JP2019061729A - ハードディスク装置のフレキシャ - Google Patents

Abstract

【課題】実装密度及び接続信頼性に優れたハードディスク装置のフレキシャを提供する。【解決手段】ハードディスク装置１のフレキシャ１５は、メタルベース１８と、メタルベース１８の上に形成された配線部材２０と、を備えている。配線部材２０は、絶縁層３０と、導体層４０と、を備えている。絶縁層３０は、平坦部２３と、平坦部２３から隆起した隆起部２４と、有している。導体層４０は、側面２４Ｂに沿って形成された接続端子２２を有している。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば、多層からなる配線部材を備えたハードディスク装置のフレキシャに関する。

ハードディスク装置のフレキシャは、薄いステンレス鋼板からなるメタルベースと、メタルベースの上に形成された配線部材と、を備えており、弾性的に撓むことができるジンバル部に磁気ヘッドが形成されたスライダが搭載される。ジンバル部には、スライダだけでなく、スライダをスウェイ方向に回動させるマイクロアクチュエータ等の部品も搭載される。フレキシャの多機能化に伴い、ジンバル部に搭載される部品点数が増加している。

フレキシャの配線部材は、ジンバル部の搭載部品とキャリッジに付設された外部回路との間を電気的に接続する複数の配線を備えている。配線の両端に形成された接続端子は、はんだや銀ペースト等を介して、ジンバル部の搭載部品やキャリッジの外部回路に接続される。

ジンバル部の搭載部品が増加すると、対応する配線の本数も増加するため、隣接する配線同士や接続端子同士が接近してしまう。配線であれば、各々を細線化して配線間の距離を広げることができる。一方、接続端子は、接続信頼性を確保するために十分な面積を必要とし、幅広に形成せざるを得ない。しかしながら、接続端子間の距離が狭いと、隣接する接続端子にはんだ等が流れて短絡するおそれがある。

例えば、特許文献１には、multi-piece integrated suspension assemblyにおいて、slider padsに接続するために機械的に折り曲げて起立させたconductive leadsの末端が開示されている。スペースの制約が厳しいフレキシャにおいて、平面視における接続端子の面積を小さくするために、当該接続端子を起立させることが考えられる。

米国特許第５８９２６３７号明細書

しかしながら、微小なジンバル部において、そのような機械加工は手間がかかる。折り曲げ部の形状精度が悪いと、搭載部品側の接続端子との間で接続不良を生じるおそれがあるし、機械加工の際に繊細なジンバル部がダメージを受けると、フレキシャの歩留りが悪化するおそれもある。また、これまで存在しなかった機械加工を追加すると、新たな工程やその工程のための新たな設備投資が必要になる。本発明の目的は、機械加工によらずに、実装密度及び接続信頼性に優れたハードディスク装置のフレキシャを提供することにある。

一実施形態に係るフレキシャは、ハードディスク装置に用いられ、金属板からなるメタルベースと、メタルベースの上に形成された配線部材と、を具備している。配線部材は、メタルベースの上に形成された絶縁層と、絶縁層の上に形成された導体層と、を備えている。絶縁層は、メタルベースに平行な平坦部と、平坦部から隆起した隆起部と、を有している。隆起部は、メタルベースに平行な上面と、上面と平坦部とをつなぐ側面と、を有している。導体層は、側面に沿って形成された接続端子を有している。

本発明のフレキシャによれば、接続端子の数を増やして搭載部品の実装密度を高めても、接続端子間の距離を十分に確保できるため、実装密度と接続信頼性とを両立させることができる。しかも、配線部材のマスクパターンを変更するだけで実施できるため、機械加工等の新たな工程やその工程のための新たな設備投資を必要としない。機械加工によるダメージを未然に防ぐことができる。したがって、フレキシャの商品価値の高めるとともに、製造コストの増加を最小限に抑制できる。

図１は、ハードディスク装置の一例を示す斜視図である。 図２は、スライダ側から見たサスペンションの一例を示す平面図である。 図３は、配線部材の一例を示す断面図である。 図４は、接続端子の一例を示す断面図である。 図５は、接続端子の他の一例を示す断面図である。 図６は、接続端子のさらに他の一例を示す断面図である。 図７は、第１実施形態を示す斜視図である。 図８は、第２実施形態を示す斜視図である。 図９は、第３実施形態を示す斜視図である。 図１０は、第４実施形態を示す斜視図である。 図１１は、第５実施形態を示す平面図である。 図１２は、第６実施形態を示す平面図である。 図１３は、第７実施形態を示す平面図である。 図１４は、第８実施形態を示す断面図である。

本発明の各実施形態は、隆起部２４の側面２４Ｂに接続端子２２を形成することによって、平面視における接続端子２２の面積をコンパクトにしたフレキシャ１５に関する。二次元的に配置されていた接続端子２２を三次元的に配置することによって、スペースに余裕が生じる。その結果、接続端子２２間の距離を広げて接続信頼性を向上させることができる。

隆起部２４は、メタルベース１８の折り曲げ等の機械加工ではなく、絶縁層３０のマスクパターンを変更することによって形成できる。例えば、フレキシャ１５のテール部１６から流用した第１カバー絶縁層３２を積層して隆起部２４を形成してもよい。隆起部２４を残して平坦部２３のベース絶縁層３１をハーフトーン処理等で削ってもよい。以下、各実施形態のフレキシャについて、図１乃至図１４を参照して詳しく説明する。

図１は、ハードディスク装置の一例を示す斜視図である。図１に示すように、ハードディスク装置（ＨＤＤ）１は、ケース２と、スピンドル３を中心に回転するディスク４と、ピボット軸５を中心に旋回可能なキャリッジ６と、キャリッジ６を駆動するためのボイスコイルモータ７と、ケース２外の外部装置に接続されるコントローラ８等を備えている。ケース２は、図示しない蓋によって密閉される。キャリッジ６とコントローラ８とは、フレキシブル基板９を介して接続されている。

キャリッジ６には、アーム１０が設けられている。アーム１０の先端部にサスペンション１１が取付けられている。サスペンション１１の先端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ１２が搭載されている。ディスク４が高速で回転すると、ディスク４とスライダ１２の浮上面との間に空気が流入することによって、エアベアリングが形成される。ボイスコイルモータ７によってキャリッジ６が旋回すると、サスペンション１１がディスク４の径方向に移動することにより、スライダ１２がディスク４の所望トラックまで移動する。

図２は、スライダ１２側から見たサスペンション１１を示す平面図である。図２に示すように、サスペンション１１は、キャリッジ６のアーム１０に固定されるベースプレート１３と、ロードビーム１４と、配線付きフレキシャ(flexure with conductors)１５と、を備えている。図２に矢印Ｗで示す方向がフレキシャ１５の長手方向である。

フレキシャ１５は、アーム１０及びロードビーム１４に沿って配置されており、基端部にテール部１６が設けられ、先端部にジンバル部１７が設けられている。テール部１６は、ピボット軸５の近傍においてフレキシブル基板９に接続される。ジンバル部１７には、スライダ１２が搭載される。スライダ１２と、サスペンション１１とによって、ヘッドジンバルアセンブリ（head gimbal assembly）が構成される。

ジンバル部１７には、スライダ１２だけでなく、マイクロアクチュエータや、レーザーダイオード等の種々の部品が搭載されることがある。例えば、マイクロアクチュエータは、デュアルステージアクチュエータに用いられ、スライダ１２をスウェイ方向に微小回動させる。例えば、レーザーダイオードは、熱アシスト法に用いられ、ディスク４に情報を記録する際にディスク４を加熱して磁性体粒子の保持力を一時的に下げる。レーザーダイオードに代えて、マイクロウェーブ装置等が搭載されることもある。

フレキシャ１５は、メタルベース１８と、メタルベース１８の上に形成された配線部材２０と、を備えている。メタルベース１８は、例えば薄いステンレス鋼板等の金属板から形成され、ロードビーム１４に固定されている。配線部材２０は、ジンバル部１７に搭載された部品とテール部１６とを電気的に接続する複数の配線２１を備えている。配線２１の両端には、接続端子２２が形成されている。

図３は、配線部材２０の一例を示す断面図である。図３中に矢印Ｚで示された方向が配線部材２０の厚さ方向である。配線部材２０は、メタルベース１８の上に形成された絶縁層３０と、絶縁層３０の上に形成された導体層４０と、を備えている。図３に示す例では、絶縁層３０は、ベース絶縁層３１、第１及び第２カバー絶縁層３２，３３を含んでいる。導体層４０は、第１及び第２導体層４１，４２を含んでいる。

ベース絶縁層３１は、メタルベース１８の上に形成されている。第１導体層４１は、ベース絶縁層３１の上に形成されている。第１カバー絶縁層３２は、ベース絶縁層３１の上に形成され、第１導体層４１を覆っている。第２導体層４２は、第１カバー絶縁層３２の上に形成されている。第２カバー絶縁層３３は、第１カバー絶縁層３２の上に形成され、第２導体層４２を覆っている。

導体層４０は、例えば銅等の金属材料からそれぞれ形成され、前述の配線２１や接続端子２２を構成している。第１及び第２導体層４１，４２の厚さの一例は、９μｍ（４〜１６μｍ）である。絶縁層３０は、例えばポリイミド等の電気絶縁材料からそれぞれ形成されている。ベース絶縁層３１及び第１カバー絶縁層３２の厚さの一例は、１０μｍ（５〜３０μｍ）であり、第２カバー絶縁層３３の厚さの一例は、５μｍ（２〜１０μｍ）である。絶縁層３０に含まれる各層は、ハーフトーン処理等のマルチトーン処理によって部位毎に厚さを調節できる。

図４は、接続端子２２の一例を示す断面図である。本発明に係る接続端子２２は、隆起部２４の側面２４Ｂに形成されていることが特徴の一つである。隆起部２４及びその側面２４Ｂに形成された接続端子２２は、いずれの部位にも自由に形成できるが、とりわけ、スペースの制約が厳しいジンバル部１７やテール部１６に好適である。

図４に示すように、絶縁層３０は、メタルベース１８に平行な平坦部２３と、平坦部２３から隆起した隆起部２４と、を有している。図４に示す例では、平坦部２３は、第１カバー絶縁層３２を備えていないのに対し、隆起部２４は、第１カバー絶縁層３２を備えている。

隆起部２４は、メタルベース１８に平行な上面２４Ａと、上面２４Ａと平坦部２３との間をつなぐ側面２４Ｂと、を有している。側面２４Ｂには、第２導体層４２からなる接続端子２２が形成されている。接続端子２２は、側面２４Ｂに沿って厚さ方向Ｚに延在している。接続端子２２は、ニッケルや金等の腐食しづらい金属からなるめっき層４３に覆われている。

図５は、接続端子２２の他の一例を示す断面図である。図５に示す例では、カバー絶縁層（第１及び第２カバー絶縁層３２，３３）が単層であり、導体層４０（第１及び第２導体層４１，４２）が単層であり、隆起部２４に第１カバー絶縁層３２を積層していない。平坦部２３及び隆起部２４は、共通のベース絶縁層３１から形成されている。隆起部２４を隆起させるには、当該隆起部２４を残すようにハーフトーン処理等でベース絶縁層３１を削ればよい。

図６は、接続端子２２のさらに他の一例を示す断面図である。図４及び図５に示す例では、配線２１が延びる側、すなわち配線２１の他端に近づく側の側面２４Ｂに接続端子２２を形成していた。図６に示す例では、配線２１が延びる側とは反対側、すなわち配線２１の他端から遠ざかる側の側面２４Ｂに接続端子２２を形成している。図４乃至図６に示すように、配線２１の延在方向Ｘに左右されず、いずれの側面２４Ｂであっても接続端子２２を形成できる。

次に図７乃至図１４を参照して、複数の接続端子２２を配列させた第１乃至第８実施形態について説明する。各実施形態において、すでに説明した実施形態と同一又は類似の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。

図７乃至図１０は、第１乃至第４実施形態を示す斜視図である。図７に示す第１実施形態のように、隆起部２４の側面２４Ｂに複数の接続端子２２１，２２２，２２３を形成してもよい。図８に示す第２実施形態のように、隆起部２４の側面２４Ｂに形成された接続端子２２２と、平坦部２３に形成された接続端子２２１，２２３とを組み合わせてもよい。

図９及び図１０に示すように、隆起部２４の上面２４Ａ及び側面２４Ｂに連続する接続端子２２３を形成してもよい。このとき、図９に示す第３実施形態のように、接続端子２２３に、平坦部２３に形成された接続端子２２１を組み合わせてもよいし、図１０に示す第４実施形態のように、隆起部２４の上面２４Ａに形成された接続端子２２１を組み合わせてもよい。

図１１は、第５実施形態を示す平面図であり、説明のためにカバー絶縁層を省略して配線２１を露出させている。図１１中に矢印Ｘで示す方向が配線部材２０の延在方向であり、矢印Ｙで示す方向が配線部材２０の幅方向である。延在方向Ｘ、幅方向Ｙ及び図３に示された厚さ方向Ｚは、互いに直交している。

配線部材２０は、ジンバル部１７やテール部１６において湾曲することがあるため、延在方向Ｘは、フレキシャ１５の長手方向Ｗと必ずしも一致しない。延在方向Ｘは、第１側Ｘ１と、第１側Ｘ１とは反対側の第２側Ｘ２と、を含んでいる。第１側Ｘ１は、例えばテール部１６に至る配線２１の基端側であり、第２側Ｘ２は、例えばジンバル部１７に至る配線２１の先端側である。

第５実施形態では、配線部材２０が複数の隆起部２４（例えば、第１乃至第３隆起部２４１，２４２，２４３）を有している。第１乃至第３隆起部２４１，２４２，２４３は、ジグザグに配列されている。換言すると、第１及び第３隆起部２４１，２４３は、幅方向Ｙに沿って並んでいる。第２隆起部２４２は、第１及び第３隆起部２４１，２４３の間に位置し、第１及び第３隆起部２４１，２４３よりも第２側Ｘ２に位置している。

第１及び第３隆起部２４１，２４３に形成された接続端子２２１，２２３は、側面２４Ｂの第１側Ｘ１に形成されている。第２隆起部２４２に形成された接続端子２２２は、側面２４Ｂの第２側Ｘ２に形成されている。平坦部２３に形成した場合の接続端子２２を図１１中に右上がり斜線で示す。第５実施形態によれば、接続端子２２を平坦部２３に形成する場合と比べて、平面視における接続端子２２の面積をコンパクトにできる。

第１及び第３隆起部２４１，２４３は、隣接する第２隆起部２４２とは反対側の第１側Ｘ１に接続端子２２１，２２３が形成されている。第２隆起部２４２は、隣接する第１及び第３隆起部２４１，２４３とは反対側の第２側Ｘ２に接続端子２２２が形成されている。そのため、第５実施形態によれば、接続端子２２を平坦部２３に形成した場合と比べて、隣接する接続端子２２間の距離Ｄ５を広げることができる。側面２４Ｂに形成した接続端子２２間の距離Ｄ５は、平坦部２３に形成した場合の接続端子２２間の距離Ｄ０よりも大きい。

図１２に示す第６実施形態のように、第１及び第３隆起部２４１，２４３の接続端子２２１，２２３を隣接する第２隆起部２４２と同じ側の第２側Ｘ２に形成し、第２隆起部２４２の接続端子２２２を隣接する第１及び第３隆起部２４１，２４３と同じ側の第１側Ｘ１に形成してもよい。第６実施形態によれば、平面視における接続端子２２の面積をより一層コンパクトにできる。

図１３に示す第７実施形態では、第１及び第４隆起部２４１，２４４は、延在方向Ｘに沿って並んでいる。第４隆起部２４４は、第２側Ｘ２に位置している。第１隆起部２４１の接続端子２２１は、第４隆起部２４４とは反対側の第１側Ｘ１に形成されている。第４隆起部２４４の接続端子２２４は、第１隆起部２４１とは反対側の第２側Ｘ２に形成されている。第７実施形態によれば、接続端子２２を平坦部２３に形成した場合と同様の面積に複数の接続端子２２１，２２４を配置できる。

図１４は、第８実施形態を示す断面図である。第８実施形態は、側面２４Ｂではなく上面２４Ａに接続端子２２を形成している点が第１乃至第７実施形態と異なる。複数の隆起部２４は、互いに間隔をあけて配線部材２０の幅方向Ｙに並べられている。隣り合う隆起部２４の谷間には、隆起部２４の上面よりも窪んだ平坦部２３が広がっている。接続端子２２を隆起部２４の上面２４Ａに形成して底上げすると、余剰のはんだＳを側面２４Ｂに吸着できるようになるため、高低差がない場合と比較して隣り合う接続端子２２間の短絡を抑制できる。

以上説明した各実施形態のフレキシャ１５は、隆起部２４の側面２４Ｂ又は上面２４Ａに接続端子２２を形成している。二次元的に配置されていた接続端子２２を三次元的に配置することによってスペースに余裕が生じるため、接続端子２２間の距離を広げて接続信頼性を向上させることができる。接続端子２２の数を増やして搭載部品の実装密度を高めても、接続端子２２間の距離を十分に確保できるため、実装密度と接続信頼性とを両立させることができる。

しかも、配線部材２０のマスクパターンを変更するだけで実施できるため、機械加工等の新たな工程やその工程のための新たな設備投資を必要としない。機械加工によるダメージを未然に防ぐことができる。したがって、フレキシャ１５の商品価値の高めるとともに、製造コストの増加を最小限に抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、図４に示された例において、接続端子２２が形成される側面２４Ｂのスペースを広げるために、隆起部２４に第１カバー絶縁層３２を積層するだけでなく、平坦部２３のベース絶縁層３１も削って、平坦部２３と上面２４Ａとの高低差がより一層大きくなるように構成してもよい。

１…ハードディスク装置、１５…フレキシャ、１８…メタルベース、２０…配線部材、２１…配線、２２，２２１，２２２，２２３，２２４…接続端子、２３…平坦部、２４…隆起部、２４１…第１隆起部、２４２…第２隆起部、２４３…第３隆起部、２４４…第４隆起部、２４Ａ…上面、２４Ｂ…側面、３０…絶縁層、３１…ベース絶縁層、３２…第１カバー絶縁層、３３…第２カバー絶縁層、４０…導体層、Ｘ…延在方向、Ｘ１…第１側、Ｘ２…第２側、Ｙ…幅方向。

Claims (6)

1. ハードディスク装置のフレキシャであって、金属板からなるメタルベースと、該メタルベースの上に形成された配線部材と、を具備し、
   前記配線部材は、前記メタルベースの上に形成された絶縁層と、該絶縁層の上に形成された導体層と、を備え、
   前記絶縁層は、前記メタルベースに平行な平坦部と、該平坦部から隆起した隆起部と、有し、
   前記隆起部は、前記メタルベースに平行な上面と、該上面と前記平坦部との間をつなぐ側面と、を有し、
   前記導体層は、前記側面に沿って形成された接続端子を有しているフレキシャ。
2. 前記配線部材が延在する延在方向は、第１側と、該第１側とは反対側の第２側と、を含み、
   前記隆起部は、ジグザグに配列された第１隆起部、第２隆起部及び第３隆起部を含み、
   前記第１隆起部及び前記第３隆起部は、前記延在方向に交差する幅方向に沿って並べられ、
   前記第２隆起部は、前記幅方向において前記第１隆起部及び前記第３隆起部の間に位置し、前記延在方向において該第１隆起部及び該第３隆起部よりも前記第２側に位置し、
   前記第１隆起部及び前記第３隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第１側に形成され、
   前記第２隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第２側に形成されている、請求項１に記載のフレキシャ。
3. 前記配線部材が延在する延在方向は、第１側と、該第１側とは反対側の第２側と、を含み、
   前記隆起部は、ジグザグに配列された第１隆起部、第２隆起部及び第３隆起部を含み、
   前記第１隆起部及び前記第３隆起部は、前記延在方向に交差する幅方向に沿って並べられ、
   前記第２隆起部は、前記幅方向において前記第１隆起部及び前記第３隆起部の間に位置し、前記延在方向において該第１隆起部及び該第３隆起部よりも前記第２側に位置し、
   前記第１隆起部及び前記第３隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第２側に形成され、
   前記第２隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第１側に形成されている、請求項１に記載のフレキシャ。
4. 前記配線部材が延在する延在方向は、第１側と、該第１側とは反対側の第２側と、を含み、
   前記隆起部は、前記延在方向に沿って並べられた第１隆起部及び第４隆起部を含み、
   前記第４隆起部は、前記第１隆起部よりも前記第２側に位置し、
   前記第１隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第１側に形成され、
   前記第４隆起部の前記接続端子は、前記側面の前記第２側に形成されている、請求項１に記載のフレキシャ。
5. ハードディスク装置のフレキシャであって、金属板からなるメタルベースと、該メタルベースの上に形成された配線部材と、を具備し、
   前記配線部材は、前記メタルベースの上に形成された絶縁層と、該絶縁層の上に形成された導体層と、を備え、
   前記絶縁層は、前記メタルベースに平行な平坦部と、該平坦部から隆起した複数の隆起部と、を有し、
   前記複数の隆起部は、互いに間隔をあけて並べられており、
   前記導体層は、前記複数の隆起部の上面にそれぞれ形成された接続端子を有しているフレキシャ。
6. 前記絶縁層は、前記メタルベースの上に形成されたベース絶縁層と、該ベース絶縁層の上に形成された第１カバー絶縁層と、該第１カバー絶縁層の上に形成された第２カバー絶縁層と、を含み、
   前記平坦部には、前記第１カバー絶縁層が積層されていない一方、前記隆起部には、前記第１カバー絶縁層が積層されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のフレキシャ。

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