制造业信息化
：机械研究与应用
基于ADS的新型硬盘磁头折片组合设计及仿真
周晶，江新，徐东建
（1.东莞职业技术学院机电工程系，广东东莞523808；2.东莞新科技术研究开发有限公司，广东东芜523800；
3，长江职业学院，湖北式汉430073）
摘要：提出了一种具有低特性阻抗，低功耗，高带宽的新型硬盘避头折片组合Flexure的设计，结合流行电磁仿真软
件ADS，重点对其电磁性能进行了设计，仿真及验证。该设计为新一代硬盘的设计与生产打下基础。
关键调：硬盘；Flexure设计；TDR仿真
中图分类号：TH12
文献标识码：A
文章编号：10074414(2012)010136-02
ThedesignofanovelflexureofHDDandsimulationbasedonADS
Zhou Jing', Jiang Xin’,Xu Dongjian
(1.Department of mechatronics engineering, Dongguan polytechnic uniersity, Dongguan Guangdong523808, China;
2. SAE(Dongguang) Co., Lad, Dongguan Guangdong 523800, China; 3. Changjiang professional college, Wuhan Hubei 430073, China)
Abstract: A novel Flexure design of HDD with obviously lower impendence and higher bandwidth is introduced, its electro-magnetic design, numerical simulation and verification are implemented with ADS, which enhances the design and production of the next generation of HDD
Key words: HDD; Flexure design; TDR simulation
1引言
硬盘驱动器（HardDiskDrive）作为一种信息记录和存储装置，被广泛地应用在人类的生活，工业，农业等各领域，扮演者不可或缺的关键角色。磁头折片组合（HSA）是硬盘驱动器的关键部件之一，其作用是驱动磁头完成精确导轨与定位，并通过其电子部件 Flexure进行信息的读与写操作[1]
笔者运用国际流行的电磁仿真软件ADS，提出并验证了一种较传统设计具有更低功耗，更低特性阻抗，更高带宽的新型Flexure设计，满足了新一代低功耗，大容量，高速硬盘的设计需求。
传统磁头折片组合Flexure设计及其问题 2
在硬盘工业，目前使用地较多的Flexure主要有传统型，InterleavedTrace型和Copper-GroundPlane 型三种。图1所示为三种常用Flexure截面示意图，从左到右依次为传统型，InterleavedTrace型和Cop-per-Ground Plane型。
图1(a）是一种传统的，应用广泛、较为原始的 Flexure设计。如图所示，正负信号单独走线，并行不俘。其由四层组成，从下到上依次为不锈钢层（SST Layer），绝缘层（PI层），线路层（Copperlayer）及表面覆盖层（Coverlayer）。这种Flexure其有高特性阻抗(30~100Q），低带宽（1~7GHz@-3dB）的特性。
图1（b）所示的InterleavedTrace型是在传统
Flexure的基础上，进一步将正负信号一分为二，以期降低特性阻抗，但其带宽基本保持在传统型水平。此类设计特性阻抗一般在30~70(2)间，还是较高。
图1(c）所示Copper-GroundPlane型是在PI层和SST层之间导人一层较薄的铜作为接地层，以进一步降低特性阻抗，提高带宽。这种设计的特性阻抗与带宽的匹配性较差，往往低特性阻抗不能得到较宽的带宽。而且，与提升之性能相比，该设计制造与应用成本较高。因此，这种类型Flexure不适宜大规模应用，只能作为一种过渡性的解决方案。
Copper Trace
8s2
(a)
(b)
图1三种常用Flexure截面图
(d)
新一代硬盘需要Flexure特性阻抗进一步降低（接近甚至小于10Q），带宽有效提高（达到10GHz@-3dB）。而当前Flexure设计均无法满足这种需要。
新型磁头折片组合Flexure基本结构
3
为降低产品特征阻抗，提升数据传输速度，必须开发出具有更低特性阻抗和更高带宽的新产品。为
收稿日期：2011-12-28
作者简介：周品（1981-），女，期北宜昌人，讲师，研究方向：机械电子等。·136·