JP5463824B2 - フレキシャー、サスペンション、ヘッド付サスペンション、ハードディスクドライブ、およびフレキシャーの製造方法 - Google Patents
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Description
圧電素子は電圧が加えられると伸縮する性質をもつ素子であり、ロードビームに設けられた空隙部を介して、揺動可能な先端部と固定基端部とを架け渡す構成で設置される。そして、この圧電素子に電圧を与えることで、先端部に実装された磁気ヘッドスライダを微小に動かして、精密なトラッキング動作を行うというものである。
ここで、ロードビーム111はフレキシャーに比べ厚みがあり、図10に示すように、圧電素子112、113は、磁気ヘッドスライダ121が実装される先端部からは離れた厚みのある部分に搭載されていた。そして搭載される圧電素子112、113は、ミリアクチュエータと呼ばれる比較的大きなサイズの圧電素子であった。
まず、本発明のフレキシャーについて説明する。
図1は、本発明のフレキシャーの一例を示す概略平面図である。図1に示されるフレキシャー10は、先端部分に磁気ヘッドスライダ実装領域1と、末端部分に読取回路または書込回路と接続するためのテールパット3とを有し、磁気ヘッドスライダ実装領域1とテールパット3との間に、磁気ヘッドスライダと電気的に接続する信号用の配線2を有するものである。
ここで、配線2は、相互の電気的な影響を極力避けるため、およびフレキシャーの力学的平衡を保つため、各々、フレキシャーの外周に沿うように配設されている。
図2(a)、(b)に示されるように、フレキシャー10は金属基板11、絶縁層12、導電層13の積層体構造を基本構成とし、圧電素子19の伸縮によって磁気ヘッドスライダが揺動可能となるように、磁気ヘッドスライダが実装される部位である揺動部16と、フレキシャー10のその他の部位である固定部17とは、空隙部18を挟んで圧電素子19によって架橋されているような構成になっている。
なお、図2(a)、(b)における導電層13は、腐食防止等のための保護層として、めっき層15が形成されている。
また、圧電素子19の電極部21の下には凹状構造体24が設けられており、凹状構造体24の凹部には、圧電素子19をフレキシャーに固定するための接着剤26が配設されている。凹状構造体24は、絶縁層12を加工して得られた側壁と、導電層13を加工して得られた底部とからなり、側壁で囲まれた凹部に接着剤26が配設される。
なお、図2においては、圧電素子19は、凹状構造体24の開口部を閉ざすような形態でフレキシャーに実装されているが、上述のとおり、凹状構造体24の大きさは、図2に示す形態に限定されるものではない。ただし、図2に示すように、圧電素子19により凹状構造体24の開口部を閉ざすような形態とすることで、凹状構造体24の開口部からの接着剤26の流出を防止することができ、接着剤26の流出による圧電素子やフレキシャーの汚染を防止することができる点、好ましい。
金属基板11の材料は、例えばステンレススティール(SUS)を用いることができる。膜厚としては、例えば10μm〜30μmの範囲内、中でも15μm〜25μmの範囲内であることが好ましい。
絶縁層12の材料としては、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えばポリイミド(PI)等を挙げることができる。絶縁層12の膜厚としては、例えば1μm〜30μmの範囲内、中でも3μm〜20μmの範囲内、特に5μm〜10μmの範囲内であることが好ましい。
導電層13の材料としては、導電性が良好であるものであれば特に限定されるものではないが、例えば銅(Cu)を挙げることができる。導電層13の膜厚としては、例えば1μm〜18μmの範囲内、中でも5μm〜12μmの範囲内が好ましい。
凹状構造体24は、絶縁層12を加工して得られた側壁と、導電層13を加工して得られた底部とからなり、側壁で囲まれた凹部に接着剤が配設される。
凹状構造体24の側壁は、圧電素子19を実装する際に支持台としても機能し、側壁の厚さ(高さ)は、いずれの部位も絶縁層12の厚さと同一であるため、圧電素子19を水平に実装することが容易となる。
図3(b)に示すように、接着剤26は、圧電素子19と接着するために、凹状構造体24の側壁の高さ(絶縁層12の厚み)よりも高く(厚く)配設される。
ここで、凹部23の容量は、接着剤26の配設量よりも大きくなるように構成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、接着剤の塗れ広がりを凹状構造体24の側壁があたかもダムのように制限するため、接着剤の塗れ広がりによる圧電素子19やフレキシャー10の汚染を防止することができるからである。
一方、圧電素子19の胴部20の中央部に凹状構造体24を設けた場合は、圧電素子19の伸縮動作を阻害する恐れがある。
接着剤26の材料としては、圧電素子19を固定する接着能力があれば特に限定されるものではないが、例えば、磁気ヘッドスライダをフレキシャーに固定する際に使用されるエポキシ系樹脂やオーバーコート剤等を挙げることができる。
めっき層15の材料としては、導電性を有し、導電層13の腐食等を防止できるものであれば特に限定されないが、例えば金(Au)、またはニッケル−金(Ni−Au)を挙げることができる。
めっき層15の膜厚は、例えば5μm以下、中でも1μm〜2μmの範囲内であることが好ましい。
圧電素子19としては、圧電効果が良好であり、フレキシャーへの搭載に耐えうる強度のものであれば特に限定されるものではないが、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を挙げることができる。
圧電素子19の電極部21と、揺動部16および固定部17の導電層13より形成された電極部とを接合する接合用導電性材料22としては、鉛含有ハンダ、または、鉛フリーハンダを用いることができる。中でも、本発明においては、鉛フリーハンダを用いることが好ましい。環境への負荷を低減できるからである。上記鉛フリーハンダとしては、具体的には、Sn−Sb系、Sn−Cu系、Sn−Cu−Ni系、Sn−Ag系、Sn−Ag−Cu系、Sn−Ag−Cu−Bi系、Sn−Zn系、Sn−Ag−In−Bi系、Sn−Bi系、及びSn−In系のハンダ等を挙げることができる。また、導電性ペーストのように純金属でなくても良い。
次に、本発明のフレキシャーの製造方法について説明する。本発明のフレキシャーの製造方法は、上述した構成を有するフレキシャーを得ることができる方法であれば特に限定されるものではない。以下、本発明のフレキシャーの製造方法の一例について、図5〜6を用いて説明する。
まず、金属基板11、絶縁層12および導電層13がこの順に積層された積層体を用意する(図5(a))。なお、本来、絶縁層12と導電層13の間には、シード層(Ni−Cr−Cuスパッタリング層)と呼ばれる層があるが図5では簡略化のために省略している。
次に、金属基板11の表面にパターン状のレジスト25aを形成する。同様に、導電層13の表面にもパターン状のレジスト25bを形成する(図5(b))。
レジスト25a、25bは、固体状のレジストであっても良く、液体状のレジストであっても良いが、工程数が少なくなる点で、固体状のレジストであることが好ましい。具体的には、ドライフィルムレジスト(DFR)を用いることが好ましい。
この加工により、凹状構造体24の底部、および接合用導電性材料22が設けられる部位が形成される。
例えば、金属基板11がSUSである場合は、塩化第二鉄系エッチング液を用いることができる。導電層13が銅からなる場合は、塩化第二鉄系エッチング液または塩化銅系エッチング液を用いることができる。本発明においては、パターン状のレジスト25a、25bを形成した後、金属基板11および導電層13を別々にエッチングしても良く、金属基板11および導電層13を同時にエッチングしても良い。
次に、金属基板11および絶縁層12の表面にパターン状のレジスト25cを形成し(図5(d))、化学エッチング液を用いて絶縁層12をエッチングし、その後レジスト25cを剥離することにより、絶縁層12を所定の形状に加工する(図5(e))。なお、このエッチング加工は、プラズマエッチングにより行われても良い。
この絶縁層12のエッチング工程において、空隙部18と、接合用導電性材料22が設けられる部位と、凹状構造体24の側壁を形成することができる。
次に、導電層13の露出する部分に金(Au)めっき、またはニッケル−金(Ni−Au)めっきを施すことにより、めっき層15を形成する(図6(f))。
めっき層15の形成は、一般的なめっき法により形成可能である。中でも本発明においては、電解めっき法により形成することが好ましい。
次に、圧電素子19を固定するための接着剤26を凹状構造体24の所定の位置に配設する(図6(g))。
接着剤26を所定の位置に配設する方法としては、特に限定されるものではないが、例えばディスペンス法、インクジェット法等を挙げることができる。
配設された接着剤26の高さとしては、凹状構造体24の側壁となる絶縁層12の厚みよりも高くなければならない。圧電素子19は絶縁層12から加工された凹状構造体24の側壁で支持されるため、配設された接着剤26が前記側壁よりも高くなければ、圧電素子19を接着によって充分に固定できないからである。
接着剤26の材料としては、圧電素子19を固定する接着能力があれば特に限定されるものではないが、例えば、磁気ヘッドスライダをフレキシャーに固定する際に使用されるエポキシ系樹脂やオーバーコート剤等を挙げることができる。
次に、圧電素子19を所定の位置に搭載し、接着剤26により固定する(図6(h))。
ここで、凹状構造体24の側壁は、圧電素子19を実装する際に支持台としても機能し、側壁の厚さ(高さ)は、いずれの部位も絶縁層12の厚さと同一であるため、圧電素子19を水平に実装することが容易となる。
上記接合用導電性材料22を形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えばSn−Ag−Cu系の鉛フリーハンダを用い、スクリーン印刷法、ディスペンス法、ハンダジェット法等により形成する方法を挙げることができ、中でもハンダジェット法が好ましい。圧電素子を必要以上に加熱しないで済むからである。
次に、本発明のサスペンションについて説明する。本発明のサスペンションは、上述したフレキシャーを含むことを特徴とするものである。
次に、本発明のヘッド付サスペンションについて説明する。本発明のヘッド付サスペンションは、上述したサスペンションと、該サスペンションに実装された磁気ヘッドスライダとを有するものである。
次に、本発明のハードディスクドライブについて説明する。本発明のハードディスクドライブは、上述したヘッド付サスペンションを含むことを特徴とするものである。
(実施例1)
上述で説明した製造方法に従って、図2および図3に示すような、凹部が1個形成された形態の凹状構造体24を揺動部16側と固定部17側の2箇所に有する構成の本発明に係るフレキシャー10を製造した。ここで、金属基板11には厚さ20μmのSUSを用い、絶縁層12には厚さ10μmのポリイミドを用い、導電層3には厚さ9μmの銅を用いた。
また、めっき層15には厚さ1μmの金(Au)を、接着剤26にはエポキシ系樹脂を、圧電素子19には伸縮方向(長手方向)の長さが900μm、伸縮方向に垂直な方向(短手方向)の長さが200μmのチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を、接合用導電性材料22にはSn−Ag−Cu系鉛フリーハンダを、それぞれ用いた。
得られたフレキシャーは、圧電素子が水平に実装されており、圧電素子の伸縮動作を阻害することなく、トラッキング動作のさらなる微調整が可能なものであった。
2・・・配線
3・・・テールパット
10・・・フレキシャー
11・・・金属基板
12・・・絶縁層
13・・・導電層
15・・・めっき層
16、111a・・・揺動部
17、111b・・・固定部
18、111e・・・空隙部
19、112、113・・・圧電素子
20・・・胴部
21・・・電極部
22・・・接合用導電性材料
23・・・凹部
24・・・凹状構造体
25a、25b、25c・・・レジスト
26・・・接着剤
30・・・ロードビーム
40・・・サスペンション
41・・・磁気ヘッドスライダ
50・・・ヘッド付サスペンション
60・・・ハードディスクドライブ
61・・・ディスク
62・・・スピンドルモータ
63・・・アーム
64・・・ボイスコイルモータ
65・・・ケース
110・・・磁気ヘッド装置
111・・・ロードビーム
111f、111g・・・切欠部
115・・・接着樹脂
121・・・スライダ
Claims (10)
- 金属基板と、前記金属基板の片面に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された信号用の配線と、前記配線と電気的に接続される磁気ヘッドスライダの実装領域と、前記磁気ヘッドスライダの位置を変化させるための圧電素子を有するフレキシャーであって、
前記フレキシャーは、揺動部と固定部が空隙部を挟んで前記圧電素子によって架橋された構成になっており、
前記圧電素子の端部近傍の前記揺動部と前記固定部に、側壁で囲まれた凹部を有する凹状構造体が設けられており、
前記凹状構造体の側壁の上に前記圧電素子が搭載されており、
前記凹状構造体の凹部には前記圧電素子を前記フレキシャーに固定するための接着剤が配設されていることを特徴とするフレキシャー。 - 前記凹状構造体が、前記絶縁層を加工して形成される側壁を有することを特徴とする請求項1に記載のフレキシャー。
- 前記凹状構造体の凹部の容量が、前記接着剤の配設量よりも大きいことを特徴とする請求項1〜2のいずれかに記載のフレキシャー。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のフレキシャーを含むことを特徴とするサスペンション。
- 請求項4に記載のサスペンションと、前記サスペンションの前記実装領域に実装された磁気ヘッドスライダとを有することを特徴とするヘッド付サスペンション。
- 請求項5に記載のヘッド付サスペンションを含むことを特徴とするハードディスクドライブ。
- 金属基板と、前記金属基板の片面に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成された信号用配線と、前記信号用配線と電気的に接続される磁気ヘッドスライダの実装領域と、前記磁気ヘッドスライダの位置を変化させるための圧電素子を有し、揺動部と固定部が空隙部を挟んで前記圧電素子によって架橋された構成のフレキシャーの製造方法であって、
前記揺動部と前記固定部に、側壁で囲まれた凹部を有する凹状構造体を形成し、
前記凹状構造体の凹部に前記圧電素子を前記フレキシャーに固定するための接着剤を配設し、
前記凹状構造体の側壁の上に前記圧電素子を搭載して前記接着剤で前記圧電素子を固定し、
その後、前記圧電素子の電極部を接合用導電性材料によりフレキシャーに接合することにより、
前記圧電素子を実装することを特徴とするフレキシャーの製造方法。 - 前記凹状構造体の形成において、前記絶縁層を加工して前記凹状構造体の側壁を形成することを特徴とする請求項7に記載のフレキシャーの製造方法。
- 前記接合用導電性材料に導電性ペーストを用いることを特徴とする請求項7〜8のいずれかに記載のフレキシャーの製造方法。
- 前記圧電素子の電極部の接合に、ハンダジェットを用いることを特徴とする請求項7〜9のいずれかに記載のフレキシャーの製造方法。
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