JP5416887B2 - ディスク装置用サスペンションのクリーニング方法 - 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の製造時に付着したパーティクルを無害化するためのクリーニング方法に関する。

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、前記キャリッジにベースプレートを介して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。前記ベースプレートとロードビームとの間に、ばね性を有するヒンジ部材が設けられることもある。

前記フレキシャやロードビームなどの金属製のワークは、プレス等の機械加工やエッチング等によって所定の形状に形成されている。このためワークの表面には、加工時に例えば工具が接するなどしてワークの一部が削り取られてパーティクルが発生し、このパーティクルがワークの表面に付着していることがある。このようなパーティクルは、洗浄液によって洗浄するだけではワークから除去しきれずにワークの表面に残留することがある。

ワークに付着したパーティクル等の汚染物質を除去するために、例えば下記特許文献１に開示されているように、被洗浄面に液体を供給し、かつ、レーザビーム（エキシマレーザ光）を照射することが提案されている。この従来技術では、フォトン（光子）の運動量によってパーティクルを被洗浄面から剥離させ、さらに、レーザビームによるサーマルショックによって被洗浄面に振動を励起させ、パーティクルを放出する（横方向にはじく）ものである。このためレーザビームを被洗浄面に対して斜め方向から照射することが有効であると説明されている。
特開２０００−２０２３８５号公報

前記特許文献１では、被洗浄面に接する洗浄液にパーティクルが残留していると、洗浄液を乾燥させたときに被洗浄面にパーティクルが再付着してしまう可能性がある。しかも液とレーザビームの双方を用いるために洗浄装置や洗浄工程が複雑になるという問題がある。

従ってこの発明は、ディスク装置用サスペンションの製造時に付着したパーティクルを洗浄液を用いることなく無害化することができるクリーニング方法を提供することにある。

実施形態のクリーニング装置は、加工されたワークを有するディスク装置用サスペンションをクリーニングするための装置であって、前記ワークを所定の位置に支持するためのワーク支持部と、前記ワークの被クリーニング面に向けて単位照射領域当たりの加熱量が制御されたレーザビーム（例えばデフォーカスされたレーザビーム）を照射するレーザ照射装置と、前記レーザビームが照射される領域の温度が、前記ワークに付着している可能性のあるパーティクルまたは前記ワークの少なくとも一部が溶融する温度以上でかつパーティクルおよび前記ワークの一部が沸騰しない温度となるように前記レーザ照射装置を制御することにより前記領域を加熱し前記パーティクルを前記ワークに溶着またはワークに溶け込ませるレーザビーム制御手段とを具備している。

なお、レーザビームをデフォーカスする代わりに、集光されたレーザビームを単位照射領域内で高速スキャンすることにより、単位照射領域当たりの加熱量を制御するようにしてもよい。すなわちデフォーカスあるいは単位照射領域内でのレーザビームの高速スキャン等によって、単位照射領域内でレーザビームの照射エネルギーが均質化される。

本発明の好ましい形態では、前記ワークを前記レーザビームに対して相対的に移動させる移動手段を有し、前記レーザビームを前記被クリーニング面に向けて単位照射領域ごとに照射しかつこの単位照射領域を前記被クリーニング面に沿って移動させることにより、被クリーニング面全体に前記レーザビームを照射する。
前記レーザ照射装置は、前記レーザビームを所定の発光間隔で前記被クリーニング面に向けて照射し、かつ、その発光間隔を調整可能であるとよい。

また前記ワークの表面にパーティクルが存在するか否かを識別するためのパーティクル検査装置をさらに有し、前記パーティクル検査装置によってパーティクルが存在していると判断されたときに前記被クリーニング面に前記レーザビームを照射するようにしてもよい。

本発明のクリーニング方法は、ステンレス鋼板からなる前記ワークの一部でプレスによる切断加工のための金型が接した切断部分である被クリーニング面に向けて単位照射領域当たりの加熱量が制御されたパルス状のレーザビームを照射するレーザ照射工程を有し、前記レーザ照射工程では、前記パルス状のレーザビームを照射する領域の温度が、前記ワークの前記切断部分に付着している可能性のある前記ステンレス鋼のパーティクルまたは前記ワークの少なくとも一部が溶融する温度以上でかつパーティクルおよび前記ワークの一部が沸騰しない温度となるように前記レーザビームを前記切断部分の切断面の縁に沿って照射しスキャンさせることにより前記領域をボイドが生じる温度未満に加熱するとともに該領域に存在する前記パーティクルを前記ワークの前記切断部分にボイドによる凝集体が発生しないようワークに溶け込ませることを特徴とする。

本発明によれば、ディスク装置用サスペンションに付着している可能性のあるパーティクルを洗浄液を用いることなく無害化させることができる。このためパーティクルがディスク装置に悪影響を与えることを防止することができる。

以下に本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１はクリーニング装置１０の一例を示している。このクリーニング装置１０によってディスク装置用サスペンションまたはその部品がクリーニングされる。図２はクリーニングされるディスク装置用サスペンション１１の一例を示している。

図２に示すディスク装置用サスペンション１１は、ベースプレート２０と、ロードビーム２１と、フレキシャ２２などを備えている。ベースプレート２０のボス部２５は、図示しないキャリッジアームに固定される。これらベースプレート２０と、ロードビーム２１と、フレキシャ２２等は、クリーニングの対象となるワークＷの一例である。

ベースプレート２０とロードビーム２１はステンレス鋼からなる。ロードビーム２１はベースプレート２０に固定される基部２１ａと、スライダ２６側に位置する先端部２１ｂなどを有している。ロードビーム２１の両側縁には、プレスによって加工（折曲）された部分２７が形成されている。この部分２７がプレスによって加工される際に、プレス金型と接することにより、汚染の原因物質であるパーティクルが生じ、ロードビーム２１に付着している可能性がある。

フレキシャ２２はロードビーム２１よりも薄いステンレス鋼板からなり、ばね性を有している。フレキシャ２２はレーザ溶接等の固定手段によってロードビーム２１に固定されている。フレキシャ２２の先端部付近にタング部（ジンバル部）３０が形成されている。タング部３０に磁気ヘッドとして機能するスライダ２６が取付けられる。フレキシャ２２の一部に、精密プレスによって加工（切断）された部分３１が形成されている。この部分３１が切断される際に、プレス金型と接することにより、汚染の原因物質であるパーティクルが生じ、フレキシャ２２に付着している可能性がある。

図１に示されたクリーニング装置１０は、ワークＷを保持するためのワーク支持部４０と、レーザ照射装置４１と、レーザビーム制御手段４２と、レーザ照射装置４１に対してワークＷを相対移動させるための移動手段４３と、パーティクル検査装置４４などを含んでいる。ワークＷの一例は、前述したディスク装置用サスペンション１１であるが、サスペンション１１を構成する部品（例えばロードビーム２１やフレキシャ２２）などであってもよい。

ワーク支持部４０は、ワークＷを所定の位置に保持する機能を有し、図１に矢印Ｘで示す方向と、矢印Ｘと直交する方向（水平方向）に移動可能であり、移動手段４３によって前記各方向に駆動される。なお、ワーク支持部４０を昇降可能とし、昇降機構によってワーク支持部４０を上下方向に移動できるように構成してもよい。

レーザ照射装置４１は、ワーク支持部４０上に支持されたワークＷのクリーニングすべき部位（被クリーニング面）に向けて、単位照射領域当たりの加熱量が制御されたレーザビーム５０（例えばデフォーカスされたレーザビーム）を照射する機能を有している。なお、レーザビームをデフォーカスする代わりに、フォーカスされたレーザビーム（一点に集光されたレーザビーム）を単位照射領域内で高速スキャンすることにより、単位照射領域当たりの加熱量を制御するようにしてもよい。

このレーザ照射装置４１は、レーザヘッド５１と、レーザ発振機５２と、レーザ発振機５２が出力したレーザビームをレーザヘッド５１に導くための光学ガイド部材５３などを備えている。レーザ発振機５２の一例は、波長１．０６μｍ、最大出力１５ＷのＦＡＹｂレーザ発振機であり、後述するように出力と発光間隔を変化させることが可能である。

レーザ照射装置４１は焦点位置調整機構６０を備えている。この焦点位置調整機構６０は、ワークＷの被クリーニング面にレーザビームを照射する際に、レーザビーム５０の焦点位置Ｆ１を適正な量だけデフォーカスさせる機能を有している。焦点位置調整機構６０によってデフォーカスされたレーザビーム５０が被クリーニング面に照射される。

レーザビーム制御手段４２は、レーザビーム５０が照射される被クリーニング面の温度が、被クリーニング面に付着している可能性のあるパーティクル（具体的にはステンレス鋼の微粒子）またはワークＷの少なくとも一部が溶融する温度以上で、かつ、パーティクルおよびワークＷの一部が沸騰しない温度となるように、レーザ照射装置４１を制御する機能を有している。

レーザビーム制御手段４２は、所定の発光間隔でレーザビーム５０を被クリーニング面に向けて照射することができるように、発光間隔を調整することが可能である。レーザ出力が一定である場合、図３（Ａ）に示すように発光間隔Ｔ１が短いと（例えば１０μｓｅｃ）、発光１回あたりのレーザ強度は小さくなる。図３（Ｂ）に示すように発光間隔Ｔ２が長くなる（例えば５０μｓｅｃ）と、発光１回あたりのレーザ強度が大きくなる。発光間隔が短すぎると、自然冷却時間が短くなり、熱放出と熱伝導の関係でワークの表面温度が上がりすぎて熱変形や変色が生じるため、好ましくないことがある。従って発光間隔はワークＷの被クリーニング面の温度との関係でワークに応じて適正に設定される。

図４は被クリーニング面の一例である前記フレキシャ２２の加工された部分３１と、レーザビームの単位照射領域Ｓを模式的に示している。図４中に小さな丸で囲まれた領域が単位照射領域Ｓである。単位照射領域Ｓの直径は例えば２５μｍφである。レーザビームを単位照射領域Ｓに向けて照射するとともに、所定の発光間隔で単位照射領域Ｓを例えば矢印Ａで示す横方向に相対的に移動させ、いわゆるスキャンニングを行なう。

各単位照射領域Ｓにおいて、デフォーカスされたレーザビームによって被クリーニング面が加熱され、被クリーニング面に付着している可能性のあるパーティクルが溶融して被クリーニング面に溶着する。パーティクルが被クリーニング面に溶け込んでしまえばパーティクルは実質的に解消する。パーティクルが被クリーニング面に溶け込まずに被クリーニング面に残っていたとしても、パーティクルが被クリーニング面に強固に溶着することにより、パーティクルの剥離が防止されるためパーティクルが無害化される。

こうして被クリーニング面を図４中の矢印Ａ方向の全長にわたって加熱しクリーニングしたのち、単位照射領域Ｓを矢印Ｂ方向に１ピッチ分移動させ、再び単位照射領域Ｓを矢印Ａで示す方向に移動させることにより、被クリーニング面の全体がクリーニングされる。

図１に示すパーティクル検査装置４４は、例えばワークＷの表面を撮像するカメラ７０と、カメラ７０によって撮像されたワークＷの表面を画像処理することによりパーティクルの存在の有無を識別する画像処理装置７１などを有している。パーティクル検査装置４４によってワークＷにパーティクルが存在していると判断されたときに、前述のレーザ照射装置４１によって被クリーニング面にレーザビーム５０を照射するようにしてもよい。なお、パーティクル検査装置４４を用いることなく、無条件でワークＷのクリーニングを行なうようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態のクリーニング装置１０を用いて行なわれるクリーニング方法では、ワークＷの被クリーニング面に向けて単位照射領域当たりの加熱量が制御されたレーザビーム５０を照射するレーザ照射工程を有している。このレーザ照射工程では、レーザビーム５０が照射される単位照射領域Ｓの中心温度が、パーティクルまたはワークＷの少なくとも一部が溶融する温度以上でかつパーティクルおよびワークＷの一部が沸騰しない温度となるように、レーザ照射装置４１のレーザ出力や発光間隔、デフォーカス量などが制御される。

ワークＷの表面に付着したパーティクルは、ワークＷとの接触面積が少ないため、熱コンダクタンスが小さい。このためデフォーカスされたレーザビーム５０が照射されると、ワークＷが溶融する前にパーティクルが溶融する傾向がある。すなわちレーザビームを照射したときに、ワークＷ自身が高温となって過剰に溶融する前に、パーティクルを溶かしてワークＷに溶着させることが可能である。このためワークＷ自身が受ける熱影響（例えば変形や変色等）を抑えることができる。

本実施形態の場合、レーザ出力が例えば１．５Ｗではパーティクルが溶融不足となり、ワークＷ（母材）とパーティクルとの密着性が悪いため、何らかのきっかけによってパーティクルがワークＷから剥がれ落ちるおそれがある。レーザ出力が３．０Ｗと４．５Ｗのときには、パーティクルが適性にワークＷに溶け込み、剥離する可能性がなかった。

レーザ出力が例えば７．５Ｗと１３．５Ｗでは、パーティクルおよびワークが蒸発温度に達し、ボイドが発生した。ボイドが発生すると、気化したワークの一部（母材の金属）が１μｍ以下の凝集体を形成するため、新たな発塵物質が生じてしまい、好ましくないことが判った。

図５は、レーザ出力４．５Ｗ、発光間隔１０μｓｅｃのレーザビームによってクリーニングされたワークの一部を、走査型電子顕微鏡によって２０００倍に拡大した顕微鏡写真である。この写真（図５）の右側がクリーニングする前の組織であり、ワークＷの表面にスクラッチが見られる。写真（図５）の左側がクリーニング後の組織であり、スクラッチやパーティクルがワークに適正に溶け込んでほぼ滑らかな状態となっている。

図６は、レーザ出力４．５Ｗ、発光間隔５０μｓｅｃのレーザビームによってクリーニングされたワークの一部を２０００倍に拡大した顕微鏡写真である。この写真（図６）の左側がクリーニングする前の組織であり、ワークＷの表面にスクラッチが見られる。写真（図６）の右側がクリーニング後の組織であり、ワークＷの表面が溶融してボイドが生じる寸前であり、鱗状に盛り上がっている。

図７は、レーザ出力を７．５Ｗとし、レーザビームの焦点を被クリーニング面に位置させて加熱したワークの一部を２０００倍に拡大した顕微鏡写真である。この比較例では、レーザビームの照射領域の中心温度がワークの沸点を越えてしまい、溶融したワークの一部（母材の金属）が沸騰の圧力により飛ばされるなどして、ワークの表面が著しく荒れてしまっている。この比較例の場合には過剰な溶融によって新たなパーティクルが発生し、汚染の原因物質となるため好ましくない。

以上説明したように本実施形態では、レーザ出力が３．０〜４．５Ｗを推奨するが、レーザ出力や発光間隔、単位照射領域の移動速度などについては、ワークの材料や形状、大きさ等に応じて調整される。要するに、パーティクルまたはワークの少なくとも一部が溶融する温度以上で、しかもパーティクルおよびワークの少なくとも一部にボイドが生じる温度未満（沸点未満）となるようにレーザ出力等が設定される。

なお本発明を実施するに当たり、ワーク支持部やレーザ照射装置、ビーム制御手段をはじめとする発明の構成要素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。また本発明は、種々の形態のディスク装置用サスペンションおよびその部品のクリーニングに適用することができる。

本発明の一実施形態に係るクリーニング装置を模式的に示す側面図。 ディスク装置用サスペンションの一例を示す斜視図。 図１に示されたクリーニング装置のレーザ光の発光間隔とレーザ強度を示す図。 図１に示されたクリーニング装置によるレーザビームの照射領域と被クリーニング面とを模式的に示す斜視図。 図１に示されたクリーニング装置によって発光間隔１０μｓｅｃのレーザビームでクリーニングされたワークの金属組織を２０００倍に拡大した電子顕微鏡写真。 図１に示されたクリーニング装置によって発光間隔５０μｓｅｃのレーザビームでクリーニングされたワークの金属組織を２０００倍に拡大した電子顕微鏡写真。 被クリーニング面が沸点を越えてボイドが生じたワークの金属組織を２０００倍に拡大した電子顕微鏡写真。

符号の説明

Ｗ…ワーク
Ｓ…単位照射領域
１０…クリーニング装置
１１…ディスク装置用サスペンション
４０…ワーク支持部
４１…レーザ照射装置
４２…レーザビーム制御手段
４３…移動手段
４４…パーティクル検査装置
５０…レーザビーム

Claims (1)

1. 加工されたワークを有するディスク装置用サスペンションをクリーニングするための方法であって、
   ステンレス鋼板からなる前記ワークの一部でプレスによる切断加工のための金型が接した切断部分である被クリーニング面に向けて単位照射領域当たりの加熱量が制御されたパルス状のレーザビームを照射するレーザ照射工程を有し、
   前記レーザ照射工程では、前記パルス状のレーザビームが照射される領域の温度が、前記ワークの前記切断部分に付着している可能性のある前記ステンレス鋼のパーティクルまたは前記ワークの少なくとも一部が溶融する温度以上でかつパーティクルおよび前記ワークの一部が沸騰しない温度となるように前記レーザビームを前記切断部分の切断面の縁に沿って照射しスキャンさせることにより前記領域をボイドが生じる温度未満に加熱するとともに該領域に存在する前記パーティクルを前記ワークの前記切断部分にボイドによる凝集体が発生しないようワークに溶け込ませることを特徴とするディスク装置用サスペンションのクリーニング方法。

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