JP5703697B2 - サスペンション用基板、サスペンション、素子付サスペンション、ハードディスクドライブ、およびサスペンション用基板の製造方法 - Google Patents

サスペンション用基板、サスペンション、素子付サスペンション、ハードディスクドライブ、およびサスペンション用基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えばハードディスクドライブ(HDD)に用いられるサスペンション用基板に関する。
近年、インターネットの普及等によりパーソナルコンピュータの情報処理量の増大や情報処理速度の高速化が要求されてきており、それに伴って、パーソナルコンピュータに組み込まれているハードディスクドライブ(HDD)も大容量化や情報伝達速度の高速化が必要となってきている。
HDDの大容量化(高記録密度化)を図る手法の一つとして、熱アシスト記録が知られている(特許文献1〜7、非特許文献1)。熱アシスト記録は、記録の直前に記録媒体を加熱することによって、磁性体粒子の保磁力を一時的に下げて記録を行うものである。これにより、保磁力の大きな磁性体粒子を用いた場合であっても、記録媒体に情報を記録することが容易となる。また、高記録密度化を図る他の手法として、DSA(Dual Stage Actuator)方式が知られている(特許文献8〜10)。DSA方式は、アクチュエータ素子(例えばピエゾ圧電効果素子)をサスペンション用基板に実装することにより、記録再生用素子(例えば磁気ヘッドスライダ)の位置決め精度を向上させるものである。これにより、記録媒体のトラックピッチを小さくすることができ、HDDの高記録密度化を図ることができる。
なお、記録再生用素子に対して読取りや書取りを行う信号伝送用配線層の低インピーダンス化を目的として、例えば特許文献11には、信号伝送用配線層(記録側線路および再生側線路)の下に、絶縁層を介して下部導体を設けたサスペンション用基板が開示されている。また、特許文献12には、一対の信号伝送用配線層を、絶縁層を介して積層した構造を有するサスペンション用基板が開示されている。
特開2009−301597号公報 特開2010−40112号公報 特開2008−159159号公報 特開2008−59695号公報 特開2008−130165号公報 特開2008−59645号公報 特開2010−146655号公報 米国特許第6157522号明細書 米国特許第6201668号明細書 米国特許第6292320号明細書 特開2005−011387号公報 特開2010−108537号公報
「HDD容量を現行製品の5倍に高め、データセンターの消費電力低減にも貢献する熱アシスト方式の記録ヘッド基本技術を開発」、はいたっく、株式会社 日立製作所、2010年6月号、p.17−18
サスペンション用基板は、通常、ばね性を有する金属支持基板と、金属支持基板上に形成された絶縁層と、絶縁層上に形成され、記録再生用素子に対して読取りや書取りを行う信号伝送用配線層とを有する。ここで、例えば熱アシスト記録およびDSA方式に用いられる素子を用いる場合は、これらの素子が駆動電力を必要とするため、電力を供給するための配線層がさらに必要となる。また、サスペンション用基板自体を高機能化させるために、配線層がさらに必要となる場合もある。必要とされる配線層の増加により、配線密度が高くなるという問題がある。その結果、配線層のデザイン自由度は低くなり、所定の配線幅を確保するためには、サスペンション用基板を大型化せざるを得ないという問題がある。また、配線幅のファイン化により、配線層のデザイン自由度を高めることも可能であるが、品質保証の観点から、配線幅のファイン化には限度があり、結果として、サスペンション用基板を大型化せざるを得ないという問題がある。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板を提供することを主目的とする。
上記課題を解決するために、本発明においては、金属支持基板と、上記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、上記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、上記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、上記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板であって、上記第一配線層が、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有し、上記第二配線層が、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有することを特徴とするサスペンション用基板を提供する。
本発明によれば、第一配線層が機能性素子用配線層を有し、第二配線層が信号伝送用配線層を有することから、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板とすることができる。このように、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層と、その他の素子に接続する機能性素子用配線層とを、それぞれ別の層とすることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板とすることができる。
上記発明においては、上記機能性素子用配線層が、上記信号伝送用配線層と平面視上重複する重複部を有することが好ましい。機能性素子用配線層に、機能性素子に接続するという本来の機能に加えて、信号伝送用配線層のインピーダンスを低減させるという機能を付与できるからである。
上記発明においては、上記機能性素子が、熱アシスト用素子またはアクチュエータ素子であることが好ましい。
上記発明においては、上記機能性素子用配線層の端子部が、上記第一絶縁層側の表面で上記機能性素子と接続する端子部であることが好ましい。
また、本発明においては、上述したサスペンション用基板と、上記サスペンション用基板の上記金属支持基板側の表面に設けられたロードビームと、を有することを特徴とするサスペンションを提供する。
本発明によれば、上述したサスペンション用基板を用いることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンションとすることができる。
また、本発明においては、上述したサスペンションと、上記サスペンションに実装された記録再生用素子および機能性素子と、を有することを特徴とする素子付サスペンションを提供する。
本発明によれば、上述したサスペンションを用いることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション素子付サスペンションとすることができる。
また、本発明においては、上述した素子付サスペンションを有することを特徴とするハードディスクドライブを提供する。
本発明によれば、上述した素子付サスペンションを用いることで、より高機能化されたハードディスクドライブとすることができる。
また、本発明においては、金属支持基板と、上記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、上記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、上記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、上記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板の製造方法であって、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有する上記第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有する上記第二配線層を形成する第二配線層形成工程と、を有することを特徴とするサスペンション用基板の製造方法を提供する。
本発明によれば、機能性素子用配線層を有する第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、信号伝送用配線層を有する第二配線層を形成する第二配線層形成工程とを有することにより、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板を得ることができる。
本発明のサスペンション用基板は、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めることができるという効果を奏する。
一般的なサスペンション用基板の一例を示す概略平面図である。 本発明のサスペンション用基板の一例を示す模式図である。 一般的な熱アシスト用素子および記録再生用素子の一例を示す概略断面図である。 一般的なアクチュエータ素子の一例を示す概略断面図である。 本発明における第一配線層および第二配線層の位置関係について説明する模式図である。 本発明のサスペンション用基板の一例を示す模式図である。 本発明における熱アシスト用配線層の端子部を説明する概略断面図である。 本発明における信号伝送用配線層の端子部を説明する概略断面図である。 本発明におけるアクチュエータ素子を説明する概略平面図である。 本発明におけるアクチュエータ素子を説明する概略断面図である。 本発明のサスペンションの一例を示す模式図である。 本発明のハードディスクドライブの一例を示す概略平面図である。 本発明のサスペンション用基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。
以下、本発明のサスペンション用基板、サスペンション、素子付サスペンション、ハードディスクドライブ、およびサスペンション用基板の製造方法について詳細に説明する。
A.サスペンション用基板
本発明のサスペンション用基板は、金属支持基板と、上記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、上記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、上記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、上記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板であって、上記第一配線層が、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有し、上記第二配線層が、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有することを特徴とするものである。
図1は、一般的なサスペンション用基板の一例を示す概略平面図である。なお、図1では、便宜上、カバー層の記載は省略している。図1に示されるサスペンション用基板100は、一方の先端部分に形成された記録再生用素子実装領域101と、他方の先端部分に形成された外部回路基板接続領域102と、記録再生用素子実装領域101および外部回路基板接続領域102を電気的に接続する複数の配線層103a〜103dとを有するものである。配線層103aおよび配線層103bは一対の配線層であり、同様に、配線層103cおよび配線層103dも一対の配線層である。これらの2つの配線層は、一方がライト用配線層であり、他方がリード用配線層である。
図2は、本発明のサスペンション用基板の一例を示す模式図である。図2(a)はサスペンション用基板の記録再生用素子実装領域を第二配線層側から観察した概略平面図であり、図2(b)は図2(a)のA−A断面図である。なお、図2(a)では、便宜上、カバー層および絶縁層の記載は省略しており、第一配線層は破線で示している。
図2(b)に示すように、本発明のサスペンション用基板は、金属支持基板1と、金属支持基板1上に形成された第一絶縁層2xと、第一絶縁層2x上に形成された第一配線層3xと、第一配線層3x上に形成された第二絶縁層2yと、第二絶縁層2y上に形成された第二配線層3yと、第二配線層3yを覆うカバー層4とを有するものである。本発明においては、第一配線層3xが、機能性素子(例えば熱アシスト用素子)に接続する機能性素子用配線層3e、3fを有し、第二配線層3yが、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層(ライト用配線層3a、3b、リード用配線層3c、3d)を有することを大きな特徴とする。さらに、機能性素子用配線層3e、3fは、信号伝送用配線層3a〜3dと平面視上重複するように形成されていることが好ましい。信号伝送用配線層3a〜3dの低インピーダンス化を図ることができるからである。
本発明によれば、第一配線層が機能性素子用配線層を有し、第二配線層が信号伝送用配線層を有することから、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板とすることができる。このように、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層と、その他の素子に接続する機能性素子用配線層とを、それぞれ別の層とすることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板とすることができる。ここで、サスペンション用基板が幅方向に大型化すると、製品配置ピッチの拡大(面付される製品数の減少)によりコストが増加するという欠点、低剛性化が困難になるという欠点が生じる。これに対して、本発明のサスペンション用基板は、信号伝送用配線層および機能性素子用配線層を、第二絶縁層を介して厚さ方向に積層するため、このような欠点は生じない。
以下、本発明のサスペンション用基板について、サスペンション用基板の部材と、サスペンション用基板の構成とに分けて説明する。
1.サスペンション用基板の部材
まず、本発明のサスペンション用基板の部材について説明する。本発明のサスペンション用基板は、金属支持基板、第一絶縁層、第一配線層、第二絶縁層および第二配線層を有するものである。
本発明における金属支持基板は、サスペンション用基板の支持体として機能するものである。金属支持基板の材料は、ばね性を有する金属であることが好ましく、具体的にはSUS等を挙げることができる。また、金属支持基板の厚さは、その材料の種類により異なるものであるが、例えば10μm〜20μmの範囲内である。
本発明における第一絶縁層は、金属支持基板上に形成されるものである。第一絶縁層の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば樹脂を挙げることができる。上記樹脂としては、例えばポリイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂およびポリ塩化ビニル樹脂を挙げることができ、中でもポリイミド樹脂が好ましい。絶縁性、耐熱性および耐薬品性に優れているからである。また、第一絶縁層の材料は、感光性材料であっても良く、非感光性材料であっても良い。第一絶縁層の厚さは、例えば5μm〜30μmの範囲内であることが好ましく、5μm〜18μmの範囲内であることがより好ましく、5μm〜12μmの範囲内であることがさらに好ましい。
本発明における第一配線層は、第一絶縁層上に形成されるものである。第一配線層の材料は、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば金属を挙げることができ、中でも銅(Cu)が好ましい。また、第一配線層の材料は、圧延銅であっても良く、電解銅であっても良い。第一配線層の厚さは、例えば5μm〜18μmの範囲内であることが好ましく、9μm〜12μmの範囲内であることがより好ましい。また、第一配線層の一部の表面には、配線めっき部が形成されていることが好ましい。配線めっき部を設けることにより、配線層の劣化(腐食等)を防止できるからである。中でも、本発明においては、素子や外部回路基板との接続を行う端子部に配線めっき部が形成されていることが好ましい。配線めっき部の種類は特に限定されるものではないが、例えば、Auめっき、Niめっき、Agめっき等を挙げることができる。中でも、本発明においては、第一配線層の表面側から、NiめっきおよびAuめっきが形成されていることが好ましい。配線めっき部の厚さは、例えば0.1μm〜4μmの範囲内である。
本発明における第二絶縁層は、第一配線層および第二配線層の間に形成されるものである。第二絶縁層の材料については、上述した第一絶縁層の材料と同様である。第一配線層および第二配線層の間の第二絶縁層の厚さ(配線間厚さ)は、特に限定されるものではないが、例えば5μm〜30μmの範囲内であることが好ましく、5μm〜18μmの範囲内であることがより好ましく、5μm〜12μmの範囲内であることがさらに好ましい。
本発明における第二配線層は、第二絶縁層上に形成されるものである。第二配線層の材料および厚さ等については、例えば、上述した第一配線層における場合と同様である。また、素子実装時に第二配線層の端子部を折り曲げ加工する場合、または、第二配線層がその両面を露出させたフライングリード部を有する場合には、機械的強度の優れた第二配線層を用いることが好ましい。具体的には、第二配線層の材料または厚さを選択することで、第二配線層の機械的強度を向上させることが好ましい。例えば、第二配線層の材料として、電解銅よりも機械的強度の優れた圧延銅を用いることが好ましい。また、電解銅を用いる場合には、その厚さを厚く(例えば12μm以上に)することが好ましい。また、第二配線層の一部の表面には、配線めっき部が形成されていることが好ましい。
また、本発明のサスペンション用基板は、第二配線層を覆うように形成されたカバー層を有していても良い。カバー層を設けることにより、第二配線層の劣化(腐食等)を防止できる。カバー層の材料としては、例えば、上述した第一絶縁層の材料として記載した樹脂を挙げることができ、中でもポリイミド樹脂が好ましい。また、カバー層の材料は、感光性材料であっても良く、非感光性材料であっても良い。カバー層の厚さは、例えば2μm〜30μmの範囲内であることが好ましく、2μm〜10μmの範囲内であることがより好ましい。
2.サスペンション用基板の構成
次に、本発明のサスペンション用基板の構成について説明する。本発明のサスペンション用基板は、第一配線層が機能性素子用配線層を有し、第二配線層が信号伝送用配線層を有することを大きな特徴とする。
本発明における機能性素子用配線層は、機能性素子に接続するための配線層である。機能性素子用配線層は、例えば、機能性素子に電力を供給するための配線層である。また、本発明における機能性素子は、記録再生用素子以外の素子であって、ハードディスクドライブに何らかの機能を付与する素子である。このような機能性素子としては、例えば、熱アシスト用素子、アクチュエータ素子等を挙げることができる。一方、本発明における記録再生用素子としては、記録媒体(ディスク)に対して記録および再生ができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、磁気発生素子およびスライダを有するものを挙げることができる。
ここで、図3は、一般的な熱アシスト用素子および記録再生用素子の一例を示す概略断面図である。図3における熱アシスト用素子210は、半導体基板201と、第一クラッド層202と、活性層203と、第二クラッド層204と、反射ミラー205とを有する。一方、図3における記録再生用素子220は、スライダ211と、磁界発生素子212と、近接場光発生素子213と、光導波路214とを有する。また、熱アシスト用素子210および記録再生用素子220は、接着層230により接合されている。ここで、活性層203からの出力光は、反射ミラー205で反射し、光導波路214を通過し、近接場光発生素子213に至る。これにより、磁界発生素子212が記録を行う直前に記録媒体を加熱することができ、磁性体粒子の保磁力を一時的に下げることができる。
熱アシスト用素子は、記録再生用素子の記録を熱によりアシストできるものであれば特に限定されるものではない。中でも、本発明における熱アシスト用素子は、光を利用した素子であることが好ましい。光ドミナント記録方式による熱アシスト記録を行うことができるからである。光を利用した熱アシスト用素子としては、例えば半導体レーザーダイオード素子を挙げることができる。半導体レーザーダイオード素子は、pn型の素子であっても良く、pnp型またはnpn型の素子であっても良い。光を利用した熱アシスト用素子は、出力光をスライダ等に設けられた光導波路に導くために、必要に応じて、反射レンズ、集光レンズ等を有していても良い。また、半導体レーザーダイオード素子は、面発光レーザーであっても良く、端面発光レーザーであっても良い。
一方、図4は、一般的なアクチュエータ素子の一例を示す模式図である。図4(a)は、アクチュエータ素子の一例を示す概略平面図であり、図4(b)は図4(a)のA−A断面図である。図4(a)に示されるアクチュエータ素子230は、PZTからなるピエゾ圧電効果素子であり、PZTの表面には、Auめっきからなるパッドが形成されている。また、2つのパッドはそれぞれ異なる極性を有しており、ピエゾ圧電効果素子は、単一の素子で2極を有している。ピエゾ圧電効果素子の伸縮応答を利用することで、サブミクロン単位での位置決めを行うことができる。また、ピエゾ圧電効果素子には、エネルギー効率が高い、耐荷重が大きい、応答性が速い、摩耗劣化がない、磁場が発生しないという利点がある。なお、図4では、2極を有するピエゾ圧電効果素子を示したが、1極を有するピエゾ圧電効果素子を2個用いても良い。
本発明における信号伝送用配線層は、記録再生用素子に接続するための配線層である。信号伝送用配線層は、通常、一対の配線層から構成される差動配線であり、記録再生用素子に対して、記録または再生を行う。本発明における第二配線層は、信号伝送用配線層を有することを大きな特徴とするが、第二配線層における信号伝送用配線層は、ライト用配線層のみであっても良く、リード用配線層のみであっても良く、ライト用配線層およびリード用配線層の両方であっても良い。
次に、本発明における第一配線層および第二配線層の位置関係について説明する。ここで、図5(a)、(c)、(e)は、本発明における機能性素子用配線層および信号伝送用配線層の位置関係を示す概略平面図であり、図5(b)、(d)、(f)はそれぞれ図5(a)、(c)、(e)のA−A断面図である。なお、図5(a)、(c)、(e)では、便宜上、カバー層および絶縁層の記載は省略しており、機能性素子用配線層は破線で示している。また、図5(a)、(c)、(e)は、図2(a)の領域Sに相当する概略平面図である。
本発明においては、図5(a)、(b)に示すように、機能性素子用配線層3eが、信号伝送用配線層3a、3bと平面視上重複する重複部を有することが好ましい。機能性素子用配線層に、機能性素子に接続するという本来の機能に加えて、信号伝送用配線層のインピーダンスを低減させるという機能を付与できるからである。さらにインピーダンスの設計の観点からは、平面視上、重複部の幅が、一対の配線層全体の幅を包含するものであることが好ましい。
図5(b)において、第二配線層3yの幅は、例えば10μm〜200μmの範囲内であることが好ましく、10μm〜100μmの範囲内であることがより好ましい。一方、機能性素子用配線層3eの重複部の幅は、例えば40μm〜1000μmの範囲内であることが好ましく、40μm〜250umの範囲内であることがより好ましい。また、信号伝送用配線層3a、3bの全長に対して、機能性素子用配線層3eの重複部の長さは、例えば50%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることがさらに好ましい。特にインピーダンスの設計においては、信号伝送用配線層が同じ太さで直線的に形成された領域で、インピーダンスの調整を行うことが好ましい。インピーダンスの設計を行いやすいからである。
また、本発明においては、図5(c)、(d)に示すように、第一配線層3xの導体部3gが、信号伝送用配線層3a、3bと平面視上重複していても良い。この構造は、機能性素子用配線層3eの重複部の代わりに、インピーダンス調整用の導体部3gを設けたものである。なお、本発明においては、図5(e)、(f)に示すように、機能性素子用配線層3eが、信号伝送用配線層3a、3bと重複しないものであっても良い。
次に、機能性素子が熱アシスト用素子である場合について、さらに詳細に説明する。図6は、本発明のサスペンション用基板の一例を示す模式図である。図6(a)はサスペンション用基板の記録再生用素子実装領域を第二配線層側から観察した概略平面図であり、図6(b)は図6(a)に記録再生用素子220が実装された状態を示す概略平面図である。一方、図6(c)は図6(a)を裏面側から観察した概略平面図であり、図6(d)は図6(c)に熱アシスト用素子210が実装された状態を示す概略平面図である。また、図6(e)は図6(a)のA−A断面図である。なお、図6(a)、(b)では、便宜上、カバー層および絶縁層の記載は省略しており、第一配線層は破線で示している。また、図6(a)〜(d)では、便宜上、配線めっき部の記載は省略している。
図6に示すように、本発明のサスペンション用基板は、ライト用配線層3a、3bと、リード用配線層3c、3dと、熱アシスト用素子210に電力を供給する熱アシスト用配線層3e、3fと、を有する。これらの配線層の端子部は、熱アシスト用素子210および記録再生用素子220と接続できるように、金属支持基板1の開口部近傍に配置される。特に図6(a)に示すように、機能性素子用配線層3e、3fは、金属支持基板1の開口部に至る直前まで、信号伝送用配線層3a〜3dと平面視上重複するように形成されている。
また、図6(e)に示すように、熱アシスト用配線層3eの端子部3Eは、第一絶縁層2x側の表面に配線めっき部(例えばAuめっき部)5を有し、導電性接続部(例えば半田)12を介して、熱アシスト用素子210と接続されている。一方、ライト用配線層3bの端子部3Bは、カバー層4側(第二絶縁層2yとは反対側)の表面に配線めっき部5を有し、導電性接続部12を介して、記録再生用素子220と接続されている。
次に、熱アシスト用配線層の端子部と、熱アシスト用素子との接続方法について説明する。熱アシスト用配線層の端子部は、第一絶縁層側の表面で熱アシスト用素子と接続するものであっても良く、第一絶縁層とは反対側の表面で熱アシスト用素子と接続するものであっても良い。なお、前者を、バックサイドアクセスと称する場合がある。
第一絶縁層側の表面で熱アシスト用素子と接続する端子部としては、例えば図7(a)に示すように、第一絶縁層2x側の表面で熱アシスト用素子と接続する端子部3Eを挙げることができる。この端子部3E上には、カバー層4(または第二絶縁層)が形成されていることが好ましい。
このような端子部は、以下のような利点を有する。すなわち、熱アシスト用素子を、端子部の第一絶縁層側の表面で接続することにより、空気の流れを利用したスライダ底面からの負圧による下向きの力を、柔軟性のあるフレキシャ(サスペンション用基板)に直に伝えることが可能となり、記録再生用素子の浮上姿勢をコントロールしやすくなるという利点がある。ここで、サスペンション用基板に対して、記録再生用素子に加えて、熱アシスト用素子を実装させる場合、記録再生用素子のみを実装させる場合に比べて、熱アシスト用素子の分だけ重量が増加する。そのため、記録コイルを位置決めするボイスコイルモータやデュアルステージアクチュエータ(マイクロもしくはミリアクチュエーター)の負担が大きくなり高速位置決めの妨げになることがことが考えられる。また、HDDに衝撃が加わった場合等、位置決めの際の外乱の増加につながり、激しい場合には微小な浮上量を維持できず記録再生用素子がディスクと接触してしまう問題(クラッシュ)が発生しやすくなる。そのため、サスペンションの浮上姿勢をよりコントロールすることが重要となる。
一方、第一絶縁層とは反対側の表面で熱アシスト用素子と接続する端子部の一例としては、図7(b)に示すように、第一絶縁層側およびその反対側の両面が露出する端子部3Eを挙げることができる。この端子部3Eは、折り曲げ加工されて、熱アシスト用素子と接続することが好ましい。
このような端子部は、以下のような利点を有する。すなわち、記録再生用素子に対して、熱アシスト用素子の配置可能な面積を大きく確保できるため、記録再生用素子と熱アシスト用素子との位置関係を制御することが容易になるという利点がある。ここで、記録再生用素子上に配置する熱アシスト用素子の位置は、磁極脇に形成した導波路(スライダ中の導波路)に対して正確に合わせないと、光源とスライダ間の導波路とスライダ中の導波路との光の結合効率、もしくは、光源とスライダ中の導波路との光の結合効率が低下してしまい、その結果、スライダ中の導波路に導入される光強度が低下し、ディスクの上昇温度が低下してしまうという問題が生じる。そのため、記録再生用素子と熱アシスト用素子との位置関係を制御することが重要となる。また、記録再生用素子に対して、熱アシスト用素子の配置可能な面積を大きく確保できるため、高出力化に伴って熱アシスト用素子のサイズが大きくなっても、容易に配置することができる。また、配線層を折り曲げることにより、折り曲げない場合に比べて、熱アシスト用素子を配置可能な面積が大きくなるので、熱アシスト用素子のサイズが大きくなっても、開口部のサイズを変更しなくて良いという利点もある。配線層を折り曲げない場合は、その接続構造を熱アシスト用素子の底面に作製しなければならず、熱アシスト用素子を配置可能な面積が小さくなってしまう。また、配線層を折り曲げることにより、側面に接続構造を配す熱アシスト用素子において、その素子にリード線を設けることなく、接続が可能となるという利点もある。
次に、本発明における熱アシスト用配線層および記録再生用素子の配置について説明する。図6(c)、(d)に示すように、本発明における金属支持基板1は、熱アシスト用素子210を嵌め込むように配置するための開口部1bを有することが好ましい。熱アシスト用配線層の端子部がバックサイドアクセスを行いやすいからである。上記開口部は、熱アシスト用素子を嵌め込むように配置するためのものであれば、金属支持基板の外周面から完全に分離した開口部(例えば図6(c)に示す開口部1b)であっても良く、開口部の一部が金属支持基板の外周面に接続する切り欠き部を有する開口部であっても良い。
また、図6(e)に示すように、本発明のサスペンション用基板は、その表面上に記録再生用素子220を実装するものであることが好ましい。さらに、開口部1bに熱アシスト用素子210を嵌め込むように配置することにより、開口部1bから露出する記録再生用素子220上に熱アシスト用素子210が実装されることが好ましい。なお、サスペンション用基板と記録再生用素子220との間、および、熱アシスト用素子210と記録再生用素子220との間には、それぞれ接着層が形成されていても良い。
次に、信号伝送用配線層および記録再生用素子の接続について説明する。本発明における信号伝送用配線層は、第二絶縁層上に形成されるものである。図8(a)に示すように、ライト用配線層3bの端子部3Bは、記録再生用素子220と接続する前に、第二絶縁層2yの屈曲部11を経て、第一絶縁層2x上に形成されていても良い。第一絶縁層2x上に端子部3Bを形成することにより、従来のサスペンション用基板と同様にして、端子部3Bおよび記録再生用素子220を接続させることができる。屈曲部11の形状は、図8(a)のように、第二絶縁層2yの厚さが漸減する形状(0<θ<90°)であっても良く、第二絶縁層2yの厚さが急減する形状(θ=90°)であっても良い。一方、図8(b)に示すように、ライト用配線層3bの端子部3Bは、第二絶縁層2y上に形成されたものであっても良い。第二絶縁層2y上に端子部3Bを形成することにより、ライト用配線層3b(第二配線層3y)を、屈曲させることなく、記録再生用素子220に接続させることができるため、断線等の破損が生じにくいという利点がある。また、図8(c)に示すように、ライト用配線層3b(第二配線層3y)を、第二絶縁層2yを貫通し、第一配線層3xと接続するように、形成しても良い。なお、図8(c)では、第二絶縁層2yを貫通するビアを、第二配線層3yの一部として表現しているが、第二配線層3yおよび第一配線層3xは、任意のビア(例えばビアめっき)で電気的に接続させることができる。また、図8においては、信号伝送用配線層および記録再生用素子の接続について、熱アシスト用素子210が存在する場合を用いて説明しているが、熱アシスト用素子210が存在しない場合においても同様である。
次に、機能性素子がアクチュエータ素子である場合について、さらに詳細に説明する。図9は、本発明におけるアクチュエータ素子を説明する概略平面図である。図9(a)は、アクチュエータ素子をサスペンション用基板100側から観察した概略平面図であり、図9(b)は図9(a)を裏面側から観察した概略平面図である。また、図10は、図9(a)のA−A断面図である。
図9、図10に示すように、本発明のサスペンション用基板100は、第一配線層3xとしてアクチュエータ素子用配線層3gを有し、第二配線層3yとして信号伝送用配線層(ライト用配線層3a、3b、リード用配線層3c、3d)を有する。アクチュエータ素子230は、サスペンション用基板100の金属支持基板1側の表面に配置され、サスペンションを構成する金属支持基板231に嵌め込まれるように配置されている。また、アクチュエータ素子をはめ込むように配置できる金属支持板を別途用意しても良い。さらに、アクチュエータ素子用配線層3gと、アクチュエータ素子230とは、接続部232により電気的に接続されている。接続部232としては、半田、導電性接着剤等を挙げることができる。また、金属を用いた超音波接合により、接続部232を形成しても良い。
なお、本発明のサスペンション用基板は、第一配線層が信号伝送用配線層を有し、第二配線層が機能性素子用配線層を有していても良い。
B.サスペンション
次に、本発明のサスペンションについて説明する。本発明のサスペンションは、上述したサスペンション用基板と、上記サスペンション用基板の上記金属支持基板側の表面に設けられたロードビームと、を有することを特徴とするものである。
図11は、本発明のサスペンションの一例を示す模式図である。図11(a)は、本発明のサスペンションの一例を示す概略平面図であり、図11(b)は図11(a)をロードビーム側から観察した概略平面図であり、図11(c)は図11(b)のA−A断面図である。図11(a)、(b)に示すように、本発明のサスペンションは、上述したサスペンション用基板100と、サスペンション用基板100の金属支持基板側の表面に設けられたロードビーム310とを有するものである。ロードビーム310は、機能性素子(例えば熱アシスト用素子)を嵌め込むように配置するための開口部301を有している。また、図11(c)に示すように、本発明においては、サスペンション用基板100の表面上に、記録再生用素子220が実装され、サスペンション用基板100およびロードビーム310の開口部に、機能性素子(例えば熱アシスト用素子)210が嵌め込まれるように配置されることが好ましい。
本発明によれば、上述したサスペンション用基板を用いることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンションとすることができる。
本発明におけるサスペンション用基板については、上記「A.サスペンション用基板」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。一方、本発明におけるロードビームは、サスペンション用基板の金属支持基板側の表面に設けられるものである。ロードビームの材料は、特に限定されるものではないが、例えば金属を挙げることができ、SUSであることが好ましい。
C.素子付サスペンション
次に、本発明の素子付サスペンションについて説明する。本発明の素子付サスペンションは、上述したサスペンションと、上記サスペンションに実装された記録再生用素子および機能性素子と、を有することを特徴とするものである。
本発明によれば、上述したサスペンションを用いることで、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション素子付サスペンションとすることができる。
本発明の素子付サスペンションの一例としては、例えば、上述した図11(c)に示す素子付サスペンションを挙げることができる。また、本発明の素子付サスペンションは、少なくともサスペンションおよび素子を有するものである。サスペンションについては、上記「B.サスペンション」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、記録再生用素子および機能性素子についても、上記「A.サスペンション用基板」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。
D.ハードディスクドライブ
次に、本発明のハードディスクドライブについて説明する。本発明のハードディスクドライブは、上述した素子付サスペンションを有することを特徴とするものである。
本発明によれば、上述した素子付サスペンションを用いることで、より高機能化されたハードディスクドライブとすることができる。
図12は、本発明のハードディスクドライブの一例を示す概略平面図である。図12に示されるハードディスクドライブ500は、上述した素子付サスペンション400と、素子付サスペンション400がデータの書き込みおよび読み込みを行うディスク401と、ディスク401を回転させるスピンドルモータ402と、素子付サスペンション400の素子を移動させるアーム403およびボイスコイルモータ404と、上記の部材を密閉するケース405とを有するものである。
本発明のハードディスクドライブは、少なくとも素子付サスペンションを有し、通常は、さらにディスク、スピンドルモータ、アームおよびボイスコイルモータを有する。素子付サスペンションについては、上記「C.素子付サスペンション」に記載した内容と同様であるので、ここでの記載は省略する。また、その他の部材についても、一般的なハードディスクドライブに用いられる部材と同様のものを用いることができる。
E.サスペンション用基板の製造方法
次に、本発明のサスペンション用基板の製造方法について説明する。本発明のサスペンション用基板の製造方法は、金属支持基板と、上記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、上記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、上記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、上記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板の製造方法であって、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有する上記第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有する上記第二配線層を形成する第二配線層形成工程と、を有することを特徴とするものである。
図13は、本発明のサスペンション用基板の製造方法の一例を示す概略断面図である。図13は図5(b)と同様に、図5(a)のA−A断面図に相当するものである。図13においては、まず、金属支持部材1Aと、金属支持部材1A上に形成された絶縁部材2Aと、絶縁部材2A上に形成された導体部材3Aとを有する積層部材を準備する(図13(a))。次に、導体部材3Aおよび金属支持部材1Aの表面に、ドライフィルムレジスト(DFR)を用いて、所定のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出する導体部材3Aおよび金属支持部材1Aをウェットエッチングすることにより、機能性素子用配線層を有する第一配線層3xおよび金属支持基板1を形成する(図13(b))。この際、金属支持部材1Aのウェットエッチングにより、開口部や治具孔を形成することが好ましい。
その後、第一配線層3xを覆うように第二絶縁層2yを形成する(図13(c))。次に、全面スパッタリングにより第二絶縁層2yの表面上にシード層を形成し、そのシード層の表面に所定のレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンから露出する部分に、電解めっき法により、信号伝送用配線層を有する第二配線層3yを形成する(図13(d))。次に、第二配線層3yを覆うようにカバー層4を形成する(図13(e))。
その後、絶縁部材2Aに対して所定のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出する絶縁部材2Aをウェットエッチングすることにより、第一絶縁層2xを形成する(図13(f))。次に、電解めっき法により、第一配線層3xおよび第二配線層3yの端子部に配線めっき部を形成し、最後に金属支持基板1の外形加工を行うことで、サスペンション用基板を得る(図13(g))。
本発明によれば、機能性素子用配線層を有する第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、信号伝送用配線層を有する第二配線層を形成する第二配線層形成工程とを有することにより、配線層の増加に伴う大型化を抑制しつつ、配線層のデザイン自由度を高めたサスペンション用基板を得ることができる。
本発明のサスペンション用基板の製造方法は、第一配線層形成工程および第二配線層形成工程を有するものであれば特に限定されるものではない。これらの配線層形成工程は、アディティブ法によるサスペンション用基板の製造方法の一工程であっても良く、サブトラクティブ法によるサスペンション用基板の製造方法の一工程であっても良い。
以下、サブトラクティブ法によるサスペンション用基板の製造方法の一例について、工程ごとに説明する。
1.積層部材準備工程
本発明における積層部材準備工程は、金属支持部材と、上記金属支持部材上に形成された絶縁部材と、上記絶縁部材上に形成された導体部材とを有する積層部材を準備する工程である。本発明における積層部材は、市販の積層部材を用いても良く、金属支持部材上に、絶縁部材および導体部材を形成することによって形成しても良い。
2.第一配線層形成工程
本発明における第一配線層形成工程は、上記導体部材をエッチングすることにより、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有する上記第一配線層を形成する工程である。
第一配線層の形成方法としては、例えば、積層部材の導体部材上に、レジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出する導体部材をウェットエッチングする方法を挙げることができる。ウェットエッチングに用いるエッチング液の種類は、導体部材の種類に応じて適宜選択することが好ましく、例えば導体部材の材料が銅である場合には、塩化鉄系エッチング液等を用いることができる。
3.金属支持基板形成工程
本発明における金属支持基板形成工程は、上記金属支持部材をエッチングすることにより、金属支持基板を形成する工程である。
金属支持基板の形成方法としては、例えば、積層部材の金属支持部材上に、レジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出する金属支持部材をウェットエッチングする方法を挙げることができる。ウェットエッチングに用いるエッチング液の種類は、金属支持部材の種類に応じて適宜選択することが好ましく、例えば金属支持部材の材料がSUSである場合には、塩化鉄系エッチング液等を用いることができる。また、本工程は、上述した第一配線層形成工程と同時に行うことが好ましい。
4.第二絶縁層形成工程
本発明における第二絶縁層形成工程は、上記第一配線層上に、第二絶縁層を形成する工程である。第二絶縁層の形成方法は、特に限定されるものではなく、第二絶縁層の材料に応じて適宜選択することが好ましい。例えば、第二絶縁層の材料が感光性材料である場合には、全面形成した第二絶縁層に露光現像を行うことによりパターン状の第二絶縁層を得ることができる。また、第二絶縁層の材料が非感光性材料である場合は、全面形成した第二絶縁層の表面に所定のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出した部分を、ウェットエッチングにより除去することによりパターン状の第二絶縁層を得ることができる。
5.第二配線層形成工程
本発明における第二配線層形成工程は、上記第二絶縁層上に、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有する上記第二配線層を形成する工程である。
第二配線層の形成方法としては、例えば、まず第二絶縁層上にシード層を形成し、次にシード層の表面上に所定のレジストパターンを形成し、最後に、レジストパターンから露出する部分に電解めっき法により第二配線層を形成する方法を挙げることができる。シード層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、無電解めっき法等を挙げることができる。また、シード層の材料としては、例えばNi、Cr、Cu等の金属を挙げることができる。また、シード層は、単層であっても良く、多層であっても良く、単層の複合層であっても良い。また、上述した第二絶縁層形成工程の際に、第二絶縁層に所定の開口を形成することで、第一配線層に電気的に接続されたシード層が得られる。その結果、第二配線層形成工程において、第一配線層からの給電により、第二配線層を形成することができる。
6.カバー層形成工程
本発明におけるカバー層形成工程は、上記第二配線層を覆うようにカバー層を形成する工程である。カバー層の形成方法は、例えば、上述した第二絶縁層の形成方法と同様の方法を挙げることができる。
7.配線めっき部形成工程
本発明における配線めっき部形成工程は、上記第一配線層および上記第二配線層の端子部に、配線めっき部を形成する工程である。配線めっき部を形成する方法としては、具体的には、電解めっき法を挙げることができる。また、第一配線層および/または第二配線層と、金属支持基板とを電気的に接続する場合には、配線めっき部形成後に、ビアめっき部を形成することにより、層間接続を確保することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
[実施例]
まず、厚さ18μmのSUS304(金属支持部材)、厚さ10μmのポリイミド樹脂層(絶縁部材)、厚さ9μmの電解銅層(導体部材)を有する積層部材を準備した(図13(a))。次に、ドライフィルムレジストを積層部材の両面にラミネートし、レジストパターンを形成した。次に、塩化第二鉄液を用いてエッチングし、エッチング後レジスト剥膜を行った。これにより、導体部材から第一配線層を形成し、金属支持部材から金属支持基板を形成した(図13(b))。
その後、パターニングされた第一配線層上に、ポリイミド前駆体溶液をダイコーターでコーティングし、乾燥後、レジスト製版し現像と同時にポリイミド前駆体膜をエッチングし、その後、窒素雰囲気下、加熱することにより硬化(イミド化)させ、第二絶縁層を形成した(図13(c))。次に、第二絶縁層の表面上に、スパッタリング法によりCrからなるシード層を形成した。次に、シード層上に所定のレジストパターンを形成し、そのレジストパターンから露出する部分に、第二配線層を形成した(図13(d))。
その後、パターニングされた第二配線層上に、ポリイミド前駆体溶液をダイコーターでコーティングし、乾燥後、レジスト製版し現像と同時にポリイミド前駆体膜をエッチングし、その後、窒素雰囲気下、加熱することにより硬化(イミド化)させ、カバー層を形成した(図13(e))。次に、絶縁部材をパターニングするために、レジスト製版し、露出する部位のポリイミド樹脂をウェットエッチングで除去した(図13(f))。
その後、電解めっき法により、第一配線層および第二配線層の端子部に、配線めっき部(Auめっき部)を形成した。最後に、不要な金属支持基板をウェットエッチングにより除去することで、サスペンション用基板を得た(図13(g))。
1…金属支持基板、 2x…第一絶縁層、 2y…第二絶縁層、 3x…第一配線層、 3y…第二配線層、 3a、3b…ライト用配線層、 3c、3d…リード用配線層、 3e、3f…機能性素子用配線層(熱アシスト用配線層、アクチュエータ素子用配線層)、 4…カバー層、 5…配線めっき部、 12…導電性接続部、 100…サスペンション用基板、 101…記録再生用素子実装領域、 102…外部回路基板接続領域、 103…配線層、 210…熱アシスト用素子、 220…記録再生用素子、 230…接着層、 301…開口部、 310…ロードビーム

Claims (12)

  1. 金属支持基板と、前記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、前記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、前記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、前記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板であって、
    前記第一配線層が、機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有し、
    前記第二配線層が、一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有し、
    前記機能性素子用配線層が、前記信号伝送用配線層と平面視上重複する重複部を有することを特徴とするサスペンション用基板。
  2. 前記重複部の幅が、平面視上、前記一対の配線層全体の幅を包含する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。
  3. 前記機能性素子が、熱アシスト用素子またはアクチュエータ素子であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のサスペンション用基板。
  4. 前記機能性素子用配線層の端子部が、前記第一絶縁層側の表面で前記機能性素子と接続する端子部であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板。
  5. 前記機能性素子用配線層の端子部が、前記第一絶縁層とは反対側の表面で前記機能性素子と接続するものであり、
    前記端子部は、前記第一絶縁層側およびその反対側の両面が露出するものであることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板。
  6. 前記信号伝送用配線層の端子部は、前記第二絶縁層の屈曲部を経て、前記第一絶縁層上に形成されるものであり、
    前記屈曲部の形状は、前記第二絶縁層の厚さが漸減する形状または急減する形状であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板。
  7. 前記信号伝送用配線層の端子部は、前記第二絶縁層上に形成されることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板。
  8. 前記信号伝送用配線層の端子部が、前記第一配線層であり、
    前記信号伝送用配線層の端子部および前記信号伝送用配線層が、前記第二絶縁層を貫通するビアで接続されていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板。
  9. 請求項1から請求項8までのいずれかの請求項に記載のサスペンション用基板と、
    前記サスペンション用基板の前記金属支持基板側の表面に設けられたロードビームと、
    を有することを特徴とするサスペンション。
  10. 請求項9に記載のサスペンションと、前記サスペンションに実装された記録再生用素子および機能性素子と、を有することを特徴とする素子付サスペンション。
  11. 請求項10に記載の素子付サスペンションを有することを特徴とするハードディスクドライブ。
  12. 金属支持基板と、前記金属支持基板上に形成された第一絶縁層と、前記第一絶縁層上に形成された第一配線層と、前記第一配線層上に形成された第二絶縁層と、前記第二絶縁層上に形成された第二配線層とを有するサスペンション用基板の製造方法であって、
    機能性素子に接続する機能性素子用配線層を有する前記第一配線層を形成する第一配線層形成工程と、
    一対の配線層から構成され、記録再生用素子に接続する信号伝送用配線層を有する前記第二配線層を形成する第二配線層形成工程と、
    を有し、
    前記第一配線層形成工程および前記第二配線層形成工程は、前記機能性素子用配線層が、前記信号伝送用配線層と平面視上重複する重複部を形成することを特徴とするサスペンション用基板の製造方法。
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