JPH08180626A - 並列結合負荷／ジンバルばねを備えたヘッド懸架アセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、衝撃に対する強化した耐性、アセン
ブリ整合の高い再現性という利点、及び電気的接続を確
立する改良された方法を提供する。 【解決手段】磁気ヘッド懸架アセンブリ及び方法が、デ
ータ記憶ディスク駆動装置にて、アクチュエータモータ
への一端に装着される非柔軟性の支持アームを含めて設
計される。支持アームの対向端にはジンバルがある。少
なくとも１つの読取り／書込みヘッドを有する、空気支
圧スライダがジンバルに接続される。ジンバルはピッチ
とロール運動に適応して適用され、読取られるデータ記
憶媒体の表面に垂直な方向で従順である。ジンバルは、
負荷力を加えるために支持アームに接続される負荷ばね
と並列結合される。読取り／書込みヘッドへの電気的接
続は、支持アームとジンバルに印刷される電気線路を介
してなされる。線路は又、スライダとの境界でのはんだ
リフロー位置へと延伸するように、ジンバルばねに形成
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、磁気記憶
媒体上でデータを読み書きすることに関し、更に詳細に
は、読取り／書込み変換器を支持する懸架システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクのような、磁気記憶媒体
に、及びそれからデータを転送する際に、読取り／書込
み変換器が、媒体との密接へともたらされる空気支圧ス
ライダ上に、装着または製造される。スライダは、スラ
イダと回転ディスクとの間に発生する空気支圧により、
ディスクから分離されている。したがって、空気支圧ス
ライダは、ディスク表面に対して浮動モードで移動す
る。この空気支圧により、アクチュエータが、磁気ディ
スク上の各種円周データトラックにわたって、読取り／
書込み変換器を位置決めすることが可能になる。スライ
ダとディスクとの間の間隔は、懸架アセンブリにより与
えられる負荷力により制御される。すなわち、懸架アセ
ンブリは、空気支圧の空気動力学的揚力に対抗する。空
気支圧スライダの中には、空気支圧表面の一部分にわた
って、負圧を発生して有効負荷力を増大させるものもあ
る。慣例として、空気支圧スライダは、アクチュエータ
モータのアクチュエータアームに装着される、この懸架
アセンブリの一部を形成している。懸架アセンブリは
又、スライダをアクチュエータアームに連結する負荷
梁、及びジンバルをも含んでいる。

【０００３】読取り／書込み変換器、すなわちヘッド用
支持アセンブリの設計の際に、考慮しなければならない
多数の剛性が存在する。第１に、懸架アセンブリは、デ
ィスク表面に対する空気支圧スライダとの間の角度不整
合を減結合するように、低いピッチ剛性、及びロール剛
性を有していなければならない。従来技術の懸架アセン
ブリ１００を図１に示す。「ロール（roll）」という用
語を本明細書では、アセンブリの長さに概ね平行である
Ｙ軸の周りの回転と定義する。「ピッチ（pitch）」
は、Ｘ軸の周りの回転と定義する。

【０００４】スライダとディスクとの角度不整合は、デ
ィスク表面に対する懸架装着表面との間の平行度の欠如
のような、ディスクの非平面地形により、又は駆動アセ
ンブリの不正確により生じ得る。角度不整合は、モーメ
ントを空気支圧に伝達し、これが、スライダ１０２の浮
動特性を変える可能性がある。懸架アセンブリでは、ジ
ンバル１０４を使用して、ディスク表面に対する空気支
圧スライダの角度不整合を減結合している。ジンバル
は、その上をスライダが枢動する、不図示の負荷窪みを
備えることができるが、他の構成も可能である。

【０００５】懸架アセンブリ１００の設計に関する他の
剛性は、平面内剛性である。ジンバル１０４により、ス
ライダ１０２が、ディスク表面に対する回転コンプライ
アンスを持つことが可能になるが、懸架アセンブリの残
りは、Ｘ軸、及びＹ軸に沿う平面内移動だけでなく、平
面内回転、すなわち、Ｚ軸の周りの回転である「ヨー
（yaw）」に対しても剛性があらねばならない。高い平
面内剛性を確保することは、信頼性のあるトラックサー
ボを達成し、離陸、及び着陸時に、スライダとディスク
表面との間に生ずる摩擦力に打ち勝ち、データ回復時
に、タイミングジッタへと変移する可能性のある、下り
トラック方向のスライダ運動を制限するために、重要で
ある。

【０００６】垂直剛性は他の重要な考慮事項である。垂
直剛性、すなわち「Ｚ軸剛性」は、ヘッドとディスクと
の所望間隔を維持する垂直力を発生するのに使用され
る。

【０００７】空気支圧スライダ１０２を、アクチュエー
タモータのアクチュエータアームに連結する懸架アーム
は、厚さが約７５μｍのステンレス鋼シートから形成さ
れ、多数の領域を備えている単片部材とすることができ
る。その領域には、懸架アームをアクチュエータアーム
に取り付けるための、装着領域１０６が含まれる。また
図１に示されているのは、装着領域に近い湾曲領域１０
８である。湾曲領域は、空気支圧スライダがディスク上
に負荷された場合に真っ直ぐになり、それにより、スラ
イダの背後にＺ軸ばね負荷力を発生する。現在、製造さ
れているスライダは、時に「５０％スライダ」と言われ
る形のものであり、公称負荷２グラムから５グラムの力
で動作する。

【０００８】実際、懸架アームの湾曲領域１０８は、負
荷ばねと言われるばね要素である。理想的には、これは
スライダ１０２の背後に一定の力を加えるのに使用され
る。しかし、実際には負荷力の変動が生ずるが、負荷力
は、湾曲領域の垂直ばね率が低いので、受容可能な範囲
内に留まっている。一般的指針は、懸架基台装着高さの
±０．１２５ｍｍの変動、すなわち「Ｚ高さの公差」
が、負荷力を公称負荷値の１０％を超えて変化させるべ
きではないことを指定している。製品特有の値は、空気
支圧の剛性、製品の必要条件（浮動高さのような）、及
び製造公差によって決まる。

【０００９】装着領域１０６、及び湾曲領域１０８に加
えて、慣用的な懸架アームは、負荷梁領域１１０を備え
ている。慣用的には、この領域は極めて剛性があり、例
えば、アームを形成するのに使用されるステンレス鋼シ
ートは、硬度を増大させるために、対向する側に沿って
強化リブ１１２、及び１１４を備えることもできる。湾
曲領域に対向する負荷梁領域の端部にジンバル１０４が
ある。

【００１０】二つの著名なジンバル手法がある。第１の
手法では、ジンバルは高いＺ軸剛性を有している。これ
により、ジンバルは、負荷力をスライダに直接、ほとん
ど垂直たわみなく伝達することができる。この手法には
通常、負荷梁と一体になるように、更に薄くエッチング
され得るジンバルを形成するステップが含まれる。すな
わち、ジンバルと負荷梁は、材料の同じシートから形成
される。Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎに与えられた米国特
許第５，２８２，１０２号、及びＢｌａｅｓｅｒ，他に
与えられた米国特許第５，１９８，９４５号はこの手法
を記載している。この第１の手法を、幾つかの部片を他
の材料、あるいはポリイミド、又はシリコンのような非
金属から形成して、多片アセンブリを使用して実施する
ことも可能である。

【００１１】二つの著名なジンバル手法のうちの他方で
は、ジンバルを負荷梁、及び湾曲領域のステンレスシー
トより薄いシートストックから形成することができる。
ジンバルは、負荷梁にスポット溶接されるか、さもなけ
れば装着される。この第２の手法では、ジンバルはＺ方
向でより従順である。負荷力は、懸架アセンブリの残り
から与えられ、ジンバル、又は負荷梁に形成されている
負荷窪みを介して、空気支圧スライダに伝達される。負
荷梁の先端は、ジンバルの垂直たわみを抑制する働きを
し、本質的にジンバルに垂直に剛性をもたせる。窪み
は、加えられる力の負荷点を規定する。Ｈａｔｃｈ，他
に与えられた米国特許第５，２９９，０８１号は、この
第２の手法を利用するジンバルを記載している。この第
２の手法を使用する懸架アセンブリ設計は、一般に、第
１の手法より大きいピッチ、及びロールのコンプライア
ンスが可能である。

【００１２】懸架アセンブリ／ジンバルが、シーク誘導
の、又は外部印加の衝撃にさらされた場合、この第２の
手法に関連した困難が存在する。大きな横方向衝撃は、
負荷窪みと負荷梁との間に、小規模の滑りを生じせしめ
る可能性がある。懸架アームに対するこの横方向のヘッ
ドシフトは、窪みと負荷梁との間の静摩擦により保持さ
れ、結果として空気支圧負荷力の負荷点の変化となる。
横方向のヘッドシフトは、結果として、多数プラテンの
ディスク駆動装置におけるヘッドの相対的不整合となる
ので、専用サーボディスク駆動装置では特に望ましくな
い。更に、大きな垂直衝撃が、負荷力に打ち勝って、ス
ライダをディスクから分離せしめる可能性がある。衝撃
の事象時にこれが発生した場合、ジンバル構成により、
空気支圧表面が、ディスク表面に対して過大な角度で配
向されることになる。衝撃の事象後、負荷ばねは、スラ
イダとディスクとの間の近接性を再確立するが、空気支
圧表面とディスク表面との間の角度不整合は、所望のス
ライダ／ディスク空気支圧境界面の再形成を妨げる。ス
ライダの隅がディスクに当たり、データの損失、及び／
又はディスク、あるいはスライダに損傷を生じせしめ得
る。

【００１３】第１のジンバル手法は、高い垂直剛性に関
連しているので、衝撃の事象時に、第２のジンバル手法
で生じる可能性のある、大きな角度不整合を防止する。
更に、この第１の手法に関連する窪みが存在しないの
で、横方向のヘッドシフトにより生ずる困難は削除され
るはずである。それにもかかわらず、衝撃の事象に起因
する損傷、及びデータ損失には、スライダを負荷しない
可能性のある実質的な慣性質量がなお存在し、潜在的に
ディスクに衝撃を与えせしめるので、懸念が残る。

【００１４】他の懸念は、上述した二つのジンバル手法
のいずれかで設計した懸架アセンブリは、検出不可能な
傷がつくということである。金属で形成した場合、ジン
バルは、ジンバルへのスライダのアセンブリ時に、及び
それに続く取り扱い時に、無意識に損傷する可能性があ
る。この損傷は、ジンバルを可塑的に変形させ、その結
果、不要なモーメントをスライダに伝達することにな
る。塑性変形の大きさは、検出するのが困難か、又は費
用高になるほど十分小さいが、スライダの浮動特性を許
容レベルを超えて変えるのに十分なほど大きい。

【００１５】機械的な必要条件に加えて、懸架アセンブ
リは通常、データ信号を読取り／書込みヘッドに、又は
そこから搬送する導電体を支持する必要がある。これら
導体は通常、被覆ワイヤである。しかし、幾つかの懸架
アセンブリ構成は、信号を懸架アームに沿って通すため
に、フレキシブル回路を利用している。これらワイヤ
は、サービスループとして知られるもので、負荷梁とス
ライダとの間で経路付けられる。理想的には、サービス
ループは、ディスク上にモーメントを生成ぜず、且つデ
ィスクを妨害しないように設計される。しかし、或る場
合には、これらサービスループは、ディスクに接触し
て、ディスク、ワイヤ、又は両者を損傷せしめる。スラ
イダに対向する懸架アセンブリの端部に、通常、導体を
駆動電子装置に延伸させるフレキシブル回路が存在す
る。スライダへと延伸する撚り線を備えた懸架アセンブ
リに対する改善として、Ａｉｎｓｌｉｅ，他に与えられ
た米国特許第４，７６１，６９９号は、懸架上に電気線
路を形成し、次に接触パッドに形成された、はんだボー
ルをリフローすることにより、懸架をスライダに機械
的、及び電気的の両方で接続することを記載している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】磁気記憶装置の読取り
／書込みヘッド用の懸架アセンブリを設計する当該技術
において、二つの相反する傾向が存在する。第１に、ス
ライダの寸法が減少しつつある。スライダ寸法の縮小
は、スライダの浮動高さを減少させるのを助け、スライ
ダウェーハ製造段階での、生産経費における改善を容易
にする。寸法が小さくなれば対応して質量が減少し、そ
れがシステムの慣性を減らす。質量の減少は、システム
のシーク性能、及び衝撃性能を向上させる。しかし、ス
ライダの寸法の縮小は、結果として、減少された空気支
圧剛性となるので、スライダの能力を妨害して、不要な
印加モーメントにより影響を受けないままになる。

【００１７】第２の傾向は、スライダに取り付けられる
電気リードの数の増加である。この傾向は、スライダに
印加される不要なモーメントの潜在的な発生、及び大き
さを増大させる。通常、二つの導体は、スライダの裏面
の小さいパッドにはんだ付けされている。これら導体を
スライダに取り付ける場合、導体が、かなりのモーメン
トをスライダに確実に印加しないよう注意しなければな
らない。これにより組立工程の複雑さ、及び費用が追加
される。磁気抵抗性読取りセンサ、及び／又は他の高度
の変換器機構を導入するに伴い、三つ以上の導電体の必
要性があるので、付加的なモーメントが作り出される可
能性が増大する。

【００１８】上述の傾向のに加えて、産業界により維持
されている、負荷ばね、及びジンバルばねに加えられる
他の慣例が存在する。上述の二つのジンバル構成のいず
れでも、負荷力は、懸架アームの湾曲領域で発生され、
負荷梁、及び垂直に剛性のあるジンバルを介して、懸架
アームの対向端でスライダに加えられる。したがって、
実際上、負荷ばね、及びジンバルばねは、直列構成を成
している。この直列結合ばね構成では、負荷ばねの垂直
コンプライアンス、及びジンバルのそれは、加算されて
全体のシステム・コンプライアンスを与える。この全体
のシステム・コンプライアンスの逆数は、システム剛性
を与え、これに全負荷たわみを乗じて負荷力が規定され
る。実際は、負荷ばねは、ジンバルよりもかなり垂直方
向での剛性が少ないので、負荷ばねが負荷力の大きさを
支配する。垂直衝撃の事象時に、懸架アームの質量のか
なりの部分が、スライダ、及びジンバルの二つの質量と
組合わさって、負荷ばねに加わる慣性力を生成する。上
述のように、スライダの寸法を縮小する傾向は、この慣
性力の減少へと導くが、システムはなお、垂直衝撃の結
果として損傷を受けやすい。

【００１９】本業界は、外部衝撃に起因する損傷、又は
データ損失に対する、データ読取りシステムの鋭敏性を
減少する、磁気ヘッド懸架アセンブリ、及び方法を必要
としている。このようなアセンブリ、及び方法は、スラ
イダに取り付けられたワイヤに関連する問題に言及すべ
きである。これらの問題には、スライダに加えられる不
要なモーメント、及びディスクとワイヤに生ずる可能性
のあるサービスループの損傷が含まれる。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ジンバルに取
り付けた空気支圧スライダに負荷力を加えるように組み
合う、並列結合された負荷ばねとジンバルばねを備え
て、非柔軟性の支持アームのジンバル端に取り付けられ
た、スライダ支持ジンバル構成を備えている磁気ヘッド
懸架アセンブリ、及び方法である。以下で説明するよう
に、ジンバルは、他の方向の運動に対して高い剛性をも
たらしながら、一定のスライダの移動に適応するような
構造になっている。支持アームは実質的に柔軟性がない
ので、支持アームの質量は、衝撃の事象時に、加速によ
り発生する慣性力を決定する際の重要な因子ではない。

【００２１】好適実施例では、ジンバルは、ジンバルペ
ンダントを取り囲む枠体を含む。ジンバルペンダントを
枠体に接合する構造は、「ジンバルばね」を規定する。
空気支圧スライダが、ジンバルペンダントに取り付けら
れて、枠体、及び非柔軟性の支持アームに対する運動を
可能にしている。ジンバルばねは、空気支圧スライダの
ピッチ、及びロール運動に適応するが、高い平面内剛性
を備えている。すなわち、スライダは、データ記憶媒体
の表面に平行なＸ軸、及びＹ軸の周りに回転することが
できるが、ジンバルばねは、Ｘ軸、及びＹ軸に沿う直線
移動に抵抗する。

【００２２】非柔軟性の支持アームは、駆動システムに
接続される第１の端部、すなわち装着端部を有する。た
とえば、装着端部を、アクチュエータモータのアクチュ
エータアームに接続することができる。枠体は、支持ア
ームの、対向する第２の端部に、すなわちジンバル端部
に接続される。

【００２３】負荷ばねの一端は、非柔軟性の支持アーム
に接続され、その他端は、ジンバルペンダントに接触し
ている。ジンバルは、データ記憶媒体の表面に垂直な低
い剛性を有する。すなわち、ジンバルはＺ方向に従順で
ある。理想的なジンバルは、このＺ方向に剛性が無いも
のであるが、幾らかの剛性は固有である。ジンバルば
ね、及び負荷ばねは、Ｚ方向に平行に動作して、スライ
ダの浮動特性を実質的に規定する負荷力を決定する。す
なわち、ジンバルばね、及び負荷ばねの垂直ばね剛性は
共に加算されて、少なくとも一つの読取り／書込みヘッ
ドを備える空気支圧スライダを制御するための全体の垂
直剛性を与える。

【００２４】負荷ばねは、一端で、非柔軟性の支持アー
ムに取り付けられている、梁、ワイヤ、又はばねのよう
な、長い、薄い部材とすることができる。対向端で、負
荷ばねを、ジンバルペンダントの窪みの近くに位置決め
することができる。窪みは、空気支圧スライダに対する
負荷点の位置を決定する。窪みの高さ、及び窪みと負荷
ばねとの間の相互作用は、不要なモーメントがスライダ
に加わらないようにすべきである。理想的には、窪みの
先端は、ジンバルばねの平面内にあって、側方（または
摩擦）力による如何なるモーメントをも排除する。代案
として、窪みを負荷ばね上に形成することもできる。

【００２５】負荷ばねが板ばねである実施例の場合、こ
の要素は、装着領域、湾曲領域、及び直線領域を備える
ことができる。装着領域は、支持アームに取り付けられ
る。湾曲領域は、負荷ばねの柔軟特性を決定するように
設計される寸法を有することができる。たとえば、負荷
ばねを湾曲領域で薄く、又は狭くすることができる。好
適には、湾曲領域は、装着領域に近接している。直線領
域は、かなりの変形なしに、湾曲領域から空気支圧スラ
イダへと負荷力を伝達可能である、剛性を有する。

【００２６】第２の実施例では、負荷ばねは、ジンバル
の近くで非柔軟性の支持アームに取り付けられている。
これを「局所化構成」と言うことができる。任意的に、
負荷ばねのたわみを抑制して、Ｚ方向の運動だけを許容
することができる。このようにして運動を抑制すると、
不要なモーメントが空気支圧スライダに加わる可能性が
減少するので、負荷ばねを、スライダ、又はジンバルの
負荷点に直接取り付けることができる。

【００２７】非柔軟性の支持アームは、セラミック材料
で形成することができる。負荷ばねは、ニッケル、ニッ
ケル−コバルト、又は超高強度鋼のような、金属とする
ことができる。負荷ばねを形成する代案には、電鋳、精
密打ち抜き、及び化学エッチングが含まれる。

【００２８】任意的に、負荷ばね、及びジンバルを単体
として形成することができる。すなわち、単一ばねを形
成して、Ｚ方向負荷力、ピッチとロールのコンプライア
ンス、及び平面内とヨーの剛性を与える。

【００２９】ジンバルは好適には、超微細機械加工製造
プロセスを使用して構成されるシリコン装置である。シ
リコンは、超小型装置の製造に利用できる高精度の公
差、及び動作温度範囲でのシリコンの非塑性挙動の故に
魅力的である。適切に製造されたシリコンジンバルは、
アセンブリ時に、塑性変形、及び破損に耐える。その
上、シリコンジンバルが破損した場合、慣用的な金属ジ
ンバルの降伏損傷に比較して、破損は比較的容易に検出
される。

【００３０】好適には、読取り／書込みヘッドとの電気
的接続には、非柔軟性の支持アームに沿う回路線が含ま
れる。電気線路は、セラミック基板上に導電フィルム回
路を形成する既知の技法を使用して、支持アーム上に組
み込むことができる。電気線路は、シリコンジンバル上
の金属化線路に接続する。ジンバル線路は、ジンバルば
ねを横断して、中央ジンバルペンダントまで延伸してい
る。ジンバルペンダントから、スライダ上の電気線路の
相互接続は、はんだリフロー、慣用的なワイヤボンディ
ング法、又は導電接着剤の手段により行なうことができ
る。はんだバンプのリフローは、はんだリフローが、電
気的相互接続をもたらすのに加えて、構成要素間の或る
程度の自己整合をもたらすので、この用途に対して魅力
的である。

【００３１】本発明は、衝撃に対する強化した耐性、ア
センブリ整合の高い再現性、という利点、及び電気的接
続を確立する改良された方法を提供する。耐衝撃特性
は、衝撃の事象時に、加速により生ずる慣性力を発生す
る質量を減らすことにより向上される。慣用的な負荷梁
を堅固な支持アームで置き換えることにより、更に大き
い衝撃加速度が、スライダとディスクの分離を生ずるこ
となく許容できる。ジンバルが、負荷梁にではなく、非
柔軟性の支持アームに直接取り付けられるので、ジンバ
ルペンダントと懸架の装着表面との間のアセンブリ整合
の再現性が向上する。ジンバルを支持アームに接合する
ために、フリップチップ型式のはんだバンプ相互接続を
使用する実施例では、フリップチップ工程に関連する自
己整合特性は、アセンブリ整合の再現性に寄与する。フ
リップチップ工程において、構成要素は、嵌合する構成
要素の対応する結合パッドが重なるように、近接して配
置される。はんだのリフローに基づいて、液体はんだの
表面張力が、構成要素を比較的緊密な整合へと引き込
む。スライダとジンバルペンダントとの間のこの自己整
合は、空気支圧機構、及びジンバルばねに対して、負荷
力の位置を確定する。更に、前置増幅器のような、電気
的構成要素を、堅固なセラミック支持アーム上に直接フ
リップチップ実装することができる。

【００３２】本発明は、電気的接続を組み込む改良され
た仕方を提供する。ジンバル、及び負荷ばねの並列構成
は、負荷ばねを電気線路の経路から除外する。従来技術
の範囲内で、負荷梁の長さに沿って製造されている線路
は、負荷梁と同じ変形を受ける。線路の連続性は、変形
時に発生する応力により、繰り返し危険にさらされる。
本発明では、負荷ばね自身には線路が形成されていな
い。代わりに、線路は非柔軟性の支持アームに形成され
ている。本発明の電気線路は、好適には、ジンバルに沿
って一体に形成されるが、回路経路は、大量の変形を受
ける構成要素から実質上除外される。

【００３３】

【発明の実施の形態】図２を参照すると、従来技術の懸
架アセンブリ１０は、ジンバルばね１４と直列結合して
いる負荷ばね１２として表すことができる。本明細書で
規定するように、「ジンバルばね」とは、垂直方向、す
なわちＺ方向のジンバルの有効剛性を指す。負荷ばね１
２は、負荷梁１６の有効質量を駆動システム１８に接続
する。有効質量は、衝撃の事象により生ずる加速時に、
慣性力の発生に寄与する質量の部分を意味する。

【００３４】駆動システム１８は、アクチュエータモー
タのアクチュエータアームとすることができる。負荷ば
ね１２は、図１の懸架アセンブリ１００の湾曲領域１０
８のような、従来技術の懸架アームの湾曲領域を表す。
湾曲領域は、ジンバル１０４に対向する負荷梁領域１１
０の端部にある。図２の質量２０は、ジンバル、及び空
気支圧スライダの質量を表す。現在使用されている多数
のシステムを表す、図２の従来技術の設計において、負
荷梁１６の有効質量は、全体の衝撃慣性力の約５０％に
寄与しており、質量２０が約５０％寄与している。

【００３５】ここで図３を参照すると、本発明による懸
架アセンブリ２２が、負荷ばね２４とジンバルばね２６
の並列結合、すなわち、Ｚ−方向に対するジンバルの剛
性をもたらす。負荷ばね、及び負荷梁領域を規定する湾
曲領域を含む懸架アームではなく、懸架アセンブリ２２
は、非柔軟性の支持アーム、及び構造的に独立の負荷ば
ね２４を含む。図２で、垂直静止領域は、駆動システム
１８であり、スライダ、及びジンバルの質量２０は、垂
直に変位可能である。垂直静止駆動システムに対して、
図２は、質量２０の変位の二つの成分を示している。第
１の成分は、負荷梁１６の有効質量を駆動システムに連
結する、負荷ばね１２での屈曲の結果である。第２の成
分は、スライダ、及びジンバルの質量２０を負荷梁の質
量に接続する、ジンバルばね１４の屈曲の結果である。
比較すれば、図３の懸架アセンブリ２２は、非柔軟性の
支持アームを含むので、垂直に静止している質量２８は
駆動システム、及び懸架アセンブリの支持アームの両方
から構成されている。変位可能な質量３０は、垂直静止
質量に対向する負荷ばね２４、及びジンバルばね２６の
端部で接続されている。変位の単一成分が存在する。変
位可能な質量３０は、スライダの質量、及びジンバルの
有効質量を含む。以下で更に完全に説明するように、負
荷ばねの有効質量を質量３０に或る程度加算しなければ
ならないが、図２の直列結合ばね構成は適用しない。

【００３６】図２、及び図３をなおも比較すると、負荷
梁１６の有効質量は、図２の従来技術の懸架アセンブリ
１０により直面される、垂直衝撃の事象時に発生する慣
性力を決定する上で重要な役割を演ずる。しかし、図３
では、非柔軟性の支持アームは、全体の衝撃慣性力にそ
れ程は寄与しない。その結果、懸架アセンブリ２２の耐
衝撃特性は優れている。

【００３７】ここで図４、及び図５を参照すると、実質
的に非柔軟性の支持アーム３２が、装着ハードウェア、
すなわち枢動アセンブリの通路のための開口３４を含
む、装着端部を有して示されている。支持アームは、ア
クチュエータモータの慣用的なアクチュエータアームス
タックに装着されることも、又は駆動モータに直接接続
されることもできる。

【００３８】支持アーム３２のジンバル端には、装着す
るための、又は他の場合、空気支圧スライダ３８を収容
するための、台形開口３６がある。空気支圧スライダ
は、従来技術のスライダと同じようにして機能する。し
たがって、スライダの下面に加えられる空気動力学的揚
力の反力、及びスライダの上面に加えられる全負荷力
は、スライダが、浮動モードで磁気ディスク、又は他の
データ記憶媒体の表面を横断して動作する際の、スライ
ダと磁気媒体との間の距離を決定する。

【００３９】非柔軟性の支持アーム上に製造されるの
は、一対の回路基板線路４０と４２である。一対の線路
だけを示してあるが、更に多数の線路を収容することが
できる。重要ではないが、支持アームをセラミック部材
にして、セラミック基板上に厚膜、又は薄膜をパターニ
ングする既知の技法を使用して、経路を表面上に形成す
ることができる。第１の入／出力パッド４４と４６が、
支持アームの装着端部に形成される。フレキシブル回
路、又は他の相互接続機構を、入／出力パッドに接続す
ることができる。支持アームのジンバル端には、第２の
入／出力パッド４８と５０がある。以下で更に完全に説
明するように、データ信号は、スライダ３８の変換器か
ら、線路４０と４２を経て、信号処理装置に伝送され
る。任意的に、線路を支持アームの両側に製造すること
もできる。

【００４０】空気支圧スライダ３８は、ジンバルペンダ
ント５２に取り付けられている。ジンバルペンダント
は、多数の所望の機械的剛性特性を達成するようにし
て、ジンバル枠体５４に取り付けられている。次に図６
を参照すると、スライダ３８、及びジンバルペンダント
５２は、磁気ディスク５６の表面に平行なＸ軸、及びＹ
軸の周りの回転に関して、低い剛性を有するべきであ
る。すなわち、ジンバル構成は、Ｘ軸の周りの回転、す
なわちピッチ、及びＹ軸の周りの回転、すなわちロール
に適応して、浮動スライダが、ディスク５６の表面の地
形に追随できるべきである。しかし、懸架アセンブリ
は、平面内方向には高い剛性を持つべきであり、すなわ
ち、Ｘ軸、又はＹ軸に沿う横移動には抵抗すべきであ
る。懸架アセンブリはまた、Ｚ軸の周りの回転、すなわ
ち、ヨーに抵抗すべきである。

【００４１】ジンバルペンダント５２は、枠体５４に接
続されて、Ｚ方向に従順にすべきである。事実、理想的
には、ジンバルは垂直剛性を持つべきではない。スライ
ダ３８を磁気ディスク５６の方向に押す力は、負荷ばね
５８により主に与えられる。図４から図６の実施例で
は、負荷ばねは板ばね部材である。磁気ディスク５６が
無ければ、スライダ３８は、支持アーム３２の下面を超
えてかなり突出する。しかし、ディスクの存在は、平衡
状態を確立するので、スライダが支持アームの表面から
下にそれ程突出しない。回転ディスクの場合に、平衡状
態には、空気支圧の揚力が含まれる。

【００４２】負荷ばね５８は、装着領域６０、及び装着
領域に近接する湾曲領域６２を有する。好適には、湾曲
領域は、ばね変形を分離するように設計された、縮減し
た厚さ、又は幅を有し、それにより、ばね剛性の制御が
容易になる。湾曲領域を越えて、負荷ばね５８の更に剛
性のある直線領域がある。負荷ばね５８は金属で形成す
ることができる。負荷ばねを形成する受容可能な技法に
は、電鋳、精密打ち抜き、及び化学エッチングが含まれ
る。

【００４３】任意的に、負荷ばねはジンバルと一体に形
成される。この実施例では、単一ばねが、垂直負荷力を
スライダ３８に与え、平面内剛性に寄与している。

【００４４】ここで図７を参照すると、ジンバル６４の
第１の実施例の平面図が示されている。ジンバルは、高
精度の超微細機械加工法を使用して、シリコンから形成
することができる。シリコンジンバルは、磁気ディスク
への負荷時だけでなく、駆動システムが動作している間
に生ずる危険時、たとえば、外部から加わる衝撃時、ヘ
ッドとディスクとの間の摩擦相互作用時などにも、破損
に耐えるように設計される。

【００４５】一対のＳ字脚６６と６８が、ジンバル枠体
５４をジンバルペンダント５２に接続している。上述し
た機械的剛性特性を規定するのは、この接続である。負
荷ばねは、図７には示してないが、ジンバルペンダント
の上面に圧力をかけ、Ｓ字脚と組み合って、スライダ３
８をディスクの方に押圧する。少し図３に戻ると、Ｓ字
脚は、変位可能な質量３０を偏倚させるために、負荷ば
ね２４に並列結合されるジンバルばね２６により表され
ている。変位可能な質量には、スライダ３８とペンダン
ト５２の質量だけでなく、負荷ばね５８の一部の質量が
含まれる。

【００４６】代替実施例を図８に示す。この実施例で
は、ジンバル枠体７０が、４個のＳ字ばね７４、７６、
７８、及び８０により、ジンバルペンダント７２に連結
されている。図７の実施例と比較すると、当業者により
理解されるように、図８の実施例における２個のＳ字ば
ねの追加を用いて、所望の機械的特性を達成することが
できる。更に多い、又は更に少ない数のジンバルばね、
又はばねの他の構成が存在する他の実施例も又、本発明
を逸脱することなく可能である。

【００４７】図４、及び図５に戻ると、回路基板線路４
０と４２は、ジンバルが支持アーム３２に固定された時
に、ジンバル枠体５４の下に位置決めされる、第２の入
／出力パッド４８と５０へと延伸している。金属化線路
も又、枠体５４の下側に製造することができる。線路
は、枠体をペンダント５２に接続する一つ以上のジンバ
ルばねに沿って延伸している。たとえば、図７で、二つ
の線路を、シリコンのＳ字脚６８の下側に写真リソグラ
フィで形成することができる。線路の数は、ジンバルば
ねの利用可能な面積によってのみ制限される。ジンバル
ペンダントから、はんだリフロー法により、電気的接続
をスライダ３８に対して行なうことができる。はんだバ
ンプのリフローは、この工程を使用して、ジンバルペン
ダントとスライダとの間の整合の再現性を改善すること
ができるので、魅力的な技法である。はんだのリフロー
に基づいて、液体はんだの表面張力が、スライダをペン
ダントとの比較的緊密な整合へと引き込む。一度スライ
ダとの電気的接続がなされてしまうと、慣用的な技法を
使用して、スライダ上の読取り／書込みヘッドとの電気
的接続を行なうことができる。

【００４８】窪みは、通常、ジンバルペンダント５２に
設けられるが、図には示されていない。窪みを使用し
て、スライダ３８のピッチ、及びロール運動に適応さ
れ、負荷力の印加点が規定される。図４から図６の実施
例では、負荷ばねは、板ばねの形状である。この構成に
おいて、負荷ばねの端部は窪みに位置し、スライダに対
する負荷点の位置を決めている。

【００４９】代替実施例では、負荷ばねは、ジンバルペ
ンダント５２、及びスライダ３８に近い領域で、非柔軟
性の支持アーム３２に取り付けられている。この「局所
化」の実施例では、負荷ばねのたわみを、Ｚ軸に沿う運
動に制約することができる。したがって、負荷ばねを、
スライダの負荷点に直接取り付けることができる。

【００５０】非柔軟性の支持アームをセラミツク部材と
して説明してきたが、これは重要ではない。代替とし
て、支持アームを、所望の剛性を備えた金属構造とする
ことができる。同様に、ジンバルを、シリコンではな
く、金属、ポリイミド、又はプラスチックで形成するこ
とができる。

【００５１】以下に、本発明の実施態様を列挙する。

【００５２】１．磁気ヘツド懸架アセンブリにおいて、
駆動システムへの接続のための第１の端部を有し、且つ
第２の端部を有する、実質的に非柔軟性の支持アーム
と、前記スライダのピッチ、及びロール運動に適応する
ために、空気支圧スライダを支持するための前記第２の
端部において接続される、ジンバル構造と、前記実質的
に非柔軟性の支持アームから、前記ジンバル構造に負荷
力を伝達するために、前記実質的に非柔軟性の支持アー
ムに接続される、負荷ばねと、からなる磁気ヘツド懸架
アセンブリ。

【００５３】２．前記ジンバル構造には、前記負荷ばね
により伝達される前記負荷力の全般的方向で、前記空気
支圧スライダの移動に適応するように、前記ジンバル構
造を前記第２の端部に接続するための、少なくとも一つ
のジンバルばねが含まれる、前項１に記載のアセンブ
リ。

【００５４】３．前記負荷ばねは、前記実質的に非柔軟
性の支持アームの表面に取り付けられた固定端を有する
板ばねであり、該板ばねは、前記実質的に非柔軟性の支
持アームの前記表面に概ね垂直な方向に、前記ジンバル
構造を弾性的に押圧するために、前記ジンバル構造と接
触した負荷端を有する、前項１、又は２に記載のアセン
ブリ。

【００５５】４．前記実質的に非柔軟性の支持アーム上
の金属化電気線路から更になり、該線路は、前記空気支
圧スライダに接続される変換器に、データ信号を導くた
めに、前記第１の端部へと延伸する、前項１〜３のいず
れか一項に記載のアセンブリ。

【００５６】５．前記実質的に非柔軟性の支持アーム
は、セラミック部材である、前項１〜４のいずれか一項
に記載のアセンブリ。

【００５７】６．前記負荷ばねは、前記実質的に非柔軟
性の支持アームから前記空気支圧スライダに平行力を加
えるために、前記ジンバルばねと接触する、前記空気支
圧スライダから更になる、前項２に記載のアセンブリ。

【００５８】７．前記ジンバル構造は、シリコン構造で
ある、前項１〜６のいずれか一項に記載のアセンブリ。

【００５９】８．ディスクの表面上のデータを読み取る
ために、所定位置に磁気ヘッドを懸架する方法におい
て、堅固な支持アームを駆動システムのアクチュエータ
モータに接続して、その結果、前記アクチュエータモー
タに対向する前記支持アームの端部が、前記ディスクに
隣接して位置決めされるようにするステップと、各々が
前記ディスクの前記表面に平行である、垂直軸の周りの
回転運動に適応するために、前記支持アームの前記端部
にジンバルを取り付けるステップと、前記支持アームか
ら前記ジンバルに、概ね並列結合される負荷ばね、及び
ジンバルばねを加え、その結果、前記概ね並列結合され
るばねが、前記ディスクの前記表面に垂直な方向に、前
記ジンバルの負荷力を集合的に規定するようにするステ
ップと、を含む方法。

【００６０】９．前記ジンバルが、前記ディスクの前記
表面に垂直な前記方向に従順に移動するように、前記ジ
ンバルばねを前記ジンバルに接続するステップを更に含
む、前項８に記載の方法。

【００６１】１０．はんだリフロー法を使用するステッ
プを含む、スライダを前記ジンバルに機械的、及び電気
的に接続するステップを更に含む、前項８、又は９に記
載の方法。

【００６２】

【発明の効果】本発明は上述のように構成したので、衝
撃の事象時に、加速により生ずる慣性力を発生する質量
を減らすことにより、耐衝撃特性が向上する。慣用的な
負荷梁を堅固な支持アームで置き換えることにより、更
に大きい衝撃加速度が、スライダとディスクの分離を生
ずることなく許容可能となる。又、ジンバルが、負荷梁
にではなく、非柔軟性の支持アームに直接取り付けられ
るので、ジンバルペンダントと懸架の装着表面との間の
アセンブリ整合の再現性が向上する。更に、ジンバル、
及び負荷ばねの並列構成は、負荷ばねを電気線路の経路
から除外し、線路は非柔軟性の支持アームに形成され
る。本発明の電気線路は、好適には、ジンバルに沿って
一体に形成されるが、回路経路は、大量の変形を受ける
構成要素から実質上除外されるので、電気的接続を組み
込む改良された方法が提供される、といった効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来技術の懸架アセンブリの斜視図、及び関与
する軸の配向を示す図である。

【図２】空気支圧スライダに垂直力を加えるための、従
来技術の直列結合ばね構成の概略図である。

【図３】本発明による、空気支圧スライダに並列結合垂
直力を加える概略図である。

【図４】本発明による、磁気ヘッド懸架アセンブリの破
断図である。

【図５】図３のアセンブリの斜視図である。

【図６】動作時における、図４のアセンブリを示す斜視
図である。

【図７】図５のアセンブリのジンバルの一つの実施例の
平面図である。

【図８】図５のアセンブリのジンバルの第２の実施例の
平面図である。

【符号の説明】

２２ 懸架アセンブリ ２４ 負荷ばね ２６ ジンバルばね ３２ 支持アーム ３８ 空気支圧スライダ ４０ 電気線路 ４２ 電気線路 ５２ ジンバルペンダント ５４ ジンバル枠体 ５６ ディスク ５８ 負荷ばね ６０ 装着領域 ６２ 湾曲領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャロル・ジェイ・ウィルソン アメリカ合衆国カリフォルニア州94087サ ニーヴェイル，ナンバー509，イースト・ フリーモント・アヴェニュー・880

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘツド懸架アセンブリにおいて、 駆動システムへの接続のための第１の端部を有し、且つ
   第２の端部を有する、実質的に非柔軟性の支持アーム
   と、 前記スライダのピッチ、及びロール運動に適応するため
   に、空気支圧スライダを支持するための前記第２の端部
   において接続される、ジンバル構造と、 前記実質的に非柔軟性の支持アームから、前記ジンバル
   構造に負荷力を伝達するために、前記実質的に非柔軟性
   の支持アームに接続される、負荷ばねと、 からなる磁気ヘツド懸架アセンブリ。