JP6106068B2 - ディスク装置用フレキシャ - Google Patents

Description

この発明は、ディスク装置のヘッドジンバルアセンブリに使用されるディスク装置用フレキシャに関する。

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（これ以降、単にサスペンションと称する）が設けられている。

前記サスペンションは、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。フレキシャの先端付近に形成されたジンバル部にスライダを含む磁気ヘッドが取付けられている。磁気ヘッドには、データの読取りあるいは書込み等のアクセスを行なうための素子が設けられている。これらサスペンションとフレキシャなどによってヘッドジンバルアセンブリが構成されている。

前記フレキシャは、要求される仕様に応じて様々な形態のものが実用化されている。その一例として、配線付フレキシャ(flexure with conductors)が知られている。配線付フレキシャは、薄いステンレス鋼板からなるメタルベースと、このメタルベース上に形成されたポリイミド等の電気絶縁材料からなる絶縁層と、この絶縁層上に形成された複数の導体などを含んでいる。該フレキシャは、ロードビームに重なる部分と、ベースプレートの後方に延出するフレキシャテールとを含んでいる。

複数の導体の一部は書込用であり、導体の他の一部は読取用である。これら導体の一端は、磁気ヘッドに設けられた素子（例えばＭＲ素子）に接続されている。導体の他端は、フレキシャテールに形成されたテール電極に接続されている。これらテール電極は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit board）等の回路基板の端子に電気的に接合される。回路基板にはプリアンプ等の信号処理回路が実装されている。

例えば特許文献１に開示されているフレキシャテールは、テール電極を有するテールパッド部と、テスト用電極を有するテスト用パッド部とを備えている。テスト用パッド部は磁気ヘッドの電気的特性を検査する際に使用され、検査終了後にフレキシャテールから切離される。

米国特許第８３２５４４６号明細書

テスト用パッド部を備えたフレキシャテールにおいて、テスト用パッド部が切離されると、テールパッド部の近くに、切残されたスタブ（stub）と称される部分が生じる。このスタブには、切残された複数の導体が並んでいる。これらの導体は、それぞれテール電極からスタブの切断面に向かって延びている。前記テール電極を回路基板の端子に重ね、超音波接合等のボンディング手段によって前記テール電極と端子とが電気的に接合される。

前記導体は、電気絶縁性のカバー層によって覆われている。このため前記スタブを回路基板の導体に重ねたとしても、スタブの導体と回路基板の導体とは互いに電気的に絶縁されており、電気的に問題はないと考えられてきた。しかし本発明者達が鋭意研究したところ、このようなスタブを有するフレキシャテールにおいて、書込用の導体にパルス信号を流したときに、読取用の導体にクロストーク（漏れ電流）が生じる事例が見られた。クロストークは、ディスク装置の電気的特性を悪化させる要因となる。

従ってこの発明は、回路基板の端子上に配置されるスタブを有していながらも、クロストークが生じることを抑制できるディスク装置用フレキシャを提供することにある。

本発明は、ディスク装置用サスペンションのロードビームに固定されかつ磁気ヘッドが搭載されるフレキシャであって、前記フレキシャがメタルベースと該メタルベース上に形成された配線部とを含み、前記フレキシャがフレキシャテールを有している。前記フレキシャテールには、テール電極が形成されたテールパッド部と、前記テールパッド部の一端に形成された切断面を含みかつ前記テール電極に導通する導体を有したスタブと、前記スタブを厚さ方向に折曲げてなる折曲部とを具備している。

１つの実施形態では、前記テールパッド部に前記メタルベースの一部である枠部が形成され、該枠部を厚さ方向に曲げることにより前記折曲部が形成されている。前記折曲部の折曲角度が３０°以上、９０°以下であるとよい。また前記テール電極がプリアンプを搭載するＦＰＣ等の回路基板の端子に接合され、該回路基板と前記折曲部とのなす角度が３０°以上であるとよい。

本発明によれば、ＦＰＣ等の回路基板の導体上に配置されるスタブを備えたフレキシャテールを有するディスク装置用フレキシャにおいて、読取用導体に生じるクロストークを抑制することができ、ディスク装置の電気的特性を向上させることができる。

サスペンションを備えたディスク装置の一例を示す斜視図。 図１に示されたディスク装置の一部の断面図。 本発明の１つの実施形態に係るフレキシャテールを有するサスペンションと回路基板の一部の平面図。 図３に示されたサスペンションのフレキシャテールと回路基板の一部を拡大した平面図。 図４中のＦ５−Ｆ５線に沿うフレキシャテールの断面図。 図４中のＦ６−Ｆ６線に沿うフレキシャテールと回路基板の一部の断面図。 図４に示されたフレキシャテールのテール電極と回路基板の導体の平面図。 テスト用パッドを備えたフレキシャテールを有するサスペンションの平面図。 図８に示されたフレキシャテールの一部を拡大して示す平面図。 図９に示されたフレキシャテールからテスト用パッドが切離された状態の平面図。 図１０中のＦ１１−Ｆ１１線に沿うフレキシャテールの断面図。 矩形パルスによって生じるクロストーク波形を４種類の折曲角度ごとに表わしたグラフ。 図１２に示された４種類の波形に対応した折曲角度とクロストークのデシベル値との関係を示すグラフ。 図１２に示された４種類の波形に対応した折曲角度とクロストークの差電圧との関係を示すグラフ。 波形パルスによって生じるクロストーク波形を４種類の折曲角度ごとに表わしたグラフ。 図１５に示された４種類の波形に対応した折曲角度とクロストークのデシベル値との関係を示すグラフ。 図１５に示された４種類の波形に対応した折曲角度とクロストークの差電圧との関係を示すグラフ。

以下に１つの実施形態に係るディスク装置用フレキシャについて、図１から図１７を参照して説明する。
図１に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）１０は、ケース１１と、スピンドル１２を中心に回転するディスク１３と、ピボット軸１４を中心に旋回可能なキャリッジ１５と、キャリッジ１５を駆動するためのポジショニング用モータ１６などを有している。ケース１１は、蓋（図示せず）によって密閉される。

図２はディスク装置１０の一部を模式的に示す断面図である。キャリッジ１５にアーム１７が設けられている。アーム１７の先端部に、ディスク装置サスペンション２０（これ以降、単にサスペンション２０と称する）が取付けられている。サスペンション２０の先端に、磁気ヘッドとして機能するスライダ２１が設けられている。ディスク１３が高速で回転すると、ディスク１３とスライダ２１との間にエアベアリングが形成される。

ポジショニング用モータ１６によってキャリッジ１５が旋回すると、サスペンション２０がディスク１３の径方向に移動することにより、スライダ２１がディスク１３の所望トラックまで移動する。スライダ２１には、ディスク１３にデータを記録するための磁気コイルと、ディスク１３に記録されたデータを読取るためのＭＲ（Magneto Resistive）素子と、ヒータなどが設けられている。ＭＲ素子は磁気信号と電気信号とを変換するための読取り手段として機能する。

図３は、本発明の１つの実施形態に係るサスペンション２０と、回路基板３０の一部を示している。回路基板３０の一例はＦＰＣ（Flexible Printed Circuit board）である。回路基板３０に、書込用の導体３１，３２と、読取用の導体３３，３４と、ヒータ用の導体３５と、グランド用の導体３６が設けられている。これら導体３１〜３６の端子３１ａ〜３６ａは、回路基板３０の表面に露出している。

回路基板３０には、信号処理回路の一部をなすプリアンプ３８（図１に示す）が実装されている。プリアンプ３８は、書込用の導体３１，３２と読取用の導体３３，３４に接続されている。プリアンプ３８から出力される書込用の電流は、書込用の導体３１，３２を介してスライダ２１の磁気コイルに供給される。スライダ２１に設けられたＭＲ素子から出力される電気信号は、読取用の導体３３，３４を介してプリアンプ３８に入力される。書込用の導体３１，３２には、読取用の導体３３，３４よりも大きな電流が流れる。

サスペンション２０は、ベースプレート４０と、ロードビーム４１と、ヒンジ部材４２と、配線付フレキシャ(flexure with conductors)５０などを備えている。これ以降、配線付フレキシャ５０を単にフレキシャ５０と称することがある。ベースプレート４０のボス部４０ａは、キャリッジ１５のアーム１７（図１と図２に示す）に固定される。フレキシャ５０の先端付近にタング４３（図３に示す）が形成されている。タング４３にスライダ２１が取付けられている。

図３に示されるようにフレキシャ５０は、ロードビーム４１に沿う第１の部分５０ａと、第１の部分５０ａからベースプレート４０の後方に延びる第２の部分すなわちフレキシャテール５０ｂとを含んでいる。この明細書で言う「ベースプレート４０の後方」とは、図３において矢印Ｒで示す方向、すなわち回路基板３０に近付く方向である。フレキシャ５０の第１の部分５０ａは、レーザ溶接等の固定手段によってロードビーム４１に固定されている。

図４は、回路基板３０とフレキシャテール５０ｂの一部を拡大して示す平面図である。図５は、図４中のＦ５−Ｆ５線に沿うフレキシャテール５０ｂの模式的な断面図である。図６は、図４中のＦ６−Ｆ６線に沿う回路基板３０とフレキシャテール５０ｂの模式的な断面図である。

フレキシャ５０は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼の板からなるメタルベース５１と、メタルベース５１に沿って形成された配線部５２とを含んでいる。メタルベース５１は曲げ加工等の塑性加工が可能であり、かつ、ばね性を有している。メタルベース５１の厚さはロードビーム４１の厚さよりも小さい。ロードビーム４１の厚さは例えば３０〜６２μｍ、メタルベース５１の厚さは例えば１８μｍ（１２〜２５μｍ）である。

配線部５２は、メタルベース５１上に形成された絶縁層６０と、絶縁層６０上に形成された書込用の導体６１，６２と、読取用の導体６３，６４と、ヒータ用の導体６５と、グランド用の導体６６と、これらの導体６１〜６６を覆うカバー層６７を含んでいる。絶縁層６０とカバー層６７とは、ポリイミド等の電気絶縁性の材料からなる。図５において、矢印Ａはフレキシャ５０の厚さ方向、矢印Ｂはフレキシャ５０の幅方向を示している。

フレキシャ５０の導体６１〜６６は、例えばめっき銅からなり、絶縁層６０に沿って所定のパターンとなるようにエッチングによって形成されている。絶縁層６０の厚さは例えば１０μｍ（５〜２０μｍ）である。導体６１〜６６の厚さは例えば１０μｍ（４〜１５μｍ）、カバー層６７の厚さは例えば５μｍ（２〜１０μｍ）である。

図３と図４に示されるように、フレキシャテール５０ｂにテールパッド部７０が形成されている。テールパッド部７０に、書込用のテール電極６１ａ，６２ａと、読取用のテール電極６３ａ，６４ａと、ヒータ用のテール電極６５ａと、グランド用のテール電極６６ａが配置されている。

図７は、テール電極６１ａ〜６６ａを回路基板３０の端子３１ａ〜３６ａに接合する前の状態を示している。回路基板３０の導体３１〜３６は、端子３１ａ〜３６ａに電気的に導通している。書込用のテール電極６１ａ，６２ａは、書込用の導体６１，６２と導通している。読取用のテール電極６３ａ，６４ａは、読取用の導体６３，６４と導通している。ヒータ用のテール電極６５ａは、ヒータ用の導体６５と導通している。グランド用のテール電極６６ａは，グランド用の導体６６と導通している。これらの導体６１〜６６は、テールパッド部７０において、互いに略平行となるように形成されている。テール電極６１ａ〜６６ａを回路基板３０の端子３１ａ〜３６ａに重ね、超音波接合等のボンディング手段によってテール電極６１ａ〜６６ａが端子３１ａ〜３６ａに接合される。

図３と図４および図６に示されるように、テールパッド部７０のメタルベース５１の一部に、開口７１を有する枠部７２が形成されている。開口７１はフレキシャテール５０ｂの長手方向（図４に矢印Ｚ１で示す）に延びている。メタルベース５１の開口７１は、エッチングによって形成されている。絶縁層６０とカバー層６７にも同様の開口７１が形成されている。テール電極６１ａ〜６６ａはそれぞれ開口７１を横断し、開口７１の内側において露出している。

開口７１は、フレキシャテール５０ｂの長手方向（図４に矢印Ｚ１で示す）に延びる縦枠７３，７４と、フレキシャテール５０ｂの幅方向（図４に矢印Ｚ２で示す）に延びる横枠７５，７６とからなる。すなわち縦枠７３，７４と横枠７５，７６とによって枠部７２が構成されている。縦枠７３，７４と横枠７５，７６とは、いずれもメタルベース５１の一部である。

図３から図７に示すフレキシャテール５０ｂは、テスト用パッド部８０（図８と図９に示す）が切離された後に残るスタブ(stub)８１を有している。図６に示されるようにスタブ８１を折曲げることにより、折曲部８２が形成されている。折曲部８２は、回路基板３０とのなす角度（折曲角度）θが例えば９０°となるように、回路基板３０から離れる方向に折曲げられている。

図８に示すサスペンション２０Ａのフレキシャテール５０ｂは、テスト用パッド部８０を備えている。図９は、テールパッド部７０とテスト用パッド部８０とを拡大した平面図である。テスト用パッド部８０にテスト用の電極９１〜９６が設けられている。テスト用電極９１〜９６とテール電極６１ａ〜６６ａとは、それぞれ導体６１ｂ〜６６ｂを介して互いに導通している。

テスト用電極９１〜９６を用いて、磁気ヘッド（スライダ２１）の電気的特性等が検査される。そして検査終了後にテスト用パッド部８０がフレキシャテール５０ｂから切離される。例えば図９に２点鎖線Ｘ１で示す箇所において、テスト用パッド部８０がフレキシャテール５０ｂから切離される。テスト用パッド部８０が切離されると、図１０に示すようにテールパッド部７０の一方の側部にスタブ８１が残る。テスト用パッド部８０の一端に、テスト用パッド部８０を切離したときに生じた切断面１００が形成されている。スタブ８１はこの切断面１００を含んでいる。図１１は、図１０中のＦ１１−Ｆ１１線に沿う断面図である。

図１０と図１１に示されるように、スタブ８１には、切残された導体６１ｂ〜６６ｂが含まれている。切残された導体６１ｂ〜６６ｂは、テール電極６１ａ〜６６ａから切断面１００に向かって互いに略平行に延びている。このスタブ８１を、図１０に１点鎖線で示す折曲げ線Ｘ２を境に厚さ方向に折曲げることにより、折曲部８２（図３，図４，図６に示す）が形成される。図１０に示すように折曲げ線Ｘ２は、枠部７２の横枠７５，７６を通り、一方の縦枠７４に沿って開口７１を縦断している。

横枠７５，７６は塑性加工が可能なメタルベース５１の一部である。これら横枠７５，７６をそれぞれ厚さ方向に曲げることにより、折曲部８２が形成される。言い換えると、折曲部８２を形成するには、スタブ８１のうち、枠部７２の横枠７５，７６のみを曲げればよい。このため折曲部８２を容易に形成でき、かつ、枠部７２のメタルベース５１の剛性によって、折曲角度θ（図６に示す）を維持することができる。

図１２は、矩形パルス（ステップパルス）Ｐ１によって生じるクロストーク波形を、４種類の折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）ごとに表わしたグラフである。このグラフにおいてクロストークの大きさは、プラス側のピークとマイナス側のピークとの間の差電圧で表されている。

図１３は、図１２に示された４種類の波形に対応した折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）と、クロストークのデシベル値との関係を示している。図１４は、図１２に示された４種類の波形に対応した折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）と、クロストークの差電圧との関係を示している。

図１３と図１４に見られるように、折曲角度θが３０°以上では、折曲角度θが０°の場合と比較して、クロストークが大幅に低減している。折曲角度θが６０°以上ではクロストークの低減効果がさらに大きくなっている。折曲角度θが９０°でクロストークの低減効果が最大となる。このような結果が得られた理由は、折曲角度θが０°に近付くほど、書込用の導体６１，６２を流れる電流によって生じる誘導起電力が読取用の導体６３〜６４に大きなクロストークを引き起こすためと考えられる。

図１５は、書込用電流の波形パルスＷ１によって生じるクロストーク波形を、４種類の折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）ごとに表わしたグラフである。波形パルスＷ１は、回路基板（ＦＰＣ）に実装されたプリアンプから出力される。図１５においてクロストークの大きさは、プラス側のピークとマイナス側のピークとの間の差電圧で表されている。

図１６は、図１５に示された４種類の波形に対応した折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）と、クロストークのデシベル値との関係を示している。図１７は、図１５に示された４種類の波形に対応した折曲角度（θ＝０°，３０°，６０°，９０°）と、クロストークの差電圧との関係を示している。

図１６と図１７に見られるように波形パルスを入力した場合も、折曲角度θが３０°以上では、折曲角度θが０°の場合と比較して、クロストークが大幅に低減している。折曲角度θが６０°の場合にはクロストークの低減効果がさらに大きくなり、折曲角度θが９０°のときにクロストークの低減効果が最大となっている。折曲角度θが９０°を越えても、クロストークの低減効果は９０°と同等のレベルである。ただし折曲角度θが９０°を越えると曲げ加工が難しくなるため、θは９０°以下が望ましい。

このようにスタブ８１の折曲角度θを３０°以上とし、さらに好ましくは６０°以上とすることにより、読取用の導体６３，６４に生じるクロストークを実用上問題のない程度まで低減させることができ、電気特性の優れたフレキシャ５０を得ることができた。

なお本発明を実施するに当たり、サスペンションやフレキシャの形態をはじめとして、配線部を構成するメタルベースおよび導体の形状や、導体の数、テールパッド部や枠部およびテスト用パッド部の具体的な構成などを種々に変形して実施できることは言うまでもない。また、スタブの折曲角度θについても必要に応じて選択することができる。

１０…ディスク装置、２０…サスペンション、２１…スライダ、３０…回路基板（ＦＰＣ）、３１ａ〜３６ａ…端子、３８…プリアンプ、４１…ロードビーム、５０…フレキシャ、５０ｂ…フレキシャテール、５１…メタルベース、５２…配線部、６０…絶縁層、６１〜６６…導体、６１ａ〜６６ａ…テール電極、６１ｂ〜６６ｂ…導体、６７…カバー層、７０…テールパッド部、７１…開口、７２…枠部、７３，７４…縦枠、７５，７６…横枠、８０…テスト用パッド部、８１…スタブ、８２…折曲部、１００…切断面、θ…折曲角度

Claims (4)

1. ディスク装置用サスペンションのロードビームに固定されかつ磁気ヘッドが搭載されるフレキシャであって、
   前記フレキシャがメタルベースと該メタルベース上に形成された配線部とを含み、
   前記フレキシャがフレキシャテールを有し、
   前記フレキシャテールに、
   テール電極が形成されたテールパッド部と、
   前記テールパッド部の一端に形成された切断面を含みかつ前記テール電極に導通する導体を有したスタブと、
   前記スタブを厚さ方向に折曲げてなる折曲部と、
   を具備したことを特徴とするディスク装置用フレキシャ。
2. 前記テールパッド部に前記メタルベースの一部である枠部が形成され、該枠部を厚さ方向に曲げることにより形成された前記折曲部を有していることを特徴とする請求項１に記載のディスク装置用フレキシャ。
3. 前記折曲部の折曲角度が３０°以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のディスク装置用フレキシャ。
4. 前記テール電極がプリアンプを搭載する回路基板の端子に接合され、該回路基板と前記折曲部とのなす角度が３０°以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のディスク装置用フレキシャ。

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