JP2010250879A - ヘッドスタックアセンブリを有する記憶装置及び記憶装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッドスタックアセンブリに不要振動が発生することを防止し、磁気ヘッドの位置決めを高精度に行なうことを可能とすることにより、信頼性を高められ、記録密度の向上を図る。
【解決手段】支軸を中心に回動可能に取り付けられ、支軸の回転軸に対して略垂直な平坦面を有し、一つの先端に段差を有するキャリッジアーム６と、平坦面を有し、該平坦面がキャリッジアームの平坦面に取り付けられたベースプレート１３と、一端がベースプレートの平坦面に取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンション９と、段差の平面とベースプレートとの間に挟まれた粘弾性体とを有する。
【選択図】図５

Description

本件は、例えば記憶装置に組み込まれるヘッドスタックアセンブリに係り、特に、振
動を抑制するヘッドスタックアセンブリを有する記憶装置に関する。

記憶装置である磁気ディスク装置は、強磁性体で構成される磁気ディスクを回転させ、磁気ディスク上に磁気ヘッドを走査させることによって情報の記録と再生を行うものであり、コンピュータにおける補助記憶装置として一般的に使用されている。

近年、磁気ディスク装置の大容量化に伴い、記録密度の高密度化の必要性が増大している。記録密度を高めるには、信頼性が高く、正確な位置決めを実現できるヘッドスタックアセンブリが望まれる。

しかし、磁気ディスク装置では、磁気ディスクが高速回転することにより空気の流れが発生し、磁気ヘッドを搭載するヘッドスタックアセンブリが振動する。ナノメートル単位の位置決めを要求される磁気ディスク装置においては、空気流による振動の影響によって正確に位置決めを行うことが困難となり、位置決め用の基準に対して磁気ヘッドの位置がずれるオフトラックの原因となっている。オフトラックが頻発するとデータ記録再生のエラー発生頻度が高くなり、データ転送レートの低下を招いてしまう。

ヘッドスタックアセンブリの振動を抑制するための従来技術としては、特許文献１に記載がある。図１に示したヘッドスタックアセンブリの構成図に示すように、ヘッド１０を有するヘッドサスペンション９とキャリッジアーム６に取り付けられた、ベースプレート１３に制振部材２０を貼り付けることによって、ヘッドスタックアセンブリの振動を制振する技術がある。なお、すべての図において同一部分は同一符号で示す。

図２に制振部材の構成図を示す。制振部材２０は粘弾性層２２と拘束層２１の２層で形成される。拘束層と弾性層の厚さは共に５０μｍ程度である。

特開２００６−２２１７２６号公報 特開２００３−７０１６号公報 ＷＯ２００４／０４０５７２ 特開平１１−２３２８０５号公報 特開平５−３２５４５９号公報 特開２００３−１５１２２３号公報 特開２００７−２６５７５号公報

実開平１−１７０３９８号公報

磁気ディスク装置の大容量化に伴い、記録密度の高密度化の必要性が増大している。磁気ディスクのサイズを変えずに記憶容量を増やすためには、記録トラックのピッチを狭くして記録トラックの数を増やす必要がある。記録トラックのピッチが現在の３μｍから例えば約１μｍへと狭くなると、ヘッドスライダの位置決め精度をナノオーダにまで向上させる必要がある。

ヘッドスライダの位置決め精度を向上させるためには、ヘッドスライダを支持するアームのディスク面方向（ヘッドスライダのシークする方向）の振動の共振時における振幅を小さくする必要があり、このためには、アームの剛性を高めて、振動の共振点を高くする必要がある。記録密度を高めるために、より正確な位置決めを実現できるヘッドスタックアセンブリが望まれている。

不要な振動を抑制するために、キャリッジに拘束層と粘弾性層の２層に重ね合わせた制振部材が貼り付けられているが、制振効果をより高めるためには、拘束層はより高剛性であることが望ましい。拘束層をより厚くすることにより剛性が大きくなる。制振部材の拘束層としては、ポリイミド（ＰＩ）やステンレススティール（ＳＳＴ）が用いられる。拘束層の厚さは５０μｍ程度である。

しかし、図１に示したように制振部材２０をベースプレート１３夫々に独立して貼り付けると、ベースプレート１３とベースプレート１３の間の空間を有効利用できない。拘束層を含む制振部材をベースプレート等、キャリッジ上の空間を効率的に利用して配
置することが必要である。

よって、本発明の目的は、キャリッジに不要振動が発生することを防止し、磁気ヘッドの位置決めを高精度に行なうことを可能とすることにより、信頼性を高められ、記録密度の向上を図ることが可能な記憶装置を提供することである。

本件開示の記憶装置は、支軸を中心に回動可能に取り付けられ、支軸の回転軸に対して略垂直な平坦面を有し、一つの先端に段差を有するキャリッジアームと、平坦面を有し、該平坦面がキャリッジアームの平坦面に取り付けられたベースプレートと、一端がベースプレートの平坦面に取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンションと、段差の平面とベースプレートとの間に挟まれた粘弾性体とを有する。

以上のように、本件開示の記憶装置によれば、磁気ディスクの回転に伴い発生する空気流によるキャリッジの不要振動の発生を防止でき、キャリッジによる磁気ヘッドの位置決めを高精度に行なうことが可能となり、磁気ディスク装置の信頼性を高めることができる。

キャリッジアーム先端部の構成図である。 制振部材の構成図である。 ハードディスク駆動装置の内部構造概略図である。 ヘッドスタックアセンブリの概略図である。 粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図である。 粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図である。 ベースプレートに粘弾性体を取り付けた概略図である。 キャリッジアームに粘弾性体を取り付けた概略図である。 粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。

図３に記録、再生が可能な記憶装置の一実施例であるハードディスク駆動装置の内部構造を概略的に示す。このハードディスク駆動装置１は筐体すなわちハウジング２を有する。ハウジング２は箱形のベース３およびカバー（図示せず）から構成される。ベース３は例えば平らな直方体の内部空間すなわち収容空間を形成する。ベース３は例えばアルミニウムといった金属材料から鋳造若しくはプレス加工に基づき成形される。カバーはベース３の開口に結合される。カバーとベース３との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき１枚の板材から成形される。

収容空間には、記録媒体としての１枚以上のディスク媒体４が収容される。ディスク媒体４はスピンドルモータ５の回転軸に装着される。スピンドルモータ５は例えば５４００ｒｐｍや７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度でディスク媒体４を回転させることができる。

ＨＤＤは、典型的に、ディスクと、ヘッドを支持してディスクの所望の位置に移動するヘッドスタックアッセンブリ（Ｈｅａｄ ＳｔａｃｋＡｓｓｅｍｂｌｙ：ＨＳＡ）とを有する。ＨＳＡは、モータによって軸周りに揺動するキャリッジアームと、キャリッジの支持部であるアームに取り付けられたサスペンションと、サスペンションに支持された磁気ヘッド部とを有する。磁気ヘッド部は、信号を記録及び再生する微小なヘッドとこれを支持するスライダとから構成される。

サスペンションは、ヘッドスライダをディスクに所定の押付力で押し付ける板ばね機能も有する。ディスクが回転すると回転に伴う空気流（エア・ベアリング）がヘッドスライダとディスクとの間に形成され、ヘッドスライダをディスク面から浮上させる。浮上したヘッドスライダは、浮上力と押付力との釣り合いにより、ディスクから一定距離だけ離間する。かかる状態において、キャリッジアームが旋回してヘッドをディスク上の所望の位置へ移動（シーク）して情報の読み出し及び書き込みを行う。

収容空間にはキャリッジアーム６がさらに収容される。キャリッジアーム６はキャリッジ軸受け部７を備える。キャリッジ軸受け部７は、垂直方向に延びる支軸８に回転自在に連結される。キャリッジ軸受け部７には、支軸８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム６が形成される。キャリッジ軸受け部７は例えば押し出し成型に基づきアルミニウムから成型される。

個々のキャリッジアーム６の先端にはヘッドサスペンション９が取り付けられる。ヘッドサスペンション９はキャリッジアーム６の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション９の先端にはいわゆるジンバルばね（図示せず）が接続される。ジンバルばねの表面にヘッドスライダ１０は固定される。こうしたジンバルばねの働きでヘッドスライダ１０はヘッドサスペンション９に対する姿勢変動を許容することができる。後述されるように、ヘッドスライダ１０には磁気ヘッドすなわち電磁変換素子が搭載される。

ディスク媒体４の回転に基づきディスク媒体４の表面で気流が生成されると、気流の働きでヘッドスライダ１０には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とヘッドサスペンション９の押し付け力とが釣り合うことでディスク媒体４の回転中に比較的に高い剛性でヘッドスライダ１０は浮上し続けることができる。

こういったヘッドスライダ１０の浮上中にキャリッジ６が支軸８回りで回転すると、ヘッドスライダ１０はディスク媒体４の半径線に沿って移動することができる。その結果、ヘッドスライダ１０上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうしてヘッドスライダ１０上の電磁変換素子は目標の記録トラック上に位置決めされる。

キャリッジ軸受け部７には例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１１といった動力源が接続される。このＶＣＭ１１の働きでキャリッジ軸受け部７は支軸８回りで回転することができる。こうしたキャリッジ軸受け部７の回転に基づきキャリッジアーム１６およびヘッドサスペンション９の回転駆動は実現される。

キャリッジ軸受け部７上には、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）ユニット１４が配置される。ＦＰＣユニットは、ＦＰＣに実装されるヘッドＩＣ（集積回路）すなわちプリアンプＩＣを備える。磁気情報の読み出し時には、このプリンアンプＩＣから電磁変換素子の読み出しヘッド素子に向けてセンス電流が供給される。同様に、磁気情報の書き込み時には、プリアンプＩＣから電磁変換素子の書き込みヘッド素子に向けて書き込み電流が供給される。ＦＰＣ基板ユニットのプリアンプＩＣには、収容空間内に配置される小型の回路基板１２や、ベース３の底板の裏側に取り付けられるプリント配線基板（図示せず）からセンス電流や書き込み電流が供給される。

上述のセンス電流や書き込み電流の供給にあたってフレキシブルプリント基板が用いられる。フレキシブルプリント基板は個々のヘッドスライダ１０ごとに配置される。フレキシブルプリント基板は、例えばステンレス鋼といった金属薄板と、金属薄板上に順番に積層される絶縁層、導電層および保護層とを備える。導電層は、フレキシブルプリント基板上で延びる配線パターン（図示せず）を構成する。導電層には例えば銅といった導電材料が用いる。絶縁層および保護層には例えばポリイミド樹脂といった樹脂材料が用いる。

フレキシブルプリント基板上の配線パターンはヘッドスライダ１０に接続される。フレキシブルプリント基板はヘッドサスペンション９上に接着剤等で貼り付けられればよい。フレキシブルプリント基板はヘッドサスペンション９からキャリッジアーム１６に沿って後方に延びる。フレキシブルプリント基板は他端でＦＰＣユニットに連結される。配線パターンはＦＰＣユニット上の配線パターン（図示せず）に接続される。こうしてヘッドスライダ１０はＦＰＣ基板ユニットに電気的に接続される。

図４にヘッドスタックアセンブリの構成図について示す。上面図と側面図である。ヘッドスライダ１０を有するヘッドサスペンション９と、ヘッドサスペンション９の表面にレーザスポット溶接される金属板であるベースプレート１３と、ベースプレート１３が取り付けられ、先端部に凸型の段差である凸部１５を有し、支軸８を中心にヘッドスライダ１０を回転移動させるキャリッジアーム６とでヘッドスタックアセンブリを形成する。

図５に粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図について示す。粘弾性体３０の一面がベースプレートの表面に貼り付けられ、一方の面がキャリッジアームの凸部の飛び出した部分の面に貼り付けられる。ここで使用される制振部材である粘弾性体３０は、粘弾性体としてＶＥＭ（Ｖｉｓｃｏｅｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）を使用している。ＶＥＭは、粘性と弾性を併せ持った力学的挙動をする高分子化合物である。振動体の表面にＶＥＭを貼り、さらにその上に拘束板を貼ると、ＶＥＭが変形を受け内部抵抗を生じ、これを熱エネルギーに変換することによって、振動を減衰する働きをする。振動を熱エネルギーにして吸収するため、振動や固体音が無くなり、共鳴振動や騒音が防げる。また、優れた接着性があり、加工性、耐熱性、耐候性が優れ、高温下でも溶け出さない。

例えば、キャリッジアームを挟んで向かい合ったベースプレート１３の間隔が７００μｍであった場合、粘弾性体を従来と同程度、５０μｍとした場合、拘束層の働きをする凸部は６００μｍの厚さにすることが可能である。

ベースプレートと凸部に挟み込まれた粘弾性体の形状は、図５では、ベースプレート１３と凸部が重なった範囲全体に挟み込まれた形となっているが、全体でなくとも制振効果は得られるため、ベースプレート１３と凸部の幅が異なる場合には、図５の形状に限らず、図６の粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図に示したように、キャリッジアーム６ａの凸部１５ａから粘弾性体３０がはみ出している形状でも良く、粘弾性体の面積が大きいほうが制振効果は高くなる。

図７は、ベースプレートに粘弾性体を取り付けた概略図である。ヘッドスライダ１０を有するヘッドサスペンション９と、ヘッドサスペンション９の表面に貼り付けられるベースプレート１３と、ベースプレート１３が取り付けられ側の先端部に凸部１５を有し、支軸８を中心にヘッドスライダ１０を回転移動させるキャリッジアーム９と、一面がベースプレート１３の表面に貼り付けられ、該一面に略水平な面がキャリッジアーム９の凸部１５に貼り付けられる粘弾性体とを有するヘッドスタックアセンブリであって、ベースプレート１３に粘弾性体３０を取り付ける粘弾性体取り付け工程は、ベースプレート１３にキャリッジアーム９を取り付けるキャリッジアーム取り付け工程より先に行われる。これは、粘弾性体を先に取り付けておくことによって、ヘッドサスペンション製造時に取り付けることが可能であるとともに、ヘッドスタックアセンブリ組み立て時に粘弾性体を取り付ける工程が必要なくなる。

図８は、キャリッジアームに粘弾性体を取り付けた概略図である。キャリッジアーム９に粘弾性体３０を取り付ける粘弾性取り付け工程と、キャリッジアーム９にベースプレート１３を取り付けるベースプレート取り付け工程とを有している。ここで、粘弾性取り付け工程はベースプレート取り付け工程よりも先に行われる。これは、粘弾性体を先に取り付けておくことによって、ヘッドサスペンション製造時に取り付けることが可能であるとともに、ヘッドスタックアセンブリ組み立て時に粘弾性体を取り付ける工程が必要なくなる。

ここで、拘束層としての働きをする凸部と従来の拘束層について説明する。制振効果には拘束層の剛性が関係する。はりの曲げ剛性についてはヤング率（Ｅ）、断面２次モーメント（Ｉ）、断面の幅（ｂ）、断面の高さ（ｈ）によって求められる。ヤング率（ｍＮ／ｍｍ²）については、ポリイミド（ＰＩ）は６．００×１０＾６であり、ステンレススティール（ＳＵＳ３０４）では、１．８６×１０＾８であり、アルミニウム（Ａ６０６１）では、７．００×１０＾７である。同じ曲げ剛性を得るための高さ（厚み）の関係式（幅は同じと仮定）（ｈ２／ｈ１） ＝ （Ｅ１／Ｅ２）＾（１／３）である。ＰＩと同じ曲げ剛性を得るのに必要なアルミニウムの厚さは、ＰＩ厚さの０．４３３倍である。ＳＵＳと同じ曲げ剛性を得るのに必要なアルミの厚さは、ＳＵＳ厚さの１．３８５倍である。

キャリッジアームとして、アルミニウム合金を用いた場合について説明する。アルミニウム合金の質量はステンレス鋼の質量に比べて３分の１程度に設定される。剛性の確保の観点から、凸部の厚さは、ステンレス鋼製のベース板や板部材の板厚に比べて１．５倍程度に設定されればよい。こうして凸部の質量はステンレス鋼製の拘束板の質量に比べて２分の１程度に設定されることができる。同時に、凸部の剛性はステンレス鋼製のベース板や板部材の剛性と同等に維持される。つまり、凸部の厚さを１．５倍以上に設定すれば、軽量化した上に、剛性を高められる。軽量化により、キャリッジの慣性モーメントは低減される。ヘッドスライダ２３上の電磁変換素子は目標の記録トラックにこれまで以上に短時間で位置決めされる。

図９は、本件の記憶装置の別の観点からの実施例である粘弾性体を有したヘッドスタックアセンブリの概略図を示す。ヘッドスライダ１０を有するヘッドサスペンション９と、ヘッドサスペンション９の表面に貼り付けられるベースプレート１３と、二つのベースプレート１３が同一面を向き合わせて取り付けられ、支軸８を中心にヘッドスライダ１０を回転移動させるキャリッジアーム９と、二つのベースプレート１３夫々に貼り付けられ、二つのベースプレート１３の間に設けられた粘弾性体３０とを有するヘッドスタックアセンブリである。

ベースプレート同士で挟み込むことによって、ベースプレートが拘束層の役割を果たし、制振する。ベースプレート１３は２００μｍ程度のものが用いられており、そのまま使用しても高剛性な拘束層として用いることができる。

（付記１）支軸を中心に回動可能に取り付けられ、前記支軸の回転軸に対して略垂直な平坦面を有し、一つの先端に段差を有するキャリッジアームと、平坦面を有し、該平坦面が前記キャリッジアームの前記平坦面に取り付けられたベースプレートと、一端が前記ベースプレートの平坦面に取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンションと、前記段差の前記平面とベースプレートとの間に挟まれた粘弾性体とを有する記憶装置。

（付記２）支軸を中心に回動可能に取り付けられ、前記支軸の回転軸に対して略垂直な２つの平坦面を有するキャリッジアームと、平坦面を有し、該平坦面が前記キャリッジアームの前記平坦面夫々に対して取り付けられた２つのベースプレートと、前記２つのベースプレート夫々に貼り付けられ、前記２つのベースプレートの間に挟まれた粘弾性体と、一端に前記ベースプレートが取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンションとを有する記憶装置。

（付記３）前記キャリッジアームはアルミニウム合金で形成されることを特徴とする付記１または２に記載の記憶装置。

１．ハードディスク駆動装置
２．ハウジング
３．ベース
４．ディスク媒体
５．スピンドルモータ
６．キャリッジアーム
７．キャリッジ軸受け部
８．支軸
９．ヘッドサスペンション
１０．ヘッドスライダ
１１．ボイスコイルモータ
１３．ベースプレート
１４．ＦＰＣ
１５．凸部
２０．制振部材
２１．拘束材
２２．粘弾性体
３０．制振部材

Claims (2)

1. 支軸を中心に回動可能に取り付けられ、前記支軸の回転軸に対して略垂直な平坦面を有し、一つの先端に段差を有するキャリッジアームと、
   平坦面を有し、該平坦面が前記キャリッジアームの前記平坦面に取り付けられたベースプレートと、
   一端が前記ベースプレートの平坦面に取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンションと、
   前記段差の前記平面とベースプレートとの間に挟まれた粘弾性体とを有する記憶装置。
2. 支軸を中心に回動可能に取り付けられ、前記支軸の回転軸に対して略垂直な２つの平坦面を有するキャリッジアームと、
   平坦面を有し、該平坦面が前記キャリッジアームの前記平坦面夫々に対して取り付けられた２つのベースプレートと、
   前記２つのベースプレート夫々に貼り付けられ、前記２つのベースプレートの間に挟まれた粘弾性体と、
   一端に前記ベースプレートが取り付けられ、他端にヘッドが取り付けられたヘッドサスペンションとを有する記憶装置。
   
   

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