JP4146843B2

JP4146843B2 - 磁気ヘッド

Info

Publication number: JP4146843B2
Application number: JP2005047579A
Authority: JP
Inventors: 充渡部
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-23
Filing date: 2005-02-23
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2025-02-23
Also published as: CN1825438A; CN100395820C; US20060187584A1; US7633716B2; JP2006236449A

Description

本発明は、磁気ヘッド、特にそのスライダと該スライダを支持するヘッドジンバルアッセンブリのフレキシャーとの接着構造に特徴を有する磁気ヘッドに関する。

ＨＤＤに広く用いられているＨＧＡ（ヘッドジンバルアッセンブリ）は、ロードビームの先端に固定された金属材料からなるフレキシャーの一端部上に、薄膜磁気ヘッド素子（ＭＲ素子、ＧＭＲ素子）を有するスライダを接着固定して形成されている。従来は、フレキシャーの表面にスペーサ突起を固定し、このスペーサー突起で囲まれた領域内に接着剤を塗布してスライダを接着していた（特許文献１、２、３）。

図９には従来のフレキシャーの先端部の平面図を、図１０にはこのフレキシャーにスライダを接着した状態の側面図を示した。フレキシャー１２１上には、磁気ヘッドのスライダ１１１を支持する複数のスペーサ突起１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、スライダ１１１のトレーリング側端面Ｂに設けられた電極１１４ｄ（複数備えているが、図１０には１個のみ図示）とボールボンディングによって接続される、ＦＰＣ基板上に形成された電極１３３ａ乃至１３３ｄを備えている。スライダ１１１は、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面（ＡＢＳ面）１１２とは反対側の背面が、スペーサ突起１２２ａ乃至１２２ｃの表面に塗布された接着剤１２４によって接着されていた。この接着後、スライダ１１１のトレーリング側端面Ｂに設けられた電極１１４ｄと、フレキシャー１２１上に形成された電極１３３ａ乃至１３３ｄとを金等を使用したボールボンディングによるボールボンディング部１２５で接合していた。
特開平９−２８２８２４号公報特開平１０−２７４４７号公報特開平１１−３９６２７号公報

しかしながら、従来はスライダ１１１のトレーリング側端面Ｂのボールボンディング部１２５とリーディング側端面Ａ近傍におけるスペーサ突起１２２ｂとの接着部の間が長い。そのため、剛体接合であるボールボンディング部１２５が変形の支点ａ′となり、接着剤との接着部が作用点ｂ′となって、接着時の加熱によるフレキシャー１２１の伸び、その後の冷却によるフレキシャー１２１の縮みによってスライダ１１１のＡＢＳの平坦度が変化を受けやすいという問題を生じていた。さらに、ハードディスク装置に組み込まれた状態において、使用環境温度変化によるフレキシャーの伸縮によってスライダの記録媒体対向面の平坦度が大きく変化するという問題があった。このように記録媒体対向面の平坦度が変化すると、浮上量の増加、書き込み／読み込み性能が低下してしまうので、スライダの記録媒体対向面の平坦度の変化が小さいことが望まれていた。

本発明はかかる従来の磁気ヘッドの問題に鑑みてなされたもので、温度変化を受けてもスライダの記録媒体対向面の平坦度の変化が小さい磁気ヘッドを提供することを目的とする。

かかる目的を達成する本発明は、ジンバルサスペンションを構成する金属材料からなるフレキシャーに、薄膜磁気素子を有するスライダを接着固定する磁気ヘッドであって、上記スライダは、記録媒体対向面と直交するトレーリング側の端面に、薄膜磁気素子に導通する複数の電極を備え、このスライダとフレキシャーとは、該スライダの平面中心よりも上記電極を有するトレーリング側端面に近い側において接着されており上記フレキシャー上には複数の独立したスペーサ突起が設けられていて、上記スライダは、上記スペーサ突起のなかで、上記トレーリング側端面近傍に位置するスペーサ突起の表面に塗布された接着剤により該スペーサに接着されていることに特徴を有する。

実施形態では、上記スライダとフレキシャーとの接着位置は、上記スライダの平面中心よりも上記電極を有するトレーリング側端面に近い領域に偏在させてある。

より実際的には、上記スペーサ突起は、上記トレーリング側端面と直交する方向に互いに平行に延びる２本のペアスペーサ突起と、該２本のペアスペーサ突起とは非連続で、上記トレーリング側端面から離れた位置にあって、該２本のペアスペーサ突起の延長方向と直交する方向の１本のスペーサ突起とを有し、接着剤は、この２本のペアスペーサ突起のトレーリング側端面に近い部分にのみ塗布する。

上記接着材の接触面積は、上記スペーサ突起のトレーリング側端面に近い部分からリーディング側端面に向かうに従って減少させる。この構成によれば、スライダの接着剤硬化時における温度変化にともなう変形を抑制できるとともに、接着面積を確保して接着強度を向上できる。

上記スライダのトレーリング側端面近傍の両方の側面とフレキシャー対向面との間にフィレットが形成されていて、該各フィレットと上記フレキシャーとの間に充填された接着剤によって上記スライダとフレキシャーとを接着することが好ましい。このフィレットにより、接着面積を確保し、スライダ変形を抑制できると共に接着強度を確保することができる。

スライダのトレーリング側端部のボールボンディング部と接着部との距離が短いので、温度変化によってフレキシャーとスライダがそれぞれの異なる熱膨張係数で伸縮しても、その伸縮差の影響が小さく、スライダの記録媒体対向面の変形量が少ない。

図１は、本発明を適用した、ヘッドジンバルアッセンブリを構成するフレキシャー２１の先端部の実施形態の平面図、図２はフレキシャー部の分解斜視図である。なお、フレキシャー２１は、図示しないが回転軸に回動自在に支持されたロードビームの先端部にレーザ溶接されたステンレス製からなる。

フレキシャー２１の先端部には、Ｕ字状貫通溝２１ａによって弾性変形可能なスライダ接着舌片２１ｂが形成されている。このフレキシャー２１上には、Ｕ字状貫通溝２１ａを囲むようにＦＰＣ基板３１が設けられている。図２では、便宜的にＦＰＣ基板３１をフレキシャー２１と別体として示しているが、実際にはＦＰＣ基板３１は、フレキシャー２１上に樹脂ベースとリードを積層して形成されている。スライダ接着舌片２１ｂは、ＦＰＣ基板３１の孔部３１ａから露出している。

ＦＰＣ基板３１は、孔部３１ａの縁部に沿って、つまりスライダ接着舌片２１ｂの両側縁の外方部に沿ってリードパターン３２ａ、３２ｂ、リードパターン３２ｃ、３２ｄが形成され、さらにリードパターン３２ａ乃至３２ｄの先端部にボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄが形成されている。リードパターン３２ａ乃至３２ｄおよびボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄは、図２ではフレキシャー２１と別体として示したが、実際はフレキシャー２１上に樹脂ベースとリードを積層することにより形成されている。

さらにフレキシャー２１のスライダ接着舌片２１ｂ上には、スライダ１１を接着固定するための、トレーリング側端面Ｂと直交する方向に互いに平行に延びるペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂと、このペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂとは非連続で、上記トレーリング側端面Ｂから離れた位置にあって、該ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂの延長方向と直交する方向の１本のスペーサ突起２２ｃが設けられている。スペーサ突起２２ａ乃至２２ｃは、例えば、ポリイミド樹脂で表面が平坦に形成され、スライダ接着舌片２１ｂに接着されている。ボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄの表面と、スペーサ突起２２ａ乃至２２ｃの表面とは、同一の高さ位置（同一面）に位置するように形成されている。図１において、符号１５ｃは、スライダ１１を接着固定した際に、スライダ１１の背面の平面中心が重なる平面中心位置を示している。

スライダ１１は、アルミナ・チタンカーバイト、またはＳｉ（シリコン）などのセラミック材料により形成されており、記録媒体と対向する記録媒体対向面１２に、図示しないエアグルーブおよびＡＢＳ面が形成されている。スライダ１１の記録媒体対向面１２とは反対側の面が、接着面１５となる。

スライダ１１のトレーリング側端面Ｂ（端部）には、薄膜磁気素子１３と、薄膜磁気素子１３に接続された４個の電極１４ａ乃至１４ｄが設けられている。薄膜磁気素子１３は、磁性材料のパーマロイ（Ｎｉ-Ｆｅ系合金）や絶縁材料のアルミナなどが積層されたものであり、磁気ディスクに記録された磁気記録信号を再生する磁気検出部、または磁気ディスクに磁気信号を記録する磁気記録部、あるいは磁気検出部と磁気記録部の双方を含むものである。磁気検出部は例えば巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）により構成されたＧＭＲヘッドである。また磁気記録部は、コイルとコアがパターン形成されたインダクティブヘッドにより構成される。これらの磁気記録部、磁気検出部は、対応する電極１４ａ乃至１４ｄに接続されている。これらの電極１４ａ乃至１４ｄは、ボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄに対して、金ボール等によるボールボンディングによって接合される。

スライダ１１を接着する接着領域２３を図１に示した。この実施例では、ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂの、ボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄ近傍の端部を接着領域２３として設定した。接着領域２３に接着剤２４を塗布して、スライダ１１の接着面１５をスペーサ突起２２ａ乃至２２ｃに押圧した後、各ボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄとスライダ１１の電極１４ａ乃至１４ｄを、金ボールを使用したボールボンディングによるボールボンディング部２５によって接合した。その後接着領域２３およびその周辺を加熱して接着剤２４を硬化させる。接着材２４は、スペーサ突起２２ｃには塗布しない。スライダ１１をスペーサ突起２２ａ乃至２２ｃに対して押圧することにより、接着剤２４は、接着領域２３周辺や、ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂ表面にそって拡がることはあるが、スペーサ突起２２ｃまで回り込むことはない。つまりこの実施形態では、スライダ１１は、スライダ１１（接着面１５）の平面中心１５ｃよりもボンディングパッド３３ａ乃至３３ｄ寄りのペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂの接着領域２３に対して接着される。

このようにスライダ１１をフレキシャー２１に接着固定した側面図を図３に示した。図示実施形態では、スライダ１１とフレキシャー２１の固定位置、つまりボールボンディング部２５によって剛体接合された接合部が支点ａとなり、ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂの接着領域２３と接着剤２４により接着された接着部が作用点ｂとなり、支点ａと作用点ｂとは接近している。したがって、フレキシャー２１およびスライダ１１の温度が変化してフレキシャー２１が伸縮しても、スライダ１１に作用する力が弱く、スライダ１１の変形が小さい。

ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂの各接着領域２３に接着剤２４を塗布し、スライダ１１をペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂとで挟圧する。すると、接着剤２４ａは、ペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂからはみ出し、スライダ１１の接着面１５とペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂとの隙間をリーディング側端面Ａに向かって拡がることがある。本実施例の場合は、スライダ１１の接着面１５とペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂとの接着面積がトレーリング側端面Ｂ寄りの接着領域２３およびその周辺領域において広く、厚くなり、リーディング側端面Ａに向かうに従って減少し、薄くなる（図４参照）。したがって、スライダ１１の接着剤２４硬化時における温度変化にともなう変形を抑制できるとともに、接着面積を確保して接着強度を向上できる。

図５、図６に本発明の他の実施形態の正面図および斜視図を示した。この実施形態では、上記スライダ１１のトレーリング側端面Ｂ近傍の両方の側面と接着面１５との間にフィレット１６を形成する。そうして、該各フィレット１６と上記フレキシャー２１（スライダ接着舌片２１ｂ）との間に接着剤２４ｂを充填する。このようにフィレット１６を形成することにより、スライダ１１のトレーリング側端面Ｂ近傍と接着剤２４ｂとの接着面積が拡大し、スライダ１１の変形を抑制できると共に接着強度を確保することができる。フィレット１６は、接着剤２４ｂが回り込みやすく、接着面積が広くなる形状であればよい。

図７に、スライダ１１、１１１が変形する様子を示した。ここでは、熱膨張率が、スライダ１１、１１１よりもフレキシャー２１、１２１の方が多く、スライダ１１、１１１が記録媒体対向面１２、１１２が膨出する方向に撓んだ場合およびその変形量Δｘを示した。図８に、変形量Δｘと温度との関係をグラフで示した。同グラフにおいて、横軸は温度（℃）、縦軸は変形量Δｘ（nm）を示していて、グラフ中、実線は本発明の実施形態（スライダ１１）の場合を示し、破線は従来例（スライダ１１１）の場合を示している。このグラフからも、本発明の実施形態は、従来例に比して温度変化による変形量Δｘが小さいことが分かる。

図示実施形態では平行なペアスペーサ突起２２ａ、２２ｂと、これらと直交するスペーサ突起２２ｃを配置していたが、スペーサ突起の数、配置はこれに限定されない。接着するスペーサ突起は、スライダ１１の面中心位置１１ｃよりもトレーリング側端面Ｂに偏在配置され、面中心位置１１ｃよりもリーディング側端面Ａ領域まで延びていない、またはリーディング側端面Ａ領域のスペーサ突起と分断されていればよい。

本発明を適用するフレキシャー先端部の実施形態を示す平面図である。同実施形態のフレキシャーとスライダの接着構造の実施例を示す分解斜視図である。同実施形態のフレキシャーにおけるスライダ接着位置の実施例を示す、フレキシャー先端部の側面図である。同実施形態において、スライダの接着面積がトレーリング側からリーディング側に向かって減少している様子を示す平面図である。同実施形態において、スライダのトレーリング側端面近傍の両方の側面と記録媒体対向面とは反対側のフレキシャー対向面との間にフィレットを形成した実施例の正面状態を示す図である。同実施例の斜視図である。スライダをフレキシャーに接着剤を硬化させるときの加熱、その後の冷却による温度変化、使用環境における温度変化によるフレキシャーの伸縮によってスライダの記録媒体対向面が変形する様子を示す図である。同スライダの変形量と温度変化との関係をグラフで示す図である。従来のフレキシャーの先端部の構造および接着剤の塗布位置を説明する平面図である。従来のフレキシャーとスライダの接着構造を示す側面図である。

符号の説明

１１スライダ
１２記録媒体対向面
１３薄膜磁気素子
１４ａ１４ｂ１４ｃ１４ｄ電極
１５接着面
１６フィレット
２１フレキシャー
２１ａＵ字状貫通溝
２１ｂスライダ接着舌片
２２ａ２２ｂペアスペーサ突起
２２ｃスペーサ突起
２３接着領域
２４２４ａ２４ｂ接着剤
２５ボールボンディング部
３１ＦＰＣ基板
３１ａ穴部
３２ａ３２ｂ３２ｃ３２ｄリードパターン
３３ａ３３ｂ３３ｃ３３ｄボンディングパッド

Claims

ジンバルサスペンションを構成する金属材料からなるフレキシャーに、薄膜磁気素子を有するスライダを接着固定する磁気ヘッドであって、
上記スライダは、記録媒体対向面と直交するトレーリング側の端面に、薄膜磁気素子に導通する複数の電極を備え、
このスライダとフレキシャーとは、該スライダの平面中心よりも上記電極を有するトレーリング側端面に近い側において接着されており、
上記フレキシャー上には複数の独立したスペーサ突起が設けられていて、上記スライダは、上記スペーサ突起のなかで、上記トレーリング側端面近傍に位置するスペーサ突起の表面に塗布された接着剤により該スペーサに接着されている磁気ヘッド。
上記スライダとフレキシャーとの接着位置は、上記スライダの平面中心よりも上記電極を有するトレーリング側端面に近い領域に偏在している請求項１記載の磁気ヘッド。
上記スペーサ突起は、上記トレーリング側端面と直交する方向に互いに平行に延びる２本のペアスペーサ突起と、該２本のペアスペーサ突起とは非連続で、上記トレーリング側端面から離れた位置にあって、該２本のペアスペーサ突起の延長方向と直交する方向の１本のスペーサ突起とを有し、接着剤は、この２本のペアスペーサ突起のトレーリング側端面に近い部分にのみ塗布されている請求項１又は２記載の磁気ヘッド。
上記接着材の接触面積は、上記スペーサ突起のトレーリング側端面に近い部分からリーディング側端面に向かうに従って減少している請求項１乃至３のいずれか一項記載の磁気ヘッド。
上記スライダのトレーリング側端面近傍の両方の側面とフレキシャー対向面との間にフィレットが形成されていて、該各フィレットと上記フレキシャーとの間に充填された接着剤によって上記スライダとフレキシャーとが接着されている請求項１乃至４のいずれか一項記載の磁気ヘッド。