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Dokumentenidentifikation DE69223717T2 16.04.1998
EP-Veröffentlichungsnummer 0534745
Titel Antriebssystem für eine dünne Platte von hoher Kapazität
Anmelder Teac Corp., Tokio/Tokyo, JP;
DZU Technology Corp., Sunnyvale, Calif., US
Erfinder Kaczeus, Steven L., San Jose, California 95125, US;
Thanos, William N., San Jose, California 95131, US;
Fahey, James D., San Jose, California 95124, US
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Aktenzeichen 69223717
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 24.09.1992
EP-Aktenzeichen 923086847
EP-Offenlegungsdatum 31.03.1993
EP date of grant 29.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.04.1998
IPC-Hauptklasse G11B 25/04
IPC-Nebenklasse G11B 33/12   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Plattenlaufwerkssysteme und insbesondere Plattenlaufwerkssysteme mit einer geringen Höhe oder einem niedrigen Profil, einer verbesserten Wartbarkeit, zuverlässigkeit und Entfernbarkeit ohne Beeinträchtigung von Kapazität oder Leistung.

Über die letzten 10 Jahre haben die Größen von Plattenlaufwerksvorrichtungen für die Verwendung in Computersystemen drastisch abgenommen. Einer der Faktoren, die für diesen raschen Fortschritt verantwortlich sind, ist die Fähigkeit, den zur Aufnahme der elektronischen Bauteile der Vorrichtungen benötigten Raum zu reduzieren, was im wesentlichen durch Größtintegration der elektronischen Schaltungen möglich wurde. Außerdem wurden beträchtliche Fortschritte bei der Reduzierung der Größe der mechanischen Hauptbauteile von Plattenlaufwerksvorrichtungen gemacht, wie z.B. beim Motor, der die Platte bzw. Platten dreht, dem Flexiarm-Montagemechanismus für die Lese-/Schreibköpfe und dem Betätigungsmechanismus, der die Köpfe in verschiedene Spurpositionen auf den Plattenoberflächen bewegt.

Mit der zunehmenden Popularität tragbarer, Laptop-, Notebook- und kleinerer Desktop-PCs, in denen Plattenlaufwerke benutzt werden, ist der Druck, das Volumen des Plattenlaufwerkgehäuses ohne Beeinträchtigung von Kapazität, Leistung und Kosten der Speichervorrichtung signifikant. Hersteller von Festplattenlaufwerken müssen ein Produkt liefern, das eine sehr hohe lineare Speicherdichte und radiale Spurdichte in einer Vorrichtung hat, die stoß- und vibrationsfest, temperatur- und umgebungstolerant, in Großserien zu einem vernünftigen Preis produzierbar ist, eine hohe Durchsatzleistung und eine Speicherkapazität hat, die die zunehmenden Datenspeicherungsanforderungen des Computersystemmarkts erfüllt. Bei den meisten kleinen Computersystemen diktiert die Größe der Tastatur und der Sichtanzeige bzw. des Monitors die obligatorischen X- und Y-Dimensionen für das System. Dies bedeutet, daß die kritischste Plattenlaufwerksdimension, die kontrolliert werden kann, die Höhe oder Z-Dimension des Laufwerks ist.

Die relativ neue Einführung von 2,5 Zoll und 1,8 Zoll "Formfaktor"-Laufwerken war eine Antwort auf diesen Bedarf nach Speichern mit hoher Kapazität und niedrigem Volumen für die kleineren Computertypen. Es folgen einige repräsentative Beispiele für Plattenlaufwerkskonstruktionen des Standes der Technik in bezug auf die 2,5 Zoll und 1,5 Zoll Formfaktorlaufwerke.

Das US-Patent 5,025,335 von Stefansky zeigt ein Plattenlaufwerk für eine 2,5 Zoll Platte in einem Gehäuse, dessen Länge als gleich der Breite eines konventionellen 3,5 Zoll Plattenlaufwerks (4 Zoll) beschrieben wird und dessen Breite etwa die Hälfte der Länge eines 3,5 Zoll Laufwerks (2,75 Zoll) beträgt. In einer Ausgestaltung mit einer Platte im Gehäuse beträgt die Höhe des Gerätes 0,68 Zoll mit einer gedruckten Leiterplatte, die die Treiberelektronik enthält und neben und außerhalb des Bodens des Gehäuses montiert ist.

Das US-Patent 5,025,336 von Morehouse et al und seine äquivalente europäische Anmeldung Nr. EP-A-0,427,490 offenbaren ein Plattenlaufwerk mit reduzierter Höhe und einer darin enthaltenen einzelnen 2,5 Zoll Platte, wobei das Laufwerksgehäuse eine Breite von etwa 2,5 Zoll, eine Länge von etwa 4,0 Zoll und eine Gesamthöhe von nicht mehr als 0,63 Zoll hat. Das Patent führt diese reduzierte Höhe auf die Verwendung im Gehäuse von Plattendrehmotoren, Aktuatoren und Kopf-Flexiarmen mit geringerer Höhe zurück. Dieses Laufwerk hat eine gedruckte Leiterplatte, deren Treiberelektronik unter dem Boden, auf dem die Platte und der Aktuator ruhen, und außerhalb des Plattengehäuses angeordnet ist.

Das US-Patent Nr. 4,933,785 von Morehouse et al zeigt ein Laufwerk mit wenigstens zwei 2,5 Zoll Platten darin, wobei die die Elektronik der Vorrichtung beinhaltende gedruckte Leiterplatte unterhalb des Plattengehäuses und von diesem beabstandet montiert ist.

Das US-Patent Nr. 5,038,239 von Vettel et al offenbart ein Plattenlaufwerk, bei dem die elektronischen Schaltungen auf einer Reihe von Schaltungskarten angeordnet sind, die in verschiedenen Bereichen im Laufwerksgehäuse montiert sind, wobei zwischen der Mehrzahl von Karten Verbindungen vorgesehen sind.

Die US-A-4, 825,316 offenbart eine Plattenlaufwerksvorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Plattenlaufwerksvorrichtung bereitgestellt, umfassend wenigstens eine Festplatte mit zwei Oberflächen, wobei jede Oberfläche eine Mehrzahl von konzentrischen Aufzeichnungsspuren aufweist, ein Mittel, um die wenigstens eine Festplatte drehbar zu lagern und zu drehen, einen Wandler mit wenigstens einem Paar Lese-/Schreibköpfen zur Reproduktion von Informationssignalen von den Aufzeichnungsinformationssignalen auf den Oberflächen jeder Festplatte, einen Aktuator zum Positionieren des Wandlers auf unterschiedlichen Spuren jeder der Plattenoberflächen, eine elektronische Schaltung zum Steuern des Aktuators, um den Fluß der Signale zu und von dem Wandler zu regeln, ein Gehäuse zur Aufnahme der genannten wenigstens einen Platte, des Lagerungs- und Rotationsmittels, des Wandlers, des Aktuators und der elektronischen Schaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung auf einer Leiterplatte montiert ist, die neben der genannten wenigstens einen Platte angeordnet ist und von dieser in eine Ebene verläuft, die im wesentlichen dieselbe ist wie die der wenigstens einen Platte.

Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Plattenlaufwerk einer sehr geringen Höhe bereit, indem sie die Leiterplatte oder -platten, die die Treiberelektronik beinhaltet, im selben Gehäuse unterbringt, das die Kopf- Platte-Baugruppe (HDA) enthält. Im Falle eines Laufwerks mit einer einzigen Platte darin ist die elektronische Schaltkarte im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet wie die Ebene der einzelnen Platte. Bei mehreren Platten in einem Laufwerksgehäuse ist die elektronische Schaltkarte in einer Ebene zwischen den Ebenen der Oberflächen beider Platten angeordnet. Dieses niedrige Profil wird teilweise dadurch ermöglicht, daß der Antriebsaktuatormechanismus in der Nähe der Seite und an einem Ende des Antriebsgehäuses positioniert wird, wodurch Raum in dem Gehäuse bleibt, um die Leiterplatte in dem Raum neben dem Aktuator zu montieren.

Bei den oben erörterten Plattenlaufwerken des Standes der Technik ist/sind die gedruckten Leiterplatte(n) oberhalb und/oder unterhalb der Platte oder Platten und außerhalb des Laufwerksgehäuses plaziert. Dies führt zu Problemen mit elektrostatischen Ladungen, die auf den elektronischen Bauteilen auftreten können, wenn eine menschliche Hand die Bauteile beim Einlegen oder Herausnehmen der Plattenlaufwerksvorrichtung aus ihrer Halterung im Benutzercomputer berührt.

Bei der vorliegenden Erfindung werden durch die Plazierung aller elektronischen Bauteile innerhalb des kleinen verschlossenen Gehäuses die elektronischen Bauteile vollkommen vor Schäden durch menschliche Handhabung geschützt. Diese Bauweise führt zu einer kassettenähnlichen Vorrichtung mit einer kompakten, glatten und rechteckigen Konfiguration, so daß sie für die Benutzung als entfernbare Vorrichtung ohne Modifikationen sehr gut geeignet ist. Gleichzeitig ermöglicht die vorliegende Erfindung die Montage der gedruckten Leiterplatte oder -platten in dem Gehäuse auf eine Weise, die ihre Herausnahme für einen Austausch oder eine Reparatur ermöglicht, ohne daß die gesamte Plattenlaufwerksbaugruppe aus dem Computer herausgenommen werden müßte.

Außerdem sind, da die flexiblen Kabel in Verbindung mit der Leiterplatte vollkommen in dem Gehäuse montiert sind, die Schaltungen in diesen Kabeln gegen externe elektromagnetische Störungen (EMI) abgeschirmt. Ferner steckt die HDA in einem separaten verschlossenen Fach innerhalb des Gehäuses, so daß keine Schmutzstoffe die Plattenoberflächen erreichen und Kopfausfälle verursachen können.

Die Plattenspeichervorrichtung der vorliegenden Erfindung kann in Workstations, Desktop- und tragbaren Computern, Notebooks und Peripheriegeräten wie z.B. Facsimile-Maschinen, Laserdruckern, Oszilloskopen, Instrumenten usw. benutzt werden, wo geringe Abmessungen kritisch, aber eine Verringerung von Kapazität, Leistung und/oder Kostenvorteilen nicht zulässig sind.

Die vorliegende Erfindung stellt ein äußerst dünnes Plattenlaufwerk mit einer Profilhöhe von 0,86 cm (0,34 Zoll) für ein einzelnes Plattengehäuse, einer Profilhöhe von 1,27 cm (0,50 Zoll) für ein Zweiplatten-Gehäuse, einer Profilhöhe von 1,9 cm (0,75 Zoll) für eine Vierplatten- Konfiguration und einer Profilhöhe von 2,54 cm (1,00 Zoll) für eine Sechsplatten-Konfiguration bereit. In repräsentativen Konfigurationen mit 3,5 Zoll Platten kann die erfindungsgemäße Plattenlaufwerksvorrichtung eine Breite von etwa 10,16 cm (4 Zoll) und eine Länge von etwa 14,6 cm (5,75 Zoll) unabhängig von der Zahl der in dem Gehäuse benutzten Platten haben. Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mit zwei 3,5 Zoll Platten wiegt etwa 0,284 kg (10 Unzen), während eine ähnliche Version mit Magnesiumteilen für das Gehäuse etwa 0,567 kg (8 Unzen) wiegt.

Wenn 3,5 Zoll Platten in der Erfindung eingesetzt werden, dann wird eine formatierte Kapazität von 240 Megabyte (MB) mit einer Zweiplatten-Ausgestaltung, eine formatierte Kapazität von 120 MB mit einer Emplatten- Ausgestaltung und eine formatierte Kapazität von 480 MB mit einer Vierplatten-Konfiguration erzielt. Wenn Platten mit 2,5 Zoll bzw. 1,8 Zoll Durchmesser mit der erfindungsgemäßen Konfiguration benutzt werden, dann können vergleichbare niedrige Profilhöhen erzielt werden.

Die Plattenlaufwerksvorrichtung kann auch mit einem Multichip-Modul versehen werden, um elektronische Schaltungen innerhalb des Gehäuses einer Plattenlaufwerksvorrichtung bereitzustellen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Hauptbauteile des Plattenlaufwerks der vorliegenden Erfindung mit zwei Platten;

Fig. 2 eine Draufsicht, teilweise weggeschnitten und mit entferntem Gehäusedeckel, des in Fig. 1 gezeigten Plattenlaufwerks;

Fig. 3 eine Bodenansicht des Deckels für das Plattengehäuse;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des zusammengebauten Plattenlaufwerksgehäuses mit entfernter Leiterplatte;

Fig. 5 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt, entlang der Ebene 5-5 von Fig. 2;

Fig. 6 eine Querschnittsseitenansicht ähnlich Fig. 5 einer Ausgestaltung der Erfindung mit einer Platte;

Fig. 7 ein Blockdiagramm der Schaltungschip-Elemente, die eine Neun-Chip-Ausgestaltung der Erfindung ergibt; und

Fig. 8 ein Blockdiagramm der Schaltungschip-Elemente einer Ausgestaltung, bei der eine Anzahl der Funktionen verschiedener Chips in Fig. 7 zu einem einzelnen Chip integriert wurden.

Die auseinandergezogene Darstellung in Fig. 1 zeigt eine Plattenlaufwerksvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit zwei Aufzeichnungsplatten. Die Laufwerksvorrichtung ist in einem Gehäuse 11 mit einem Bodenelement 11a montiert, auf dem die Hauptelemente des Antriebs montiert sind. In dem Gehäuse 11 sind ein Paar Platten 13a, 13b und eine Aktuatorbaugruppe montiert, die drei Aktuatorarme 14a, 14b, 14c aufweist, die Flexiarmelemente 17a, 17b, 17c und 17d tragen, an deren Enden Wandlerköpfe aufliegen, um die konzentrischen Spuren auf den Aufzeichnungsoberflächen der Platten 13a, 13b zu lesen und zu beschreiben. Wie in Fig. 5 gezeigt, trägt ein oberer Arm 14a einen Kopf 16a, der auf dem Flexiarmelement 17a montiert ist, um auf der Oberfläche der Platte 13a zu lesen und zu schreiben, während der untere Arm 14c einen Kopf 16d auf einem Flexiarm 17d trägt, um die Unterseite der Platte 13b zu lesen und zu beschreiben. Der Arm 14b trägt ein Paar Köpfe 16b, 16c auf Flexiarmen 17b, 17c, um die Unterseite der Platte 17a bzw. die Oberseite der Platte 13b zu lesen und zu beschreiben.

Wieder bezugnehmend auf Fig. 1, die Arme 14a, 14b, 14c bewegen sich als eine Einheit über einen bogenförmigen oder kreisförmigen Weg um einen Schwenkzapfen 18 in Reaktion auf das elektromagnetische Zusammenwirken zwischen einer stromführenden Spule 19 und einem Paar Dauermagnetelemente 21a, 21b. Der Magnet 21a, wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist auf einer Montageplatte 22a befestigt, die wiederum am Boden ha befestigt ist, während der Magnet 21b (Fig. 3) an einer Montageplatte 22b befestigt ist, die am oberen Deckel 11b fixiert ist. Wenn der obere Deckel 11b am Boden 11a befestigt ist, um ein geschlossenes Gehäuse zu bilden, dann sind die Magneten 21a, 21b auf entgegengesetzten Seiten der Spule 19 positioniert und auf geeignete Weise so polarisiert, daß die erforderliche Flußrichtung erzielt wird, um magnetisch mit der Spule 19 zusammenzuwirken und eine Bewegung des Aktuators zu erzeugen. Durch Montieren der Magnete 21a, 21b unmittelbar an den unteren und oberen Elementen des Gehäuses entfällt die Notwendigkeit für die Benutzung von Abstandshaltern, um die Magnete zu trennen und zu tragen, wie dies bei vielen Plattenlaufwerken des Standes der Technik der Fall ist.

Der Aktuatormechanismus ist auf dem Bodenelement 11a in einer erhabenen Ansatzposition im positioniert und durch eine Schraube an dem Element 11a befestigt, die durch eine Öffnung im Element ha verläuft und in eine Gewindeöffnung im Boden des Aktuatormechanismus eingreift.

Die Spule 19 ist am Aktuator an der Seite des Zapfens 18 gegenüber dem der Arme 14a, 14b, 14c montiert. Wie in der Technik bekannt ist, hat der Aktuator die Aufgabe, die Köpfe 16a, 16b, 16c und 16d in verschiedene radiale Spurpositionen relativ zu den Oberflächen der Platten 13a, 13b in Reaktion auf zur Spule 19 gesendete Positionierungssignale zu bewegen. Zwei Kollisionsstop- Elemente 23a, 23b befinden sich auf beiden Seiten der Spule 19 an den Außengrenzen des gewünschten Weges des Aktuators. Ein an der Spule 19 angebrachter Magnetstift 24, der von dieser verläuft, greift in den Stift 23a bzw. 23b an der Grenze des Aktuatorweges in jeder Richtung ein, um als mechanischer Anschlag zu wirken. Das Anschlagelement 23a weist ein elastisches Material auf, das den Aufprall von Stift 24 absorbiert, wenn sich die Spule 19 zur Außenposition bewegt. Der Magnetstift 24 wird auch magnetisch zu dem Metallanschlagelement 23b angezogen, wenn er sich neben diesem befindet, um den Aktuator magnetisch in einer "Park"-Position festzuhalten, wie in der Technik bekannt ist.

Platten 13a, 13b werden von einem Spindelmotor 26 gedreht, der auf einem Flansch 20 montiert ist, der wiederum durch Schrauben 25 am Boden ha verankert ist. Der Flansch 20 hat einen hinterschnittenen Teil 20a, der unter dem Kopf 16d und dem Flexiarm 17d liegt, um eine freie Bewegung dieser Elemente über die Unterseite der Platte 13b zu erlauben. In einer Ausgestaltung sind zwei 0,08 cm (0,0315 Zoll) dicke Dünnfilm-Magnetplatten 13a, 13b montiert, die von dem Spindelmotor gedreht werden. Sie sind durch einen Abstandsring 30 getrennt. Die beiden Platten sind auf der Spindel mit einer Plattenklammer 28 unbeweglich montiert, die mit Schrauben 31 an der Oberseite des Spindelmotors 13 befestigt sind.

Gemäß einem bedeutenden Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Mehrzahl der elektronischen Schaltungen des Plattenlaufwerks auf beiden Seiten einer einzelnen Leiterplatte montiert, die in derselben Umhüllung angeordnet ist wie die Platten in dem Gehäuse. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, enthält diese gedruckte Leiterplatte 41 eine Reihe von elektrischen Bauteilen, die auf beiden Seiten der Platte montiert sind. Die elektrischen Bauteile der Plattenlaufwerksvorrichtung auf einer Seite der Leiterplatte 41 sind in den Figuren 1 und 2 mit den Bezugsziffern 1-6 und 9 bezeichnet, und die auf der anderen Seite der Leiterplatte 41 sind in punktierten Linien in Fig. 2 als Elemente 7 und 8 angedeutet. Die Funktion dieser Bauteile wird nachfolgend ausführlich in Zusammenhang mit Fig&sub4; 8 erläutert.

Aus den Figuren 1 und 2 geht hervor, daß die Anordnung der Plattenlaufwerksvorrichtung der vorliegenden Erfindung so konfiguriert ist, daß im Gegensatz zu Plattenlaufwerken des Standes der Technik der Aktuatormechanismus des Antriebs in der Nähe einer Seite und an einem Ende des Bodens 11a positioniert ist, so daß sich ausreichend Raum ergibt, in dem die Leiterplatte 41 in der Nähe des einen Endes und auf der anderen Seite des Bodens 11a positioniert werden kann. Dies ist ein bedeutendes Merkmal der vorliegenden Erfindung, da die Leiterplatte in derselben Umhüllung positioniert werden kann wie die Platten und im wesentlichen in derselben Ebene wie die Platte bei einer Plattenanordnung, die in Fig. 6 dargestellt ist, oder in einer Ebene zwischen den Platten 13a, 13b bei einer Zweiplatten-Anordnung, die in den Figuren 1 und 5 dargestellt ist, was zu einem äußerst niedrigen Profil der Laufwerksvorrichtung führt. Dadurch kann die/das äußerst dünne Umhüllung bzw. Gehäuse erhalten werden, die/das für viele kleine Computergeräte notwendig ist, ohne Kapazität, Leistung oder Kostenvorteile zu beeinträchtigen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die verschiedenen elektronischen Bauteile auf der Leiterplatte 48 in der Nähe der Elemente in dem Laufwerk positioniert, zu dem sie gehören. So kann beispielsweise das Bauteil 5 auf der Leiterplatte 41 ein Schaltkreis zum Steuern des Plattenlaufwerksaktuators sein, und es ist ersichtlich, daß dieses Bauteil in unmittelbarer Nähe der Spule 19 des Aktuatormechanismus positioniert ist. Ebenso enthalten die Schaltkreisbauteile 3 und 4 auf der Leiterplatte 41 analoge Lese-/Schreibschaltungen zur Verarbeitung von Signalen zu und von Lese-/Schreibköpfen 16. Der digitale Teil der elektronischen Schaltung auf der Oberseite der Leiterplatte 41 beinhaltet das Bauteil 1 zur Verarbeitung digitaler Signale, die in der Plattenlaufwerksvorrichtung anliegen. Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Bauteil 7, das sich an der Unterseite der Leiterplatte 41 befindet, und ebenfalls digitale Verarbeitungsschaltungen beinhaltet, physikalisch auf der Leiterplatte 41 auf das Bauteil 1 ausgerichtet ist, wie dies durch die gestrichelte Linie des Bauteils 7 in Fig. 2 angedeutet ist, um die Pfadlänge zwischen den Bauteilen 1 und 7 auf ein Minimum zu reduzieren und ihre Verbindung zu erleichtern.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sorgt die Leiterplatte 41 für die Erzeugung von Signalen zum Plattenspindelmotor 26, der Spule 19 des Aktuators und der Lese-/Schreibköpfe 16 durch ein Anschlußkabel 42, das in Anschlußklemmen in einem Element 45 in der Leiterplatte 41 eingesteckt wird. Signalkabel vom Steckanschluß 42 können eine Reihe von Leitungen 43 enthalten, die Strom zum Spindelmotor 26 speisen, während eine andere Gruppe von Signalleitungen 44 mit den Lese-/Schreibköpfen und dem Aktuatormechanismus einschließlich der Spule 19 verbunden sind. Signalleitungen 43 und 44 verlaufen unter dem Boden der unteren Platte 13b, um ihre jeweiligen Schaltungen mit dem Spindelmotor bzw. dem Aktuatormechanismus zu verbinden.

Der Lese-/Schreibteil der Signalleitungen 44 beinhaltet vorzugsweise Vorverstärkerschaltungen in der Form eines Chips 46 zur Erzielung einer Vorverstärkung der Lesesignale von den Köpfen 16. Nach der Passage unter der Platte 13b haben die Signalleitungen 44 die Form eines flexiblen Kabels, das an die Spule 19 und die Köpfe 16 angeschlossen wird. Wie aus den Figuren 1 und 2 hervorgeht, ist das flexible Kabel 44 in diesem Bereich serpentinenförmig konfiguriert, um das unerwünschte Kraftmoment auf ein Minimum zu reduzieren, das durch das Kabel auf den Aktuatormechanismus ausgeübt wird.

Es werden externe elektrische Anschlüsse an den Schaltungen an der Leiterplatte 41 durch einen Anschlußblock 47 vorgenommen, der mit einem externen Anschlußkabel (nicht dargestellt) zusammengesteckt wird, um den Signalaustausch zwischen der Plattenlaufwerksvorrichtung und dem Benutzersystem zu erzielen. Da das flexible Kabel in dem Laufwerksgehäuse gehalten wird, wird das Kabel vor Beschädigungen geschützt, die sonst beim Öffnen des Behälters entstehen könnten, in dem die Plattenlaufwerksvorrichtung transportiert wird. Außerdem ist das flexible Kabel, da es in dem Antriebsgehäuse angeordnet ist, gegen elektromagnetische Störungen abgeschirmt, wenn das Plattenlaufwerk in Betrieb ist und Signale in den Leitern des flexiblen Kabels anliegen.

Ein Luftfilter 33 befindet sich in einer Ecke des Deckels 11b (Fig. 3), um eine saubere Umgebung innerhalb des Gehäuses zu erhalten. Dieses Luftfilter kann die Form eines Luftfilters 33 haben, durch das Luft in Reaktion auf die Rotation der Platten 13a, 13b gedrückt wird. Das Filter 33 kann ein Behälter aus einer Faser mit niedrigem Luftwiderstand sein, das unter der Bezeichnung Filtrete Filter Media von Minnesota Mining & Manufacturing vertrieben wird. Um zu gewährleisten, daß das Filter eine optimale Leistungsfähigkeit besitzt, wird der Luftdruck an der Einlaßseite des Filters relativ zum Filterauslaßdruck erhöht. Um dies zu erzielen, befindet sich ein Flügel 32a (Fig. 1 und 2) und ein Flügel 32b (Fig. 3) in dem Luftströmungsweg, die beide vorzugsweise als Teil des Bodenteils ha bzw. des Gehäusedeckels 11b ausgebildet sind. Wenn der Bodenteil 11a und der obere Deckel 11b zusammengebaut sind, dann sind die Flügelelemente 32a, 32b einander gegenüberliegend angeordnet, um den Luftstrom wie durch die Pfeile angedeutet zu leiten. Aufgrund dieser Konfiguration übersteigt der Druck P1 der in das Filter 31 eintretenden Luft den Filterauslaßdruck P2, wodurch ein maximaler Wirkungsgrad gewährleistet wird.

Der Deckel 11b und der Boden 11a sind so ausgelegt, daß sie die HDA mit Hilfe einer Endlosdichtung 11c (Fig. 1 und 3) hermetisch vom Leiterplattenbereich trennen, die die Aufgabe hat, den HDA-Bereich abzudichten, wenn der Deckel 11b und der Boden 11a mit Schrauben 11e aneinander befestigt sind, die durch den Deckel 11b verlaufen und in die Gewindeaufnahmen lib eingreifen, die im Boden 11a ausgebildet sind.

Wenn der Deckel 11b am Boden ha montiert ist, dann können der Aktuatormechanismus und die Platten und der Spindelmotor mit Schrauben 11g und 11h gegen Kippen gesichert werden. Die Schraube hg verläuft durch eine Öffnung im Deckel 11b und greift in eine Gewindeöffnung im stationären Teil um den Aktuatorschwenkpunkt 18 ein, während die Schraube 11h auf ähnliche Weise in eine Gewindeöffnung in den stationären mittleren Teil des Spindelmotors 26 eingreift. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, können die Teile des Deckels 11b oberhalb der Plattenklammer 28 und des Aktuatormechanismus leicht ausgehöhlt sein, um diese Elemente aufzunehmen. Eine Öffnung 11j im Boden ha (Fig. 1 und 2) ist für den Zugang zu Wandlern 16 während der Spurbeschreibung beim ersten Zusammenbauen des Plattenlaufwerks vorgesehen. Eine ähnliche Öffnung 11k ist im oberen Deckel 11b (Fig. 1 und 4) für den Zugang während der Spurbeschreibung vorgesehen. Nach dem Abschluß der Spurbeschreibung werden die Öffnungen 11j und 11k versiegelt, um die hermetische Abdichtung des HDA- Bereiches sicherzustellen.

Um die Montage des Plattenlaufwerkes in einer vom Benutzer gewünschten Position zu erleichtern, sind Paare von Gewindeöffnungen um um den Umfang des Deckels 11b vorgesehen. Diese Öffnungen verlaufen nicht durch den Deckel 11b und können für Montageschrauben benutzt werden, um das Plattenlaufwerk in einer gewünschten Position im Benutzersystem zu positionieren.

Wie in Fig. 4 gezeigt, kann die Leiterplatte 41 in das Gehäuse 11 eingesetzt und aus diesem herausgenommen werden, ohne das Gehäuse auseinanderzubauen. Die Leiterplatte 41 wird an Nuten 11c, die in den Seitenwänden des Deckels 11b ausgebildt sind, in das Gehäuse geführt und von diesem getragen. Wenn die Leiterplatte 41 vollständig eingesetzt ist, dann wird der Steckverbinder 45 mit dem Steckverbinder 42 im Gehäuse zusammengesteckt, um die notwendigen elektrischen Verbindungen herzustellen. Nach dem Einsetzen wird die Leiterplatte 41 mit Schrauben 49 festgehalten, die durch Öffnungen an den Ecken des Bodenelementes 11a verlaufen und in Gewindeöffnungen 41a in der Leiterplatte 41 eingreifen. Nach dem Einschrauben dienen die Schrauben 49 auch zum Verankern der Ecken des Bodenelementes 11a an der Gehäusebaugruppe und fungieren als elektrischer Erdungsanschluß.

Zum Herausnehmen der Leiterplatte 41 werden die Schrauben 49 entfernt und eine Öffnung (nicht dargestellt) kann am Ende der Leiterplatte 41 vorgesehen sein, so daß der Benutzer ein Werkzeug in die Öffnung einsetzen und die Leiterplatte für Austausch oder Reparatur entfernen kann. Falls gewünscht, kann ein Klappdeckel oder ein auf andere Weise beweglicher Deckel für die Öffnung im Gehäuse 11 vorgesehen werden, durch die die Leiterpiatte 41 verläuft, um das Gehäuse zu schließen, wenn die Leiterplatte 41 eingesetzt ist.

Fig. 5 zeigt, daß in einer Zweiplatten-Ausgestaltung die Leiterplatte in einer Ebene zwischen den Ebenen der Aufzeichnungsseiten der Platten 13a und 13b angeordnet ist. Fig. 6 veranschaulicht eine Ausgestaltung der Erfindung in einem Laufwerk mit einer Platte. Diese Ausgestaltung beeinhaltet eine einzelne Platte 13a mit Köpfen 16a', 16d', die jeweils mit ihrer Ober- bzw. Unterseite zusammenwirken. Mit Ausnahme der Höhe des Aktuators und des Plattendrehmotors und der reduzierten Umhüllungshöhe sind die Elemente dieser Konfiguration im wesentlichen dieselben wie die in der Zweiplatten- Ausgestaltung der Figuren 1-5. Aus Fig. 6 geht hervor, daß die Leiterplatte 41 im wesentlichen in derselben Ebene angeordnet ist wie die Oberfläche der einzelnen Platte 13a'. Außerdem kann bei Ausgestaltungen mit mehr als zwei Platten die Leiterplatte in eine Ebene positioniert werden, die zwischen den Ebenen der Aufzeichnungsflächen der Platten liegt, oder sie kann mit der Ebene der Oberfläche einer der Platten fluchten. Dies steht im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem die Leiterplatte bzw. -platten oberhalb und/oder unterhalb der Ebene oder Ebenen der Oberflächen der Platten positioniert sind.

Die oben für ein Plattenlaufwerk mit zwei Platten beschriebene Ausgestaltung benutzt neun Circuit-Chips, die auf der Leiterplatte 41 montiert sind. Wie in dem Blockdiagramm von Fig. 7 gezeigt, können diese Chips die folgenden Funktionen haben. Chip 1 kann die Funktionen Ablaufsteuerungs-/Fehlerkorrekturcode-Element (ECC), Servo-Timing-Puffersteuerung und AT-Schnittstelle erfüllen. Chip 2 enthält einen Direktzugriffspeicher, der die Form eines statischen Puffer-RAM vom Typ M51008VP haben kann, der von Mitsubishi hergestellt wird. Chip 3 beinhaltet die elektronische Lese-/Schreibsteuerung und kann vom Typ Reach 1 sein, der von AT&T hergestellt wird. Chip 4 ist ein Synthesizer in Zusammenhang mit dem Lese/Schreib-Steuerchip 3 und ist vom Typ SC84038, der von Sierra Semiconductor hergestellt wird. Chip 5 legt Positionierungssignale an den Aktuator-Schwingspulenmotor (VCM) an und kann vom Typ 8932 sein, der von Allegro Microsystems hergestellt wird. Chip 6 speist den Laufwerksspindelmotor 26 und kann vom Typ 8902 sein, der von Allegro Microsystems hergestellt wird. Chip 7 ist ein Microcontroller/Servo-Prozessor vom Typ Z86C94, der von Zilog Inc. hergestellt wird. Chip 8 ist ein Firmware-ROM mit 32 KB eines beliebigen geeigneten Typs wie z.B. 27C256, der von Microchip hergestellt wird. Chip 9 ist ein Lese-/Schreibfilter vom Typ 8011 von Silicon Systems, Inc.

Wie im Blockdiagramm von Fig. 8 dargestellt, kann jedoch die Anzahl der benötigten Chips durch Kombinieren von Funktionen reduziert werden, die in der Ausgestaltung von Fig. 7 separat implementiert wurden. Mit Hilfe von Integrationstechniken können beispielsweise der Puffer- RAM und die Steuerungs- und Mikroprozessor-Elemente zu einem Multichip-Modul (MCM) kombiniert werden. Ferner können die Funktionen des Spindelmotor-Leistungschips 5 und des VCM-Aktuatorpositionierungsstromchips 6 zu einem einzelnen Chip kombiniert werden. Außerdem kann die Funktion des Lese-/Schreib-Steuerchips 3 und des Synthesizer-Chips 4 auf einem einzelnen Chip zusammengefaßt werden. Ebenso kann durch eine weitere Integration von Funktionen zu einem Multichip-Modul die Gesamtzahl der Chips auf drei reduziert werden.

Es ist ersichtlich, daß mit der erfindungsgemäßen Struktur ein Plattenlaufwerk mit einer extrem niedrigen Höhe oder einem extrem geringen Profil dadurch erzielt wird, daß die gedruckte Leiterplatte im selben Gehäuse untergebracht ist wie die HDA, die sich entweder im wesentlichen in derselben Ebene wie eine Platte in einem Einzelplattengehäuse oder in einer Ebene zwischen den Ebenen der Oberflächen der Platten in einem Mehrplattengehäuse befindet. Gleichzeitig werden durch die Anordnung der Leiterplatte in dem Gehäuse die Schaltungsbauteile vor Handhabungsschäden und dem Aufbau elektrostatischer Ladungen durch menschlichen Kontakt mit den Bauteilen geschützt. Ferner ist das flexible Kabel durch das Gehäuse gegen mechanische Schäden und gegen die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen geschützt.

Die Plattenlaufwerkskonfiguration der vorliegenden Erfindung bietet viele Vorteile gegenüber konventionellen Plattenlaufwerken dieses Typs. Das vorliegende Laufwerk kann als einzelnes herausnehmbares und auswechselbares Laufwerk in einem Notebook-Computersystem eingesetzt oder als Mehrfachlaufwerke in Computersystemen wie Laptops und Desktops benutzt werden, die größere Datenspeicherkapazitäten benötigen, als sie von einem einzelnen 200 MB Laufwerk bereitgestellt werden können. Ferner kann eine in einem Notebook-Computer benutzte Einzelplatte von einem Benutzer aus diesem entfernt und für die Verwendung in einem Laptop- oder Desktop-Computer montiert werden, so daß der Benutzer mit einem Minimum an Zeit und Mühe Daten von einem Computersystem auf ein anderes übertragen kann.


Anspruch[de]

1. Plattenlaufwerksvorrichtung, umfassend:

wenigstens eine Festplatte (13) mit zwei Oberflächen, wobei jede Oberfläche eine Mehrzahl von konzentrischen Aufzeichnungsspuren aufweist;

ein Mittel (26), um die wenigstens eine Festplatte (13) drehbar zu lagern und zu drehen;

einen Wandler (16) mit wenigstens einem Paar Lese/Schreibköpfen zur Reproduktion von Informationssignalen von den Aufzeichnungsinformationssignalen auf den Oberflächen jeder Festplatte (13);

einen Aktuator (14) zum Positionieren des Wandlers (16) auf unterschiedlichen Spuren jeder der Plattenoberflächen;

eine elektronische Schaltung (1-8) zum Steuern des Aktuators (14), um den Fluß der Signale zu und von dem Wandler (16)zu regeln;

ein Gehäuse (11) zur Aufnahme der genannten wenigstens einen Platte (13), des Lagerungs- und Rotationsmittels (26), des Wandlers (16), des Aktuators (14) und der elektronischen Schaltung (1-8), dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (1-8) auf einer Leiterplatte (41) montiert ist, die neben der genannten wenigstens einen Platte (13) angeordnet ist und von dieser in einer Ebene verläuft, die im wesentlichen dieselbe ist wie die der wenigstens einen Platte (13)

2. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 1, bei der wenigstens eine Festplatte einen Durchmesser von nicht mehr als etwa 8,89 cm (3,5 Zoll) hat.

3. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich in dem Gehäuse eine Platte befindet und die Höhe des Gehäuses nicht mehr als etwa 0,86 cm (0,34 Zoll) beträgt

4. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich in dem Gehäuse zwei Platten befinden und die Höhe des Gehäuses nicht mehr als etwa 1,27 cm (0(50 Zoll) beträgt.

5. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich in dem Gehäuse vier Platten befinden und die Höhe des Gehäuses nicht mehr als etwa 1,9 cm (0.75 Zoll) beträgt.

6. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich in dem Gehäuse sechs Platten befinden und die Höhe des Gehäuses nicht mehr als etwa 2,54 cm (1,0 Zoll) beträgt.

7. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der sich wenigstens eine Festplatte, das Mittel zum drehbaren Lagern und Rotieren, der Wandler und der Aktuator in einem separat verschlossenen Fach innerhalb des Gehäuses befinden, um zu verhindern, daß sich Schmutzstoffe auf einer Oberfläche der wenigstens einen Festplatte ablagern.

8. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die elektronische Schaltung ohne Auseinanderbauen des Gehäuses aus diesem herausgenommen und in dieses eingesetzt werden kann.

9. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der das Gehäuse Enden und Seiten aufweist und sich die elektronische Schaltung und der Aktuator am selben Ende des Gehäuses befinden.

10. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 9, bei der sich die elektronische Schaltung und der Aktuator an verschiedenen Seiten desselben Endes des Gehäuses befinden.

11. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche mit flexiblen Kabeln zum Anschließen der elektronischen Schaltung an ein Benutzersystem, wobei die flexiblen Kabel vollkommen in dem Gehäuse angeordnet sind.

12. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 3, bei der das Gehäuse eine Breite von etwa 10,16 cm (4 Zoll) und eine Länge von etwa 14,6 cm (5,75 Zoll) hat

13. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Platte eine Speicherkapazität von wenigstens 120 MB hat.

14. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 4, bei der die beiden Platten eine kombinierte Speicherkapazität von wenigstens 240 MB haben.

15. Plattenlaufwerksvorrichtung nach Anspruch 5, bei der die vier Platten eine kombinierte Speicherkapazität von wenigstens 480 MB haben.

16. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die bzw. jede Platte eine Speicherkapazität von wenigstens 120 MB hat.

17. Plattenlaufwerksvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die genannte elektronische Schaltung ein Multichip-Modul umfaßt, das in dem Plattenlaufwerksgehäuse angeordnet ist







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