JP5377177B2 - ディスク装置用サスペンション - Google Patents

Description

この発明は、例えばパーソナルコンピュータ等の情報処理装置のためのディスク装置に使用される配線付きフレキシャを備えたサスペンションに関する。

パーソナルコンピュータ等の情報処理装置に、ハードディスク装置（ＨＤＤ）が使用されている。ハードディスク装置は、スピンドルを中心に回転する磁気ディスクと、ピボット軸を中心に旋回するキャリッジなどを含んでいる。キャリッジのアームにサスペンションが取付けられている。このサスペンションは、例えば下記特許文献１あるいは特許文献２に開示されているように、ロードビーム(load beam)と、ロードビームに重ねて配置されるフレキシャ(flexure)などを含んでいる。フレキシャの先端付近に形成されたジンバル部にスライダが取付けられている。スライダには、データの読取りあるいは書込み等のアクセスを行なうための素子（トランスジューサ）が設けられている。

前記フレキシャは、要求される仕様に応じて様々な形態のものが実用化されている。その一例として、配線付きフレキシャ(flexure with conductors)が知られている。配線付きフレキシャは、薄いステンレス鋼板からなるメタルベースと、このメタルベース上に形成されたポリイミド等の電気絶縁材料からなる電気絶縁層と、この電気絶縁層上に形成された銅からなる複数本の導体などを含んでいる。導体の一端はスライダの素子（例えばＭＲ素子）に電気的に接続されている。導体の他端は、アンプ等の電気回路に電気的に接続されている。

前記導体は、前記電気絶縁層を間に挟んでメタルベースと平行に設けられている。前記導体に高周波電流を流したときに生じる渦電流損はメタルベースの影響を受ける。例えばメタルベースに開口部が形成されていない配線付きフレキシャでは渦電流損が大きく、特に高周波数帯域での損失が大きいため、データの高速伝送化に関して不利となる。そこで特許文献１に開示されているフレキシャでは、メタルベースの長手方向に複数の開口部を所定間隔で形成することによって、配線部の渦電流損を小さくしている。

また配線付きフレキシャの後部（いわゆるフレキシャテール部）は、ロードビームの後端から前記キャリッジに向って延びているため、揺れが生じやすい状態となっている。このフレキシャテール部が揺れることを抑制するために、特許文献２のアクチュエータアセンブリでは、キャリッジに形成されたスリットにフレキシャテール部を挟み込んで固定することにより、フレキシャテール部が揺れることを防いでいる。

特開平９−２８２６２４号公報 米国特許第６７５４０４５明細書

特許文献１に開示されているように、メタルベースに多数の開口部を形成したフレキシャは、開口部を有しないフレキシャと比較して配線部の渦電流損を減らすことができる。しかしメタルベースに開口部を形成した場合、その開口部が大きくなるほどメタルベースのキャパシタンスが小さくなるため、インピーダンスが大きくなる。このためメタルベースに大きな開口部を形成すると電力消費が増えるという問題が生じる。またメタルベースに開口部を形成すると、ディスクの高速回転によって生じる風の影響をメタルベースが受けやすくなるためフレキシャが振動し、共振問題が生じることがある。

特許文献２のように金属製のキャリッジの一部にフレキシャを固定する構造では、フレキシャの揺れを抑制できる反面、フレキシャが固定されている部位とフレキシャが固定されていない部位とで電気的な特性が変化し、特に高周波数帯域で伝送される信号が影響を受けるおそれがあり、データの高速化を図る上で問題を生じることがある。

従ってこの発明は、配線部の渦電流損が少なく信号の高速伝送に適しかつフレキシャの揺れを抑制できるディスク装置用サスペンションを提供することにある。

本発明は、ロードビームと、該ロードビームに固定された配線付きフレキシャとを有するサスペンションであって、前記配線付きフレキシャがフレキシャテール部を有し、前記フレキシャテール部は、金属の板からなり該フレキシャテール部の長手方向に間隔をあけて形成された複数の開口部を有したメタルベースと、電気絶縁性の材料からなり前記メタルベースの一方の面に設けられかつ前記開口部の内側に位置する内面を有した電気絶縁層と、前記電気絶縁層上に形成され前記メタルベースの長手方向に延びる導体とを有し、前記フレキシャテール部に前記複数の開口部を覆って前記メタルベースの長手方向に延びるダンパが配置され、前記ダンパは、第１の面と第２の面を有し前記第１の面が前記フレキシャテール部に固定された粘弾性部材と、前記粘弾性部材の前記第２の面に固定され前記複数の開口部に沿って前記メタルベースの長手方向に延びる金属製の拘束板とを有し、前記粘弾性部材の第１の面が、前記開口部に入り込んで前記電気絶縁層の前記内面に接着した第１の接着部と、前記開口部の周りにおいて前記メタルベースの他方の面に接着した第２の接着部とを有し、前記拘束板と前記導体とが互いに前記粘弾性部材と前記電気絶縁層とを間に挟んだ状態で対向し、前記導体と前記拘束板との間に前記粘弾性部材の厚さ以上の距離が確保されている。

本発明の好ましい形態では、前記メタルベースの一方の面に前記導体が設けられ、前記メタルベースに複数の開口部が前記導体に沿って形成され、前記メタルベースの他方の面に前記ダンパが配置されている。

本発明によれば、拘束板を有するダンパがフレキシャテール部に沿って配置されていることにより、ダンパを有しない従来のフレキシャ（メタルベースに開口部有り）と比べて配線部のインピーダンスを下げることができ、インピーダンスが従来のフレキシャと同等の場合には、導体幅を小さくすることができる。また導体幅とインピーダンスが従来のフレキシャと同等の場合には、メタルベースの開口部率を上げることができることにより、渦電流損が低減し、高周波数帯域化が可能となるため、信号をより高速で伝送することができるなど、電気的特性を改善することができる。しかもフレキシャテール部が振動することを前記ダンパによって抑制できるため、振動による共振問題を解決できる。

ディスク装置の一例を示す斜視図。 図１に示されたディスク装置の一部の断面図。 本発明の第１の実施形態に係るディスク装置用サスペンションの斜視図。 図３に示されたサスペンションのフレキシャテール部にダンパを取付ける前の状態を示す斜視図。 図３中のＦ５−Ｆ５線に沿うフレキシャテール部とダンパの断面図。 図５に示されたフレキシャテール部とダンパとを分離した状態で示す断面図。 本発明の第１の実施形態と比較例１のインピーダンスを比較したグラフ。 本発明の第２の実施形態と比較例２，３の減衰の大きさを比較したグラフ。 本発明の第３の実施形態と比較例２の減衰の大きさを比較したグラフ。 本発明の第４の実施形態に係るフレキシャテール部とダンパの断面図。 図１０に示されたフレキシャテール部とダンパとを分離した状態で示す断面図。 本発明の第５の実施形態に係るフレキシャテール部とダンパの断面図。

以下に本発明の第１の実施形態に係るディスク装置用サスペンションについて、図１から図６を参照して説明する。
図１に示すディスク装置（ＨＤＤ）１は、ケース２と、スピンドル３を中心に回転するディスク４と、ピボット軸５を中心に旋回可能なキャリッジ６と、キャリッジ６を駆動するためのポジショニング用モータ７などを有している。ケース２は、図示しない蓋によって密閉される。

図２はディスク装置１の一部を模式的に示す断面図である。図２に示されるように、キャリッジ６にアーム８が設けられている。アーム８の先端部にサスペンション１０が取付けられている。サスペンション１０の先端部に、磁気ヘッドを構成するスライダ１１が設けられている。ディスク４が高速で回転すると、ディスク４とスライダ１１との間にエアベアリングが形成される。

ポジショニング用モータ７によってキャリッジ６を旋回させると、サスペンション１０がディスク４の径方向に移動することにより、スライダ１１がディスク４の所望トラックまで移動する。スライダ１１の端部には、例えばＭＲ素子のように電気信号と磁気信号とを変換することができる素子が設けられている。これらの素子によって、ディスク４に対するデータの書込みあるいは読取り等のアクセスが行なわれる。

図３は本発明の１つの実施形態に係るサスペンション１０を示している。サスペンション１０は、ベースプレート１８ａを含むベース部１８と、ヒンジ部１９と、ロードビーム２０と、配線付きフレキシャ(flexure with conductors)２１などを備えている。これ以降、配線付きフレキシャ２１を単にフレキシャと称する。ロードビーム２０は、ベース部１８を介してキャリッジ６のアーム８（図１と図２に示す）に固定される。

図３に示されるようにフレキシャ２１はロードビーム２０に沿って配置されている。フレキシャ２１の全長のうち、ロードビーム２０と重なる部分２１ａ（一部のみ示す）が、レーザ溶接等の固定手段によってロードビーム２０に固定されている。フレキシャ２１の先端部付近に、ジンバル部として機能するタング３１が形成されている。タング３１に前記スライダ１１が取付けられ、サスペンション１０とスライダ１１とによってヘッドジンバルアセンブリが構成される。

フレキシャ２１はフレキシャテール部２１ｂを有している。フレキシャテール部２１ｂは、ロードビーム２０からキャリッジ６のアーム８に向ってベース部１８の後方に延びている。フレキシャテール部２１ｂの後端に設けられた端子部２１ｃは、ディスク装置１のアンプ（図示せず）に電気的に接続される。そしてこのフレキシャテール部２１ｂにダンパ６０が取付けられている。ダンパ６０については、後に詳しく説明する。

図５と図６は、フレキシャテール部２１ｂとダンパ６０の横断面を示している。フレキシャテール部２１ｂを有するフレキシャ２１は、ばね性を有する薄いステンレス鋼板からなるメタルベース４０と、メタルベース４０に沿って形成された配線部４１とを含んでいる。配線部４１は、電気絶縁層４２と、電気絶縁層４２上に形成された第１および第２の導体４５，４６と、導体４５，４６を覆うカバー樹脂４７を含んでいる。電気絶縁層４２とカバー樹脂４７は、ポリイミド等の電気絶縁材料からなる。

第１および第２の導体４５，４６は、メタルベース４０の一方の面４０ａに電気絶縁層４２を介して互いにほぼ平行に配置されている。これらの導体４５，４６は、例えばめっき銅からなり、電気絶縁層４２に沿って所定のパターンとなるようにエッチングあるいはめっき（plating）によって形成されている。導体４５，４６の一端はスライダ１１の素子（図示せず）に接続されている。導体４５，４６の他端は、端子部２１ｃを介して前記アンプに接続されている。

図４において、矢印Ａはメタルベース４０の長手方向を示している。図５において、矢印Ｂはメタルベース４０の厚さ方向、矢印Ｃはメタルベース４０の幅方向を示している。図５中のＷは、導体４５，４６のそれぞれの幅（導体幅）を示している。メタルベース４０の厚さはロードビーム２０の厚さよりも小さい。ロードビーム２０の厚さは例えば３０〜６２μｍである。メタルベース４０の厚さは例えば１５〜２０μｍである。導体４５，４６の厚さの一例は１０μｍである。電気絶縁層４２の厚さの一例は１０μｍである。図５に示された一対の導体４５，４６はデータ書込用であるが、このフレキシャ２１には、図示しない他の導体（例えばデータ読取用の一対の導体）が設けられていてもよい。

図４に示すようにメタルベース４０の長手方向（導体４５，４６に沿う方向）に、所定間隔で複数の開口部５０が形成されている。メタルベース４０は前記アンプに電気的に接地されている。開口部５０は、メタルベース４０の材料であるＳＵＳ３０４等のステンレス鋼板をエッチングすることによって形成されている。

フレキシャテール部２１ｂにダンパ６０が取付けられている。ダンパ６０は、粘弾性部材６１と、ステンレス鋼等の金属（導体）からなる拘束板６２とを含んでいる。このダンパ６０はフレキシャテール部２１ｂのメタルベース４０の他方の面４０ｂ（図５に示す）に配置され、メタルベース４０の長手方向に延びている。そして導体４５，４６と拘束板６２とが互いに粘弾性部材６１を間に挟んだ状態で対向し、導体４５，４６と拘束板６２との間に粘弾性部材６１の厚さを越える距離Ｈが確保されている。なお、メタルベース４０と拘束板６２とが互いに電気的に導通（短絡）されているとよい。

粘弾性部材６１は、粘着性と弾性および流動性を有し、変形の大きさに応じた粘性抵抗を発揮する高分子材料（例えばアクリル系の樹脂）からなる。粘弾性部材６１は、その厚さ方向に第１の面６１ａと第２の面６１ｂとを有している。粘弾性部材６１の第１の面６１ａは、粘弾性部材６１自身の接着力によって、フレキシャテール部２１ｂのメタルベース４０に固定され、開口部５０においては電気絶縁層４２にも固定されている。粘弾性部材６１の第２の面６１ｂは、拘束板６２に粘弾性部材６１自身の接着力によって固定されている。

粘弾性部材６１は、フレキシャテール部２１ｂのメタルベース４０に粘着しており、弾性と流動性とを有しているため、フレキシャテール部２１ｂを振動させる力が入力したとき、この粘弾性部材６１は、振動するメタルベース４０および拘束板６２と共に変位する。粘弾性部材６１が変形すると、分子の摩擦による内部抵抗を生じ、拘束板６２の振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。これにより粘弾性部材６１は、フレキシャテール部２１ｂの振動を抑制することができる。

従来は、フレキシャの揺れを防止するために、金属製のキャリッジ６の一部にスリット等を形成し、このスリットにフレキシャの一部を挟み込むなどしてフレキシャの動き止めをなしていた。しかしその場合、フレキシャの固定部と非固定部との間で電気的特性が異なり、例えば高周波帯域で信号を伝送する場合に何らかの電気的な影響が生じるおそれがあった。しかし本実施形態では、フレキシャテール部２１ｂに貼付けたダンパ６０によってフレキシャテール部２１ｂの振動を抑制できるため、フレキシャテール部２１ｂをキャリッジ６に固定した場合にみられるような電気的な影響を回避できる。

図７は、前記第１の実施形態のフレキシャ２１（開口部有り、ダンパ有り、導体幅２００μｍ）と、比較例１（開口部有り、ダンパ無し、導体幅２００μｍ）とのインピーダンスを比較したものである。第１の実施形態のフレキシャ２１では、メタルベース４０の開口部５０に沿って金属製の拘束板６２が配置されていることにより、比較例１のフレキシャと比較してインピーダンスを約１０Ω低下させることができた。

また第１の実施形態のフレキシャ２１は、導体４５，４６と拘束板６２との間に粘弾性部材６１の厚さ以上の距離Ｈが確保されているため、拘束板６２を設けたことによるキャパシタンス成分の増大を抑制できる。しかも開口部５０に沿って金属製の拘束板６２が配置されていることにより、導体４５，４６から外部に漏れる磁界を減らすことができ、クロストークが改善される。

図８は、本発明の第２の実施形態のフレキシャ（開口部有り、ダンパ有り、導体幅１５０μｍ）と、比較例２（開口部有り、ダンパ無し、導体幅２００μｍ）と、比較例３（開口部無し、ダンパ無し、導体幅１００μｍ）の損失（渦電流損）の大きさを比較したものであり、インピーダンスはいずれも４０Ωである。比較例２のフレキシャは比較例３のフレキシャと比較して、開口部を設けたことにより減衰が小さくなっている。本発明に係る第２の実施形態のフレキシャでは、メタルベースの開口部に沿って金属製の拘束板が配置されていることにより、比較例２のフレキシャよりもさらに減衰を小さくすることができた。しかも第２の実施形態の導体幅は１５０μｍであり、比較例２の導体幅２００μｍよりも小さいため、配線部４１の幅を小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。

図９は、本発明の第３の実施形態のフレキシャ（開口部有り、ダンパ有り、導体幅２００μｍ）と、前記比較例２（開口部有り、ダンパ無し、導体幅２００μｍ）の損失（渦電流損）の大きさを比較したものであり、インピーダンスはいずれも４０Ωである。導体幅とインピーダンスとが共通の場合、比較例２の開口部の開口率が４０％であるのに対し、第３の実施形態では開口部の開口率を７０％にすることができるため、さらなる低損失化（低減衰化）が可能となった。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係るフレキシャテール部２１ｂ’とダンパ６０の幅方向に沿う断面図である。図１１は、ダンパ６０をフレキシャテール部２１ｂ’に取付ける前の状態を示している。この実施形態のメタルベース４０には開口部が設けられていない。ダンパ６０は、メタルベース４０の一方の面４０ａに設けられた導体４５，４６上にカバー樹脂４７を介して配置され、粘弾性部材６１の粘着力によって導体４５，４６の上からフレキシャテール部２１ｂ’に固定されている。なおダンパ６０が導体４５，４６上に直接設けられていてもよい。ダンパ６０の拘束板６２は、銅やアルミニウム等のようにステンレス鋼よりも高導電率の金属が適している。それ以外の構成は第１の実施形態（図３〜図６）と同様であるため、第１の実施形態と共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。

この第４の実施形態のフレキシャテール部２１ｂ’も、拘束板６２と導体４５，４６とが粘弾性部材６１を間に挟んだ状態で対向している。このためダンパ６０の拘束板６２による電気的特性の向上（特に電磁シールド効果等）と、ダンパ６０による制振効果を得ることができる。なお、メタルベース４０と拘束板６２とが互いに電気的に導通（短絡）されているとよい。

図１２は、本発明の第５の実施形態に係るフレキシャテール部２１ｂ”とダンパ６０の幅方向に沿う断面図である。メタルベース４０に開口部５０が形成されている。それ以外の構成は第４の実施形態（図１０，図１１）と同様であるため、両者に共通の部位に共通の符号を付して説明を省略する。この実施形態のフレキシャテール部２１ｂ”も、ダンパ６０の拘束板６２による電気的特性の向上（低インピーダンス化および低損失化等）と、ダンパ６０による制振効果を得ることができる。

なお本発明を実施するに当たり、ディスク装置用サスペンションを構成するロードビームや配線付きフレキシャの形態をはじめとして、フレキシャテール部を構成するメタルベースおよび電気絶縁層、導体、ダンパ等の形状や材質、配置等を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１…ディスク装置
１０…サスペンション
１８…ベース部
２０…ロードビーム
２１…フレキシャ
２１ｂ…フレキシャテール部
４０…メタルベース
４２…電気絶縁層
４５，４６…導体
５０…開口部
６０…ダンパ
６１…粘弾性部材
６２…拘束板

Claims (1)

1. ロードビームと、該ロードビームに固定された配線付きフレキシャとを有するディスク装置用サスペンションであって、
   前記配線付きフレキシャがフレキシャテール部を有し、
   前記フレキシャテール部は、
   金属の板からなり該フレキシャテール部の長手方向に間隔をあけて形成された複数の開口部を有したメタルベースと、
   電気絶縁性の材料からなり前記メタルベースの一方の面に設けられかつ前記開口部の内側に位置する内面を有した電気絶縁層と、
   前記電気絶縁層上に形成され前記メタルベースの長手方向に延びる導体とを有し、
   前記フレキシャテール部に前記複数の開口部を覆って前記メタルベースの長手方向に延びるダンパが配置され、
   前記ダンパは、
   第１の面と第２の面を有し前記第１の面が前記フレキシャテール部に固定された粘弾性部材と、
   前記粘弾性部材の前記第２の面に固定され前記複数の開口部に沿って前記メタルベースの長手方向に延びる金属製の拘束板とを有し、
   前記粘弾性部材の第１の面が、前記開口部に入り込んで前記電気絶縁層の前記内面に接着した第１の接着部と、前記開口部の周りにおいて前記メタルベースの他方の面に接着した第２の接着部とを有し、
   前記拘束板と前記導体とが互いに前記粘弾性部材と前記電気絶縁層とを間に挟んだ状態で対向し、前記導体と前記拘束板との間に前記粘弾性部材の厚さ以上の距離が確保されたことを特徴とするディスク装置用サスペンション。

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