JP2016177855A - 磁気ヘッド装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アーム及びサスペンションの接合強度に優れた磁気ヘッド装置を提供する。【解決手段】磁気ヘッド装置2は、アーム4と、アーム4の先端部に重なるサスペンション8と、サスペンション8の先端部に位置するスライダ10と、アーム4の先端部とサスペンション8との間に位置し、アーム4とサスペンション8とを接合する接合部12と、を備え、接合部12がSnを含む。【選択図】図4

Description

本発明は、磁気ヘッド装置に関する。
磁気ディスク装置では、ヘッドスタックアセンブリ(HSA; Head Stack Assembly)が磁気記録の読み書きを行う。HSAは、例えば、複数のアーム(arm)を有するキャリッジ(carriage)と、各アームに接合されたヘッドジンバルアセンブリ(HGA; Head Gimbal Assembly)と、を備える。HGAは、アームの先端部に接合されるサスペンション(suspensiоn)と、サスペンションの先端部に位置するスライダ(slider)と、を有する。スライダには、磁気ヘッド(例えば、薄膜磁気ヘッド)が組み込まれている。複数のアームを有するキャリッジ(E字型のキャリッジ)は、E−ブロックと呼ばれることがある。
従来、アームとサスペンションとを接合する主な方法として、下記特許文献1に記載されているような嵌合接合が知られている。下記特許文献1に記載の方法では、サスペンションにフランジを形成し、アームに嵌め孔を形成する。フランジの位置と嵌め孔の位置を合わせて、サスペンションのフランジをアームの嵌め孔に嵌め込む。続いて、加圧シャフトにより、金属ボールをフランジの孔から導入し、各孔内を通過させる。金属ボールの直径は、フランジの孔の最小径よりも大きいので、サスペンションのフランジが金属ボールにより押し曲げられ、フランジがアームに押し付けられる。つまり、カシメ(swaging又はcaulking)を行う。これらの手順を経て、アームとサスペンションとが接合される。
また、嵌合接合以外の接合方法も知られている。例えば、下記特許文献2には、接合光線(YAGレーザー)の照射によりサスペンション及びアームを接合することが記載されている。
特開平5−303855号公報 特開平7−178582号公報
磁気ディスク装置の記憶容量を増加させるためには、装置に搭載される磁気ディスクの枚数を増やす必要がある。しかし、磁気ディスク装置の寸法(高さ)は制約される。したがって、磁気ディスクの枚数を増やすためには、アーム、サスペンション及び接合部を薄くして、磁気ディスクを設置するための空間を拡げなければならない。
上記特許文献1に記載の嵌合接合の場合、アーム及びサスペンションが薄いほど、嵌める範囲(接合部)が狭くなり、接合強度が低下する。つまり、アーム及びサスペンションが薄いほど、各嵌め孔が浅くなり、接合強度が低下する。接合強度の低下に伴い、磁気ヘッドの位置が不安定になり、磁気記録の正確な読み書きが困難になる。最悪の場合、サスペンションがアームから脱離して磁気ディスク上に落下し、磁気ディスクが破損してしまう。
また上記特許文献2に記載のレーザーを用いた接合の場合、レーザーのスポット内でアーム及びサスペンションが溶接される。スポットの大きさは制約されるので、接合面積(接合部)が狭くなり、信頼できる十分な接合強度が得られない。また、磁気ディスクの枚数の増加に伴い、サスペンション間の空間が狭まると、レーザーを所望の位置へ正確に照射することが困難となる。その結果、信頼できる十分な接合強度が得られない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アーム及びサスペンションの接合強度に優れた磁気ヘッド装置を提供することを目的とする。
本発明の一側面に係る磁気ヘッド装置は、アームと、アームの先端部に重なるサスペンションと、サスペンションの先端部に位置するスライダと、アームの先端部とサスペンションとの間に位置し、アームとサスペンションとを接合する接合部と、を備え、接合部がSn(錫)を含む。
本発明の一側面においては、接合部が、Snを含有する合金を含み、合金が、Ag(銀)、Cu(銅)、Bi(ビスマス)、In(インジウム)、Ni(ニッケル)、Zn(亜鉛)、P(リン)及びAu(金)からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。
本発明の一側面においては、接合部におけるSnの含有量が40質量%以上100質量%未満であってよい。
本発明の一側面においては、接合部の厚みが2〜50μmであってよい。
本発明の一側面においては、アーム側接合面が、アームの表面のうちサスペンションに対向する面と定義されるとき、アーム側接合面に隣接する面において、アームの素地が露出していてよい。または、アーム側接合面に隣接する面において、アームの素地を覆う保護層が露出していてよく、保護層が、Ni及びPを含んでよい。
本発明の一側面においては、サスペンション側接合面が、サスペンションの表面のうちアームに対向する面と定義されるとき、サスペンション側接合面に隣接する面において、サスペンションの素地が露出していてよい。
本発明の一側面に係る磁気ヘッド装置は、複数の上記アームを有するキャリッジを備えてよい。
本発明の一側面に係る磁気ヘッド装置は、アームの表面及びサスペンションの表面のうち一方の表面又は両表面を、Snを含有する合金、又はSn単体で覆う第一工程と、第一工程後、アームの表面とサスペンションの表面とを接触させて、接合部を形成する第二工程と、を備える製造方法によって製造されてよい。
第一工程では上記合金が用いられてよく、上記合金が、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。
第一工程において、アームの表面及びサスペンションの表面のうち、一方の表面を、上記合金又はSn単体で覆ってよく、他方の表面を、上記合金よりも融点が高い金属、又はSn単体よりも融点が高い金属で覆ってよい。他方の表面を、Ni単体、又はPを含むNiで覆ってよい。つまり、上記合金又はSn単体よりも融点が高い金属は、Ni単体、又はPを含むNiであってよい。
本発明によれば、アーム及びサスペンションの接合強度に優れた磁気ヘッド装置が提供される。
図1は、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッド装置の模式的斜視図である。 図2は、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッド装置を備える磁気ディスク装置の模式的上面図である。 図3は、図2に示す磁気ディスク装置の模式的側面図である。 図4は、図3に示す磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式的拡大図である。 図5中のa(図5a)は、本発明に係る磁気ヘッド装置が備える接合部の一例の模式的断面図であり、図5中のb(図5b)は、本発明に係る磁気ヘッド装置が備える接合部の他の例の模式的断面図である。 図6中のa(図6a)は、本発明に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程の一例を示す模式図であり、図6中のb(図6b)は、図6aが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式図であり、図6中のc(図6c)は、本発明に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程の他の例を示す模式図であり、図6中のd(図6d)は、図6cが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部を示す模式図である。 図7中のa(図7a)は、本発明に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程の他の例を示す模式図であり、図7中のb(図7b)は、図7aが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式的断面図であり、図7中のc(図7c)は、本発明に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程の他の例を示す模式図であり、図7中のd(図7d)は、図7cが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式的断面図である。 図8中のa(図8a)は、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程を示す模式図であり、図8中のb(図8b)は、図8aが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式的断面図であり、図8中のc(図8c)は、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッド装置の製造方法の第一工程を示す模式図であり、図8中のd(図8d)は、図8cが示す第一工程を経て製造された磁気ヘッド装置が備えるアーム、サスペンション及び接合部の模式的断面図である。
以下、図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態について説明する。各図面において、同一又は同等の構成要素には同一の符号を付す。本発明は下記実施形態に限定されるものではない。
本実施形態に係る磁気ヘッド装置は、ヘッドスタックアセンブリ(HSA)である。図1、図2、図3及び図4に示すように、HSA2は、複数のアーム4を有するキャリッジ6と、各アーム4の先端部に重なるサスペンション8と、各サスペンション8の先端部に位置するスライダ10と、アーム4の先端部とサスペンション8との間に位置し、アーム4とサスペンション8とを接合する接合部12と、を備える。換言すれば、HSA2は、複数のアーム4を有するキャリッジ6と、各アーム4の先端部に接合されたヘッドジンバルアセンブリ(HGA11)と、アーム4とHGA11とを接合する接合部12と、を備える。アーム4及びサスペンション8其々は、扁平又は略板状であってよい。アーム4及びサスペンション8其々は、所定の方向に延びていてよい。つまり、アーム4及びサスペンション8其々は、長尺であってよい。サスペンション8は、アーム4の先端部の片面のみに重なっていてよい。一つのサスペンション8がアーム4の先端部の表面に重なり、別のサスペンション8が同アーム4の先端部の裏面に重なっていてもよい。つまり、一つのアーム4の先端部が一対のサスペンション8によって挟まれていてもよい。各スライダ10には、磁気ヘッド(例えば、薄膜磁気ヘッド)が組み込まれている。複数のアーム4及びHGA11は、所定の間隔で、同一の方向を向いて重なっている。説明の便宜上、図示されたアーム4の数は3つであるが、アーム4の数は限定されない。説明の便宜上、図示されたサスペンション8及びスライダ10其々の数は4つであるが、サスペンション8及びスライダ10の数は限定されない。
HSA2は、複数の磁気ディスク16を備える磁気ディスク装置18(HDD)に搭載される。複数の磁気ディスク16は、スピンドルモータ20に取り付けられ、所定の間隔で重ねられている。各磁気ディスク16は、一対のHGA11の間に配置されていてよい。HGA11の先端部に位置する各スライダ10は、磁気ディスク16に対向している。キャリッジ6においてアーム4の反対側に位置する部分は、コイル部14である。コイル部14と、コイル部14を挟んで対向する一対の永久磁石22とは、ボイスコイルモータ(VCM; Voice Coil Motor)を構成する。説明の便宜上、図示された磁気ディスク16の枚数は2枚であるが、磁気ディスク16の枚数は限定されない。
接合部12はSnを含む。接合部12はSn単体を含んでよい。接合部12はSn単体からなっていてよい。接合部12は、Snを含有する合金を含んでよい。接合部12は、Snを含有する合金からなっていてよい。Snを含有する合金は、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してもよい。以下では、Snを含有する合金を、「Sn系合金」と記す場合がある。
アーム4を構成する物質(アーム4の素地)は、特に限定されないが、例えば、Al(アルミニウム)等であってよい。アーム4の表面の一部又は表面全体は、アーム4の素地を覆う保護層から構成されていてよい。つまり、アーム4は、Al等からなる基体(素地)と、基体(素地)の表面の一部又は表面全部を覆う保護層と、を有してもよい。接合部12は、アーム4の表面を構成する保護層の上に位置してよい。保護層はNi及びPを含んでよい。保護層がNi−P(リンを含むNi)のみからなっていてもよい。キャリッジ6全体(コイル部14を除く。)を構成する物質は、アーム4を構成する物質と同じであってよい。キャリッジ6(コイル部14を除く。)の表面の一部又は表面全体が、上記保護層から構成されていてよい。サスペンション8を構成する物質(サスペンション8の素地)は、特に限定されないが、例えば、SUS(ステンレス鋼)等であってよい。
本実施形態に係るHSA2は、下記の第一工程と、第一工程に続く第二工程と、を備える製造方法によって製造されてよい。
第一工程では、アーム4の表面及びサスペンション8の表面のうち一方の表面又は両表面を、Sn系合金、又はSn単体で覆う。換言すれば、第一工程では、Snを含む膜を、アーム4の表面及びサスペンション8の表面のうち、少なくとも一方の表面に形成する。第一工程では、アーム4の表面の一部又は全表面を、Snを含む膜で覆ってもよい。第一工程では、サスペンション8の表面の一部又は全表面を、Snを含む膜で覆ってもよい。以下では、第一工程においてアーム4の表面に形成する膜を、「アーム膜」と記す。また、第一工程においてサスペンション8の表面に形成する膜を、「サスペンション膜」と記す。接合部12の組成は、例えば、アーム膜又はサスペンション膜の組成の調整によって、制御することができる。アーム膜及びサスペンション膜うちの少なくとも一方がSnを含めばよい。Snを含むアーム膜がある場合、サスペンション膜はなくてもよい。Snを含むサスペンション膜がある場合、アーム膜はなくてもよい。第一工程では、アーム4の表面を構成する保護層の上にアーム膜を形成してもよい。
アーム膜及びサスペンション膜の形成方法は、例えば、めっき、スパッタリング、又は化学気相蒸着(CVD)であってよい。めっきは、電解めっき又は無電解めっきのどちらであってもよい。これらの形成方法によれば、アーム膜及びサスペンション膜其々の組成及び厚さを自在に調整することできる。第一工程の前にマスキング工程を行うことにより、アーム4の表面の一部のみを露出させ、他部をマスクで覆ってよい。マスキング工程後の第一工程では、アーム4の表面のうち露出した部分のみにアーム膜を形成してよい。第一工程の前にマスキング工程を行うことにより、サスペンション8の表面の一部のみを露出させ、他部をマスクで覆ってよい。マスキング工程後の第一工程では、サスペンション8の表面のうち露出した部分のみにサスペンション膜を形成してよい。マスキング工程とは、樹脂膜によるアーム4又はサスペンション8の被覆であってよい。つまり、マスクは樹脂膜であってよい。
第二工程では、アーム4の表面とサスペンション8の表面とを接触させて、両表面を接合することにより、接合部12を形成する。アーム4の表面のうちサスペンション8に対向する面を、「アーム側接合面」と記す。アーム側接合面とは、アーム側の被接合面と言い換えてもよい。サスペンション8の表面のうちアーム4に対向する面を、「サスペンション側接合面」と記す。サスペンション側接合面とは、サスペンション側の被接合面と言い換えてもよい。第二工程では、アーム側接合面とサスペンション側接合面とを接触させて、接合部12を形成する。つまり、接合部12が、アーム側接合面とサスペンション側接合面とを接合する。第一工程前にマスキング工程を行う場合、第二工程の後でマスクをアーム4又はサスペンション8から剥がす工程を行ってよい。
第二工程において用いる接合の方法は、特に限定されない。例えば、アーム側接合面とサスペンション側接合面とを接触させ、これらを加熱してもよい。つまり、アーム側接合面及びサスペンション側接合面を密着させると共に、アーム膜及びサスペンション膜の少なくとも一方又は両方を加熱により溶融させる。その結果、アーム膜及びサスペンション膜の一方又は両方から接合部12が形成される。つまり、アーム側接合面とサスペンション側接合面とが溶接される。加熱法は、例えば、ギ酸リフロー等の雰囲気加熱法であってよい。第二工程おいて加熱により接合部12を形成する場合、アーム側接合面とサスペンション側接合面とを、例えば150〜450℃で加熱すればよい。この温度範囲での加熱により、接合部12が形成され易く、アーム4及びサスペンション8の接合強度が向上し易い。レーザー溶接により、アーム側接合面とサスペンション側接合面とを溶接して、接合部12を形成してもよい。超音波接合法等の非加熱法によって接合部12を形成してもよい。超音波接合法では、アーム側接合面及びサスペンション側接合面其々にあるゴミ又は酸化膜等が超音波によって除去され、各接合面が活性化される。アーム側接合面及びサスペンション側接合面が化学的に接合される。なお、サスペンション8間の間隔が狭まるほど、レーザーを各接合面へ正確に照射し難くなる。しかし、加熱法又は超音波接合法を用いた場合、サスペンション8間の間隔に関わらず、熱又は超音波は各接合面へ均一に伝わり易いので、複数の接合部12間における接合強度の斑又はばらつきが抑制され易い。
以上のように、本実施形態では、Snを含む接合部12がアーム4及びサスペンション8を化学的に接合する。したがって、本実施形態によれば、嵌合接合等の従来の機械的接合方法を用いる場合に比べて、アーム4及びサスペンション8の接合強度が向上する。また、本実施形態では、面接触により接合部12を形成することができるため、嵌め孔を形成するためにアーム4及びサスペンション8を厚くする必要がない。つまり、本実施形態では、篏合接合ができないほどアーム4及びサスペンション8が薄い場合であっても、接合強度が損なわれ難い。したがって、本実施形態に係るHSA2によれば、接合強度を確保しつつ、アーム4及びサスペンション8其々を薄くして、磁気ディスク16の枚数を増やすことができる。その結果、従来よりも信頼性が高く、容量が大きい磁気ディスク装置18を実現することができる。
接合部12におけるSnの含有量は、例えば、40質量%以上100質量%未満であってよい。Snの含有量が40質量%以上である場合、接合強度が向上し易い。接合部12におけるSnの含有量は、例えば、第一工程において形成するアーム膜又はサスペンション膜におけるSnの含有量の調整によって自在に制御される。
接合部12の厚みは、例えば、2〜50μmであってよく、5〜30μmであってもよい。接合部12の厚みとは、接合部12を介して接合されたアーム4とサスペンション8との間隔と言い換えてよい。接合部12の厚みは、例えば、第一工程において形成するアーム膜又はサスペンション膜の厚さの調整によって、自在に制御される。接合部12の厚みを2μm以上に制御することにより、接合強度が向上し易い。接合部12の厚みを50μm以下に制御することにより、第二工程におけるアーム膜又はサスペンション膜を構成する成分の溶融及び流れだし(すなわち、にじみ)が抑制され易い。その結果、にじみによる他の部材の汚染が抑制され易く、汚染による他の部材の機能の低下が抑制され易い。
サスペンション8の厚みは、例えば、0.05〜0.3mmであってよい。アーム4の厚みは、例えば、0.3〜1.0mmであってよい。
第一工程で用いるSn系合金は、例えば、はんだ(solder)、又はろう材(braze material)であってよい。Sn系合金は、Snに加えて、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有してよい。これらの元素を含有するSn系合金を用いることにより、第二工程において、接合部12が形成され易く、接合強度が向上し易い。なお、アーム膜及びサスペンション膜のうち一方の膜がSnを含む場合、他方の膜はSnを含まなくてよい。例えば、アーム膜及びサスペンション膜のうち一方の膜がSnを含む場合、他方の膜は、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種からなる膜であってよい。つまり、他方の膜は、Sn以外の元素からなる膜であってよい。アーム膜が、重なった2つの膜から構成されてよく、うち1つの膜はSnを含み、他方の膜はSnを含まなくてよい。同様に、サスペンション膜が、重なった2つの膜から構成されていてもよい。
第一工程において、アームの表面及びサスペンションの表面のうち、一方の表面を、Sn系合金又はSn単体で覆ってよく、他方の表面を、Sn系合金よりも融点が高い金属、又はSn単体よりも融点が高い金属で覆ってよい。このような第一工程を実施した場合、第二工程における各接合面の過度の溶融及びにじみが抑制されるので、接合部12が厚くなり易い。Sn系合金又はSn単体よりも融点が高い金属は、例えば、Ni単体、又はPを含むNiである。したがって、第一工程では、一方の接合面を、Sn系合金又はSn単体からなる膜で覆い、他方の接合面を、Ni単体からなる膜、又はPを含むNiからなる膜で覆ってよい。Pを含むNiからなる膜は、例えば、リン化合物を含む無電解ニッケルめっき液から形成することができる。リン化合物とは、例えば、次亜リン酸ナトリウム等の次亜リン酸塩であってよい。
接合部12は、複数の層を有してもよい。例えば、図5aに示すように、接合部12は、保護層(Ni−P層)、第1層、第2層、第3層、第4層及び第5層を有してよい。図5aにおいて、Alからなるアーム4の表面には、Ni−P層が形成されている。第1層はNiからなる。第1層は、Ni−P層を覆う。第2層は、NiリッチであるSn合金(NiSn)からなる。第2層は、第1層を覆う。第3層は、SnリッチであるNi合金(SnNi)からなる。第3層は、Snのみからなっていてもよい。第3層は、第2層を覆う。第4層は、NiリッチであるSn合金(NiSn)からなる。第4層は、第3層を覆う。第5層はNiからなる。第5層は、第4層を覆う。第5層は、SUSからなるサスペンション8の表面に接している。図5aに示す接合部12において、「Ni−rich」とは、第2層又は第4層におけるNiの含有量(単位:質量%)が、第3層におけるNiの含有量よりも大きいことを意味する。図5aに示す接合部12において、「Sn−rich」とは、第3層におけるSnの含有量が、第2層又は第4層におけるSnの含有量よりも大きいことを意味する。図5aに示す接合部12を形成する場合、第一工程では、アーム側接合面(Ni−P層)及びサスペンション側接合面の両方にNi膜を形成する。続いて、2つのNi膜のうち少なくとも一方のNi膜上にSn膜を形成する。両方のNi膜上にSn膜を形成してもよい。続く第二工程においてこれらの接合面を加熱することにより、図5aに示す接合部12が得られる。
図5bに示すように、接合部12は、保護層(Ni−P層)、第1a層、第2a層、第3a層及び第4a層を有してよい。図5bにおいて、Alからなるアーム4の表面には、Ni−P層が形成されている。第1a層は、NiリッチであるSnP合金(NiSnP)からなる。第1a層は、Ni−P層を覆う。第2a層は、SnリッチであるNi合金(SnNi)からなる。第2a層は、Snのみからなっていてもよい。第2a層は、第1a層を覆う。第3a層は、NiリッチであるSn合金(NiSn)からなる。第3a層は、第2a層を覆う。第4a層はNiからなる。第4a層は、第3a層を覆う。第4a層は、SUSからなるサスペンション8の表面に接している。図5bに示す接合部12において、「Ni−rich」とは、第1a層又は第3a層におけるNiの含有量(単位:質量%)が、第2a層におけるNiの含有量よりも大きいことを意味する。図5bに示す接合部12において、「Sn−rich」とは、第2a層におけるSnの含有量が、第1a層又は第3a層におけるSnの含有量よりも大きいことを意味する。図5bに示す接合部12を形成する場合、第一工程において、サスペンション側接合面にNi膜を形成する。続いて、アーム側接合面(Ni−P層)、又はサスペンション側接合面(Ni膜)のうち少なくとも一方の面にSn膜を形成する。アーム側接合面(Ni−P層)、及びサスペンション側接合面(Ni膜)の両面にSn膜を形成してもよい。続く第二工程においてこれらの接合面を加熱することにより、図5bに示す接合部12が得られる。
第一工程では、アーム側接合面及びサスペンション側接合面のうち一方の接合面のみ又は両接合面のみを、Sn系合金又はSn単体で覆ってよい。つまり、アーム4の表面のうちアーム側接合面のみを、Snを含む膜で覆ってもよい。サスペンション8の表面のうちサスペンション側接合面のみを、Snを含む膜で覆ってもよい。アーム側接合面及びサスペンション側接合面の両方を、Snを含む膜で覆ってもよい。第一工程にでは、アーム側接合面及びサスペンション側接合面のうち、一方の接合面を、Sn系合金又はSn単体で覆い、他方の接合面を、Sn系合金又はSn単体よりも融点が高い金属で覆ってよい。
図6aに示すように、第一工程では、アーム側接合面4aの全体を、アーム膜34で覆ってよい。第一工程では、サスペンション側接合面8aの全体を、サスペンション膜38で覆ってもよい。図6aに示す第一工程を実施した場合、図6bに示すように、アーム膜34の一部分は接合部12になり、アーム膜34の他の部分は、アーム4の表面(アーム側接合面4a)に残存する。同様に、サスペンション膜38の一部分は接合部12になり、サスペンション膜38の他の部分は、サスペンション8の表面(サスペンション側接合面8a)に残存する。
第一工程では、アーム側接合面4aの一部のみを、アーム膜34で覆ってよい。例えば、図6cに示すように、アーム側接合面4aのうちサスペンション8と重なる先端部のみを、アーム膜34で覆ってよい。第一工程では、サスペンション側接合面8aの一部のみを、サスペンション膜38で覆ってもよい。例えば、図6cに示すように、サスペンション側接合面8aのうちアーム4の先端部に重なる部分のみを、サスペンション膜38で覆ってもよい。図6cに示す第一工程を実施した場合、図6dに示すように、アーム膜34及びサスペンション膜38の略全てが接合部12になる。
第二工程においてアーム側接合面4aとサスペンション側接合面8aとを溶接する場合、両接合面間に位置するアーム膜34又はサスペンション膜38が溶融する。以下では、溶融したアーム膜34又はサスペンション膜38を、溶融金属と記す。この溶融金属は固化して接合部12を形成するが、一部の溶融金属は流動して各接合面の間からはみ出し、フィレット(fillet)を形成することがある。フィレットとは、接合部12と略同じ化学的組成を有し、アーム側接合面4a及びサスペンション側接合面8aの間からはみ出した部分を意味する。フィレットは、ある種のバリであり、HSA2(磁気ヘッド装置)のサイズ・形状の精度を損なう。例えば、HSA2の製造では、アーム4及びサスペンション8の位置合わせのために、アーム4及びサスペンション8其々に位置決め孔を形成することがある。これらの位置決め孔内にフィレットが形成された場合、位置決め孔の寸法の精度が損なわれ、アーム4及びサスペンション8の正確な位置合わせが困難になる。磁気ディスク装置18が小さいほど、フィレットの形成を抑制して、HSA2のサイズ・形状の精度を高めなければならない。つまり、磁気ディスク装置18が小さいほど、フィレットを小さくしなければならない。また、フィレットは、HSA2から脱落して、磁気ディスク16の表面を傷付けることもある。
以下では、図7及び8に基づき、フィレットについて詳しく説明する。図7a、7c、8a及び8cは、互いに異なる第一工程において加工されたアーム4及びサスペンション8を示している。図7a、7c、8a及び8cは其々、アーム側接合面4aに垂直なアーム4の断面、及びサスペンション側接合面8aに垂直なサスペンション8の断面を示している。図7b、7d、8b及び8dは、互いに異なるHSAの模式断面図である。各断面図は、図1中のXX線方向における断面に対応する。
図7aに示すように、第一工程でアーム4の全表面をアーム膜34で覆い、サスペンション8の全表面をサスペンション膜38で覆った場合、図7bに示すように、第二工程においてフィレット40が増大し易い。なぜなら、溶融金属が、濡れ性(溶融金属との親和性)を有するアーム膜34及びサスペンション膜38の表面を介して、接合部12以外の部分に濡れ広がり易いからである。
アーム4自体の表面(例えばAl)は、溶融金属とは異なる組成を有するため、アーム膜34に比べて、濡れ性に劣る。アーム4の表面が、リンを含むNi(Ni−P)からなる保護層で覆われている場合、保護層は、溶融金属とは異なる組成を有するため、アーム膜34及びアーム4の表面のどちらと比べても、濡れ性に劣る。サスペンション8自体の表面(例えばステンレス鋼、又はステンレス鋼に固有の不動態膜)も、溶融金属とは異なる組成を有するため、サスペンション膜38に比べて、濡れ性に劣る。このような濡れ性の違いを利用することにより、フィレット40の体積を抑制することができる、例えば、図7cに示すように、第一工程において、アーム側接合面4aに隣接する面(側面4b)において、アーム4の素地を露出させる。また第一工程において、サスペンション側接合面8aに隣接する面(側面8b)において、サスペンション8の素地を露出させる。換言すると、第一工程において、アーム側接合面4aのみをアーム膜34で覆い、且つサスペンション側接合面8aのみをサスペンション膜38で覆う。要するに、第一工程においてアーム膜34及びサスペンション膜38を形成する部分を限定し、濡れ性に劣る各素地の一部を意図的に露出させる。その結果、第二工程では、溶融金属が接合部12以外の部分(素地)に濡れ広がり難くなる。したがって、図7dに示すように、フィレット40の体積が抑制される。HSAの完成後においても、アーム側接合面4aに隣接する面(側面4b)においてアーム4の素地が露出し、サスペンション側接合面8aに隣接する面(側面8b)においてサスペンション8の素地が露出する。アーム側接合面4aに隣接する面(側面4b)の一部又は面全体において、アーム4の素地が露出してよい。サスペンション側接合面8aに隣接する面(側面8b)の一部又は面全体において、サスペンション8の素地が露出してよい。当然、フィレット40はなくてもよい。
図7cに示す第一工程の変更例(バリエーション)では、アーム側接合面4aに隣接する面(側面4b)において、アーム4の素地を覆う保護層を露出させてよい。保護層はNi及びPを含めばよい。この保護層もアーム4の素地と同様に濡れ性に劣る。したがって、上記と同様の原理によりフィレット40の体積が抑制される。HSAの完成後においても、アーム側接合面4aに隣接する面(側面4b)において、アーム4の素地を覆う保護層が露出していてよい。
図7cに示す第一工程の変更例では、サスペンション側接合面8aと、サスペンション側接合面8aの裏面8cと、を、サスペンション膜38で覆ってよく、サスペンション側接合面8aと裏面8cとの間に位置する側面8bにおいて、サスペンション8の素地を露出させてよい。例えば、板材の全表面をサスペンション膜38(例えば、めっき)で覆った後、板材をプレス機で打ち抜いて成形すると、両面がめっきで覆われて切断面では板材の素地が露出した薄板状のサスペンション8が得られる。HSAの完成後において、サスペンション側接合面8aの裏面8cはサスペンション膜38(例えば、Sn系合金又はSnン単体)で覆れていてよい。サスペンション側接合面8aと裏面8cとの間に位置する側面8bにおいて、サスペンション8の素地が露出していてよい。
図7cに示す形第一工程の変更例では、アーム側接合面4aと、アーム側接合面4aの裏面4cと、を、アーム膜34で覆ってよく、アーム側接合面4aと裏面4cとの間に位置する側面4bにおいて、アーム4の素地を露出させてよい。HSAの完成後において、アーム側接合面4aの裏面4cはアーム膜34(例えば、Sn系合金又はSnン単体)で覆れていてよい。アーム側接合面4aと裏面4cとの間に位置する側面4bにおいて、アーム4の素地が露出していてよい。
図8aに示すように、第一工程において、アーム側接合面4aのみをアーム膜34で覆い、サスペンション8の全表面をサスペンション膜38で覆ってもよい。続く第二工程では、溶融金属は、サスペンション膜38の表面を介して、サスペンション8の表面へ濡れ広がるが、アーム4の表面(アーム4の素地)には濡れ広がり難い。したがって、図8bに示すように、フィレット40の体積が抑制される。
図8cに示すように、第一工程において、アーム4の全表面をアーム膜34で覆い、サスペンション側接合面8aのみをサスペンション膜38で覆ってもよい。続く第二工程では、溶融金属は、アーム膜34の表面を介して、アーム4の表面へ濡れ広がるが、サスペンション8の表面(サスペンション8の素地)には濡れ広がり難い。したがって、図8dに示すように、フィレット40の体積が抑制される。
以上、本発明の一実施形態に係る磁気ヘッド装置(HSA2)について説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、本発明の他の実施形態に係る磁気ヘッド装置は、一つのアーム4と、当該アーム4の先端部に重なるサスペンション8と、サスペンション8の先端部に位置するスライダ10と、アーム4の先端部とサスペンション8との間に位置し、アーム4とサスペンション8とを接合する接合部12と、を備え、接合部12がSnを含む、ヘッドアームアセンブリ(HAA)であってよい。
サスペンション8は、スペーサ(spacer)、ロードビーム(load beam)及びフレキシャ(flexure)を有してよい。つまり、サスペンション8は、スペーサ、ロードビーム及びフレキシャから構成されていてよい。スペーサがアーム4の先端部に重なり、Snを含む接合部12はアーム4の先端部とスペーサとの間に位置してよい。つまり、接合部12は、アーム4とスペーサとを接合してよい。ロードビームの一方の先端部はスペーサに固定され、ロードビームの他方の先端部にフレキシャが設置されてよい。フレキシャの表面にスライダ10が設置されていてよい。
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を用いてより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例A1)
アルミニウム基材からなるE−ブロック用のアームを作製した。予め、アームの表面全体をNi−P膜(保護層)で覆った。Ni−P膜の厚さは0.5μmであった。またSUSからなるサスペンションを作製した。アームの厚さは0.5mmであった。サスペンションの厚さは0.1mmであった。
[第一工程]
電解めっき法により、上記アームの表面全体を、Ni膜(Niからなる膜)で覆った。Ni膜の厚さは0.2μmに調整した。続いて、電解めっき法により、アームの表面に形成されたNi膜全体を、Sn膜(Snからなる膜)で覆った。Sn膜の厚さは10μmに調整した。
電解めっき法により、上記サスペンションの表面全体を、Ni膜で覆った。Ni膜の厚さは0.2μmに調整した。続いて、電解めっき法により、サスペンションの表面に形成されたNi膜全体を、Sn膜で覆った。Sn膜の厚さは10μmに調整した。
[第二工程]
続いて、アームの先端部の表面(Sn膜)と、サスペンションの表面(Sn膜)と、を重ね合わせて、アーム及びサスペンションをギ酸リフローにより250℃で加熱した。以下では、第二工程における加熱温度を、「接合温度」と記す。
以上の工程により、アーム、サスペンション、及びこれらを接合する接合部を備える10個の試料を作製した。なお、アーム及びサスペンション其々の接合面の面積(接合部の縦幅及び横幅)は4mm×4mm程度であった。
[接合部の評価]
各試料を研磨して、試料の中央部の断面を露出させた。ここで、中央部の断面とは、アーム及び接合部の界面に垂直な方向における試料の断面である。中央部の断面とは、接合部及びサスペンションの界面に垂直な方向における試料の断面と言い換えてもよい。各試料の中央部の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察して、各試料の接合部の厚みを測定した。10個の試料の接合部の厚みの平均値を、下記表1に示す。
電子線マイクロアナライザ(EPMA)を用いて、試料の断面における元素分布を調べた。また、EPMAを用いて試料の断面における線分析を行った。元素分布及び線分析に基づいて、接合部の組成、及び接合部におけるSnの含有量(Sn量)を特定した。接合部の組成、及びSn量を、下記表1に示す。
試料のアーム側の側面を、台座の略水平な表面に載置して、アームを台座に固定した。続いて、サスペンションの垂直な端面に対して、水平な方向から、棒を押し当てた。棒によりサスペンションの端面に対して荷重をかけた。サスペンションがアームから剥離した瞬間(接合部が破壊された瞬間)に棒がサスペンションの端面に及ぼした荷重(接合強度)を測定した。測定においては、水平方向における棒の速度を、0.02mm/secに調整した。10個の試料を用いて、同様の測定を10回行った。10個の試料の接合強度の平均値を、下記表1に示す。サスペンション及びアームと接合部との間で金属結合が十分に行われている場合、接合強度は1kg以上であると想定される。接合強度は1kg以上であることが好ましい。
[接合温度の変更]
接合温度を下記表1に示す温度に変更した以外は、上記の同様の方法で、実施例A1の試料の作製を試みた。しかし、接合温度が150℃及び200℃であった場合、接合部が形成されず、実施例A1の試料を作製することができなかった。下記表において「X」と記載された列は、その接合温度では接合部が形成されなかったことを意味する。接合温度が250℃であった場合、接合部が形成され、実施例A1の試料を作製することができた。250℃の接合温度で形成された接合部を、上記の方法で評価した。評価結果を下記表1に示す。
(実施例A2〜A16)
各実施例の第一工程では、下記表1〜3の「アーム膜組成」の欄に記載の組成を有する膜により、アーム側のNi膜全体を覆った。また、各実施例の第一工程では、下記表1〜3の「サスペンション膜組成」の欄に記載の膜により、サスペンション側のNi膜全体を覆った。なお、「アーム膜組成」及び「サスペンション膜組成」の欄に記載の各元素記号の前に付された数値は、各膜における各元素の含有量(単位:質量%)を意味する。
以上の事項を除いて実施例A1と同様の方法で、実施例A2〜A16の試料の作製、及び各実施例の接合部の評価を試みた。実施例A2〜A16の結果を、下記表1〜3に示す。
Figure 2016177855
Figure 2016177855
Figure 2016177855
(実施例B1)
実施例B1の第二工程では、ギ酸リフローによる加熱の代わりに、超音波接合を採用した。つまり、アームの先端部の表面(Sn膜)と、サスペンションの表面(Sn膜)と、を重ね合わせて、アーム及びサスペンションに対して超音波を及ぼすことにより、接合部を形成した。
以上の事項を除いて実施例A1と同様の方法で、実施例B1の試料の作製、及び実施例B1の接合部の評価を行った。実施例B1の結果を、下記表4に示す。
(実施例B2〜B8)
各実施例の第一工程では、下記表4の「アーム膜組成」の欄に記載の組成を有する膜により、アーム側のNi膜全体を覆った。また、各実施例の第一工程では、下記表4の「サスペンション膜組成」の欄に記載の膜により、サスペンション側のNi膜全体を覆った。
以上の事項を除いて実施例B1と同様の方法で、実施例B2〜B8の試料の作製、及び各実施例の接合部の評価を行った。実施例B2〜B8の結果を、下記表4に示す。
Figure 2016177855
(実施例C1)
実施例C1の第二工程では、ギ酸リフローの代わりに、ヒータを用いた直接加熱により、接合部を形成した。
以上の事項を除いて実施例A1と同様の方法で、実施例C1の試料の作製、及び実施例C1の接合部の評価を行った。実施例C1の結果を、下記表5に示す。
(実施例C2〜C10)
各実施例の第一工程では、下記表5の「アーム膜組成」の欄に記載の組成を有する膜により、アーム側のNi膜全体を覆った。また、各実施例の第一工程では、下記表5の「サスペンション膜組成」の欄に記載の膜により、サスペンション側のNi膜全体を覆った。
以上の事項を除いて実施例C1と同様の方法で、実施例C2〜C10の試料の作製、及び各実施例の接合部の評価を行った。実施例C2〜C10の結果を、下記表5に示す。
Figure 2016177855
(実施例D1)
実施例D1の第一工程では、電解めっき法の代わりに、スパッタリングにより、各膜を形成した。
以上の事項を除いて実施例A1と同様の方法で、実施例D1の試料の作製、及び実施例D1の接合部の評価を行った。実施例D1の結果を、下記表6に示す。
Figure 2016177855
(実施例E1)
実施例E1では、第一工程において各膜の厚さを調整することにより、下記表7に示す厚さを有する接合部を形成した。つまり、実施例E1では、接合部の厚さが異なる6種類の試料を作製した。第一工程においてアーム側のNi膜を覆うSn膜の厚さは1〜50μmの範囲内で調整した。第一工程においてサスペンション側のNi膜を覆うSn膜の厚さも、1〜50μmの範囲内で調整した。実施例E1の各試料の接合部の厚さは、実施例A1と同様の方法で特定した。実施例E1の第二工程では、加熱により形成された接合部におけるにじみの発生の有無を、実体顕微鏡により調べた。
以上の事項を除いて実施例A1と同様の方法で、実施例E1の試料を作製した。実施例A1と同様の方法で、実施例E1の各試料の接合部の接合強度を測定した。
実施例E1の結果を、下記表7に示す。
(実施例E2〜E5)
各実施例の第一工程では、下記表7の「アーム膜組成」の欄に記載の組成を有する膜により、アーム側のNi膜全体を覆った。また、各実施例の第一工程では、下記表7の「サスペンション膜組成」の欄に記載の膜により、サスペンション側のNi膜全体を覆った。
以上の事項を除いて実施例E1と同様の方法で、実施例E2〜E5の試料の作製し、及び各実施例の接合部の評価を行った。実施例E2〜E5の結果を、下記表7に示す。
Figure 2016177855
(実施例F1〜F4)
実施例F1及びF2の第一工程では、アームの表面全体をNi膜(Niからなる膜)で覆った後、Sn膜をアーム側に形成しなかった。
実施例F3及びF4の第一工程では、Ni膜及びSn膜のいずれもアーム側に形成しなかった。つまり、Ni−P膜で覆われたアームそのものを第二工程で用いた。
実施例F1〜F4の第一工程では、下記表8の「サスペンション膜組成」の欄に記載の膜により、サスペンション側のNi膜全体を覆った。
実施例F1〜F4では、第一工程において各膜の厚さを調整することにより、下記表8に示す厚さを有する接合部を形成した。つまり、実施例F1〜F4其々において、接合部の厚さが異なる4種類の試料を作製した。
以上の事項を除いて実施例E1と同様の方法で、実施例F1〜F4の試料の作製し、各実施例の接合部の評価を行った。実施例F1〜F4の結果を、下記表8に示す。
Figure 2016177855
(比較例)
比較例では、実施例1と同じアーム及びサスペンションを用いた。しかし比較例では、第一工程及び第二工程を実施しなかった。比較例1では、アーム及びサスペンション其々に嵌め孔を形成した。各嵌め孔のφは0.2mmであった。続いて、アーム及びサスペンションの嵌合接合を行うことにより、比較例1の試料を作製した。実施例1と同様の方法で、比較例1の接合強度を測定した。比較例1の接合強度は、0.8kgであり、全実施例の接合強度よりも低かった。
本発明の一側面に係る磁気ヘッド装置は、例えば、ハードディスクドライブ(HDD)に搭載されるHSAに適用される。
2…HSA(磁気ヘッド装置)、4…アーム、4a…アーム側接合面、4b…アーム側接合面に隣接する面(側面)、4c…アーム側接合面の裏面、6…キャリッジ、8…サスペンション、8a…サスペンション側接合面、8b…サスペンション側接合面に隣接する面(側面)、8c…サスペンション側接合面の裏面、10…スライダ、11…HGA、12…接合部、14…コイル部、16…磁気ディスク、18…磁気ディスク装置、20…スピンドルモータ、22…永久磁石、34…アーム膜、38…サスペンション膜。

Claims (12)

  1. アームと、
    前記アームの先端部に重なるサスペンションと、
    前記サスペンションの先端部に位置するスライダと、
    前記アームの先端部と前記サスペンションとの間に位置し、前記アームと前記サスペンションとを接合する接合部と、
    を備え、
    前記接合部がSnを含む、
    磁気ヘッド装置。
  2. 前記接合部が、Snを含有する合金を含み、
    前記合金が、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有する、
    請求項1に記載の磁気ヘッド装置。
  3. 前記接合部におけるSnの含有量が40質量%以上100質量%未満である、
    請求項1又は2の記載の磁気ヘッド装置。
  4. 前記接合部の厚みが2〜50μmである、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  5. アーム側接合面が、前記アームの表面のうち前記サスペンションに対向する面と定義されるとき、
    前記アーム側接合面に隣接する面において、前記アームの素地が露出している、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  6. アーム側接合面が、前記アームの表面のうち前記サスペンションに対向する面と定義されるとき、
    前記アーム側接合面に隣接する面において、前記アームの素地を覆う保護層が露出しており、
    前記保護層が、Ni及びPを含む、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  7. サスペンション側接合面が、前記サスペンションの表面のうち前記アームに対向する面と定義されるとき、
    前記サスペンション側接合面に隣接する面において、前記サスペンションの素地が露出している、
    請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  8. 複数の前記アームを有するキャリッジを備える、
    請求項1〜7のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  9. 前記アームの表面及び前記サスペンションの表面のうち一方の表面又は両表面を、Snを含有する合金、又はSn単体で覆う第一工程と、
    前記第一工程後、前記アームの表面と前記サスペンションの表面とを接触させて、前記接合部を形成する第二工程と、
    を備える製造方法によって製造される、
    請求項1〜8のいずれか一項に記載の磁気ヘッド装置。
  10. 前記第一工程では前記合金が用いられ、
    前記合金が、Ag、Cu、Bi、In、Ni、Zn、P及びAuからなる群より選ばれる少なくとも一種を含有する、
    請求項9に記載の磁気ヘッド装置。
  11. 前記第一工程において、
    前記アームの表面及び前記サスペンションの表面のうち、一方の表面を、前記合金又は前記Sn単体で覆い、他方の表面を、前記合金よりも融点が高い金属、又は前記Sn単体よりも融点が高い金属で覆う、
    請求項9又は10に記載の磁気ヘッド装置。
  12. 前記他方の表面を、Ni単体、又はPを含むNiで覆う、
    請求項11に記載の磁気ヘッド装置。
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