JPH1092135A

JPH1092135A - 磁気ヘッドのサスペンション

Info

Publication number: JPH1092135A
Application number: JP24461196A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Iwai; 博久岩井; Seiji Hirano; 清司平野; Kaisuke Shiroyama; 魁助城山; Yutaka Arai; 豊荒井; Tatsumitsu Yazaki; 辰参矢崎; Hiroyuki Nagasaki; 博行長崎
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Riken Electric Wire Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd; Riken Electric Wire Co Ltd
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドスライダの上下方向の振動を小さ
くして、ヘッドクラッシュを防止する磁気ヘッドのサス
ペンション（支持体）を開発すること。【解決手段】磁気デイスク装置の磁気ヘッドスライダ
をガイドアームに接続して、磁気デイスク面の所望の位
置に保持し、かつ磁気ヘッドスライダに所望の押しつけ
荷重を加える機能を有する磁気ヘッドのサスペンション
において、サスペンションを構成するばね部とロードビ
ームのうち少なくともばね部に、超弾性の効果を有し、
且つＡｆ＋１０℃での応力負荷で６％の歪みを付与し続
いて応力除荷で歪み０％とした時の応力−歪み曲線にお
ける応力ヒステリシスが１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性
を有するＮｉ−Ｔｉ系合金材を用いることを特徴とする
磁気ヘッドのサスペンション。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気デイスク装置
の磁気ヘッドのサスペンション（支持体）に関するもの
で、更に詳しくはサスペンションの改良により磁気ヘッ
ドスライダのヘッドクラッシュを防止する磁気ヘッドの
サスペンションに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気デイスク装置（ハードデイスクドラ
イブ、以下ＨＤＤという）における磁気ヘッドのサスペ
ンションは、図１に示すごとく組み立てられている。即
ち、磁気ヘッドスライダ１０は、ばね部２１とロードビ
ーム２２からなるサスペンション２０を介してガイドア
ーム３０に接続されている。サスペンションは、磁気ヘ
ッドスライダをガイドアームに接続して、磁気デイスク
面の所望の位置に保持し、また磁気ヘッドスライダに所
望の押しつけ荷重を加える等の機能を有している。この
磁気ヘッドのサスペンションに要求される機能を更に詳
細に記すと、次のとおりである。第１にアクセス動作を
高速に正確に行えるようにスライダ本体をガイドアーム
に対して、デイスク面上にしっかり保持すること、第２
にスライダがそのレール面で発生する空気膜剛性の助け
を借りて、スライダのローリング及びピッチング方向の
動きが自由に行えるように支持すること、第３にスライ
ダに一定の荷重を負荷し、この荷重がガイドアームの振
動や、サスペンションをよぎる空気流、デイスクの上下
変位等により変化しにくいことである。

【０００３】以上の機能は、基本的には平板バネにより
実現されており、具体的には特開昭５５−２２２９６号
に示されるものが広く使われている。ここには、ばね部
とロードビームが一体でステンレス鋼からなるサスペン
ションが開示されている。また、特開昭６３−２８１２
８３号には、サスペンションの前記の第３の機能、即ち
常に一定の押し付け荷重をスライダへ与えることの改良
として、サスペンションのばね部に、ばね定数が小さい
超弾性合金材（Cu-Sn-Al合金) を用いることが開示さ
れ、又その応力ヒステリシスが、できるだけ小さいもの
がよいとされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年ＨＤＤの小型化、
高容量化に伴い、磁気ヘッドのスライダは、小型化さ
れ、デイスクが高速回転する中で、低浮上、高速シーク
を要求されている。具体的に一例をあげると、デイスク
の小型化、高容量化に伴い、磁気ヘッドスライダの浮上
時におけるスライダとデイスクとの間隔は、現状例えば
１００ｎｍであるものを更に小さくする必要があり、そ
の際間隔を小さくしても、ヘッドクラッシュを生じない
ことが要求されている。このような状況下で、磁気ヘッ
ドのサスペンションも小型化され、従来技術ではサスペ
ンション部分の板厚も薄くなることになり、磁気ヘッド
スライダの上下方向（以下、Ｚ方向という）の振動特性
が極めて悪化する。磁気ヘッドスライダのＺ方向の振動
特性の悪化は、コンタクト・スタート・ストップ（以下
ＣＳＳという）時のヘッドスライダの浮上立ち上がり及
び立ち下がりでの不安定、デイスクの微小突起、外乱等
による浮上不安定、高速シークによる浮上不安定を引き
起こし、ヘッドクラッシュに至る原因となる。そこで、
本発明の課題は、ヘッドスライダのＺ方向の振動を小さ
くし、ヘッドクラッシュを防止する磁気ヘッドサスペン
ションを開発することである。このサスペンション部材
について種々検討の結果、前記の超弾性合金材料で応力
ヒステリシスの小さい材料（特開昭６３−２８１２８３
号）は、荷重の変動を防止する効果はあるものの、Ｚ方
向の振動（変位）を小さくする効果は少ないことがわか
った。そして更に検討した結果、超弾性効果を有し且つ
応力ヒステリシスがある一定値以上に大きい場合に、ヘ
ッドスライダのＺ方向の振動を小さくして、ヘッドクラ
ッシュを防止できることを見出し、本発明を完成したも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】即ち、前記の課題を解決
するための請求項１の発明は、磁気デイスク装置（ＨＤ
Ｄ）の磁気ヘッドスライダをガイドアームに接続して、
磁気デイスク面の所望の位置に保持し、かつ磁気ヘッド
スライダに所望の押しつけ荷重を加える機能を有する磁
気ヘッドのサスペンションにおいて、サスペンションを
構成するばね部とロードビームのうち少なくともばね部
に、超弾性の効果を有し、且つＡｆ＋１０℃での応力負
荷で６％の歪みを付与し続いて応力除荷で歪み０％とし
た時の応力−歪み曲線における応力ヒステリシスが１０
ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性を有するＮｉ−Ｔｉ系合金材
を用いることを特徴とする磁気ヘッドのサスペンション
であり、

【０００６】請求項２の発明は、前記サスペンションの
ばね部に、Ｎｉ−Ｔｉ系合金材を用いることを特徴とす
る請求項１に記載の磁気ヘッドのサスペンションであ
り、

【０００７】請求項３の発明は、前記バネ部とロードビ
ームからなるサスペンションを、Ｎｉ−Ｔｉ系合金材で
一体に成形することを特徴とする請求項１に記載の磁気
ヘッドのサスペンションである。

【０００８】また、請求項４の発明は、前記Ｎｉ−Ｔｉ
系合金材が、Ｎｉ５０．７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４
９．３〜４８．０ａｔ％のＮｉ−Ｔｉ合金からなること
を特徴とする請求項１〜３に記載の磁気ヘッドのサスペ
ンションであり、

【０００９】請求項５の発明は、前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金
材が、Ｎｉ５０．７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４９．３〜
４８．０ａｔ％のＮｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは／
およびＴｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏの１種又は２
種以上で、且つその合計量を０．０１〜５．０ａｔ％の
範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金からなることを特徴と
する請求項１〜３に記載の磁気ヘッドのサスペンション
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、前記各請求項の発明につい
て、詳細に説明する。まず、請求項１の発明は、磁気ヘ
ッドのサスペンション（支持体）において、サスペンシ
ョンを構成するばね部とロードビームのうち少なくとも
ばね部に、超弾性の効果を有し、且つＡｆ＋１０℃での
応力負荷で６％の歪みを付与し続いて応力除荷で歪み０
％とした時の応力−歪み曲線における応力ヒステリシス
が１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性を有するＮｉ−Ｔｉ系
合金材を用いることを発明の要旨とするものである。こ
こで、磁気ヘッドのサスペンションに、超弾性の効果を
有し、且つＡｆ＋１０℃での応力負荷で６％の歪みを付
与し続いて応力除荷で歪み０％とした時の応力−歪み曲
線における応力ヒステリシスが１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上
の特性を有するＮｉ−Ｔｉ系合金材を用いるのは、サス
ペンションの振動を防止する制振効果により、磁気ヘッ
ドスライダのヘッドクラッシュを防止するためである。

【００１１】以下、これを更に詳細に説明する。磁気ヘ
ッドのスライダは、サスペンションを介してガイドアー
ムに接続されている。このためスライダは、ガイドアー
ムによる各種の動きをスライダに伝える際の振動、また
スライダ自身の振動によって常に振動しており、その振
動の振幅に相当する歪みを受ける。この現象を図２の応
力−歪み曲線図で説明すると、応力負荷と除去の際のル
ープａｂｃｄにおける応力ヒステリシスの応力（Ｐ₁
−Ｐ₂）内において、磁気ヘッドサスペンションの振動
に相当する負荷時Ｐ₁と除荷時Ｐ₃によって、マイナー
ループｅｆを描く（図２、図３）。この負荷応力と除荷
応力の差（Ｐ₁−Ｐ₃）が、振動エネルギーを熱に変え
ることで制振効果を得るものである。また、このサスペ
ンションの制振効果によって、磁気ヘッドスライダのヘ
ッドクラッシュを防止するものである。

【００１２】このことは、磁気ヘッドのスライダには、
各種の応力、振動が連続的に作用しているが、このよう
な負荷応力の変動があっても前記の応力吸収によって、
スライダの上下方向の変位は、変動しないか若しくはわ
ずかとなる。即ちスライダの振動を防止する制振効果が
得られることになる。前記の効果を得るためのサスペン
ションに使用する材料は、Ｎｉ−Ｔｉ系の材料で、超弾
性の効果を有し、且つＡｆ＋１０℃での応力負荷で６％
の歪みを付与し続いて応力除荷で歪み０％とした時の応
力−歪み曲線における応力ヒステリシスが１０ｋｇｆ／
ｍｍ²以上の特性を有することが必要である。ここで材
料のＡｆ（Ａｆ点）とは、マルテンサイト逆変態終了の
温度のことで、このＡｆ点の温度以上で超弾性の効果を
示す。なお図４は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金材であるが、超弾
性の効果を有しなく、従って応力ヒステリシスも示さな
い。また、図５は、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ系の超弾性合金材
であるが応力ヒステリシスが１０ｋｇｆ／ｍｍ²未満
で小さい。このような材料は、前記の制振効果が小さ
く、磁気ヘッドスライダのヘッドクラッシュの防止には
ならない。

【００１３】次に、磁気ヘッドのサスペンションは、図
１に示すごとく、ばね部２１とロードビーム２２で構成
されているが、請求項２の発明は、サスペンション２０
のうちのばね部２１のみに前記のＮｉ−Ｔｉ系合金材を
使用する実施の形態である。ばね部２１のみに使用こと
よって、本発明の効果を得ることができる。この場合、
ロードビーム２２は、ステンレス鋼等とし本発明のＮｉ
−Ｔｉ系材料で製作したばね部２１と溶接（レーザー溶
接等）で接合して使用する。

【００１４】また、請求項３の発明は、図１におけるサ
スペンション２０のばね部２１とロードビーム２２を前
記のＮｉ−Ｔｉ系材料で、かつ一体に形成する、即ち同
一板材（箔材）で成形して製作する実施の形態である。
このようにばね部２１とロードビーム２２を一体に成形
するのは、両者の接合が不要であり、製作が容易である
からである。この場合、ロードビーム２２は、剛性を持
たせる意味でその両サイドにフランジ２２ｂ、２２ｃを
つくることが望ましい。なお、２２ａは、ロードビーム
の平坦部である。

【００１５】本発明に用いるＮｉ−Ｔｉ系合金材料は、
超弾性の効果を有し、且つＡｆ＋１０℃での応力負荷で
６％の歪みを付与し続いて応力除荷で歪み０％とした時
の応力−歪み曲線における応力ヒステリシスが１０ｋｇ
ｆ／ｍｍ²以上の特性を有するものであるが、請求項４
と５は、この材料の好ましい具体的な実施の態様であ
る。即ち、請求項４の発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系合金材が、
Ｎｉ５０．７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４９．３〜４８．
０ａｔ％のＮｉ−Ｔｉ合金からなるものである。この範
囲が、下限未満でも又上限を越えても、応力ヒステリシ
スが１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上とならないからである。

【００１６】また、請求項５の発明は、Ｎｉ−Ｔｉ系合
金材が、Ｎｉ５０．７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４９．３
〜４８．０ａｔ％のＮｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは
／およびＴｉの一部をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏの１種又は
２種以上で、且つその添加の合計を０．０１〜５．０ａ
ｔ％の範囲で置換したＮｉ−Ｔｉ系合金からなるもので
ある。このような合金組成とするのは、前述の超弾性及
び応力ヒステリシスの特性を有し、これを阻害すること
なく、材料の強度、製造加工性等の向上をはかるためで
ある。前記各添加元素の合計量が、０．０１ａｔ％未満
では、その効果が小さく、また５ａｔ％を越えると圧延
加工時の加工性を低下させる。従って各元素の置換添加
量は、その合計量を０．０１〜５．０ａｔ％の範囲とす
る。

【００１７】以上本発明に係わる磁気ヘッドのサスペン
ションは、その部材に超弾性の効果を有し、且つＡｆ＋
１０℃での応力負荷で６％の歪みを付与し続いて応力除
荷で歪み０％とした時の応力−歪み曲線における応力ヒ
ステリシスが１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性を有するＮ
ｉ−Ｔｉ系合金材を用いることによって、後に記す実施
例からも明らかごとく、磁気ヘッドスライダの上下方向
（Ｚ方向）の振動を吸収して小さくし、ヘッドクラッシ
ュの防止に有効である。

【００１８】

【実施例】次に、本発明の実施例（本発明例）につい
て、比較例とともに具体的に説明する。表１に示す種々
の合金組成のＮｉ−Ｔｉ系合金（試験Ｎｏ．１〜２５は
本発明例、試験Ｎｏ．２６〜２８は比較例）を常法に従
い、真空溶解鋳造により、厚さ３０ｍｍ、幅１６０ｍ
ｍ、長さ５００ｍｍの鋳塊を作製した。続いて、これを
外削後、８５０℃で熱間圧延し、厚さ３ｍｍとした。こ
れを、焼鈍と冷間圧延を繰り返し行い、最終厚さ０．０
３０ｍｍの箔として、最終工程までの圧延加工性を評価
した。また、比較例として、Ｃｕ系超弾性材（試験Ｎ
ｏ．２９〜３０）についても、上記と同様に最終厚さ
０．０３０ｍｍの箔を作製し、材料の圧延加工性を評価
した。また、各種特性の比較のため、従来のステンレス
鋼材の厚さ０．０３０ｍｍの箔（試験Ｎｏ．３１）も用
意した。これらの材料について、以下のように各特性値
を求め、また試験評価をおこなった。

【００１９】（１）材料の圧延加工性前記の圧延加工過程で、材料に割れ等のトラブルが生じ
ないものは○、材料に割れ等のトラブルが生じたものは
×で評価し、その結果を表１に記した。（２）材料の耐蝕性試験ＪＥＩＤＡ（日本電子工業振興協会基準）・２５による
腐食試験を実施した。これは、硫化水素ガスによる試験
で、下記の試験条件で４８時間行い、変色が生じなかっ
たものは○、変色が生じたものは×で評価し、その結果
を表１に記した。試験条件：３±１ｐｐｍＨ₂Ｓ、４０℃、８５±５％
ＲＨ（相対湿度）、試験槽はバッチ方式、

【００２０】（３）超弾性効果の有無、応力ヒステリシ
スの測定 Ni-Ti 系合金材（試験No.1〜28）及びCu系合金材( 試験
No.29 〜 30 ）について、前記のごとく製造した厚さ
０．０３０ｍｍの箔を、表１に記載の温度（４５０〜８
００℃）で１時間の熱処理を施した後、引張試験片を作
製し、これをエッチング加工し、Ａｆ＋１０℃での応力
負荷で６％の歪みを付与し続いて応力除荷で歪み０％と
した時の応力−歪み曲線( 図２）における応力ヒステリ
シスを測定した。なお、試験No.26 〜28のNi-Ti 系合金
材( 比較例) は、図４に示すごとく超弾性効果はなく、
従って応力ヒステリシスは現れない。これらの試験結果
を、表１に記した。

【００２１】（４）ＣＳＳテスト Ni-Ti 系合金材の厚さ０．０３０ｍｍの箔にエッチング
加工を施し、所定寸法に切り出した後、図１に示すよう
なサスペンション２０のばね部２１を製作した。このば
ね部は、図のように曲げた形状に拘束して、５５０℃で
１時間の熱処理を行って、作製した。このばね部２１と
ステンレス鋼製のロードビーム２２とをレーザー溶接で
接合して、サスペンションを作製し、図１のような磁気
ヘッドサスペンションのアッセンブリーに組み立て、Ｃ
ＳＳテストを実施した。なおCu系合金材は、８００℃で
１時間の熱処理を行った以外は上記と同様に、組み立
て、ＣＳＳテストを実施した。また、従来のステンレス
鋼製のものは、ばね部とロードビームが一体のものを用
いて、ＣＳＳテストを実施した。また、ＣＳＳテストに
おけるデイスクとヘッドスライダとの浮上時の間隔は、
現状より過酷な５０ｎｍとなるようにした。これらのサ
スペンションを使用したアッセンブリーについて、ＣＳ
Ｓテストを２００００回行った後のスライダの摩擦係数
を測定した。このＣＳＳテストにおける摩擦係数の大小
は、ヘッドクラッシュが生じるか生じないかの目安とな
り、摩擦係数の小さいものはヘッドクラッシュが生じに
くい。ここでのＣＳＳテスト結果の表示は、従来のステ
ンレス鋼製によるものの摩擦係数を基準として、これを
１．０とした場合のNi-Ti 系合金材およびCu系合金材に
よるもの比を求めて、これらの相対比較を行い、その結
果を表１に記した。なお、目安として、この値が０．８
以下のものを合格とした。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１から明らかなごとく、本発明の磁気ヘ
ッドサスペンションに使用するＮｉ−Ｔｉ系合金材（本
発明例Ｎｏ．１〜２５）は、ヘッドの浮上変動により発
生する振動を、その応力ヒステリシスにより熱に変え、
このことによって磁気ヘッドスライダのＺ方向の振動を
抑え、ＣＳＳ２００００回のテストにおいて、良好な結
果を得た。また、表１より本発明に係わるＮｉ−Ｔｉ系
合金材は、厚さ３０μｍ程度の箔状の板にも圧延加工で
き材料の製造上の点でも問題なく、更に耐蝕性の点でも
優れていることがわかる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の磁気ヘッ
ドのサスペンションは、磁気ヘッドスライダの上下方向
（Ｚ方向）の振動を小さくし、ヘッドクラッシュの防止
に有効であり、今後の磁気デイスク装置（ＨＤＤ）及び
ハードデイスクの小型化、高容量化、高速化等に対応で
き、工業上顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ヘッドのサスペンション（支持体）の概略
組み立て図で、その説明用の図である。

【図２】本発明に係わる超弾性の特性を有し、且つその
応力ヒステリシスが大きい特性を有するＮｉ−Ｔｉ系
合金材の応力−歪み曲線図である。

【図３】図２のマイナーループの拡大図である。

【図４】超弾性及びその応力ヒステリシスを示さないＮ
ｉ−Ｔｉ系合金材の応力−歪み曲線図である。

【図５】超弾性及びその応力ヒステリシスを示すが、応
力ヒステリシスが小さい超弾性合金材（例えばＣｕ−
Ｚｎ−Ａｌ超弾性合金材）の応力−歪み曲線図である。

【符号の説明】

１０磁気ヘッドのスライダ２０サスペンション（支持体）２１ばね部２１ｄばね部の結合部２２ロードビーム２２ａロードビームの平坦部２２ｂロードビームのフランジ２２ｃロードビームのフランジ２３溶接部３０ガイドアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者城山魁助神奈川県平塚市東八幡５丁目１番９号株式会社古河テクノマテリアル内 (72)発明者荒井豊新潟県中蒲原群小須戸町大字小須戸357番地理研電線株式会社技術研究所内 (72)発明者矢崎辰参新潟県中蒲原群小須戸町大字小須戸357番地理研電線株式会社技術研究所内 (72)発明者長崎博行新潟県中蒲原群小須戸町大字小須戸357番地理研電線株式会社技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気デイスク装置の磁気ヘッドスライダ
をガイドアームに接続して、磁気デイスク面の所望の位
置に保持し、かつ磁気ヘッドスライダに所望の押しつけ
荷重を加える機能を有する磁気ヘッドのサスペンション
において、サスペンションを構成するばね部とロードビ
ームのうち少なくともばね部に、超弾性の効果を有し、
且つＡｆ＋１０℃での応力負荷で６％の歪みを付与し続
いて応力除荷で歪み０％とした時の応力−歪み曲線にお
ける応力ヒステリシスが１０ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性
を有するＮｉ−Ｔｉ系合金材を用いることを特徴とする
磁気ヘッドのサスペンション。
【請求項２】前記サスペンションのばね部に、Ｎｉ−
Ｔｉ系合金材を用いることを特徴とする請求項１に記載
の磁気ヘッドのサスペンション。
【請求項３】バネ部とロードビームからなるサスペン
ションを、Ｎｉ−Ｔｉ系合金材で一体に成形することを
特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドのサスペンショ
ン。
【請求項４】前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金材が、Ｎｉ５０．
７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４９．３〜４８．０ａｔ％の
Ｎｉ−Ｔｉ合金からなることを特徴とする請求項１〜３
に記載の磁気ヘッドのサスペンション。
【請求項５】前記Ｎｉ−Ｔｉ系合金材が、Ｎｉ５０．
７〜５２．０ａｔ％、Ｔｉ４９．３〜４８．０ａｔ％の
Ｎｉ−Ｔｉ合金におけるＮｉまたは／およびＴｉの一部
をＶ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏの１種又は２種以上で、且つそ
の合計量を０．０１〜５．０ａｔ％の範囲で置換したＮ
ｉ−Ｔｉ系合金からなることを特徴とする請求項１〜３
に記載の磁気ヘッドのサスペンション。