JP2000268336A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気ディスク装置

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JP2000268336A JP11066016A JP6601699A JP2000268336A JP 2000268336 A JP2000268336 A JP 2000268336A JP 11066016 A JP11066016 A JP 11066016A JP 6601699 A JP6601699 A JP 6601699A JP 2000268336 A JP2000268336 A JP 2000268336A
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  • Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子計算機及び情報処理装置等に用いられる
磁気ディスク装置において、200MHz以上の高周波記録を
実現するための電気条件を満足する電気配線を用いた磁
気ディスク装置の構成を提供する。 【解決手段】 磁気記録媒体への記録手段を少なくとも
有する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドへの記録電流供給手
段である電気配線を上記磁気ヘッドを機械的に支持する
サスペンション部材上に形成し、特に磁気ヘッド記録部
の最大インピーダンスよりも特性インピーダンスが高い
電気配線を用いて磁気ヘッド記録部に記録電流を供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子計算機及び情
報処理装置等に用いられる磁気ディスク装置に係り、特
に該磁気ディスク装置において200MHz以上の高周波記録
を実現するための電気条件を満足する電気配線を用いた
磁気ディスク装置構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報機器の記憶装置には、主に半導体メ
モリと磁性体メモリが用いられる。アクセス時間の観点
から内部記憶装置に半導体メモリが用いられ、大容量か
つ不揮発性の観点から外部記憶装置に磁性体メモリが用
いられる。今日、磁性体メモリの主流は、磁気ディスク
と磁気テープにある。これらに用いられる記録媒体に
は、基板ないしはテープ上に磁性薄膜が成膜してある。
これらの記録媒体に磁気情報を書き込むため、電磁変換
作用を有する磁気ヘッド記録素子が用いられる。また、
磁気情報を再生するため、磁気抵抗現象ないしは、巨大
磁気抵抗現象あるいは電磁誘導現象を利用した磁気ヘッ
ド再生素子が用いられる。これら機能素子部は、磁気ヘ
ッドと呼ばれる入出力用部品に設けられている。
【０００３】本発明は、かかる磁気記憶装置のうち、高
周波記録用磁気ディスク装置の構成に関わり、特に、高
周波記録を実現する上で有効となる電気配線自体および
該電気配線と磁気ヘッド記録素子部を含んでなる磁気デ
ィスク装置の構成に関する。
【０００４】磁気記録高性能化の大きな流れには、たと
えば、日経エレクトロニクス１９９８年４月６日号１５
５頁から１６５頁の「ＭＲヘッドで記録密度を５Ｇビッ
ト／（インチ）2に」に記載されているような高記録密度
化の流れとともに、電子情報通信学会技術研究報告[磁
気記録]１９９８年１０月１５日号７頁から１２頁に記
載されているような高周波化の流れがある。本発明は後
者の高周波化の新技術に関する。
【０００５】従来の磁気記憶装置では、該装置における
記録および再生時の周波数は100MHzを超えることはなか
った。しかしながら、将来の高密度磁気記憶録装置で
は、大量のデータを短時間に入出力させる必要性から、
該装置におけるデータ転送性能を50MB/s以上に高めなけ
ればならない。該装置におけるデータ転送性能50MB/sと
は、周波数のレンジで200MHz以上（50×8/2 Hz）を意
味する。
【０００６】記録周波数が100MHzを超えない範囲では、
記録再生を制御・実行するIC と磁気ヘッド間の電気的
結合には、細線をよったツイスト線が用いられていた。
しかし、ツイスト線では誘導成分（インダクタンス成
分）が多く高速記録に伴う高周波信号を伝達しにくい問
題がある。
【０００７】この問題に対して、例えば日経エレクトロ
ニクス1998年4月6日号168頁に記載された配線一体型サ
スペンションとも呼ばれるサスペンションが用いられよ
うとしている。このサスペンションでは信号および電力
を供給する配線が直接サスペンション上に形成されてい
る。同部材の配線は写真蝕刻法により形成されるため、
配線幅および2線間の間隔を30μm以下にできる。これに
より配線のインダクタンスを50nH以下に抑えることがで
きる。この効果から、配線一体型サスペンションを用い
た装置では200MHz以上の記録動作が実現できると考えら
れた。
【０００８】しかし、実際に配線を作り磁気ヘッドと結
合したのみでは、所望の高周波記録特性を得ることは出
来なかった。この原因は、記録電流に含まれる高調波成
分の波長に起因する。このため、この問題を解決するた
めには、電気配線長を短くするしかないと考えられた。
【０００９】図１に示した例は、上記問題を解決するた
め、配線一体型サスペンションをさらに改良したもので
あり、Read/Write IC２が磁気ヘッド１に接近してサス
ペンション３上に設けられている。図中、４は信号およ
び電力供給用電気配線、５はアーム、６はアーム取り付
け用かしめ穴である。この技術はChip on Suspension
と呼ばれ、たとえば、日本応用磁気学会第２２回講演会
（１９９８年）において報告されている（講演概要集４
７５頁）。
【００１０】配線長を短くする目的で、Read/Write IC
を磁気ヘッド近傍のサスペンション上に設ける技術は上
記技術資料から明らかであるが、Read/Write ICを放熱
性の悪い部材上に設置すると熱による伸びや歪みが発生
し、装置性能を劣化させる原因となる。さらに、機械的
可動部にRead/Write ICを乗せたことによる質量の増
加、配線数の増加等の問題も生じる。いずれの問題もそ
の対策に新たな改良が必要であり装置価格の上昇は避け
られない。
【００１１】また。伝送路のインピーダンスを一様にす
る提案(特平表１０−５０７０２８）もなされている
が、この提案によっても高周波記録を実現するには難点
がある。この提案は、伝送路のインピーダンスを一様に
（変化を平滑化）することで、線路内の反射を防ぐもの
である。
【００１２】しかしながら上記方法を適用して線路内の
反射がない状態を作ってもヘッド、線路間のインピーダ
ンス整合ができなければ、ここで最大の反射が起り電気
長を長くできなくなることは明白である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】記憶装置の性能は、入
出力動作時のスピードと記憶容量によって決まり、製品
競争力を高めるためにはアクセス時間の短縮化と大容量
化が必須である。この要求を満足するためには、高周波
記録磁界による書き込み動作が必要となる。この要求を
満足させるため、配線をサスペンションに直接形成した
配線一体型サスペンションが一般に用いられようとして
いる。
【００１４】しかし、上記に述べたように単に電気配線
をサスペンション上に形成しても高周波記録には不適で
あることが明らかとなった。
【００１５】本発明の目的は、磁気ディスク用の電気配
線と磁気ヘッド記録部の新たな構成を開示することで、
価格上昇が無く、200MHz以上の高周波記録動作を実現で
きる磁気ディスク装置技術を提供することにある。
【００１６】以下、本発明の種々の実施形態に基づいて
詳細に本発明を説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】第２図および第３図を用いて本発
明の第１の実施例を述べる。第３図は、本発明を実施し
た磁気ディスク装置記録部の概念図を示す。図２に示す
記録部は、電気情報を磁気情報に変換し、かつ、再生動
作を実現する磁気ヘッド１、磁気ヘッドを機械的に支持
し、かつ、記録媒体への押し付け荷重を発生させるサス
ペンション３,同サスペンションを支持するアーム５、
磁気ヘッドへの電気信号伝達手段である電気配線４から
構成される。電気配線４は、電気信号の入出力及び信号
処理を行なうRead/Write IC（図３に示すIC２と同じ：
以下単にR/W ICと呼ぶ）に接続される。
【００１８】R/W IC２の位置は、図３に示したように
磁気ディスク装置の筐体に固定された回路基板上、ない
しはロータリアクチュエータ上、あるいはアーム上等、
種々考えられるが本発明では特に限定をする場合以外何
らの制約を受けるものではない。図３中、１１は記録媒
体、９はロータリーアクチュエータ、４は電気配線、５
はアーム、３はサスペンション、８はケースである。
【００１９】図２(a)に示すように電気配線４は、サス
ペンション３上に形成してある。電気配線４は、導電性
の金属から構成しており、サスペンション等、他の金属
部品と電気的な絶縁状態を維持する目的から絶縁膜にて
保護されている。
【００２０】この構造を図２(b)に示す。この図２
（ｂ）は、図２(a)に示した線A-Aにおける断面を示す。
サスペンション３は、厚さ25μｍのステンレス鋼板から
形成した。この上に絶縁膜となる厚さ20μmのポリイミ
ド樹脂７−１を被着し、電気配線４を形成した。各電気
配線4-1、4-2、4-3、4-4の幅は5.4μmで、厚さも5.4μm
とした。電気配線部の膜構造は、Au/Ni/Cu/Crである。
【００２１】これらの電気配線を電気的ないしは機械的
に保護する目的で厚さ10μmのポリイミド樹脂７−２を
最後に積層した。以上用いたポリイミド樹脂の比誘電率
は、約３．３である。
【００２２】図４に上記構造を有する線路の特性インピ
ーダンスを測定した結果を示す。同図には、図２に示し
たポリイミド樹脂７−１の膜厚を10μmにした場合と2μ
mにした場合の結果を合わせて示す。いずれの結果も周
波数の増加に伴い特性インピーダンスが減少する傾向に
あることが分かる。周波数を1GHzに固定して特性インピ
ーダンスの値を比較すると、ポリイミド樹脂の膜厚が20
μmの場合150Ω、ポリイミド樹脂の膜厚を10μmに下げ
ると100Ω、さらにポリイミド樹脂の膜厚を下げ2μmに
すると50Ωとなる。電気配線の特性インピーダンスは、
絶縁物であるポリイミド樹脂の膜厚の減少と共に減少す
る事が分かる。
【００２３】次に、これらの結果と本実施例で使用した
磁気ヘッドのインピーダンスの変化を比較する。図４に
磁気ヘッドのインピーダンスの変化を合わせて示す。図
から、磁気ヘッドのインピーダンスは、周波数1GHz近傍
で最大の100Ωとなり、周波数が高くなるほど減少する
事が分かる。
【００２４】この変化を電気線路の特性インピーダンス
の変化と比較すると、ポリイミド樹脂の膜厚が20μmの
場合、全ての周波数条件で特性インピーダンスが上回っ
ているのが分かる。しかし、ポリイミド樹脂の膜厚を10
μmにすると、特性インピーダンスが上回るのは、磁気
ヘッドのインピーダンスが最大となる約1GHz以下に限ら
れることがわかる。さらにポリイミド樹脂の膜厚を2μm
にすると、特性インピーダンスが上回るのは、約600MHz
以下の低周波条件に限られる。
【００２５】以上の電気配線が有する特性インピーダン
スと磁気ヘッド記録素子部のインピーダンスとの関係を
さらに調べる目的で各電気配線に磁気ヘッドを繋いで電
流の立ち上がり時間を測定した。
【００２６】図５は、この記録電流の立ち上がり時間
（τ:振幅が10%から90%に至る時間）を測定した結果で
ある。各電気配線は長さを種々変化させ、長さの変化に
対し、τの変化を測定した。各電気線路の入力側には、
R/W ICを繋ぎ、磁気ヘッドの電流入力端でτを測定し
た。ちなみに、この測定に用いたR/W ICはτ≒0.5ns
（出力端でのτ）の電流パルスが出力されていることを
確認している。
【００２７】図５の測定結果に着目すると、ポリイミド
樹脂の膜厚が20μmの場合、言い換えると、全ての周波
数条件で磁気ヘッド記録素子部のインピーダンスを上回
る電気配線の場合（条件１）、磁気ヘッド記録素子部に
流入する電流パルスの立ち上がり時間τは、配線路長を
長くしても略1.5ns以内で影響が少ない事が分かる。ま
た、ポリイミド樹脂の膜厚が10μmである、言い換える
と、電気配線路の特性インピーダンスが磁気ヘッド記録
素子部の最大インピーダンスに満たない場合（条件
２）、τは、略2.0ns以内を維持するが、条件１に比べ
変化がやや大きいことがわかる。
【００２８】一方、ポリイミド樹脂の膜厚が2μmである
場合、言い換えると、周波数600MHz以内の低周波でのみ
電気配線路の特性インピーダンスが磁気ヘッド記録素子
部のインピーダンスを上回る場合（条件３）、τは、電
気配線路長の増加と共に極端に大きくなり、急速に劣化
する。
【００２９】以上の結果から、特性インピーダンスの値
が小さい程、また、電気配線路長が長くなるほどτも長
くなることが分かる。この傾向は、電気配線路に損失が
ある限り生じるものである。しかし、条件１あるいは条
件２は、条件３に比べτの変化が極端に少ないことがわ
かる。したがって、この現象は、電気配線路損失に絡む
問題を他の因子が防いでいると考えられる。以上の現象
が生じる理由については次のように考えることが出来
る。
【００３０】すなわち、磁気ヘッドの記録記録素子部部
は、コイルから構成される。従って、電気的には誘導負
荷となる。したがって、磁気ヘッド記録記録素子部のイ
ンピーダンスは、周波数と共に一様に増加するはずであ
る。しかしながら、実際の磁気ヘッドでは、コイルから
の磁界を誘導する磁性膜に周波数特性があるため（磁気
ヘッドを構成する磁性膜の透磁率が周波数で変化するこ
と、磁性膜に流れる渦電流の影響による）、高周波条件
でインピーダンスが減少する傾向にある。従って、磁気
ヘッドのインピーダンスは、最大値を有することとな
る。
【００３１】このようなインピーダンスの変化をきたす
磁気ヘッドと、異なる特性インピーダンスの変化をきた
す電気線路とが電気的に整合する事は困難である。この
ため、不整合部で反射が起こり波形が歪むこととなる。
また、この歪みは電気配線路長が長くなるほど、高周波
成分の位相ずれが進むため顕著となる。
【００３２】τを短くすること、即ちR/W IC出力時と同
じ波形にすることは、この波形歪みを防ぐことを意味
し、波形歪みを少なくするためには反射を防げば良いと
の結論に達する。
【００３３】磁気ヘッドの最大インピーダンスより、電
気配線の特性インピーダンスを高めることは、全ての周
波数条件で磁気ヘッドのインピーダンスより線路の特性
インピーダンスを高めることである。これは、現象的に
は磁気ヘッドが電気的な負荷としてR/W IC側から見え難
くなることを意味する。したがって、電気配線と磁気ヘ
ッド記録素子部との接続点における不整合の影響が現れ
難くなり、この効果として配線路長に対するτの裕度が
増加したと考えられる。
【００３４】立ち上がり時間τは、磁気ヘッドを高速で
スイッチングさせる上で重要なパラメータであり、τが
１bit情報を記録する時間内に留まる必要がある事は容
易に理解できる。
【００３５】本発明で目的とする200MHz以上の記録周波
数では、2.5ns以内で記録磁界をスイッチングさせる必
要があり、本実施例で述べる磁気ヘッド記録素子部の場
合、電流入力から磁界発生に及ぶ時間遅れを加味すると
τを概ね1ns以内に収める必要があった（尚、一般的に
は電流入力から磁界発生に及ぶ時間遅れは、ヘッド構
造、電流振幅に依存する。。
【００３６】図５の測定結果に着目すると、全ての周波
数条件で電気配線の特性インピーダンスが磁気ヘッド記
録素子部のインピーダンスを上回る条件（条件１）の場
合、80mm程度の配線路を用いても、この目標を満足する
事が分かる。また、電気線路の特性インピーダンスが磁
気ヘッド記録素子部の最大インピーダンスに満たない条
件（条件2）では、50mm以内に制限され、さらに特性イ
ンピーダンスが磁気ヘッド記録素子部のインピーダンス
を下回る条件（条件３）では、20mm以内に制限されるこ
とがわかる。
【００３７】磁気ヘッドとR/W ICとの距離を長くできる
程、R/W ICの取り付けが容易となることは容易に理解で
きる。すなわち、線路を長くできれば、R/W ICは可動部
分であるアームやサスペンションさらにヘッド近傍まで
近づける必要はなくなる。このため、ヘッド近傍にR/W
ICを設ける場合に生じるR/W ICからの発熱、可動部での
質量の上昇、R/W ICを駆動するための配線の増加等の問
題は回避することが出来ることになる。この効果から、
高周波記録性能を従来と同様の生産性および装置価格で
実現することが可能となる。
【００３８】本発明で開示する特性インピーダンスの高
い電気配線路が有する上記特徴は、磁気ヘッド記録素子
部のインピーダンスとの関係に依存することは、上記の
測定結果から明白であり、電気線路の特性インピーダン
スを磁気ヘッド記録素子部のインピーダンスより高める
事による効果と理解される。上記実施例では、全ての周
波数範囲でこの関係を規定したが、本発明を実現する上
でさらに狭い周波数条件に限定しても略等しい効果が得
られた。この例を実施例２として以下に述べる。
【００３９】第２の実施例は、記録電流に含まれる高調
波成分に着目したものである。記録電流は、一般に台形
状の矩形パルスであり、それには、高周波の周波数成分
が含まれている。この中でτを決める周波数成分は、一
般に 0.35/τから求まると言われている。しかし、詳細
に計算を行なうと誤差が多く、200MHzの記録を実現する
ために必要となるτ≒1nsを±0.1ns以内の精度で表現す
るためには、1/τの高い周波成分を考える必要があるこ
とが本実施例から分かった。
【００４０】図１０は、上記高調波成分の影響度を求め
る為に行った計算の一例である。計算は、立ち上がり時
間0.8nsecの台形パルスをフーリエ変換し、同台形パル
スに含まれる周波数成分を抽出した後、任意の周波数以
上の成分を意図的に削除した後（高調波成分をカット）
に逆フーリエ変換を行い、立ち上がり時間の変化を求め
る方法による。
【００４１】図の横軸は、カットした高調波成分の下限
値（単位はMHz）、縦軸は逆フーリエ変換したパルス波
形の立ち上がり時間(単位はナノ秒（nsec.）)を示す。
立ち上がり時間τirの定義には、10%から90%までの時間
を定義する場合と5%から95%までの時間を定義する場合
があり、図にはこれらを併記してある。
【００４２】結果に着目すると、カットする周波数が高
くなる程、τir5-95%、τir10-90%ともに小さい値とな
り、波形の劣化が少なくなることが分かる。特に1250MH
z（台形パルスの立ち上がり時間の逆数から求まる周波
数：1/0.8nsec）以上の周波数をカットした場合、τir
の変化は飽和傾向にあり、この周波数以上の成分は、元
波形のτirを保存させる上で重要でないことが分かる。
逆の言い方をすると、立ち上がり時間の逆数から求まる
周波数を上限とした成分を通過させることで元波形の変
形が押さえられることになる。
【００４３】従来の考えである0.35/τから求まる周波
成分を本計算例に適用すると、考える周波数の上限は43
7MHzとなる。この値は図10の左枠外に位置し、計算結果
を外挿すると元波形との差が著しく広がることが分か
る。
【００４４】この結果から200MHz以上の記録を達成する
ため、τを1ns以内に設定する必要がある場合には、1GH
z以上の高周波成分を考える必要があることが分かっ
た。そこで、本実施例では、この1GHz以上の周波数条件
の全てで線路の特性インピーダンスを磁気ヘッドのイン
ピーダンスより高めることとした。
【００４５】この実施例においてもτの変化に関して上
記第１の実施例と類似の結果が得られた。特性インピー
ダンスの高い電気配線を用いた場合は特性インピーダン
スの低い電気配線を用いた場合に比べ、電気配線路長を
長くした場合にもτの劣化が少なくなるという上記実施
例で確認された効果は、本発明によって初めて明らかに
されたものであり、この効果から、R/ W ICの位置を
磁気ヘッド記録素子部から遠ざけた状態でも高周波数記
録、即ち高速記録の達成を可能としたものであり、生産
技術上の利点は極めて大きい。
【００４６】第３の実施例は、第２の実施例と同様、特
定の周波数条件に本発明を適用した例である。既に述べ
たように記録電流に含まれる高調波成分でτに影響する
のは、1/τで示される周波数を上限とする周波数成分で
ある。したがって、τの変化を少なくするため、本実施
例では1/τの周波数に着目して、電気配線の特性インピ
ーダンスと磁気ヘッド記録部のインピーダンスの関係を
規定した。具体的には、τir=0.8nsecを実現できるよ
う、1250MHz（1/τir）の周波数で電気配線の特性イン
ピーダンスが磁気ヘッドのインピーダンスより高くなる
ようにした。第２の実施例と比較し、インピーダンスの
大小関係が特定の周波数条件に絞れらる点のみが異な
る。
【００４７】本実施例においても上記実施例２と同様の
効果（線路長を長くできた）が得られた。特に着目すべ
きは、周波数を1/τに特定した事により、等しいインピ
ーダンスを有する磁気ヘッド間でのばらつきが少なくな
る効果が得られたという点である（ここでのばらつき
は、磁気ヘッド入力端での電圧のばらつき、およびτの
ばらつきを意味する）。
【００４８】以上述べた実施例においては、インダクタ
ンスが40nH以下の磁気ヘッド記録素子部を用いた。この
条件は、電気配線路の特性インピーダンスに限界がある
ことに起因する。電気配線路の特性インピーダンスは、
電気配線路が無損失と近似すると（単位長さ当たりのイ
ンダクタンス／単位長さ当たりのキャパシタンス）の1/
2乗から求まる。特性インピーダンスを高めるために
は、この単位長さ当たりのインダクタンスを高め、キャ
パシタンスを下げれば良い。インダクタンスは、電気配
線路間隔を広げる事で高められるが、キャパシタンスを
下げるには電気配線路幅を狭くするか、絶縁層に誘電率
の低い材料を用いる必要がある。配線路間隔を広げる事
は、それを形成するサスペンションの幾何学的寸法との
関係で自ずと許容範囲が定められる。
【００４９】一方、キャパシタンスを下げるために線路
幅を狭める対策においても、磁気ヘッドを駆動する（低
いインダクタンスの磁気ヘッドで磁界を発生させる）た
めに数十mAオーダの電流を流す必要性上、自ずと許容範
囲が定められる。また、誘電体の比誘電率を下げらるこ
とについても、材料物性上からその可能範囲が定められ
る。（仮に空気でも誘電率１）。
【００５０】以上の条件を勘案すると特性インピーダン
スの調整可能範囲は、概ね50Ωから150Ωとなる。この
電気配線路からの条件により、使用可能となる磁気ヘッ
ドのインピーダンス範囲は、概ね40nH以下（本実施例の
場合、インピーダンスの最大値150Ω）になる。
【００５１】本発明で対象となる磁気ディスク装置は、
最大記録周波数が少なくとも200MHz以上である。以下こ
の理由を述べる。上記に述べた高周波での反射の問題
は、考えるべき周波数成分の波長（伝播速度）の1/10
（あるいは1/8）の長さが線路長より短くなると顕著に
なる事が知られている。200MHzの周波数では、一周期が
5nsとなる。この時間内に誘電率3.3程度のストリップ線
路なら、約75mm伝播する。また、100MHzでは、150mmの
伝播距離となる。従来の磁気ディスク装置で使用される
電気線路長は、約85から150mm程度なので100MHz以下な
ら問題は生じない。
【００５２】しかし、周波数を200MHzに高めると線路長
を75mm以内にとどめる必要が生じる。しかし、本発明で
開示する電気配線路条件を満足させると、図５に示した
ように200MHzの記録周波数でも75mm以上の電気配線路で
伝播できる。この効果から、R/W ICをあえて可動部に設
置する必要はなくなる。このため、従来の磁気ディスク
装置と同様の装置構成を採用でき、安価な製品を開発で
きる。この効果から、製品競争力の高い磁気ディスク装
置を実現できる。
【００５３】本発明において対象としている特性インピ
ーダンスZ0は Z0≒（L0／C0）０．５ ここではＬ０、C0は単位長さ当たりのインダクタンスと
容量から求まる。
【００５４】磁気ディスク装置の電気配線路は往復線路
であるため、線間に容量を有し、 Z0が無限大になるこ
とはない。 Z0の値の大きな電気配線路としては、フィ
ーダ線（線間距離約１cm）が知られているが、高々３０
０Ωである。この値を越える電気配線路は、極端に往復
線路間が離れている形状とならざるを得ない。従って、
電気的な知識を有する同業者であれば本発明で主張する
特性インピーダンスの上限は概ね３００Ωであることが
理解されるはずである。
【００５５】また、特性インピーダンスの上限は、電源
電圧によっても制限される。以下にその詳細を述べる。
特性インピーダンスを決定するL0と伝送路長lとの積
は、電気配線路が有する全インダクタンス量となる。こ
れにヘッドのインダクタンスLhを足すと記録電流を供給
するR/W ICからみた負荷のインダクタンス量が求ま
る。仮に２００Mhzの記録電流を流すためには、最低で
も記録電流の立ち上がり時間を１．２５ns以内に設定す
る必要がある。ここで記録電流の大きさを４０mAに仮定
するとR/W ICの電源電圧Eは理想的に考えても、 Ｅ>（ L0×l ＋Lh)×４０×１０-3／１．２５×１０-9 を満足させる必要があることがわかる。
【００５６】ところで、電源電圧はICの高速化、省電力
化の観点から下がる傾向にあり、現状の±５Vから±３V
を視野に考える必要がある。この制約を考えると（L0×
l ＋Lh）としては２００ｎHを越えることはない。
【００５７】ここでヘッドのインダクタンスを４０ｎＨ
と見積もると、線路が取りうるインダクタンスは約１６
０ｎＨとなる。この値から特性特性インピーダンスの上
限を算出するためには、電気配線路の単位長さ当たりの
容量と電気配線路長を仮定する必要がある。電気配線路
の単位長さ当たりの容量は上記に述べた磁気ディスク装
置に適用できる電気配線路の形状から制限が加えられ、
概ね２００ｐＦ／ｍである。ここで電気配線路長を１０
（５）ｃｍと仮定すると特性インピーダンスＺｏは上記
計算式を用いて約８９（１２６）Ωと算出される。これ
らの値は、先の形状からくる上限値に比べて低い値とな
る。いずれにせよ、特性インピーダンスは然るべき上限
値を有することがわかる。
【００５８】本発明の特徴を更に明らかに示すための第
四の実施例を、さらに述べる。
【００５９】高周波記録を実現するためには、高周波の
記録電流を磁気ヘッドに流入させる必要があり、これを
実現するため、サスペンション上にＲ／Ｗ ＩＣを設置
し線路のインダクタンスを下げる方法が提案されてい
る。しかし、この方法は、先にも述べたようにＩＣから
の発熱、質量増大に伴う位置決め精度劣化、ヘッドシー
ク速度低下等の問題が生じる。また、機械剛性の低いサ
スペンション上にＲ／ＷＩＣを設置することから生じる
生産コスト上昇、品質管理の難しさ等の製造に関わる問
題も生じる。
【００６０】これに対し図６に示すキャリッジ部にＲ／
Ｗ ＩＣを設置する方法ではかかる問題は生じない。す
なわち、ＩＣ設置に伴う質量増加部位はトルクを発生す
る駆動部に近いため、位置精度劣化、ヘッドシーク速度
低下への影響が少ない。また、キャリッジ部は、機械的
剛性が高いため、製造時に破壊に関する特別な配慮をす
る必要はない。この理由から、生産コストの上昇はな
く、品質管理の難しさ等、生産に関わる問題も生じな
い。
【００６１】本発明を実施した磁気ディスク装置の一例
を図６を用いて述べる。同装置は、記録媒体（ディス
ク）１１を有し、記録媒体への磁気情報の入出力をする
磁気ヘッド１、磁気ヘッドを支持し所定の荷重状態で記
録媒体に対向させるサスペンション３、サスペンション
を機械的に支持するアーム５とからなる構成体を備え、
さらに複数のアームを束ねて保持するキャリッジ１２、
キャリッジを駆動するロータリアクチュエータ９から機
構部が構成される。特性インピーダンス値に制限を与え
た電気配線路４はサスペンション及びアーム５に設置さ
れていることは言うまでもない。
【００６２】Ｒ／Ｗ ＩＣ２は、キャリッジ１２に設置
されており、ＩＣ設置に伴い質量が増加してもトルクを
発生するアクチュエータ９に近いため位置決め精度劣
化、ヘッドシーク速度低下への影響は少ない。
【００６３】Ｒ／Ｗ ＩＣ２から信号線群１４に流れる
信号は、並列化等の手段を用いて周波数を下げている。
信号線群１４の信号は、コネクタ１５，１６を介して回
路基板１７に入る。回路基板１７には、信号処理等のＩ
Ｃ回路１８が設置されており、従来と同様の電気信号処
理が行われる。以上の部材はケース８に納められてい
る。
【００６４】本実施例では、磁気ヘッド１とＲ／Ｗ Ｉ
Ｃ２間に高周波の記録電流を流す。この間の電気配線路
を本発明で開示する特性インピーダンスとすることで、
伝播速度から制限される電気長を従来に比べ長くでき
る。この効果から、熱、質量、製造法の各問題を解決出
来る位置にＲ／Ｗ ＩＣを設置出来る。
【００６５】本発明で開示する特性インピーダンスの高
い電気配線が有する上記特徴は、磁気ヘッドの記録用素
子のインピーダンスとの関係に依存することは、上記説
明から明白である。この関係は、異なるインピーダンス
特性を有する磁気ヘッド(図７）の再生部２２と電気配
線との関係にも展開できることは電気的な知識を有する
ものであれば、容易に理解されるものである。
【００６６】再生部２２は、薄膜状の磁気抵抗効果素子
２３と同素子に電流を流し、かつ抵抗変化を検出するた
めの電極１９から構成され、これを金属シールド(図７
の２５，２８）が上下に包む構造となっている。このシ
ールドの影響から再生用素子は、記録素子に比べ容量性
である場合が多い。従って、高周波記録を実現する上で
配線と素子とのインピーダンスを整合させるためには配
線を容量性にする必要がある。図７において２０は磁気
ヘッド基板、２１は記録部、２４は下地層、２６は渦巻
き型コイル、２７は上部磁極、２８は再生時にはシール
ドとしても機能する下部磁極である。
【００６７】図８はこの発明を適用したもうひとつの実
施例である。図に示すように電気配線４は、再生用電気
配線（４−３，４−４から構成）２００と記録用電気配
線（４−１，４−２から構成）２０１から構成されてい
る。これらは、上記実施例と同様、サスペンション３上
に形成してある。これら電気配線２００，２０１は導電
性の金属から構成しており、サスペンション等、他の金
属部品と電気的な絶縁状態を維持する目的から絶縁膜に
て保護されている。
【００６８】再生用電気配線２００の形態は、図８の下
部に断面B-Bを示すように記録用電気配線２００とは、
線路幅と厚みを変えている。具体的には幅を１０μｍ、
厚さを２．０μｍとしている。他の条件、厚さ２０μｍ
のポリイミド樹脂７−１、保護膜７−２の厚み(約１０
μｍ）は、ともに共通である。また、配線部の膜構造
も、Au/Ni/Cu/Crで共通(膜厚は異なる）である。
【００６９】このねらいは、再生用素子と電気配線のイ
ンピーダンスを等しく(ないしは接近させる）させるこ
とである。したがって、容量性の素子である再生用素子
に接続する配線の特性インピーダンスを容量性に設定す
るため、電気配線幅を広げている。また、記録用電気配
線に比べ、流す電流が少ないため、膜厚を薄くしてい
る。インピーダンスを容量性にする方法は、この他に、
サスペンション３と線路４−３，４−４間に入れる絶縁
層の膜厚を薄くすることも考えられる。
【００７０】同様に上記記録用電気配線と再生用電気配
線の特性インピーダンスの差は、電気配線の幅、厚さ、
比抵抗値、同電気配線と接する絶縁膜の誘電率および膜
厚、線間距離、電気配線を構成する導電性材料の積層構
造のいずれか、ないしはそれらを複合的に変化させるこ
とで実現できる。したがってこれら定数を変化させた、
いかなる実施例も再生部と記録部のインピーダンスを夫
々最適化する目的の上で実施される限り本発明に含まれ
るものである。
【００７１】具体的実施例のいくつかを図９−１、−
２、−３に示す。図９−１はサスペンション３と再生用
電気配線４−３，４−４の間に入れる絶縁層の膜厚を薄
くした例を示す。図９−１において、４−１，４−２は
記録用電気配線、７−１，７−２は絶縁層としてのポリ
イミド樹脂層、Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ、記録用電気配線
路対及び再生用電気配線路対の間隔である。Ｔ１、Ｔ２
はそれぞれ記録用電気配線路下及び再生用電気配線路下
の絶縁層としてのポリイミド樹脂の膜厚であり、Ｔ１>
Ｔ２である。このようにすることにより配線の実装密度
の向上をはかることが出来る。図９−２は再生用電気配
線路対の間隔を記録用電気配線路対の間隔より小さくし
た例であり、Ｗ１>Ｗ２である。この例では絶縁層７−
１を同じ厚さにすることが出来、製造プロセスが簡単に
なる。図９−３は再生用電気配線路対を記録用電気配線
路対の間に形成し、再生用電気配線路対の間隔を記録用
電気配線路対の間隔より小さくした例であり、当然なが
らＷ１>Ｗ２である。このような構成をとることによ
り、製造プロセスの簡単化と配線実装密度向上を合わせ
て実現できる。
【００７２】上記の各実施例に依れば、記録系、再生系
の各々が最適なマッチング状態を実現でき、その効果か
ら、高周波条件において高効率かつ、高精度の電気信号
の伝達が可能となる。このため、将来の５００MHzを越
える高周波記録も可能となる。
【００７３】また、上記の各実施例では、電気配線を単
一の部品から構成した。このため、特性インピーダンス
の電気配線路内均一化を実現する上で好適である。しか
し、この制限によらず、複数の線路を繋いだ線路群から
構成する事も可能である。この場合、各線路が上記実施
例のいずれかの条件を満足させる必要がある事は言うま
でもない。さらに、我々の検討によれば、これら線路間
の特性インピーダンスの差を１割以下に押さえる必要が
あった。特性インピーダンスの差が大きいと、結合部で
の新たな反射が生じ、この反射によって所望のτが得ら
れなくなるためである。ここでの１割の制限は、我々の
実験結果によるものであり、τに関する条件によって
は、２割程度の差も本発明での効果を期待するものであ
り、本発明の範囲と解釈できる。
【００７４】以上述べた本発明によれば、安価な部品構
成から高周波記録可能な磁気ディスク装置を実現でき
る。また、本発明を応用する事により、電気線路長に制
限を受けずに磁気ディスク装置の高周波化を実現でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のサスペンション部材の概念図。
【図２】本発明を可能とする絶縁型サスペンションの主
要部概念図。
【図３】本発明による磁気記録装置の概念図（１）。
【図４】本発明の基本となる測定結果。
【図５】τの測定結果。
【図６】本発明による磁気記録装置の概念図（２）。
【図７】磁気ヘッド素子部の概念図。
【図８】本発明を可能とする絶縁型サスペンションの主
要部と記録用電気配線対及び再生用電気配線対の概念
図。
【図９】本発明を可能とする記録用電気配線対及び再生
用電気配線対の配置概念図。
【図１０】τの変化を求める計算結果。
【符号の説明】
１…磁気ヘッド、２…Read/Write IC（記録再生用半導
体素子集積回路デバイス）、3…サスペンション、４…
電気配線、４−１，４−２…記録用電気配線、４−３，
４−４…再生用電気配線、５…アーム、６…アーム取り
付け用かしめ穴、７−１,７−２…(絶縁膜)ポリイミド
樹脂、８…ケース、９…ロータリアクチュエータ、１０
…モータ、１１、１１−１，１１−２，１１−３，１１
−４…記録媒体、１２…キャリッジ、１３…サスペンシ
ョン及びアーム、１４…信号線群、１５、１６…コネク
ター、１７…回路基板、１８…信号処理等のＩＣ回路、
１９…電極、２０…磁気ヘッド基板、２１…記録部(書
込み部)（磁気記録素子）、２２…再生部（読み出し
部）、２３…磁気抵抗効果素子（再生用素子）、24…下
地層、２５…シールド層、２６…渦巻き型コイル、２７
…上部磁極、２８…下部磁極、２００…再生用電気配
線、２０１…記録用電気配線 Ｔ１…記録用電気配線下絶縁層（ポリイミド樹脂）膜厚 Ｔ２…再生用電気配線下絶縁層（ポリイミド樹脂）膜厚 Ｗ１…記録用電気配線路対の間隔 Ｗ２…再生用電気配線路対の間隔。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高野 公史 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Ｆターム(参考） 5D042 NA01 PA08 TA07

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基板上に磁性膜を有する磁気記録媒体と、
    該磁気記録媒体表面に対向して設けられ、該磁気記録媒
    体への磁気情報の入出力を行う磁気ヘッドと、記録再生
    用半導体素子集積回路デバイスと、該デバイスと該磁気
    ヘッドとを電気的に結合する電気配線と、該磁気ヘッド
    を機械的に支持し所定の荷重で該記録媒体上に対向させ
    るサスペンション部材、該サスペンション部材を支持す
    るアーム、該アームを保持するキャリッジ、および該キ
    ャリッジを駆動するロータリアクチュエータからなる機
    構部と該磁気記録媒体を回転させるスピンドルモータを
    有する磁気ディスク装置であって、該磁気ヘッドに搭載
    される磁気記録素子への記録電流供給手段である上記電
    気配線が上記サスペンション部材上に形成され、かつ、
    該電気配線の特性インピーダンスが該磁気記録素子の最
    大インピーダンスより高いことを特徴とする磁気ディス
    ク装置。
  2. 【請求項２】請求項１において、該電気配線の特性イン
    ピーダンスが３００Ω以下であることを特徴とする磁気
    ディスク装置。
  3. 【請求項３】周波数1GHz以上で電気配線の特性インピー
    ダンスが磁気記録素子のインピーダンスより高いことを
    特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
  4. 【請求項４】磁気ヘッドに供給される記録電流波形の立
    ち上がり時間の逆数に相当する周波数条件で電気配線の
    特性インピーダンスが磁気記録素子のインピーダンスよ
    り高いことを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装
    置。
  5. 【請求項５】磁気ヘッドに搭載される記録素子のインダ
    クタンスが40nH以下である事を特徴とする請求項１記載
    の磁気ディスク装置。
  6. 【請求項６】上記記録電流の周波数が200MHz以上である
    ことを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
  7. 【請求項７】記録電流の供給源である上記半導体素子回
    路と上記磁気ヘッドとの間に複数の電気配線群が存在
    し、それらの特性インピーダンスの差が１割以下にそろ
    えられていることを特徴とする請求項１記載の磁気ディ
    スク装置。
  8. 【請求項８】基板上に磁性膜を有する磁気記録媒体と、
    サスペンション部材によって機械的に支持され、該磁気
    記録媒体表面に対向して設けられ該磁気記録媒体へ磁気
    情報を書き込む磁気記録素子および該磁気記録媒体から
    磁気情報を読み出す再生素子を搭載した磁気ヘッドと、
    記録再生用半導体集積回路デバイスと、上記サスペンシ
    ョン部材上に形成され上記デバイスと上記記録素子およ
    び再生素子とを電気的に結合する電気配線と、該サスペ
    ンションを支持するアームと、該アームを保持するキャ
    リッジと、該キャリッジを駆動するロータリアクチュエ
    ータと、該磁気記録媒体を回転させるスピンドルモータ
    とを有する磁気ディスク装置であって、該記録素子への
    記録電流供給手段である上記電気配線の特性インピーダ
    ンスが上記再生素子用の上記電気配線の特性インピーダ
    ンスよりも高いことを特徴とする磁気ディスク装置。
  9. 【請求項９】請求項８において、上記磁気記録素子用の
    電気配線の特性インピーダンスが上記磁気記録素子の有
    する最大インピーダンスより大きいことを特徴とする磁
    気ディスク装置。
  10. 【請求項１０】基板上に磁性膜を有する磁気記録媒体
    と、サスペンション部材によって機械的に支持され、該
    磁気記録媒体表面に対向して設けられた該磁気記録媒体
    への磁気情報を書き込む磁気記録ヘッドおよび該磁気記
    録媒体から磁気情報を読み出す再生ヘッドと、記録再生
    用半導体素子回路と、上記サスペンション部材上に絶縁
    体を介して形成され上記回路と上記磁気記録ヘッドとを
    電気的に結合する第一の電気配線対、および上記回路と
    上記再生ヘッドとを電気的に結合する第二の電気配線対
    と、該サスペンションを支持するアームと、該アームを
    保持するキャリッジと、該キャリッジを駆動するロータ
    リアクチュエータと、該磁気記録媒体を回転させるスピ
    ンドルモータとを有する磁気ディスク装置であって、該
    磁気記録素子への記録電流供給手段である上記第一の電
    気配線対を構成する配線の間隔は、上記第二の電気配線
    対を構成する配線の間隔より広いことを特徴とする磁気
    ディスク装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０において、上記磁気記録素子
    用の電気配線対の特性インピーダンスが上記磁気記録素
    子の有する最大インピーダンスより大きいことを特徴と
    する磁気ディスク装置。
  12. 【請求項１２】基板上に磁性膜を有する磁気記録媒体
    と、サスペンション部材によって機械的に支持され、該
    磁気記録媒体表面に対向して設けられた該磁気記録媒体
    への磁気情報を書き込む磁気記録ヘッドおよび該磁気記
    録媒体から磁気情報を読み出す再生ヘッドと、記録再生
    用半導体素子回路と、上記サスペンション部材上に絶縁
    体を介して形成され上記回路と上記磁気記録ヘッドとを
    電気的に結合する第一の電気配線対、および上記回路と
    上記再生ヘッドとを電気的に結合する第二の電気配線対
    と、該サスペンションを支持するアームと、該アームを
    保持するキャリッジと、該キャリッジを駆動するロータ
    リアクチュエータと、該磁気記録媒体を回転させるスピ
    ンドルモータとを有する磁気ディスク装置であって、該
    磁気記録素子への記録電流供給手段である第一の電気配
    線対の間に再生信号用伝送路である第二の電気配線対が
    配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
  13. 【請求項１３】請求項１２において、上記磁気記録素子
    用電気配線対の特性インピーダンスが上記磁気記録素子
    の有する最大インピーダンスより大きいことを特徴とす
    る磁気ディスク装置。
  14. 【請求項１４】基板上に磁性膜を有する磁気記録媒体
    と、サスペンション部材によって機械的に支持され、該
    磁気記録媒体表面に対向して設けられた該磁気記録媒体
    への磁気情報を書き込む磁気記録ヘッドおよび該磁気記
    録媒体から磁気情報を読み出す再生ヘッドと、該サスペ
    ンションを支持するアームとからなる構成体を複数備
    え、複数の該アームを束ねて保持するひとつの共通のキ
    ャリッジと、該キャリッジを駆動するロータリアクチュ
    エータと、該複数の磁気記録媒体を回転させるひとつの
    共通のスピンドルモータとを有し、該キャリッジ上に記
    録再生用半導体素子回路が取り付けられ、該回路と上記
    複数の磁気記録ヘッド及び再生ヘッドとを電気的に結合
    する電気配線がそれぞれの上記サスペンション部材およ
    び上記アーム上に形成され、上記電気配線に２００ＭＨ
    ｚ以上の周波数の記録信号電流を供給して上記複数の磁
    気記録ヘッドを駆動することを特徴とする磁気ディスク
    装置。
  15. 【請求項１５】請求項１４において、上記磁気記録素子
    用の電気配線対の特性インピーダンスが上記磁気記録素
    子の有する最大インピーダンスより大きいことを特徴と
    する磁気ディスク装置。
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