JPH1153726A - 統合されたロードビームアセンブリ、トレース相互接続配列、およびディスクドライブ - Google Patents

統合されたロードビームアセンブリ、トレース相互接続配列、およびディスクドライブ

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JPH1153726A
JPH1153726A JP10127331A JP12733198A JPH1153726A JP H1153726 A JPH1153726 A JP H1153726A JP 10127331 A JP10127331 A JP 10127331A JP 12733198 A JP12733198 A JP 12733198A JP H1153726 A JPH1153726 A JP H1153726A
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JP10127331A
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Arun Balakrishnan
アルン・バラクリシュナン
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Quantum Corp
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面上の高周波数電流密度を最適化する、統
合された導体トレース配列を有するサスペンションを提
供する。 【解決手段】 ヘッドサスペンションは、読出／書込ヘ
ッドとディスクドライブ内の電子回路とを電気的に相互
接続するための、セグメント化されたトレース導体配列
を有する。ヘッドと読出／書込回路との間の情報転送に
関連して、非常に高い信号周波数における電流密度を最
適化する目的で、各トレースセグメントは予め定められ
た概ね方形の断面積を有し、ここで、中間の第１のセグ
メントの有する予め定められた断面幅が、第１の外側の
セグメントの予め定められた断面幅よりも大きくなるよ
うにされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】この発明は一般に、ヘッドサスペンショ
ンアセンブリ内のトレース導体配列における断面上の高
周波数電流密度を最適に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、統合されたサスペ
ンションおよび長手方向にセグメント化された導体トレ
ース配列に関し、ここで、サスペンショントレースセグ
メントは、配列の断面にわたって測定される高周波数電
流密度を最大にするように輪郭をつけられた、有効な幅
を有する。
【０００２】
【発明の背景】現在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を基
準として径方向の異なる位置にデータトランスデューサ
を位置づけて、それにより、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ためのヘッ
ドポジショナとを含む。ヘッドポジショナは一般に、ア
クチュエータと称される。先行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
式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、それらのアクチュエータが簡易であ
り、高性能であって、かつ、回転の軸の周りで質量バラ
ンスをとることができるためである。質量バランスをと
れることは、アクチュエータが摂動によって受ける影響
を少なくするために重要である。ボイスコイルアクチュ
エータを動作させてヘッドをディスク表面に対して位置
づけるために、ディスクドライブ内の閉ループサーボシ
ステムが従来的に用いられる。
【０００３】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、これは典型的に、トラ
ンスデューサを可動媒体の表面からごく近距離に支持す
るための空気軸受表面を有するセラミックスライダ構造
上に配置される。単一の読出／書込要素を用いる設計は
典型的に、２つのワイヤ接続を必要とし、一方、別個の
読出要素および書込要素を有する二要素設計では、４つ
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。
【０００４】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、ジンバルで支えられ
たフレクシャ構造に装着される。ばねはロードビームお
よびヘッドをディスクの方に付勢し、ヘッドの下方の空
気圧力が、ヘッドをディスクから遠ざける。平衡距離が
「空気軸受」を規定し、ヘッドの「浮上量」を決定す
る。空気軸受を利用してヘッドをディスク表面から離れ
て支えることにより、ヘッドは、境界潤滑様式ではなく
ヘッド／ディスクインタフェースにおける流体力学的潤
滑様式で動作する。空気軸受は、トランスデューサと媒
体との間の間隔を維持し、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。しかしながら、さらなるエリ
アの高密度化への要求により、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求
められる場合がある。
【０００５】現時点において、後縁におけるスライダの
浮上量は、０．５〜２マイクロインチ程度である。磁気
記憶密度は、ヘッドがディスクの記憶表面に近づくにつ
れ上昇する。このため、ディスクドライブの合理的な有
効寿命にわたる装置の信頼性とひきかえに、非常に低い
浮上量が得られる。同時に、記憶表面との間のデータ転
送速度が上昇し、したがって、２００メガビット／秒に
近づくデータ速度が実際の考慮範囲内となる。
【０００６】ディスクドライブ業界は、アクチュエータ
アセンブリの動作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。動作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、かつ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
性評価される。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を基準とする適用可能な比率に
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。スライダ構造が小さくな
るほど、通常、コンプライアンスのより高いジンバルが
必要となり、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、望ましくない、大きな付勢効果
を生みだしかねない。
【０００７】このワイヤの固有の剛性または付勢の効果
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、導体がフレクシャの遠端のヘッ
ド付近に位置づけられたボンディングパッドにおいて露
出するように、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。ベニン（Bennin）等への米国特許番号第５，
４９１，５９７号は、この点におけるさらなる例を開示
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、開示されたような可
撓性重合樹脂材料をフレクシャおよびジンバル構造内に
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り、また、いかなる必須の
接着層をも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、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しながら、
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
をほとんど組み込む、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ている。このような
ハイブリッド設計は典型的に、ヘッドを、関連する駆動
電子装置、たとえば、ヘッド／ディスクアセンブリに取
付けられた回路基板上に（他の回路とともに）典型的に
保持される、近接して位置づけられたプリアンプチップ
および下流の読出チャネル回路等に、電気的に相互接続
するために、堆積された絶縁および導電トレース層を有
するステンレス鋼フレクシャを用いる。
【０００８】「ジンバルフレクシャおよび電気的相互接
続アセンブリ（“Gimbal Flexure and Electrical Inte
rconnect Assembly ”）」と題された、ベニン等への米
国特許番号第５，４９１，５９７号によって教示される
ように、開示されている先行技術による取組みは、導電
性トレース層のために、ベリリウム銅合金等のばね材料
を使用する必要があった。ベリリウム銅合金は、たとえ
ば純粋のアニールされた銅よりも電気抵抗が高いと考え
られている。しかし、純粋のアニールされた銅は、高周
波数においては満足な電気導体であるが、ばねのような
機械的弾性ではなく高い延性を示し、したがって、相互
接続トレース材料に求められるような機械的ばね特性に
欠ける。そこで、たとえば、ニッケルベース層上にめっ
きされるかまたは堆積された純粋の銅から形成されるト
レースが、ベニン等の取組みにおいて必要とされたベリ
リウム銅合金の一代替例となる。
【０００９】これらのハイブリッドフレクシャ設計は比
較的長い導体トレース対または４本のワイヤの組を用
い、これらは、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
プに到る、導電性の経路を提供する。導体トレースは、
ロードビームへと接地される導電性のステンレス鋼フレ
クシャ構造の非常に近くに、しかしそれとは電気的に絶
縁されて配置されるため、また、転送される信号速度が
比較的高いため、導体トレースのインダクタンスおよび
相互結合、ならびに、導体トレース抵抗および接地に対
するトレースキャパシタンスが、望ましくない信号の反
射、歪み、および非効率的な信号／電力の転送につなが
るおそれがある。このような望ましくない信号の反射
は、読出／書込ヘッド、相互接続構造、およびドライバ
／プリアンプ回路の性能に、悪影響を及ぼしやすい。
【００１０】マイクロストリップライン技術の教示によ
れば、ループおよび導体間キャパシタンスは、伝送線を
形成するマクロストリップの寸法および／またはそれら
の間隔を変えることによって、変更することができる。
しかしながら、ヘッドサスペンションロードビームとと
もに使用される、統合されたトレース配列配線方式の場
合には、導体の寸法は、トレース相互接続配列のために
フレクシャ上で利用可能なスペースを含む、機械的な制
約によって支配される。したがって、トレース導体の寸
法は、インピーダンスの整合または同調に関するかぎ
り、あまり変更することができない。
【００１１】ここに記載する発明は、とりわけ、サスペ
ンショントレースセグメントが配列の断面にわたって測
定される高周波数電流密度に合致するよう輪郭がとられ
た有効な断面幅を有する、統合されたヘッドサスペンシ
ョンおよび長手方向にセグメント化された導体トレース
配列を提供する。
【００１２】
【発明の概要および目的】この発明の一般的な目的は、
先行技術の限界および欠点を克服する態様で、高い信号
速度において電流密度を集中させて、さもなければその
信号速度における表皮効果に起因する損失を減じるよう
に、読出／書込ヘッドを関連の読出／書込回路に電気的
に相互接続するための、多数のセグメントに分けられる
導体トレース配列を提供することである。
【００１３】この発明のより特定的な目的は、サスペン
ショントレースセグメントが、配列の断面にわたる高周
波数電流密度を最大にするよう輪郭がつけられた有効な
断面幅を有する、ディスクドライブのヘッドサスペンシ
ョンアセンブリのための、セグメント化されたトレース
相互接続配列を提供することである。
【００１４】この発明の別の特定的な目的は、トレース
相互接続配列の導電性トレースセグメントの、断面積お
よびそれらの間の間隔を制御することである。
【００１５】この発明のさらに別の特定的な目的は、導
電性セグメント間に非対称的な断面積を有する、最適化
された導体レイアウトジオメトリを有するトレース相互
接続配列を提供することである。これは、高い動作周波
数の所望の範囲にわたって均一な電流分布を保って、抵
抗およびインダクタンスパラメータもまた同じ周波数範
囲にわたって合理的に一定に保たれるようにし、それに
より、トレース相互接続配列を含むサービスループ内
の、いかなる予測不能なまたは望ましくない位相遅延を
も減じる。
【００１６】この発明のまた別のより特定的な目的は、
トレース導体材料を最適に使用するために、単一のサー
ビスループを提供するトレース導体配列のセグメントに
わたって、最適化された一定の電流密度を提供すること
である。これは、導体が別の場合よりも狭く作ってもよ
く、また、非常に高い動作周波数において、改良された
信号伝送性能を提供できることを意味する。
【００１７】要約すれば、統合されたロードビームアセ
ンブリは、ディスクドライブ内の回転式データ記憶ディ
スク等の記憶媒体に隣接する、読出／書込ヘッド／スラ
イダアセンブリを支持する。加えて、このアセンブリ
は、ヘッドをディスクドライブの読出／書込回路に電気
的に相互接続する。この発明のこの局面において、ロー
ドビームアセンブリは、読出／書込ヘッド／スライダア
センブリの近傍に延びる概ね平らな導電性部材と；導電
部材上に配置された第１の電気絶縁層と；第１の電気絶
縁層上に配置された少なくとも１つの、第１の電気的ト
レース経路とを含む。第１の電気的トレース経路は、少
なくとも３つの、長手方向の、第１のトレース導体セグ
メントを含む。第１のトレースセグメントは、終端部に
おいて並列に接続され、かつ、２つの外側の第１のトレ
ースセグメントと少なくとも１つの中間の第１のトレー
スセグメントとを含む。この発明の原理に従って、ヘッ
ドと読出／書込回路との間の情報転送に関連する非常に
高い信号周波数における電流密度を最適化するために、
第１のセグメントの各々は、予め定められた、概ね方形
の断面積を有し、中間の第１のセグメントが、第１の外
側のセグメントの予め定められた断面幅よりも大きい予
め定められた断面幅を有するようにされる。
【００１８】この発明のこの局面において、第２の電気
絶縁層が、第１の電気的トレース経路を形成するセグメ
ントの上に形成されるかまたは堆積されてもよく、ま
た、第２の電気的トレース経路が、第１の電気的トレー
ス経路と概ね長手方向に位置合わせされて、第２の電気
絶縁層上に形成されてもよい。第２の電気的トレース経
路は好ましくは、３つの長手方向の第１のトレース導体
セグメントと同様の、少なくとも３つの、長手方向の、
第２のトレース導体セグメントを含む。換言すれば、第
２のセグメントは、終端部で並列に接続され、また、２
つの外側の第２のセグメントおよび少なくとも１つの中
間の第２のセグメントが存在する。第２のセグメントの
各々は、予め定められた、概ね方形の断面幅を有し、非
常に高い信号周波数における電流密度を最適化するため
に、少なくとも１つの中間の第２のセグメントは、第２
の外側のセグメントの予め定められた断面幅よりも広
い、予め定められた断面幅を有する。
【００１９】この発明のさらなる局面として、トレース
相互接続配列は、データトランスデューサを、ハードデ
ィスクドライブ等のデータ記憶装置内の電子回路に接続
する。この局面において、トレース相互接続配列は、薄
い誘電層を支持するための支持基板を含む。２つの導電
トレース信号経路が、データトランスデューサの読出ま
たは書込要素と電子回路との間にサービスループを形成
する。各導電性トレース信号経路は、薄い誘電層の上に
形成された少なくとも３つのセグメント、すなわち、２
つの外側のセグメントおよび１または複数の中間セグメ
ントを含む。この発明の原理に従って、サービスループ
にわたる電子回路とデータトランスデューサとの間の、
情報の信号周波数における表皮効果に従って、電流密度
を少なくとも１つの中間セグメントに集中させるよう
に、中間セグメントの断面幅は、２つの外側のセグメン
トの各々の断面幅よりも大きくされる。
【００２０】この発明の関連した局面として、２つの導
電性トレース信号経路は、薄い誘電層の一方の表面上に
形成されたトレースセグメントを有する第１の経路と、
第１の経路のトレースセグメントと概ね長手方向に位置
合わせされた、薄い誘電層の反対の表面上に形成された
トレースセグメントを有する第２の経路とを含む。
【００２１】この発明のさらなる局面に従って、ディス
クドライブは、ベースと、ベースを基準として回転する
少なくとも１つのデータ記憶ディスクと、ベースを基準
として位置づけることが可能でありかつ少なくとも１つ
のヘッドアームを有するボイスコイルアクチュエータ
と、少なくとも１つのヘッドアームの遠端に取付けられ
たロードビーム構造と、ジンバルを介してロードビーム
の遠端に取付けられる空気軸受スライダとを含み、空気
軸受スライダの後縁上にはデータトランスデューサが形
成される。この発明の原理に従ったトレース相互接続配
列は、データトランスデューサと、ベースに対して装着
された電子回路とを相互接続する。この局面内で、ボイ
スコイルアクチュエータは好ましくは、回転式ボイスコ
イルアクチュエータを含み、電子回路は好ましくは、回
転式ボイスコイルアクチュエータの側壁に装着された、
少なくとも１つのチップを含む。
【００２２】この発明の以上のおよび他の目的、利点、
局面および特徴は、添付の図面と関連して提示される、
以下の好ましい実施例の詳細な説明を考慮されることに
より、より完全に理解されかつ認識されるであろう。
【００２３】
【好ましい実施例の詳細な説明】ここで図を参照する。
全図面を通じて、同じ参照符号は、同じまたは対応する
部分を示す。図１は、ハードディスクドライブ３０のヘ
ッド／ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）の、図解的平面図
を示す。ハードディスクドライブ３０は、この発明の第
１の好ましい実施例のように、トレース相互接続配列１
６を含むフレクシャ１４を有する、少なくとも１つのロ
ードビームアセンブリ１０を用いる。図１は、その意図
された動作環境内で用いられる、フレクシャ１４および
トレース相互接続配列１６を有する、ロードビームアセ
ンブリ１０を示す。
【００２４】この例においては、ディスクドライブ３０
は、少なくとも１つのデータ記憶ディスクを曲線の矢印
によって示す方向に回転させるための、スピンドル３４
（およびスピンドルモータ、図示せず）を支持する、た
とえば剛性ベース３２を含む。データ記憶ディスクは、
磁気、光磁気、または光記憶技術を実現してもよいが、
現時点で好ましい実施例として、磁気データ記憶ディス
ク３６が図示されている。ドライブ３０はまた、ベース
３２に旋回点３５において回転式に装着された、回転式
アクチュエータアセンブリ４０を含む。アクチュエータ
アセンブリ４０は、ボイスコイル４２を含む。ボイスコ
イル４２は、制御回路（図示せず）によって選択的に付
勢されると、移動して、それにより、アクチュエータＥ
ブロック４４およびヘッドアーム４６（およびロードビ
ームアセンブリ１０）を、記憶ディスク３６の対面する
表面上に規定された径方向のトラック位置に位置づけ
る。ロードビームアセンブリ１０のうち少なくとも１つ
は、その基端１７で、ヘッドアーム４６の遠端に、たと
えば従来技術によるボール据込み技術によって、固定さ
れる。
【００２５】必ずしもそうであるとは限らないが、従来
的に、２つのロードビームアセンブリ１０がディスク３
６の間のヘッドアーム４６に固着され、１つのロードビ
ーム構造１０が、スピンドル３４上に間隔をおいて配さ
れた多数のディスク３６からなるディスクスタックの、
最も上のディスクの上方および最も下のディスクの下方
のヘッドアームに固着される。相互接続構造１６は、Ｅ
ブロック４４の側部に固定されたセラミックハイブリッ
ド回路基板５２へと延びる、可撓性トレース／フィルム
セグメント５０に接続する。セラミックハイブリッド回
路５２は、読出プリアンプ／書込ドライバ回路を形成す
る、半導体チップ５４を固定しかつ接続する。最も好ま
しくは、チップ５４はハイブリッド回路５２のセラミッ
ク基板とＥブロックの側壁との間に配置され、好適な導
電性接着剤または熱伝達化合物によってその側壁に固定
され、それにより、チップ５４の動作中に生成される熱
が、伝導によってＥブロック内に放散され、かつ、対流
によって周囲の空気へと外向きに放散されるようにな
る。
【００２６】図２、図３、図４（Ａ）、図４（Ｂ）およ
び図５に示すように、ロードビームアセンブリ１０は、
概ね平らに形成されたステンレス鋼ロードビーム１２と
フレクシャ１４とを含む。この例においては、フレクシ
ャ１４は、たとえば約２０ミクロン厚さの、薄いステン
レス鋼シート材料から形成される。およそ１０ミクロン
厚さの銅導体の、導電性トレース６０および６２の２対
の配列は、フレクシャ１４の基端１７から、ロードビー
ムアセンブリ１０のスライダを支持する遠端１８に位置
づけられた別の接続パッド配列２２へと延びる、相互接
続構造１６の一部を形成する。トランスデューサヘッド
スライダ２０は、ロードビーム構造１０の遠端１８にお
いて、好適な接着剤によって、ジンバル１４に固着され
る。スライダ本体２０は、スライダ２０を基準としてデ
ィスク３６が回転する間に形成される空気軸受によっ
て、ディスク３６のデータ記憶表面と非常に近接して浮
上する、空気軸受表面を規定する。図５に示すように、
遠端１８における接続パッド２２は、スライダ本体２０
の後縁上に形成されたたとえば二要素（４導体）の薄膜
磁気抵抗読出／書込構造２６の、位置合わせされた接続
パッド２４に、たとえば超音波で溶接された金のボール
ボンディング部５６によって接続するために、設けられ
る。好ましくは、スライダ本体２０は３０％スライダま
たはそれより小さいものであるが、必ずしもそうでなく
てもよい。
【００２７】相互接続構造１６は、ステンレス鋼フレク
シャ１４に装着された導体配列１６の、導電性トレース
６０と６２との間に介在する、高誘電ポリイミドフィル
ムベース２５を含む。この誘電ポリイミドフィルム層
は、好ましくは、およそ１０ミクロン厚さである。
【００２８】図４（Ｂ）に示すように、相互接続配列１
６は、この実施例においては、誘電性トレース６０およ
び６２の少なくとも１つの対を含む。これらの誘電トレ
ースは、相互接続トレース配列１６の２層に、重なるよ
うに位置合わせされる。第１の絶縁ポリイミド（可撓性
重合樹脂材料）層２５は、第１の（内部）トレース６０
を薄いステンレス鋼フレクシャ１４から絶縁する。第２
の絶縁ポリイミド薄膜層２７（たとえば１０ミクロン厚
さ）は、第１のトレース６０を第２のトレース６２から
分離しかつ電気的に絶縁する。必ず要求されるわけでは
ないが、たとえば約４ミクロン厚さの誘電体材料の付加
的な絶縁層またはコーティング（図示せず）が、トレー
ス６０および６２を保護するよう設けられてもよい。
【００２９】導体６０と６２との間隔は、主に、製造上
の公差によって支配される。間隔の寸法が小さくなれば
なるほど、導体６０および６２によって形成されるトレ
ース配列サービスループのインダクタンスは低下する。
図４（Ｂ）の例に示すトレース６０と６２との間の誘電
層２７の厚さ寸法は１０ミクロン程度であるため、イン
ダクタンスは非常に低減されるが、これは、ヘッド構造
内の誘導書込素子につながる電流を搬送するトレース対
にとっては特に、非常に望ましいことであろう。
【００３０】しかし一方で、図４（Ｂ）の構成は、隣接
するトレースの縁部に沿って、たとえばおよそ１０ミク
ロンの最小距離を隔てて、トレース同士が横に並べて配
される場合、現状よりもはるかに大きいトレース間の導
体キャパシタンスレベルを生みだす。さらに、図４
（Ｂ）のトレース６０および６２は、高い信号周波数で
は、接地平面に対する極めて大きいキャパシタンスによ
って、不利になるおそれがある。電気的接地平面は、ス
テンレス鋼フレクシャ１４の対面する表面によって表わ
される。結果として生じるフレクシャへの望ましくない
容量性結合は、トレース６０および６２の直下のフレク
シャ１４内に長手方向の窓または窪みを提供することに
よって、かなりの程度、克服することができる。これ
は、「インピーダンスが調整された、統合された導体を
有するサスペンション（“Suspension with Integrated
Conductors Having Trimmed Impedance”）」として１
９７７年１０月３日に出願された、共通に譲渡された米
国特許出願連続番号第０８／７２０，８３６号の教示に
従って行なうことができ、この開示が、ここに引用によ
り援用される。たとえばエッチングまたは放電加工によ
って形成される長手方向の溝２８を、図４（Ｂ）内に、
破線で示す。
【００３１】比較的平らな導電性トレース６０および６
２の幅寸法は、トレースの電気抵抗およびインダクタン
ス特性を決定する。導体トレースの幅を広くすればする
ほど、ＤＣおよび低いＡＣ周波数におけるトレース配列
サービスループの結果としての抵抗およびインダクタン
スは低下する。しかしながら、信号は通常、１００ＭＨ
ｚまたはそれ以上の非常に高い周波数で、ヘッド２６と
プリアンプ／ドライバ回路５４との間で流れている。こ
れらの周波数では、表皮効果および近接効果が存在し
て、各導体６０および６２を通る電流密度に影響を与え
る。
【００３２】表皮深さ（または電波突抜け深さ）は通
常、その深さにおいて電磁波の振幅の値が導電性媒体の
表面におけるその値のｅ-1（約３７％）に減じられる、
導電性媒体への深さδとして規定され、これは、１次元
の平面波伝搬については下の式１によって近似される。
【００３３】
【数１】
【００３４】式中、 δ＝メートル表示の表皮深さ、 ｆ＝ヘルツ表示の、電磁波の周波数、 μ＝ヘンリー／メートル表示の、導体の透磁率、およ
び、 σ＝ジーメンス／メートル表示の、導体の導電率を示
す。
【００３５】式１の解法は、方形の導体断面について
も、円筒形の導体円形断面についても同様であるが、方
形の隅におけるエッジ効果は、実際のモデルにおいて考
慮されねばならない付加的な不連続を表わす。また、電
波が導電媒体内に移動するにつれて振幅が減衰する際
に、いずれにおいても指数的に、位相がシフトすること
を理解されたい。
【００３６】信号周波数が非常に高くなると、導電性ト
レースの内部が搬送する電流は表皮効果のためにますま
す減じられるので、トレース配列の抵抗およびインダク
タンスを減じるように導電性トレースの幅を広げること
は、設計の選択としてはまずいものになる。
【００３７】図７は、たとえば導体６０を通るＤＣ電流
に関連する、一定の電流密度を示すグラフ図である。図
７の例においては、電流は、次の式２の関係に従って、
導体６０の断面にわたって同じ値で流れる。
【００３８】
【数２】
【００３９】式中、 Ｊ１＝アンペア／メートル表示の、電流密度、 ｉ＝注入される電流、および、 Ａ＝断面積（ｍ2 ）（幅ａ×高さｂ）である。
【００４０】しかし、信号周波数がＤＣから高周波数交
流電流へと高まるにつれ、電流を搬送するのに使用され
る導体区分の内部領域が小さくなっていく。これを図８
および図９のグラフに示す。
【００４１】図８の例において、表皮深さδは、高さ寸
法ｂにほぼ等しく、ここでＪ2 ＞Ｊ 1 ＞Ｊ3 である。
【００４２】図９の例においては、ｆは非常に高く、た
とえば１００ＭＨｚまたはそれ以上であり、表皮深さδ
は、高さ寸法ｂに比べて非常に小さい。この例において
は、Ｊ4 ＞＞Ｊ2 ＞Ｊ1 である。ただし、電流密度曲線
の下方の面積は常に一定であり、合計電流ｉに等しい。
【００４３】図１０は、導体６０を、終端部において並
列に接続される並列のより小さめの導電性セグメントの
配列へと分割することを提案している。セグメント６０
Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、６０Ｆ、６０
Ｇ、および６０Ｈは、合計で、トレース６０と同じ断面
積を規定する。図１０の配列は、高周波数における抵抗
を減じるが、残念ながら（フレクシャ１４またはアセン
ブリ１６上では利用できないおそれのある）かなりのス
ペースを占有し、複雑性も相当増すことによって、製造
プロセスの公差に重い負担をかける。
【００４４】図１１は、セグメント６０Ｊ、６０Ｋおよ
び６０Ｌのように、より少ない数のセグメントを設ける
ことを提案する。これら３つのセグメントもまた、合計
で、トレース６０と同じ断面積を規定し、より優れた抵
抗およびインダクタンス値を提供する。図１０および図
１１の例におけるセグメントを含むサービスループの経
路は、全体の配列のインダクタンスをさらに減じるため
にインタリーブされてもよい。これは、「ハードディス
クドライブ内のＲ／Ｗヘッド相互接続のための、多重ト
レース伝送線（“Multi-Trace Transmission Lines for
R/W Head Interconnect in Hard Disk Drive ”）」と
して、ヤング（Young ）によって１９９６年１０月３日
に出願された、共通に譲渡された同時係属中の米国特許
出願連続番号第０８／７２６，４５０号の教示に従って
行なうことができる。この開示をここに、引用により援
用する。
【００４５】この発明の原理に従って、導体トレースセ
グメントの断面を動作周波数における電流密度と比較す
ることによって、最適化された導体断面構成を得ること
ができる。図１２は、セグメント６０Ｍ、６０Ｎ、６０
Ｐおよび６０Ｑが設けられる、一例を示す。外側のセグ
メント６０Ｍおよび６０Ｑは、比較的小さい断面を有
し、一方、内側のセグメント６０Ｎおよび６０Ｐは、大
きめの断面を有する。幅がより広い内側のセグメント６
０Ｎおよび６０Ｐは、さもなければ高周波数電流密度が
低かったであろう、導体アレイの中央部分を通じて、よ
り多くの電流が流れるようにする。
【００４６】図１３に、最適化されたセグメント化導体
の別の例を示す。ここでは、３つのセグメント６０Ｒ、
６０Ｓおよび６０Ｔが設けられる。外側のセグメント６
０Ｒおよび６０Ｔは内側のセグメント６０Ｓの断面積と
比較して極めて小さい断面積を有し、一方、内側のセグ
メント６０Ｓはかなり幅が広い。
【００４７】導体セグメントのために最適の寸法および
間隔を得るために、コンピュータベースの最適化ルーチ
ンが用いられてもよく、これは、周波数と、ロードビー
ムまたはフレクシャ上で利用可能なスペースと、製造工
程において可能な複雑性および間隔の公差に依存する。
したがって、最適な寸法を得るプロセスは反復的なプロ
セスである。導体セグメントの幅または面積を変えるこ
とで電界が変わり、したがって電流分布も変わるためで
ある。到達目標は、導体を断面積の違うセグメントへと
分割した際に、導体の断面にわたる電流分布を均等化す
ることである。導電性トレースセグメント間の間隔を制
御することは、導体トレースセグメントの面積または幅
を制御することと同様に重要である。さらに注目すべき
点は、最適化された導体のレイアウトが高い動作周波数
の所望の範囲にわたって均一な電流分布を保てば、その
レイアウトがまた、抵抗およびインダクタンスパラメー
タもまたその同じ周波数範囲にわたって合理的に一定を
保つようにできることである。この結果はさらに、イン
ピーダンスパラメータがその設計範囲にわたる周波数で
大きく変わることはなく、したがって、その回路のサー
ビスループ内の予測できないかまたは望ましくない位相
の遅延を減じることができることを意味する。単一のサ
ービスループとしてのトレース導体セグメントにわたっ
て最適化された一定の電流密度を提供することにより、
トレース導体材料を最適に使用することができる。この
ことは、導体を従来よりも狭くすることができ、また、
非常に高い動作周波数における信号伝送性能が改善され
ることを意味する。
【００４８】この発明の原理は、単一の層として、また
は、図１４および図１５に示すような多重層として形成
された、トレース相互接続配列内で用いることが可能で
ある。図１４の例においては、（図１１に示される）導
体６０のトレースセグメント６０Ｍ、６０Ｎ、６０Ｐお
よび６０Ｑは、誘電層２９上に、導体６２のセグメント
６２Ｍ、６２Ｎ、６２Ｐおよび６２Ｑの真上にかつそれ
らと横方向に位置合わせされて、配される。同様に、導
体６０のトレースセグメント６０Ｒ、６０Ｓおよび６０
Ｔは、誘電層２９の上に、導体６２のトレースセグメン
ト６２Ｒ、６２Ｓおよび６２Ｔの上方にかつそれらと横
方向に位置合わせされて、配される。
【００４９】図１４および図１５には、それぞれのトレ
ース導体セグメントの横方向の整合が示されるが、導体
間のキャパシタンスを制御するために、導体６２のセグ
メントを基準として導体６０のセグメントの間で、制御
された横方向のオフセットを用いることもできる。これ
は、「最適化された電気的パラメータのための、多重積
層の統合された導体トレース配列を有するサスペンショ
ン（“Suspension with Multi-Layered-Integrated Con
ductor Trace Array for Optimized Electrical Parame
ters”）」として１９９６年１０月３日に出願された、
本発明者の共通に譲渡された同時係属中の米国特許出願
連続番号第０８／７２０，８３３号、現在では米国特許
番号第 号に従って、行なうことができる。
この開示は、本文中においてこの位置で、引用により援
用される。さらに、フレクシャ１４内の、下方導体セグ
メント６２の真下に、図１４に破線で示すような、エッ
チングで除去される長手方向の溝２８を形成することも
可能である。これは、先に既に参照されかつ援用され
た、共通に譲渡された同時係属中の米国特許出願連続番
号第０８／７２０，８３６号の教示に従って行なうこと
ができる。図１６は、誘電層２９の一方側上に形成され
た導電性経路６０の非対称のセグメント６０Ｕ、６０Ｖ
および６０Ｗ、ならびに、誘電層２９の他方側上に形成
された非対称のセグメント６２Ｕ、６２Ｖおよび６２Ｗ
を含む、さらに別の多重層トレース配列を示す。この例
において、外側のセグメント６０Ｕ、６０Ｗおよび６２
Ｕ、６２Ｗの断面積は、中間セグメント６０Ｖ、６２Ｖ
と比較して幅寸法ではなく高さ寸法を減じることによっ
て、小さくされている。
【００５０】以上に、この発明を現時点において好まし
い実施例、すなわち、ハードディスクドライブのため
の、ヘッドジンバルおよびフレクシャ構造と組合せられ
た、セグメント化された導体トレース相互接続配列に関
して説明した。この発明がまた、たとえば統合されたジ
ンバルロードビーム構造、または、絶縁オーバコーティ
ングを有するかまたは有さずに、近傍に装着、堆積、ま
たは埋込まれた導体を有する、他の誘導性サスペンショ
ン部材と組合せても利用できることは、当業者には明ら
かであろう。したがって、この開示が限定するものと解
釈されてはならないことを理解されたい。上述の開示を
読まれた後で、当業者には間違いなく、種々の変更およ
び修正が明らかとなろう。したがって、前掲の請求項
は、この発明の真の精神および範囲内であるすべての変
形および修正を網羅すると解釈されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理を組込む導体トレース配列を有
するサスペンションアセンブリを含む、ディスクドライ
ブの拡大された図解的平面図である。
【図２】この発明の原理に従った誘電性トレースを有す
る、統合されたフレクシャ／導体ロードビーム構造の拡
大された図解的平面図である。
【図３】導電性トレース配列を組込む統合配線を有する
図２のロードビーム構造のフレクシャの、拡大平面図で
ある。
【図４】（Ａ）は、図３に示したフレクシャトレース配
列の読出／書込ヘッド接続領域の非常に拡大された平面
図であり、ここでヘッドスライダは破線の輪郭で示さ
れ、（Ｂ）は、図３内の断線４Ｂ−４Ｂに沿ってとられ
た非常に拡大された立位断面図であり、従来のトレース
相互接続導体対を示す図である。
【図５】図２のロードビーム構造のスライダ端部の非常
に拡大された斜視図であり、フレクシャジンバルに固着
されたスライダを示しかつ、フレクシャトレース配列と
スライダの読出／書込ヘッド接続パッドとの間の電気的
な金のボール接続を示す図である。
【図６】図４（Ｂ）のトレース相互接続配列の導体トレ
ースのうちの１つを非常に拡大して示した断面図であっ
て、電流流れが不在である場合を示す図である。
【図７】ＤＣにおける電流密度を示す、図６の導体断面
の図解図である。
【図８】比較的高い周波数の交流電流における電流密度
を示す、図６の導体断面の図解図である。
【図９】非常に高い周波数の交流電流における電流密度
を示す、図６の導体の断面図である。
【図１０】導体に関連する何らかの電気的パラメータに
おいて望ましい改良を達成するために、並列に接続され
る多数の小さい断面のセグメントへと分割された、図６
の導体の図解的断面図である。
【図１１】導体に関連する何らかの電気的パラメータに
おいて他に望ましい改良を達成するために、図１０の断
面のセグメントよりも大きめの、複数の断面セグメント
に分割された、図６の導体を示す図解的断面図である。
【図１２】非常に高い周波数の交流電流における電流密
度を改善するために、図６の導体が異なる断面積を有す
る複数のセグメントへと分割されている、この発明の一
実施例を示す図解的断面図である。
【図１３】非常に高い周波数の交流電流における電流密
度を改善するために、図６の導体が異なる断面積を有す
るいくつかのセグメントへと分割されている、この発明
の代替的な実施例を示す線断面図であって、電流密度も
またこの図に示したトレース導体ジオメトリに関連して
グラフ化されている図である。
【図１４】多重レベルのトレース相互接続配列を含む、
図１２の実施例の図解的断面図である。
【図１５】多重レベルのトレース相互接続配列を含む、
図１３の実施例の図解的断面図である。
【図１６】この発明の原理を組込む多レベルのトレース
相互接続配列の代替的な実施例を示す、図解的断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ ロードビームアセンブリ １２ ロードビーム １４ フレクシャ １６ トレース相互接続配列 ２０ トランスデューサヘッドスライダ ３０ ハードディスクドライブ ３６ データ記憶ディスク ４０ 回転式アクチュエータアセンブリ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 読出／書込ヘッド／スライダアセンブリ
    を記憶媒体に隣接して支持し、かつヘッドを読出／書込
    回路に電気的に相互接続するための、統合されたロード
    ビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブ
    リは、 読出／書込ヘッド／スライダアセンブリの近傍に延び
    る、ほぼ平らな導電性部材と、 導電性部材上に配置された第１の電気絶縁層と、 第１の電気絶縁層上に配置された第１の電気トレース経
    路とを含み、 前記第１の電気トレース経路は少なくとも３つの長手方
    向の第１のトレース導体セグメントを含み、前記第１の
    セグメントは終端部で並列に接続され、２つの外側の第
    １のセグメントおよび少なくとも１つの中間の第１のセ
    グメントがあり、前記第１のセグメントの各々は予め定
    められたほぼ方形の断面積を有し、前記中間の第１のセ
    グメントは、非常に高い信号周波数における電流密度を
    最適化するために、第１の外側のセグメントの予め定め
    られた断面積よりも大きい予め定められた断面積を有す
    る、統合されたロードビームアセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記第１のセグメントの各々は同じ断面
    高さ寸法およびある断面幅寸法を有し、前記中間の第１
    のセグメントの断面幅寸法は、前記外側の第１のセグメ
    ントの各々の断面幅寸法よりも大きい、請求項１に記載
    の統合されたロードビームアセンブリ。
  3. 【請求項３】 前記第１のセグメントの各々は予め定め
    られた断面幅寸法と予め定められた断面高さ寸法とを有
    し、前記中間の第１のセグメントの断面高さ寸法は、前
    記外側の第１のセグメントの各々の断面高さ寸法よりも
    大きい、請求項１に記載の統合されたロードビームアセ
    ンブリ。
  4. 【請求項４】 前記第１の電気トレース経路を形成する
    セグメント上に配置された第２の電気絶縁層と、 前記第１の電気トレース経路とほぼ長手方向に位置合わ
    せされて前記第２の電気絶縁層上に配置された第２の電
    気トレース経路とをさらに含む統合されたロードビーム
    アセンブリであって、 前記第２の電気トレース経路は少なくとも３つの長手方
    向の第２のトレース導体セグメントを含み、前記第２の
    セグメントは終端部で並列に接続され、２つの外側の第
    ２のセグメントおよび少なくとも１つの中間の第２のセ
    グメントが存在し、前記第２のセグメントの各々は、同
    じ高さ寸法およびある幅寸法を有する予め定められたほ
    ぼ方形の断面積を有し、前記少なくとも１つの中間の第
    ２のセグメントは、非常に高い信号周波数における電流
    密度を最適化するために、第２の外側のセグメントの予
    め定められた断面幅寸法よりも大きい予め定められた断
    面幅寸法を有する、請求項１に記載の統合されたロード
    ビームアセンブリ。
  5. 【請求項５】 各々が他方の断面積に実質的に等しいほ
    ぼ方形の断面積を有する２つの中間の第１のセグメント
    をさらに含む、請求項１に記載の統合されたロードビー
    ムアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記第２のトレース導体セグメントは、
    前記第１のトレース導体セグメントを基準として横方向
    にオフセットされる、請求項４に記載の統合されたロー
    ドビームアセンブリ。
  7. 【請求項７】 記憶媒体としての少なくとも１つの回転
    式データ記憶ディスクと、読出／書込ヘッド／スライダ
    アセンブリをデータ記憶ディスクの記憶表面上に規定さ
    れたデータ記憶位置に位置づけるためのボイスコイルア
    クチュエータとを含むハードディスクドライブ内の、請
    求項１に記載された統合されたロードビームアセンブ
    リ。
  8. 【請求項８】 前記回転式データ記憶ディスクの記憶表
    面は磁気コーティングを含む、請求項７に記載の統合さ
    れたロードビームアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記ほぼ平らな誘電性部材は、記憶媒体
    を形成するデータ記憶ディスクの可動表面を基準として
    読出／書込ヘッド／スライダアセンブリを装着するため
    のジンバルを形成するフレクシャを含む、請求項１に記
    載の統合されたロードビームアセンブリ。
  10. 【請求項１０】 データトランスデューサをデータ記憶
    装置内の電子回路に接続するためのトレース相互接続配
    列であって、前記配列は、薄い誘電層を支持するための
    支持基板と、 データトランスデューサの読出または書込要素と電子回
    路との間にサービスループを形成する２つの導電性トレ
    ース信号経路とを含み、 各導電性トレース信号経路は薄い誘電層上に形成された
    少なくとも３つのセグメントを含み、２つの外側のセグ
    メントおよび少なくとも１つの中間セグメントが存在
    し、サービスループにわたる電子回路とデータトランス
    デューサとの間の情報の信号周波数における表皮効果に
    従って、電流密度を前記少なくとも１つの中間セグメン
    ト内に集中させるために、前記中間セグメントの断面幅
    は前記２つの外側のセグメントの各々の断面幅よりも大
    きくされる、トレース相互接続配列。
  11. 【請求項１１】 複数の中間セグメントが存在する、請
    求項１０に記載のトレース相互接続配列。
  12. 【請求項１２】 前記２つの導電性トレース信号経路
    は、薄い誘電層の一方表面上に形成されたトレースセグ
    メントを有する第１の経路と、前記第１の経路のトレー
    スセグメントとほぼ長手方向に位置合わせされて薄い誘
    電層の反対側の表面上に形成されたトレースセグメント
    を有する第２の経路とを含む、請求項１０に記載のトレ
    ース相互接続配列。
  13. 【請求項１３】 ベースと、 ベースを基準として回転する少なくとも１つのデータ記
    憶ディスクと、 ベースを基準として位置づけが可能でありかつ少なくと
    も１つのヘッドアームを有するボイスコイルアクチュエ
    ータと、 前記少なくとも１つのヘッドアームの遠端に固着された
    ロードビーム構造と、 ジンバルを介して前記ロードビームの遠端に固着された
    空気軸受スライダとを含み、データトランスデューサが
    前記空気軸受スライダの後縁上に形成され、 請求項１０に示した前記トレース相互接続配列がデータ
    トランスデューサとベースに対して装着された電子回路
    とを接続する、ディスクドライブ。
  14. 【請求項１４】 前記ボイスコイルアクチュエータは回
    転式ボイスコイルアクチュエータを含み、前記電子回路
    は回転式ボイスコイルアクチュエータの側壁に装着され
    た少なくとも１つのチップを含む、請求項１３に記載の
    ディスクドライブ。
  15. 【請求項１５】 前記支持基板は、ロードビーム構造に
    固着されて空気軸受スライダを回転式データ記憶ディス
    クに近接して浮上するように直接支持するためのフレク
    シャを含む、請求項１３に記載のディスクドライブ。
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