JP6042058B2 - サスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブ - Google Patents

Description

本発明は、サスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブに係り、とりわけ、外部接続基板の外部端子に接続される接続端子の断線を防止することができるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブに関する。

一般に、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、データが記憶されるディスクに対してデータの書き込みおよび読み取りを行う磁気ヘッドスライダが実装されたサスペンション用基板を備えている。このようなサスペンション用基板は、磁気ヘッドスライダが実装されるヘッド部から、外部接続基板（ＦＰＣ基板、フレキシブルプリント基板）が接合されるテール部に延びるように形成されており、金属支持層と、金属支持層に絶縁層を介して積層された複数の配線を有する配線層と、を備えている。各配線に電気信号を流すことにより、ディスクに対してデータの書き込みまたは読み取りが行われるようになっている。

サスペンション用基板のテール部には、上述したように、ＦＰＣ基板が接合されるようになっている。すなわち、サスペンション用基板のテール部には、各配線に接続された接続端子（フライングリード）が設けられており、各フライングリードが、金属支持層および絶縁層に形成された矩形状の開口部に並列配置されて露出し、この開口部を介して、各フライングリードが、ＦＰＣ基板のＦＰＣ端子に超音波接合または半田接合されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３１９１５号公報

しかしながら、開口部において並列されている複数のフライングリードのうち両外側に位置するフライングリードは、フライングリードに沿って延びる開口部の側縁に近接している。このことにより、両外側のフライングリードは、開口部の内方に位置するフライングリードより、金属支持層によって強固に保持されることになる。このため、超音波接合時、両外側のフライングリードには、内方のフライングリードより大きな応力がかかり、断線しやすいという問題がある。

また、超音波接合する際、位置合わせのずれ等によってＦＰＣ基板に対してサスペンション用基板が傾斜することがある。この場合には、この傾斜により、両外側に位置するフライングリードのうちＦＰＣ基板から離れた方のフライングリードの変形量が増え、当該フライングリードにかかる応力が増大する。このため、この場合においても、フライングリードが断線するという問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、外部接続基板の外部端子に接続される接続端子の断線を防止することができるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブを提供することを目的とする。

本発明は、ヘッドスライダが実装されるヘッド部から、外部接続基板が接合されるテール部に延びるサスペンション用基板において、絶縁層と、前記絶縁層の一方の面に設けられた金属支持層と、前記絶縁層の他方の面に設けられた配線層であって、複数の配線と、前記配線の各々に接続され、前記外部接続基板の外部端子に接合可能な接続端子と、を有する前記配線層と、を備え、前記金属支持層は、前記テール部に設けられ、前記接続端子を露出させる金属開口部と、前記金属開口部を画定し、前記接続端子の長手方向に直交する一対の金属開口端縁と、を有し、前記金属開口端縁の各々の両端部には、凹部が設けられていることを特徴とするサスペンション用基板を提供する。

上述した本発明によれば、接続端子を露出させる金属開口部を画定する各金属開口端縁の両端部には、凹部が設けられている。このことにより、外部接続基板の外部端子とサスペンション用基板の接続端子とを接合する際、各接続端子、とりわけ両外側に位置する接続端子にかかる応力を低減することができる。このため、接続端子の断線を防止することができる。

なお、上述したサスペンション用基板においては、前記絶縁層は、前記接続端子を露出させる絶縁開口部と、前記絶縁開口部を画定し、前記接続端子の長手方向に直交する一対の絶縁開口端縁と、を有し、前記金属開口端縁の各々は、対応する前記絶縁開口端縁に対して前記絶縁開口部の反対側に位置している、ことが好ましい。このことにより、各接続端子にかかる応力を、絶縁開口端縁に対応する位置に生じる応力と、金属開口端縁に対応する位置に生じる応力とに分散させることができ、接続端子の断線をより一層防止することができる。

本発明は、ベースプレートと、前記ベースプレートに、ロードビームを介して取り付けられた上述のサスペンション用基板と、を備えたことを特徴とするサスペンションを提供する。

本発明は、上述のサスペンションと、サスペンションに実装された前記ヘッドスライダと、を備えたことを特徴とするヘッド付サスペンションを提供する。

本発明は、上述のヘッド付サスペンションを備えたことを特徴とするハードディスクドライブを提供する。

本発明によれば、外部接続基板の外部端子に接続される接続端子の断線を防止することができる。

図１は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板の一例を示す平面図である。 図２は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、テール部を示す裏面図である。 図３は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、テール部の断面を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態におけるサスペンションの一例を示す平面図である。 図５は、本発明の実施の形態におけるヘッド付サスペンションの一例を示す平面図である。 図６は、本発明の実施の形態におけるハードディスクドライブの一例を示す斜視図である。 図７（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、フライングリードをＦＰＣ基板のＦＰＣ端子に接合する方法を説明する図であって、フライングリードの並列方向に沿った断面構造を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、フライングリードをＦＰＣ基板のＦＰＣ端子に接合する方法を説明する裏面図である。 図９は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、テール部の変形例を示す裏面図である。

図１乃至図９を用いて、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブについて説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

図１に示すように、サスペンション用基板１は、後述するヘッドスライダ（図５参照）１１２が実装されるヘッド部２から、ＦＰＣ基板（外部接続基板、フレキシブルプリント基板）１３１が実装されるテール部３に延びるように形成されている。なお、本実施の形態におけるヘッド部２は、実装されるヘッドスライダ１１２に接続されるヘッド端子３２に近接した領域を意味し、テール部３は、ＦＰＣ基板１３１に接続される後述するフライングリード３３に近接した領域を意味している。

図１、図３および図７に示すように、サスペンション用基板１は、絶縁層１０と、絶縁層１０の一方の面に設けられた金属支持層２０と、絶縁層１０の他方の面に設けられた配線層３０と、を備えている。このうち配線層３０は、読取配線および書込配線を含む複数の配線３１と、各配線３１に接続され、ＦＰＣ基板１３１（図７参照）のＦＰＣ端子（外部端子）１３３に接合可能なフライングリード（接続端子）３３と、を有している。なお、各フライングリード３３は、細長の矩形状に形成されている。また、各フライングリード３３には、さらに試験線３４が接続されており、サスペンション用基板１の製造時に、各配線３１の導通検査などを行うことができるようになっている。

図１乃至図３に示すように、金属支持層２０は、テール部３に設けられ、金属開口部２１を含む金属枠体部２２を有している。また、絶縁層１０には、金属開口部２１に対応するように絶縁開口部１１が設けられている。金属開口部２１および絶縁開口部１１上で、フライングリード３３は、サスペンション用基板１の延びる方向とは直交する方向に沿って並列配置され（横並列タイプ）、金属開口部２１および絶縁開口部１１に露出している。すなわち、本実施の形態においては、テール部３は、図１および図２に示すように、サスペンション用基板１の延びる方向に沿って延びるように矩形状に形成されており、金属開口部２１および絶縁開口部１１が、テール部３の長手方向に沿って矩形状に形成され、これら金属開口部２１および絶縁開口部１１上で、フライングリード３３が、テール部３の長手方向に直交する方向に沿って並列配置されている。なお、図８においては、８つのフライングリード３３が設けられている例を示しているが、フライングリード３３の個数はこれに限られることはない。

金属支持層２０は、上述した金属開口部２１を画定し、フライングリード３３の長手方向に直交する一対の金属開口端縁２３と、一対の金属開口端縁２３と共に金属開口部２１を画定し、フライングリード３３の長手方向に沿って延びる一対の金属開口側縁２４と、を有している。各金属開口端縁２３の両端部には、凹部２５が設けられ、金属開口部２１の両側部（図２における左側部および右側部）を、フライングリード３３の長手方向に拡大させている。各凹部２５の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、半円状、半楕円状、矩形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、スリット形状など、任意の形状とすることができる。なお、「直交」とは、厳密に判断されるものではなく、製造誤差等により生じ得る程度の誤差を含んだ概念である。

図２および図３に示すように、絶縁層１０は、絶縁開口部１１を画定し、フライングリード３３の長手方向に直交する一対の絶縁開口端縁１２を有している。各金属開口端縁２３は、対応する絶縁開口端縁１２に対して絶縁開口部１１の反対側に位置している。すなわち、ヘッド部２の側（図２における上側）の金属開口端縁２３は、ヘッド部２の側の絶縁開口端縁１２よりヘッド部２の側に位置すると共に、テール部３の側（図２における下側）の金属開口端縁２３は、テール部３の側の絶縁開口端縁１２よりテール部３の側に位置している。このようにして、金属開口部２１が絶縁開口部１１より大きく形成されている。

ところで、図１に示すサスペンション用基板１は、複数のサスペンション用基板１がフレーム５０（図２において、その一部のみを示す）に連結された状態で作製されて、このフレーム５０から断裁して得られるようになっている。そして、図２に示すように、サスペンション用基板１とフレーム５０との間の断裁領域においては、断裁カッター（図示せず）の摩耗を低減するために、金属支持層２０が切り欠かれて形成された断裁溝５１が設けられている。

また、絶縁層１０上には、図１乃至図３に示す配線層３０の配線３１および試験線３４を覆い、配線３１および試験線３４の腐食を防止するための保護層４０（図７参照）が設けられている。なお、図１乃至図３においては、図面を明瞭にするために、保護層４０は省略している。

次に、各構成部材について詳細に述べる。

絶縁層１０の材料としては、所望の絶縁性を有する材料であれば特に限定されることはないが、例えば、ポリイミド（ＰＩ）を用いることが好適である。なお、絶縁層１０の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。また、絶縁層１０の厚さは、５μｍ〜３０μｍ、とりわけ８μｍ〜１０μｍであることが好ましい。このことにより、金属支持層２０と各配線３１との間の絶縁性能を確保するとともに、サスペンション用基板１全体としての剛性が喪失されることを防止することができる。

配線３１は、電気信号を伝送するための導体として構成されており、配線３１の材料としては、所望の導電性を有する材料であれば特に限定されることはないが、銅（Ｃｕ）を用いることが好適である。銅以外にも、純銅に準ずる電気特性を有する材料であれば用いることもできる。ここで、配線３１の厚さは、例えば１μｍ〜１８μｍ、とりわけ９μｍ〜１２μｍであることが好ましい。このことにより、配線３１の伝送特性を確保するとともに、サスペンション用基板１全体としての柔軟性が喪失されることを防止することができる。なお、試験線３４は、配線３１と同一の材料および同一の厚みからなっている。

ヘッド端子３２およびフライングリード３３は、配線３１と同一の材料および同一の厚みからなっており、それぞれの露出された部分に金めっきが施されている。

金属支持層２０の材料としては、所望の導電性、弾力性、および強度を有するものであれば特に限定されることはないが、例えば、ステンレス、アルミニウム、ベリリウム銅、またはその他の銅合金を用いることができ、好ましくはステンレスを用いることが好適である。金属支持層２０の厚さは、１０μｍ〜３０μｍ、とりわけ１５μｍ〜２０μｍとすることができる。このことにより、金属支持層２０の導電性、剛性、および弾力性を確保することができる。

保護層４０の材料としては、樹脂材料、例えば、ポリイミドを用いることが好適である。なお、保護層４０の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。

次に、図４により、本実施の形態におけるサスペンション１０１について説明する。図４に示すサスペンション１０１は、ベースプレート１０２と、ベースプレート１０２上に取り付けられ、サスペンション用基板１の金属支持層２０を保持するロードビーム１０３と、ロードビーム１０３に取り付けられたサスペンション用基板１と、を備えている。

続いて、図５により、本実施の形態におけるヘッド付サスペンション１１１について説明する。図５に示すヘッド付サスペンション１１１は、上述したサスペンション１０１と、サスペンション用基板１のヘッド部２に実装されたヘッドスライダ１１２と、を備えている。

次に、図６により、本実施の形態におけるハードディスクドライブ１２１について説明する。図６に示すハードディスクドライブ１２１は、ケース１２２と、このケース１２２に回転自在に取り付けられ、データが記憶されるディスク１２３と、このディスク１２３を回転させるスピンドルモータ１２４と、ディスク１２３に所望のフライングハイトを保って近接するように設けられ、ディスク１２３に対してデータの書き込みおよび読み取りを行うヘッドスライダ１１２を含むヘッド付サスペンション１１１と、を備えている。このうちヘッド付サスペンション１１１は、ケース１２２に対して移動自在に取り付けられており、ケース１２２にはヘッド付サスペンション１１１のヘッドスライダ１１２をディスク１２３上に沿って移動させるボイスコイルモータ１２５が取り付けられている。また、ヘッド付サスペンション１１１は、ボイスコイルモータ１２５にアーム１２６を介して取り付けられると共に、ハードディスクドライブ１２１を制御する制御部（図示せず）に接続されたＦＰＣ基板１３１（図７参照）に接合されている。すなわち、サスペンション用基板１のフライングリード３３に、ＦＰＣ基板１３１の絶縁板１３３上に設けられたＦＰＣ端子１３２が接合されて、電気信号が、サスペンション用基板１とＦＰＣ基板１３１を介して、制御部とヘッドスライダ１１２との間で伝送されるようになっている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

本実施の形態におけるサスペンション用基板１をサブトラクティブ法により製造する場合、まず、絶縁層１０と、絶縁層１０の一方の面に設けられた金属支持層２０と、絶縁層１０の他方の面に設けられた配線層３０と、を有する積層体（図示せず）を準備する。続いて、配線層３０が、所望の形状にエッチングされて、配線３１、ヘッド端子３２、フライングリード３３および試験線３４が形成される。次に、絶縁層１０上に、各配線３１および試験線３４を覆う保護層４０が形成されて、絶縁層１０が所望の形状にエッチングされる。この際、テール部３において、絶縁層１０が切り欠かれて絶縁開口部１１が形成される。その後、金属支持層２０がエッチングされて、金属開口部２１を含む金属枠体部２２および凹部２５が形成される。このようにして、本実施の形態におけるサスペンション用基板１が得られる。なお、サスペンション用基板１は、アディティブ法により製造してもよい。

得られたサスペンション用基板１に、ベースプレート１０２およびロードビーム１０３が溶接により取り付けられて本実施の形態によるサスペンション１０１が得られる。このサスペンション１０１のヘッド部２に、ヘッドスライダ１１２が実装されて、図５に示すヘッド付きサスペンション１１１が得られる。

図５に示すヘッド付きサスペンション１１１がアーム１２６に取り付けられると共に、サスペンション用基板１のテール部３にＦＰＣ基板１３１が接合されて、図６に示すハードディスクドライブ１２１が得られる。

サスペンション用基板１にＦＰＣ基板１３１を接合する場合、まず、サスペンション用基板１のフライングリード３３に対向するように、ＦＰＣ基板１３１のＦＰＣ端子１３２が位置合わせされる。続いて、図７（ａ）に示すように、ボンディングツール６０が超音波振動しながらフライングリード３３の上面に当接し、フライングリード３３を下方（ＦＰＣ端子１３２の側）へ押圧する。この際、フライングリード３３は、柔軟性を有しているため、ボンディングツール６０からの押圧力を受けて変形する。また、ボンディングツール６０は、図８に示すように、複数のフライングリード３３を一度に超音波接合可能な矩形状の断面を有しており、その長手方向が、フライングリード３３の並列方向に沿うようにフライングリード３３に押し当てられる。次に、ボンディングツール６０がフライングリード３３を押圧することにより、図７（ｂ）に示すように、フライングリード３３がＦＰＣ端子１３２に当接する。その後、フライングリード３３とＦＰＣ端子１３２との界面に超音波振動が伝播し、フライングリード３３とＦＰＣ端子１３２とが超音波接合される。このようにして、サスペンション用基板１のテール部３に、ＦＰＣ基板１３１が接合される。

図６に示すハードディスクドライブ１２１においてデータの書き込みおよび読み取りを行う際、ボイスコイルモータ１２５によりヘッド付サスペンション１１１のヘッドスライダ１１２がディスク１２３上に沿って移動し、スピンドルモータ１２４により回転しているディスク１２３に所望のフライングハイトを保って近接する。このことにより、ヘッドスライダ１１２とディスク１２３との間で、データの受け渡しが行われる。この間、サスペンション用基板１とＦＰＣ基板１３１を介して、制御部とヘッドスライダ１１２との間で電気信号が伝送される。このうち、サスペンション用基板１においては、ヘッド端子３２とフライングリード３３とに接続された各配線３１により電気信号が伝送される。

このように本実施の形態によれば、フライングリード３３を露出させる金属開口部２１を画定する各金属開口端縁２３の両端部には、凹部２５が設けられている。このことにより、金属開口部２１の両側部をフライングリード３３の長手方向に拡大させることができ、金属支持層２０の各金属開口端縁２３の近傍領域を柔軟にさせることができる。このため、ＦＰＣ基板１３１のＦＰＣ端子１３２とサスペンション用基板１のフライングリード３３とを超音波接合する際、各フライングリード３３、とりわけ両外側（図２における最左側および最右側）に位置するフライングリード３３にかかる応力を低減することができる。このため、フライングリード３３の断線を防止することができる。

ところで、金属開口端縁２３の両端部に、上述したような凹部２５が設けられていない場合、金属支持層２０がエッチングによって外形加工される場合には、金属開口部２１の角部は、直角に形成されることはなく、例えば円弧形状などでなだらかに形成される。この場合、金属支持層２０の各金属開口端縁２３の近傍領域の剛性が増大するという問題がある。

これに対して、本実施の形態によれば、上述したように、金属開口端縁２３の両端部に凹部２５が設けられることにより、金属支持層２０の各金属開口端縁２３の近傍領域を確実に柔軟にさせることができ、超音波接合時におけるフライングリード３３にかかる応力を低減することができる。

また、本実施の形態によれば、各フライングリード３３にかかる応力を、絶縁開口端縁１２に対応する位置に生じる応力と、金属開口端縁２３に対応する位置に生じる応力とに分散させることができる。このため、フライングリード３３の断線をより一層防止することができる。

なお、本実施の形態においては、各金属開口端縁２３が、対応する絶縁開口端縁１２に対して絶縁開口部１１の反対側に位置している例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、各金属開口端縁２３を、対応する絶縁開口端縁１２に一致させてもよい。すなわち、上述したように、金属開口端縁２３の両端部に凹部２５を設けることによりフライングリード３３にかかる応力を低減することができるため、金属開口部２１を小さくして絶縁開口部１１に一致させることができる。この場合、金属支持層２０における金属開口部２１の周辺領域に、他の構造物、例えば、配線３１のインピーダンスを低減するための貫通孔（マイクロウィンドウ）や、配線接続用の金属支持層分離体（ランド）等を形成することができ、設計自由度を向上させ、各配線３１のインピーダンスを低減することが可能となる。

また、本実施の形態においては、フライングリード３３が、サスペンション用基板１の延びる方向とは直交する方向に沿って並列配置（横並列タイプ）されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図９に示すように、フライングリード３３が、サスペンション用基板１の延びる方向に沿って並列配置（縦並列タイプ）されていてもよい。この場合においても、各フライングリード３３、とりわけ両外側（図９における最上側および最下側）に位置するフライングリード３３にかかる応力を低減することができ、フライングリード３３の断線を防止することができる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるサスペンション用基板、サスペンション、ヘッド付サスペンションおよびハードディスクドライブは、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ サスペンション用基板
２ ヘッド部
３ テール部
１０ 絶縁層
１１ 絶縁開口部
１２ 絶縁開口端縁
２０ 金属支持層
２１ 金属開口部
２２ 金属枠体部
２３ 金属開口端縁
２４ 金属開口側縁
２５ 凹部
３０ 配線層
３１ 配線
３２ ヘッド端子
３３ フライングリード
３４ 試験線
４０ 保護層
５０ フレーム
５１ 断裁溝
６０ ボンディングツール
１０１ サスペンション
１０２ ベースプレート
１０３ ロードビーム
１１１ ヘッド付サスペンション
１１２ ヘッドスライダ
１２１ ハードディスクドライブ
１２２ ケース
１２３ ディスク
１２４ スピンドルモータ
１２５ ボイスコイルモータ
１２６ アーム
１３１ ＦＰＣ基板
１３２ ＦＰＣ端子
１３３ 絶縁板

Claims (6)

1. ヘッドスライダが実装されるヘッド部から、外部接続基板が接合されるテール部に延びるサスペンション用基板において、
   絶縁層と、
   前記絶縁層の一方の面に設けられた金属支持層と、
   前記絶縁層の他方の面に設けられた配線層であって、複数の配線と、前記配線の各々に接続され、前記外部接続基板の外部端子に接合可能な接続端子と、を有する前記配線層と、を備え、
   前記金属支持層は、前記テール部に設けられ、前記接続端子を露出させる金属開口部と、前記金属開口部を画定し、前記接続端子の長手方向に直交する一対の金属開口端縁と、を有し、
   前記金属開口端縁の各々の両端部には、凹部が設けられていることを特徴とするサスペンション用基板。
2. 前記絶縁層は、前記接続端子を露出させる絶縁開口部と、前記絶縁開口部を画定し、前記接続端子の長手方向に直交する一対の絶縁開口端縁と、を有し、
   前記金属開口端縁の各々は、対応する前記絶縁開口端縁に対して前記絶縁開口部の反対側に位置していることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション用基板。
3. 前記金属支持層は、前記金属開口部を画定し、前記接続端子の長手方向に沿って延びる一対の金属開口側縁を更に有し、
   前記金属開口側縁の各々は、一方の前記金属開口端縁の対応する端部に設けられた前記凹部と、他方の前記金属開口端縁の対応する端部に設けられた前記凹部とを接続していることを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション用基板。
4. ベースプレートと、
   前記ベースプレートに、ロードビームを介して取り付けられた請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前記サスペンション用基板と、を備えたことを特徴とするサスペンション。
5. 請求項４に記載の前記サスペンションと、
   前記サスペンションに実装された前記ヘッドスライダと、を備えたことを特徴とするヘッド付サスペンション。
6. 請求項５に記載の前記ヘッド付サスペンションを備えたことを特徴とするハードディスクドライブ。

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