JP2015076107A - サスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブ - Google Patents

Abstract

【課題】アクチュエータ素子の位置ずれを抑制できるとともにアクチュエータ素子の一対の電極が短絡することを防止できるサスペンション用基板を提供する。
【解決手段】サスペンション用基板は、金属支持層２０と、金属支持層２０上に設けられた絶縁層１０と、絶縁層１０上に設けられ、アクチュエータ素子１０４の電極１０４ａ、１０４ｂに半田部材１０５を介して接続される素子接続端子４５、４６を有する配線層４０と、を備えている。金属支持層２０には、アクチュエータ素子１０４を収容する収容開口部２５が設けられている。絶縁層１０には、素子接続端子４５、４６を収容開口部２５に露出させるとともに半田部材１０５が収容される端子開口部１１が設けられている。端子開口部１１の幅は、実装されるアクチュエータ素子１０４の幅の８０％以上１２０％以下となっている。
【選択図】図４

Description

本発明は、サスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブに係り、とりわけ、アクチュエータ素子の位置ずれを抑制できるとともにアクチュエータ素子の一対の電極が短絡することを防止できるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブに関する。

一般に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、データが記憶されるディスクに対してデータの書き込みおよび読み取りを行う磁気ヘッドスライダ（以下、単にヘッドスライダと記す）が実装されたサスペンション用基板（フレキシャー）を備えている。このサスペンション用基板は、ヘッドスライダが実装されるヘッド領域から、ＦＰＣ基板（フレキシブルプリント基板）に接続されるテール領域に延びるように形成されており、金属支持層と、金属支持層に絶縁層を介して積層された複数の配線を有する配線層と、を備え、各配線に電気信号を流すことにより、ディスクに対してデータの書き込みまたは読み取りを行うようになっている。

このようなハードディスクドライブにおいては、ディスク上の所望のデータトラックにヘッドスライダを移動させるために、ヘッドスライダを支持するアクチュエータアームを回動させるＶＣＭアクチュエータ（ボイスコイルモータ）を、サーボコントロールシステムによって制御している。

ところで、近年、ディスクの容量増大の要求が高まっている。この要求に応えるために、ディスクが高密度化されて、トラックの幅が小さくなっている。このため、ＶＣＭアクチュエータによって、ヘッドスライダを所望のトラックに精度良く位置合わせすることが困難な場合がある。

このことに対処するために、ＶＣＭアクチュエータとＰＺＴマイクロアクチュエータとを協働させて、所望のトラックにヘッドスライダを移動させるデュアルアクチュエータ（Ｄｕａｌ Ｓｔａｇｅ Ａｃｔｕａｔｏｒ：ＤＳＡ）方式のサスペンションが知られている（例えば、特許文献１参照）。このＰＺＴマイクロアクチュエータは、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなるピエゾ素子（圧電素子）により構成され、電圧が印加されることにより伸縮し、ヘッドスライダを微小に移動させるようになっている。このようなデュアルアクチュエータ方式のサスペンションにおいては、ＶＣＭアクチュエータが、ヘッドスライダの位置を大まかに調整し、ＰＺＴマイクロアクチュエータが、ヘッドスライダの位置を微小調整する。このようにして、ヘッドスライダを、所望のトラックに、迅速に、かつ精度良く位置合わせするようになっている。

しかしながら、特許文献１に示すサスペンションにおいては、ピエゾ素子は、比較的厚さの厚いベースプレートに実装されている。このことにより、ピエゾ素子の厚さが厚くなり、ピエゾ素子のコストが高くなるという問題があった。また、ピエゾ素子の厚さが厚くなる場合、ピエゾ素子の質量が増大する。このため、ハードディスクドライブにおいてディスクを回転している間、ディスクの回転により生じる気流の乱れ（風乱）によって振動するサスペンションの振動特性が悪化するという問題もあった。さらに、この場合、サスペンションのロード時（動き出し時）、アンロード時（退避時）の耐衝撃性が低下するという問題もあった。

このようなことに対処するため、特許文献２および３に示すように、ピエゾ素子を、サスペンション用基板のヘッド領域に実装させたサスペンションが提案されている。この場合、ピエゾ素子の厚さを薄くすることが可能となる。またこの場合、ピエゾ素子をヘッドスライダの近傍に配置することができるため、ヘッドスライダの位置合わせの精度向上を図ることができる。とりわけ特許文献３においては、ピエゾ素子がヘッドスライダの下方に配置されるため、ヘッドスライダの位置合わせの精度をより一層向上させることが可能となる。

このようなピエゾ素子の接続パッドは、特許文献３においては、導体層の接続パッドに半田接合されている。ここでは、半田は、導体層とピエゾ素子との間に介在された絶縁層に設けられた開口部に収容されている。

特開２００２−５０１４０号公報 特開２００８−１５２９０８号公報 特開２０１０−１４６６３１号公報

しかしながら、絶縁層の開口部の幅がピエゾ素子の接続パッドの幅より小さい場合、半田接合時にピエゾ素子が位置ずれするという問題がある。ここで、図１２を用いて具体的に説明する。

図１２（ａ）には、導体層２００の接続パッド２０１を露出させる絶縁層２１０の開口部２１１の幅ｗ１がピエゾ素子２２０の幅ｗ２より小さい場合の接続構造が示されている。この場合、まず、導体層２００の接続パッド２０１上に半田ペースト（クリーム半田ともいう）２３０が塗布される（図１２（ｂ）参照）。半田ペースト２３０は、微細な粉末状の半田粒２３１がフラックスによってペースト状に形成されたものである。続いて、ピエゾ素子２２０が所定の位置にセットされる。その後、半田ペースト２３０が加熱される。このことにより半田ペースト２３０の半田粒２３１が溶融してリフローし、導体層２００の接続パッド２０１およびピエゾ素子２２０の接続パッドにそれぞれ溶着される（図１２（ｃ）参照）。このようにして、導体層２００の接続パッド２０１がピエゾ素子２２０の接続パッドに半田接合される。

しかしながら、半田が絶縁層２１０の開口部２１１に適量供給されてリフロー時に溶融した場合、一般に半田は当該開口部２１１の幅以上に広がることはない。このことにより、絶縁層２１０の開口部２１１の幅がピエゾ素子２２０の幅より小さい場合、溶融した半田がピエゾ素子２２０の接続パッドの全体に濡れ広がろうとする力がピエゾ素子２２０に作用し、ピエゾ素子２２０が幅方向に移動し得る。そして、通常、ピエゾ素子２２０の接続パッドの縁が絶縁層２１０の開口部２１１の縁に達したときに、ピエゾ素子２２０の移動が停止する。このようにして、ピエゾ素子２２０が所定の位置からピエゾ素子２２０の幅方向に移動して位置ずれする場合がある。この場合、位置ずれ量の程度によっては、ピエゾ素子２２０の伸縮力が所望の方向とは異なる方向に作用し、ヘッドスライダを所望の位置に変位させることが困難になる。

一方、図１３（ａ）に示すように、絶縁層２１０の開口部２１１の幅ｗ１がピエゾ素子２２０の幅ｗ２より大きい場合、溶融した半田によるセルフアライメント効果が働き、ピエゾ素子２２０の位置ずれを防止できる。

しかしながら、この場合、図１３（ｂ）に示すように、半田ペースト２３０が、ピエゾ素子２２０の幅方向外側にも塗布されるため、リフロー時に、図１３（ｃ）に示すように、ピエゾ素子２２０の幅方向外側に半田のフィレット２３２が形成され得る。ピエゾ素子２２０の側面にはピエゾ素子２２０の一対の電極が露出されているため、ピエゾ素子２２０の幅方向外側に半田のフィレット２３２が形成された場合、ピエゾ素子２２０の一対の電極が短絡（ショート）するおそれがある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、アクチュエータ素子の位置ずれを抑制できるとともにアクチュエータ素子の一対の電極が短絡することを防止できるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブを提供することを目的とする。

本発明は、ヘッドスライダと、半田部材を用いて接続可能な一対の電極を有し、前記ヘッドスライダを変位させる伸縮可能なアクチュエータ素子と、が実装されるサスペンション用基板であって、金属支持層と、前記金属支持層上に設けられた絶縁層と、前記絶縁層上に設けられ、前記アクチュエータ素子の前記電極に前記半田部材を介して接続される素子接続端子を有する配線層と、を備え、前記金属支持層に、前記アクチュエータ素子を収容する収容開口部が設けられ、前記絶縁層に、前記素子接続端子を前記収容開口部に露出させるとともに前記半田部材が収容される端子開口部が設けられ、前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅の８０％以上１２０％以下であることを特徴とするサスペンション用基板を提供する。

なお、上述したサスペンション用基板において、前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅の９６％以上である、ようにしてもよい。

また、上述したサスペンション用基板において、前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅と同一である、ようにしてもよい。

また、上述したサスペンション用基板において、前記端子開口部は、前記アクチュエータ素子が実装された場合に、前記アクチュエータ素子の伸縮方向の端面より前記アクチュエータ素子の外側に延びる、ようにしてもよい。

本発明は、上述したサスペンション用基板と、前記サスペンション用基板に実装された前記アクチュエータ素子と、を備え、前記アクチュエータ素子の前記電極は、前記端子開口部に収容された前記半田部材を介して前記素子接続端子に接続されていることを特徴とするサスペンションを提供する。

本発明は、上述したサスペンションと、前記サスペンションに実装された前記ヘッドスライダと、を備えたことを特徴とするヘッド付サスペンションを提供する。

本発明は、上述したヘッド付サスペンションを備えたことを特徴とするハードディスクドライブを提供する。

本発明によれば、アクチュエータ素子の位置ずれを抑制できるとともにアクチュエータ素子の一対の電極が短絡することを防止できる。

図１は、本発明の実施の形態におけるヘッド付サスペンションの一例を示す平面図である。 図２は、図１のヘッド付サスペンションにおけるヘッド領域を拡大して示す平面図である。 図３は、図２のサスペンション用基板に実装されたピエゾ素子の側面を示す図である。 図４は、図２のヘッド領域を示す部分断面図である。 図５は、図４のＡ矢視図である。 図６は、図１のヘッド付サスペンションを含むハードディスクドライブの一例を示す斜視図である。 図７（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態におけるピエゾ素子の実装方法を説明するための図である。 図８は、図７（ｃ）の工程において、ピエゾ素子の位置ずれ量を説明するための図である。 図９は、本発明の実施例において、ピエゾ素子のずれ量を示すグラフである。 図１０は、図５の変形例を示す図である。 図１１は、図１０のＢ−Ｂ線断面図である。 図１２（ａ）〜（ｃ）は、ピエゾ素子が位置ずれする場合を説明するための図である。 図１３（ａ）〜（ｂ）は、ピエゾ素子の幅方向外側に半田のフィレットが形成される場合を説明するための図である。

図１乃至図９を用いて、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブについて説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１に示すように、ヘッド付サスペンション１１１は、サスペンション１０１と、サスペンション用基板１のヘッド領域２に実装されたヘッドスライダ１１２と、を備えている。このうちヘッドスライダ１１２は、後述するディスク１２３（図６参照）に対してデータの書き込みおよび読み取りを行うためのものであり、後述するサスペンション用基板１のヘッド領域２に接着剤を用いて接合されている。なお、ヘッドスライダ１１２のスライダ端子（図示せず）は、スライダ用半田部材によってヘッド端子４１に電気的に接続されている。

サスペンション１０１は、ベースプレート１０２と、ベースプレート１０２上に取り付けられたロードビーム１０３と、ロードビーム１０３に取り付けられたサスペンション用基板１と、サスペンション用基板１のヘッド領域２に実装された一対のピエゾ素子（アクチュエータ素子）１０４と、を備えている。このうちベースプレート１０２およびロードビーム１０３は、いずれも、好適にはステンレスにより形成され、互いに溶接されて固定されている。

また、ロードビーム１０３は、サスペンション用基板１の金属支持層２０（後述）に、溶接により取り付けられるようになっている。なお、ロードビーム１０３には、治具孔（図示せず）が設けられており、サスペンション用基板１には、図１に示すように、当該ロードビーム１０３の治具孔とアライメント（位置合わせ）を行うための治具孔５が設けられている。このことにより、サスペンション用基板１にロードビーム１０３を取り付ける際に、サスペンション用基板１とロードビーム１０３との位置合わせを行うことができるようになっている。ロードビーム１０３の治具孔およびサスペンション用基板１の治具孔５は、図１に示す長手方向軸線（Ｘ）上に配置されている。

図１および図２に示すように、ピエゾ素子１０４は、長手方向（図２のＰ方向）に伸縮可能に構成されている。これにより、一対のピエゾ素子１０４は、ヘッドスライダ１１２をスウェイ方向（旋回方向、図２の矢印Ｑ方向）に変位させることができるようになっている。

ここで、ピエゾ素子１０４の構造についてより具体的に説明する。図３に示すように、ピエゾ素子１０４は、一対の電極（第１電極１０４ａ、第２電極１０４ｂ）と、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックスからなる圧電材料部１０４ｃと、を有している。各電極１０４ａ、１０４ｂは、サスペンション用基板１の後述する素子接続端子４５、４６に接続される接続パッド（第１接続パッド１０４ｄ、第２接続パッド１０４ｅ）をそれぞれ含んでいる。一対の接続パッド１０４ｄ、１０４ｅは、圧電材料部１０４ｃの絶縁層１０の側の面において、伸縮方向（長手方向）における両端部に形成され、後述する絶縁層１０の端子開口部１１に収容された半田部材１０５を介して素子接続端子４５、４６に接続されている（図４参照）。

各電極１０４ａ、１０４ｂは、ピエゾ素子１０４の一方の端部から他方の端部に向って伸縮方向に延び、一方の電極１０４ａと他方の電極１０４ｂとの間に所定のギャップを介在させるように形成されている。これらの電極１０４ａ、１０４ｂの間に、圧電材料部１０４ｃの材料が介在されている。電極１０４ａ、１０４ｂは、ピエゾ素子１０４の平面方向にも延びており、ピエゾ素子１０４の側面１０４ｆ、１０４ｇ（図５参照）で外部に露出されている。すなわち、接続パッド１０４ｄ、１０４ｅを含む電極１０４ａ、１０４ｂは、ピエゾ素子１０４の全幅にわたって形成されており、接続パッド１０４ｄ、１０４ｅの幅は、ピエゾ素子１０４の幅と同一となっている。

ところで、一対のピエゾ素子１０４の圧電材料部１０４ｃは、互いに１８０°異なる分極方向となるように形成されており、所定の電圧が印加されると、一方のピエゾ素子１０４が収縮すると共に、他方のピエゾ素子１０４が伸長するようになっている。すなわち、ピエゾ素子１０４は、電極１０４ａ、１０４ｂ間に所定の電圧が印加されることにより図２の矢印Ｐ方向に伸縮可能な圧電素子として構成されている。

このようなピエゾ素子１０４は、図１に示すように、長手方向軸線（Ｘ）に沿って細長の矩形状に形成されており、その伸縮方向が、当該長手方向軸線（Ｘ）に平行となっている。また、ピエゾ素子１０４は、長手方向軸線（Ｘ）に対して互いに線対称に配置されており、各ピエゾ素子１０４の伸縮が、ヘッドスライダ１１２に均等に伝達されるようになっている。

半田部材１０５には、融点が低い材料を用いることが好適である。このことにより、半田部材を溶融させるために加熱する際、加熱温度を低減することができ、ピエゾ素子１０４の温度が上昇することにより圧電材料部１０４ｃの分極が消失されることを防止できる。このような半田部材としては、例えば、Ｓｎ（錫）とＢｉ（ビスマス）とを含有するＳｎ−Ｂｉ系半田材料により形成することが好適である。Ｂｉを含有させることにより、半田材料の融点を低くすることができる。例えば、Ｓｎ−Ｂｉ系半田材料のうち融点が１８０℃以下の半田材料としては、３５重量（ｗｔ）％以上７０重量％以下のＢｉを含有したＳｎ−Ｂｉ系半田材料が挙げられる。また、融点が１６０℃以下の半田材料としては、５０重量％以上６３重量％以下のＢｉを含有したＳｎ−Ｂｉ系半田材料が挙げられる。特に、半田部材は、５８重量％（ｗｔ％）のＢｉを含有するＳｎ−５８Ｂｉ系半田材料により形成されていることが好適である。５８重量％のＢｉを含有させた場合、Ｓｎ−Ｂｉ系半田材料の中でも最も低い融点（共晶点、１３９℃）を有する半田材料とすることができ、分極の消失をより一層防止することができる。なお、半田部材は、Ｓｎ−５８Ｂｉ系半田材料以外にも、例えば、Ｓｎ−５７Ｂｉ−１Ａｇ系半田材料により形成されていてもよい。この場合、Ａｇ（銀）を含有させることにより、融点の低い半田材料の強度を増大させることができる。

このような半田部材１０５を用いてピエゾ素子１０４の電極１０４ａ、１０４ｂを素子接続端子４５、４６に接続することにより、接合信頼性を向上させることができる。すなわち、半田部材１０５の代わりに銀ペーストを用いることもできるが、半田部材１０５の方が銀ペーストよりも接着力を向上させることができる。このため、半田部材１０５と素子接続端子４５、４６との接触面積が小さい場合であっても、半田部材１０５と素子接続端子４５、４６との接合信頼性を向上させることができる。また、銀ペーストを用いる場合には、銀ペーストを構成する銀フィラーが飛散して、ハードディスクドライブ１２１内の汚染源になる可能性があるが、半田部材１０５を用いる場合には、このような汚染を回避できる。

次に、サスペンション用基板１について説明する。

図１に示すように、サスペンション用基板１は、ヘッドスライダ１１２とピエゾ素子１０４とが実装されるヘッド領域（ジンバル領域）２と、ＦＰＣ基板（外部接続基板）１３１が接続されるテール領域３と、を有している。ヘッド領域２には、ヘッドスライダ１１２に接続される複数のヘッド端子４１が設けられ、テール領域３には、ＦＰＣ基板１３１に接続される複数のテール端子（外部接続基板端子）４２が設けられている。ヘッド端子４１とテール端子４２とは、後述する複数の信号配線４３によってそれぞれ接続されている。

図１、図２および図４に示すように、サスペンション用基板１は、金属支持層２０と、金属支持層２０上に設けられた絶縁層１０と、絶縁層１０上に設けられ、複数の配線４３、４４を有する配線層４０と、を備えている。すなわち、金属支持層２０に、絶縁層１０を介して配線層４０が積層されている。絶縁層１０上には、配線４３、４４を覆う保護層５０が設けられている。上述したヘッドスライダ１１２は、サスペンション用基板１の保護層５０の側（保護層５０上）に配置され、ピエゾ素子１０４は、金属支持層２０の側に配置されている。なお、図１および図２においては、図面を明瞭にするために、保護層５０は省略している。

金属支持層２０は、図２および図４に示すように、金属支持層本体２１と、ヘッド領域２に配置され、ヘッドスライダ１１２が取り付けられたタング部２２と、を有している。金属支持層本体２１とタング部２２とは、長手方向軸線（Ｘ）に沿って延びる中央連結部２４によって連結されている。中央連結部２４の幅は小さくなっており、これにより中央連結部２４は柔軟性を有し、ヘッドスライダ１１２のピボット運動が阻害されることを防止すると共に、ピエゾ素子１０４の伸縮動作が阻害されることを防止している。

ヘッド領域２において、金属支持層２０に、ピエゾ素子１０４を収容する収容開口部２５が設けられている。収容開口部２５は、中央連結部２４の両側に配置されている。すなわち、一対の収容開口部２５の間に中央連結部２４が配置されている。本実施の形態においては、収容開口部２５の外側（中央連結部２４の側とは反対側）には、金属支持層２０を構成する部材は形成されていない。しかしながら、ピエゾ素子１０４の伸縮動作に支障が無ければ、収容開口部２５の外側に、金属支持層２０を構成する部材が形成されていてもよい。

配線層４０は、複数の配線、すなわち、一対の読取配線と一対の書込配線とを含む信号配線４３と、ピエゾ素子１０４に接続される一対の素子配線４４と、を有している。このうち、信号配線４３は、ヘッド端子４１とテール端子４２とを接続しており、この信号配線４３に電気信号が流されることによって、ヘッドスライダ１１２がディスク１２３（図６参照）に対してデータの書き込みまたは読み取りを行うようになっている。テール端子４２から延びる素子配線４４は、第２素子接続端子４６に接続されており、ピエゾ素子１０４の第２電極１０４ｂに所定の電圧を印加するようになっている。

配線層４０は、ピエゾ素子１０４の第１電極１０４ａに接続される第１素子接続端子４５と、ピエゾ素子１０４の第２電極１０４ｂに接続される第２素子接続端子４６と、を有している。このうち、第１素子接続端子４５は、ピエゾ素子１０４の第１電極１０４ａの第１接続パッド１０４ｄを接地している。すなわち、第１素子接続端子４５は、ピエゾ素子１０４の接地をとるためのものとなっており、後述の導電接続部６０を介して、金属支持層２０のタング部２２に電気的に接続されている。第２素子接続端子４６は、上述したように、ピエゾ素子１０４の第２電極１０４ｂの第２接続パッド１０４ｅに所定の電圧を印加するためのものとなっており、第２素子接続端子４６には、素子配線４４が接続されている。

図４に示すように、絶縁層１０に、素子接続端子４５、４６を収容開口部２５の側に露出させる端子開口部１１が設けられている。素子接続端子４５、４６のうち端子開口部１１に露出された部分に、ニッケル（Ｎｉ）めっきおよび金（Ａｕ）めっきがこの順に施されて形成されためっき層（図示せず）が設けられている。このことにより、素子接続端子４５、４６が腐食することを防止するとともに、ピエゾ素子１０４の電極１０４ａ、１０４ｂと素子接続端子４５、４６との接続抵抗を低減している。なお、ヘッド端子４１およびテール端子４２にも、同様にして、めっき層が設けられている。

図４に示すように、端子開口部１１には、ピエゾ素子１０４と素子接続端子４５、４６とを電気的に接続する上述した半田部材１０５が収容される。端子開口部１１に半田部材１０５を収容する方法としては、半田粒１０６（図７（ａ）参照）を有する半田ペーストを端子開口部１１内に印刷法で塗布する方法が好適である。半田ペーストは、微細な粉末状の半田粒１０６がフラックスによってペースト状に形成されたものである。このような半田ペーストを半田部材１０５とすることができる。この場合、半田粒１０６が溶融することによって、ピエゾ素子１０４の電極１０４ａ、１０４ｂと配線層４０の素子接続端子４５、４６とが電気的に接続される。

端子開口部１１は、図５に示すように、平面視で矩形状に形成されており、端子開口部１１の幅ｗ１は、実装されるピエゾ素子１０４の幅ｗ２の８０％以上１２０％以下となっている。とりわけ、端子開口部１１の幅ｗ１は、ピエゾ素子１０４の幅ｗ２の９６％以上、さらには、図５に示すように、ピエゾ素子１０４の幅ｗ２と同一であることが好ましい。ここで、同一とは、厳密に同一という意味に限られることはなく、同一とみなすことができる程度の製造誤差等を含む意味として用いている。また、平面視とは、金属支持層２０と絶縁層１０と配線層４０とが積層された積層方向から見た状態、より具体的には、図１、図２、図５などに示された状態を意味する。なお、図５では、一例として、第２素子接続端子４６の側における端子開口部１１とピエゾ素子１０４との関係を示しているが、第１素子接続端子４５の側における端子開口部１１とピエゾ素子１０４との関係も同様にすることができる（後述する図８、図１０および図１１も同様である）。また、図５では、第２素子接続端子４６の下方に素子配線４４が形成されている例を示しているが、図１および図２に示すように、素子配線４４は、第２素子接続端子４６の側方に形成されていてもよい。

また、本実施の形態においては、端子開口部１１が全体的にピエゾ素子１０４で覆われるようになっている。すなわち、端子開口部１１は、ピエゾ素子１０４の伸縮方向（長手方向）の端面１０４ｈよりピエゾ素子１０４の外側（図５における下側）に突出していない。

上述したように、第１素子接続端子４５は、絶縁層１０および第１素子接続端子４５を貫通する導電接続部（ビア）６０によって、金属支持層２０のタング部２２に電気的に接続されている。導電接続部６０は、絶縁層１０および第１素子接続端子４５に形成された貫通孔（図示せず）にニッケルめっきまたは銅めっきを施すことにより形成することが好適である。このようにして、第１素子接続端子４５が接地されるようになっている。

次に、サスペンション用基板１の各層を構成する材料について詳細に述べる。

絶縁層１０の材料としては、所望の絶縁性を有する材料であれば特に限定されることはないが、例えば、ポリイミド（ＰＩ）を用いることが好適である。なお、絶縁層１０の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。また、絶縁層１０の厚さは、５μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。このことにより、金属支持層２０と各配線４３、４４との間の絶縁性能を確保するとともに、サスペンション用基板１全体としての剛性が喪失されることを防止することができる。

配線層４０の各配線４３、４４は、電気信号を伝送するための導体として構成されており、各配線４３、４４の材料としては、所望の導電性を有する材料であれば特に限定されることはないが、銅（Ｃｕ）を用いることが好適である。銅以外にも、純銅に準ずる電気特性を有する材料であれば用いることもできる。ここで、各配線４３、４４の厚さは、５μｍ以上１８μｍ以下であることが好ましい。このことにより、各配線４３、４４の伝送特性を確保するとともに、サスペンション用基板１全体としての柔軟性が喪失されることを防止することができる。なお、ヘッド端子４１、テール端子４２および素子接続端子４５、４６は、各配線４３、４４と同一の材料、同一の厚みとなっており、配線層４０を構成している。

金属支持層２０の材料としては、所望の導電性、弾力性、および強度を有するものであれば特に限定されることはないが、例えば、ステンレス、４２アロイ、アルミニウム、ベリリウム銅、またはその他の銅合金を用いることができ、このうちステンレスを用いることが好適である。金属支持層２０の厚さは、１５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。このことにより、金属支持層２０の導電性、弾力性、および強度を確保することができる。

保護層５０の材料としては、樹脂材料、例えば、ポリイミドを用いることが好適である。なお、保護層５０の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。保護層５０の厚さは、配線４３、４４上において３μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

次に、図６により、本実施の形態におけるハードディスクドライブ１２１について説明する。図６に示すハードディスクドライブ１２１は、ケース１２２と、このケース１２２に回転可能に取り付けられ、データが記憶されるディスク１２３と、このディスク１２３を回転させるスピンドルモータ１２４と、ディスク１２３に所望のフライングハイトを保って近接するように設けられ、ディスク１２３に対してデータの書き込みおよび読み取りを行うヘッドスライダ１１２を含むヘッド付サスペンション１１１と、を有している。このうちヘッド付サスペンション１１１は、ケース１２２に対して移動可能に取り付けられており、ケース１２２にはヘッド付サスペンション１１１のヘッドスライダ１１２をディスク１２３上に沿って移動させるボイスコイルモータ１２５が取り付けられている。また、ヘッド付サスペンション１１１は、ボイスコイルモータ１２５にアーム１２６を介して取り付けられると共に、ハードディスクドライブ１２１を制御する制御部（図示せず）に接続されたＦＰＣ基板１３１（図１参照）に接続されている。このようにして、電気信号が、サスペンション用基板１とＦＰＣ基板１３１を介して、制御部とヘッドスライダ１１２との間で伝送されるようになっている。

次に、本実施の形態によるサスペンション用基板１の製造方法について説明する。ここでは、一例として、サブトラクティブ方によりサスペンション用基板１を製造する場合について説明するが、アディティブ法により製造することもできる。

まず、金属支持層２０と絶縁層１０と配線層４０とが積層された積層体（図示せず）を準備する。続いて、配線層４０が、所望の形状にエッチングされて、ヘッド端子４１、テール端子４２、配線４３、４４、および素子接続端子４５、４６が形成される。このうちヘッド端子４１および素子接続端子４５、４６は、ヘッド領域２に形成される。次に、絶縁層１０上に、各配線４３、４４を覆う保護層５０が所望の形状で形成される。続いて、絶縁層１０が所望の形状にエッチングされる。この際、ヘッド領域２において、絶縁層１０に端子開口部１１が形成される。その後、金属支持層２０が所望の形状にエッチングされて外形加工され、ヘッド領域２において、金属支持層２０にタング部２２および収容開口部２５が形成される。このようにして、本実施の形態によるサスペンション用基板１が得られる。

次に、ピエゾ素子１０４を実装する方法を含む、本実施の形態によるサスペンション１０１の製造方法について説明する。

まず、ベースプレート１０２（図１参照）に、ロードビーム１０３を介して、上述のサスペンション用基板１が、溶接により取り付けられる。この場合、まず、ベースプレート１０２にロードビーム１０３が溶接により固定され、続いて、ロードビーム１０３に設けられた治具孔（図示せず）と、サスペンション用基板１に設けられた治具孔５とにより、ロードビーム１０３とサスペンション用基板１とのアライメントが行われる。その後、サスペンション用基板１の金属支持層２０に溶接が施されて、ロードビーム１０３とサスペンション用基板１が互いに接合されて固定される。

次に、ピエゾ素子１０４が実装される。ピエゾ素子１０４の実装方法について図７を用いて説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、端子開口部１１に半田部材１０５が収容される。具体的には、端子開口部１１内に、印刷法によって半田粒１０６を有する半田ペーストが塗布される。

続いて、図７（ｂ）に示すように、金属支持層２０の収容開口部２５にピエゾ素子１０４が収容される。この際、ピエゾ素子１０４の接続パッド１０４ｄ、１０４ｅが、塗布された半田部材１０５に接して平面視で重なるようにピエゾ素子１０４が所定の位置に配置される。

次に、図７（ｃ）に示すように、半田部材１０５が加熱される。このことにより、半田粒１０６が溶融してリフローし、第１素子接続端子４５上の半田粒１０６が、ピエゾ素子１０４の第１電極１０４ａの第１接続パッド１０４ｄと、第１素子接続端子４５に溶着される。このようにして、ピエゾ素子１０４の第１接続パッド１０４ｄが第１素子接続端子４５に半田接合される。同様に、第２素子接続端子４６上の半田粒１０６が、ピエゾ素子１０４の第２電極１０４ｂの第２接続パッド１０４ｅと第２素子接続端子４６に溶着される。このようにして、ピエゾ素子１０４の第２接続パッド１０４ｅが第２素子接続端子４６に半田接合される。

リフロー時、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の８０％以上１２０％以下となっていることにより、ピエゾ素子１０４が、幅方向に位置ずれすることが抑制されるとともに、ピエゾ素子１０４の一対の電極１０４ａ、１０４ｂが短絡することを防止できる。

すなわち、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の８０％以上１００％未満である場合、リフロー時に溶融した半田が、端子開口部１１の幅より大きい幅を有するピエゾ素子１０４の接続パッド１０４ｄ、１０４ｅの全体に濡れ広がろうとする力が、ピエゾ素子１０４に作用してピエゾ素子１０４が移動する。ここで、図８に示すように、ピエゾ素子１０４が図８に示す左方向に移動した場合、ピエゾ素子１０４の移動は、ピエゾ素子１０４の移動方向とは反対側の側面１０４ｇが端子開口部１１の縁に達したときに停止し得る。このような理論によれば、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の８０％以上１００％未満である場合、ピエゾ素子１０４の幅方向の移動量（位置ずれ量）をピエゾ素子１０４の幅の１０％以内に抑制できるということができる。一般に、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量は、ピエゾ素子１０４の幅の１０％以内であれば許容される。このため、ピエゾ素子１０４を許容範囲内に配置することができ、ピエゾ素子１０４が実装不良として扱われることを回避できる。

ここで、本実施の形態によるサスペンション用基板１に実装されたピエゾ素子１０４の位置ずれ量を測定した結果を図９に示す。図９では、各サスペンション用基板１の素子接続端子４５、４６にピエゾ素子１０４を半田接合し、ピエゾ素子１０４の幅方向の所定の位置（目標値）からの位置ずれ量をそれぞれ測定した。図９には、測定された位置ずれ量の絶対値が実施例としてプロットされており、合計で２０個の測定データが示されている。

なお、ピエゾ素子１０４の幅は２３０μｍとし、端子開口部１１の幅は２２０μｍとした。この場合、端子開口部１１の幅は、ピエゾ素子１０４の幅の約９６％となっている。

また、比較例として、端子開口部１１の幅を１４０μｍとした場合のピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量も本実施例と同様に測定して、合計で２０個の測定データを図９に示すグラフにプロットした。比較例における端子開口部１１の幅は、ピエゾ素子１０４の幅の約６１％となっている。

図９に示されているデータには、ばらつきが見られ、ピエゾ素子１０４の位置ずれ量が、理論的に考えられる値よりも大きいデータが含まれているということができる。このばらつきは、何らかの理由により、ピエゾ素子１０４の側面１０４ｆまたは１０４ｇが端子開口部１１の縁を越えて位置ずれを大きくする方向に移動したこと、ピエゾ素子１０４が傾いたことなどによるものと考えることができる。また、位置ずれ量の測定は、サスペンション用基板１の治具孔５（図１参照）を用いて行っているため、この治具孔５の位置や形状の精度によってもピエゾ素子１０４の位置ずれ量のデータにばらつきが生じ得るものと考えられる。

しかしながら、図９にも示されているように、比較例においては、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量の平均値が約２４μｍとなったが、これに対して本実施例においては、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量の平均値が約９μｍとなった。このことにより、端子開口部１１の幅を、ピエゾ素子１０４の幅に近づけることにより、実装されるピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量が低減され、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量を抑制できることが確認できた。

また、図９にも示されているように、比較例におけるピエゾ素子１０４の位置ずれ量のばらつき範囲よりも、本実施例におけるピエゾ素子１０４の位置ずれ量のばらつき範囲が小さくなっていることがわかる。言い換えると、本実施例においては、２０回の測定により得られたピエゾ素子１０４の位置ずれ量の最大値が、約２２μｍとなっており、ピエゾ素子１０４の位置ずれ量を２２μｍ以内に抑えることができている。一般に、ピエゾ素子１０４の幅が２３０μｍの場合、ピエゾ素子１０４の位置ずれ量の許容最大値はピエゾ素子１０４の幅の１０％である２３μｍとなるため、図９に示す結果によれば、全てのピエゾ素子１０４を許容範囲内に配置することができ、ピエゾ素子１０４が実装不良として扱われることを回避できる。すなわち、端子開口部１１の幅を、ピエゾ素子１０４の幅に近づけることにより、ピエゾ素子１０４の位置ずれ量が、ピエゾ素子１０４の位置ずれ量の一般的な許容値であるピエゾ素子１０４の幅の１０％を超えてばらつくことを抑制し、実装不良として扱われる確率を低減できる。

また、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の８０％以上１００％未満である場合、ピエゾ素子１０４の幅方向外側に、溶融した半田によるフィレット（図１３（ｃ）の符号２３２参照）が形成されることを防止できる。このため、ピエゾ素子１０４の側面１０４ｆ、１０４ｇで露出する一対の電極１０４ａ、１０４ｂが、半田のフィレットによって短絡することを防止できる。

一方、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の１００％を超えて１２０％以内である場合、端子開口部１１の幅をピエゾ素子１０４の幅より大きくすることができる。このことにより、溶融した半田によるセルフアライメント効果が働き、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれは防止され、ピエゾ素子１０４を所定の位置に配置することができる。また、この場合、ピエゾ素子１０４の幅方向外側に半田のフィレット（図１３（ｃ）の符号２３２参照）が形成され得るが、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅の１２０％以内であることから、形成されるフィレットの高さを低減することができる。このことにより、ピエゾ素子１０４の側面１０４ｆ、１０４ｇで露出する一対の電極１０４ａ、１０４ｂが、半田のフィレットによって短絡することを防止できる。

さらに、端子開口部１１の幅がピエゾ素子１０４の幅と同一である場合には、溶融した半田によるセルフアライメント効果が働き、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれは防止され、ピエゾ素子１０４を所定の位置に配置することができる。また、ピエゾ素子１０４の幅方向外側に、溶融した半田によるフィレット（図１３（ｃ）の符号２３２参照）が形成されることを防止でき、ピエゾ素子１０４の一対の電極１０４ａ、１０４ｂが短絡することを防止できる。

このようにして、ピエゾ素子１０４が、幅方向に位置ずれすることが抑制されるとともに、ピエゾ素子１０４の一対の電極１０４ａ、１０４ｂが短絡することを防止できるサスペンション１０１が得られる。

次に、上述のようにして得られたサスペンション１０１にヘッドスライダ１１２が実装されて、本実施の形態によるヘッド付サスペンション１１１が得られる。この場合、例えば、ソルダージェット法により、ヘッド端子４１上に、溶融した半田材料が供給される。このことにより、ヘッド端子４１上に供給された半田材料がヘッドスライダ１１２のスライダ端子とヘッド端子４１に溶着されてスライダ用半田部材が形成され、ヘッド端子４１にヘッドスライダ１１２のスライダ端子が半田接合される。このようにして、ヘッドスライダ１１２がサスペンション用基板１に実装される。

さらに、このヘッド付サスペンション１１１がハードディスクドライブ１２１のアーム１２６に取り付けられると共に、サスペンション用基板１のテール端子４２にＦＰＣ基板１３１（図１参照）が接続されて、図６に示すハードディスクドライブ１２１が得られる。

図６に示すハードディスクドライブ１２１においてデータの書き込みおよび読み取りを行う際、スピンドルモータ１２４によってディスク１２３が回転し、ボイスコイルモータ１２５によってヘッド付サスペンション１１１のヘッドスライダ１１２がディスク１２３に沿って移動する。この際、ヘッドスライダ１１２は、ディスク１２３の回転により生じた気流の影響を受けて、タング部２２と共にピボット運動を行いながら、ディスク１２３に所望のフライングハイトを保って浮上する。この状態で、ヘッドスライダ１１２とディスク１２３との間で、データの受け渡しが行われる。この間、サスペンション用基板１とＦＰＣ基板１３１を介して、ＦＰＣ基板１３１に接続されている制御部（図示せず）とヘッドスライダ１１２との間で電気信号が伝送される。このような電気信号は、サスペンション用基板１においては、各信号配線４３によって、ヘッド端子４１（図１参照）とテール端子４２との間で伝送される。

ヘッドスライダ１１２を移動させる際、ボイスコイルモータ１２５が、ヘッドスライダ１１２の位置を大まかに調整し、ピエゾ素子１０４が、ヘッドスライダ１１２の位置を微小調整する。すなわち、ピエゾ素子１０４の第２電極１０４ｂに所定の電圧を印加することにより、長手方向軸線（Ｘ）に沿った方向（図２の矢印Ｐ方向）に、一方のピエゾ素子１０４が収縮すると共に他方のピエゾ素子１０４が伸長する。この場合、ピエゾ素子１０４には、素子配線４４、第２素子接続端子４６および半田部材１０５を介して所定の電圧が入力される。

ピエゾ素子１０４が伸縮すると、ヘッド領域２に実装されているヘッドスライダ１１２がスウェイ方向（図２の矢印Ｑ方向）に移動する。この場合、ピエゾ素子１０４は精度良く配置されて実装されているため、ヘッドスライダ１１２を、ディスク１２３の所望のトラックに、精度良く位置合わせすることができる。

このように本実施の形態によれば、半田部材１０５が収容される絶縁層１０の端子開口部１１の幅が、実装されるピエゾ素子１０４の幅の８０％以上１２０％以下となっている。このことにより、端子開口部１１の幅をピエゾ素子１０４の幅に近づけることができる。このため、ピエゾ素子１０４が幅方向に位置ずれすることを抑制できる。

また本実施の形態によれば、ピエゾ素子１０４の幅方向外側に溶融した半田によって形成され得るフィレットの高さを低減することができる。このことにより、フィレットによってピエゾ素子１０４の側面１０４ｆ、１０４ｇで露出された一対の電極１０４ａ、１０４ｂが短絡することを防止できる。

また、端子開口部１１の幅が実装されるピエゾ素子１０４の幅の９６％以上である場合、ピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれ量をより一層抑制できる。さらに、端子開口部１１の幅が実装されるピエゾ素子１０４の幅と同一である場合には、溶融した半田によるセルフアライメント効果によりピエゾ素子１０４の幅方向の位置ずれをより一層防止することができる。また、ピエゾ素子１０４の幅方向外側にフィレットが形成されることをより一層防止でき、ピエゾ素子１０４の一対の電極１０４ａ、１０４ｂが短絡することをより確実に防止できる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブは、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、上述した本実施の形態においては、端子開口部１１が、ピエゾ素子１０４の伸縮方向（長手方向）の端面１０４ｈよりピエゾ素子１０４の外側（図５における下側）に突出していない例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、例えば、図１０および図１１に示すように、端子開口部１１が、ピエゾ素子１０４の伸縮方向の端面１０４ｈよりピエゾ素子１０４の外側（図１０における下側）に突出していてもよい。この場合、ピエゾ素子１０４の伸縮方向の端面１０４ｈより外側に、溶融した半田のフィレット１０７を形成することができる。形成されたフィレット１０７は、ピエゾ素子１０４の伸縮方向の端面１０４ｈに付着して、ピエゾ素子１０４の伸縮方向移動を規制することができる。このため、ピエゾ素子１０４が伸縮方向に位置ずれすることを防止できる。

１ サスペンション用基板
１０ 絶縁層
１１ 端子開口部
２０ 金属支持層
２５ 収容開口部
４０ 配線層
４５ 第１素子接続端子
４６ 第２素子接続端子
１０１ サスペンション
１０４ ピエゾ素子
１０４ａ、１０４ｂ 電極
１０４ｈ 端面
１０５ 半田部材
１１１ ヘッド付サスペンション
１１２ ヘッドスライダ
１２１ ハードディスクドライブ

Claims (7)

1. ヘッドスライダと、半田部材を用いて接続可能な一対の電極を有し、前記ヘッドスライダを変位させる伸縮可能なアクチュエータ素子と、が実装されるサスペンション用基板であって、
   金属支持層と、
   前記金属支持層上に設けられた絶縁層と、
   前記絶縁層上に設けられ、前記アクチュエータ素子の前記電極に前記半田部材を介して接続される素子接続端子を有する配線層と、を備え、
   前記金属支持層に、前記アクチュエータ素子を収容する収容開口部が設けられ、
   前記絶縁層に、前記素子接続端子を前記収容開口部に露出させるとともに前記半田部材が収容される端子開口部が設けられ、
   前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅の８０％以上１２０％以下であることを特徴とするサスペンション用基板。
2. 前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅の９６％以上であることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用基板。
3. 前記端子開口部の幅は、実装される前記アクチュエータ素子の幅と同一であることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション用基板。
4. 前記端子開口部は、前記アクチュエータ素子が実装された場合に、前記アクチュエータ素子の伸縮方向の端面より前記アクチュエータ素子の外側に延びることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のサスペンション用基板。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の前記サスペンション用基板と、
   前記サスペンション用基板に実装された前記アクチュエータ素子と、を備え、
   前記アクチュエータ素子の前記電極は、前記端子開口部に収容された前記半田部材を介して前記素子接続端子に接続されていることを特徴とするサスペンション。
6. 請求項５に記載のサスペンションと、
   前記サスペンションに実装された前記ヘッドスライダと、を備えたことを特徴とするヘッド付サスペンション。
7. 請求項６に記載の前記ヘッド付サスペンションを備えたことを特徴とするハードディスクドライブ。

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