JP5032949B2 - マイクロアクチュエータ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ及びディスク・ドライブ装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロアクチュエータ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ及びディスク・ドライブ装置に関し、特に、マイクロアクチュエータ上に固定されるヘッド・スライダの接地に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様の記録ディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。この他、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システム、あるいは携帯電話など、ＨＤＤの用途は、その優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックと複数のサーボ・トラックとを有している。各データ・トラックには、ユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。各サーボ・トラックはアドレス情報を有する。サーボ・トラックは、円周方向において離間して配置された複数のサーボ・データによって構成されており、各サーボ・データの間に１もしくは複数のデータ・セクタが記録されている。ヘッド素子部がサーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ書き込み及びデータ・セクタからのデータ読み出しを行うことができる。

ヘッド素子部はスライダ上に形成されており、さらにそのスライダはアクチュエータのサスペンション上に固着されている。アクチュエータとヘッド・スライダのアセンブリを、ヘッド・スタック・アセンブリ（ＨＳＡ）と呼ぶ。また、サスペンションとヘッド・スライダのアセンブリを、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）と呼ぶ。磁気ディスクに対向するスライダＡＢＳ（Air Bearing Surface）面と回転している磁気ディスクとの間の空気の粘性による圧力が、サスペンションによって磁気ディスク方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド・スライダは磁気ディスク上を一定のギャップを置いて浮上することができる。アクチュエータが回動軸を中心に回動することによって、ヘッド・スライダを目的のトラックへ移動すると共に、そのトラック上に位置決めする。

磁気ディスクのＴＰＩ（Track Per Inch）の増加に従い、ヘッド・スライダの位置決め精度の向上が求められている。しかし、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）によるアクチュエータの駆動は、その位置決め精度に限界が存在する。そのため、アクチュエータの先端に小型のアクチュエータ（マイクロアクチュエータ）を実装し、より精細な位置決めを行う技術が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

また、磁気ディスクには、外来電磁波やスピンドル・モータが生成するノイズによる電荷が帯電している。磁気ディスクとヘッド・スライダとはキャパシタンスを構成しているため、高い周波数において、ヘッド・スライダに電荷が誘導される。ヘッド・スライダに帯電した電荷の静電放電（ＥＳＤ）によるヘッド素子部の損傷を避けるため、ヘッド・スライダのスライダ本体は、接地されていることが必要となる。ヘッド・スライダがマイクロアクチュエータ上に固定されている場合、ヘッド・スライダを、マイクロアクチュエータを介して接地することが必要となる（例えば特許文献２を参照）。
米国特許出願公開第２００６／００４４６９８号明細書 特開２００４−２４７０２７号公報

様々なマイクロアクチュエータ構造が提案されている中で、上記先行技術文献に開示されているように、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を有し、ヘッド・スライダを直接微動させるマイクロアクチュエータは、変位量の大きさと共振周波数の高さから、ヘッド・スライダの位置決め性能を高めるのに有利である。また、ＭＥＭＳの基板は、その加工のためにシリコンで形成されている。シリコンの導電率はおよそ２．５２Ｅ−４［Ｓ／ｍ］であり、ＥＳＤを防ぐために必要十分な抵抗値を有している。

一方、ＴＰＩ及びＢＰＩ（Bit Per Inch）の増加及びヘッド素子部の小型化が進むにつれ、ヘッド素子部の出力信号レベルも小さくなってきている。このため、ヘッド素子部は、ノイズの影響をより受けやすくなってきている。磁気ディスクからヘッド・スライダに誘導されたノイズは、ヘッド素子部の再生系に入り込み、再生信号に大きな影響を及ぼす。このノイズの発生を抑えるためには、ヘッド・スライダのノイズを、接地ラインを通してサスペンションに迅速に逃がすことが効果的である。

上述のように、シリコンの導電率は、ＥＳＤを防ぐためには十分に高い値である。しかし、その導電率は、ヘッド・スライダに誘導されたノイズを接地レベルに逃がすためには十分ではない。従って、ヘッド・スライダが固定されるシリコン基板を有するマイクロアクチュエータにおいて、ヘッド・スライダの誘導ノイズをサスペンションに逃がして、ヘッド・スライダを常に接地電位に維持するための構造が要求される。

本発明の一態様に係るヘッド・ジンバル・アセンブリは、サスペンションと、前記サスペンション上に固定され、可動部と固定部とを有するシリコン基板と、前記シリコン基板上に固定されている圧電素子と、前記可動部上に固定されているヘッド・スライダと、前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記ヘッド・スライダの電荷を伝送する、電導路と、前記サスペンション上に形成され、前記ヘッド・スライダが載置されているヘッド・スライダ載置面の反対面において前記シリコン基板上の前記電導路に接触している導電スタッドを有する。電導路により、マイクロアクチュエータのシリコン基板上に固定されているヘッド・スライダのノイズを、効果的にサスペンションに逃がすことができる。

前記電導路は、不純物含有シリコン層を有することが好ましい。これにより、シリコン基板の動きを妨げることなく電導路を形成することができる。さらに、前記電導路は、前記スライダ載置面上で前記可動部から前記固定部まで延在している不純物含有シリコン層を有することが好ましい。

前記電導路は、前記シリコン基板を貫通して前記ヘッド・スライダ載置面から前記反対面に延びる貫通路を有することが好ましい。これにより、シリコン基板上の配線を避けることができ、マイクロアクチュエータの製造を効率化することができる。前記電導路は、前記スライダ載置面上で延在して前記貫通路とつながっている不純物含有シリコン層を有することが好ましい。これにより、可動部の動きへの影響を小さくすることができる。前記シリコン基板は複数のスルーホールを有し、前記電導路は、前記複数のスルーホールのそれぞれを通る貫通路を有する。これにより、可動部の動きへの影響を小さくすることができる。

前記シリコン基板は、スルーホールを有し、前記貫通路は、前記スルーホールを貫通していることが好ましい。これにより、スルーホールに導電層を形成することで、容易に電導路の一部を形成することができる。前記貫通路は、前記スルーホール内に付着された金属層を有することで、導電率を大きくすることができる。あるいは、前記貫通路は、前記スルーホールの内面上に形成された不純物含有シリコン層を有することで、製造効率をあげることができる。好ましくは、前記スルーホールは前記固定部に形成されている。これにより、スルーホールが可動部の動きを損なうことを避けることができる。

本発明の他の態様に係る、マイクロアクチュエータは、サスペンションに固定される固定部と、ヘッド・スライダが固定される可動部を有するシリコン基板と、前記シリコン基板上に固定され、前記可動部を動かす圧電素子と、前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記スライダが載置されるスライダ載置面からのその反対面に延びる電導路とを有する。電導路により、マイクロアクチュエータのシリコン基板上に固定されているヘッド・スライダのノイズを、効果的にサスペンションに逃がすことができる。

本発明の他の態様に係る、ディスク・ドライブ装置は、筐体と、前記筐体内に実装され、ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッド・スライダと、前記ヘッド・スライダを保持し、前記ディスク上で前記ヘッド・スライダを半径方向に移動するアクチュエータとを有する。前記アクチュエータは、導電スタッドを有するサスペンションと、前記ヘッド・スライダが載置されているヘッド・スライダ載置面を有し、前記ヘッド・スライダ載置面の反対面において前記導電スタッドと接触して前記サスペンションに固定されている、マイクロアクチュエータとを有する。前記マイクロアクチュエータは、前記ヘッド・スライダが固定されている可動部と、前記導電スタッドと接触して前記サスペンションに固定されている固定部と、を有するシリコン基板と、前記シリコン基板上に固定され、前記可動部を動かす圧電素子と、前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記ヘッド・スライダの電荷を前記導電スタッドに伝送する、電導路とを有する。電導路により、マイクロアクチュエータのシリコン基板上に固定されているヘッド・スライダのノイズを、効果的にサスペンションに逃がすことができる。

本発明によれば、マイクロアクチュエータのシリコン基板上に固定されているヘッド・スライダのノイズを、効果的にグランドに逃がすことができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本実施形態においては、ディスク・ドライブ装置の一例として、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。

本形態のＨＤＤに実装されるヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）は、サスペンションとヘッド・スライダに加えて、マイクロアクチュエータを有する。本形態のマイクロアクチュエータはマイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）を有し、可動部を含むシリコン基板を有している。シリコン基板上に圧電素子が固定され、圧電素子の伸縮に応じてシリコン基板の可動部が動く。ヘッド・スライダは可動部に固定されている。この可動部の動きによってヘッド・スライダが微動し、ヘッド・スライダの精細な位置決めを行うことができる。

本形態のマイクロアクチュエータは、シリコン基板上に形成された電導路を有している。この電導路は、ヘッド・スライダの帯電電荷をサスペンションへ伝送する。電導路の導電率はシリコン基板の導電率よりも大きく、ヘッド・スライダのノイズ電荷を迅速にサスペンションに逃がすことができる。これにより、ヘッド素子部の静電放電（ＥＳＤ）破壊を防止すると共に、再生系へのノイズ混入を効果的に抑えることができる。

本形態のヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）について説明を行う前に、図１を参照して、ＨＤＤの全体構成について説明を行う。ＨＤＤ１の機構的構成要素は、ベース１０２内に収容されている。ベース１０２内の各構成要素の制御は、ベース外に固定された回路基板上の制御回路（不図示）が行う。ＨＤＤ１は、データを記憶するディスクである磁気ディスク１０１と、磁気ディスク１０１にアクセス（リードあるいはライト）するヘッド・スライダ１０５を有している。ヘッド・スライダ１０５は、ユーザ・データの磁気ディスク１０１への書き込み及び／又は読み出しを行うヘッド素子部と、そのヘッド素子部がその面上に形成されているスライダとを備えている。

アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を保持している。磁気ディスク１０１へのアクセスのため、アクチュエータ１０６は回動軸１０７を中心に回動することで、回転している磁気ディスク１０１上でヘッド・スライダ１０５を移動する。駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１０９は、アクチュエータ１０６を駆動する。アクチュエータ１０６及びＶＣＭ１０９のアセンブリは、ヘッド・スライダ１０５の移動機構である。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５が配置された長手方向におけるその先端部から、サスペンション１１０、アーム１１１、コイル・サポート１１２及びＶＣＭコイル１１３の順で結合された各構成部材を備えている。

ベース１０２に固定されたスピンドル・モータ（ＳＰＭ）１０３は、所定の角速度で磁気ディスク１０１を回転する。磁気ディスク１０１に対向するスライダのＡＢＳ（Air Bearing Surface）面と回転している磁気ディスク１０１との間の空気の粘性による圧力が、サスペンション１１０によって磁気ディスク１０１方向に加えられる圧力とバランスすることによって、ヘッド・スライダ１０５は磁気ディスク１０１上を浮上する。

図２は、本形態のＨＧＡ２００の各構成要素を示す分解斜視図である。ＨＧＡ２００は、サスペンション１１０、マイクロアクチュエータ２０５及びヘッド・スライダ１０５を有している。サスペンション１１０は、フレックス・ケーブル２０１、ジンバル２０２、ロード・ビーム２０３及びマウント・プレート２０４を有している。ロード・ビーム２０３は、精密な薄板バネとして、ステンレス鋼などによって形成される。その剛性はジンバル２０２よりも高い。ロード・ビーム２０３は、バネ性を有することによってヘッド・スライダ１０５への荷重を発生させる。

マウント・プレート２０４及びジンバル２０２は、例えば、ステンレス鋼で形成する。ジンバル２０２は、ジンバル・タング２２４を有しており、マイクロアクチュエータ２０５とヘッド・スライダ１０５とは、このジンバル・タング２２４上に固定される。ジンバル・タング２２４は弾性的に支持されており、マイクロアクチュエータ２０５及びヘッド・スライダ１０５を保持すると共に、自由に傾くことによってヘッド・スライダ１０５の姿勢制御に寄与する。フレックス・ケーブル２０１の一端の各端子はマイクロアクチュエータ２０５及びヘッド・スライダ１０５に接続され、他端の端子はアクチュエータ１０６に固定される基板に接続される。フレックス・ケーブル２０１は、リード信号やライト信号の他、マイクロアクチュエータ２０５を制御する制御信号を伝送する。

図３は、本形態のマイクロアクチュエータ２０５の構造を模式的に示す分解斜視図である。マイクロアクチュエータ２０５は、ＭＥＭＳ２５１と圧電素子２５２とから構成されている。圧電素子２５２は、ＭＥＭＳ２５１上において、ヘッド・スライダ１０５と同一の面上に固定される。本例においては、圧電素子２５２は、ＭＥＭＳ２５１のディスク対抗面上において、ヘッド・スライダ１０５のリーディング側に固定される。

図４は、ＭＥＭＳ２５１の構造を模式的に示す分解斜視図である。ＭＥＭＳ２５１は、シリコン基板２５３と、シリコン基板２５３上にメッキあるいはスパッタにより形成される金属層２５４とを有している。金属層２５４は、典型的には、金により形成される。また、シリコン基板２５３と金属層２５４との間には、下地層２５５がメッキあるいはスパッタにより形成される。下地層２５５は、典型的には、金属層２５４と同様の金属である。金属層２５４は、複数の部分から構成されている。プラットフォーム５４０は、主板５４１上にスタッド５４２ａ〜５４２ｃを有している。ヘッド・スライダ１０５はこれらスタッド５４２ａ〜５４２ｃに接触して、プラットフォーム５４０上に接着剤で固定される。プラットフォーム５４０は、ヘッド・スライダ１０５を接地するための電導路の一部を構成する。この点については後述する。

接続パッド５４３ａ〜５４３ｆは、ヘッド・スライダ１０５の接続パッドと電気的に接続され、ヘッド素子部などの素子に信号を伝送する。接続パッド５４４ａ〜５４４ｉは、フレックス・ケーブル２０１の接続パッドと電気的に接続される。圧電素子２５２は、接続パッド５４５ａ、５４５ｂに固定されると共に、それら接続パッド５４５ａ、５４５ｂに電気的に接続される。接続パッド５４５ａ、５４５ｂは、接続パッド５４４ａ、５４４ｉに電気的に接続されている。フレックス・ケーブル２０１、接続パッド５４４ａ、５４４ｉそして接続パッド５４５ａ、５４５ｂ上を伝送される信号が、圧電素子２５２を伸縮させる。

シリコン基板２５３は、可動部と固定部を有している。可動部は圧電素子２５２の伸縮に応じて動く。一方、固定部は、圧電素子２５２が伸縮しても、実質的に動くことはない。シリコン基板２５３はエッチング加工され、それによって可動部が形成される。プラットフォーム５４０はシリコン基板２５３の可動部の一部に固定されており、可動部の動きに従って回動する。プラットフォーム５４０と共にその上のヘッド・スライダ１０５も回動し、これによってヘッド素子部のターゲット・トラック（ターゲット位置）への精細な位置決めを行うことができる。回動量はわずかであり、マイクロアクチュエータ２０５によるヘッド・スライダ１０５の動きは微動である。

次に、図５（ａ）、（ｂ）を参照して、シリコン基板２５３の構造について詳細に説明する。図５（ａ）は、シリコン基板２５３の底面の形状を模式的に示す平面図である。シリコン基板２５３の底面は、ジンバル・タング２２４に固着される面であり、ヘッド・スライダ１０５の載置面の反対面である。図５（ａ）においては、反対側に位置するヘッド・スライダ１０５と圧電素子２５２とが点線で示されている。図５（ｂ）は、ジンバル・タング２２４に固着されているマイクロアクチュエータ２０５及びその上のヘッド・スライダ１０５を模式的に示す断面図である。

図５（ａ）に示すように、シリコン基板２５３は、エッチングにより形成された可動部を有している。シリコン基板２５３は、圧電素子２５２の伸縮に応じて変形し、それによりヘッド・スライダ１０５が回動する。シリコン基板２５３は、その固定部に貫通孔５３９ａ、５３９ｂを有している。貫通孔５３９ａ、５３９ｂは、ヘッド・スライダ１０５をサスペンション１１０に接地するための電導路の一部を構成する。この点については、後述する。

可動部は、異なる動きを示し異なる機能を有する複数の部分を含んでいる。具体的には、可動部は、駆動部５３１、第１並進バネ機構５３２、並進部５３３、第２並進バネ機構５３４、変換部５３５、第１〜第５回動バネ機構５３６ａ〜５３６ｅ、そして回動部５３７を含む。回動部５３７は、回動中心５３８を含む円形部５７１、Ｔ字状部５７２、２つの羽状部５７３ａ、５７３ｂ、そして２つの扇状部５７４ａ、５７４ｂを有している。

駆動部５３１は圧電素子２５２に結合され、圧電素子２５２の伸縮と同様の動きを示す。駆動部５３１は第１並進バネ機構５３２によって並進部５３３に連結している。第１並進バネ機構５３２は、駆動部５３１及び並進部５３３に直接連結している。並進部５３３は、第１並進バネ機構５３２と第２並進バネ機構５３４との間にあってこれらに直接連結している。並進部５３３は、さらに、変換部５３５を介して、回動部５３７に連結している。回動部５３７は、第１〜第５回動バネ機構５３６ａ〜５３６ｅのそれぞれに直接連結している。回動部５３７は、回動中心５３８を中心にして回動する。

第１〜第５回動バネ機構５３６ａ〜５３６ｅは、それぞれ回動中心５３８の回りに円を描くように形成されており、その円周方向において離間している。第１〜第５回動バネ機構５３６ａ〜５３６ｅのそれぞれの間には、回動部５３７の一部が存在する。回動部５３７は、回動中心５３８を含む円形部５７１、Ｔ字状部５７２、２つの羽状部５７３ａ、５７３ｂ、そして２つの扇状部５７４ａ、５７４ｂを有している。これらは連続して形成されており、一体的に回動部５３７を構成する。Ｔ字状部５７２は円形部５７１のトレーリング側にあり、２つの羽状部５７３ａ、５７３ｂは円形部５７１のリーディング側にある。扇状部５７４ａは第２回動バネ機構５３６ｂと第３回動バネ機構５３６ｃとの間にあり、扇状部５７４ｂは第４回動バネ機構５３６ｄと第５回動バネ機構５３６ｅとの間にある。可動部以外の部分は、固定部となる。

図５（ｂ）に示すように、プラットフォーム５４０の主板５４１は可動部の一部である回動部５３７に固定されており、固定部からは離れて浮いている。また、シリコン基板２５３の固定部における可動部の動きを妨げない部分が、ジンバル・タング２２４に接着剤５８２によって固定されている。回動部５３７は固定部にバネ機構を介して連結されている。回動部５３７は、固定部及びジンバル・タング２２４に対して回動する。回動部５３７に結合されたプラットフォーム５４０の主板５４１及びヘッド・スライダ１０５は、回動部５３７と同様に回動する。図５（ｂ）における他の符号が示す部分については、後述する。

次に、図６を参照して、シリコン基板２５３の動きについて説明する。図６において、各矢印は、各部分の動きを示している。圧電素子２５２の接続パッド５４５ａ、５４５ｂの一方５４５ａは、シリコン基板２５３の固定部上にあり、もう一方５４５ｂは駆動部５３１上にある。圧電素子２５２がシリコン基板２５３の面内においてディスク半径方向（図６の左右方向）に伸縮すると、接続パッド５４５ｂ及び駆動部５３１が変位する。接続パッド５４５ａは固定されたままである。典型的には、圧電素子２５２には所定のバイアス電圧が加えられ、その電圧を中心として印加電圧が増減される。

駆動部５３１の動きに従って、第１並進バネ機構５３２が変形する。第１並進バネ機構５３２は複数の傾斜梁から構成されており、駆動部５３１の動きを増幅する機能がある。第１並進バネ機構５３２の動きに応じて、並進部５３３がディスクの円周方向（図６の上下方向）において前後に並進する。複数の平行梁から構成される第２並進バネ機構５３４は、並進部５３３の動きに応じて、第１並進バネ機構５３２と同じ方向に伸縮する。

並進部５３３の変位は変換部５３５に伝わり、変換部５３５が並進部５３３の変位を回動部５３７に伝達する。変換部５３５は並進と回動を合わせた動きを行い、可動部内の変位は、変換部５３５において、並進運動から回動運動に変換される。回動部５３７は、回動中心５３８を中心に回動する。このとき、第１〜第５回動バネ機構５３６ａ〜５３６ｅが、回動部５３７の動きに応じて伸縮する。以上の動作により、圧電素子２５２の伸縮により、ヘッド・スライダ１０５をディスク半径方向（トラックに垂直な方向）において双方向に回動させ、ヘッド素子部の精細な位置決めを行う。

以下において、本形態の特徴である、ヘッド・スライダ１０５を接地するための構造について説明する。図７に示すように、ＭＥＭＳ２５１のシリコン基板２５３上には、不純物含有シリコン層５５１が形成されている。不純物含有シリコン層５５１は、典型的には、シリコン基板２５３の表面に不純物をドープすることで形成する。不純物は、シリコンと価電子数が異なるボロンやリンなどであり、不純物含有シリコン層５５１の導電率はシリコンよりも高い。図７は、ヘッド・スライダ１０５が載置される面の表層に形成された不純物含有シリコン層５５１を示している。本例において、不純物含有シリコン層５５１は、ヘッド・スライダ１０５載置面の反対面にも形成されている。不純物含有シリコン層５５１は、ヘッド・スライダ１０５をサスペンション１１０に接地するための電導路の一部を構成する。

図８（ａ）は、シリコン基板２５３の底面の形状及びその反対面に形成されている不純物含有シリコン層５５１を模式的に示す平面図である。図８（ｂ）は、ジンバル・タング２２４に固着されているマイクロアクチュエータ２０５及びその上のヘッド・スライダ１０５を模式的に示す断面図である。これらは、図５（ａ）、（ｂ）に対応している。図８（ｂ）に示すように、ヘッド・スライダ１０５は、プラットフォーム５４０のスタッド５４２ａ〜５４２ｃと接触している。スタッド５４２ａ〜５４２ｃにより、ヘッド・スライダ１０５を接着剤で固定した場合に、ヘッド・スライダ１０５が傾くことを防ぐことができる。

スタッド５４２ａ〜５４２ｃはＭＥＭＳ２５１の金属層２５４の一部であり、金属で形成された導電スタッドである。ヘッド・スライダ１０５のノイズ電荷は、スタッド５４２ａ〜５４２ｃから、プラットフォーム５４０内へ流入する。プラットフォーム５４０は、シリコン基板２５３の可動部の一部である回動円形部５７１に接続されている。円形部５７１の表面には、不純物含有シリコン層５５１が形成されている。プラットフォーム５４０と不純物含有シリコン層５５１とは接触しており、プラットフォーム５４０のノイズ電荷は、不純物含有シリコン層５５１へ流れる。不純物含有シリコン層５５１はノイズ電荷を接地レベルに伝送するために十分に高い導電率を有している。好ましくは、その導電率は１Ｅ５［Ｓ／ｍ］以上であり、さらに好ましくは、３．００Ｅ６［Ｓ／ｍ］以上である。

図８（ａ）に示すように、不純物含有シリコン層５５１は回動部５３７からその周囲の固定部まで広がっている。回動部５３７は固定部とバネ機構５３６ａ〜５３６ｅを介して結合している。不純物含有シリコン層５５１は、バネ機構５３６ａ〜５３６ｅ上にも形成されている。従って、ノイズ電荷は、回動部５３７上の不純物含有シリコン層５５１層から、バネ機構５３６ａ〜５３６ｅ上の不純物含有シリコン層５５１層を介して、固定部上の不純物含有シリコン層５５１層へと流れる。不純物含有シリコン層５５１層は、固定部の貫通孔５３９ａ、５３９ｂにつながっている。貫通孔５３９ａ、５３９ｂの内面には導電層が形成されており、ノイズ電荷を伝送することができる。貫通孔５３９ａ、５３９ｂの詳細については後述する。

図８（ｂ）に示すように、不純物含有シリコン層５５１は、シリコン基板２５３のジンバル・タング２２４に対向する面（以下において裏面とも呼ぶ）にも形成されている。典型的には、図８（ｂ）に示すように、ジンバル・タング２２４に固定される面の全ての表面に不純物含有シリコン層５５１を形成する。貫通孔５３９ａ、５３９ｂの導電層は、シリコン基板２５３の裏面の不純物含有シリコン層５５１に接続している。従って、ノイズ電荷は、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内金属層から、シリコン基板２５３の裏面の不純物含有シリコン層５５１へと流れる。

シリコン基板２５３は、その裏面において、ジンバル・タング２２４の導電スタッド２２５ａ、２２５ｂに接触している。導電スタッド２２５ａ、２２５ｂにより、ＭＥＭＳ２５１を接着剤でジンバル・タング２２４に固定した場合に、ＭＥＭＳ２５１が傾くことを防ぐことができる。導電スタッド２２５ａ、２２５ｂの表面は金属で形成されている。従って、ノイズ電荷は、シリコン基板２５３の裏面の不純物含有シリコン層５５１から導電スタッド２２５ａ、２２５ｂを介して、サスペンション１１０全体へと流れる。

以上のように、ヘッド・スライダ１０５は、ＭＥＭＳ２５１の電導路を介してサスペンション１１０に接地されている。つまり、ヘッド・スライダ１０５に誘起されたノイズ電荷は、ＭＥＭＳ２２１の電導路を介してサスペンション１１０へと流れる。上記好ましい例においては、プラットフォーム５４０、不純物含有シリコン層５５１、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内導電層が、ＭＥＭＳ２５１上の電導路を構成している。

シリコン基板２３１の可動部から固定部に延在する電導路を、不純物含有シリコン層５５１ではなく、金属層を付着することで形成することもできる。金属層の導電率は不純物含有シリコン層５５１よりも高いので、接地の点では好ましい。しかし、電導路のために形成した金属層、特にバネ機構上に形成された金属層は、バネ機構の動きを阻害する要因となりうる。従って。好ましくは、不純物含有シリコン層５５１で可動部から固定部へと延在する電導路の一部を構成する。このようにシリコン基板２５３の物性を変えて電導路を形成することで、シリコン基板２５３の可動部の動きを阻害することを避けることができる。

図４を参照して説明したように、シリコン基板２５３上には金属層２５４が形成されており、金属層２５４の構成要素の一部は信号を伝送する。信号伝送を行う構成要素は互いに絶縁されている必要があるため、不純物含有シリコン層５５１は、それらを避けて接触しないように形成することが必要である。図８（ｂ）は、圧電素子２５２の接続パッド５４５ａ、５４５ｂを例示している。これらの下には絶縁層５５２が形成されており、シリコン基板２５３及び金属層の他の部分から絶縁されている。絶縁層５５２は、典型的には酸化シリコンである。なお、図８（ｂ）において金属下地層２５５は省略しており、以下においても同様である。

絶縁層５５２は、シリコン基板２５３を酸化処理することで容易に形成することができる。しかし、不純物をドープしたシリコン層を酸化処理しても絶縁層５５２を形成することはできない。絶縁層５５２を新たに付着することもできるが、製造効率の点から望ましくない。一方、ヘッド・スライダ１０５を接地するための電導路は、ヘッド・スライダ１０５を載置している面の反対面まで続き、ジンバル・タング２２４上の導電スタッド２２５ａ、２２５ｂと接触する。このため、上記例は、シリコン基板２５３に貫通孔５３９ａ、５３９ｂを形成し、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内の導電層がノイズ電荷電導路の一部を構成している。これにより、シリコン基板２５３上に固定されている配線金属層を避けて、電導路を容易に形成することができる。

次に、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内の構造について、図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明する。貫通孔５３９ａ、５３９ｂは同様の構造を有しており、以下においては、貫通孔５３９ａについて説明する。上述のように、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内にはノイズ電荷を伝送するための導電体が存在する。図９（ａ）は、貫通孔５３９ａの内面に金属層５５３を形成した例を示している。金属層は、典型的には、銅層あるいは金層であり、メッキあるいはスパッタにより形成することができる。金属層５５３は、シリコン基板２５３の両面の不純物含有シリコン層５５１と接触し、それらを電気的に接続している。

この他、図９（ｂ）に示すように、貫通孔５３９ａに不純物をドープして不純物含有シリコン層５５１を形成することで、貫通孔５３９ａ内の導電層を形成することができる。これにより、金属層を付着する場合よりも製造効率を上げることができる。図９（ｃ）は、貫通孔５３９ａを金属５５４で埋める例を示している。金属５５４は、金属層５５３と同様に、銅あるいは金を使用することが好ましい。なお、プロセス的に可能であれば、貫通孔５３９ａ、５３９ｂを形成することなく、シリコン基板２５３を貫通する不純物含有シリコン層５５１を形成してもよい。

貫通孔５３９ａ、５３９ｂは、可動部の動きを阻害することを避けるため、固定部に形成することが好ましい。径の大きな貫通孔は、可動部の動きに対して影響を及ぼす可能性が高いため、複数の貫通孔を形成することが好ましい。また、貫通孔の形成位置は、回動中心５３８を通る飛行方向（図８（ａ）の上下方向）における中心線について線対称であることが好ましい。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）は、不純物含有シリコン層５５１のいくつかの例を模式的に示す断面図である。図１０（ａ）は、上述の例を示している。ヘッド・スライダ１０５の載置面（上面）の一部、貫通孔５３９ａ、５３９ｂ内、そして裏面の全てに不純物含有シリコン層５５１が形成されている。図１０（ｂ）、（ｃ）は、貫通孔５３９ａ、５３９ｂを有していない例を示している。金属層２５４の下の絶縁層５５２を付着により形成する、あるいは、圧電素子２５２に信号を伝送する接続パッド５４５ａ、５４５ｂの一方が接地電位に維持される場合には、不純物含有シリコン層５５１をシリコン基板２５３の側面にも形成して、シリコン基板２５３の上面と裏面とを不純物含有シリコン層５５１でつなげることができる。なお、図１０（ｃ）のように、裏面の一部の表面のみに不純物含有シリコン層５５１を形成してもよい。

次に、図１１（ａ）〜図１１（ｃ）を参照して、ジンバル・タング２２４上の導電スタッドの好ましい態様について説明する。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のｂ−ｂ切断線における断面図、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のｃ−ｃ切断線における断面図である。図１１（ａ）に示すように、導電スタッド６００は２重壁構造であることが好ましい。導電スタッド６００は、接着剤５８２を囲む内側の壁６０１と、内側壁６０１の外側を囲む外側壁６０２を有している。

図１１（ｂ）に示すように、内側壁６０１と外側壁６０２との間には溝６０３が形成されている。外側壁６０２が、内側壁６０１よりも高い。そのため、シリコン基板２５３は、外側壁６０２と接触しており、内側壁６０１とシリコン基板２５３との間にはギャップが存在している。内側壁６０１とシリコン基板２５３との間には接着剤５８２が侵入する可能性があるため、このような構造が好ましい。

導電スタッド６００は、下層である銅層６０４とその上の金層６０５とを有している。銅層６０４が導電スタッド６００の基台となり、金層６０６はシリコン基板２５３との接触抵抗を小さくする。溝６０３は銅層６０４に形成されている。図は、溝６０３内に金層６０５は形成されていない状態を示しているが、溝６０３内に金層６０５を形成してもよい。銅層６０４に凹凸を形成する、あるいは金層６０５の凹凸を形成することで、内側壁６０１、外側壁６０２及び溝６０３を形成することができる。

製造時において、内側壁６０１は、接着剤５８２をせき止める機能を有する。また、内側壁６０１を越えて流れ出た接着剤は、溝６０３内に溜まる。このため、外側壁６０２とシリコン基板２５３との間に接着剤５８３が入り込み、シリコン基板２５３が傾いて固定されること、あるいは外側壁６０２とシリコン基板２５３の導通が阻害されることを防ぐことができる。

図１１（ａ）、図１１（ｃ）に示すように、外側壁６０２には、溝６０３内の空気を抜くための呼吸口６０７を形成することが好ましい。接着剤５８２により溝６０３内に空気が密封されていると、温度変化により空気が膨張し、シリコン基板２５３をジンバル・タング２２４から剥がす力が働く。このため、溝６０３内に空気が溜まらないように、外側壁６０２に呼吸口６０７を形成する。好ましくは、複数の呼吸口６０７を外側壁６０２に形成する。呼吸口６０７は、外側壁６０２の金層６０５の一部を除去（非形成）することで形成することができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。不純物含有シリコン層において、異なる不純物を使用する、あるいは不純物含有量を変化させてもよい。ジンバル・タング上の二重壁スタッドは、マイクロアクチュエータを有さず、ヘッド・スライダがジンバル・タング上に直接固定されるＨＧＡに使用することもできる。

本実施形態に係るＨＤＤの筐体のカバーがない状態を示す平面図である。 本実施形態に係るＨＧＡの各構成要素を示す分解斜視図である。 本実施形態に係るマイクロアクチュエータ及びヘッド・スライダの構造を模式的に示す分解斜視図である。 本実施形態に係るマイクロアクチュエータのＭＥＭＳの構造を模式的に示す分解斜視図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板の構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板の動きを模式的に示す図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板に形成されている不純物含有シリコン層を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板の接地構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板の貫通孔の構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るＭＥＭＳのシリコン基板の不純物含有シリコン層の構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係るジンバル・タング上の導電スタッドの構造を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０１ 磁気ディスク、１０２ ベース
１０３ スピンドル・モータ、１０５ ヘッド・スライダ
１０６ アクチュエータ、１０７ 回動軸、１０９ ボイス・コイル・モータ
１１０ サスペンション、１１１ アーム、１１２ コイル・サポート
１１３ ＶＣＭコイル、２０１ フレックス・ケーブル、２０２ ジンバル
２０３ ロード・ビーム、２０４ マウント・プレート
２０５ マイクロアクチュエータ、２２４ ジンバル・タング
２２５ａ、２２５ｂ 導電スタッド、２５１ マイクロエレクトロメカニカルシステム
２５２ 圧電素子、２５３ シリコン基板、２５４ 金属層、２５５ 下地層
５３１ 駆動部、５３２ 第１並進バネ機構、５３３ 並進部
５３４ 第２並進バネ機構、５３５ 変換部
５３６ａ〜５３６ｅ 第１〜第５回動バネ機構、５３７ 回動部、５３８ 回動中心
５３９ａ、５３９ｂ 貫通孔、５４０ プラットフォーム、５４１ 主板
５４２ａ、５４２ｂ スタッド、５４３ａ〜５４３ｆ 接続パッド
５４４ａ〜５４４ｉ 接続パッド、５４５ａ、５４５ｂ 接続パッド
５７４ａ、５７４ｂ 扇状部、５５１ 不純物含有シリコン層、５５２ 絶縁層
５７１ 円形部、５７２ Ｔ字状部、５７３ａ、５７３ｂ 羽状部、５８２ 接着剤
６００ 導電スタッド、６０１ 内側の壁、６０２ 外側の壁、６０３ 溝
６０４ 銅層、６０５ 金層、呼吸口６０７

Claims (23)

1. サスペンションと、
   前記サスペンション上に固定され、可動部と固定部とを有するシリコン基板と、
   前記シリコン基板上に固定され、前記可動部を変位させる圧電素子と、
   前記シリコン基板上の面であって、前記圧電素子が設けられている面と同一の面側に設けられると共に、前記シリコン基板の前記可動部上に固定されているヘッド・スライダと、
   前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記ヘッド・スライダの電荷を伝送する、電導路と、
   前記サスペンション上に形成され、前記ヘッド・スライダが載置されているヘッド・スライダ載置面の反対面において前記シリコン基板上の前記電導路に接触している、導電スタッドと、
   を有するヘッド・ジンバル・アセンブリ。
2. 前記電導路は、不純物含有シリコン層を有する、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
3. 前記電導路は、前記シリコン基板を貫通して前記ヘッド・スライダ載置面から前記反対面に延びる貫通路を有する、
   請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
4. 前記シリコン基板は、スルーホールを有し、
   前記貫通路は、前記スルーホールを貫通している、
   請求項３に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
5. 前記貫通路は、前記スルーホール内に付着された金属層を有する、
   請求項４に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
6. 前記貫通路は、前記スルーホールの内面上に形成された不純物含有シリコン層を有する、
   請求項４に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
7. 前記スルーホールは前記固定部に形成されている、
   請求項４に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
8. 前記電導路は、前記ヘッド・スライダ載置面上で前記可動部から前記固定部まで延在している不純物含有シリコン層を有する、
   請求項２に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
9. 前記電導路は、前記ヘッド・スライダ載置面上で延在して前記貫通路とつながっている不純物含有シリコン層を有する、
   請求項３に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
10. 前記シリコン基板は複数のスルーホールを有し、
    前記電導路は、前記複数のスルーホールのそれぞれを通る貫通路を有する、
    請求項３に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
11. 前記シリコン基板は、前記圧電素子の伸縮を前記可動部に伝達するバネ機構を備え、
    前記電導路は、前記バネ機構上を含み形成されている、
    請求項１に記載のヘッド・ジンバル・アセンブリ。
12. サスペンションに固定される固定部と、ヘッド・スライダが固定される可動部と、を有するシリコン基板と、
    前記シリコン基板上の面であって、前記ヘッド・スライダが設けられている面と同一の面側に固定され、前記可動部を動かす圧電素子と、
    前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記ヘッド・スライダが載置されるヘッド・スライダ載置面からその反対面に延びる電導路と、
    を有するマイクロアクチュエータ。
13. 前記シリコン基板は、前記圧電素子の伸縮を前記可動部に伝達するバネ機構を備え、
    前記電導路は、前記バネ機構上を含み形成されている、
    請求項１２に記載のマイクロアクチュエータ。
14. 筐体と、
    前記筐体内に実装され、ディスクを回転するモータと、
    前記ディスクにアクセスするヘッド・スライダと、
    前記ヘッド・スライダを保持し、前記ディスク上で前記ヘッド・スライダを半径方向に移動するアクチュエータと、を有し、
    前記アクチュエータは、
    導電スタッドを有するサスペンションと、
    前記ヘッド・スライダが載置されているヘッド・スライダ載置面を有し、前記ヘッド・スライダ載置面の反対面において前記導電スタッドと接触して前記サスペンションに固定されている、マイクロアクチュエータと、を有し、
    前記マイクロアクチュエータは、
    前記ヘッド・スライダが固定されている可動部と、前記導電スタッドと接触して前記サスペンションに固定されている固定部と、を有するシリコン基板と、
    前記シリコン基板上の面であって、前記ヘッド・スライダが設けられている面と同一の面側に固定され、前記可動部を動かす圧電素子と、
    前記シリコン基板上に形成されており、前記シリコン基板よりも導電率が大きく、前記ヘッド・スライダの電荷を前記導電スタッドに伝送する、電導路と、を有する、
    ディスク・ドライブ装置。
15. 前記電導路は、不純物含有シリコン層を有する、
    請求項１４に記載のディスク・ドライブ装置。
16. 前記電導路は、前記シリコン基板を貫通して前記ヘッド・スライダ載置面から前記反対面に延びる貫通路を有する、
    請求項１４に記載のディスク・ドライブ装置。
17. 前記シリコン基板は、スルーホールを有し、
    前記貫通路は、前記スルーホールを貫通している、
    請求項１６に記載のディスク・ドライブ装置。
18. 前記貫通路は、前記スルーホール内に付着された金属層を有する、
    請求項１７に記載のディスク・ドライブ装置。
19. 前記貫通路は、前記スルーホールの内面上に形成された不純物含有シリコン層を有する、
    請求項１７に記載のディスク・ドライブ装置。
20. 前記スルーホールは前記固定部に形成されている、
    請求項１７に記載のディスク・ドライブ装置。
21. 前記電導路は、前記ヘッド・スライダ載置面上で前記可動部から前記固定部まで延在している不純物含有シリコン層を有する、
    請求項１５に記載のディスク・ドライブ装置。
22. 前記電導路は、前記ヘッド・スライダ載置面上で延在して前記貫通路とつながっている不純物含有シリコン層を有する、
    請求項１６に記載のディスク・ドライブ装置。
23. 前記シリコン基板は、前記圧電素子の伸縮を前記可動部に伝達するバネ機構を備え、
    前記電導路は、前記バネ機構上を含み形成されている、
    請求項１４に記載のディスク・ドライブ装置。

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