JP2006048734A

JP2006048734A - 磁気ディスク装置のヘッド支持機構

Info

Publication number: JP2006048734A
Application number: JP2004223698A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Oe; 健大江
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16
Also published as: US20060023364A1

Abstract

【課題】一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側を、フレキシブル・回路基板を介して、ディスク装置の回路に接続する構造を有する磁気ディスク装置におけるヘッド支持機構において、鉛を含んだ半田を用いずに、修理時等において両者を容易に剥がすことができるようにする。
【解決手段】前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子（２）を前記フレキシブル・回路基板（ＦＰＣ１０）のボンディングパッド（１）に相互に面接触するように配設し、これらの間を金ボール（６）を用いたボンディングにより接合したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク装置のヘッド支持機構及びヘッド配線一部の接続方法、特に、磁気ヘッドの書き込みヘッド素子及び読み出しヘッド素子に電気的に接続される、サスペンションを介して引き回す配線構造、即ち、サスペンション側のテール端子とフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）のボンディングパッドとの間を電気的に接続する構造、並びにこの接続方法に関する。

従来、磁気ディスク装置では、図７に示すように、書き込みヘッド素子及び読み出しヘッド素子を搭載している磁気ヘッドスライダ３０は、サスペンション３２のジンバルばねの先端部に形成したフレクシャー部分に傾動可能に取り付けられ、回転する磁気ディスク３４の表面からわずかな間隔で浮上させ、その状態で、書き込み磁気ヘッド素子により磁気ディスク３４への記録を行い、或いは、読み出し磁気ヘッド素子により磁気ディスク３４からの再生を行う。

なお、図７において、３６はスピンドルであって、所定間隔で取り付けられた複数の、例えば４枚の磁気ディスク３４の回転軸をなすもので、図示しないスピンドルモータにより４枚の磁気ディスク３４と共に回転される。３８はアクチュエータのヘッドアームであって、シャフト４０に回転可能に軸支され、サスペンション側とは反対側にはコイル４２が取り付けられ、ボイスコイルモータ４４によりシャフト４０を中心に回転され、磁気ヘッドスライダ３０が回転する磁気ディスク３４に対して半径方向、即ちシーク方向に移動するように構成されている。

図８はサスペンション３２、ヘッドアーム３８、コイル４２等を含むヘッドアクチュエータの構造、図９は磁気ヘッドスライダ３０、サスペンション３２及びプリント配線１２が一体的に形成された構造を示す。

例えば４枚の磁気ディスク３４からなる磁気ディスク装置のヘッドアクチュエータは、図８に示すように、略平行に配置された５つのヘッドアーム３８を有し、最上部と最下部のヘッドアーム３８については、各１個のヘッドスライダ３０のみを担持し、中間の３つのヘッドアーム３８については、それぞれ２個づつのヘッドスライダ３０を担持している。そして、最上部のヘッドアーム３８に担持されているヘッドスライダ３０は最上部の磁気ディスク３４の上面に対応し、最下部のヘッドアーム３８に担持されているヘッドスライダ３０は最下部の磁気ディスク３４の下面に対応し、また中間の３つのヘッドアーム３８にそれぞれ担持されている磁気ヘッドは、最上部の磁気ディスク３４の下面、中間の２つの磁気ディスク３４の上下面、最上部の磁気ディスクの上面にそれぞれ対応しる。

磁気ヘッドスライダ３０に搭載されている書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子用の端子電極は、図９に示すように、サスペンション３２に一体的に接着されたプリント配線１２に接続され、このプリント配線１２は、サスペンション３２の後方へ延びており、テール端子１４となっている。

各プリント配線１２は、ポリイミド等からなるフレキシブル樹脂基板に、各ヘッドスライダの書き込み磁気ヘッド素子用の２本の配線及び読み出し磁気ヘッド素子用の２本の配線、の合計４本の配線が形成されたものであり、ステンレスの薄板で形成されているサスペンション３２に一体的に接着され、一端側でヘッドスライダ３０に搭載されている書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子に接続され、他端側はサスペンション３２の後方へ延びていて各ヘッドアーム１２の側部に設けられている溝の中を通り、後端のテール端子１４は、アクチュエータ側部に固定されているＦＰＣ１０の各ボンディングパッドに接続される。このため、テール端子１４（２）は４本の各リードが平行に配置され、かつそれぞれがフレキシブル樹脂基板の部分から剥き出しの状態となっているか、或いはフレキシブル樹脂基板の先端から突き出した状態となっている。

ＦＰＣ１０は、プリント配線１２と同様に、ポリイミド等からなるフレキシブル樹脂基板に多数の配線が形成されたものであるが、図１０に示すように、アクチュエータに搭載されている全てのヘッドスライダ３０についての、書き込み磁気ヘッド素子及び読み出し磁気ヘッド素子に対応する配線が形成されている。したがって、例えば、磁気ヘッドスライダが８個設けられている場合は、合計３２本の配線が形成されている。そして、図８に示すように、このＦＰＣ１０は一端側がアクチュエータの側部に固定され、他端側は図７に示すようにディスク装置内に固定されたプリント基板１２上の半導体装置１４に電気的に接続されている。ＦＰＣ１０は可撓性がありかつアクチュエータの側部からプリント基板１２まで湾曲状に延びているので、アクチュエータのヘッドアーム３８がシーク方向に揺動するのを許容する構成となっている。そして、ＦＰＣ１０のアクチュエータ側の先端部には、サスペンション側のテール端子１４（２）と接続するために、各配線についてボンディングパッド１が形成されている。

従来、このようなサスペンション側のテール端子とＦＰＣ１０側のボンディングパッドとの間の接合は、半田を用いて行うのが一般的であった。即ち、図１０に示すように、サスペンション側の４つのテール端子２をＦＰＣ側の対応するＦＰＣ１０のボンディングパッド１に接続する場合は、両者を対向させて加熱しテール端子２又はボンディングパッド１の表面にあらかじめ塗布されている半田を溶かし固着する方法、又はサスペンション側テール端子２とＦＰＣ１０側のボンディングパッド１との間を９０°に対向させ片方又は両方の端子表面にあらかじめ塗布されている半田をボンディングチップ又は光ビーム等で加熱することにより溶かして接合する方法等が考えられていた。

このような従来の接合方法において、半田を使用する場合に、鉛の含まれた半田を使用するのが一般的であった。しかしながら、今後の環境問題の点で、鉛入りの半田の使用が厳しく制限されることが予想されるが、現状では、無鉛半田の融点は高くサスペンション又はＦＰＣ側のボンディング部分に損傷を与え易い。さらに、無鉛半田を溶かすための時間がかかり量産時のタクトタイムを短縮することが出来なかった。

このため、サスペンション側テール端子とＦＰＣ側のボンディングパッドの表面を金でコーティングし、金の超音波ボンディングが最近用いられるようになってきた。このような接合方法の従来例について、図１１〜１４を参照して説明する。

図１１は従来の接合方法を一例を示すもので、ＦＰＣ側のボンディングパッド１とサスペンション側テール端子２とを接合するにあたり、片方又は両方の端子表面には図示しない半田があらかじめ塗布されており、加熱し半田を溶かすことにより両者を固定する。

図１２の従来例についても基本的には図１１の従来例と同様であるが、図１１の従来例では、サスペンション側テール端子２の端縁面がＦＰＣ側のボンディングパッド１上にあるに対し、図１２の従来例では、サスペンション側テール端子２がＦＰＣ側のボンディングパッド１を完全に跨いでいる点が異なる。

図１３は超音波ボンディングによる従来の接合方法の一例を示す。超音波ボンディング装置のホーン３を用いて、サスペンション側テール端子２をＦＰＣ側のボンディングパッド１に押圧し、ホーン３をテール端子２の長手方向と直交する矢印方向に超音波振動をして更に加熱する。

図１４は超音波ボンディングによる従来の接合方法の他の例を示すもので、図１３の従来例では、サスペンション側テール端子２の端縁面がＦＰＣ側のボンディングパッド１上にあるに対し、図１４の従来例では、サスペンション側テール端子２がＦＰＣ側のボンディングパッド１を完全に跨いでいる点が異なる。いずれの場合においても、ホーン３を例えば図の矢印方向に超音波振動させ且つ加熱することにより、両者を固着する。

しかしながら、これらの超音波ボンディングによる従来の接合方法においては、修理時等において、両者を剥がそうとする場合は、同じく超音波と熱を用いて両者間の固着を弱くして、最後に例えばサスペンション側テール端子をＦＰＣ側から引き上げなければならず、作業として煩雑なものであった。

ＦＰＣ側のボンディングパッド１とサスペンション側テール端子２とを接合する、上述した従来例では、鉛を含まない半田を用いて接合しようとする場合は、半田を溶かすための時間がかかり量産時のタクトタイムを短縮することが出来ず、また、超音波ボンディングによる従来の接合方法においては、修理時等において、両者を剥がそうとする場合は、超音波と熱を用いて両者間の固着力を弱くしてから剥がさなければならず、作業が煩雑であった。

そこで、本発明では、鉛を含んだ半田を用いないことで環境問題に配慮すると共に、修理時等において両者を容易に剥がすことのできる、サスペンション側テール端子とＦＰＣ側ボンディングパッドとの接合構成をもった磁気ヘッド装置のヘッド支持し機構、並びに、このような配線接続方法を提案することを課題とする。

上記の課題を達成するために、本発明によれば、一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側を、フレキシブル・回路基板を介して、ディスク装置の回路に接続する構造を有する磁気ディスク装置におけるヘッド支持機構において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの間を、金ボールを用いたボンディングにより接合したことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド支持機構が提供される。

この場合において、金ボールボンディングがサスペンションのテール側端子とフレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの両者の上面に跨がって位置していることを特徴とする。

また、本発明によると、一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの両者間接合するように両者間の段差部に、金ボールを押し当ると共に、前記ボンディングパッドの面の垂直方向に対して、テール端子側に傾斜する方向へ角度を付けて該金ボールを押圧して接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法が提供される。

更にまた、本発明によると、一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの間を接合に相互に面接触するように配設し、これらの両者間を金ボールを用いてボンディング接合する場合に、前回接合した位置と異なる両者間の位置にて接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施形態を斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図１において、符号６は金ボールを示す。この実施形態において、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）１０側のボンディングパッド１にサスペンション側のテール端子２の先端がかかるように、即ちテール端子２の先端平面がボンディングパッド１上の平面に対して面接触するように、且つテール端子２の先端面がボンディングパッド１上の途中に位置するように、配設されている。また、サスペンション側テール端子２の長手方向の先端に金ボール６が超音波接合により固着されている。

金ボール６を用いて超音波接合する際は、サスペンション側テール端子２の長手方向の先端縁のボンディングパッド１との間の段差部に位置する金ボール６に対して、図１（ｂ）の矢印Ａで示すようにボンディングパッド１に面の垂直方向に関してテール端子２の向かって傾斜した方向に押圧力を加え、ボンディング装置のキャピラリーから繰り出される金線により形成される金ボール６が、ボンディングパッド１の面上からテール端子２上の面上へ跨がるように、図１（ｂ）の破線で示すように変形して金ボール６により両者が接合される。

両者１、２間のボンディングに、このような金ボール６を使用することにより、両者を剥がす場合の煩雑さが大幅に改善された。即ち、従来の方法では、両者を加熱して超音波を与え、最後に例えばサスペンション側テール端子２をフレキシブルプリント回路から引き上げなければならず、煩雑な作業であった。

本発明の実施形態の場合は、両者１、２間を引き剥がす際は、金ボール６をツール（図示せず）で引っ掛けて上方に持ち上げることにより容易に両者の固着を解放することが可能となる。即ち、引き剥がし作業を簡略化することを可能にする。

図１の実施形態の場合、サスペンション側テール端子２の延長上に金ボール６が位置するためテール端子２の幅方向の寸法が抑え易い利点がある。また、この実施形態の場合、サスペンション側テール端子２の幅が十分広くないと金ボール６との接触面積が十分得られず、この結果十分な金ボールの固着力が得られない可能性がある。また、この図１に示す実施態様のようなテール端子２とボンディングパッド１間の段差がある場合は、矢印Ａで示すような方向、即ち段差の高いテール端子２の側に向かって若干斜めに荷重を加えることにより接合の強度を増し、信頼性を向上することができる。

図２は本発明の第２実施形態を斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）で示す。図２において、符号６は金ボールを示す。この第２実施形態においても、第１実施形態と同様、ＦＰＣ１０側のボンディングパッド１にサスペンション側のテール端子２の先端がかかるように配設されている。しかしながら、この実施形態では、テール端子２の幅方向のいずれかの側面におけるボンディングパッド１との段差部を跨いで金ボール６が超音波接合により固着されている。接合時に金ボール６に対して圧力を加え、超音波接合により金ボール６自体が変形する点は第１実施形態と同様である。

この第２実施形態においては、サスペンション側テール端子２の幅方向の側面に金ボール６を固着しているので、サスペンション側テール端子２の幅に関係なく、同テール端子２の金ボール６に対する固着接触面積を十分に確保することができる。したがって、図１の実施形態に比べ、金ボール６による固着面積を広くすることができ、接続の信頼性を向上することができる。

図３に金ボール６の接合位置を種々に変化させた第３実施形態を示す。この実施形態では、サスペンション側のテール端子２がボンディングパッド１上の平面に対して面接触するように且つテール端子２がボンディングパッド１を完全に跨ぐように配置されている。そして、図２の実施形態と同様、テール端子２の幅方向のいずれかの側面に金ボールが超音波接合により固着されている。

図３（ａ）では、金ボール６はＦＰＣ１０側のボンディングパッド２の向こう端に打たれており、図３（ｂ）では、金ボール６はフレキシブルプリント回路のボンディングパッド２の中央部に打たれている。また、図３（ｃ）では、金ボール６はＦＰＣ１０側のボンディングパッド１の手前に打たれている。

このように金ボール６の打つ位置を変えることにより、同じサスペンション側テール端子２とＦＰＣ１０側のボンディングパッド１と接合を数回繰り返して行う場合において、サスペンション側テール端子２の表面及びＦＰＣ１０側のボンディングパッド１の表面を常に新鮮な表面として接合することが可能であり、何回かの修理にも対応することができる。

図４の本発明の更に他の実施形態を示す。まず、図４（ａ）に示すように、サスペンション側テール端子２にスリット４を設けている。このスリット４はテール端子２の端面において開放したいわゆる先割れのスリット４として形成されている。そして、図４（ｂ）に示すように、サスペンション側テール端子２のスリット４の部分を跨いで金ボール６によりＦＰＣ１０側のボンディングパッド１と固着される。このように金ボール６がスリット４の部分を跨いでボンディングパッド１と固着されているので、テール端子２とボンディングパッド１との段差部分における金ボール６の接合している部分を長くとることができ、両者１、２間の接合強度を増すことができる。

図５は更に他の実施形態を示す。図４（ａ）に示されるように、サスペンション側テール端子の中央部に長手方向にスリット５が設けられている。このスリット５はテール端子２の端面や側面に開放されておらず、いわゆる中抜きのスリットとして形成されている。図４（ｂ）では、このスリットを跨いでＦＰＣ１０側のボンディングパッド１に金ボール６が固着されている。このような構造の場合、サスペンション側テール端子２の幅が広くても、テール端子２の片側で金ボール６を固着するのではなく、図５（ｂ）のように、テール端子２の幅方向の中心で固着できるため、振動等の外乱に対する固着の信頼性を向上させることができる。

図６に本発明の更に他の実施形態を示す。この実施形態によると、テール端子２より太い幅を持つ金ボール６をもって接合する場合である。この実施形態では、矢印Ｂのようにテール端子２の真上から金ボール６を打つように荷重をかけている。この場合、テール端子２にかかる荷重Ｃが小さいため十分な金ボール６とボンディングパッド１の接合力が得られない欠点がある。このため、図１の矢印Ａに示すように、やや角度をつけた金ボール６への荷重が重要となる。

以上添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内において種々の形態、変形、修正等が可能である。

例えば、上述した各実施形態において、ＦＰＣ１０側のボンディングパッド１０は便宜的に円形のものであるとして示しているが、矩形、その他サスペンション側テール端子との接続の態様により種々の形状のものが可能である。しかしながら、テール端子の幅方向の側部で接続を行う場合は、テール端子の幅より大きい幅を有するものでなければならない。
（付記１）一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側を、フレキシブル・回路基板を介して、ディスク装置の回路に接続する構造を有する磁気ディスク装置におけるヘッド支持機構において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの間を、金ボールを用いたボンディングにより接合したことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド支持機構。（１）
（付記２）前記サスペンション側のテール端子の長手方向の先端面が前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッド上に位置し、金ボールが該テール端子の先端面に位置していることを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッド支持機構。
（付記３）前記サスペンション側のテール端子が前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドを長手方向に跨いで配置され、金ボールが該テール端子の幅方向の端面に位置していることを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッド支持機構。
（付記４）金ボールボンディングがサスペンションのテール側端子とフレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの両者の上面に跨がって位置していることを特徴とする付記１〜３のいずれか１に記載の磁気ヘッド支持機構。（２）
（付記５）テール側端子に先端に先割れしたスリットが設けられ、該スリットを跨いで、フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとテール端子とが、該テール側端子の長手方向先端で金ボールを用いてボンディングにより接合されていることを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッド支持機構。
（付記６）テール側端子に中抜きのスリットが設けられ、該スリットを跨いで、フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとテール端子とが、金ボールを用いたボンディングにより接合されていることを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッド支持機構。
（付記７）一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの両者間接合するように両者間の段差部に、金ボールを押し当ると共に、前記ボンディングパッドの面の垂直方向に対して、テール端子側に傾斜する方向へ角度を付けて該金ボールを押圧して接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法。（３）
（付記８）一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの間を接合に相互に面接触するように配設し、これらの両者間を金ボールを用いてボンディング接合する場合に、前回接合した位置と異なる両者間の位置にて接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法。（４）
（付記９）金ボールを用いたボンディングにより固着されたサスペンション側のテール端子と前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの間を引き剥がす際に、金ボールを機械的に引っかけて力をこの金ボールに力を加えることで引き剥がすことを特徴とする付記８に記載の磁気ディスク装置における接続方法。

以上説明したように、本発明の磁気ディスク装置のヘッド支持機構、或いは磁気ディスク装置における接続方法によれば、修理時におけるサスペンション側テール端子とフレキシブルプリント回路のボンディングパッドを引き剥がす際に容易に両者を引き剥がすことができるため作業が向上する利点がある。

本発明による、サスペンション側テール端子とフレキシブル・回路基板（ＦＰＣ）側ボンディングパッドとの間の接合構造の実施形態を示す。本発明の接合構造の他の実施形態を示す。本発明の接合構造の更に他の実施形態を示す。本発明の接合構造の更に他の実施形態を示す。本発明の接合構造の更に他の実施形態を示す。本発明の接合構造の更に他の実施形態を示す。本発明のヘッド支持機構を採用可能な磁気ディスク装置の平面図である。ヘッド・アクチュエータの斜視図である。サスペンション・アッセンブリの平面図である。サスペンション側テール端子とフレキシブル・回路基板（ＦＰＣ）側ボンディングパッドとの間の接合状態を示す概略平面図である。従来の接合構造の一例を示す。従来の接合構造の他の一例を示す。従来の接合方法の更に他の一例を示す。従来の接合方法の更に他の一例を示す。

符号の説明

１フレキシブル・回路基板（ＦＰＣ）側ボンディングパッド
２サスペンション側テール端子
４先端の開放したスリット
５中抜きスリット
６金ボール
１０フレキシブル・回路基板（ＦＰＣ）
１２プリント配線
１４プリント配線の他端（テール端子）
３０ヘッドスライダ
３２サスペンション

Claims

一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側を、フレキシブル・回路基板を介して、ディスク装置の回路に接続する構造を有する磁気ディスク装置におけるヘッド支持機構において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの間を、金ボールを用いたボンディングにより接合したことを特徴とする磁気ディスク装置のヘッド支持機構。
金ボールボンディングがサスペンションのテール側端子とフレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの両者の上面に跨がって位置していることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド支持機構。
一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドに相互に面接触するように配設し、これらの両者間接合するように両者間の段差部に、金ボールを押し当ると共に、前記ボンディングパッドの面の垂直方向に対して、テール端子側に傾斜する方向へ角度を付けて該金ボールを押圧して接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法。
一端側が磁気ヘッドに接続されたサスペンション側の配線の他端側をフレキシブル・回路基板を介してディスク装置の回路に接続する、磁気ディスク装置における接続方法において、前記サスペンション側配線の他端にあるテール端子を前記フレキシブル・回路基板のボンディングパッドとの間を接合に相互に面接触するように配設し、これらの両者間を金ボールを用いてボンディング接合する場合に、前回接合した位置と異なる両者間の位置にて接合することを特徴とする磁気ディスク装置における接続方法。