JP7090537B2 - 非導電性接着剤封入部のための部分エッチングポリイミド - Google Patents

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、２０１７年１２月２１日に出願の米国仮特許出願第６２／６０９，１２８号の優先権を主張する、２０１８年１２月１０日に出願の米国特許出願第１６／２１４，９６７号の優先権を主張し、そのそれぞれの全体が言及によって本明細書に援用される。

［技術分野］
本発明の実施形態は、一般にディスクドライブへッドサスペンションとフレクシャとに関する。

磁気ハードディスクドライブや、光ディスクドライブの如き他の型式のスピニングメディアドライブは、周知のものである。図１は、現在のハードディスクドライブとサスペンションとの斜視図を示す。ディスクドライブユニット１００は、ディスクドライブ上に記憶されたデータを構成する１と０の磁化パターンを含んだ回転磁気ディスク１０１を有している。磁気ディスクは、駆動モータ（図示せず）によって駆動される。ディスクドライブユニット１００は、磁気ヘッドスライダ（図示せず）がロードビーム１０７の遠位端部に接近して取り付けられたディスクドライブサスペンション１０５をさらに有している。サスペンション又はロードビームにおける近位端部は支持された端部であり、すなわち、アクチュエータアーム１０３に据え込み加工された、あるいは取り付けられたベースプレートに最も近い端部である。サスペンション又はロードビームにおける遠位端部は近位端部の反対側の端部であり、すなわち遠位端部は片持ち端部である。

サスペンション１０５はアクチュエータアーム１０３に連結され、そして該アクチュエータアーム１０３は、ヘッドスライダをデータディスク１０１上の適切なデータトラックの上方の位置に配置するためにサスペンション１０５を円弧状に動かすボイスコイルモータ１１２に連結されている。ヘッドスライダは、そのスライダを前後左右に揺らすジンバルに搭載され、それにより、ヘッドスライダは、ディスクの振動、バンピング等の慣性事象、及び、ディスク表面の不規則性など、様々な変動を許容してディスクの適切なデータトラックに追従するようになっている。

１段作動式ディスクドライブサスペンションと２段作動式（ＤＳＡ）サスペンションとが知られている。１段作動式サスペンションでは、ボイスコイルモータ１１２のみがサスペンション１０５を動かすようになっている。

ＤＳＡサスペンションでは、サスペンション全体を動かすボイスコイルモータ１１２に加え、磁気ヘッドスライダの微動に作用して回転ディスクのデータトラックの上方に適切にアライメントさせるために少なくとも１つのマイクロアクチュエータがサスペンション上に配置されている。マイクロアクチュエータは、サスペンション、つまり磁気ヘッドスライダを比較的大きく動かすのみであるボイスコイルモータ単独よりも、サーボ制御ループの微細な制御やさらに高い帯域幅を提供するものである。他のタイプのマイクロアクチュエータモータでも可能ではあるが、時に単にＰＺＴと呼ばれる圧電素子がしばしばマイクロアクチュエータモータとして使用される。以下の説明では、簡略化のためにマイクロアクチュエータを単に「ＰＺＴ」と呼ぶが、マイクロアクチュエータがＰＺＴタイプである必要がないことは理解されるであろう。

図２は、図１の先行技術のサスペンション１０５の平面図を示す。２つのＰＺＴマイクロアクチュエータ１４は、ＰＺＴがベースプレート１１の各間隙をつなぐように、ロードビーム１０７の一体的部分であるマイクロアクチュエータ取付シェルフ１８上にてサスペンション１０５に固定される。マイクロアクチュエータ１４は、非導電性エポキシ８によってマイクロアクチュエータの各端部で取付シェルフ１８に固定される。種々の技術により、ＰＺＴからサスペンションの可撓性ワイヤトレース及び／又はグランドしたベースプレートに、正や負の電気接続がなされることが可能である。

改良されたサスペンションが引き続き必要とされている。性能を高めたサスペンションが望まれている。サスペンションは効率的に製造可能である必要がある。

本明細書において、サスペンション用接着剤封入構造の実施形態が提示される。サスペンションは、金属支持層と、金属支持層上に絶縁材料を含む絶縁層と、絶縁層上の信号導体層とを包含するベース部分を含む。また、サスペンションは、トランスデューサヘッドが取り付けられたジンバル部分と、支持層に接着されるとともに、ジンバル部分に配置されたトランスデューサヘッドの微動に作用するように構成されたマイクロアクチュエータとを含む。また、サスペンションは、絶縁材料の第１部分と絶縁材料の第２部分と絶縁材料の第３部分とを含むとともに、絶縁材料の第１部分と第２部分とは間隙によって隔てられ、絶縁材料の第３部分は間隙内に配置された、接着剤封入構造も含む。接着剤は、接着剤封入構造の間隙内に配置されて、接着剤はマイクロアクチュエータを絶縁材料の第３部分に接着する。

本発明の実施形態の他の特性及び有利性は、添付の図面及び以下の詳細な説明によって明らかになる。

本発明の実施形態は一例として示され、同様の参照符号が類似する構成要素を表す添付の図面の図において限定するものではない。

図１は、２段作動式サスペンションを有する先行技術のディスクドライブの斜視図を示す。 図２は、図１のサスペンションの平面図を示す。 図３において、図３Ａは、ＰＺＴマイクロアクチュエータ並びに従来の設計におけるその物理的及び電気的接続の断面図を示し、図３Ｂは、ＰＺＴマイクロアクチュエータ並びに従来の設計におけるその物理的及び電気的接続の断面図を示す。 図４は、実施形態における接着剤封入構造を含むサスペンションの遠位端部の平面図を示す。 図５は、図４の切断線Ａ－Ａ´に沿った、実施形態における接着剤封入構造の断面図を示す。 図６は、実施形態におけるサスペンションの接着剤封入構造を形成するためのプロセスフロー図を示す。

実施形態におけるロードビームとフレクシャとを含む非平行モータを備えたディスクドライブへッドサスペンションが、添付の図面に示され、本明細書に記載されている。フレクシャの実施形態には、支持層と、支持層上に配置された絶縁層と、絶縁層上に配置された信号導体層とである特徴の１つ以上のものを含む。また、サスペンションは、トランスデューサヘッドが取り付けられたジンバル部分と、支持層に接着されるとともに、ジンバル部分に配置されたトランスデューサヘッドの微動に作用するように構成されたマイクロアクチュエータとを含むフレクシャをも含む。また、サスペンションは接着剤封入構造も含み、該接着剤封入構造は、絶縁材料の第１部分と絶縁材料の第２部分と絶縁材料の第３部分とを含み、絶縁材料の第１部分と第２部分とは第１部分と第２部分との間の間隙を画定するように構成され、絶縁材料の第３部分は間隙内に配置される。接着剤は、接着剤封入構造の間隙内に配置されて、マイクロアクチュエータを絶縁材料の第３部分に接着する。

接着剤封入構造の実施形態は、導電性エポキシとステンレス鋼層の部分との間、及びまた導電性エポキシとＰＺＴの下部電極との間の電気的ショートを回避するために保護層として機能する、部分的にエッチングした絶縁層を含む。絶縁層は、ポリイミド、他のポリマー、又は他の非導電性材料を含むが、これらに限定されない絶縁材料から形成することができる。

ここで図３Ａ及び図３Ｂを参照する。図３Ａは、電極３５３を含むＰＺＴマイクロアクチュエータ、並びに従来の設計におけるその物理的及び電気的接続の断面図を示す。図３Ａに示すように、ＰＺＴ３１４の側部は、サスペンションのフレクシャの固定部分３５２に取り付けられる。非導電性エポキシ３５０によりＰＺＴ３１４を固定部分３５２に接着することができる。導電性エポキシ３４０を堆積させるときにショートを防止するため、十分な非導電性エポキシ３５０がビア３３５を充填するように供給される必要がある。製造プロセスの制御に困難があることから、非導電性接着剤３５０が左右のポリイミド層３３４に不必要に侵入することになり得る。非導電性エポキシ３５０は、ポリイミド３３４の表面とＰＺＴ３１４の下面との間における吸い上げ効果や、組立時において、過多の非導電性エポキシ３５０がビア３５０に供給されるか、及び／又はＰＺＴ３１４が非導電性エポキシ３５０にはまり込むことにより、ビア３３５からポリイミド層３３４の上に引き出される。

図３Ｂに示すように、過小の非導電性エポキシが供給されると、非導電性エポキシ３５０とポリイミド層３３４との間に形成される空隙３６０となり、これが固定部分３５２を露出させて、導電性エポキシ３４０が固定部分３５２と接触しショートが起こることになる。したがって、ショートせずにこの従来の設計を製造することは困難であり、低製造量、又は製造プロセスの許容性を上げる高価な技術や機器に結びつくというように影響する。

図４は、実施形態における接着剤封入構造を含むサスペンションの平面図を示す。サスペンション４００は、ロードビーム４１２を含むことができる。ロードビーム４１２は、ロードビーム４１２の剛性を高める補強構造を含むことができる。一部の例示の実施形態において、補強構造は、ロードビーム４１２の堅牢性を高める上向き縁部レール４１３を含む。フレクシャ４２０は、ロードビーム４１２の下側に取り付けることができる。一部の実施形態において、フレクシャ４２０は、レーザスポット溶接によってなど、既知のプロセスを使用して取り付け可能である。フレクシャ４２０は、ディスクプラッタに最も近接する側においてロードビーム４１２の下側に取り付け可能である。

フレクシャ４２０はまた、ジンバル部分４２２とフレキシブル回路４３０とを含むこともできる。ジンバル部分４２２とフレキシブル回路４３０とが共に製造されることが一般的であるが、必要なわけではない。ジンバル部分４２２は、ヘッドスライダ４６０が取り付けられるスライダ舌部を含むことができる。ヘッドスライダ４６０は、回転ディスクプラッタによって発生する境界層風によって作り出された空気軸受けに支持される。ジンバルは、ジンバル部分４２２が回転ディスクプラッタ面の不規則性に対応して前後左右に自在に揺れることを可能にする。ヘッドスライダ４６０は、全体的にロードビーム４１２の下側に配置される。

フレクシャ４２０は、ステンレス鋼支持層などの支持層４３２を含むことができる。フレクシャ４２０は、ポリイミド層などの絶縁層４３４も含むことができる。さらに、フレクシャ４２０は、一般的に銅又は銅合金である導電層４３６を含むことができる。導電層４３６から形成された各銅信号導体４６４は、ヘッドスライダへの及びヘッドスライダからの駆動信号及び感知信号を含む種々の信号を伝送し、ＰＺＴ４１４に活性化電圧を伝送するように構成することができる。一部の実施形態において、絶縁層４３４は、ビアを形成するために選択領域に空隙を形成し、それによりフレクシャ４２０の支持層４３２などの下の層を露出させる。また、フレクシャ４２０の導電層４３６は、ＰＺＴ４１４を受けるように構成された接触パッド４３８も含む。各接触パッド４３８は、導電層４３６における１つ以上の導体と接続されて、活性化電圧など、信号をＰＺＴ４１４に供給する。

図５は、図４の切断線Ａ－Ａ´に沿った、実施形態における接着剤封入構造の断面図を示す。図５に示すように、ＰＺＴ駆動電圧のための電気接続は、ＰＺＴ５１４の上面から銅接触パッド５３８に延出するように塗布された導電性接着剤５４０によってなされる。その後、接着剤は高温の硬化プロセスによって硬化される。このように、導電性接着剤５４０は、接触パッド５３８からＰＺＴ５１４の励振電極である上面に電気ブリッジを形成する。ビア５３５は、非導電性接着剤５５０などの非導電性接着剤が配される接着剤封入構造を作製するために、絶縁層５３４に形成される。種々の実施形態における接着剤封入構造は、第１の側に第１絶縁部分５３２と、第２の側に第２絶縁部分５３３と、部分的にエッチングした絶縁層５３４とを含み、そのそれぞれは（図４の）支持層４３２の部分５５２上に配置される。

第１絶縁部分５３２は第１絶縁壁として構成することができる。第１絶縁壁は、金属支持層（支持層の部分５５２）からマイクロアクチュエータに向かって立ち上がるように構成可能である。第２絶縁部分５３３は第２絶縁壁として構成することができる。第１絶縁壁と第２絶縁壁とは間隙を形成するように構成することができる。間隙は、第１絶縁壁と第２絶縁壁との間のチャネルを画定することができる。チャネルは、絶縁材料から形成された絶縁材料床を含むことができる。絶縁材料から形成された絶縁材料床は、部分的にエッチングした絶縁層５３４として示される。

ＰＺＴ５１４の第１端部は、例えば非導電性エポキシなどの非導電性接着剤５５０によってなどで、ロードビーム４１２（図４に示す）に取り付けられる。他の実施形態において、図４に示すようなＰＺＴ４１４の第１端部は、支持層４３２などのフレクシャ４２０の比較的固定された部分に取り付けられる。図５に戻って参照すると、非導電性接着剤５５０はＰＺＴ５１４を絶縁層５３４に接着することができる。部分的にエッチングした絶縁層５３４は、非導電性接着剤５５０の下にあるように構成される。部分的にエッチングしたポリイミド層５３４を非導電性接着剤５５０の下に適用することで、支持層５３２の部分５５２は非導電性接着剤５５０及び導電性接着剤５４０から絶縁することができる。

一部の実施形態において、電気的接続は、励振電極として機能するＰＺＴ５１４の上面からポリイミド層５３２上に配置された接触パッド５３８になされる。ＰＺＴ駆動電圧のための電気接続は、ＰＺＴ５１４の上面から接触パッド５３８に延出するように塗布された導電性接着剤５４０によってなされる。種々の実施形態において、導電性接着剤５４０は、その後、当該技術において既知のものを含む技術を使用して高温の硬化プロセスによって硬化される。このように、導電性接着剤５４０は、接触パッド５３８から、ＰＺＴ５１４の電極５６０を含むＰＺＴ５１４の上面に、電気ブリッジを形成する。部分的にエッチングしたポリイミド層５３４は、非導電性接着剤５５０が充填されて、理想的には絶縁層５３４へとわずかに溢れるポケットとして機能する。このように、非導電性接着剤５５０がビア５３５から出て、また絶縁層５３２の上に出る場合でも、部分的にエッチングした絶縁層５３４が保護層として機能して、導電性接着剤５４０と支持層の部分５５２との電気的ショートを回避する。

ＰＺＴ５１４は、一部の実施形態においてＰＺＴ５１４の下面に配置されたそのグランド電極５６１でグランド接続されている。図４と図５とを参照すると、フレクシャ４２０の部分７０は、ロードビーム４１２のステンレス鋼体をフレクシャ４２０のステンレス鋼層４３２（図４に示す）に溶接することによってなどでロードビーム４１２（図４に示す）に固定されている。したがって、フレクシャ４２０の部分７０は固定されている。フレクシャ４２０のジンバル部分４２２（図４に示す）は、ロードビーム４１２に対して比較的自在に移動するようにジンバル状になっている。ＰＺＴ４１４は、フレクシャ４２０の比較的固定された部分７０から、ヘッドスライダ４６０が取り付けられたジンバルを含む比較的移動が可能なジンバル部分４２２へと、接続され延出する。このようにして、ＰＺＴ４１４の作動が、ヘッドスライダ４６０の微動に影響を及ぼす。図４に示す実施形態において、ＰＺＴ４１４の遠位端部はステンレス鋼アーム４２４に取り付けられており、ジンバル領域４２２の一部であるか、又はジンバル領域４２２と接続されている。

図６は、実施形態におけるサスペンションの接着剤封入構造を形成するためのプロセスフロー図６００を示す。方法６００は６１０から開始される。６２０において、絶縁材料の第１部分をベース上に形成する。方法６００は、絶縁材料の第２部分をベース上に形成する６３０に進む。さらに、６４０において、絶縁材料の第３部分をベース上に形成する。図５に示すように、種々の実施形態における接着剤封入構造は、第１の側に第１絶縁部分５３２と、第２の側に第２絶縁部分５３３と、部分的にエッチングした絶縁層５３４とを含み、そのそれぞれは支持層４３２の部分５５２上に配置される。

絶縁材料の第１部分と第２部分とは間隙によって隔てられる。絶縁材料の第３部分は間隙内に配置される。間隙は、マイクロアクチュエータを絶縁材料の第３部分に接着するために、接着剤封入構造の間隙内に接着剤を受け入れるように構成される。

文脈において明白に要求されない限り、詳細な説明及び特許請求の範囲において、「含む」、「含んで」などの文言は、排他的又は網羅的な、すなわち「含むが、これに限定されない」という意味とは反対に、含める意味として解釈される。「連結される」という文言は、本明細書で一般に使用されるとき、直接接続されるか、又は１つ以上の中間構成要素によって接続されることのできる２つ以上の構成要素を指す。同様に、「接続される」という文言は、本明細書で一般に使用されるとき、直接接続されるか、又は１つ以上の中間構成要素によって接続されることのできる２つ以上の構成要素を指す。文脈が許す場合、単数又は複数を使用する上述の詳細な説明の文言もまた、それぞれ複数又は単数を含むことができる。２つ以上の事項のリストに関する「又は」という文言は、リストの事項のいずれか、リストの事項のすべて、及びリストの事項の任意の組合せである、該文言の解釈のすべてを包含する。

さらに、とりわけ、「できる」、「できた」、「し得る」、「可能である」、「例えば」、「例として」、「など」等の本明細書に使用される条件的言語は、具体的に明示されない限り、又は使用される文脈内で理解されない限り、一般に、所定の実施形態が所定の特徴、構成要素、及び／又は状態を含む一方で、他の実施形態はこれらを含まないということを意味すると意図する。このように、そうした条件的言語は、特徴、構成要素、及び／若しくは状態が１つ以上の実施形態に何らかの形で要求されること、又は、著者の情報提供若しくは指示の有無で、これらの特徴、構成要素、及び／若しくは状態が任意の特定の実施形態に含まれるか若しくは実施されるかどうかを決定するロジックを１つ以上の実施形態が必ず含むということの示唆を意図しない。

Claims (18)

1. 支持層上に配置され、絶縁材料からなる第１部分と前記絶縁材料からなる第２部分と前記絶縁材料からなる第３部分とを含み、前記絶縁材料からなる前記第１部分と前記第２部分とは間隙によって隔てられ、前記絶縁材料からなる前記第３部分が前記間隙内に配置された、接着剤封入構造と、
   前記接着剤封入構造の前記間隙内に配置されて、マイクロアクチュエータを前記絶縁材料からなる前記第３部分に接着する接着剤とを含むサスペンション。
2. 前記間隙は、前記マイクロアクチュエータの下から前記マイクロアクチュエータの下ではない領域に延出するように構成される、請求項１に記載のサスペンション。
3. 前記接着剤は、前記絶縁材料の前記第３部分の上面において、前記接着剤封入構造の前記間隙内に配置される、請求項１に記載のサスペンション。
4. 前記絶縁材料からなる前記第３部分は支持層に接着される、請求項１に記載のサスペンション。
5. 前記マイクロアクチュエータの上面から電気接触パッドに延出するように構成された導電性接着剤をさらに含む、請求項１に記載のサスペンション。
6. 支持層と、金属の前記支持層上に配置された絶縁層と、前記絶縁層上に配置された導電層とを含むフレクシャと、
   トランスデューサヘッドが取り付けられたジンバル部分と、
   前記支持層にマイクロアクチュエータの第１端部を接着する接着剤の第１量を含む接着剤によって前記支持層に接着され、前記ジンバル部分に配置された前記トランスデューサヘッドの微動に作用するように構成されたマイクロアクチュエータと、
   前記接着剤の第１量を少なくとも部分的に含む絶縁材料を含み、金属の前記支持層から前記マイクロアクチュエータに向かって立ち上がるように構成された第１絶縁壁と、
   前記絶縁材料から少なくとも部分的に形成されて、金属の前記支持層から立ち上がるように構成された第２絶縁壁と、を含み、
   前記第１絶縁壁と前記第２絶縁壁とは、間隙が前記第１絶縁壁と前記第２絶縁壁との間のチャネルを画定するように間隙を形成して構成され、前記チャネルは前記絶縁材料から形成された絶縁材料床を含む、サスペンション。
7. 前記第１絶縁壁と前記第２絶縁壁とは、前記サスペンションの長手方向軸に対して実質的に横方向に延出するように構成される、請求項６に記載のサスペンション。
8. 前記チャネルは、前記マイクロアクチュエータの下から前記マイクロアクチュエータの下ではない領域に延出するように構成される、請求項６に記載のサスペンション。
9. 前記接着剤は、前記絶縁材料床の上面において前記チャネル内に配置される、請求項６に記載のサスペンション。
10. 絶縁材料の第３部分は前記支持層に接着される、請求項６に記載のサスペンション。
11. 前記マイクロアクチュエータの上面から前記導電層の接触パッドに延出する導電性接着剤をさらに含む、請求項６に記載のサスペンション。
12. サスペンションであって、
    金属支持層と、絶縁材料から形成されて前記金属支持層上に配置された絶縁層とを含むフレクシャと、
    マイクロアクチュエータと、
    前記マイクロアクチュエータを前記サスペンションに接着するように構成されるとともに、前記マイクロアクチュエータの下に形成された前記絶縁材料の第１壁に少なくとも部分的に内包された接着剤と、を含み、
    前記絶縁材料は第２壁を含んで、前記第１壁と前記第２壁との間のチャネルを画定するように構成され、前記接着剤は前記チャネル内に少なくとも部分的に配置され、前記接着剤の一部は前記マイクロアクチュエータの下に形成される、サスペンション。
13. 絶縁材料からなる第１部分と前記絶縁材料の第２部分と前記絶縁材料の第３部分とを含む接着剤封入構造を含み、
    前記絶縁材料の前記第１部分と前記第２部分とは前記第１部分と前記第２部分との間に間隙を形成するように構成され、前記絶縁材料からなる前記第３部分は前記間隙内に配置され、前記間隙は、前記接着剤封入構造の前記間隙内に接着剤を受け入れてマイクロアクチュエータを前記絶縁材料からなる前記第３部分に接着するように構成される、サスペンション。
14. サスペンション用接着剤封入構造を形成する方法であって、
    絶縁材料からなる第１部分を支持層上に形成するステップと、
    前記絶縁材料からなる第２部分を前記支持層上に形成するステップと、
    前記絶縁材料からなる第３部分を形成するステップとを含み、
    前記絶縁材料からなる前記第１部分と前記第２部分とは間隙によって隔てられ、前記絶縁材料からなる前記第３部分は前記間隙内に配置され、前記間隙は、マイクロアクチュエータを前記絶縁材料からなる前記第３部分に接着するために前記接着剤封入構造の前記間隙内に接着剤を受け入れるように構成される、方法。
15. 前記第１部分と前記第２部分とを形成することは、前記支持層に絶縁材料を堆積させることを含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記第３部分を形成することは、前記絶縁材料をエッチングして、前記第１部分と前記第２部分との間に間隙を形成するとともに、前記第１部分と前記第２部分との間の前記間隙に前記絶縁材料の一部を保持することを含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記第３部分を形成することは、前記絶縁材料をエッチングして前記支持層の一部を露出させるとともに前記第１部分と前記第２部分との間に間隙を形成することと、第２の絶縁材料の上面が前記第１部分の上面及び前記第２部分の上面より下にあるように、前記間隙内に前記第２の絶縁材料を堆積させることとを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記絶縁材料と前記第２の絶縁材料とはポリイミドである、請求項１７に記載の方法。
    
    

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