JP5131605B2 - サスペンション用基板 - Google Patents

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Description

本発明は、サスペンション用基板に係り、とりわけ、差動インピーダンスを低減すると共に浮上安定性を向上させることができるサスペンション用基板に関する。
一般に、ハードディスクドライブ(HDD)は、データが記憶されるディスクに対してデータの書き込みおよび読み取りを行う磁気ヘッドスライダが実装されたサスペンション用基板を備えている。このサスペンション用基板は、バネ性金属層と、バネ性金属層に絶縁層を介して積層された複数(例えば、4本〜6本)の配線層とを備えており、各配線層に電気信号を流すことにより、ディスクに対してデータの書き込みまたは読み取りを行うようになっている。
近年、伝送線路を高速化し、情報処理量を増大させるとともに処理スピードを向上させることが要求されている。このためには、高周波領域における伝送損失を低減させるほか、差動配線の低インピーダンスなど、基板の電気特性を向上させることが必要となる。
また、情報を記録する磁気ディスクは従来よりも高密度化されており、そのため、ディスクと磁気ヘッドスライダとの相対位置をさらに高精度に制御する必要がある。スライダの位置を高精度に制御するためには、サスペンション用基板に対し、ねじれ等の変形が低減されていることが求められている。
これらのことに対処するために、低インピーダンス化として配線を積層方向に重複させたサスペンション用基板が提案されている(例えば、特許文献1参照)。ここでは、サスペンション用基板の長手方向に延びる中心線に対して一方の側のみに、配線が積層されており、当該中心線に対して他方の側において、第一絶縁部上の配線を覆う第二絶縁部の厚さまたは幅を調整し、サスペンション用基板の歪みの低減を図っている。
特開2010−135053号公報
しかしながら、この場合、当該中心線の両側に位置する第二絶縁部同士の厚さまたは幅が非対称となる。このため、製造時の加熱等により偏った反りが発生すると共に、サスペンション用基板の剛性のバランスが失われ、サスペンション用基板のディスクに対する浮上安定性が損なわれるという問題がある。
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、差動インピーダンスを低減すると共に浮上安定性を向上させることができるサスペンション用基板を提供することを目的とする。
本発明は、第1絶縁層と、前記第1絶縁層の一方の面に設けられたバネ性材料層と、前記第1絶縁層の他方の面に設けられた第1配線層と、前記第1絶縁層の前記第1配線層側の面に設けられ、当該第1配線層を覆う第2絶縁層と、前記第1配線層に前記第2絶縁層を介して積層された第2配線層と、前記第2絶縁層の前記第2配線層側の面に設けられ、当該第2配線層を覆う保護層と、を備え、前記第1絶縁層と前記第2絶縁層と前記保護層は、サスペンション用基板の長手方向に延びる中心線に対して、対称の平面形状をそれぞれ有していることを特徴とするサスペンション用基板を提供する。
なお、上述したサスペンション用基板において、前記第2配線層は、前記中心線に対して、一方の側に配置され、他方の側に配置されていないようにしてもよい。
また、上述したサスペンション用基板において、前記保護層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さより小さくなるようにしてもよい。
本発明によれば、第1配線層に第2絶縁層を介して第2配線層が積層されている。このことにより、第1配線層と第2配線層との間の差動インピーダンスを低減することができる。また、第1絶縁層と第2絶縁層と保護層が、サスペンション用基板の長手方向に延びる中心線に対して、対称の平面形状をそれぞれ有している。このことにより、製造時の加熱等により偏った反りが発生することを防止すると共に、サスペンション用基板の剛性のバランスを改善することができ、サスペンション用基板のディスクに対する浮上を安定させることができる。このため、差動インピーダンスを低減すると共に浮上安定性を向上させることができる。
図1は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板の一例を示す平面図。 図2(a)は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板において、第1絶縁層と、第1絶縁層上に設けられた各配線層との一例を示す拡大平面図。図2(b)は、第2絶縁層と、第2絶縁層上に設けられた第2配線層との一例を示す拡大平面図。図2(c)は、保護層の一例を示す拡大平面図。 図3は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板の断面構成の一例を示す図。 図4は、本発明の実施の形態におけるサスペンションの一例を示す平面図。 図5は、本発明の実施の形態におけるヘッド付サスペンションの一例を示す平面図。 図6は、本発明の実施の形態におけるハードディスクドライブの一例を示す斜視図。 図7(a)〜(e)は、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板の製造方法を示す図。
図1乃至図7を用いて、本発明の実施の形態におけるサスペンション用基板について説明する。
まず、図1によりサスペンション用基板1の全体構成について説明する。図1に示すサスペンション用基板1は、スライダ52(図5参照)を実装する実装領域2と、図示しない外部接続基板に接続される外部接続領域3と、実装領域2と外部接続領域3との間に配置された中間領域4とを有している。図1および図2に示すように、実装領域2には、スライダ52に接続されるヘッド端子(配線パッド)5が設けられ、外部接続領域3には、外部接続基板に接続される外部接続端子6が設けられており、ヘッド端子5と外部接続端子6との間には、後述する配線層14、15、16が接続されている。
また、図1に示すように、バネ性材料層11には、後述するロードビーム42と接合するための治具孔21が設けられている。この治具孔21は、長穴状または楕円状に形成されており、図1に示すように、サスペンション用基板の全長をL、治具孔21の中心からサスペンション用基板1の先端までの距離をLとした場合に、Lは0.10L〜0.15Lとなっている。
次に、図3を用いてサスペンション用基板1の断面構成について説明する。サスペンション用基板1は、第1絶縁層10と、第1絶縁層10の一方の面(下面)に設けられ、導電性を有するバネ性材料層11と、第1絶縁層10の他方の面(上面)に設けられた第1配線層14とを備えている。第1絶縁層10の第1配線層14の側の面に、第1配線層14を覆う第2絶縁層12が設けられ、第1配線層14に第2絶縁層12を介して第2配線層15が積層されている。
第2配線層15は、図2(a)、(b)および図3に示すように、実装領域2において第1配線層14と同一平面上に配置された第1導体部分15aと、中間領域4において第1配線層14に第2絶縁層12を介して積層され、第1導体部分15aに接続された第2導体部分15bと、外部接続領域3において第1配線層14と同一平面上に配置され、第2導体部分15bに接続された第3導体部分(図示せず)とを有している。
図2に示すように、第1配線層14および第2配線層15は、サスペンション用基板1の長手方向に延びる中心線(平面中心線:X)に対して、一方の側(図2(a)、(b)における右側)に配置されている。すなわち、第1配線層14および第2配線層15は、平面中心線(X)に対して他方の側(図2(a)、(b)における左側)に配置されていない。ここで、平面中心線(X)は、上述した治具孔21の長軸(長径)を含んでいる。なお、図3および図7における一点鎖線は、この平面中心線(X)と交わり、かつサスペンション用基板1の積層方向に延びる断面中心線(Y)を示している。
また、図2(a)に示すように、第1配線層14と同一平面上であって、上述の平面中心線(X)に対して、第1配線層14とは反対側(図2(a)における左側)に、2つの第3配線層16およびグランド配線層30が設けられている。
このような第1配線層14と第2配線層15は、書き込み用配線(ライター用配線)を構成している。また、第2配線層15の第2導体部分15bと、この第2導体部分15bに対応する第1配線層14の部分は、図2(a)、(b)、および図3に示すように、第3配線層16よりも幅が広く形成されており、第1配線層14および第2配線層15のインピーダンスを低減するように構成されている。なお、2つの第3配線層16は、読み込み用配線(リード配線)を構成している。
図3に示すように、第2絶縁層12の第2配線層15の側の面には、第2配線層15の第2導体部分15bを覆う保護層22が設けられており、第2配線層15の第2導体部分15bが劣化することを防止している。この保護層22の厚さは、第2絶縁層12の厚さより小さくなっていることが好ましい。このことにより、サスペンション用基板1が反ることを抑制することができる。また、この保護層22は、図2(c)に示すように、サスペンション用基板1が反ることを抑制するために、サスペンション用基板1の先端側において分断されていることが好ましい。
図2に示すように、第1絶縁層10と第2絶縁層12と保護層22は、サスペンション用基板1の平面中心線(X)に対して、対称の平面形状をそれぞれ有している。すなわち、治具孔21から実装領域2に亘る部分において、第1絶縁層10、第2絶縁層12、および保護層22は、平面中心線(X)に対して、線対称となる位置に配置されると共に、各々の幅および厚さが対称になっている。
図2(b)に示すように、第2絶縁層12は、サスペンション用基板1の先端側において分断されることなく連続して形成されている。また、第2絶縁層12は、対向する第1配線層14と第2配線層15の第2導体部分15bとの間でインピーダンスなどの電気特性を調整するため、保護層22に比べて厚さが大きくなっている。このため、上述したように、第2絶縁層12の平面形状を平面中心線(X)に対して対称とすることにより、サスペンション用基板1の反りや歪みを抑制することができる。
図2(b)に示すように、第2絶縁層12に、第2配線層15の第1導体部分15aと第2導体部分15bとを接続する配線用導電接続部20が設けられている。この配線用導電接続部20は、第2絶縁層12に形成された図示しない配線用貫通孔に、第2配線層15の第2導体部分15bと一体に形成されている。
図2(a)に示すように、第1絶縁層10に、グランド配線層30とバネ性材料層11とを接続するグランド用導電接続部31が設けられている。このグランド用導電接続部31は、ニッケルめっきまたは銅めっきにより形成され、第1絶縁層10、グランド配線層30、および第2絶縁層12を貫通している。すなわち、グランド用導電接続部31は、第1絶縁層10に形成された第1絶縁層貫通孔と、グランド配線層30に形成されたグランド配線層貫通孔と、第2絶縁層12に形成された第2絶縁層貫通孔(いずれも図示せず)とに、ニッケルめっきまたは銅めっきを施すことにより形成されている。また、保護層22には、図2(c)に示すように、グランド用導電接続部31を外方に露出させる露出孔33が設けられている。
なお、図2(a)〜(c)においては、第2配線層15の第1導体部分15aと第2導体部分15bとを接続する配線用導電接続部20と、グランド配線層30とバネ性材料層11とを接続するグランド用導電接続部31は、サスペンション用基板1の平面中心線(X)に対して、対称に配置されている。しかしながら、このことに限られることはなく、配線用導電接続部20と、グランド用導電接続部31は、任意の位置に配置してもよい。
次に、各構成部材について詳細に述べる。
第1絶縁層10および第2絶縁層12の材料としては、所望の絶縁性を有する材料であれば特に限定されることはないが、例えば、ポリイミド(PI)を用いることが好適である。なお、各絶縁層10、12の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。第1絶縁層10の厚さは、4μm〜30μm、とりわけ5μm〜15μmであることが好ましい。このことにより、バネ性材料層11と各配線層14、15、16、30との間の絶縁性能を確保するとともに、サスペンション用基板1全体としての弾力性が喪失されることを防止することができる。また、第2絶縁層12の厚さは、4μm〜20μmであることが好ましい。とりわけ、中間領域4における第1配線層14と第2配線層15の第2導体部分15bとの間の厚さが5〜15μmであることが好ましい。このことにより、第1配線層14と第2配線層15との間の絶縁性能を確保するとともに、差動インピーダンスを調整することができ、差動インピーダンスの低減を図ることができる。
各配線層14、15、16、30の材料としては、所望の導電性を有する材料であれば特に限定されることはないが、銅(Cu)を用いることが好適である。銅以外にも、純銅に準ずる電気特性を有する材料であれば用いることもできる。ここで、各配線層14、15、16、30の厚さは、例えば1μm〜18μm、とりわけ5μm〜12μmであることが好ましい。このことにより、各配線層14、15、16、30の導電性を確保するとともに、サスペンション用基板1全体としての弾力性が喪失されることを防止することができる。また、各配線層14、15、16、30の幅は、5μm〜1000μmであり、とりわけ、中間領域4における第1配線層14と第2配線層15の第2導体部分15bの幅が、30〜300μmであることが好ましい。このことにより、差動インピーダンスを調整することができ、差動インピーダンスの低減を図ることができる。
バネ性材料層11の材料としては、所望の導電性、弾力性、および強度を有するものであれば特に限定されることはないが、例えば、ステンレス、アルミニウム、ベリリウム銅、またはその他の銅合金を用いることができ、好ましくはステンレスを用いることが好適である。また、バネ性材料層11の厚さは、10μm〜30μm、とりわけ15μm〜25μmであることが好ましい。このことにより、バネ性材料層11の導電性および弾力性を確保することができる。
保護層22の材料としては、樹脂材料、例えば、ポリイミド(PI)を用いることが好適である。なお、保護層22の材料は、感光性材料であっても非感光性材料であっても用いることができる。保護層22の厚さは、3μm〜20μmであることが好ましく、とりわけ、第1絶縁層10の厚さおよび第2絶縁層12の厚さより小さいことが、より一層好ましい。
ヘッド端子5および外部接続端子6は、各配線層14、15、16、30の端部にニッケル(Ni)および金(Au)を順次施すことにより形成される。このようにして、ヘッド端子5および外部接続端子6の表面が劣化することを防止するとともに、スライダ52のスライダパッド(図示せず)との間における接触抵抗を低減させている。
次に、図4により、本実施の形態におけるサスペンション用基板1を用いたサスペンション41について説明する。図4に示すサスペンション41は、上述したサスペンション用基板1と、サスペンション用基板1の実装領域2とは反対側となる面(下面)に設けられ、後述するスライダ52(図5参照)をディスク63(図6参照)に対して保持するためのロードビーム42とを有している。
次に、図5により、本実施の形態におけるサスペンション用基板1を用いたヘッド付サスペンション51について説明する。図5に示すヘッド付サスペンション51は、上述したサスペンション41と、サスペンション用基板1の実装領域2に実装されスライダ52とを有している。
次に、図6により、本実施の形態におけるサスペンション用基板1を用いたハードディスクドライブ61について説明する。図6に示すハードディスクドライブ61は、ケース62と、このケース62に回転自在に取り付けられ、データが記憶されるディスク63と、このディスク63を回転させるスピンドルモータ64と、ディスク63に所望のフライングハイトを保って近接するように設けられ、ディスク63に対してデータの書き込みおよび読み込みを行うスライダ52を含むヘッド付サスペンション51とを有している。このうちヘッド付サスペンション51は、ケース62に対して移動自在に取り付けられ、ケース62にはヘッド付サスペンション51のスライダ52をディスク63上に沿って移動させるボイスコイルモータ65が取り付けられている。また、ヘッド付サスペンション51とボイスコイルモータ65との間には、アーム66が連結されている。
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわちサスペンション用基板1の製造方法について説明する。ここでは、第1配線層14およびグランド配線層30が、サブトラクティブ法により形成される例について説明する。なお、図7では、第2配線層15の第1導体部分15aおよび第3導体部分、並びにグランド配線層30は省略されているが、以下に示す第1配線層14を形成する工程と同様にして所望の形状に形成することができる。
まず、図7(a)に示すように、第1絶縁層10と、この第1絶縁層10の下面に設けられ、導電性を有するバネ性材料層11と、第1絶縁層10の上面に設けられた配線材料層26とを有する積層体25を準備する。この積層体25においては、バネ性材料層11および配線材料層26はめっきにより形成されていても良く、あるいは第1絶縁層10とバネ性材料層11および配線材料層26とが互いに接着されていても良い。
次に、図7(b)に示すように、配線材料層26から第1配線層14および第3配線層16が形成されると共に、バネ性材料層11に治具孔(図2参照)が形成される。この場合、まず、積層体25の両面に、図示しないパターン状のレジストが形成される。続いて、このレジストの開口部から、塩化第二鉄水溶液などの腐食液により、配線材料層26がエッチングされて、第1配線層14および第3配線層16が形成されると共に、バネ性材料層11に治具孔が形成される。また、この際、図示しないが、グランド配線層30に、グランド用導電接続部31を形成するためのグランド配線層貫通孔(図示せず)が形成される。その後、これらのレジストが剥離される。
次に、図7(c)に示すように、第1配線層14に、第2絶縁層12が積層され、この第2絶縁層12を貫通し、配線用導電接続部20を形成するための配線用貫通孔(図示せず)が形成される。この場合、まず、第1絶縁層10の上方に、各配線層14、16を覆うように第2絶縁層12が形成される。続いて、第2絶縁層12の表面に、パターン状のレジスト(図示せず)が形成されると共に、バネ性材料層11の全面にレジスト(図示せず)が形成される。次に、パターン状のレジストの開口部から、有機アルカリ液などのエッチング液により第2絶縁層12がエッチングされて、配線用貫通孔が形成される。また、この際、第2絶縁層12に、グランド用導電接続部31を形成するための第2絶縁層貫通孔が形成される。その後、これらのレジストが剥離される。
次に、図7(d)に示すように、第2絶縁層12に形成された配線用貫通孔に、配線用導電接続部20が形成されると共に、第2絶縁層12に積層される第2配線層15の第2導体部分15bが形成される。この場合、まず、第2絶縁層12上に、スパッタリングにより、金属薄膜層とCuスパッタリング層とを含むスパッタシード層(図示せず)が形成される。続いて、スパッタシード層上に、パターン状のレジスト(図示せず)が形成される。なお、バネ性材料層11には、全面に亘って、図示しないレジストが形成される。続いて、パターン状のレジストの開口部に、電解銅めっき法により、配線用貫通孔に、配線用導電接続部20が形成されると共に、第2配線層15の第2導体部分15bが形成される。次に、これらのレジストが剥離され、その後、スパッタシード層のうち露出されている部分が除去される。
次に、図7(e)に示すように、第2絶縁層12上に、第2配線層15の第2導体部分15bを覆う保護層22が形成され、この保護層22に、グランド用導電接続部31を外方に露出させるための露出孔33が形成される。この場合、まず、第1絶縁層10の上方の全領域に亘って保護層22が形成される。続いて、保護層22上に、パターン状のレジスト(図示せず)が形成されると共に、バネ性材料層11の全面にレジスト(図示せず)が形成される。次に、パターン状のレジストの開口部から、エッチング液により保護層22がエッチングされ、保護層22が所望の形状に外形加工されて、露出孔33が形成される。その後、これらのレジストが剥離される。
次に、第1絶縁層10が、第2絶縁層12と同様にしてエッチングされて所望の形状に外形加工され、第1絶縁層10に、グランド用導電接続部31を形成するための第1絶縁層貫通孔が形成される。
次に、各配線層14、15、16、30の露出されている部分に、NiめっきおよびAuめっきが順次形成され、実装領域2にヘッド端子5が形成されると共に、外部接続領域5において、外部接続端子6が形成される。
次に、第1絶縁層貫通孔、グランド配線層貫通孔、および第2絶縁層貫通孔に、ニッケルめっきまたは銅めっきにより、グランド用導電接続部31が形成される。
その後、バネ性材料層11が、エッチングにより、所望の形状に外形加工される。
このようにして得られたサスペンション用基板1の下面に、ロードビーム42が取り付けられて図4に示すサスペンション41が得られる。このサスペンション41の実装領域2にスライダ52が実装されて図5に示すヘッド付サスペンション51が得られる。さらに、このヘッド付サスペンション51がハードディスクドライブ61のケース62に取り付けられて、図6に示すハードディスクドライブ61が得られる。
図6に示すハードディスクドライブ61においてデータの読み込みおよび書き込みを行う際、ボイスコイルモータ65によりヘッド付サスペンション51のスライダ52がディスク63上に沿って移動し、スピンドルモータ64により回転しているディスク63に所望のフライングハイトを保って近接する。このことにより、スライダ52とディスク63との間でデータの受け渡しが行われる。この間、サスペンション用基板1の実装領域2のヘッド端子5と外部接続領域3の外部接続端子6との間に接続された各配線層14、15、16により電気信号が伝送される。
このように本実施の形態によれば、第1配線層14に第2絶縁層12を介して第2配線層15が積層されている。このことにより、第1配線層と第2配線層との間の差動インピーダンスを低減することができる。また、第1絶縁層10と第2絶縁層12と保護層22が、サスペンション用基板1の長手方向に延びる平面中心線(X)に対して対称の平面形状をそれぞれ有している。このことにより、製造時の加熱等により偏った反りが発生することを防止すると共に、サスペンション用基板1の剛性のバランスを改善することができ、サスペンション用基板1のディスク63に対する浮上を安定させることができる。この結果、差動インピーダンスを低減すると共に浮上安定性を向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、上述したような第1配線層14および第2配線層15により、書き込み用配線が構成されている。このことにより、書き込み用配線の差動インピーダンスを低減することができ、ディスク63に対するデータの書き込み速度を向上させるとともに、消費電力を抑制することができる。さらには、第1配線層14および第2配線層15の伝送損失が低減することにより、ディスク63に対するデータの書き込みの安定性を向上させることができる。なお、第1配線層14および第2配線層15により、書き込み用配線ではなく、読み込み用配線が構成されるようにしても良い。この場合にも、上記の効果が得られるため、ディスク63からのデータの読み込みの信頼性を向上させることができる。さらには、第1配線層14および第2配線層15が、差動配線による信号が必要な電子素子用配線を構成するようにしても良い。この場合においても、上記の効果が得られるため、電子素子の動作の信頼性を向上させることができる。
さらに、本実施の形態によれば、上述した効果を有するサスペンション41、ヘッド付サスペンション51、およびハードディスクドライブ61を得ることができる。
なお、本実施の形態においては、第1配線層14、第2配線層15の第1導体部分15aおよび第3導体部分、第3配線層16、並びにグランド配線層30が、サブトラクティブ法により形成される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、これらの配線層14、15、16、30をアディティブ法により形成しても良い。
また、本実施の形態においては、図3に示すように、絶縁層10に対して各配線層14、15、16、30が上方に、バネ性材料層11が下方に配置される例について説明したが、各配線層14、15、16、30を下方に、バネ性材料層11を上方に配置しても良い。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明によるサスペンション用基板は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
1 サスペンション用基板
2 実装領域
3 外部接続領域
4 中間領域
5 ヘッド端子
6 外部接続端子
10 第1絶縁層
11 バネ性材料層
12 第2絶縁層
14 第1配線層
15 第2配線層
15a 第1導体部分
15b 第2導体部分
16 第3配線層
20 配線用導電接続部
21 治具孔
22 保護層
25 積層体
26 配線材料層
30 グランド配線層
31 グランド用導電接続部
33 露出孔
41 サスペンション
42 ロードビーム
51 ヘッド付サスペンション
52 スライダ
61 ハードディスクドライブ
62 ケース
63 ディスク
64 スピンドルモータ
65 ボイスコイルモータ
66 アーム

Claims (2)

  1. スライダが実装されるサスペンション用基板において、
    第1絶縁層と、
    前記第1絶縁層の一方の面に設けられたバネ性材料層と、
    前記第1絶縁層の他方の面に設けられた第1配線層と、
    前記第1絶縁層の前記第1配線層側の面に設けられ、当該第1配線層を覆う第2絶縁層と、
    前記第1配線層に前記第2絶縁層を介して積層された第2配線層と、
    前記第2絶縁層の前記第2配線層側の面に設けられ、当該第2配線層を覆う保護層と、を備え、
    前記第1絶縁層と前記第2絶縁層と前記保護層は、サスペンション用基板の長手方向に延びる中心線の両側に配置されるとともに、当該中心線に対して対称の平面形状をそれぞれ有し、
    前記第2配線層は、前記中心線に対して、一方の側に配置され、他方の側に配置されておらず、
    前記保護層は、前記スライダに接続されるとともに前記第1配線層および前記第2配線層に接続されたヘッド端子より先端側において、分断されていることを特徴とするサスペンション用基板。
  2. 前記保護層の厚さは、前記第2絶縁層の厚さより小さいことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション用基板。
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