JP2006286094A - ヘッド・サスペンション - Google Patents

Abstract

【課題】グラムロードに対するフレキシャの寄与率を小さくすることである。
【解決手段】キャリッジ側のベース部１２と、弾性部２２を挟んで剛体部２１及び接合部２３を有し接合部２３がベース部１２の表面に重ねて接合されたロードビーム１４と、ヘッド部を支持し剛体部２１側から弾性部２２及びベース部１２側へ渡って取り付けられるフレキシャ１５とを備えたヘッド・サスペンション１において、ベース部１２側に、接合部２３のディスク側の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有したフレキシャ結合面４１を設け、フレキシャ１５を、剛体部２１の表面及びフレキシャ結合面４１に固着することによりフレキシャ寄与率を小さくすることを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

本発明は、コンピュータ等の情報処理装置に内蔵されるハード・ディスク・ドライブ（略してＨＤＤ「Hard Disk Drive」）のヘッド・サスペンションに関する。

図１にＨＤＤの一部を示す。このディスクドライブは、記録媒体としてのディスク２の記録面に情報を記録し再生するための磁気ヘッド部１１を支持する複数のサスペンション１と、これらのサスペンション１を取り付けるアーム３１などを備えている。アーム３１はキャリッジ側１３において図示しないポジショニング用モータによって図示しない軸を中心として旋回駆動される。サスペンション１は、ベースプレート３２とベースプレートからヘッド部の方向に延びるロードビーム１４と、フレキシャ１５などを備えている。

ロードビーム１４は通常３０μｍから６０μｍ程度の板厚のステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０１等）で作られる。フレキシャ１５は通常２０μｍ前後の板厚のステンレス（ＳＵＳ３０４）あるいは適当なスプリング材料の基材上に絶縁材料の層（例えばポリイミド）および導電層（銅）が積層法あるいは通常のフォトリソグラフィック法を使用して形成することができる。さらに最上層には保護層（ポリイミドあるいはエポキシなどの絶縁層）を設けることが多い。フレキシャ１５全体の厚さは４０μｍ前後となる。

アーム３１とベースプレート３２とは別部品であることが多いが、場合によっては、アーム単独でアームとベースプレートの役割を兼ねていることもあり（ウナマウントタイプと称する）、以下これらを総称してベース部１２と記す。ベースプレート３２の板厚は通常２００μｍから３００μｍであり、ロードビーム１４と比較して１桁高い曲げ弾性率を有している。

ロードビーム１４は、剛体部２１と弾性部２２と接合部２３とからなり、ディスク２に向かう方向に弾性部２２において所定量曲げられ、磁気ヘッド部１１をディスク２に対し所定の荷重（以下グラムロード「Gram Load」と記す）で押しつけるようになっている。ロードビーム１４の接合部２３はベース部１２の厚み方向のいずれかの面に重ねた状態で固定されている。ヘッド部１１を介してディスクの情報を伝達するフレキシャ１５はロードビーム１４の接合部２３およびヘッド部１１との間の数ヶ所で、ロードビーム１４のディスク２に向いた面に接するようにレーザ溶接によって部分的に固定されている。（例えば、特許文献１）
ヘッド部１１はディスク２の回転に伴う表面の空気の流れによって浮上する。この浮上する力と前述したサスペンション１のグラムロードとがバランスしてディスク面から微小量の浮上位置で安定的に静止することが好ましい。このためにロードビーム１４の曲げによるグラムロードの調整はハードディスクの性能にとって重要な要素となる。このグラムロードがロードビームの弾性部の曲げ応力によってのみ定まれば設計は容易である。

しかしながら、実際には、ロードビーム１４の弾性部２２の表面に平行に載置されているフレキシャ１５との複合梁の曲げ応力を考慮しなくてはならない。図２はこうした従来例のヘッド・サスペンション１の例を示す斜視図である。さらに矢視Ａから見た弾性部２２の拡大断面図を図３に示す。図２，図３においてフレキシャ１５と剛体部２１の接合点Ｘ、フレキシャ１５とフレキシャ結合面４１の接合点Ｙ、接合部２３とベース部１２の接合点Ｚの３点が固定されることになり、接合点Ｙが接合点Ｚに対し、ディスク側へ離れていることによりフレキシャ１５が弾性部２２の梁としての動きを拘束する要因となり易い。つまり、グラムロードの設定に対し弾性部２２の曲げ応力のみならずフレキシャ１５の曲げ応力が大きな割合を占めている。

さらにフレキシャ１５を構成する材料は温度や湿度の変化に伴って材料自体の長さが伸縮したり、弾性率が変化しやすいので、グラムロードの設定にフレキシャ１５の占める割合が大きいとグラムロードが変化し易くなり、設計上の大きな問題となっている。

特表平１１−５１４７８０号公報

解決しようとする問題点は、グラムロードに対するフレキシャ１５の影響、つまり複合梁の曲げ応力へのフレキシャの寄与率が大きい点である。

本発明は、曲げ応力へのフレキシャの寄与率を小さくするため、ベース部側に、接合部の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有したフレキシャ結合面を設け、フレキシャを、剛体部の表面及びフレキシャ結合面に固着したことを最も主要な特徴とする。

本発明のヘッド・サスペンションは、ベース部側に、接合部の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有したフレキシャ結合面を設け、フレキシャを、剛体部の表面及びフレキシャ結合面に固着したため、接合部に係わらずフレキシャをベース部側に近づけて、或いはベース部に結合することができ、単純な支持梁の形に近くなる。したがって、グラムロードに対するフレキシャの影響、つまり複合梁の曲げ応力へのフレキシャの寄与率を小さくすることができる。

グラムロードに対するフレキシャの寄与率を小さくするという目的を、ベース部に対するフレキシャの結合関係を調整することにより実現した。

図４、図５は本発明の実施例１を適用した２．５インチハードディスク用のヘッド・サスペンションに係り、図４は弾性部を中心とする拡大斜視図、図５は矢視Ｂから見た弾性部２２の拡大断面図である。なお、図４，図５において、図１〜図３と対応する構成部分には、同符号を付して説明する。以下、他の実施例においても同様である。

本実施例１の弾性部２２は、厚さ５１μｍのステンレス板、剛体部２１はこのステンレス板を反ディスク方向に２００μｍから３００μｍ箱曲げして剛性を高めている。フレキシャ１５はステンレス部が厚さ２０μｍ、配線部、樹脂部も含めた全体厚さは４３μｍである。ロードビーム１４のフレキシャ接合部分を切り落として、ベースプレート３２の表面をフレキシャ結合面４１とした。このフレキシャ結合面４１は、ベース部１２側に、前記接合部２３のディスク側の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有した構成となっている。

フレキシャ１５は接合部２３においてロードビーム１４ではなくベースプレート３２の表面のフレキシャ結合面４１にレーザーによるスポット溶接で接合され固定されている。フレキシャ１５の剛体部２１側での結合は、図２，図３と同様である。従って、前記フレキシャ１５を、前記剛体部２１の表面及び前記フレキシャ結合面４１に固着した構成となっている。

この状態での曲げ弾性率とフレキシャ１５をはずした状態での曲げ弾性率をそれぞれ測定し、フレキシャ１５の曲げ弾性率に及ぼす影響をフレキシャ寄与率として算出した。効果を確認するため図３に示す従来例（比較例）である、接合部においてロードビーム１４とフレキシャ１５をレーザーによるスポット溶接で接合した例と比較した。結果を図１４の図表に示す。

フレキシャの寄与率とは、フレキシャを接合した状態での曲げ弾性率から弾性部単独の曲げ弾性率をマイナスした値のフレキシャを接合した状態での曲げ弾性率に対する百分率である。比較例の寄与率が３４．３％であるのに対し、実施例１の寄与率は９．３％であり、寄与率を小さくすることができた。これは図３で示す接合点Ｙと接合点Ｚとを図５のように同一面上にそろえ、接合部２３の存在に係わらずフレキシャ１５をベース部１２に結合できた効果であると考えられる。

すなわち、ヘッド部１１が浮上して弾性部２２が反ディスク方向へ撓むとき、剛体部２１及びヘッド部１２間でフレキシャ１５が無理な引張力を受けるようなことが抑制され、反ディスク方向へ無理なく撓むことができ、グラムロードに対するフレキシャ１５の寄与率を抑えることができる。

ハードディスクはサーバー用、デスクトップ用、ノートパソコン用、モバイルパソコン用と次第に小型化が進んできたが、さらに最近、家電用、携帯電話用の需要が見込まれるにいたり、いっそうの小型化が進展しつつある。ハードディスクの小型化に伴い当然ヘッド・サスペンションも小形のものが要求される。サスペンションを小さくすると、グラムロード１４も小さくなる。小さいグラムロードでショック特性を上げるためには、ロードビーム１４の軽量化が必須で、そのためには、ロードビーム１４自体を薄くすること、剛体部２１、接合部２３と弾性部２２を一体にすることつまり同一材料から形成してつなぎ目をなくすことが必要になる。このため、フレキシャ１５は比較例のようにベース部１２においてもロードビーム１４にレーザー溶接されることが多く、このようなデザインでは、どうしてもフレキシャの寄与率が大きくなることが避けられない。フレキシャの寄与率の高いヘッド・サスペンションはグラムロードの設計が難しいだけでなく、へたり特性の低下も問題となっている。こうした問題を、実施例１のような接合構造に変えることにより解決することができた。

図６に１インチハードディスク用のウナマウントタイプのヘッド・サスペンションに実施例１と同様のフレキシャ結合面４１をもうけてフレキシャを接合した例を示す。ロードビームの板厚は３０μｍ、剛体部はこの板を反ディスク方向に１００μｍから２００μｍ箱曲げにして剛性を高めている。フレキシャの厚さは実施例１と同様である。この実施例２の場合は、ベースプレート３２とアーム３１が一体となってベース部を形成している例である。

また、レーザー溶接点が弾性部に隣接していない例でもある。この場合のフレキシャ寄与率は図１４の図表に示すように８．９％であった。

図７、図８、図９は本発明の実施例３および４を適用した２．５インチハードディスク用のヘッド・サスペンションに係り、図７は弾性部を中心とする拡大斜視図、図８は接合部と接合されるベース部をパーシャルエッチングして、フレキシャ結合面をさらに反ディスク方向に移動させたことを示す図である。図９は矢視Ｃから見た弾性部２２の拡大断面図である。

本実施例３の弾性部２２は厚さ５１μｍのステンレス、フレキシャ１５はステンレス部が厚さ２０μｍ、配線部、樹脂部も含めた全体厚さは４３μｍである。ロードビーム１４のフレキシャ接合部分を切り落とし、さらにベースプレート３２の表面をパーシャルエッチングによりフレキシャ１５のステンレス部の厚さに相当する２０μｍを削ってフレキシャ結合面４１とした。フレキシャ１５は接合部においてロードビーム１４ではなくベースプレート３２のパーシャルエッチングされた、一段低くなったフレキシャ結合面４１にレーザーによるスポット溶接で接合され固定されている。レーザー接合点Ｙは弾性部２２に隣接している。

従って、本実施例３においても、フレキシャ結合面４１は、ベース部１２側に、前記接合部２３のディスク側の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有した構成となっている。前記フレキシャ１５は、前記剛体部２１の表面及び前記フレキシャ結合面４１に固着した構成となっている。

こうした接合構造を用いた場合のフレキシャ寄与率は図１４の図表に示すように６．１％であった。フレキシャ１５とロードビーム１４の剛体部２１における接合点Ｘがロードビーム１４の表面であるため、接合部２３におけるフレキシャ１５とベース部１２の接合点ＹをＺよりも低くした方が、フレキシャ寄与率をさらに低くすることができた。

実施例３におけるフレキシャ結合面４１をさらにパーシャルエッチングで削って、ベースプレート３２の表面から深さ４３μｍにした。つまりフレキシャ１５全体を完全にベース部１２に埋め込んだ状態で接合を行った。こうした接合構造においてはフレキシャ寄与率は図１４の図表のように５．８％であった。フレキシャ単独の曲げ弾性率にほとんど等しい寄与率になった。

図１０、図１１は本発明の実施例５を適用した２．５インチハードディスク用のヘッド・サスペンションに係り、図１０はヘッド・サスペンション全体の斜視図、図１１は矢視Ｄから見た弾性部２２の拡大断面図である。

ロードビーム１４の弾性部２２は厚さ５１μｍのステンレス、フレキシャ１５はステンレス部が厚さ２０μｍ、配線部、樹脂部も含めた全体厚さは４３μｍである。ロードビーム１４の接合部２３のディスク側の表面のフレキシャ接合部分をパーシャルエッチングによりフレキシャ１５全体の厚さに相当する４３μｍ削ってフレキシャ結合面４１とした。

従って、本実施例５においても、フレキシャ結合面４１は、ベース部１２側に、前記接合部２３のディスク側の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有した構成となっている。前記フレキシャ１５は、前記剛体部２１の表面及び前記フレキシャ結合面４１に固着した構成となっている。

レーザー溶接の接合点Ｙとロードビーム１４とベース部１２の接合点Ｚとの距離は比較例の５１μｍに対し８μｍと近くなった。こうした接合構造においてはフレキシャ寄与率は図１４の図表のように１１．３％であった。

図１２、図１３は本発明の実施例６を適用した２．５インチハードディスク用のヘッド・サスペンションに係り、図１２はヘッド・サスペンション弾性部を中心とした斜視図、図１３は矢視Ｅから見た弾性部２２の拡大断面図である。

ロードビーム１４の弾性部２２は厚さ５１μｍのステンレス、フレキシャ１５はステンレス部が厚さ２０μｍ、配線部、樹脂部も含めた全体厚さは４３μｍである。実施例１と同様にロードビーム１４のフレキシャ接合部分を切り落として、ベースプレート１４の表面をフレキシャ結合面４１とした。

さらに、ロードビーム１４の剛体部２１の弾性部２２に隣接する部分をパーシャルエッチングで２０μｍ薄くし、フレキシャ１５と剛体部とを第２の結合面４２においてレーザーによるスポット溶接で接合し固定した。レーザー溶接の接合点Ｙとロードビームとベース部の接合点Ｚとが同一面上にあるとともに、フレキシャ１５と剛体部２１の接合点Ｘがロードビーム１４の断面厚さの中に入り込む接合構造を構成した。こうした接合構造においてはフレキシャ寄与率は図１４の図表のように７．８％であった。

ＨＤＤの断面図である。 １ピース型ロードビームのヘッド・サスペンションの下面からの斜視図である。（比較例） 図２のヘッド・サスペンションのＡ矢視図である。 ヘッド・サスペンションの斜視図である。（実施例１） 図４のヘッド・サスペンションのＢ矢視図である。（実施例１） ウナマウント型のヘッド・サスペンションの斜視図である。（実施例２） ヘッド・サスペンションの斜視図である。（実施例３，４） 図７のベースプレート３２の斜視図である。（実施例３，４） 図７のヘッド・サスペンションのＣ矢視図である。（実施例３，４） ヘッド・サスペンションの斜視図である。（実施例５） 図１０のヘッド・サスペンションのＤ矢視図である。（実施例５） ヘッド・サスペンションの斜視図である。（実施例６） 図１２のヘッド・サスペンションのＥ矢視図である。（実施例６） フレキシャ寄与率を示す図表である。（実施例１〜６）

符号の説明

１ ヘッド・サスペンション
２ ディスク
１１ ヘッド部
１２ ベース部
１３ キャリッジ側
１４ ロードビーム
１５ フレキシャ
２１ 剛体部
２２ 弾性部
２３ 接合部
３１ アーム
３２ ベースプレート
４１ フレキシャ結合面
４２ 第２のフレキシャ結合面
Ｘ フレキシャと剛体部の接合点
Ｙ フレキシャとフレキシャ結合面の接合点
Ｚ ベースプレートと弾性部の接合点

Claims (8)

1. キャリッジ側に取り付けられて軸回りに回転駆動されるベース部と、
   弾性部を挟んで剛体部及び接合部を有し接合部が前記ベース部の表面に重ねて接合されると共に情報の書き込み、読み取りを行う先端側のヘッド部に負荷荷重を与えるロードビームと、
   前記ヘッド部を書き込み用及び読み取り用の配線に接続すると共に該ヘッド部を支持し前記剛体部側から前記弾性部及びベース部側へ渡って取り付けられるフレキシャとを備えたヘッド・サスペンションにおいて、
   前記ベース部側に、前記接合部のディスク側の表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有したフレキシャ結合面を設け、前記フレキシャを、前記剛体部の表面及び前記フレキシャ結合面に固着した
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
2. 請求項１記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記フレキシャ結合面は、前記ベース部の面である
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
3. 請求項２記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記ベース部の面は、前記接合部を接合する面と面一である
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
4. 請求項２記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記ベース部の面は、前記接合部を接合する表面に対し反ディスク方向へ離間するように段差を有している
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記フレキシャ結合面を、前記弾性部に隣接して配置した
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記剛体部のディスク側の表面に対し、反ディスク方向へ離間するように段差を有した第２のフレキシャ結合面を前記弾性部に隣接して設け、前記フレキシャを固着する前記剛体部の表面を前記第２のフレキシャ結合面とした
   ことを特徴とするヘッド・サスペンション。
7. 請求項１あるいは４記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記フレキシャ結合面をパーシャルエッチングにより形成する
   ことを特徴とするヘッド・サスペンションの製造方法。
8. 請求項６に記載のヘッド・サスペンションであって、
   前記第２のフレキシャ結合面をパーシャルエッチングにより形成する
   ことを特徴とするヘッド・サスペンションの製造方法。
   

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