JP4834593B2 - ディスク装置用サスペンション - Google Patents

Description

この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置に使用されるディスク装置用サスペンションに関する。

パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に、ハードディスク装置（ＨＤＤ）が使用されている。ハードディスク装置は、スピンドルを中心に回転する磁気ディスクと、ピボット軸を中心に旋回するキャリッジなどを含んでいる。キャリッジのアームに、ディスク装置用サスペンションが設けられている。

ディスク装置用サスペンションは、前記キャリッジに固定されるロードビーム(load beam)と、ロードビームに重ねて配置されるフレキシャ(flexure)などを有している。フレキシャに形成されたタング部にスライダが取付けられている。スライダにはデータの読取りあるいは書込みを行なうための素子（トランスジューサ）が設けられている。

前記フレキシャは、要求される仕様に応じて様々な形態のものが実用化されている。その一例として、下記特許文献１に開示されているように、配線付きフレキシャ(flexure with conductors)が知られている。配線付きフレキシャは、薄いステンレス鋼からなるベース金属と、このベース金属上に形成されたポリイミド等の電気絶縁材料からなるベース樹脂と、このベース樹脂上に形成された銅からなる複数本の導体などを含んでいる。導体はポリイミド等の電気絶縁材料からなるカバー部材によって覆われている。
特開平２００５−１８３８３１公報

前記フレキシャのタング部が自由状態にあるときのスライダのピッチ方向の傾きを、当業界ではピッチ角（Pitch Static Attitude）と称している。ディスク装置用サスペンションが所定の性能を発揮するためには、前記ピッチ角のばらつきを極力小さくすることが望まれる。

前記ピッチ角は様々な要因により変化する。例えばフレキシャの加工精度のばらつきによってピッチ角がばらつくこともあるし、温度変化によってピッチ角がばらつくことも知られている。本発明者等が鋭意研究したところによれば、特に配線付きフレキシャは、配線無しのフレキシャと比較して、湿度の変化に影響されやすいことが判った。特に、配線部の前記カバー樹脂に感光性ポリイミドが使用された配線付きフレキシャは、湿度の変化に敏感に反応してピッチ角が大きく変化することがあった。

従ってこの発明は、スライダのピッチ角が湿度変化に影響される度合いを小さくすることができるディスク装置用サスペンションを提供することにある。

本発明は、ベースプレートと、ロードビームと、前記ロードビームに沿って配置されかつ先端部にスライダが設けられるフレキシャと、を有するディスク装置用サスペンションにおいて、前記フレキシャは、ベース金属と、前記ベース金属に沿って設けられて前記ロードビームの長手方向に延びかつ前記スライダに電気的に接続される配線部とを有し、前記配線部が、第１のポリイミドからなり少なくとも一部が前記ベース金属に積層されたベース樹脂と、銅からなり前記ベース樹脂上に積層され前記フレキシャの長手方向に伸びる導体と、第２のポリイミドからなり前記導体を覆うカバー樹脂とを具備し、前記ベース樹脂が前記ベース金属と前記導体との間に挟まれた状態において該ベース樹脂が前記ベース金属に固定され、かつ、前記カバー樹脂の吸湿膨張係数が前記ベース樹脂の吸湿膨張係数よりも小さいことを特徴とするものである。この発明において、前記ベース樹脂と前記カバー樹脂の吸湿膨張係数の差が３ｐｐｍ／％ＲＨ以下であれば、ピッチ角の変化を十分小さくすることができる。

前記第１のポリイミドと前記第２のポリイミドの一例は、それぞれ、感光基をもたない非感光性のポリイミドである。前記フレキシャは、前記ベース金属と前記配線部とが重なる部分と、前記配線部のみからなる部分とを有していてもよい。

本発明によれば、ベース金属とベース樹脂、導体およびカバー樹脂等からなる配線付きフレキシャを備えたディスク装置用サスペンションにおいて、スライダのピッチ角が湿度変化に影響される度合いを小さくすることができ、スライダのピッチ角を許容範囲内に収める上で大きな効果を奏することができる。

以下に本発明の一実施形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）１０は、ケース１１と、スピンドル１２を中心に回転するディスク１３と、ピボット軸１４を中心に旋回可能なキャリッジ１５と、キャリッジ１５を駆動するためのポジショニング用モータ１６などを有している。ケース１１は、図示しない蓋によって密閉される。

図２はディスク装置１０の一部を模式的に示す断面図である。図２に示されるように、キャリッジ１５にアーム１７が設けられている。アーム１７の先端部にサスペンション２０が取付けられている。サスペンション２０の先端に、磁気ヘッドを構成するスライダ２１が設けられている。ディスク１３が高速で回転すると、ディスク１３とスライダ２１との間にエアベアリングが形成される。ポジショニング用モータ１６によってキャリッジ１５を旋回させると、サスペンション２０がディスク１３の径方向に移動することにより、スライダ２１がディスク１３の所望トラックまで移動する。

図３にサスペンション２０の一例が示されている。このサスペンション２０は、ベースプレート３０と、ロードビーム３１と、薄いばね板からなるヒンジ部材３２と、配線付きフレキシャ(flexure with conductors)４０などを備えている。ベースプレート３０のボス部３０ａは、キャリッジ１５のアーム１７に固定される。

ロードビーム３１は、ヒンジ部材３２に固定される基部３１ａと、スライダ２１の近傍に位置する先端部３１ｂと、長手方向の中間部３１ｃなどを有している。ヒンジ部材３２は、一対のばね部３３を有している。ばね部３３は、ベースプレート３０とロードビーム３１との間に形成され、厚さ方向に撓むことができる。ロードビーム３１は、固定側であるベースプレート３０に対し、ばね部３３付近を支点として、図３に矢印Ａで示す方向に弾性的に変位することができる。本実施形態では、ヒンジ部材３２にばね部３３が形成されているが、ヒンジ部材３２を有しないサスペンションの場合には、ロードビームの一部に、厚み方向に撓むことができるばね部が形成されていてもよい。

フレキシャ４０は、ロードビーム３１に沿って、ロードビーム３１の軸線Ｘ（図３に示す）に沿う方向に延びている。フレキシャ４０の一部はロードビーム３１に重なり、レーザ溶接等の固定手段によってロードビーム３１に固定されている。フレキシャ４０のベースプレート３０寄りの部分４０ａは、ヒンジ部材３２に固定されている。フレキシャ４０の後部４０ｂは、ベースプレート３０に固定されている。フレキシャ４０の一部４０ｄは一対のばね部３３間を通り、ベースプレート３０とロードビーム３１とにわたって配置されている。

図４はフレキシャ４０を示す斜視図である。フレキシャ４０の先端部付近に、タング部（ジンバル部）４１と、タング部４１の両側に位置する一対のアウトリガー部(outrigger portion)４２が設けられている。タング部４１に前記スライダ２１（図３に示す）が取付けられる。磁気ヘッドとして機能するスライダ２１には、読取用素子および書込用素子などを備えたトランスジューサ部４５（図３に示す）と、接続端子として機能するパッド部４６などが設けられている。

図５は、フレキシャ４０の一部の前記軸線Ｘに沿う断面を模式的に示している。図６と図７は、それぞれ、フレキシャ４０の互いに異なる部分の前記軸線Ｘと直角な方向の断面図である。このフレキシャ４０は、ばね性のある薄いステンレス鋼板からなるベース金属５０と、ベース金属５０に沿って形成された配線部５１とを含んでいる。

配線部５１は、ベース樹脂５２と、ベース樹脂５２上に形成された複数の導体５５ａ，５５ｂと、カバー樹脂５６等によって構成されている。カバー樹脂５６はベース樹脂５２よりも薄く、カバー樹脂５６によって導体５５ａ，５５ｂが覆われている。本実施形態では２本の導体５５ａ，５５ｂのみを示したが、このフレキシャ４０には、図示しない他の導体も形成されている。導体の種類としては、例えばデータ読取り用の一対の導体、データ書込み用の一対の導体、必要に応じて形成されるヒータ用の導体などがある。

導体５５ａ，５５ｂはめっき銅からなり、ベース樹脂５２上に形成されている。各導体５５ａ，５５ｂは、フレキシャ４０の長手方向に沿って、所定の配線パターンとなるようにエッチングによって形成されている。図３と図４に、導体５５ａ，５５ｂの配線パターンの一部が破線で示されている。導体５５ａ，５５ｂの先端は、スライダ２１のパッド部４６に接続される。導体５５ａ，５５ｂの他端は、図示しない端子部を介して、ディスク装置１０のアンプに接続される。

フレキシャ４０は、ベース金属５０と配線部５１とが重なった部分６０を有している。図６は、ベース金属５０と配線部５１が重なっている部分６０を、前記軸線Ｘと直角な方向に切断した断面を模式的に示している。

またこのフレキシャ４０は、配線部５１のみの部分（ベース金属５０が無い部分）６１を有している。図７は、配線部５１のみ部分６１を、前記軸線Ｘと直角な方向に切断した断面図を模式的に示している。配線部５１のみの部分６１は、フレキシャ４０の全長のうち、例えば図３に示すように、スライダ２１の近傍でスライダ２１の側面に沿う領域、すなわちアウトリガー部４２に沿って形成されている。配線部５１のみの部分６１は、ベース金属５０の一部をエッチングによって除去することによって形成される。

図６と図７に示されるように、各導体５５ａ，５５ｂは、それぞれ厚み方向の断面が台形状となるように、前記めっき銅の層をエッチングすることによって形成される。従って各導体５５ａ，５５ｂは、厚み方向の断面に関し、ベース樹脂５２と対向する面８０の幅Ｗ１が、ベース樹脂５２と反対側の面８１の幅Ｗ２よりも大きい。このように導体５５ａ，５５ｂの断面が台形状をなしているため、本実施形態の配線部５１は、断面が矩形の導体を有する配線部と比較して、配線部５１の曲げ剛性が小さく、導体５５ａ，５５ｂの剥離強度が大きい。なお、導体５５ａ，５５ｂの断面形状は例えば正方形や長方形であってもよい。

ベース樹脂５２は、電気絶縁性の第１の樹脂としての第１のポリイミドからなる。第１のポリイミドの一例は非感光性のポリイミドであり、第１の吸湿膨張係数を有している。第１の吸湿膨張係数は例えば１０．７ｐｐｍ／％ＲＨである。例えば１ｐｐｍ／％ＲＨは、相対湿度(Relative Humidity)が１％変化したときにポリイミドが１ｐｐｍ変化することを表している。

カバー樹脂５６は、電気絶縁性の第２の樹脂としての第２のポリイミドからなる。第２のポリイミドの一例は非感光性のポリイミドであり、第２の吸湿膨張係数を有している。第２の吸湿膨張係数は例えば８．０ｐｐｍ／％ＲＨである。カバー樹脂５６は、ベース樹脂５２とは異なる成膜プロセスを経て導体５５ａ，５５ｂ上に形成される。このためカバー樹脂５６は、その成膜プロセスに応じて、ベース樹脂５２とは異なるポリイミドが使用されている。本実施形態では、ベース樹脂５２とカバー樹脂５６にそれぞれ非感光性ポリイミドを用いることにより、ベース樹脂５２とカバー樹脂５６の吸湿膨張係数の差を小さくすることができる。

カバー樹脂５６の吸湿膨張係数（第２の吸湿膨張係数）は、ベース樹脂５２の吸湿膨張係数（第１の吸湿膨張係数）よりも小さい。このためベース樹脂５２とカバー樹脂５６に同じ湿度が作用したときに、カバー樹脂５６の吸湿による膨張の程度は、ベース樹脂５２の膨張の程度よりも小さい。

図８は、本実施形態のフレキシャ４０を備えたサスペンション２０について、一定の温度（４０℃）のもとで、湿度が変化したときのピッチ角（Pitch Static Attitude）の変化を測定した結果である。ピッチ角は、図３に矢印Ｂで示す方向のスライダ２１の傾きである。ベース樹脂５２の吸湿膨張係数が１０．７ｐｐｍ／％ＲＨ、カバー樹脂５６の吸湿膨張係数が８．０ｐｐｍ／％ＲＨである。ベース樹脂５２とカバー樹脂５６の吸湿膨張係数の差は２．７ｐｐｍ／％ＲＨである。図８に示されるように、本実施形態のフレキシャ４０を備えたサスペンション２０は、湿度が変化してもピッチ角がほとんど変化しないことが確認された。

前記実施形態では、ベース樹脂５２の吸湿膨張係数よりもカバー樹脂５６の吸湿膨張係数の方が小さい。ベース樹脂５２の少なくとも一部にベース金属５０が積層されている。すなわちポリイミドと比較して剛性が大きいベース金属５０にベース樹脂５２が固定されているため、ベース樹脂５２の吸湿による膨張がベース金属５０によって抑制される。これに対しカバー樹脂５６は、ベース金属５０から厚み方向に離れており、しかも配線部５１の最も外側に積層されているため、カバー樹脂５６の吸湿による膨張は配線部５１を反らせる原因となりやすい。

しかし本実施形態では、カバー樹脂５６の吸湿膨張係数がベース樹脂５２の吸湿膨張係数よりも小さくなるように２種類のポリイミド（第１のポリイミドと第２のポリイミド）を組合わせたことにより、吸湿によって配線部５１が反ることを抑制することができた。その結果、配線部５１の反りがタング部４１に影響することを抑制することができ、スライダ２１のピッチ角の変化を小さくすることができた。なお、ベース樹脂５２とカバー樹脂５６の吸湿膨張係数の差が３ｐｐｍ／％ＲＨを越えると、湿度が変化したときにピッチ角の変化が大きくなり過ぎ、実用に適さないものとなった。よって、ベース樹脂５２とカバー樹脂５６の吸湿膨張係数の差は、３ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることが望まれる。

図９は、比較例（従来例）のサスペンションについて、一定の温度（４０℃）のもとで湿度を変化させたときのピッチ角の変化を測定した結果である。ベース樹脂は非感光性ポリイミドからなり、吸湿膨張係数は１０．７ｐｐｍ／％ＲＨである。カバー樹脂は感光性ポリイミドからなり、吸湿膨張係数は５５．０ｐｐｍ／％ＲＨである。ベース樹脂とカバー樹脂の吸湿膨張係数の差は４４．３ｐｐｍ／％ＲＨである。図９に示されるように、比較例のサスペンションは、湿度が変化するとピッチ角が１度近くも変化してしまい、実用に適さないことが判った。

前記比較例は、カバー樹脂の吸湿膨張係数の方がベース樹脂の吸湿膨張係数よりも大きい。ベース樹脂はベース金属に積層されているのに対し、カバー樹脂はベース金属から厚み方向に離れかつ配線部の最も外側に位置している。このため前記比較例は、ベース樹脂よりも吸湿膨張係数が大きいカバー樹脂が伸びたことにより、配線部５１が反ってしまい、その影響がタング部４１に及んでピッチ角が大きく変化してしまったものである。

なお本発明を実施するに当たり、ベースプレートやロードビームをはじめとして、フレキシャを構成するベース金属や配線部、ベース樹脂、カバー樹脂、導体などを、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更して実施できることは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るサスペンションを備えたディスク装置の斜視図。 図１に示されたディスク装置の一部の断面図。 図１に示されたディスク装置に使用されるサスペンションの斜視図。 図３に示されたサスペンションのフレキシャの斜視図。 図４に示されたフレキシャの一部の軸線方向に沿う断面図。 図５中のＦ６−Ｆ６に沿うフレキシャの一部の断面図。 図５中のＦ７−Ｆ７に沿うフレキシャの一部の断面図。 図３に示されたサスペンションの湿度とピッチ角との関係を示す図。 従来のサスペンションの湿度とピッチ角との関係を示す図。

符号の説明

１０…ディスク装置
２０…サスペンション
２１…スライダ
３０…ベースプレート
３１…ロードビーム
４０…フレキシャ
５０…ベース金属
５１…配線部
５２…ベース樹脂
５５ａ，５５ｂ…導体
５６…カバー樹脂

Claims (3)

1. ベースプレートと、
   ロードビームと、
   前記ロードビームに沿って配置されかつ先端部にスライダが設けられるフレキシャと、
   を有するディスク装置用サスペンションにおいて、
   前記フレキシャは、
   ベース金属と、
   前記ベース金属に沿って設けられて前記ロードビームの長手方向に延びかつ前記スライダに電気的に接続される配線部とを有し、
   前記配線部が、
   第１のポリイミドからなり少なくとも一部が前記ベース金属に積層されたベース樹脂と、
   銅からなり前記ベース樹脂上に積層され前記フレキシャの長手方向に伸びる導体と、
   第２のポリイミドからなり前記導体を覆うカバー樹脂とを具備し、
   前記ベース樹脂が前記ベース金属と前記導体との間に挟まれた状態において該ベース樹脂が前記ベース金属に固定され、かつ、
   前記カバー樹脂の吸湿膨張係数が前記ベース樹脂の吸湿膨張係数よりも小さいことを特徴とするディスク装置用サスペンション。
2. 前記ベース樹脂の吸湿膨張係数と前記カバー樹脂の吸湿膨張係数との差が３ｐｐｍ／％ＲＨ以下であることを特徴とする請求項１に記載のディスク装置用サスペンション。
3. 前記第１のポリイミドと前記第２のポリイミドがそれぞれ非感光性ポリイミドであることを特徴とする請求項２に記載のディスク装置用サスペンション。

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