JP5190291B2 - 配線回路基板およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、配線回路基板およびその製造方法に関する。
ハードディスクドライブ装置等のドライブ装置にはアクチュエータが用いられる。このようなアクチュエータは、回転軸に回転可能に設けられるアームと、アームに取り付けられる磁気ヘッド用のサスペンション基板とを備える。サスペンション基板は、磁気ディスクの所望のトラックに磁気ヘッドを位置決めするための配線回路基板である。
図8は、従来のサスペンション基板(例えば特許文献1参照)の縦断面図である。
このサスペンション基板910においては、金属基板902上に第1の絶縁層904が形成されている。第1の絶縁層904上には、書込用配線パターンW2および読取用配線パターンR2が距離L1離間するように形成されている。
第1の絶縁層904上には、書込用配線パターンW2および読取用配線パターンR2を覆うように第2の絶縁層905が形成されている。第2の絶縁層905上には、読取用配線パターンR2の上方位置で書込用配線パターンW1が形成され、書込用配線パターンW2の上方位置で読取用導体R1が形成されている。
上下に位置する読取用配線パターンR1と書込用配線パターンW2との間の距離、および上下に位置する読取用配線パターンR2と書込用配線パターンW1との間の距離は、ともにL2である。
上記構成を有するサスペンション基板910においては、書込用配線パターンW1,W2と読取用配線パターンR1との間の距離が、書込用配線パターンW1,W2と読取用配線パターンR2との間の距離とそれぞれほぼ等しい。これにより、書込用配線パターンW1,W2に書込み電流が流れる場合には、読取用配線パターンR1,R2に発生する誘導起電力の大きさがほぼ等しくなると考えられる。そのため、書込用配線パターンW1,W2と読取用配線パターンR1,R2との間のクロストークを低減することができる。
特開2004−133988号公報
ところで、近年、電子機器の低消費電力化のために、サスペンション基板のインピーダンスを低くすることが望まれる。
本発明の目的は、インピーダンスを低減することが可能な配線回路基板およびその製造方法を提供することである。
(1)第1の発明に係る配線回路基板は、第1の絶縁層と、第1の絶縁層上に配置され、第1の開口部を有する第1の配線パターンと、第1の絶縁層上で第1の配線パターンの第1の開口部内に配置される第1のグランドパターンとを備えたものである。
この配線回路基板においては、第1の絶縁層上で第1の配線パターンの第1の開口部内に第1のグランドパターンが配置される。それにより、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスを低減することが可能となる。
また、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンが同一平面上に形成される。そのため、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンを同一の材料で形成する場合、共通の工程で第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンの両方を形成することができる。それにより、製造コストを抑制することができるとともに、生産効率を向上させることができる。
(2)第1の配線パターンは、一定の範囲で互いに離間した複数の第1の配線部を有し、複数の第1の配線部間に第1の開口部が形成されてもよい。
この場合、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスを低減することが可能となる。
(3)複数の第1の配線部の幅の合計は、離間していない第1の配線パターンの部分の幅と等しくてもよい。
この場合、互いに離間した複数の第1の配線部と離間していない第1の配線パターンの部分とにおいて抵抗値が等しくなる。そのため、より良好な伝送特性が得られる。
(4)配線回路基板は、金属基板をさらに備え、第1の絶縁層は、金属基板上に形成され、第1のグランドパターンは、金属基板に電気的に接続されてもよい。
この場合、第1のグランドパターンの電位が安定に維持される。
(5)配線回路基板は、金属基板に設けられ、信号の読み書きを行うためのヘッド部をさらに備え、第1の配線パターンは、ヘッド部に電気的に接続されてもよい。
この場合、配線回路基板をハードディスクドライブ装置等のドライブ装置のサスペンション基板として用いることができる。
(6)配線回路基板は、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンを覆うように第1の絶縁層上に形成された第2の絶縁層をさらに備えてもよい。
この場合、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンが外的負荷から保護される。
(7)配線回路基板は、第1の絶縁層上に第1の配線パターンに間隔をおいて配置され、第2の開口部を有する第2の配線パターンと、第1の絶縁層上で第2の配線パターンの第2の開口部内に配置される第2のグランドパターンとをさらに備え、第1および第2の配線パターンは、信号線路対を形成してもよい。
この場合、第1および第2の配線パターンにより差動信号が伝送される。また、第1の配線パターンの第1の開口部内に第1のグランドパターンが配置され、第2の配線パターンの第2の開口部内に第2のグランドパターンが配置されることにより、差動信号の伝送時に、良好な伝送特性が得られるとともにインピーダンスが低減される。
(8)第2の発明に係る配線回路基板の製造方法は、第1の絶縁層上に第1の開口部を有する第1の配線パターンを形成する工程と、第1の絶縁層上で第1の配線パターンの第1の開口部内に第1のグランドパターンを形成する工程とを備えたものである。
この配線回路基板の製造方法においては、第1の絶縁層上で第1の配線パターンの第1の開口部内に第1のグランドパターンが形成される。それにより、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスを低減することが可能となる。
また、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンが同一平面上に形成される。そのため、第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンを同一の材料で形成する場合、共通の工程で第1の配線パターンおよび第1のグランドパターンの両方を形成することができる。それにより、製造コストを抑制することができるとともに、生産効率を向上させることができる。
本発明によれば、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスを低減することが可能となる。
以下、本発明の一実施の形態に係る配線回路基板およびその製造方法について図面を参照しながら説明する。以下、本発明の一実施の形態に係る配線回路基板として、ハードディスクドライブ装置のアクチュエータに用いられるサスペンション基板の構造およびその製造方法について説明する。
(1)サスペンション基板の構造
図1は本発明の一実施の形態に係るサスペンション基板の上面図である。図1に示すように、サスペンション基板1は、金属製の長尺状基板により形成されるサスペンション本体部10を備える。サスペンション本体部10上には、太い点線で示すように、書込用配線パターンW1,W2および読取用配線パターンR1,R2が形成されている。
サスペンション本体部10の先端部には、U字状の開口部11を形成することにより磁気ヘッド搭載部(以下、タング部と呼ぶ)12が設けられている。タング部12は、サスペンション本体部10に対して所定の角度をなすように破線Rの箇所で折り曲げ加工される。タング部12の端部には4つの電極パッド21,22,23,24が形成されている。
サスペンション本体部10の他端部には4つの電極パッド31,32,33,34が形成されている。タング部12上の電極パッド21〜24とサスペンション本体部10の他端部の電極パッド31〜34とは、それぞれ書込用配線パターンW1,W2および読込用R1,R2により電気的に接続されている。また、サスペンション本体部10には複数の孔部Hが形成されている。
サスペンション基板1を備える図示しないハードディスク装置においては、磁気ディスクに対する情報の書込み時に一対の書込用配線パターンW1,W2に電流が流れる。また、磁気ディスクに対する情報の読込み時に一対の読込用配線パターンR1,R2に電流が流れる。
次に、サスペンション基板1の書込用配線パターンW1,W2およびその周辺部分について詳細に説明する。図2は、書込用配線パターンW1,W2の一部およびその周辺部分の拡大平面図である。図3(a)は図2のA−A線断面図であり、図3(b)は図2のB−B線断面図であり、図3(c)は図2のC−C線断面図である。
図2に示すように、書込用配線パターンW1,W2は互いに離間して延びている。書込用配線パターンW1は、所定の領域において互いに離間した2本の配線部W1a,W1bに分離している。配線部W1a,W1bの一端部は互いに結合して1本の書込用配線パターンW1に一体化し、配線部W1a,W1bの他端部は互いに結合して1本の書込用配線パターンW1に一体化している。それにより、書込用配線パターンW1に配線部W1a,W1bで囲まれた開口部H1が形成されている。
同様に、書込用配線パターンW2は、所定の領域において互いに離間した2本の配線部W2a,W2bに分離している。配線部W2a,W2bの一端部は互いに結合して1本の書込用配線パターンW2に一体化し、配線部W2a,W2bの他端部は互いに結合して1本の書込用配線パターンW2に一体化している。それにより、書込用配線パターンW2に配線部W2a,W2bで囲まれた開口部H2が形成されている。
配線部W1a,W1bおよび配線部W2a,W2bは、それぞれ互いに平行に延びている。配線部W1a,W1bで囲まれた開口部H1内の領域にグランドパターンG1が配置され、配線部W2a,W2bで囲まれた開口部H2内の領域にグランドパターンG2が配置されている。このようにして、書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2は同一平面上に配置されている。
図3(a)に示すように、サスペンション本体部10上に第1の絶縁層41が形成されている。第1の絶縁層41上に書込用配線パターンW1,W2が形成されている。
図3(b)に示すように、書込用配線パターンW1は互いに離間した配線部W1a,W1bに分離し、その間にグランドパターンG1が形成されている。また、書込用配線パターンW2は互いに離間した配線部W2a,W2bに分離し、その間にグランドパターンG2が形成されている。書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2を覆うように、第1の絶縁層41上に第2の絶縁層42が形成されている。
なお、図3(c)に示すように、グランドパターンG1,G2の両端部は、第1の絶縁層41に形成されたスルーホールhを通してサスペンション本体部10に接続されている。これにより、グランドパターンG1,G2の電位が安定に維持される。
(2)サスペンション基板の製造
サスペンション基板1の製造方法を説明する。ここでは、図1のタング部12、電極パッド21〜24,31〜34、孔部Hおよび読込用配線パターンR1,R2の形成工程についての説明は省略する。
図4は、本発明の一実施の形態に係るサスペンション基板1の製造工程を示す縦断面図である。なお、図4に示す断面は、上記の図2のB−B線断面に対応している。
初めに、図4(a)に示すように、ステンレス鋼(SUS)からなる長尺状基板をサスペンション本体部10として用意する。そして、サスペンション本体部10上に第1の絶縁層41を形成する。
サスペンション本体部10としては、ステンレス鋼に代えてアルミニウム(Al)等の他の材料を用いてもよい。サスペンション本体部10の厚みは例えば5μm以上50μm以下であり、10μm以上30μm以下であることが好ましい。第1の絶縁層41の厚みは例えば3μm以上20μm以下であり、5μm以上15μm以下であることが好ましい。
第1の絶縁層41および後の工程で形成される第2の絶縁層42は、例えばポリイミド樹脂に高い比誘電率を有するチタン酸バリウムを添加して分散させることにより形成することができる。ポリイミド樹脂へのチタン酸バリウムの添加量を調整することにより、第1および第2の絶縁層41,42の比誘電率を調整することができる。また、例えばポリイミド樹脂に空気を分散させることにより第1および第2の絶縁層41,42の比誘電率を低下させることもできる。
本実施の形態において、第1および第2の絶縁層41,42の比誘電率は例えば2以上12以下であり、2.5以上8以下であることが好ましい。第1および第2の絶縁層41,42には、ポリイミド樹脂に代えてエポキシ樹脂を用いてもよい。また、チタン酸バリウムに代えて、チタン酸鉛等の他のチタン酸塩、ジルコン酸バリウム等のジルコン酸塩、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)等の他の高誘電率物質を用いてもよい。
続いて、図4(b)に示すように、第1の絶縁層41上に例えばスパッタリングにより銅(Cu)からなる金属層50を形成する。そして、図4(c)に示すように、金属層50上に所定のパターンを有するエッチングレジスト51を形成する。エッチングレジスト51は、例えば、ドライフィルムレジスト等により金属層50上にレジスト膜を形成し、そのレジスト膜を所定のパターンで露光し、その後、現像することにより形成される。
次に、図4(d)に示すように、エッチングにより、エッチングレジスト51の下の領域を除く金属層50の領域を除去する。そして、図4(e)に示すように、エッチングレジスト51を剥離液により除去する。これにより、書込用配線パターンW1(配線部W1a,W1b)、書込用配線パターンW2(配線部W2a,W2b)およびグランドパターンG1,G2が形成される。
なお、金属層50の形成前に、グランドパターンG1,G2の端部が配置される第1の絶縁層41の部分に予めスルーホールh(図3(c))を形成しておく。この場合、そのスルーホールhを通してグランドパターンG1,G2の端部をサスペンション本体部10に接続することができる。
その後、図4(f)に示すように、書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2を覆うように第1の絶縁層41上に第2の絶縁層42を形成する。これにより、サスペンション基板1が完成する。
なお、図4においては、サブトラクティブ法により書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2を形成する場合について説明したが、セミアディティブ法等の他の方法により書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2を形成してもよい。
書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2は、銅に限らず、金(Au)、アルミニウム等の他の金属、または銅合金、アルミニウム合金等の合金を用いて形成することができる。
書込用配線パターンW1,W2の厚みは例えば3μm以上16μm以下であり、6μm以上13μm以下であることが好ましい。配線部W1a,W1b,W2a,W2bに分離していない書込用配線パターンW1,W2の部分の幅は例えば12μm以上60μm以下であり、16μm以上50μm以下であることが好ましい。配線部W1a,W1b,W2a,W2bの幅は例えば6μm以上30μm以下であり、8μm以上25μm以下であることが好ましい。
配線部W1a,W1bに分離していない書込用配線パターンW1の部分の幅は、配線部W1a,W1bの幅の合計に等しいことが好ましい。同様に、配線部W2a,W2bに分離していない書込用配線パターンW2の部分の幅は、配線部W2a,W2bの幅の合計に等しいことが好ましい。
グランドパターンG1,G2の厚みは例えば3μm以上16μm以下であり、6μm以上13μm以下であることが好ましい。グランドパターンG1,G2の幅は例えば10μm以上80μm以下であり、15μm以上60μm以下であることが好ましい。
書込用配線パターンW1,W2の間隔は、例えば5μm以上100μm以下であり、10μm以上60μm以下であることが好ましい。また、配線部W1a,W1bとグランドパターンG1との間隔および配線部W2a,W2bとグランドパターンG2との間隔は例えば5μm以上50μm以下であり、10μm以上30μm以下であることが好ましい。
上記構成において、第1の絶縁層41と書込用配線パターンW1,W2との間および第1の絶縁層41とグランドパターンG1,G2との間にそれぞれ金属薄膜を形成してもよい。この場合、第1の絶縁層41と書込用配線パターンW1,W2との密着性および第1の絶縁層41とグランドパターンG1,G2との密着性が向上される。
第2の絶縁層42の厚みT1(図4(f))は例えば5μm以上30μm以下であり、10μm以上20μm以下であることが好ましい。
(3)効果
本実施の形態に係るサスペンション基板1においては、書込用配線パターンW1,W2の一部が互いに離間した配線部W1a,W1b,W2a,W2bに分離し、配線部W1a,W1bで囲まれた開口部H1および配線部W2a,W2bで囲まれた開口部H2にグランドパターンG1,G2がそれぞれ配置される。このような構成により、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスを低減することが可能となる。
(4)実施例および比較例
(4−1)実施例
実施例として、図1〜図3に示したサスペンション基板1を作製した。なお、書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2の材料として銅を用いた。また、書込用配線パターンW1,W2の分離していない部分の幅をそれぞれ20μmとし、配線部W1a,W1b,W2a,W2bの幅をそれぞれ10μmとし、グランドパターンG1,G2の幅をそれぞれ10μmとした。また、書込用配線パターンW1,W2およびグランドパターンG1,G2の厚みをそれぞれ10μmとした。
また、配線部W1a,W1bとグランドパターンG1との間隔および配線部W2a,W2bとグランドパターンG2との間隔をそれぞれ10μmとした。また、第1の絶縁層41の厚みを10μmとし、第2の絶縁層42の厚みを5μmとした。また、第1および第2の絶縁層41,42の比誘電率をそれぞれ3とした。
(4−2)比較例
図5は、比較例としてのサスペンション基板を示す模式的断面図である。図5のサスペンション基板1aが実施例2のサスペンション基板1と異なるのは次の点である。
サスペンション基板1aにおいては、書込用配線パターンW1,W2が配線部W1a,W1b,W2a,W2bに分離していない。また、グランドパターンG1,G2の代わりにサスペンション本体部10と第1の絶縁層41との間に銅からなるグランド層45が形成されている。
なお、書込用配線パターンW1,W2の厚みをそれぞれ10μmとし、幅をそれぞれ20μmとした。また、書込用配線パターンW1,W2の間隔を20μmとした。また、グランド層45の厚みを3μmとした。
ここで、実施例のサスペンション基板1の製造時には、上記のようにスパッタリングを1回しか行わない。それに対して、比較例のサスペンション基板1aの製造時には、グランド層45の形成時および書込用配線パターンW1,W2の形成時のそれぞれにおいてスパッタリングを行う必要がある。
このように、本実施の形態では、製造時におけるスパッタリングの回数を削減することができる。それにより、製造コストを抑制することができるとともに、生産効率を向上させることができる。
(4−3)評価
実施例および比較例のサスペンション基板1,1aにおいて、差動モード入力および差動モード出力(Sdd21)における利得を調べた。また、実施例および比較例のサスペンション基板1,1aにおけるインピーダンスをタイムドメインリフレクトメトリ(TDR)の原理を用いて計算した。なお、負の利得は損失を示す。
図6は差動モード入力および差動モード出力における利得を計算した結果を示す図である。図6において、縦軸が利得を示し、横軸が信号の周波数を示す。図7は、実施例および比較例のサスペンション基板1,1aにおけるインピーダンスを計算した結果を示す図である。図7において、解析を行った区間は約0.1〜0.5nsである。
図6に示すように、実施例のサスペンション基板1での損失は、低周波領域から高周波領域まで比較例のサスペンション基板1aでの損失よりも小さかった。また、図7に示すように、実施例のサスペンション基板1におけるインピーダンスは約40〜45Ωであり、比較例のサスペンション基板1aにおけるインピーダンスは約80〜90Ωであった。
この結果から、配線部W1a,W1bの間および配線部W2a,W2bの間にグランドパターンG1,G2がそれぞれ配置されることにより、良好な伝送特性が得られるとともに、インピーダンスが低減されることがわかった。
(5)他の実施の形態
上記実施の形態では、書込用配線パターンW1,W2の一部が配線部W1a,W1bおよび配線部W2a,W2bにそれぞれ分離し、その間の開口部H1,H2にグランドパターンG1,G2が形成されるが、同様に、読込用配線パターンR1,R2の一部がそれぞれ分離し、その間の開口部にグランドパターンが形成されてもよい。
また、上記実施の形態のサスペンション基板1において、サスペンション本体部10を設けなくてもよい。
(6) 請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
上記実施の形態においては、書込用配線パターンW1が第1の配線パターンの例であり、書込用配線パターンW2が第2の配線パターンの例であり、グランドパターンG1が第1のグランドパターンの例であり、グランドパターンG2が第2のグランドパターンの例であり、配線部W1a,W1bが第1の配線部の例であり、配線部W2a,W2bが第2の配線部の例である。
また、サスペンション本体部10が金属基板の例であり、タング部12がヘッド部の例である。
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
本発明は、種々の電気機器または電子機器等に利用することができる。
本発明の一実施の形態に係るサスペンション基板の平面図である。 書込用配線パターンの一部およびその周辺部分の拡大平面図である。 図2のA−A線断面、B−B線断面およびC−C線断面である。 本発明の一実施の形態に係るサスペンション基板の製造工程を示す図である。 比較例のサスペンション基板の模式的断面図である。 差動モード入力および差動モード出力における利得を計算した結果を示す図である。 実施例および比較例におけるインピーダンスの計算結果を示す図である。 従来のサスペンション基板の縦断面図である。
符号の説明
1 サスペンション基板
10 サスペンション本体部
12 タング部
41 第1の絶縁層
42 第2の絶縁層
G1,G2 グランドパターン
R1,R2 読取用配線パターン
W1,W2 書込用配線パターン
W1a,W1b,W2a,W2b 配線部
H1,H2 開口部

Claims (8)

  1. 第1の絶縁層と、
    前記第1の絶縁層上に配置され、第1の開口部を有する第1の配線パターンと、
    前記第1の絶縁層上で前記第1の配線パターンの前記第1の開口部内に配置される第1のグランドパターンとを備えたことを特徴とする配線回路基板。
  2. 前記第1の配線パターンは、一定の範囲で互いに離間した複数の第1の配線部を有し、前記複数の第1の配線部間に前記第1の開口部が形成されることを特徴とする請求項1記載の配線回路基板。
  3. 前記複数の第1の配線部の幅の合計は、第1の配線パターンの離間していない部分の幅と等しいことを特徴とする請求項2記載の配線回路基板。
  4. 金属基板をさらに備え、
    前記第1の絶縁層は、前記金属基板上に形成され、
    前記第1のグランドパターンは、前記金属基板に電気的に接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の配線回路基板。
  5. 前記金属基板に設けられ、信号の読み書きを行うためのヘッド部をさらに備え、
    前記第1の配線パターンは、前記ヘッド部に電気的に接続されることを特徴とする請求項4記載の配線回路基板。
  6. 前記第1の配線パターンおよび前記第1のグランドパターンを覆うように前記第1の絶縁層上に形成された第2の絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の配線回路基板。
  7. 前記第1の絶縁層上に前記第1の配線パターンに間隔をおいて配置され、第2の開口部を有する第2の配線パターンと、
    前記第1の絶縁層上で前記第2の配線パターンの前記第2の開口部内に配置される第2のグランドパターンとをさらに備え、
    前記第1および第2の配線パターンは、信号線路対を形成することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の配線回路基板。
  8. 第1の絶縁層上に第1の開口部を有する第1の配線パターンを形成する工程と、
    前記第1の絶縁層上で前記第1の配線パターンの前記第1の開口部内に第1のグランドパターンを形成する工程とを備えたことを特徴とする配線回路基板の製造方法。
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