【発明の詳細な説明】
キャパシタンスが制御される、導体が統合されたサスペンション
発明の分野
この発明は一般に、ディスクドライブ内で読出／書込ヘッドを相対的に動く記
録媒体に隣接して支持するためのサスペンションにおける、統合された導体から
生じるキャパシタンスおよびインピーダンスを制御するための構造および方法に
関する。より特定的にはこの発明は、サスペンションが空洞を含み、それにより
サスペンションが部分的に導体構造をほぼ補足するようにした、サスペンション
および導体の統合された構造、ならびに、その製造方法に関する。
背景
現代のディスクドライブは典型的に、回転式ハード記憶ディスクと、そのディ
スクの回転軸に対してさまざまな半径位置にデータトランスデューサを位置付け
てディスクの各記録表面上の多数の同心のデータ記憶トラックを規定するヘッド
ポジショナとを含む。このヘッドポジショナは一般に、アクチュエータと称され
る。当該技術分野においては多数のアクチュエータ構造が公知であるが、インラ
イン回転ボイスコイルアクチュエータが現在最も頻繁に用いられている。これは
、このアクチュエータの簡易性、高性能、および回転の軸のまわりでマスバラン
スをとる能力によるものであって、マスバランスをとれることはアクチュエータ
の摂動に対する感度をより低くするために重要である。このアクチュエータを動
作させてディスク表面に対してヘッドを位置付けるために、閉ループサーボシス
テムが用いられる。
読出／書込トランスデューサは、単一要素設計でも二要素設計でもよいが、こ
れは、可動媒体の表面から少しはなれてトランスデューサを支持するための空気
軸受面を有するセラミックスライダ構造上に典型的に配置される。単一要素設計
は通常、２本のワイヤ接続を必要とし、これに対し、二要素設計は、４本のワイ
ヤ接続を必要とする。特に、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドは、通常４本のワイヤを要
する。空気軸受スライダと読出／書込トランスデューサとの組合せは、読出／書
込ヘッドまたは記録ヘッドとしても公知である。
スライダは通常、サスペンションのロードビーム構造の遠端に取付けられた、
ジンバルを備えたフレクシャ構造に装着される。ばねがロードビームを、かつそ
れによりヘッドを、ディスクの方に片寄らせ、ヘッドの下の空気圧力は、ヘッド
をディスクから遠ざける。したがって、この平衡距離がヘッドの「浮上量」を決
定する。ヘッドをディスク表面から離れて支持するのにこのような「空気軸受」
を利用することによって、ヘッドはヘッド／ディスクインターフェイスにおいて
、境界潤滑様式ではなく流体力学的な潤滑様式で動作する。空気軸受は、トラン
スデューサと媒体との間に間隔を維持し、これはトランスデューサの効率を減じ
るが、このように直接の接続を避けることによって、ヘッドおよびディスクコン
ポーネントの信頼性および有効寿命が改善される。それにもかかわらず、しかし
、益々高まるエリアの高密度化の要求により、ヘッドは擬似接触様式で、またさ
らには境界潤滑接触様式で動作することを要求される場合がある。
ディスクドライブ業界は、アクチュエータアセンブリの可動質量を減じるため
に、かつ、トランスデューサがディスク表面のより近くで動作可能となるように
、スライダ構造のサイズおよび質量を累進的に減じてきた。可動質量を減じるこ
とはシーク性能の改善につながり、また、トランスデューサをディスク表面の近
くで動作させることは、トランスデューサの効率の改善につながり、またしたが
って、エリアの高密度化につながる。スライダのサイズ（かつしたがって質量）
は通常、いわゆる標準１００％スライダ（ミニスライダ）を基準として特徴づけ
られる。７０％、５０％、および３０％スライダ（それぞれ、マイクロスライダ
、ナノスライダ、およびピコスライダ）の用語はしたがって、標準のミニスライ
ダの直線寸法に対する適用可能な率によって計測される直線寸法を有する、より
最近の低質量スライダを表わすものである。より小さいスライダ構造は通常、コ
ンプライアンスのより高いジンバルを要し、したがって、スライダに取付けられ
た導体ワイヤの固有の剛性は、大きな偏向効果を生み出し得る。
このワイヤの固有の剛性または偏向の効果を減じるために、統合されたフレク
シャ／導体構造が提案されてきた。これは、ワイヤを絶縁可撓性重合樹脂フレク
シャと有効に統合して、導体がフレクシャの遠端のヘッド付近に位置付けられた
ボンディングパッドにおいて露出するようにしている。マツザキへの米国特許番
号第５，００６，９４６号は、このような構成の一例を開示している。このよう
な配線構成は、ある程度の性能およびアセンブリの利点を享受するが、フレクシ
ャおよびジンバル構造内にその開示された可撓性重合樹脂材料を導入することに
より、設計において多数の課題が生じる。たとえば、樹脂材料の熱膨張特性は先
行技術のステンレス鋼構造のそれとは異なるものであり、また、必要とされる接
着層を含むこのような樹脂構造の長期的な耐久性は知られていない。したがって
、導体が統合されたフレックス回路フレクシャ構造の利点をほとんど組込みなが
ら、先行技術の製造およびロードビーム取付方法とほぼ両立の可能性を残す、ハ
イブリッドステンレス鋼フレクシャおよび導体構造が提案されてきた。このよう
なハイブリッド設計は典型的に、ヘッドを、プリアンプチップおよび読出チャネ
ル回路等の関連する駆動電子装置に電気的に相互接続するために配置された絶縁
層および導電層を有する、ステンレス鋼フレクシャを用いる。
これらハイブリッドフレクシャ設計は比較的長い導体を用い、これら導体は、
フレクシャの遠端のヘッド装着端部におけるボンディングパッドからフレクシャ
の基端へと延びて、読出／書込ヘッドから関連するサスペンション構造の長さに
沿って、プリアンプまたは読出チャネルチップに至る、導電性の経路を提供する
。導体は、ロードビームに接地される導電性のステンレス鋼フレクシャ構造に非
常に近く、しかし電気的には絶縁されて配置されるため、導体の接地に対するキ
ャパシタンスの大きさは、従来の絶縁離散型より線対導体構造に比べて増加する
。この増加したキャパシタンスは、読出／書込ヘッド、導体、およびプリアンプ
システムの性能に悪影響を及ぼしやすく、したがって、接地に対して減じられた
キャパシタンスを示す、製造可能であり、信頼性の高い、フレクシャおよび導体
の統合された構造が必要である。
ここに説明する発明は、とりわけ、ディスクドライブ内のサスペンションのた
めのフレクシャであって、導体構造とサスペンション構造の他の部分との間の寄
生キャパシタンスを制限するよう構成された統合された導体構造を含むフレクシ
ャと、その製造方法とを提供するものである。
発明の概要
この発明の好ましい実施例に従ったサスペンションアセンブリは、１または複
数の整形された空洞と、空洞にほぼ隣接してフレクシャに沿って延びる統合され
た導体とを有するフレクシャを含む。これら統合された導体は、関連するサスペ
ンションの長さにそって通常延びる、先行技術の離散型より線対の、絶縁された
導体ワイヤを置換する。フレクシャの空洞のサイズおよび形状、ならびに導体の
ジオメトリは、導体の接地に対するキャパシタンスの望ましくない効果を減ずる
よう制御される。さらに、導体トレースが、トレースの相互キャパシタンスを減
じるよう構成され得る。この発明は、サスペンションの機械的性能に実質的に影
響を及ぼすことなく、改善された電気的性能を提供する。
この発明の一般的な目的は、読出／書込ヘッドを関連する読出／書込回路に電
気的に相互接続するための、統合された導体を有する低プロファイルの丈夫で信
頼性の高いサスペンションを提供することである。これは、先行技術の限界およ
び欠点を克服する。
この発明のより具体的な目的は、ディスクドライブ内の読出／書込ヘッドとと
もに使用するための、統合されたフレクシャ／導体構造のキャパシタンスまたは
インピーダンスを制御するための方法を提供することである。
この発明のさらに別の目的は、二要素読出／書込ヘッドの読出要素および書込
要素の双方の導体のキャパシタンスおよびインピーダンスの、それぞれの最適化
を容易にする、フレクシャおよび導体の統合された構造ならびにその製造方法を
提供することである。
この発明の別の目的は、ドライブ内の読出／書込ヘッドを支持するための改良
されたサスペンションを提供することである。
この発明は、スライダ上に装着されたトランスデューサを、ジンバルを備えか
つ導電性フレクシャの遠端におけるスライダ装着領域の近辺に位置付けられた露
出した導電性電気ボンディングパッドを含む、統合されたフレクシャ／導体構造
に電気的に相互接続するための、経済的かつ信頼性の高い方法を提供する。ボン
ディングパッドおよび関連する導体は、フレクシャ表面に沿ってほぼ同一平面上
で延びる導体を有するフレクシャに取付けられた誘電層によって、フレクシャか
ら電気的に絶縁される。フレクシャは１または複数の空洞を含み、導体はそれら
空洞に隣接して延びるよう構成される。導体のアスペクト比および導体間の間隔
は、接地に対する低いキャパシタンスを維持しながら同時に導体間の相互キャパ
シタンスを減じるように調整され得る。空洞の境界は、導体の経路に沿った不連
続のインピーダンス変化を防ぐよう構成され得る。
この発明のこれらおよび他の目的、利点、局面および特徴は、添付の図面に関
連して提示される、好ましい実施例の以下の詳細な説明を考慮することで、より
完全に認識および理解されるであろう。
図面の簡単な説明
図１は、この発明に従った、統合されたフレクシャ／導体構造の拡大された概
略平面図である。
図２は、図１の統合されたフレクシャ／導体構造の、切断線Ａ−Ａに沿ってと
られた断面を示す。
図２Ａは、図１に示された種類の統合されたフレクシャ／導体構造の、別の断
面を詳細に示す。
図３は、ロードビーム、統合されたフレクシャ／導体構造、および読出／書込
ヘッドを含む、この発明に従ったヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の拡大さ
れた略平面図である。
図４は、隣接する空洞の幅に対する、導体の接地に対するキャパシタンスを示
すグラフである。
図５Ａ〜図５Ｄは、この発明に従った統合されたフレクシャ／導体構造内で規
定され得る、空洞の輪郭の種々の例を示す。
図６は、導体が統合されたタイプの導体型導電性フレクシャ部材を用いる、典
型的な読出回路、導体、および読出／書込ヘッドシステムの等価回路図を示す。
図７は、導体に隣接して空洞を有さないフレクシャのための典型的な接地に対
するキャパシタンス値を仮定する、図６の回路の伝達関数をモデル化したグラフ
である。
図８は、導体に隣接して空洞を用いることによって達成可能である典型的な接
地に対するキャパシタンス値を仮定する、図６の回路の伝達関数をモデル化した
グラフである。
図９は、この発明に従ったディスクドライブの平面図である。
好ましい実施例の詳細な説明
図面を参照して、全図を通じて、同一または対応の部分には同一の符号が付さ
れている。図１は、この発明の好ましい実施例に従った、統合されたフレクシャ
／導体構造１０の平面図である。フレクシャ／導体構造１０は、ほぼ平らなステ
ンレス鋼フレクシャ部材１２を含み、これは、およそ２０ミクロンの厚さであっ
て、構成要素の精密な位置合せのために製造およびアセンブリ中に使用されるツ
ーリングホール１４および１５を含む。約１０ミクロン厚さの銅の導電性トレー
スの対が導体構造１６の一部を形成し、導体構造１６はフレクシャ部材１２の基
端１７からフレクシャ部材１２のヘッドを支持する遠端１８にまで延びる。導体
構造１６は、導体構造の導電性トレースとステンレス鋼フレクシャ部材１２との
間に挿入されて、導体構造１６の導電性トレースの短絡を防ぐ、（たとえば１０
ミクロンの）薄い絶縁ベース膜２５（簡略化のために省略されているが、図２に
は示されている）を含む。フレクシャ部材１２は、導体構造１６がそれに沿って
経路づけられている経路に隣接して位置付けられた１または複数の空洞２０を含
み、これにより、導体構造とステンレス鋼フレクシャ部材１２との間のキャパシ
タンスが減じられる。したがって、この発明は、導体構造１６のステンレス鋼フ
レクシャ部材１２との統合から生じるキャパシタンスを制御するための方法を提
供する。当該技術分野において周知のように、過剰な導体またはリード線キャパ
シタンスは、関連する読出／書込ヘッドとプリアンプ回路との間を移動する信号
に悪影響を与える。
さらに、十分に高い周波数では、導体構造１６は読出／書込ヘッドと読出チャ
ネル電子装置との間を通過する信号のための伝送ラインとしての役割を果たすた
めに、導体構造１６の信号経路に沿ったインピーダンスの突然の変化を制御しか
つ防ぐために、空洞のジオメトリは重要な要素である。インピーダンスの不連続
な変化は、伝送ライン内の望ましくない反射効果を生み出しやすい。図２は、図
１のフレクシャ／導体構造１０の、切断線Ａ−Ａに沿ってとられた断面図である
。
導体構造１６は、この実施例においては、導電性トレース２２の対と、導電性ト
レースに支持を提供するよう空洞２０にわたる絶縁ポリイミド（可撓性重合樹脂
材料）層２４とを含む。この実施例において、トレースの対は、導体間の相互キ
ャパシタンスの大きさを減じるように、製造プロセスが信頼可能に許容する限り
できるだけ近接して構成される。厳密に要求されてはいないものの、約４ミクロ
ン厚さの付加的な絶縁層が、トレース２２のための保護膜として使用されてもよ
い。好ましくは、空洞は、フレクシャ／導体構造１０の長さに沿った空洞２０の
断面において滑らかなまたは比較的連続した変化をもたらし、それにより、導体
構造１６によって規定される信号経路に沿ったインピーダンスの突然の遷移を防
ぐように、成形されなくてはならない。空洞２０の境界がトレース２２を横切る
区域においては、その境界がトレースを直角に横切ることのないように、境界を
曲げるかまたは境界に角度をつけるかのいずれかが望ましく、それにより、導体
構造１６によって規定される伝送ラインに沿ったインピーダンスの変化がより漸
次的なものとされる。さらに、空洞２０を規定するフレクシャ部材の内部境界は
、信号経路に沿ったインピーダンスの変化をより滑らかにするために、（図２ま
たは図２Ａに示されるように）下を切取ることも可能である。
ステンレス鋼板ストック、誘電膜、および導体を積層しかつパターン成形する
ための多数の方法が当該技術分野において公知である。さらに、誘電体および導
体をステンレス鋼上に配置しかつパターン成形するための方法もまた、当該技術
分野において公知である。この発明の好ましい実施例に従って、導体トレース２
２は、積層およびエッチングされるのではなく、めっきされかつ写真印刷で規定
され、それにより、絶縁層および導電性トレース層は、ステンレス鋼フレクシャ
部材の機械的特性に実質的に影響を及ぼすことのないよう、好適に薄く製造され
ることが可能となる。絶縁体および導体構造が形成された後、フレクシャおよび
空洞の輪郭が選択的にエッチングされて、統合されたフレクシャ／導体構造の形
成が完了する。
図３は、この発明に従った完全に組立てられたヘッドジンバルアセンブリ（Ｈ
ＧＡ）３０を示し、これは、ディスクドライブ内のアクチュエータアームにＨＧ
Ａを装着するためのベースプレート３２と、読出／書込ヘッド３６上に負荷力を
供給するためのロードビーム３４とを含む。ヘッド３６はフレクシャ／導体構造
１０の遠端１８に固定され、読出／書込ヘッド３６のトランスデューサ要素（図
示せず）は導電性トレース２２に電気的に相互接続される。フレクシャ／導体構
造１０は、ロードビーム３４に従来的にスポット溶接されてもよい。ロードビー
ム３４は典型的に、ロードビーム３４と読出／書込ヘッド３６との間の点接続に
近い突起部またはロードボタン（図示せず）を含み、それにより、ヘッド３６は
ロードビーム３４に対して限られた範囲で相対的に縦揺れおよび横揺れが可能と
なる。この発明の好ましい実施例においては、ロードビーム３４は（フレクシャ
部材１２と同様）導電性ステンレス鋼構造ではあるが、導電性トレース２２はロ
ードビーム構造から十分離れて位置付けられて、ロードビームに対して著しい接
地に対するキャパシタンスが生じることのないようにされていることに注目され
たい。しかし、この発明の原理に従って、統合されたジンバルを有するロードビ
ーム構造が用いられて、図２に関連して説明した中間のフレクシャ本体部材が必
要とされない場合には、ロードビーム自体が信号経路に沿って空洞を含むように
エッチングされて、接地に対するキャパシタンスを減じるようにすることも可能
である。
図４は、フレクシャが接地されたロードビームに取付けられた際の、空洞２２
の幅の関数として接地に対するキャパシタンスを作図したグラフ４０を示す。グ
ラフ４２は、接地されたロードビームが存在しない場合の、ほんのわずかなキャ
パシタンスの減少を示す。このように、たとえば導体が、別個のフレクシャ部材
で実現されるのではなく統合されたジンバルを有するロードビームと統合されて
いない限り、ロードビーム自体内に空洞を製造またはエッチングする必要はない
。グラフ４０に戻って、空洞の幅があまりにも小さくされると、キャパシタンス
は比較的高いままであり、しかし、空洞の幅があまりにも大きくされると、収穫
逓減点に達し、かつ、構造の剛性が不必要に減じられるおそれがある。適切な空
洞幅は最終的には、検査下の特定の導体構成に依存するが、これは、モデル化を
介してまたは演繹的に、容易に決定することが可能である。接地に対するキャパ
シタンスは、絶縁層の厚さを増すことによってもまた減ずることが可能であるが
、この解決策は、結果として得られるサスペンションの厚さを増し、また、負荷
さ
れた材料およびそれに関連する質量が機械的効果に悪影響を及ぼすおそれがある
ため、好ましくはないと理解されたい。また、接地に対するキャパシタンスを減
じるために、より狭い導電性トレースを用いることが可能ではあるが、このより
狭い導電性トレースは、導体の抵抗に望ましくない増加をもたらす。したがって
、精密に整形された空洞の使用が、改善された電気的性能を提供する、統合され
た導体を有する、より薄い可能性のあるサスペンション構造の製造を容易にする
。
図５Ａ〜図５Ｄは、読出または書込信号経路のいずれかに隣接してその信号経
路のキャパシタンスを制御するよう用いることが可能な、いくつかの空洞形状の
例を示す。図５Ａは、フレクシャ部材内の空洞を規定する、実質的に長方形の内
部境界を示す。図示されたこの空洞は接地に対するキャパシタンスの大きさを減
じるのに役立つが、導体と空洞境界との垂直な交差は、導体経路に沿ったインピ
ーダンスの鋭いまたは段階関数の遷移を生み出すおそれがある。
単一の導体の場合、単位長さあたりのキャパシタンスは以下の式に近似する。
ただし：
Ｃg＝接地に対するキャパシタンス
ｌ ＝導体の長さ
εr＝誘電率
ＫC＝容量性端係数
ｂ ＝導体の幅
ｔ ＝絶縁体の厚さ
境界付近であって導電性フレクシャ部材に隣接する導体領域の接地に対するキャ
パシタンスはしたがって、境界付近であって空洞に隣接する導体領域の接地に対
するキャパシタンスとは実質的に異なる。この突然のキャパシタンスの変化は、
導体が境界を横切る際に、導体内にほぼ段階関数的なインピーダンス変化を生じ
させる。
高周波数応用においては、導体経路に沿ったインピーダンスの段階関数的変化
は、伝送される波形をひずませる進行波反射を引起こす。したがって、図５Ｂ〜
図５Ｄに示されるような湾曲したまたはある角度に曲げられた空洞境界は、図５
Ａに示された空洞境界よりも、より高い周波数性能を提供するようである。もち
ろん、基平面としての役割を果たすフレクシャ部材の厚さもまた、図５Ａ〜図５
Ｄに示されるいかなる空洞ジオメトリについても、より漸進的なインピーダンス
変化をもたらすように、変化されてもよい（図２Ａ）。空洞は、たとえば、フレ
クシャ部材の横方向の縁部に沿って形成され得るため、空洞の境界はフレクシャ
部材の内部境界または外部境界のいずれであっもよいと理解されたい。
図６は、導体が統合されたタイプのステンレス鋼フレクシャを用いる、典型的
な読出回路、導体、および磁気抵抗（ＭＲ）読出ヘッドシステムの、特徴的な伝
送ラインモデル４９を表わす等価回路図を示す。ＭＲヘッド等価回路５０は、１
５０−ｋｆｃｉ（インチあたりのキロフラックス変化）読取要素の従来的なモデ
ルである。導電性トレース等価回路５２は、接地された導電性フレクシャ構造に
隣接する導電性トレースを表わす。導体トレースから生じる前方および後方を向
いた接地に対するキャパシタンスは、キャパシタ５３および５４によって表わさ
れる。駆動ソース５６は約１０ｍｈｚから５Ｇｈｚまで掃引されて、全体の回路
の周波数駆動伝達関数が分析される。図７および図８は、フレクシャ内にトレー
スに隣接して空洞がない場合および、フレクシャ内に空洞がある場合のそれぞれ
について、回路の伝達関数のモデル化の結果を示す。前者の場合には、前方を向
くおよび後方を向く接地に対するキャパシタンスは、約１４ピコファラド程度で
あるものと仮定され、これに対し、空洞がある場合には、前方を向くおよび後方
を向く導体の接地に対するキャパシタンスは、約４ピコファラドに容易に減じら
れ得る。空洞がない場合には、モデル化された回路は、この発明に従って空洞を
用いる同様の構造よりも、帯域幅が減じられ、かつ、ロールオフがより早い。し
たがって、この発明に従った導体が統合されたフレクシャは、ヘッド回路におい
て、よりよい帯域幅およびより高いカットオフ周波数を提供する。さらに、空洞
を有する回路全体は、バンドパスフィルタとしての役割を果たし、より高いＱを
示す。
当業者には、この発明の原理に従って、（ＭＲヘッド設計等の）進んだ二要素
トランスデューサ設計が、種々の導体ジオメトリおよび／または読出および書込
導電性トレースのそれぞれのための空洞構成を用いることによって、読出要素お
よび書込要素の信号経路のキャパシタンスおよび／またはインピーダンスを別個
に最適化でき得ることが理解されるであろう。
図９は、ディスクドライブのコンテキスト内で用いられる導体が統合されたフ
レクシャを示す。ディスクドライブ７０は、剛性のベース７５と、従来のスピン
ドルモータ手段（図示せず）によってベース７５に対して回転可能に装着される
回転式記憶ディスク８０とを含む。ドライブ７０はまた、回転式アクチュエータ
アセンブリ８２を含み、これは、選択的に付勢されたときに（図３に関連してよ
り詳細に説明された）ＨＧＡ３０を、およびそれを通じてヘッド３６を、ディス
ク８０の半径に対して移動させかつ位置付けるのに使用される、ボイスコイル８
４を含む。フレックス回路８２は、フレクシャ１０上の導体に電気的に接続され
て、ヘッド３６と、遠くに位置付けられた信号処理回路（図示せず）との間の通
信を容易にする。
この発明が現時点で好ましい実施例、すなわち、ジンバルを備える、導体が配
置されたフレクシャ構造に関して説明されたが、当業者には、この発明がたとえ
ばジンバルが統合されたロードビーム構造、または、絶縁膜を有してまたは有さ
ずに、基端に装着、配置、または埋込まれた導体を有する、他の導電性サスペン
ション部材と関連して利用され得ることが明らかであろう。したがって、本開示
が限定と解釈されてはならない。上の開示を読まれることによって、当業者には
、さまざまな代替例および修正例が必ず明らかとなろう。したがって、添付の請
求の範囲は、本発明の真の精神および範囲内に含まれるすべての代替例および修
正例を網羅するものと解釈されたい。Description: FIELD OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention generally relates to supporting a read / write head in a disk drive adjacent to a relatively moving recording medium. And a method for controlling capacitance and impedance arising from integrated conductors in a suspension of the invention. More particularly, the present invention relates to an integrated suspension and conductor structure, such that the suspension includes a cavity, whereby the suspension partially supplements the conductor structure, and a method of making the same. Background Modern disk drives typically include a rotating hard storage disk and a number of concentric data storage tracks on each recording surface of the disk by positioning data transducers at various radial positions relative to the axis of rotation of the disk. And a head positioner to specify. This head positioner is generally called an actuator. Although numerous actuator configurations are known in the art, in-line rotary voice coil actuators are currently most frequently used. This is due to the simplicity, high performance, and the ability to mass balance around the axis of rotation of the actuator, which is important to make the actuator less sensitive to perturbations. . A closed loop servo system is used to operate the actuator to position the head relative to the disk surface. The read / write transducer may be of a single element design or a two element design, which is typically located on a ceramic slider structure having an air bearing surface to support the transducer a short distance from the surface of the moving medium. Is done. Single element designs typically require two wire connections, while two element designs require four wire connections. In particular, a magnetoresistive (MR) head typically requires four wires. The combination of an air bearing slider and a read / write transducer is also known as a read / write head or a recording head. The slider is typically mounted in a gimbaled flexure structure mounted at the far end of the suspension load beam structure. A spring biases the load beam, and thereby the head, toward the disk, and the air pressure under the head moves the head away from the disk. Therefore, this equilibrium distance determines the “flying height” of the head. By utilizing such "air bearings" to support the head away from the disk surface, the head operates at the head / disk interface in a hydrodynamic lubrication mode rather than a boundary lubrication mode. Air bearings maintain the spacing between the transducer and media, which reduces the efficiency of the transducer, but thus avoiding direct connections improves the reliability and useful life of the head and disk components . Nevertheless, however, the ever-increasing demand for area densification may require the head to operate in a pseudo-contact mode, and even a boundary lubrication mode. The disk drive industry has progressively reduced the size and mass of the slider structure to reduce the moving mass of the actuator assembly and to allow the transducer to operate closer to the disk surface. Reducing the moving mass leads to improved seek performance, and operating the transducer near the disk surface leads to improved transducer efficiency and, therefore, area densification. The size (and thus the mass) of the slider is usually characterized on the basis of a so-called standard 100% slider (mini-slider). The terms 70%, 50%, and 30% sliders (microsliders, nanosliders, and pico-sliders, respectively) are therefore more recent, with linear dimensions measured by the applicable ratios to the linear dimensions of standard mini-sliders. Of the low-mass slider of FIG. Smaller slider structures typically require a higher compliance gimbal, and thus the inherent stiffness of the conductor wires attached to the slider can create large deflection effects. To reduce the effects of the inherent stiffness or deflection of this wire, integrated flexure / conductor structures have been proposed. This effectively integrates the wire with the insulating flexible polymeric flexure so that the conductor is exposed at the bonding pad located near the head at the far end of the flexure. U.S. Patent No. 5,006,946 to Matsuzaki discloses an example of such an arrangement. While such a wiring configuration enjoys some performance and assembly advantages, the incorporation of the disclosed flexible polymeric resin material in flexure and gimbal structures creates a number of design challenges. For example, the thermal expansion characteristics of resin materials are different from those of prior art stainless steel structures, and the long-term durability of such resin structures, including the required adhesive layers, is not known. Therefore, hybrid stainless steel flexures and conductor structures have been proposed that incorporate most of the advantages of the flex circuit flexure structure with integrated conductors while remaining nearly compatible with prior art manufacturing and load beam mounting methods. Such hybrid designs typically include a stainless steel flexure having insulating and conductive layers arranged to electrically interconnect the head to associated drive electronics such as preamplifier chips and readout channel circuits. Used. These hybrid flexure designs use relatively long conductors, which extend from the bonding pads at the head mounting end at the distal end of the flexure to the proximal end of the flexure and from the read / write head to the associated suspension structure. Provides a conductive path along the length to the preamplifier or readout channel chip. Because the conductor is very close to the conductive stainless steel flexure structure that is grounded to the load beam, but is electrically insulated, the capacitance of the conductor to ground is smaller than that of the conventional discrete discrete type. Increased compared to wire-to-conductor structures. This increased capacitance is prone to adversely affect the performance of the read / write heads, conductors, and preamplifier systems, and therefore exhibits a reduced capacitance to ground that is manufacturable, reliable, flexure and An integrated structure of the conductor is required. The invention described herein is, inter alia, a flexure for a suspension in a disk drive, wherein the integrated conductor structure is configured to limit parasitic capacitance between the conductor structure and other portions of the suspension structure. And a method for manufacturing the same. SUMMARY OF THE INVENTION A suspension assembly according to a preferred embodiment of the present invention includes a flexure having one or more shaped cavities and an integrated conductor extending along the flexure substantially adjacent to the cavities. These integrated conductors replace prior art discrete stranded wire pairs, insulated conductor wires, which typically extend along the length of the associated suspension. The size and shape of the flexure cavity, as well as the conductor geometry, are controlled to reduce the undesirable effects of capacitance on the ground of the conductor. Further, the conductor traces may be configured to reduce the mutual capacitance of the traces. The present invention provides improved electrical performance without substantially affecting the mechanical performance of the suspension. A general object of the present invention is to provide a low profile, robust and reliable suspension with integrated conductors for electrically interconnecting a read / write head to associated read / write circuits. It is to be. This overcomes the limitations and disadvantages of the prior art. A more specific object of the present invention is to provide a method for controlling the capacitance or impedance of an integrated flexure / conductor structure for use with a read / write head in a disk drive. Yet another object of the invention is to provide an integrated flexure and conductor structure that facilitates respective optimization of the capacitance and impedance of the conductors of both the read and write elements of a two-element read / write head. And a method for producing the same. Another object of the present invention is to provide an improved suspension for supporting a read / write head in a drive. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an integrated flexure / conductor structure comprising a gimbal mounted transducer mounted on a slider and including an exposed conductive electrical bonding pad positioned near a slider mounting area at a distal end of the conductive flexure. To provide an economical and reliable way to electrically interconnect The bonding pads and associated conductors are electrically isolated from the flexure by a dielectric layer attached to the flexure having the conductor extending substantially coplanarly along the flexure surface. The flexure includes one or more cavities, and the conductor is configured to extend adjacent the cavities. The conductor aspect ratios and spacing between conductors can be adjusted to maintain low capacitance to ground while simultaneously reducing mutual capacitance between conductors. The cavity boundaries may be configured to prevent discontinuous impedance changes along the path of the conductor. These and other objects, advantages, aspects and features of the present invention will be more fully appreciated and understood in consideration of the following detailed description of the preferred embodiments, presented in conjunction with the accompanying drawings. Will. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an enlarged schematic plan view of an integrated flexure / conductor structure according to the present invention. FIG. 2 shows a cross section of the integrated flexure / conductor structure of FIG. 1 taken along section line AA. FIG. 2A shows in detail another cross section of an integrated flexure / conductor structure of the type shown in FIG. FIG. 3 is an enlarged schematic plan view of a head gimbal assembly (HGA) according to the present invention, including a load beam, an integrated flexure / conductor structure, and a read / write head. FIG. 4 is a graph showing the capacitance of a conductor to ground versus the width of an adjacent cavity. 5A-5D show various examples of cavity profiles that may be defined within an integrated flexure / conductor structure according to the present invention. FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram of a typical readout circuit, conductor, and read / write head system using a conductor-type conductive flexure member of the integrated conductor type. FIG. 7 is a graph modeling the transfer function of the circuit of FIG. 6 assuming a capacitance value relative to a typical ground for a flexure having no cavity adjacent to a conductor. FIG. 8 is a graph modeling the transfer function of the circuit of FIG. 6, assuming typical capacitance values to ground that can be achieved by using a cavity adjacent to a conductor. FIG. 9 is a plan view of a disk drive according to the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring to the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals throughout the drawings. FIG. 1 is a plan view of an integrated flexure / conductor structure 10 according to a preferred embodiment of the present invention. The flexure / conductor structure 10 includes a substantially flat stainless steel flexure member 12, which is approximately 20 microns thick and which is used during manufacturing and assembly for precision alignment of components. Includes holes 14 and 15. A pair of approximately 10 micron thick copper conductive traces form part of the conductor structure 16, which extends from a proximal end 17 of the flexure member 12 to a distal end 18 supporting the head of the flexure member 12. . The conductor structure 16 is inserted between the conductive traces of the conductor structure and the stainless steel flexure member 12 to prevent shorting of the conductive traces of the conductor structure 16 (eg, a 10 micron) thin insulating base film 25 (simplified). (Not shown for clarity, but shown in FIG. 2). Flexure member 12 includes one or more cavities 20 positioned adjacent the path along which conductor structure 16 is routed, thereby providing a capacitance between the conductor structure and stainless steel flexure member 12. Is reduced. Accordingly, the present invention provides a method for controlling the capacitance resulting from the integration of conductor structure 16 with stainless steel flexure member 12. As is well known in the art, excess conductor or lead capacitance adversely affects signals traveling between the associated read / write head and the preamplifier circuit. Further, at sufficiently high frequencies, the conductor structure 16 follows the signal path of the conductor structure 16 to serve as a transmission line for signals passing between the read / write head and the read channel electronics. The cavity geometry is an important factor in controlling and preventing sudden changes in impedance. Discontinuous changes in impedance tend to create unwanted reflection effects in the transmission line. FIG. 2 is a cross-sectional view of flexure / conductor structure 10 of FIG. 1 taken along section line AA. The conductor structure 16 in this embodiment includes a pair of conductive traces 22 and an insulating polyimide (flexible polymeric material) layer 24 over the cavity 20 to provide support for the conductive traces. In this embodiment, the pairs of traces are configured as close as possible as the manufacturing process reliably allows, so as to reduce the magnitude of the mutual capacitance between the conductors. Although not strictly required, an additional insulating layer of about 4 microns thickness may be used as a protective overcoat for traces 22. Preferably, the cavity provides a smooth or relatively continuous change in the cross section of the cavity 20 along the length of the flexure / conductor structure 10, thereby providing an impedance change along the signal path defined by the conductor structure 16. Must be molded to prevent sudden transitions. In the area where the boundary of the cavity 20 crosses the trace 22, it is desirable to either bend or angle the boundary so that the boundary does not cross the trace at right angles, so that the conductor structure 16 Is more gradual along the transmission line defined by Further, the internal boundaries of the flexure member defining cavity 20 can be clipped down (as shown in FIG. 2 or FIG. 2A) to provide a smoother change in impedance along the signal path. is there. Numerous methods for laminating and patterning stainless steel sheet stock, dielectric films, and conductors are known in the art. Additionally, methods for depositing and patterning dielectrics and conductors on stainless steel are also known in the art. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the conductor traces 22 are plated and photo-printed, rather than laminated and etched, so that the insulating and conductive trace layers are formed of a stainless steel flexure member machine. It can be manufactured to be thin preferably without substantially affecting the mechanical properties. After the insulator and conductor structures are formed, the flexure and cavity contours are selectively etched to complete the formation of the integrated flexure / conductor structure. FIG. 3 shows a fully assembled head gimbal assembly (HGA) 30 according to the present invention, which includes a base plate 32 for mounting HGA to an actuator arm in a disk drive, and a read / write. And a load beam 34 for supplying a load force on the head 36. The head 36 is fixed to the distal end 18 of the flexure / conductor structure 10 and the transducer elements (not shown) of the read / write head 36 are electrically interconnected to the conductive traces 22. Flexure / conductor structure 10 may be conventionally spot welded to load beam 34. The load beam 34 typically includes a protrusion or load button (not shown) near the point connection between the load beam 34 and the read / write head 36 so that the head 36 is Therefore, relative pitching and rolling can be relatively performed within a limited range. In the preferred embodiment of the present invention, the load beam 34 is of a conductive stainless steel structure (similar to flexure member 12), but the conductive traces 22 are positioned sufficiently far from the load beam structure to allow for Note that there is no significant capacitance to ground. However, in accordance with the principles of the present invention, if a load beam structure having an integrated gimbal is used and the intermediate flexure body member described in connection with FIG. 2 is not required, the load beam itself will be in the signal path. It can also be etched to include cavities along it to reduce capacitance to ground. FIG. 4 shows a graph 40 plotting the capacitance to ground as a function of the width of the cavity 22 when the flexure is mounted on a grounded load beam. Graph 42 shows only a slight capacitance reduction in the absence of a grounded load beam. In this way, there is no need to fabricate or etch cavities within the load beam itself unless, for example, the conductor is integrated with a load beam having an integrated gimbal rather than being realized with a separate flexure member. Returning to graph 40, if the width of the cavity is made too small, the capacitance remains relatively high, but if the width of the cavity is made too large, the diminishing returns point is reached and the stiffness of the structure is reached. May be unnecessarily reduced. The appropriate cavity width ultimately depends on the particular conductor configuration under inspection, but this can easily be determined via modeling or a priori. Although the capacitance to ground can also be reduced by increasing the thickness of the insulating layer, this solution increases the thickness of the resulting suspension and also increases the loaded material and its associated It should be understood that mass is not preferred as it can adversely affect the mechanical effect. Also, although it is possible to use narrower conductive traces to reduce capacitance to ground, this narrower conductive trace results in an undesirable increase in conductor resistance. Thus, the use of precisely shaped cavities facilitates the production of potentially thinner suspension structures with integrated conductors that provide improved electrical performance. 5A-5D show examples of some cavity shapes that can be used adjacent to either the read or write signal path to control the capacitance of that signal path. FIG. 5A shows a substantially rectangular interior boundary that defines a cavity in the flexure member. Although the illustrated cavity helps reduce the magnitude of the capacitance to ground, the vertical intersection of the conductor with the cavity boundary can create a sharp or step function transition in impedance along the conductor path. For a single conductor, the capacitance per unit length approximates: Where: C g = capacitance to ground l = conductor length ε r = permittivity K C = capacitive edge coefficient b = conductor width t = near the insulator thickness boundary and adjacent to the conductive flexure member The capacitance of the conductor region to ground is thus substantially different from the capacitance of the conductor region near the boundary and adjacent to the cavity to ground. This sudden change in capacitance causes a nearly step-wise impedance change in the conductor as it crosses the boundary. In high frequency applications, stepwise changes in impedance along a conductor path cause traveling wave reflections that distort the transmitted waveform. Thus, a cavity boundary that is curved or bent at an angle as shown in FIGS. 5B-5D is likely to provide higher frequency performance than the cavity boundary shown in FIG. 5A. Of course, the thickness of the flexure member serving as the ground plane may also be varied to provide a more gradual impedance change for any of the cavity geometries shown in FIGS. 5A-5D (FIG. 2A). ). It should be understood that the cavity may be formed along a lateral edge of the flexure member, so that the boundary of the cavity may be either the internal boundary or the external boundary of the flexure member. FIG. 6 shows an equivalent circuit diagram representing a characteristic transmission line model 49 of a typical readout circuit, conductor, and magnetoresistive (MR) readhead system using a stainless steel flexure of the integrated conductor type. . The MR head equivalent circuit 50 is a conventional model of a 150-kfci (kilo flux change per inch) read element. Conductive trace equivalent circuit 52 represents a conductive trace adjacent to a grounded conductive flexure structure. The capacitance to ground forward and backward resulting from the conductor traces is represented by capacitors 53 and 54. The drive source 56 is swept from about 10 mhz to 5 Ghz to analyze the frequency drive transfer function of the entire circuit. FIGS. 7 and 8 show the results of modeling the transfer function of the circuit for the case where there is no cavity adjacent to the trace in the flexure and for the case where there is a cavity in the flexure. In the former case, the capacitance to forward and backward facing ground is assumed to be on the order of about 14 picofarads, whereas, if there are cavities, the forward and backward facing conductor grounds Can easily be reduced to about 4 picofarads. Without cavities, the modeled circuit has reduced bandwidth and faster roll-off than a similar structure using cavities in accordance with the present invention. Thus, a flexure with integrated conductors according to the present invention provides better bandwidth and higher cut-off frequency in the head circuit. In addition, the entire circuit with the cavity acts as a bandpass filter and exhibits a higher Q. Those skilled in the art will appreciate that, in accordance with the principles of the present invention, advanced two-element transducer designs (such as MR head designs) may employ various conductor geometries and / or cavity configurations for each of the read and write conductive traces. It will be appreciated that the capacitance and / or impedance of the read element and write element signal paths may be separately optimized. FIG. 9 shows a flexure with integrated conductors used in the context of a disk drive. Disk drive 70 includes a rigid base 75 and a rotary storage disk 80 rotatably mounted to base 75 by conventional spindle motor means (not shown). Drive 70 also includes a rotary actuator assembly 82 that, when selectively energized, disposes HGA 30 (described in more detail with respect to FIG. 3), and head 36 therethrough. It includes a voice coil 84 used to move and position relative to a radius of 80. Flex circuit 82 is electrically connected to the conductors on flexure 10 to facilitate communication between head 36 and a remotely located signal processing circuit (not shown). Although the present invention has been described in terms of the presently preferred embodiment, i.e., a flexure structure with conductors, comprising a gimbal, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be applied to, for example, a load beam structure with an integrated gimbal, or an insulator It will be apparent that it may be utilized in conjunction with other conductive suspension members having or without conductors mounted, positioned, or embedded at the proximal end. Therefore, the present disclosure should not be construed as limiting. From reading the above disclosure, various alternatives and modifications will always be apparent to those skilled in the art. It is therefore intended that the following appended claims be interpreted as covering all alterations and modifications as fall within the true spirit and scope of the invention.
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(72)発明者 エイキン・ジュニア，ウィリアム・アール
アメリカ合衆国、95037 カリフォルニア
州、モーガン・ヒル、ブルックビュー・コ
ート、1045────────────────────────────────────────────────── ───
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(72) Inventors Akin Jr., William Earl
United States, 95037 California
Morgan Hill, Brooklyn
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