JP3792521B2 - 磁気ヘッド装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を備えた磁気ヘッド装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図6は、ハードディスク装置の一例を示す平面図である。このハードディスク装置は、磁気ディスク101と、該磁気ディスク101を回転駆動するスピンドルモータ102と、キャリッジ103と、ロードビーム104と、スライダ105と、ボイスコイルモータ106が備えられて構成されている。磁気ヘッド装置は、ロードビーム104とスライダ105から概略構成されている。
剛体であるャリッジ103の先端部103aには弾性支持部材であるロードビーム104の基端部104bが連結され、ロードビーム104の先端104aにはフレキシャ(図示せず)を介してスライダ105が取り付けられている。
【0003】
キャリッジ103及びロードビーム104は、ボイスコイルモータ106により、磁気ディスク101の半径方向に駆動され、スライダ105に搭載された再生素子及び記録素子を任意の記録トラック上に移動させるシーク動作、並びに前記再生素子及び記録素子の位置を記録トラックの中心線上に保たせるように微調整するトラッキング動作が行なわれる。
更に、ロードビーム104には微動アクチュエータが搭載されており、この微動アクチュエータによりロードビーム104の先端部のみを動かしてトラッキング動作を行うことができるようになっている。
【0004】
図7にはロードビーム104の斜視図を示す。また図8は、図7の要部を示す断面図である。
このロードビーム104はステンレスの板ばね材によって形成されており、キャリッジによって保持される固定基端部111aと固定基端部111aに対して水平方向に揺動可能な揺動部111bとを有している。固定基端部111aの前端部両脇には、固定基端部111aの長手方向に延びる腕部111c,111cが形成されている。また、揺動部111bは弾性支持部111d,111dを介して、腕部111c,111cに連結されている。
揺動部111bと固定基端部111a上には、微動アクチュエータである圧電素子112、113が空隙部111e上に架け渡されて設置されている。
圧電素子112、113は、圧電材料からなるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)からなる圧電体層112a、113aと、これら圧電体層112a、113aの上下層にそれぞれ成膜された金膜等からなる電極層112b、112c、113b、113cとから構成されている。
そして図8に示すように、圧電素子112,113の電極層112c、113cと揺動部111b及び固定基端部111aとが、接着樹脂115により接合されている。
なお、図7中、符号121は、揺動部111bの先端にフレキシャ(図示せず)を介して取付けられたスライダである。
【0005】
圧電素子112、113は、電極層112b、112c、113b、113cを介して電圧が加えられると歪みを発生させる素子である。
圧電素子112、113の圧電体層112a、113aは膜厚方向に分極するが、その分極方向は圧電素子112及び113とで逆方向となっている。従って、電極層112c、113cに同じ電位をかけたときに、一方の圧電素子は長手方向に伸長し、他方の圧電素子は長手方向に収縮するという性能がある。
その結果、弾性支持部111d、111dが歪み、揺動部111bの先端部に取りつけられたスライダ121の位置が変化する。すなわち、揺動部111bの先端部に取りつけられるスライダ121をトラック幅方向に微小に動かして、精密なトラッキング動作が行えるようになっている。
特に、磁気ディスク101の記録密度が向上していくにつれて、トラッキング動作の精度も向上させる必要があるが、上記のロードビーム104によれば、精密なトラッキング動作が可能であり、記録密度の向上にも対応可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、圧電素子112、113と、揺動部111b及び固定基端部111aを接合する接着樹脂115は、従来から熱硬化型のエポキシ樹脂が用いられている。このエポキシ樹脂には、1液型と2液型のタイプに大別されている。
しかし、熱硬化型のエポキシ樹脂は、光硬化型のように光照射して仮固定するといったことが不可能であるため、硬化が完了するまで冶具等で接着部位を固定する必要があり、生産効率が低くなる問題があった。
【0007】
また、1液型のエポキシ樹脂の場合は、粉末状の硬化剤を主剤であるエポキシ液に添加して加熱することにより、硬化剤がエポキシ液中で分散して硬化が開始されるが、硬化温度まで上昇するまでの間にエポキシ液の粘度が低下し、これにより硬化剤とエポキシ液との混合状態が不均一となり、未硬化部が残存する場合がある。未硬化部の存在は、アウトガスの発生や、未硬化部の溶解・再付着によるシミ等の発生原因となり、磁気ヘッド装置の信頼性が低下するという問題があった。
【0008】
更に2液型のエポキシ樹脂の場合は、1液型のような未硬化部の発生はないものの、主剤と硬化剤を混合した後の粘度の経時変化が大きいため、混合後の樹脂の取り扱いが煩雑になるという問題があった。
【0009】
そこで最近では、上記の問題を解決するために光・熱硬化併用型のアクリル系接着樹脂の採用が検討されている。このアクリル系接着樹脂は、ラジカル重合により硬化するものであるが、空気中の酸素との接触により過酸化ラジカルが発生して反応失活阻害が起きる場合があり、これによりアウトガスの発生量の増加とともに耐湿・耐熱性が低下し、磁気ヘッド装置の信頼性が低下するという問題があった。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、冶具を用いることなく、圧電素子とロードビームとの接合状態が良好で信頼性に優れた磁気ヘッド装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の磁気ヘッド装置は、記録媒体に記録された磁気信号を検出する再生素子及び前記記録媒体に磁気信号を記録する記録素子が設けられたスライダと、前記スライダを支持する弾性支持部材と、前記弾性支持部材上に搭載され、該弾性支持部材に歪みを与えて前記スライダの位置を変化させる圧電素子とが備えられてなる磁気ヘッド装置であり、前記弾性支持部材は、固定基端部と、該固定基端部に連結されて前記スライダを支持するとともに前記圧電素子によって前記固定基端部に対して揺動自在な揺動部とから構成され、前記固定基端部と前記揺動部の間には空隙部があり、前記固定基端部と前記揺動部の前記空隙部側にはそれぞれ切欠部が設けられ、前記圧電素子は、前記固定基端部側及び前記揺動部側の両方の切欠部に掛け渡されて配置されるとともに前記両方の切欠部に接着樹脂によって接合されており、前記接着樹脂が、25℃におけるヤング率が1GPa以上であるとともにガラス転移温度が90℃以上の光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂であることを特徴とする。
【0012】
係る磁気ヘッド装置によれば、光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂により圧電素子と弾性支持部材とが接合されるので、光照射によって当該接着樹脂を一時的に硬化させ、冶具等を用いることなく圧電素子を仮固定することが可能であり、生産効率を高くすることが可能になる。
また、当該樹脂の主要成分であるエポキシ樹脂はカチオン重合により硬化するため、アクリル樹脂のように酸素による反応失活阻害が起きることがなく、磁気ヘッド装置の信頼性を向上することが可能になる。
更に、25℃におけるヤング率が1GPa以上であるとともにガラス転移温度が90℃以上なので、90℃以下の実用温度領域における当該接着樹脂の剛性を高く維持することができ、これにより圧電素子と弾性支持部材とが剛体により接合されることになるので、圧電素子の変位が弾性支持部材に確実に伝搬し、トラッキング動作をより正確に行うことが可能になる。
【0014】
また、係る磁気ヘッド装置によれば、圧電素子が前記の光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂によって固定基端部と揺動部とに接合されているため、実用温度領域において圧電素子と固定基端部及び揺動部とが剛体を介して接合されることになり、圧電素子による揺動部の変位を正確に行うことが可能になる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明の実施形態の磁気ヘッド装置が備えられたハードディスク装置の一例を示す平面図であり、図2は本実施の形態の磁気ヘッド装置の斜視図であり、図3は図2のA-A’線に沿う拡大断面図である。
【0016】
図1に示すハードディスク装置には、円盤状の磁気ディスク1と、磁気ディスク1を回転駆動するスピンドルモータ2と、キャリッジ3と、弾性支持部材であるロードビーム11と、スライダ21と、ボイスコイルモータ6とが備えられている。
なお、ロードビーム11は、剛性支持部材であるキャリッジ3の先端部3aに連結されて支持されている。キャリッジ3の基端部3bにはボイスコイルモータ6が取りつけられている。
そして本発明に係る磁気ヘッド装置10は、ロードビーム11とスライダ21とから概略構成されている。
【0017】
スライダ21は、セラミック材料により形成され、ロードビーム11の先端に取り付けられている。またスライダ21のトレーリング側端面Tには図2に示されるごとく薄膜素子21aが設けられ、スライダ21の記録媒体との対向面側にはABS面(浮上面)が形成されている。
【0018】
図2に示す薄膜素子21aは、記録媒体に記録された磁気記録信号を再生する再生素子(MRヘッド)と、記録媒体に磁気信号を記録する記録素子(インダクティブヘッド)との双方を含む、いわゆる複合型薄膜素子である。再生素子は、例えばスピンバルブ膜に代表される磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と磁性材料のシールド層とを有して構成され、また記録素子は、磁性材料のコアとコイルとがパターン形成された構成となっている。
【0019】
スライダ21を支持する弾性支持部材であるロードビーム11は、図2に示すように圧電素子12、13を搭載したものである。
このロードビーム11は、ステンレスの板ばね材によって形成されており、キャリッジ3によって保持される固定基端部11aとこの固定基端部11aに対して水平方向に揺動可能な揺動部11bとを有している。固定基端部11aの前端部両脇には、固定基端部11aの長手方向に延びる腕部11c,11cが形成されている。また、揺動部11bは弾性支持部11d,11dを介して腕部11c,11cに連結されている。
【0020】
さらに、揺動部11bと固定基端部11a上に、圧電素子12、13が空隙部11e上に架け渡されて設置されている。
圧電素子12、13は、図2及び図3に示すように、チタン酸ジルコン酸鉛(ジルコン酸チタン酸鉛)等の圧電材料を主体とする圧電体層12a、13aと、この圧電体層12a、13aを挟む一対の電極層12b、12c、13b、13cとから構成されている。
【0021】
図3により圧電素子12,13とロードビームとの接合構造を更に詳細に説明すると、揺動部11bの空隙部11e側には切欠部11fが設けられ、また固定基端部11aの空隙部11e側にも切欠部11gが設けられている。そして圧電素子12は、電極層12cが切欠部11f、11g側、即ち固定基端部11a及び揺動部11b側に向いた状態で、切欠部11f、11gに掛け渡されて配置されている。更に切欠部11f、11gには本発明に係る光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂15(以下接着樹脂15と表記)が塗布されており、圧電素子12はこの接着樹脂15を介して切欠部11f、11gに接合されている。尚、図3には圧電素子12のみを示しているが、もう一つの圧電素子13の接合構造も図3に示す構造とほぼ同一である。
【0022】
図2に示すロードビーム11はアースに接続されている。圧電素子12、13の電極層12b、13bは、金線ワイヤ14aを介してロードビーム11に電気的に接続されることによりアースと接続されている。尚、電極層12b、13bとロードビーム11とを電気的に接続できるものであれば、金線ワイヤ14aに限られず、導電性ペースト等を用いても良い。
また図3に示すように、電極層12c、13cは、空隙部11eを貫通する金線ワイヤ14bに接続されており、金線ワイヤ14bは端子14cにおいて図示しない制御回路に接続されている。
【0023】
圧電素子12、13は、電極層12b、12c、13b、13cに電圧が加えられると、歪みを発生させる素子である。電圧の印加により、圧電素子12、13の圧電体層12a、13aは膜厚方向に分極するが、その分極方向は圧電素子12、13とで逆方向になっている。従って、電極層12c、13cに、金線ワイヤ14bを介して同じ電位をかけたときに、一方の圧電素子は長手方向に伸長し、他方の圧電素子は長手方向に収縮する。
【0024】
その結果、弾性支持部11d,11dが歪み、揺動部11bの先端部に取りつけられたスライダ21の位置が変化する。すなわち、揺動部11bの先端部に取りつけられたスライダ21をトラック幅方向(図2中、両矢印方向)に動かして、トラッキング動作を行わせることが可能となる。
【0025】
圧電素子12,13を固定基端部11a及び揺動部11bに接合する接着樹脂15は、光・熱硬化併用型と呼ばれるもので、紫外線照射または加熱のいずれの処理によっても硬化するエポキシ接着樹脂である。この接着樹脂15は、硬化状態での25℃におけるヤング率が1GPa以上であるとともにガラス転移温度が90℃以上という性能をもったものである。
本発明における磁気ヘッド装置においては、圧電素子12,13の変位量により揺動部11bを揺動させるものであるため、圧電素子12,13と固定基端部11a及び揺動部11bとが剛体接合される必要がある。従って磁気ヘッド装置の実用温度領域において本発明に係る接着樹脂15が剛体である必要がある。
接着樹脂の柔軟性は、主としてヤング率とガラス転移温度により決定されるため、本発明においては接着樹脂15のヤング率を1GPa以上とし、ガラス転移温度を90℃以上とすることにより、良好な剛体接合を実現できる。
【0026】
即ち、接着樹脂15の25℃におけるヤング率が1GPa以上であれば、接着樹脂15自体の剛直性が向上し、外部応力が印加された場合でも接着樹脂15自体の変形量が小さくなるので、圧電素子12,13の変位量を固定基端部11a及び揺動部11bに確実に伝達することができる。これにより、圧電素子12,13の変位量が接着樹脂15によって吸収されることがなく、揺動部11bを正確に変位させることができ、トラッキング動作の精度が向上する。
【0027】
また、接着樹脂15のガラス転移温度は90℃以上200℃以下の範囲が好ましい。ガラス転移温度が90℃以上であれば、磁気ヘッド装置の実用温度領域である5〜60℃の範囲においてヤング率が極端に低下することがなく、接着樹脂15自体の剛性を維持することができ、圧電素子12,13の変位量が接着樹脂15によって吸収されることがなく、揺動部11bを正確に変位させてトラッキング動作の精度が向上する。
また、ガラス転移温度を200℃以下としたのは、エポキシ系の接着樹脂15の耐熱温度が200℃以下あり、200℃を越えると接着樹脂が熱分解するのでガラス転移温度の上限を200以上にする実益がないからである。
【0028】
接着樹脂15のガラス転移温度は、接着樹脂15の熱硬化条件により調整することができる。接着樹脂の種類にもよるが、例えば110℃に加熱して硬化させた場合のガラス転移温度は90℃になり、130℃に加熱して硬化させるとガラス転移温度が100度程度になる。即ち、ガラス転移温度は、硬化温度より20〜30℃程度低い温度になる。
【0029】
また本発明に係る接着樹脂15は、先にも述べたように光・熱硬化併用型と呼ばれるもので、紫外線照射または加熱のいずれの処理によっても硬化するものである。この性質を利用することにより、磁気ヘッド装置の生産効率を向上させることが可能である。
即ち、図3に示すように未硬化状態の接着樹脂15を切欠部11f、11gに塗布し、更に圧電素子12,13を固定基端部11aと揺動部11bとに掛け渡して配置した後、接着樹脂15に紫外線を照射することにより接着樹脂15の一部を硬化させ、圧電素子12を固定基端部11a及び揺動部11bに仮固定する。この状態で、圧電素子12,13の接着位置等を検査し、設計上の問題がないことを確認した上で、加熱を行って接着樹脂15を熱硬化させる。
このように、紫外線照射により圧電素子12,13を仮固定した後に接着樹脂15を完全に熱硬化させるので、圧電素子12,13を仮固定する冶具等が不要になり、磁気ヘッド装置の生産効率を向上できる。
【0030】
【実施例】
[実験例1:スライダ変位量と接着樹脂のヤング率との関係調査]
スライダの変位量と接着剤のヤング率との関係を調査した。
図2に示すロードビームの先端にスライダを取り付け、更にロードビームの揺動部及び固定基端部の各切欠部に光・熱硬化併用型エポキシ接着樹脂を塗布した後、圧電素子を取り付けて紫外線照射及び加熱により接着樹脂を硬化させることにより、ロードビームに圧電素子を接合し、磁気ヘッド装置を製造した。
この磁気ヘッド装置を図1に示すハードディスク装置に組み込み、圧電素子に±30V(周波数1kHz)の電圧を印加してスライダのトラッキング動作を行った。このときのスライダの変位量を調査した。結果を図4に示す。
【0031】
図4は、スライダのトラック幅方向の変位量と接着樹脂のヤング率との関係を示す。なお、ヤング率は25℃での測定値である。
図4に示すように、ヤング率が1GPa以上の範囲ではスライダの変位量が4×10-2(μm/V)を越えてほぼ一定になる。一方、ヤング率が1GPa未満の範囲ではヤング率の減少とともにスライダの変位量も減少している。
【0032】
ヤング率1GPa以上においてスライダの変位量が比較的高くかつ一定であることから、圧電素子とロードビームとが剛体接合された状態になっており、圧電素子の変位が接着樹脂によって吸収されることなくスライダの変位量に反映されていると考えられる。
一方、ヤング率1GPa未満においてスライダの変位量がヤング率の変化に追従して変動していることから、圧電素子とロードビームとが弾性体接合された状態になっており、圧電素子の変位が接着樹脂によって吸収され、スライダの変位が圧電素子の変位に追従できなくなっていることがわかる。
従って、接着樹脂のヤング率を1GPa以上にすることにより、スライダのトラッキング動作を正確に行うことが可能になる。
【0033】
また、図5にはガラス転移温度が75〜100℃である接着樹脂におけるヤング率の温度依存性を示す。ガラス転移温度Tgが90℃の接着樹脂は110℃の加熱で硬化させたものであり、ガラス転移温度Tgが100℃のものは130℃の加熱で硬化させたものであり、ガラス転移温度Tgが75℃のものは85℃の加熱で硬化させたものである。
図5に示すように、ガラス転移温度90℃以上の接着樹脂では、0〜75℃の実用温度領域で1×109Pa(1GPa)以上のヤング率を示すことがわかる。
一方、ガラス転移温度が75℃の接着樹脂では50℃以上でヤング率が1×109Pa(1GPa)以下に低下していることがわかる。
従って、ガラス転移温度が90℃以上の接着樹脂を用いることにより、75℃以下の実用温度領域において圧電素子とロードビームとを剛体接合させることが可能になり、正確なトラッキング動作を行うことが可能にある。
【0034】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の磁気ヘッド装置によれば、光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂により圧電素子と弾性支持部材とが接合されるので、光照射によって当該接着樹脂を一時的に硬化させ、冶具等を用いることなく圧電素子を仮固定することが可能であり、生産効率を高くすることができる。
また、当該樹脂の主要成分であるエポキシ樹脂はカチオン重合により硬化するため、アクリル樹脂のように酸素による反応失活阻害が起きることがなく、磁気ヘッド装置の信頼性を向上できる。
更に、25℃におけるヤング率が1GPa以上であるとともにガラス転移温度が90℃以上なので、90℃以下の実用温度領域における当該接着樹脂の剛性を高く維持することができ、これにより圧電素子と弾性支持部材とが剛体により接合されることになるので、圧電素子の変位が弾性支持部材に確実に伝搬し、トラッキング動作をより正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態の磁気ヘッド装置が備えられたハードディスク装置の例を示す平面図である。
【図2】 本実施の形態の磁気ヘッド装置の斜視図である。
【図3】 図2のA-A’線に沿う拡大断面図である。
【図4】 スライダの変位量と接着樹脂のヤング率との関係を示すグラフである。
【図5】 接着樹脂のヤング率の温度依存性を示すグラフである。
【図6】 従来のハードディスク装置の例を示す平面図である。
【図7】 従来の磁気ヘッド装置の斜視図である。
【図8】 図5に示す磁気ヘッド装置の要部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
10 磁気ヘッド装置
11 ロードビーム(弾性支持部材)
11a 固定基端部
11b 揺動部
11e 空隙部
11f、11g 切欠部
12、13 圧電素子
15 接着樹脂(光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂)
21 スライダ
Claims (1)
- 記録媒体に記録された磁気信号を検出する再生素子及び前記記録媒体に磁気信号を記録する記録素子が設けられたスライダと、前記スライダを支持する弾性支持部材と、前記弾性支持部材上に搭載され、該弾性支持部材に歪みを与えて前記スライダの位置を変化させる圧電素子とが備えられてなる磁気ヘッド装置であり、
前記弾性支持部材は、固定基端部と、該固定基端部に連結されて前記スライダを支持するとともに前記圧電素子によって前記固定基端部に対して揺動自在な揺動部とから構成され、前記固定基端部と前記揺動部の間には空隙部があり、前記固定基端部と前記揺動部の前記空隙部側にはそれぞれ切欠部が設けられ、前記圧電素子は、前記固定基端部側及び前記揺動部側の両方の切欠部に掛け渡されて配置されるとともに前記両方の切欠部に接着樹脂によって接合されており、
前記接着樹脂が、25℃におけるヤング率が1GPa以上であるとともにガラス転移温度が90℃以上の光・熱硬化併用エポキシ接着樹脂であることを特徴とする磁気ヘッド装置。
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