JP2010073297A - ヘッド・ジンバル・アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】サスペションの動きを大きく阻害することなく正確、効率的に高周波の信号を伝送する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、ヘッド・スライダは、記録磁界を生成する磁極と高周波電磁界を生成して記録層に照射する素子とを有している。サスペンション上には、上記素子へ高周波信号を伝送する伝送線路部６６３が形成されている。この伝送線路部は、導体線６４３ａ、６４３ｂと、上部シールド６５０と下部シールド６４７とを有している。伝送線路部は、導体で形成されている上部シールドと下部シールドとを接続する、複数の導体柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂを有している。複数の柱で上下のシールドを接続することによって、高周波信号を正確かつ効率的に伝送することができると共に、サスペンションの動きへの影響を効果的に小さくすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明はヘッド・ジンバル・アセンブリに係り、特に、磁気記録のアシストのための電磁波を磁気記録層に照射する磁気ヘッドへの高周波信号の伝送構造に関する。

情報化社会における情報処理量の増加は急速である。特に、外部記憶装置には限られた面積・体積に多くの情報を記憶することが要求されている。その要求に対する技術的対策は、高記録密度化による大容量化である。高記録密度化を推進するためには、記録ビットの微小化を進める必要がある。このため、媒体の記録単位になる粒子の粒径を細かくしてきた。

しかし、この微小化を進めると記録ビットの熱的な安定性が損なわれ、熱揺らぎによる経時的磁化情報の消失が発生し、磁気情報の不揮発性を満足できなくなる。このため、熱的な安定性を確保するため、媒体の保磁力を高めることが必要である。しかし、保磁力が高くなると、記録が困難となることが一般に知られている。磁気記録を行うためには記録ヘッドからの記録磁界は媒体保磁力以上の磁界を出し、かつ急峻に変化させなければならない。記録ヘッドの構造改良・材料開発を行っているが、極微細な領域に高記録磁界を出力することは極めて難しくなっている。

そこで、媒体保磁力は熱を加えると等価的に低下する現象を利用して、記録する部分に熱を加える記録方式（熱アシスト記録）が提案されている。しかし、熱アシスト記録は、媒体を暖めて保磁力を低下させるのみで、急峻な記録磁化反転を記録するのは、記録ヘッドからの記録磁界である。急峻な磁化反転を記録するには、記録ヘッドを媒体へ近づける必要がある。しかし、媒体を加熱するための熱源が記録ヘッドの近くの浮上面近傍に設置されるので、熱による磁気ヘッドの膨張などのために浮上量を下げることができない。

この問題に対して、下記特許文献１に一つの解決策が開示されている。それによると、記録系を、記録情報に対応した磁界反転動作を行う第１の書き込み磁極と高周波磁界を発生する第２の書き込み磁極とから構成し、それらからの合成磁場によって第１の書き込み磁極からの磁界に比べ強い有効反転磁場を得る（第２の書き込み磁極が記録動作のアシストをする）技術が述べられている。このように、高周波の電磁波を記録媒体に照射すると媒体保磁力により小さい記録磁界であっても磁化反転記録ができる。高周波の電磁波エネルギーで媒体の磁気スピンを揺らし、等価的にスピンのエネルギー・レベルを高める。すると、磁気スピンを反転するために必要なエネルギー量が低下し、弱い記録磁界でも磁化反転が生じる。
特表２００５−５２５６６３号公報 特開２００７−２７２９８４号公報

しかし、スピンを揺らしエネルギー・レベルを高めるためには、マイクロ波に相当する数十ＧＨｚの電磁波が必要である。本明細書において、マイクロ波は３ＧＨｚから３００ＧＨｚの電磁波である。好ましくは、１０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのマイクロ波を使用する。従来のサスペンション上の信号伝送路は、高くでも２ＧＨｚ弱の伝送系である。数十ＧＨｚの信号を伝送するためには、一般には導波管と呼ばれるデバイスを使用する。しかし、設計上の機械的制約が大きいサスペンションには導波管の設置は不可能である。また、従来のマイクロストリップ・ラインによる伝送では、両端及び接続点でのインピーダンス・マッチによる信号多重反射が生じ、反射の往復時間に相当する周波数の放射や、多重反射による波形歪が生じる。

さらに、サスペンション上の伝送線路構造の設計においては、その剛性の設計が重要である。例えば、特許文献２には、マイクロストリップ・ライン構造において、伝送線の下層にあって伝送線を支持する金属層に孔列を形成して剛性を調整する技術が開示されている。具体的には、サスペンションのヒンジ部に対向する位置において、さらに金属層の孔列が形成されている。これによって、ヒンジ部における配線路構造部の剛性を落とし、ヒンジ部におけるサスペンションの動作を阻害することを防止する。

しかし、上述のように、伝送線を支持する金属層に孔列を形成して剛性を調整する従来のマイクロストリップ・ラインによっては、孔列のピッチを短くすることにより、数十ＧＨｚ信号の多重反射による波形ひずみを回避できるが、孔列のピッチを短くすることによって機械強度が低下するために、孔長をピッチで除した指標で表す孔率を高くできなくなる。したがって、伝送線を支持する金属層の面積が増加し、誘導電流による損失を低減できず、数十ＧＨｚの信号を正確、効率的に伝送することはできない。

従って、サスペンション上において数十ＧＨｚの高周波信号を効率的に伝送することができると共に、ヘッド・スライダを支持しヘッド・スライダの所望の浮上挙動を可能とするサスペションの動きを妨げることがない信号伝送線路構造が望まれる。

本発明の一態様にかかるヘッド・ジンバル・アセンブリは、サスペンションと、前記サスペンション上に固定されたヘッド・スライダと、前記ヘッド・スライダ上にあって、ディスクにおける磁気記録をアシストするために電磁波を前記ディスクに照射する記録アシスト素子と、前記サスペンション上にあり前記記録アシスト素子への信号を伝送する伝送線路とを有する。前記伝送線路は、前記信号を伝送する導体線と、前記導体線の上側に前記導体線に沿って配置された上部シールドと、前記導体線の下側に前記導体線に沿って配置された下部シールドと、前記導体線左右側のそれぞれにおいて前記導体線に沿って配列され、前記上部シールドと前記下部シールドとを接続する複数の柱とを有する。上下部シールドを複数の柱で接続することで、ヘッド・スライダの所望の浮上挙動を可能とするサスペションの動きを大きく阻害することなく、磁気記録をアシストする電磁波を磁気ディスクに照射するヘッド・スライダ上の素子へ、正確、効率的に高周波の信号を伝送することができる。

好ましくは、前記下部シールドは前記サスペンションを構成する基材とは別に形成されており、前記上部シールド、前記下部シールド及び前記複数の柱は、前記基材よりも電気伝導率が高い金属で形成されている。これにより、伝送特性を高めることができる。
前記複数の柱は同一の形状を有し、前記左側の柱列と前記右側の柱列とは、同一の配列ピッチを有していることが好ましい。これにより、伝送線路の設計を効率的かつ正確に行うことができる。前記左側柱列の各柱と前記右側柱列の各柱とは、前記導体線に沿った方向において同じ位置に配置されている。あるいは、前記左側柱列と前記右側柱列との間に前記導体線に沿った方向におけるオフセットが存在する。前記オフセットは、各柱の前記導体線に沿った方向における寸法よりも大きいことが好ましい。これにより、剛性をより小さくすることができる。

好ましくは、前記柱の前記導体線方向における寸法は、隣接する柱の間の中心間距離の１／１０以下である。これにより、柱による伝送特性への悪影響を低減することができる。前記信号は差動信号であり、前記導体線は、前記上部シールドと前記下部シールドとの間の同一面上に形成されている二本の導体線であることが好ましい。これにより、高周波信号を正確に効率的に伝送することができる。前記二本の導体線の右側の導体線と前記右側柱列との間の間隙の距離と、前記二本の導体線の左側の導体線と前記左側柱列との間の間隙の距離とは、同一の距離であり、前記二本の導体線の間の間隙の距離は、前記同一の距離以下であることが好ましい。これにより、伝送線路の設計を効率的かつ正確に行うことができる。

前記上部シールドと前記下部シールドのそれぞれは、一枚の連続した閉じた金属層で形成されていることが好ましい。これにより、より好ましい伝送特性を得ることができる。前記左右の柱列における各柱間には、単一の孔が形成されていることが好ましい。これにより、信号伝送特性への影響をより小さく抑えることができる。好ましい例において、前記伝送線路は、再生信号を伝送する導体線及び記録信号を伝送する導体線を有し、前記下部シールドは、前記再生信号を伝送する導体線と前記記録信号を伝送する導体線と前記ジンバルとの間に延在している。これにより、再生信号及び記録信号の伝送における伝送損失を小さくすることができる。

本発明の伝送線路構造によれば、ヘッド・スライダの所望の浮上挙動を可能とするサスペションの動きを大きく阻害することなく、磁気記録をアシストする電磁波を磁気ディスクに照射するヘッド・スライダ上の素子へ、正確、効率的に高周波の信号を伝送することができる。

以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、磁気ディスク装置の一例であるＨＤＤに本発明を適用した例について説明する。

本形態は、ヘッド・スライダへ高周波信号を伝送する伝送線路構造に特徴を有している。本形態のヘッド・スライダは、磁気記憶媒体の記録層の磁化方向を変化させる記録磁界を生成する磁極と、高周波電磁界を生成して記録層に照射する記録アシスト素子とを有している。高周波電磁界は、磁極が生成する記録磁界による磁化方向変化をアシストする。好ましいアシスト高周波電磁界は、マイクロ波である。本形態において、マイクロ波は３ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの電磁波（信号波）である。好ましくは、１０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのマイクロ波を使用する。

磁気記録層は高周波電磁界によるエネルギーによってポテンシャルが高まり、磁極からの記録磁界に対して磁化方向を変化しやすくなる。アシスト電磁界により、保磁力が大きい磁気記録層の磁化方向を、書き込み信号に従って変化する磁極からの記録磁界により変化させることができ、高記録密度の磁気ディスク装置を実現することができる。

ヘッド・スライダを支持するサスペンション上には、アシスト電磁界を生成する記録アシスト素子へ高周波信号を伝送する伝送線路が形成されている。この伝送線路は、高周波信号を伝送する導体線と、それを上下において挟む上部シールドと下部シールドとを有している。伝送線路は、さらに、導体で形成されている上部シールドと下部シールドとを接続する、複数の柱を有している。複数の柱は、導体線の左右両側において、信号伝送方向（導体線が延びる方向）に沿って配列されている。複数の柱は導体で形成されており、電気的かつ物理的に上部シールドと下部シールドとを接続する。

このように、上部シールドと下部シールドとの間に高周波信号を伝送する導体線を配置し、さらに、導体線の左右の側のそれぞれに配列された複数の柱で上下のシールドを接続することによって、導体線により高周波信号を正確かつ効率的に伝送することができると共に、導体線周囲の導体構造によるサスペンションのピッチ及びロール運動への影響を効果的に小さくすることができる。

以下においては、本発明を適用可能なＨＤＤの全体構造について説明した後、ヘッド・スライダに高周波信号を伝送する伝送線路構造について説明する。図１は、本実施形態におけるＨＤＤの基本構成を示す。図１は、本実施の形態に係るＨＤＤ１の全体構成を模式的に示す上面図である。

データを記憶するディスクである磁気ディスク１１は不揮発性の記憶ディスクであって、磁性層が磁化されることによってデータを記録する。ベース１２は、ガスケット（不図示）を介してベース１２の上部開口を塞ぐカバー（不図示）と固定することによってエンクロージャを構成し、ＨＤＤ１の各構成要素を収容する。ベース１２の底面に固定されたスピンドル・モータ１３は、そこに固定されている磁気ディスク１１を所定の角速度で回転する。磁気ディスク１１にアクセスするヘッド・スライダ１５は、リード及び／もしくはライト素子を有するヘッド素子部とヘッド素子部が固定されたスライダとを有している。

アクチュエータ１６は、ヘッド・スライダ１５を支持し、移動する。アクチュエータ１６は回動軸１７に回動自在に保持されており、自身を回動する駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１９を備えている。アクチュエータ１６は、ヘッド・スライダ１５が配置されたその先端部から、サスペンション１６１、アーム１６２及びコイル・サポート１６３の順で結合された各構成部材を備えている。アクチュエータ１６が回動することによって、ヘッド・スライダ１５が磁気ディスク１１の記録面の半径方向に沿って移動する。磁気ディスク１１に対向するスライダの空気軸受面（ＡＢＳ）で発生する力とサスペンション１６１による押し付け力とがバランスすることによって、ヘッド・スライダ１５は磁気ディスク１１上を所定のギャップを置いて浮上する。

ヘッド・スライダ１５の信号は、アクチュエータ１６に形成されている伝送線路１６４が伝送する。伝送線路１６４は、一端がヘッド・スライダ１５に電気的に接続され、他端はプリアンプＩＣ１８２が実装されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１８に電気的に接続される。ＦＰＣ１８はコネクタ１８１を介して、ベース１２裏面に実装される制御回路基板（不図示）と回路的に接続されている。ＦＰＣ１８は、制御回路とプリアンプＩＣ１８２との間の信号を伝送する。ＨＤＤ１の動作制御及びその信号処理は、制御回路基板上の制御回路が行う。ＦＰＣ１８は、リード／ライト信号及び磁気記録アシストのための高周波信号の他、プリアンプＩＣ１８２への電源及び制御信号を伝送する。

伝送線路１６４は、ヘッド・スライダ１５とプリアンプＩＣ１８２との間の信号を伝送する。本形態の伝送線路１６４は、サスペンション１６１と一体的に形成されており、そのサスペンション１６１から延出し、磁気ディスク１１の反対側において、アーム１６２の回動方向を向く側面に沿って延びている。本形態のＨＤＤ１は、この伝送線路１６４の構造に特徴を有する。この点については後に詳述する。

図２は、ヘッド・スライダ１５とサスペンション１６１のアセンブリであるヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）１６０の構成を模式的に示す平面図であり、磁気ディスク１１の記録面に対向する面を示している。サスペンション１６１は、ジンバル６１１、ロード・ビーム６１２及びマウント・プレート６１３を備えている。ロード・ビーム６１２はヒンジ部６２１を有しており、ヘッド・スライダ１５をディスク側に押圧するバネ機能を示す。ロード・ビーム６１２は、アクチュエータ１６が回動する際に、ジンバル６１１を安定した姿勢で支持するための剛性機能を有する。ベース・プレート６１３は、ロード・ビーム６１２をアーム１６２に固定するための強度を有する。

ジンバル６１１は例えばステンレス鋼で形成することができ、所望の弾性を有する。ジンバル６１１の前部において、舌片状のジンバル・タングが形成されており、その上にヘッド・スライダ１５が低弾性エポキシ樹脂などによって固着されている。ジンバル・タングは、ロード・ビーム６１２のディンプルを中心として、ヘッド・スライダ１５を、ピッチ方向あるいはロール方向に回動させる。

伝送線路１６４の一部はジンバル６１１上に形成され、他の一部（テイル部と呼ぶ）はジンバル６１１端部から後側に延びている。テイル部はジンバル６１１の磁気ディスク１１の回転軸と反対側の側部から延在している。ジンバル６１１から延びるテイル部は、ロード・ビーム６１２及びアーム１６２の側部（磁気ディスク１１中心と反対側の側部）に沿って回動軸側（アクチュエータ後側）に向かって延びている。テイル部の先端はマルチコネクタ１６９であり、プリアンプＩＣ１８が実装されている基板に電気的かつ物理的に接続される。

ここで、図３を参照して、記録アシスト電磁波を記録層に照射する記録アシスト素子を有するヘッド素子部の構造について説明する。高周波電磁界によるアシスト記録は、記録磁化が磁気記録層の面内方向を向く面内記録方式の磁気ディスク装置及び記録磁化が磁気記録層に垂直な方向を向く垂直記録方式の磁気ディスク装置のいずれにも適用することができる。しかし、より高い記録密度を達成するためには、垂直記録方式が優れており、本発明は、特に、垂直磁気記録方式において有効である。垂直記録方式は記録面に対して垂直方向に磁化の容易軸を有する媒体を用いる。基板上に磁気記録層を形成する磁性薄膜が成膜されている。主磁極からの記録磁界は記録層の磁化方向を変化させる

図３は、好ましいヘッド素子部の構造を模式的に示す断面図を示す。ヘッド素子部はスライダ５１０上に形成される。再生素子はスライダ５１０上に設けた絶縁層５１１、下部シールド５１２、上部シールド５１３、磁気情報を検出する素子５１４から基本的に構成される。記録素子は、再生素子の上に形成されている。成膜順序が後の層が上であり、本例においてトレーリング側が上側である。

本構成の記録素子において、主磁極５１５は、記録アシスト素子である平行平板コンデンサ内に配置されている。電極５１６がリーディング側、電極５１７がトレーリング側の電極である。記録トラック幅は、浮上面に断面を有する主磁極５１５の幅で規定される。主磁極５１５の浮上面側での幅は５０ｎｍ以下で、高密度の磁気情報を記録するに適す寸法となっている。図３のように、好ましい態様において、電磁波を生成する手段として平行平板型コンデンサからの高周波電磁界アシスト（マイクロ波アシスト）を利用する。平行平板には非磁性導電膜を使用し、例えば、厚さ５０ｎｍのＡｌ膜を用いる。主磁極５１５の面上に、絶縁膜であるアルミナ膜を介して、平板電極５１７が形成される。このアルミナ膜の膜厚が平行平板間距離を決定し、例えば、その厚みは３０ｎｍである。

主磁極５１５の上部には平板導電膜５１７を介して軟磁性膜５１８が配置される。軟磁性膜５１８は、閉磁路を形成するための軟磁性膜５１９と磁気的に接続される。軟磁性膜５１９は、その後端で下部磁性層５２０と端部が接近し、磁気的に接続状態を構成する。下部磁性層５２０と主磁極５１５は磁気的に接続される。

これらから構成される閉磁路内に、コイル５２１ｂを配置する。さらに、軟磁性膜５２２と下部磁性層５２０との間にコイル５２１ａを配している。これらコイルと磁性膜との電気的な絶縁を確保する目的から、絶縁層５２３ａ、５２３ｂ、５２４及び５２５を配置する。コイル５２１ｂに電流が流れることにより、磁束は軟磁性膜５１９から下部磁性層５２０を通って主磁極５１５に導かれる。同時、コイル５２１ａに電流が流れることにより、下部の磁束は軟磁性膜５２２から記録媒体を通り主磁極５１５に導かれる。

伝送線路１６４は、ヘッド・スライダ１５上の記録素子及び再生素子への信号を伝送するほか、高周波の励磁回路素子である平板電極ペア５１６、５１７への信号を伝送する。平板電極ペア５１６、５１７によるアシスト電磁界生成のため、伝送線路１６４はアシスト電磁界と同様の高い周波数を有する信号を伝送する。本形態の伝送線路１６４は、このアシスト電磁界を生成する素子（平板電極ペア５１６、５１７）への高周波信号を伝送する線路構造に特徴を有している。以下において、本形態の伝送線路１６４の構造について詳細に説明する。

図４（ａ）は、伝送線路１６４の一部構成を模式的に示す平面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ切断線における伝送線路１６４の断面図を模式的に示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のｃ−ｃ切断線における伝送線路１６４の断面図を模式的に示している。伝送線路１６４は、少なくとも、記録信号（ライト信号）を伝送する導体線対６４１ａ、６４１ｂ、再生信号（リード信号）を伝送する導体線対６４２ａ、６４２ｂ、そして、アシスト電磁界を生成するための高周波信号を伝送する導体線対６４３ａ、６４３ｂを有している。この伝送線路１６４の配線構造は、周知のフォトリソグラフィ・エッチング技術によって形成することができる。

図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、記録信号及び再生信号の伝送線路部６６１、６６２のそれぞれの構造は、マイクロストリップ構造である。具体的には、ジンバル６１１の一部を構成しているステンレス金属層６４４、この基材としてのステンレス金属層６４４の上に形成されているポリイミド絶縁層６４５、導体線対６４１ａ、６４１ｂあるいは導体線対６４２ａ、６４２ｂ、そして、それらを覆うポリイミド保護層６４６を有している。ポリイミド保護層６４６は露出しており、その上に他の層は形成されていない。

一方、アシスト電磁界を生成する記録アシスト素子（図３の構成において電極対５１６、５１７）への高周波信号を伝送する伝送線路部６６３の構造は、記録信号及び再生信号の伝送線路部６６１、６６２の構造と異なる。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、この高周波伝送線路部６６３の構造は、ステンレス金属層６４４、下部シールド６４７、下部ポリイミド絶縁層６４８、導体線６４３ａ、６４３ｂ、上部ポリイミド絶縁層６４９、そして上部シールド６５０を有している。導体線６４３ａ、６４３ｂは、高周波差動信号を、アシスト電磁界を生成する電極対５１６、５１７に伝送する。

下部シールド６４７と上部シールド６５０とは金属で形成されている。さらに、図４（ａ）、（ｃ）に示すように、高周波伝送線路部６６３は、上部シールド６５０と下部シールド６４７とを相互接続する複数の柱を有している。図４（ａ）においては４つの柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂが示されている。柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂは金属で形成されており、上部シールド６５０と下部シールド６４７とを電気的かつ物理的に接続し、これらを同電位にする。

導体線６４３ａ、６４３ｂは周囲の金属層から離間し、導体線６４３ａ、６４３ｂと周囲金属層（上下シールド及び柱）との間は絶縁材料（ポリイミド）で埋められている。具体的には、導体線６４３ａ、６４３ｂと下部シールド６４７との間には下部ポリイミド絶縁層６４８が存在し、それらを絶縁している。また、導体線６４３ａ、６４３ｂと上部シールド６５０との間には上部ポリイミド絶縁層６４９が存在し、それらを絶縁している。同様に、導体線６４３ａと導体線６４３ｂとの間には上部ポリイミド絶縁層６４９が存在し、絶縁されている。また、導体線６４３ａ、６４３ｂと複数の柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂのそれぞれとの間には上部ポリイミド絶縁層６４９が存在し、互いに絶縁されている。

下部シールド６４７は、ステンレス金属層６４４の上に直接に形成されており、それらは接触しているために同電位となる。ステンレス金属層６４４はグランドとして機能するため、ステンレス金属層６４４と電気的かつ物理的に接触している下部シールド６４７もグランド電位となる。上部シールド６５０は、柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂによって、物理的かつ電気的に下部シールド６４７に接続しているため、上部シールド６５０もグランド電位に維持される。

上部シールド６５０と下部シールド６４７とは高周波差動信号を伝送する導体線対６４３ａ、６４３ｂのシールドとして機能するため、電気伝導率が高い金属で形成することが好ましい。そのため、好ましい材料は銅である。また、上部シールド６５０と下部シールド６４７とを接続する柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂも、同様に、銅で形成することが好ましい。なお、導体線６４３ａ、６４３ｂも、典型的には、銅で形成する。

このように、本構成の高周波伝送線路部６６３において、導体線６４３ａ、６４３ｂの上側と下側は、上部シールド６５０と下部シールド６４７で覆われている。これに対して、導体線６４３ａ、６４３ｂの左右両側には複数の柱が配列されている。図５（ａ）は、高周波伝送線路部６６３の一部を模式的に示す上面図であり、図５（ｂ）は、高周波伝送線路部６６３の一部を模式的に示す側面図である。

図５（ａ）において、導体線６４３ａ、６４３ｂの左右両側において、導体線６４３ａ、６４３ｂに沿って複数の柱が配列されている。一方の側において、３本の柱６５１ａ〜６５１ｃが示され、もう一方の側において３本の柱６５２ａ〜６５２ｃが示されている。図５（ａ）は高周波伝送線路部６６３の一部構造を示し、高周波伝送線路部６６３全体では、より多くの柱が配列される。左右両側において、柱列６５１、６５２はそれぞれ一列である。

柱６５１ａ〜６５１ｃ及び柱６５２ａ〜６５２ｃは、高周波信号が流れる方向に、互いに離間して配列されている。図５（ｂ）に示すように、導体線６４３ａ、６４３ｂの延在方向に沿って配列された柱６５１ａ〜６５１ｃのそれぞれの間には一つの孔が形成されている。図５（ｂ）においては、柱６５２ａと柱６５２ｂの間の孔６５３ａと、柱６５２ｂと柱６５２ｃの間の孔６５３ｂとが例示されている。孔６５３ａ、６５３ｂは、ポリイミドで埋められている。

このように、上部シールド６５０と下部シールド６４７とを複数の柱により相互接続することによって、高周波伝送線路部６６３のシールド構造の剛性を小さくし、ジンバル６１１の動きへの影響を小さくする。ジンバル６１１の動きにおいて、ピッチやロールなど、記録面に垂直な方向、つまり、磁気ディスク１１の回転軸方向に沿った動きの自由度が重要である。高周波信号を伝送する導体線対６４３ａ、６４３ｂの周囲のシールド構造において、左右の側面に上部シールド６５０と下部シールド６４７とをつなぐ複数の離間した柱（柱列）を形成することで、高周波伝送線路部６６３の磁気ディスク１１の回転軸方向に沿った方向の必要な可撓性を確保し、ジンバル６１１の動きを阻害することを防ぐことができる。

左右の側面シールドが連続した金属層で形成されておらず（側面が完全には閉じておらず）、そこに孔が形成されていることは、高周波信号の伝送特性に大きな影響を及ぼす、特に、伝送損失を生む原因となりうる。従って、その伝送損失を十分に小さくするように柱を設計し、高周波信号の伝送に実質的な影響がないようにすることが重要である。信号伝送への影響を小さくするためには、左右の柱列が対称であることが重要である。つまり、左右の柱列は、それぞれ同一形状の柱で構成されており、その配列ピッチ（隣接柱間の中心間距離）も同一であることが好ましい。さらに、配列ピッチは、各柱において、一定であることが好ましい。

さらに、発明者らが検討したところ、柱の幅Ｄ１と配列ピッチＰ１の関係が伝送損失に大きな影響を及ぼすことが分かった。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、柱の幅Ｄ１は、導体線６４３ａ、６４３ｂに沿った信号伝送方向における柱の寸法である。ピッチＰ１は、柱列における柱の配置間隔であり、隣接する柱の中心間の距離である。図５（ａ）の構成において、全ての柱は同一の形状を有している。

柱形状は四角柱であり、その上下方向に垂直な断面は正方形もしくは長方形である。左右の柱列６５１、６５２のそれぞれのピッチＰ１は同一であり、また、一定である。左右の互いに対応する柱は真向かいにあり、導体線６４３ａ、６４３ｂに沿った方向における各柱の中心位置は、左右両側において同一である。一般に、エッチング方法・メッキ方法により形成した場合、四角柱の角部には曲率半径ｒの丸みをもつ。当業者であれば、曲率を持つことは周知であり、曲率による影響は無視できるために、正方形または長方形と簡易的に呼ぶ。

発明者らは、柱列６５１、６５２の配列及び各柱の構造について様々な検討を行った。その結果、柱の幅Ｄ１の柱列のピッチＰ１に対する比率Ｄ１／Ｐ１が重要なファクタであることがわかった。比率Ｄ１／Ｐ１は０．１（１０％）以下であることが好ましい。比率Ｄ１／Ｐ１が０．１以下であるとき、伝送線路の伝送特性が大きく低下することなく、好ましい範囲に維持される。比率Ｄ１／Ｐ１が０．１よりも大きいと、柱の幅Ｄ１が高周波信号の伝送特性に大きく影響する。これは、高周波信号の伝送において柱部分に誘導される電流によるジュール熱が主な原因と考えられる。

図６（ａ）、（ｂ）は、発明者らが行った一つのシミュレーション結果を示している。図６（ａ）は、柱の幅Ｄ１の柱列のピッチＰ１に対する比率Ｄ１／Ｐ１と、特性インピーダンスとの関係を示している。図６（ｂ）は、柱の幅Ｄ１の柱列のピッチＰ１に対する比率Ｄ１／Ｐ１と、伝送損失との関係を示している。柱列のピッチＰ１は０．５ｍｍ、導体線間の間隙の距離Ｓ１は０．０１ｍｍ、導体線と柱列との間のそれぞれの間隙の距離Ｓ２は０．００５ｍｍにおける、シミュレーションによる測定結果である。

二つのグラフにおいて、柱の幅Ｄ１の柱列のピッチＰ１に対する比率Ｄ１／Ｐ１が０．１（１０％）より大きいと、伝送特性である特性インピーダンスと伝送損失とが大きく変化している。具体的には、図６（ａ）において特性インピーダンスは低下し、図６（ｂ）において伝送損失が増加する。このシミュレーション結果は、比率Ｄ１／Ｐ１についての上述の説明と合致する。

図５（ａ）、（ｂ）の構成において、左右の各柱は、反対側の柱の真正面に位置している。つまり、左右の柱列６５１、６５２の柱は、導体線６４３ａ、６４３ｂに沿った方向において同じ位置に形成されている。これに対して、左右の柱を千鳥状に配置することができる。図７（ａ）、（ｂ）は、このような構成例を模式的に示している。設計及び製造のシンプリシティの点からは、図５（ａ）に示した柱配列が好ましい。しかし、左右柱列のオフセットを変化させることで、高周波伝送線路部の剛性を調整することは、効率的で正確な高周波信号伝送と低剛性の両立の点から好ましい。

具体的には、図７（ａ）の構成において、左右の柱列７５１、７５２の柱は、導体線６４３ａ、６４３ｂの垂直な方向において見た場合に、完全にずれた位置にある。つまり、一方の側の柱と、それに対応する反対側の柱との間のオフセットは、柱の幅Ｄ１よりも大きい。このように、完全にずれた千鳥配置において柱の一部が重ならないようにすることによって、線路部の剛性をより低減することができる。図７（ｂ）の構成において、左右の柱列７５１、７５２の柱は、導体線６４３ａ、６４３ｂの垂直な方向において見た場合にずれた位置にあるが、対向する柱の一部が重なっている。つまり、一方の側の柱と、それに対応する反対側の柱との間のオフセットは存在するが、そのオフセットの大きさは柱の幅Ｄ１よりも小さい。

図８（ａ）、（ｂ）は、上記柱とは異なる形状を有する柱を有する高周波伝送線路部を模式的に示している。図８（ａ）は柱部分における断面図であり、図８（ｂ）は柱を含む一部構成を模式的に示す斜視図である。図８（ｂ）において、導体線と柱のみを示し、他の構成要素は省略している。この構成の側面図及び平面図は、図５（ａ）、（ｂ）のそれぞれの図面と同様である。

本構成の柱６５６、６５７は、その内側面に、導体線６４３ａ、６４３ｂに向かう突出部５６１、５７１を有している。図において、突出部５６１、５７１は直方体で、導体線６４３ａ、６４３ｂに対向する面は、導体線６４３ａ、６４３ｂと平行である。導体線６４３ａ、６４３ｂの間の間隙の距離はＳ１で示され、突出部５６１、５７１と導体線６４３ａ、６４３ｂとの間のそれぞれの間隙の距離はＳ２で示されている。突出部５６１と導体線６４３ａと間隙の距離と、突出部５７１と導体線６４３ｂとの間隙の距離とは、同一のＳ２である。

発明者らは、様々な構造について導体線と柱列との間の関係について検討を行った。その結果、導体線間の間隙Ｓ１と導体線と柱列との間の間隙Ｓ２との関係が重要ファクタであることがわかった。導体線と柱列との間の間隙Ｓ２が小さくなると、伝送線路の伝送特性が柱列による影響を受けやすくなる。柱列による伝送特性への悪影響を抑えるため、柱列との間の間隙Ｓ２は、導体線間の間隙Ｓ１以上であることが好ましい。

図９（ａ）、（ｂ）は、発明者らが行った一つのシミュレーション結果を示している。シミュレーションに使用した伝送線路構造は、図８（ａ）、（ｂ）に示す構造と略同様である。導体線と柱の間の間隙Ｓ２を変化させ、それ以外パラメータを一定とし、特性インピーダンスと伝送損失の測定を行った結果が、図９（ａ）、（ｂ）のグラフである。図９（ａ）は特性インピーダンスとＳ２との間の関係を示し、図９（ｂ）は伝送損失とＳ２との間の関係を示している。二つのグラフは、Ｓ２がＳ１よりも小さくなると、特性インピーダンスが減少し伝送損失が増加することを示している。

これは、Ｓ２がＳ１よりも小さいと、柱６５６、６５７と導体線６４３ａ、６４３ｂとの間の関係が高周波伝送線路部６６３の伝送特性（特性インピーダンスと伝送損失）に大きな影響を及ぼすことを示している。このシミュレーション結果は、間隙Ｓ１、Ｓ２についての上述の説明と合致する。

また、間隙Ｓ１、Ｓ２の関係は、図５に示した突出部を有していない柱を有する高周波伝送線路部についても、同様に考えることができる。発明者らの検討によれば、柱の突出は、伝送線路の特性インピーダンスや伝送損失に大きな影響を与えることはない。従って、柱の突出部の有無によらず、導体線と柱との間の間隙Ｓ２を導体線間の間隙Ｓ１以上にすることで、上部シールドと下部シールドとを接続する側面の柱による伝送特性への悪影響を低減することができる。

導体線対による信号伝送特性への影響を抑えるためには、導体線に沿って互いに離間して配列された柱の間には他の金属層が存在すことなく、単一孔が形成されていることが好ましい。しかし、設計によっては、柱間を導体の梁によって接続するようにしてもよい。図１０（ａ）、（ｂ）は、同一列において隣接する柱を接続する梁を有する高周波伝送線路部の一部構成を模式的に示している。図１０（ａ）はその高周波伝送線路部の一部を示す側面図、図１０（ｂ）は梁を含む一部構成を模式的に示す斜視図である。図１０（ｂ）は導体線６４３ａ、６４３ｂ、柱６５１ａ、６５１ｂ、６５２ａ、６５２ｂ、そして梁６５８、６５９ａ、６５９ｂのみを示し、他の構成要素は省略している。梁６５９ｂは、一部のみ示している。

梁６５８、６５９ａ、６５９ｂは、他のシールド金属層と同様に銅で形成することが好ましい。梁６５８、６５９ａは、導体線６４３ａ、６４３ｂに沿って延在し、隣接する柱６５１ａと柱６５１ｂの間、あるいは隣接する柱６５２ａと柱６５２ｂの間をつないでいる。梁６５８、６５９ａ、６５９ｂは、上下のシールド６４７、６５０からは離間している。そのため、上記他の構成のように柱の間に単一孔６５３ａが形成されている構成と異なり、柱の間には二つの孔が形成されている。図８（ａ）の例においては、離間した柱６５２ａと柱６５２ｂとの間を梁６５９ａが接続し、柱６５２ａ、６５２ｂの間に二つの孔６８１ａ、６８１ｂが形成されている。

上記各伝送線路構造によって、記録アシスト素子への高周波信号伝送部において、正確で効率的な信号伝送と低剛性とを実現することができる。好ましくは、ヘッド・スライダ１５との接続端からマルチコネクタ１６９（図２を参照）までの全域において、高周波伝送線路が上記いずれかの構成を有することが好ましい。しかし、ヘッド・スライダ１５との接続端からマルチコネクタ１６９までの一部の領域において上記いずれかの構成を有することによっても、効率的かつ正確な高周波信号伝送と剛性の低減という効果を奏することができる。

上記各構成において、上部シールド６５０と下部シールド６４７とは完全に閉じており、孔が形成されていない一枚の連続した板で構成されている。高周波信号伝送ためには、このような構造を有することが好ましい。しかし、さらに小さい剛性を要求される部分については、上部シールドあるいは下部シールドの剛性を小さくするために、孔を形成してもよい。あるいは、上部シールドを形成することなくマイクロストリップ構造とすることができる。

上記各構成は、ステンレス金属層とは別に形成した下部シールド層を有している。下部シールド層は、上部シールド層及び柱と同一の金属材料で形成されていることが好ましく、また、その電気伝導率が高いことが好ましいことから、ジンバル本体を形成する材料よりも高い電気伝導率を有する金属で、ジンバル本体とは別に形成することが好ましい。しかし、剛性を低減するために、ジンバル本体を形成する金属層、つまり、上記ステンレス金属層の上にポリイミド層を形成し、ステンレス金属層を下部シールド層として使用してもよい。

記録・再生信号の周波数が高くなってくると、記録信号および再生信号の伝送線路部の伝送損失も同時に低減する必要が生じる。その場合は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、高周波伝送線路部６６３の下部シールド６４７を線路の幅方向へ延伸し、記録信号および再生信号の伝送線路部６６１、６６２の導体線対６４１ａ、６４１ｂおよび６４２ａ、６４２ｂの下部にポリイミド絶縁層６４５を介して配置する構造にすることができる。この場合、下部シールド６４７の電気伝導率をステンレス金属層６４４の電気伝導率より高い材料を使うことにより、伝送損失を低減することができる。下部シールド６４７には、銅を使用することが好ましい。

マイクロ波帯の高周波信号を伝送するためには、上記構成のように、左右に並んで配列された二本の導体線により差動信号を伝送することが好ましい。しかし、設計によっては、導体線対ではなく、一本の導体線で信号を伝送してもよい。この場合、周囲のシールド導体がリターン・パスを構成する。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明は、アシスト電磁界を生成する他の素子を有するＨＧＡに適用することができる。上下シールドを接続する柱は、製造及び設計の容易性の転から角柱であることが好ましいが、これと異なる形状を有する柱を使用してもよい。伝送線路構造における各寸法の関係は、設計により適切なものを採用し、上記構成のものに限定されるものではない。

本実施形態に係る磁気ディスク装置の構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るヘッド・ジンバル・アセンブリの構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るヘッド・スライダにおけるヘッド素子部を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係る伝送線路の一部構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係る高周波伝送線路部一部構成を模式的に示す図である。 図５に示す高周波伝送線路部についてのシミュレーション結果である。 本実施形態に係る高周波伝送線路部一部構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係る高周波伝送線路部一部構成を模式的に示す図である。 図８に示す高周波伝送線路部についてのシミュレーション結果である。 本実施形態に係る高周波伝送線路部一部構成を模式的に示す図である。 本実施形態に係わる別の伝送線路の一部構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１１ 磁気ディスク、１２ ベース、１３ スピンドル・モータ
１５ ヘッド・スライダ、１６ アクチュエータ、１７ 回動軸、１８ ＦＰＣ
１６１ サスペンション、１６２ アーム、１６３ コイル・サポート
１６４ 伝送線路、１６９ マルチコネクタ、１８１ ＦＰＣコネクタ
１８２ プリアンプＩＣ、５１０ スライダ、５１１ 絶縁層、５１２ 下部シールド
５１３ 上部シールド、５１４ 再生素子、５１５ 主磁極、５１６、５１７ 電極対
５１８、５１９ 軟磁性膜、５２０ 下部磁性層、５２１ａ、５２１ｂ コイル
５２２ 軟磁性膜、５２３ａ、５２３ｂ 絶縁層、５６１、５７１ 突出部
６１１ ジンバル、６１２ ロード・ビーム、６１３ マウント・プレート
６２１ ヒンジ部、６４１ａ、６４１ｂ 導体線、６４２ａ、６４２ｂ 導体線
６４３ａ、６４３ｂ 導体線、６４４ ステンレス金属層、６４５ ポリイミド絶縁層
６４６ ポリイミド保護層、６４７ 下部シールド、６４８ 下部ポリイミド絶縁層
６４９ 上部ポリイミド絶縁層、６５０ 上部シールド、６５１ａ、６５１ｂ 柱
６５２ａ〜６５２ｃ 柱、６５３ａ、６５３ｂ 孔、６５６、６５７ 柱、６５８ 梁
６５９ａ、６５９ｂ 梁、６６１ 再生信号伝送線路部、６６３ 記録信号伝送線路部
６６３ 高周波伝送線路部、６８１ａ、６８１ｂ 孔、７５１、７５２ 柱列

Claims (12)

1. サスペンションと、
   前記サスペンション上に固定されたヘッド・スライダと、
   前記ヘッド・スライダ上にあって、ディスクにおける磁気記録をアシストするために電磁波を前記ディスクに照射する記録アシスト素子と、
   前記サスペンション上にあり、前記記録アシスト素子への信号を伝送する伝送線路と、を有し
   前記伝送線路は、
   前記信号を伝送する導体線と、
   前記導体線の上側に前記導体線に沿って配置された上部シールドと、
   前記導体線の下側に前記導体線に沿って配置された下部シールドと、
   前記導体線左右側のそれぞれにおいて前記導体線に沿って配列され、前記上部シールドと前記下部シールドとを接続する複数の柱と、
   を有するヘッド・ジンバル・アセンブリ。
2. 前記下部シールドは、前記サスペンションを構成する基材とは別に形成されており、
   前記上部シールド、前記下部シールド及び前記複数の柱は、前記基材よりも電気伝導率が高い金属で形成されている、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
3. 前記複数の柱は同一の形状を有し、
   前記左側の柱列と前記右側の柱列とは、同一の配列ピッチを有している、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
4. 前記左側柱列の各柱と前記右側柱列の各柱とは、前記導体線に沿った方向において同じ位置に配置されている、
   請求項３に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
5. 前記左側柱列と前記右側柱列との間に、前記導体線に沿った方向におけるオフセットが存在する、
   請求項３に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
6. 前記オフセットは、各柱の前記導体線に沿った方向における寸法よりも大きい、
   請求項５に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
7. 前記柱の前記導体線方向における寸法は、隣接する柱の間の中心間距離の１／１０以下である、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
8. 前記信号は差動信号であり、
   前記導体線は、前記上部シールドと前記下部シールドとの間の同一面上に形成されている二本の導体線である、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
9. 前記二本の導体線の右側の導体線と前記右側柱列との間の間隙の距離と、前記二本の導体線の左側の導体線と前記左側柱列との間の間隙の距離とは、同一の距離Ｓ２であり、
   前記二本の導体線の間の間隙の距離Ｓ１は、前記距離Ｓ２以下である、
   請求項８に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
10. 前記上部シールドと前記下部シールドのそれぞれは、一枚の連続した閉じた金属層で形成されている、
    請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
11. 前記左右の柱列における各柱間には、単一の孔が形成されている、
    請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
12. 前記伝送線路は、再生信号を伝送する導体線及び記録信号を伝送する導体線を有し、
    前記下部シールドは、前記再生信号を伝送する導体線と前記記録信号を伝送する導体線と前記ジンバルとの間に延在している、
    請求項２に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。

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