CN1257273A

CN1257273A - 磁头装置

Info

Publication number: CN1257273A
Application number: CN99126328A
Authority: CN
Inventors: 野村泉; 森田治幸; 白石一雅; 川合满好; 和田健
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: SG90075A1; CN1296896C; US6339519B1

Abstract

本发明提供一种磁头装置,其中磁头IC芯片可以更加靠近磁头,并且可把热影响控制在允许范围内。该磁头装置包含:其上具有磁头的磁头滑块;悬臂元件,其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块;以及磁头IC芯片,其中:悬臂元件的另一端固定在另一元件上。磁头IC芯片安装在悬壁元件上。若选择IC芯片使其面向磁盘一侧具有适当的面积并安装在悬臂元件上,IC芯片本身的温度可以维持在允许范围内,磁头的温度也可以维持较低。

Description

磁头装置

本发明涉及一种磁头装置，其包含：具有磁头的滑块(slider)、载有所述滑块的弹性悬臂结构和磁头IC芯片。

在常规的磁头装置中，用于在磁记录介质例如磁盘上写和/或读磁信息的磁头通常安装在滑块上，该滑块相对于磁记录介质维持浮动状态。该滑块被从支臂延伸的弹性磁膜形成的悬臂元件承载。

该磁头IC芯片用于放大向磁头写入用的电流和从磁头读出用的电压，并且控制写/读操作；该磁头IC芯片通常安装在一可动支臂上，该可动支臂用于承载悬臂元件的一端。然而，当将磁头IC芯片安装在可动支臂上时，将磁头IC芯片连接到磁头上的引线可能变长，导致产生噪声。此外，由于引线长度增加产生的寄生电阻和电感分量对脉冲信号的上升和下降时间产生影响使之增加，从而妨碍了高速数据传输。为了解决这一问题，公开的昭53-69623号日本专利公告已经提出将磁头IC芯片安装在滑块上。此外，为了解决相似的问题，公开的平3-108120号日本专利公告也已经提出将IC芯片分成为IC主体部分和IC辅助部分，并将IC辅助部分安装在磁头滑块上。

按照这些公知的结构，虽然由于在磁头和磁头IC芯片之间延伸的长的引线引起的噪声问题可以解决，但还存在其它问题，由于在记录过程中通过IC芯片的电流引起的IC芯片本身发热使IC芯片温度升高，磁头会受到IC芯片发热的热影响。

更具体地说，当磁头IC芯片安装在可移动支臂上时，由于可移动支臂具有足够的热容量和很大的散热面积，由于通过所述可移动支臂传热以及由支臂表面散热，可以控制IC芯片的温度使之充分降低。此外，由于IC芯片位置距磁头较远，极少可能使磁头受到IC芯片发热的有害影响。相反，当IC芯片位于在滑块上时，难于保证足够的散热表面的面积，使得不能指望通过磁头IC芯片产生的热辐射来降低温度。此外，由于滑块具有有限的热容量，也不能指望通过热传导来降低温度。因此，磁头IC芯片的温度升高，导致IC芯片的可靠性下降。再者，由于磁头位置接近磁头IC芯片，很可能使磁头受到IC芯片产生的热量的热影响，因此，磁头本身的温度可能升高到不能允许的数值

一般认为，IC芯片中的结允许的温度最高为150℃。这是因为，在芯片中的晶体管的各个结，当它们长时间工作在超过150℃的温度下时通常导致受损。

为了得到更强的记录电流，需要向磁头IC芯片提供更大的电功率。这是因为，为了使磁记录密度更高，介质的可靠性必须提高，因而Hc值也必须提高。另一方面，当按高频进行记录时，需要更高的电压以便得到精确的波形。

本发明的申请人已经在申请号为平10-49105的日本专利申请中提出一种结构，通过将IC芯片安装在该悬臂上的最佳位置来改善辐射散热特性。然而，当IC芯片消耗的电功率增加时，需要某些装置来控制IC芯片的温度使之抵于150℃(即其耐热的温度)。

为了解决上述问题，提出了本发明，本发明的目的是提供一种磁头装置，其中磁头IC芯片位置可以更加靠近磁头，并且可以将热影响控制在允许程度的范围内。

为了实现上述目的，本发明提供一种磁头装置，其包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，所述悬臂元件在其另一端固定到另一元件上，其中所述磁头IC芯片安装在所述悬臂元件上。

本发明的发明人发现，按照上述的磁头装置的结构，即，其中将其上装有磁头的磁头滑块安装在由薄弹性材料构成的悬臂元件的端部，当磁头IC芯片安装在悬臂元件上时，取决于磁头IC芯片的表面面积，热传导和散热可能是不够的，IC芯片的温度可能上升超出允许值之外，磁头也可能受到热影响。发明人还发现，将其面向磁盘一侧的面积选择一适当数值时，IC芯片的温度可以保持在允许的范围内，磁头的温度也可以保持较低。

根据本发明的一个方面，磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，磁头IC芯片的重量等于或小于1毫克，其磁盘一侧的面积等于或大于0.6平方毫米。根据本发明的另一个方面，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于410毫瓦，其磁盘一侧的面积等于或大于1.1平方毫米。根据本发明的另一个方面，磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，安装点处形成的相对于所述磁盘最外围周边的相对线速度等于或大于15米/秒，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于410毫瓦，其面向磁盘一侧的面积等于或大于0.9平方毫米。根据本发明的再一个方面，磁头IC芯片的重量等于或小于1毫克，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于250毫瓦，其面向磁盘一侧的面积等于或大于0.6平方毫米。当磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于560毫瓦时，通过使其面向磁盘一侧的面积等于或大于1.4平方毫米，可以控制磁头IC芯片的温度使之等于或低于150℃。在这种情况下，当将磁头IC芯片安装的安装点处形成的相对于所述磁盘的相对线速度等于或大于25米/秒时，使其面向磁盘一侧的面积等于或大于1.3平方毫米。

当该面向磁盘一侧的面积小于上述范围时，磁头IC芯片的温度上升到允许值之外。由于这一原因，可认为这限制了将悬臂元件作为散热片使用，并且IC芯片的冷却是不够的。由于IC芯片的安装点靠近悬臂元件的尖端，磁头IC的温度上升较高。当然，这是由于作为热源之一的IC芯片靠近磁头。按照磁头IC芯片安装在悬臂元件上的这种结构(在上述的公开的日本专利公告中介绍的)，IC芯片本身的温度以及磁盘的温度上升到极高的数值。当磁头IC芯片中面向磁盘一侧的表面面积根据本发明确定时，IC芯片的温度以及磁盘的温度可以总保持在允许值的范围内。

最好，悬臂元件由例如不锈钢的弹性金属构成，磁头IC芯片通过一层例如为聚酰亚胺类树脂材料的电绝缘材料承载在悬臂元件表面上。此外，还最好满足如下的关系：

23.53×S2-73.938×S+77.99＜1000/W

其中，S是磁头IC芯片中的面向磁盘一侧的面积(平方毫米)，W是在磁头记录的过程中磁头IC芯片消耗的电功率(瓦)。

最好，由弹性金属构成的宽度小于悬臂元件宽度的弹性层形成在悬臂元件中安装该磁头IC芯片的表面上，有电绝缘树脂材料层形成在所述弹性层上，在所述电绝缘树脂材料层上敷设连接到磁头IC芯片的引线，并且用电绝缘材料覆盖所述引线。在这种情况下，磁头IC芯片配置在覆盖所述引线的例如聚酰亚胺的树脂材料层上并通过焊接或金键合与所述引线连接。最好，磁头IC芯片安装在悬臂元件中的与磁头滑块同侧表面上，并且磁头IC芯片距悬臂元件的封装高度低于磁头滑块的高度。

此外，本发明并不局限于将磁头IC芯片安装在悬臂元件上的位置，磁头IC芯片也可以安装在用于承载悬臂元件的悬臂承载元件上。

图1是根据本发明的一个实施例的磁头装置的平面图。

图2是沿图1中的线A-A所取的磁头装置的断面图。

图3是沿图1中的线B-B所取的磁头装置的断面图。

图4是表示在工作过程中磁头IC芯片温度和磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积之间的关系的曲线图。

图5是根据本发明的另一个实施例的磁头装置的侧立图。

图6是图5中所示实施例的磁头机构部分的放大示意图。

下面参照附图介绍本发明的各优选实施例。在图1中，磁头装置包含在其一端在固定点14固定到可移动支臂1上的悬臂元件2。所述悬臂元件2由弹性薄不锈钢片构成，该片朝向其尖端宽度逐渐减小，厚度通常约为70-75微米。

在悬臂元件2的上表面上，配置一宽度窄于所述悬臂元件2的挠性元件16。所述挠性元件16是由不锈钢制成的，厚度通常约25微米。在固定点14悬臂元件2固定到可移动支臂上，该挠生元件16从固定点14延伸到所述悬臂元件2的尖端。在挠性元件16的上表面上，形成例如为聚酰亚胺的电绝缘树脂材料层9，并且在所述电绝缘树脂材料层9中配置必要数量的用于输入和输出的引线7。

在悬臂元件2的尖端，将用于承载磁头4的磁头滑块3配置在形成在挠性元件16的上表面上的电绝缘树脂材料层9上。如图1中所示，所需数量的引线7经过磁头滑块3的两侧延伸到挠性元件16的尖端并从该尖端返回，如图2所示，通过金凸点15与磁头滑块3上的磁头4连接。这一连接部分由电绝缘树脂材料层5覆盖。

在悬臂元件2中的沿其长度的中间部分上，磁头IC芯片13安装在与磁头滑块3相同的表面上。如在图2中详细表示的，磁头IC芯片13安装在例如为聚酰亚胺的电绝缘树脂材料层9上，该树脂材料层9形成在悬臂元件2上的挠性元件16上并且注射形成例如为硅树脂的电绝缘树脂材料层5。引线7用焊剂或金键合电连接到磁头IC芯片13上，该引线利用例如倒装式接合穿过树脂材料的上覆盖层5和9。由于磁头IC芯片13这种封装结构封装体积小，适用于固定到小尺寸的元件例如悬臂元件上。此外，另一个优点是可以采用诸如焊接或金键合的可靠的连接方法。

如图2中所示，当处于封装状态的磁头IC芯片13的高度H1和磁头滑块3的高度H2，分别用由悬臂元件2的表面到磁头IC芯片13的距离和到磁头滑块3的上表面的距离表示时，磁头IC芯片13的高度H1短于磁头滑块3的高度H2。因此，在工作状态下，磁头IC芯片13不与磁记录盘的表面相接触。此外，具有的一个优点是，由于磁记录盘的旋转引起空气流动，IC芯片的冷却效果增强。

最好磁头IC芯片是一荷重芯片，其重量等于或小于1.0毫克。为了更稳定，磁头IC芯片重量等于或小于0.8毫克。当所述IC芯片安装在所述悬臂元件2上时降低磁头IC芯片的重量能防止机械振动特性恶化。

图4表示在工作状态下的磁头IC芯片13的温度和磁头IC芯片13中面向磁盘的表面面积之间的关系。该图表示对于磁头IC芯片13的各种等级的消耗电功率以及IC芯片13的重量总是等于或小于1.0毫克的各种情况。在该图中，在150℃处的水平线表示IC芯片中的结点的耐热温度，在其以上的虚线表示该耐热温度的上限，是通过增加由于在IC芯片和所述磁盘之间的相对运动引起的空气流动形成的冷却效果达到的。这一虚线示出的是，将磁头IC芯片安装在(相对于磁盘最外侧周边)形成约15米/秒的相对线速度的位置时的情况。如图所示，在工作状态下磁头IC芯片消耗的电功率增加越多，磁头IC芯片13中面向磁盘的表面面积需增加越多。

如图4所示，随着磁头IC芯片13中面向磁盘的表面面积增加，磁头IC芯片13在工作状态下的温度趋于降低。这是因为，由于磁盘的旋转产生的气流使芯片13中的热量散入到空气中。在靠近磁盘的表面处的气流速度比在其它表面处的气流速度要高，并且磁头IC芯片13中面向磁盘的表面面积增加得越多，利用空气通风散出的热量越多。此外，因靠近磁盘的表面处比在其它表面处通过辐射向磁盘散出的热量更多，冷却效果增强。因此，当将磁头IC芯片13中面向磁盘的表面面积规定在一根据磁头IC芯片13消耗的电功率确定的范围内，所述IC芯片13的温度可以维持在该耐热温度的范围内。在这种情况下，最好考虑磁头IC芯片13在悬臂元件上的安装点。

更具体地说，如由图4可明显看出的，磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积应当等于或大于0.6平方毫米。特别是，当磁头IC芯片13消耗的电功率等于或小于250毫瓦时，总的要求是磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积等于或大于0.6平方毫米。当磁头IC芯片13消耗的电功率等于或小于410毫瓦时，磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积等于或大于1.1平方毫米。此外，当磁头IC芯片安装在悬臂元件中面向磁盘一侧的表面上，以便相对于所述磁盘最外侧周边将产生等于或大于15米/秒的相对线速度，且磁头IC芯片13消耗的电功率等于或小于410毫瓦时，磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积可以等于或大于0.9平方毫米。当磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于560毫瓦时，通过使磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积可以等于或大于1.4平方毫米，可以将磁头IC芯片的温度控制得等于或低于150℃。在这种情况下，如果将磁头IC芯片安装在这样一个位置，即安装在使得相对于所述磁盘产生等于或大于25米/秒的相对线速度的位置，磁头IC芯片中面向磁盘的表面面积可以等于或大于1.3平方毫米。

本发明并不局限于将磁头IC芯片13安装在悬臂元件上的这样一种结构。即磁头IC芯片13可以安装在在该位置上，总能形成由于磁盘旋转产生的气流的任一的位置上，例如用来承载悬臂元件的承载元件上。图5和6示出了这样一种结构的实施例，其中配置了多个围绕轴11的轴线旋转的磁盘10。悬臂元件2的一个尖端承载磁头滑块3，另一个尖端固定到作为一个悬臂承载元件的可移动支臂1上。磁头IC芯片13安装在可移动支臂1中面向磁记录盘的表面上。详细地说，用于将磁头元件和磁头IC芯片连接到另一个电路的线路连接元件从悬臂元件2的面向磁盘一侧的表面敷设到可移动支臂1的面向磁记录盘的表面，并且将磁头IC芯片13置于可移动支臂1的面向磁记录盘10的表面的某位置上。如图所示，最好将磁头IC芯片13置于磁记录介质外周边的内侧。此外，最好将磁记录介质10的面向磁头IC芯片13的表面和磁头IC芯片13之间的距离D(如图6中所示)设为等于或小于1000微米。

如上所述，根据本发明，当磁头IC芯片的面向磁盘一侧的表面面积在规定范围内时，即使在所述磁头IC芯片消耗高电功率的状况下，工作过程中磁头IC芯片的温度也可以维持在允许的范围内。

Claims

1、一种磁头装置，包含 :其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，所述磁头IC芯片的重量等于或小于1毫克，且其面向磁盘一侧的表面面积等于或大于0.6平方毫米。

2、一种磁头装置，包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于410毫瓦，且其面向磁盘一侧的面积等于或大于1.1平方毫米。

3、一种磁头装置，包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上的某位置上，在该安装位置处相对于所述磁盘的最外围周边形成的相对线速度等于或大于15米/秒，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于410毫瓦，且其面向磁盘一侧的面积等于或大于0.9平方毫米。

4、一种磁头装置，包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，所述磁头IC芯片的重量等于或小于1毫克，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于250毫瓦，且其面向磁盘一侧的面积等于或大于0.6平方毫米。

5、一种磁头装置，包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于560毫瓦，且其面向磁盘一侧的面积等于或大于1.4平方毫米。

6、一种磁头装置，包含：其上具有磁头的磁头滑块；悬臂元件，其由薄弹性材料构成并在其一端承载所述磁头滑块；以及磁头IC芯片，其中：磁头IC芯片安装在悬臂元件的面向磁盘一侧的表面上的某位置上，在该安装位置处相对于所述磁盘的最外围周边形成的相对线速度等于或大于15米/秒，磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于560毫瓦，且其面向磁盘一侧的面积等于或大于1.3平方毫米。

7、根据权利要求1-6中之一所述的磁头装置，其中：所述磁头IC芯片通过电绝缘材料层承载在所述悬臂元件上。

8、根据权利要求1-7中之一所述的磁头装置，其中：由弹性金属构成的弹性层的宽度小于悬臂元件的宽度，所述弹性层形成在悬臂元件的安装有磁头IC芯片的表面上，在所述弹性层上形成电绝缘树脂材料层，与所述磁头IC芯片连接的引线敷设在所述电绝缘树脂材料层上，并且用电绝缘树脂材料覆盖所述引线。

9、根据权利要求8所述的磁头装置，其中：所述磁头IC芯片配置在覆盖所述引线的所述树脂材料层上并通过金键合连接到所述引线上。

10、根据权利要求9所述的磁头装置，其中：所述磁头IC芯片通过倒装式芯片接合方式连接。

11、根据权利要求1-10中之一所述的磁头装置，其中所述磁头IC芯片安装在所述悬臂元件上的与所述磁头滑块同一侧的表面上，并且所述磁头IC芯片距所述悬臂元件的封装高度小于所述磁头滑块的高度。

12、一种磁盘装置，包含：

磁头装置，其包括：其上具有磁头元件的磁头滑块、在其一端承载所述磁头滑块的悬臂元件、以及用于在其另一端承载所述悬臂元件的悬臂承载元件；以及

面向所述磁头装置设置以便相对于所述磁头装置相对旋转的磁盘介质；

其中磁头IC芯片安装在所述磁头装置上，所述磁盘装置的特征在于：

至少当向磁头元件的写入电流流过所述磁头IC芯片时，所述磁头IC芯片安装位置处总是形成由于所述磁盘介质旋转产生的气流；

所述磁头IC芯片消耗的电功率等于或小于410毫瓦；以及

所述磁头IC芯片的面向磁盘一侧的面积等于或大于1.1平方毫米。

13、根据权利要求12所述的磁盘装置，其中：设置有用于将所述磁头元件和所述磁头IC芯片连接到其它电路的线路连接元件，并且将所述磁头IC芯片配置在该线路连接元件上。

14、根据权利要求12或13所述的磁盘装置，其中：所述磁头IC芯片位于所述磁盘介质的外周边的内侧并与所述磁盘相面对。

15、根据权利要求14所述的磁盘装置，其中：所述磁头IC芯片和所述可旋转的磁盘介质的面向磁头IC芯片的表面之间的距离设为等于或小于1000微米。