以便不会增加在型锻板组合件300的底板302区域处的悬架组合件400的总厚度。因此，在hdd内部安装悬架组合件400之后，不存在由于包含电迹线406的负载梁402和/或柔性件404厚度带来的悬架到介质间隙损失，这在图5的上下文中更详细示出。参考图4c的截面a-a，组成材料尺寸堆积的次序(在图4c的上下文中从上到下)使得(型锻凸台插入件306的)凸缘306b随后是底板302，所述底板随后是致动器臂(出于清楚起见此处未图示)，与已知悬架组合件形成对比。
43.图5是示出根据实施例的两个不同的悬架-臂组合件型锻联接件的尺寸比较的横截面侧视图。典型悬架-臂组合件510(图5的左手侧)可以包括臂532(或“致动器臂”，例如图1的臂132)，悬架组合件508经由与型锻底板(或“加强件”)502耦合的型锻凸台506而耦合到所述臂。因此，示出臂532与悬架组合件508的底部(最远侧表面)之间的组成材料堆积(“bu1”)，由此悬架-臂组合件510的臂侧在此视为“近侧”，且移动朝向/到悬架组合件508的组成材料的堆积视为“远侧”方向。相比之下，且根据实施例，悬架-臂组合件520(图5的右手侧)包括臂532，第一悬架组合件400经由型锻板组合件300耦合到所述臂的第一侧，所述型锻板组合件包括与型锻底板(或“加强件”)302耦合的型锻凸台插入件306，其中型锻凸台插入件306包括与凸缘306b耦合的型锻凸台306a。因此，示出臂532与型锻凸台插入件306的底部(最远侧表面)之间的组成材料堆积(“bu2”)。如图5中示出，bu2小于bu1，进而提供悬架组合件400与对应记录磁盘120表面之间的更多间隙(见例如图2b的间隙c)。
44.类似地，第二悬架组合件400可以经由型锻板组合件300耦合到臂532的第二侧，所述型锻板组合件包括与型锻底板302耦合的型锻凸台插入件306，其中型锻凸台插入件306再次包括与凸缘306b耦合的型锻凸台306a，且其中悬架组合件和悬架-臂组合件被称为“第一”和“第二”是任意的。无论如何，对组成材料堆积(“bu2”)的影响相对于第二悬架-臂组合件与第一悬架-臂组合件520相同，其中bu2小于bu1且在悬架组合件400与对应记录磁盘表面之间提供更多间隙。
45.根据实施例，且如图5(和图4b、4c)中所图示，凸缘306b的近侧表面和悬架组合件400的近侧表面都与型锻板组合件300的底板302的同一远侧表面配合。因此，为了重申前述材料尺寸堆积关系，型锻板组合件300的凸缘306b的远侧表面距底板302的远侧表面第一距离，且悬架组合件400的远侧表面距底板302的远侧表面第二距离，且第一距离大于第二距离。即，型锻板组合件300的最远侧表面从臂532延伸比悬架组合件400(包含负载梁402、柔性件404和电迹线406)的最远侧表面从臂532延伸更远，使得型锻板组合件300的最远侧表面，即凸缘306b的远侧表面是与记录介质120最接近的表面。因此，从材料尺寸堆积的总体有效地消除或纳入悬架组合件400的厚度，且在悬架组合件400与记录介质120(例如，磁盘表面)之间提供较大材料尺寸间隙。此外，描述表面距离的悬架组合件400和记录介质120的区域被视为容易响应于操作性冲击事件而发生不合意的组件接触的区域。
46.鉴于前述内容，关于悬架组合件的附接部分有效地“凹入”在型锻板组合件的z高度占据面积内，提供经优化或增加的记录磁盘间隙配置，使得对应记录磁盘可更靠近在一起定位并且仍满足操作性冲击要求。因此，更多磁盘可安装到给定z高度的hdd的磁盘主轴(例如，图1的主轴124)上，例如在标准形状因子hdd内。
47.组装磁头折片组合件的方法
48.图6是示出根据实施例的组装磁头折片组合件的方法的流程图。
49.在框602处，经由第一型锻板组合件的型锻凸台将第一悬架型锻耦合(或简单地，型锻)到致动器臂的第一侧，其中第一型锻板组合件包含包括穿孔的底板和包括凸缘的型锻螺母(或“型锻凸台插入件”)，且型锻凸台从凸缘延伸通过底板穿孔。举例来说，将悬架组合件400(例如，图4a、4b、5)经由第一型锻板组合件300(图3a-3d、4a、4b、5)的型锻凸台306a(图3a-3d、4b、4c、5)型锻到致动器臂532(图5)的臂尖端的底侧，其中第一型锻板300包括(a)包括穿孔304(见例如，图3a-3d)的底板302(见例如，图3a-3d)和包括凸缘306b的型锻凸台插入件306(见例如，图3a-3d)，且型锻凸台306a从凸缘306b延伸通过底板302的穿孔304。
50.进一步相对于框602，型锻配置使得底板定位于凸缘与致动器臂的第一侧之间，第一悬架包括沿着长轴且在第一悬架的迹线侧上布设的电迹线，且型锻螺母在第一悬架的迹线侧上与底板耦合。举例来说，底板302定位于凸缘306b与致动器臂532的第一侧之间，第一悬架组合件400包括沿着长轴且在第一悬架组合件400的迹线侧上布设的电迹线406(图4a-4c)，且型锻凸台插入件306在第一悬架组合件400的迹线侧(见例如，图4a、4c)上与底板302耦合。
51.因此，以最小的结构材料尺寸堆积实现相对薄的悬架-臂组合件设计，且产生hga的减少高度的悬架-臂组合件，进而增加hga与记录磁盘介质之间的总体空间间隙且抑制不利的操作性冲击事件。
52.扩展和替代例
53.在前述描述中，本发明的实施例已参考可以随实施方案而变化的许多特定细节进行描述。因此，可以在不脱离实施例的较宽广的精神和范围的情况下，对其进行各种修改和改变。因此，本发明以及申请人认为是本发明的内容的唯一且专门的指示是从本技术确定的一组权利要求，所述权利要求是此类权利要求公布的特定形式，包含任何后续修正。本文中针对这类权利要求中所含的术语明确地阐述的任何定义将决定这类术语在权利要求中使用的含义。因此，未在权利要求中明确引用的限制、元素、特性、特征、优点或属性不应当以任何方式限制此类权利要求的范围。因此，本说明书和附图应在说明性意义上而非限制性意义上考虑。
54.另外，在本说明书中，某些处理步骤可以以特定顺序阐述，并且字母和字母数字标记可以用于识别某些步骤。除非在说明书中特别陈述，否则实施例不必限于执行这些步骤的任何特定顺序。特定来说，标记仅用于方便地识别步骤，而不旨在指定或需要执行这些步骤的特定顺序。