JP2891225B2

JP2891225B2 - 磁気ヘッド支持機構およびヘッド信号線の電気的接続方法

Info

Publication number: JP2891225B2
Application number: JP2805397A
Authority: JP
Inventors: 基恭宇都宮
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-02-12
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 1999-05-17
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JPH10228618A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
に用いられる磁気ヘッド支持機構およびヘッド信号線の
電気的接続方法に関し、特に磁気ヘッド支持機構の構成
と磁気ヘッドの信号線端子を当該磁気ヘッド支持機構に
電気的に接続する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置における磁気ヘッド支
持機構（サスペンション）は、磁気ヘッドを搭載したス
ライダと、それを支持するフレクシャと、フレクシャを
保持しスライダに押圧力を付与するロードビームと、ロ
ードビームをポジショナ機構に接続するためのスペーサ
マウントから構成される。浮上型の磁気ヘッド支持機構
（サスペンション）の場合、前記スライダは記録媒体の
高速回転により生じる空気粘性流を記録媒体に対向する
側に設けられたＡＢＳ(Air Bearing Surface) 面で受け
て空気膜を形成することにより記録媒体面上を数十ｎｍ
の微小隙間で浮揚する。

【０００３】次に、従来の磁気ヘッド支持機構の一例を
図３に示す。図３（ａ）を参照すると、従来の磁気ヘッ
ド支持機構２１は、ロードビーム２２と、フレクシャ２
３と、スライダ２４と、スペーサマウント２５と、フラ
ンジ２６と、荷重負荷部２７と、磁気ヘッド２８と、ピ
ボット２９と、スライダ取り付けステージ３０と、フレ
クシャ・アーム３１と、信号線チューブ３２と、信号線
ワイヤ３３とを備えている。また、図３（ｂ）および同
図（ｃ）は、それぞれ同図（ａ）のフレクシャ部の詳細
を示す側面図および正面図であって、フレクシャ２３お
よびハンダ・バンプ３５の形状および位置を示す。

【０００４】この磁気ヘッド支持機構２１は、スペーサ
マウント２５において図示せぬポジショナ機構に接続さ
れ媒体上の指定トラックへ位置決め動作が行われる。こ
のような磁気ヘッド支持機構のフレクシャには、スライ
ダ取り付けステージ側もしくはロードビーム側にピボッ
ト２９を有してスライダ２４を点支持するピボット構造
と、フレクシャ２３とロードビーム２２とを一体形成し
てピボットを排除し、スライダを面支持するピボットレ
ス構造の２種類がある。

【０００５】前者は、スペーサマウントとロードビーム
とフレクシャのアセンブリにより構成されるため、３ピ
ース・サスペンション（図３（ａ）参照）と呼ばれ、後
者はスペーサマウントと（フレクシャと一体成形され
た）ロードビームのアセンブリにより構成されるため、
２ピース・サスペンション（図４（ａ）〜同図（ｃ）参
照）と呼ばれている。

【０００６】ここで、図４は、従来の配線一体型サスペ
ンションの一例を示す図であって、図４（ａ）は、サス
ペンションの表面から見た斜視図、同図（ｂ）は、裏面
から見た斜視図、同図（ｃ）は、参同図（ａ）のＡ−
Ａ′断面図である。図５を参照すると、この磁気ヘッド
支持機構４１は、ロードビーム４２と、フレクシャ４３
と、スライダ４４と、スペーサマウント４５と、フラン
ジ４６と、荷重負荷部４７と、スライダ取り付けステー
ジ５０と、フレクシャ・アーム５１と、信号線パターン
５２とを備えている。

【０００７】従来はスライダ支持剛性に優れたピボット
構造の３ピース・サスペンションが主流であったが、装
置小型化やスライダの軽荷重化およびシーク動作の高速
化が進んでくると、薄型化が容易で動的振動特性に優
れ、スリップ・スティックによるオフトラック・エラー
が回避容易で、かつ生産性にも優れた２ピース構造のサ
スペンションが注目されるようになってきた。

【０００８】一方で、高ＴＰＩ化（Track Par Inch）に
伴って再生効率に優れたＭＲ(Magneto Resistive) ヘッ
ドの採用も進んでいるが、ＭＲヘッドは読み出し専用で
あるため、通常書き込み用のインダクティブ・ヘッドと
併用される。したがって、ヘッド信号線の数は従来の２
倍の４本が必要となり、信号線ワイヤ（図３（ａ）の符
号３３を参照）のフォーミング（信号線ワイヤの引き回
し形状）によっては、その信号線ワイヤの剛性がスライ
ダの追従性に与える影響を無視できなくなり、浮揚姿勢
が不安定性になる恐れがある。

【０００９】このワイヤ・フォーミングの問題は、スラ
イダの小型・軽荷重化による空気膜剛性の低下や低浮上
化による浮上マージンの減少に伴って、重要性を増して
きている。そこで、従来のワイヤ配線を排除した磁気ヘ
ッド支持機構として、例えば、上述したような、ステン
レス鋼製のロードビームの表面にポリイミド樹脂の絶縁
層を形成し、その上にエッチングプロセスにより銅合金
のパターン付き導電層を構成した配線一体型サスペンシ
ョン（図４（ａ）〜同図（ｃ）参照）や、信号線パター
ンを印刷配線した可撓性シートをロードビームに貼り付
け、フレクシャ部を可撓性シートで代用する配線シート
型のサスペンション（特開平７−２９３４１号公報：図
５（ａ）〜同図（ｃ）参照）などが提案されている。

【００１０】前者は、フレクシャとロードビームを一体
成形してスペーサマウントから（フレクシャの）スライ
ダ接合部まで連続的に信号線パターンを薄膜形成した２
ピース構造のサスペンションであり、後者は、いずれも
３ピース構造のサスペンションであって、フレクシャ部
を可撓性のパターンシートで併用したものである。いず
れの場合も、ヘッド信号線端子と信号線パターン終端部
とはボンディング加工（ハンダ・バンプ方式，ボール・
バンプ方式等）により電気的に接続される。

【００１１】このような、従来のサスペンション（配線
シート型，配線一体型）のヘッド信号線端子の接続方法
としては、図６（ａ），同図（ｂ）に示すように、ワイ
ヤを備えたバンプ６１を信号線端子に接合し、しかる後
にワイヤ部をフレクシャ背面に取り回して電気回路にボ
ンディングする「１８０度ボンディング方式」や、図７
（ａ），同図（ｂ）に示すように、短いワイヤ片の付い
た球形バンプ６２をヘッド信号線に接合し、ワイヤ片を
信号線パターン終端部に押し付け付けて超音波振動によ
り圧着させる「ボールボンド９０度２段階方式」などが
ある。

【００１２】また、特開平７−３２０４３４号公報（図
９（ａ）〜同図（ｃ）参照）にあるように、ヘッド信号
線端子に取り付けたハンダ・バンプ６４と、ロードビー
ムにパターン・エッチした電気回路（信号線パターン）
終端部に取り付けたハンダ・バンプをＹＡＧレーザ等に
より合焦して加熱し、放射状にリフローさせ電気的に接
続する方法なども提案されている。しかし、これらは何
れも加工難度が高く作業の工数も多いため、生産性が悪
いという欠点がある。

【００１３】そこで最近では、図８（ａ），同図（ｂ）
に示すように、前記「ボールボンド９０度２段階方式」
をさらに簡略化して、スライダのトレーリングエッジ壁
面と信号線パターンが形成されている（フレクシャの）
スライダ取り付けステージ部との９０度交差した位置
に、球形のボール・バンプ６３を押し付け（常温もしく
は加熱状態で）、超音波圧着させてヘッド信号線端子と
信号線パターンとを（ボール・バンプを介して）接続さ
せる方式（以下、「アップル・ボンド方式」と呼ぶ）も
登場している。

【００１４】この「アップル・ボンド方式」の場合、作
業工程自体はシンプルなものの、９０度に交差した試料
をボンディングするのは作業上不安定であり、かつ接合
面積が十分にとれないため、電気的接続が不十分なもの
が生じやすいという欠点がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置に用
いられる磁気ヘッド支持機構において、ヘッド信号線端
子とロードビーム表面に薄膜形成された信号線パターン
との電気的接続を容易にし、加工性に優れたボンディン
グ方法を提供するとともに、前記磁気ヘッド支持機構の
動的振動特性の改善とりわけ１次および２次の捻れ振動
モードのオフトラック・ゲインの低減を目的としてい
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッド支持
機構によれば、磁気ヘッドを搭載したスライダと、この
スライダを支持するフレクシャと、スライダに押圧力を
付与するロードビームと、このロードビームをポジショ
ナ機構に接続するためのスペーサマウントからなり、ロ
ードビームとフレクシャとは薄い一枚の鋼板で一体成形
されており、その表面には信号線パターンが薄膜プロセ
スにより形成されている。

【００１７】このとき、フレクシャは、スライダを接着
するためのスライダ取り付けステージ部と、スライダ取
り付けステージ部を支持しロードビームに接続するフレ
クシャ・アーム部とで構成されており、スライダ取り付
けステージ部にはスライダのトレーリングエッジ位置近
傍において、記録媒体側に対向して凹状となる段差部が
設けられている。

【００１８】これにより、スライダをスライダ取り付け
ステージ部に接続したとき、磁気ヘッドの信号線端子が
配置されているトレーリングエッジ壁面とスライダ取り
付けステージに設けられた段差部傾斜面との間でくさび
形の隙間が形成される。このくさび形の隙間の角度は３
５〜４５度の範囲に設定する。そして、この隙間部にハ
ンダ・バンプを押し込み、超音波振動を印加して圧着す
ることにより、容易にヘッド信号線端子と信号線パター
ンとの電気的接続が可能となる。

【００１９】この場合、ハンダ・バンプがくさび形の隙
間内に挟み込まれた状態で圧着作業が行われるため、作
業の安定性が増すとともに圧着後のハンダ接触面積が大
きくとれ、良好な電気的接続が得られる。また、スライ
ダは、スライダ取り付けステージに設けられた段差によ
りロードビームの長手中心軸側へ（水平に）オフセット
されて接着固定されるため、ＨＧＡ(Head Gimbal Assem
bly)の薄型化がはかれる。

【００２０】そして、同時にロードビームの捻れ中心軸
にスライダ重心が近くなるため、磁気ヘッド支持機構の
１次もしくは２次の捻れ振動モードにおけるオフトラッ
ク・ゲインを小さく抑えられ、装置高速化に対応するこ
とができる。

【００２１】また、従来の磁気ヘッド支持機構にも、図
３（ａ),（ｂ）に示すように、しているようにフレクシ
ャ部に段差を設定したものがあるが、その場合はピボッ
トによるロードビーム／スライダ間の高低差を補うため
に、スライダ取り付けステージとフレクシャ・アームと
の接続位置において、本発明とは逆の記録媒体面に凸と
なる向きに段差を設けている。これは、スライダの重心
がロードビームの捻れ中心軸から離れていく方向へのオ
フセットであり、スライダ運動のモーメントが大きくな
ることと併せて振動特性は悪化する方向へ働く。

【００２２】これに対して、本発明の磁気ヘッド支持機
構は、スライダ取り付けステージのヘッド信号線端子
接合位置に、記録媒体面に凹となる向きに段差を設け
ているといった点で異なっている。そして、その効果
は、ヘッド信号線端子と信号線パターンとの接合を容
易にし、磁気ヘッド支持機構の振動特性（特に捻れ振
動モード）を改善する、といった点で大きく異なってい
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明にてついて図面を参
照して詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施の形態を示す斜視
図および側面図である。図１を参照すると、本発明の磁
気ヘッド支持機構１は、ロードビーム２と、フレクシャ
３と、スライダ４と、スペーサマウント５と、フランジ
６と、荷重負荷部７と、磁気ヘッド８と、スライダ取り
付けステージ１０と、フレクシャ・アーム１１と、信号
線パターン１２と、段差部１３と、ヘッド信号線端子１
４と、ハンダ・バンプ１５とを備えている。

【００２５】図１（ａ）に示す本発明の実施形態によれ
ば、磁気ヘッド８を搭載したスライダ４を支持するフレ
クシャ３と、スライダ４に押圧荷重を付与するロードビ
ーム２と、ロードビーム２をポジショナ機構へ接合する
ためのスペーサマウント５により磁気ヘッド支持機構
（サスペンション）１が構成される。

【００２６】このとき、ロードビーム２とフレクシャ３
とは薄い一枚の鋼板により一体形成されており、その表
面には信号線パターン１２が薄膜プロセスにより形成さ
れている。また、フレクシャ３のスライダ取り付けステ
ージ１０には、図１（ｂ）に示すように、スライダ４の
トレーリングエッジ９の近傍において、図示せぬ記録媒
体面に対向して凹状をなすように段差部１３が設けられ
ている。この段差部１３は、ロードビーム２のフランジ
６を形成する際に、同時にプレス加工すれば作業工数を
増やすことなく形成できる。

【００２７】そして、スライダ４のトレーリングエッジ
９の壁面に設置されたヘッド信号線端子１４と、ロード
ビーム２の表面に形成され終端部をスライダ取り付けス
テージ１０まで伸長している信号線パターン１２とを電
気的に接続する場合には、段差部１３の傾斜面とスライ
ダ４のトレーリングエッジ９の壁面とで形成されるくさ
び形の隙間に、ハンダ・バンプ１５を埋め込み、これを
超音波振動を用いて圧着することにより、ヘッド信号線
端子９と段差部１３の傾斜面まで引き回されている信号
線パターン１２とが接続される。

【００２８】このとき、磁気ヘッド８にＭＲヘッドが用
いられている場合には、熱的破損を避けるため常温圧着
を行うのが望ましいが、接合の具合によっては８０℃前
後まで加熱して圧着させてもよい。また、ここでいうハ
ンダ・バンプ１５は、上述した「アップル・ボンド方
式」で使われている金（Ａｕ）のボール・バンプを用い
ることにより、既存のボンディング装置をそのまま流用
することができる。

【００２９】くさび形の隙間に配置されたボール・バン
プは、超音波振動による圧着により、くさび状に変形し
つつ埋め込まれて接合されるため、ハンダ・バンプ１５
とヘッド信号線端子もしくは信号線パターンとの接合面
積は、従来のアップル・ボンド方式よりも大きくなり、
電気的に安定した接合が可能となる。

【００３０】また、段差部１３の傾斜面とスライダ４の
トレーリングエッジ９の壁面とのなす角（以下、傾斜角
と呼ぶ）θは（図１（ｃ）参照）、理想的には４５度前
後が望ましいが、用いられるボール・バンプの大きさに
よって若干変更する必要がある。つまり、ボール・バン
プを小さく加工できる場合には、傾斜角θを小さく（段
差部１３の傾斜を急に）して、トレーリングエッジ９の
壁面との間に形成されるくさび形の隙間を小さくする。
また、逆にボール・バンプを大きくせざるをえない場合
には、傾斜角θを大きく（段差部１３の傾斜を緩く）し
て、くさび形の隙間を大きく設定しておく必要があり、
これらはボンディング装置の加工精度に依存する。

【００３１】一方、段差部１３の深さｈ（図１（ｃ）参
照）は、スライダ重心とロードビームの捻れ中心軸の位
置を合わせるように設定できれば理想的である。

【００３２】例えば、ロードビーム２にフランジ６を設
定しない場合には、捻れ中心軸は（ロードビーム２が左
右対称である限りは）ロードビーム２の長手中心軸と一
致するため、段差部深さｈはスライダ厚さｔの１／２に
設定すればよい。

【００３３】これにより、スライダ重心とロードビーム
の捻れ中心軸が一致するため、１次もしくは２次の捻れ
振動モードの振幅を小さく抑えて良好な振動特性を得る
とともに、スライダ４のロール方向運動の浮上安定性を
増すことができる。また、フランジ６を記録媒体面とは
反対方向に折り曲げて設定する場合には、ロードビーム
２の捻れ中心軸が若干フランジ折り曲げ側にシフトする
ために、ｈ＞１／２×ｔとなり、フランジ６を記録媒体
面側に折り曲げるフルリバース・タイプのサスペンショ
ンでは、ｈ＜１／２×ｔとなるように設定すればよい。

【００３４】現状、用いられているＡｕのボール・バン
プの大きさは、φ＝１００μｍ程度であるから、仮に、
小型のピコスライダ（外形寸法：１．２×１．０×０．
３ｍｍ；ｔ＝３００μｍ）を用いた場合には、ｈ≒１／
２×ｔ＝１５０μｍであるから、段差部１３の傾斜角θ
は（フランジの折り曲げ方向を考慮しない場合）、 θ＝ｔａｎ^-1（１００μｍ／１５０μｍ）≒３４度 ……（１）となる。したがって、ボール・バンプをくさび型の隙間
へ埋め込む場合には、少し大きめにとって、θ＝３５〜
４５度程度に設定しておくと実用的である。

【００３５】また、スライダ取り付けステージ１０の段
差部１３から自由端側のスライダ接着面は通常水平にな
るように設定するが、一部のスライダにはプラス（＋）
方向、もしくはマイナス（−）方向のピッチバイアスが
要求されるものもあり、その場合には、スライダ取り付
けステージ１０のスライダ接着面に±αのピッチ角を付
与し、スライダ４にイニシャル・ピッチモーメントが作
用するように設計しておいてもよい（図１（ｄ）参
照）。

【００３６】続いて、図２は、本発明の磁気ヘッド支持
機構および従来例に対する動的特性の比較を示す図であ
って、図２（ａ）は、本発明の磁気ヘッド支持機構を示
し、図２（ｂ）は従来例を示したものである。両者を比
較すると、本発明の磁気ヘッド支持機構は、スライダ取
り付けステージ部の段差部を記録媒体面に対向して凹状
に形成したことにより、スライダ重心の位置とロードビ
ームの捻れ中心軸とを一致させることが可能なため、従
来例に比べて磁気ヘッド支持機構の１次もしくは２次の
捻れ振動モードのオフトラック・ゲインを小さく抑えら
れることが判る。

【００３７】

【発明の効果】本発明の磁気ヘッド支持機構およびヘッ
ド信号線の電気的接続方法によれば、フレクシャのスラ
イダ取り付けステージ部のヘッド信号線端子との接続位
置（スライダ・トレーリングエッジ近傍）に、記録媒体
面に対向して凹状をなす段差部を設けることにより、そ
の段差部傾斜面とスライダ・トレーリングエッジ壁面と
の間にくさび形の隙間を形成し、そこにハンダ・バンプ
を押し込むことにより、容易にヘッド信号線端子と信号
線パターンとを電気的に接続できるようになるととも
に、前記スライダ取り付けステージの段差部によってス
ライダ接着面がロードビームの捻れ中心軸に近くなるよ
うにオフセットされるため、磁気ヘッド支持機構の１次
もしくは２次の捻れ振動モードのオフトラック・ゲイン
を小さく抑えて良好な振動特性を得ることができという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す斜視図および側面
図である。

【図２】本発明の磁気ヘッド支持機構および従来例に対
する動的特性の比較を示す図である。

【図３】従来の磁気ヘッド支持機構の一例を示す斜視
図，側面図および正面図である。

【図４】従来の配線一体型サスペンションの一例を示す
斜視図および信号線パターンの断面図である。

【図５】従来の配線シート型サスペンションの一例を示
す斜視図および平面図である（特開平７−０２９３４１
号公報より抜粋）。

【図６】従来の信号線端子のボンディング方法の一例を
示す斜視図および側面図である。

【図７】従来の信号線端子のボンディング方法の他の例
を示す斜視図および側面図である。

【図８】従来の信号線端子のボンディング方法の他の例
を示す斜視図および側面図である。

【図９】従来の信号線端子のハンダ・バンプ接合の一例
を示す側面図および斜視図である（特開平７−３２０４
３４号公報より抜粋）。

【符号の説明】

１，２１，４１磁気ヘッド支持機構２，２２，４２ロードビーム３，２３，４３フレクシャ４，２４，４４スライダ５，２５，４５スペーサマウント６，２６，４６フランジ７，２７，４７荷重負荷部８，２８磁気ヘッド９トレーリングエッジ１０，３０，５０スライダ取り付けステージ１１，３１，５１フレクシャ・アーム１２，５２信号線パターン１３段差部１４ヘッド信号線端子１５，３５，６４ハンダ・バンプ２９ピボット３２信号線チューブ３３信号線ワイヤ６１ワイヤを備えたバンプ６２球形バンプ６３ボール・バンプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッドを搭載したスライダと、この
スライダを支持するフレクシャと、前記スライダに押圧
力を付与するロードビームと、このロードビームをポジ
ショナ機構に接続するためのスペーサマウントとを備え
る磁気ヘッド支持機構において、前記スライダのトレー
リングエッジに設置されたヘッド信号線端子と、前記フ
レクシャの表面に薄膜形成された信号線パターンと、前
記フレクシャのスライダ取り付けステージ部のヘッド信
号線端子との接続位置に段差部とを備え、前記スライダ
のトレーリングエッジ側壁面と前記スライダ取り付けス
テージの段差部傾斜面との間でくさび形の隙間を形成し
たことを特徴とする磁気ヘッド支持機構。
【請求項２】前記くさび形の隙間の角度が、３５〜４
５度であることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド
支持機構。
【請求項３】前記スライダ取り付けステージ部の段差
部は、記録媒体面に対向して凹状をなし、前記スライダ
のフレクシャ接着面を前記ロードビームの長手中心軸に
向かってオフセットさせたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の磁気ヘッド支持機構。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項記載の磁
気ヘッド支持機構のヘッド信号線接続方法であって、前
記くさび形の隙間部にハンダ・バンプを配置し前記信号
線パターンと前記ヘッド信号線端子とを電気的に接続す
ることを特徴とするヘッド信号線接続方法。
【請求項５】前記ハンダ・バンプに超音波振動を印加
し前記信号線パターンと前記ヘッド信号線端子とを圧着
することを特徴とする請求項４記載のヘッド信号線接続
方法。