JP6251656B2 - ディスク装置用フレキシャの配線部のインターリーブ回路 - Google Patents

ディスク装置用フレキシャの配線部のインターリーブ回路 Download PDF

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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

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フレキシャの配線部に係り、特にインターリーブ回路に関する。
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、ディスク装置用サスペンションが設けられている。
ディスク装置用サスペンションは、ベースプレートと、ロードビーム(load beam)などを備えている。ロードビームにフレキシャ(flexure)が配置されている。この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。これらサスペンションとフレキシャなどによって、ヘッドジンバルアセンブリ(head gimbals assembly)が構成されている。
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。例えば配線付フレキシャ(flexure with conductors)が知られている。配線付フレキシャの配線部は、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絶縁層と、この絶縁層上に形成された銅からなる複数の導体部材などを含んでいる。導体部材の一端はスライダの素子(例えばMR素子:Magneto-Resistive transducer)に接続されている。導体部材の他端はディスク装置のアンプ等に接続されている。
前記フレキシャの配線部は、アンプおよびスライダの素子とのマッチングをとる上で、また消費電力を小さくする上でも、インピーダンスを小さくすることが望まれている。また、低インダクタンス化も要求されている。さらにデータの高速転送を可能にするためには、高周波数帯域でも減衰が小さいという特性(低減衰性)も要求されている。このような要求に対し、マルチトレース伝送線(multi-trace transmission lines)を備えた配線付フレキシャが有効である。マルチトレース伝送線を備えた配線部はインターリーブ回路とも称されている。インターリーブ回路を備えたフレキシャは、高周波数帯域での減衰が小さいため、データの高速転送に適している。
特許文献1あるいは特許文献2にインターリーブ回路の例が示されている。インターリーブ回路の各導体部材は、それぞれ2本に分岐している。しかし本発明者達の研究によれば、各導体部材の分岐数(分岐導体の数)を増やすことによって、さらなる低インピーダンス化と低減衰性を図ることが可能であるという知見が得られている。
特許第4547035号公報 特開2013−182649号公報
しかし従来のインターリーブ回路において、分岐導体の数が増えると、その分だけ分岐導体の接続端子も増える。これら接続端子は、それぞれボンディング部材等の導電部材を介して電極パッドに接続されるため、接続端子の数が増えると導電部材の数が多くなるとともに、電極パッドに対する接続端子の配線構造も複雑となる。このため導体分岐部を配線部の限られた狭い領域に配置することが難しくなるなどの問題が生じた。
従って本発明の目的は、導体分岐部の構成を簡素化することができ、フレキシャの配線部の狭い領域に前記導体分岐部を配置することが可能なインターリーブ回路を提供することにある。
本発明の1つの実施形態は、ステンレス鋼などの金属の板からなるメタルベースと、前記メタルベース上に形成され、前記メタルベースに接する第1の面および前記メタルベースとは反対側の第2の面を有する絶縁層と、前記絶縁層の前記第2の面上に配置され第1の電極パッドに接続される第1の導体部材と、前記絶縁層の前記第2の面上に配置され第2の電極パッドに接続される第2の導体部材とを具備したディスク装置用フレキシャの配線部のインターリーブ回路であって、前記第1の導体部材を構成する複数の第1分岐導体と、前記第2の導体部材を構成しかつ前記第1分岐導体に沿って前記第1分岐導体と互い違いに配置された複数の第2分岐導体と、前記メタルベースの一部に形成されメタルベース本体部とは電気的に絶縁された島状のジャンパー導体とを有し、該ジャンパー導体が、分岐側メタル部と、パッド側メタル部と、ブリッジ部とを具備している。前記分岐側メタル部は、前記第1分岐導体のそれぞれの接続端子と対応する位置に形成され、前記絶縁層を厚さ方向に貫通する分岐側接続部材を介して前記接続端子と電気的に導通する。前記パッド側メタル部は、前記第1のパッド電極と対応した位置に形成され、前記絶縁層を厚さ方向に貫通するパッド側接続部材を介して前記第1の電極パッドと電気的に導通する。前記ブリッジ部は、前記分岐側メタル部と前記パッド側メタル部との間に形成されている。
1つの実施形態において、前記絶縁層の前記第2の面に、前記第1の電極パッドと前記接続端子との間のスペースを通る第3の導体部材をさらに備え、前記ブリッジ部が前記第3の導体部材と立体的に交差する交差部を有していてもよい。
前記ジャンパー導体の一例では、前記分岐側メタル部の長さが前記パッド側メタル部の長さよりも大きく、かつ、前記ブリッジ部の幅が前記パッド側メタル部の長さよりも小さい。また前記分岐側メタル部が前記配線部の長手方向に延び、前記接続端子がそれぞれ前記配線部の長手方向に間隔を存して配置され、前記ブリッジ部が前記配線部の幅方向に延びる形状であってもよい。また前記配線部が、磁気ヘッドに接続される書込用の一対の導体部材と、読取用の一対の導体部材とを含み、前記書込用の一対の導体部材のうち一方の導体部材が前記第1分岐導体を有し、他方の導体部材が前記第2分岐導体を有していてもよい。
本発明によれば、インターリーブ回路の導体分岐部の構成を簡素化することができるとともに、導体分岐部をコンパクトに構成することができる。
サスペンションを備えた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。 第1の実施形態に係るディスク装置用フレキシャを備えたヘッドジンバルアセンブリの平面図。 図3に示されたディスク装置用フレキシャの配線部の一部の断面図。 図3に示されたディスク装置用フレキシャのインターリーブ回路を模式的に示す回路図。 図3に示されたディスク装置用フレキシャのインターリーブ回路の一部の平面図。 図6中のF7−F7線に沿うインターリーブ回路の一部の断面図。 図6中のF8−F8線に沿うインターリーブ回路の一部の断面図。 図6に示されたインターリーブ回路の一部でカバー層を除いた平面図。 図9中のF10−F10線に沿うインターリーブ回路の一部の断面図。 図9中のF11−F11線に沿うインターリーブ回路の一部の断面図。 図6に示されたインターリーブ回路の一部であって絶縁層の第2の面に沿う断面図。 図6に示されたインターリーブ回路のジャンパー導体の平面図。 第2の実施形態に係るインターリーブ回路の一部で図7に対応する箇所の断面図。 本発明の第2の実施形態に係るインターリーブ回路の一部で図8に対応する箇所の断面図。
以下に本発明の第1の実施形態の配線部のインターリーブ回路について、図1から図13を参照して説明する。
図1に示すハードディスク装置(以下、ディスク装置と称する)1は、ケース2と、スピンドル3を中心に回転する磁気ディスク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を旋回させるためのポジショニング用モータ7とを有している。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は、複数(例えば3つ)のアクチュエータアーム8を有している。これらアクチュエータアーム8の先端部に、それぞれサスペンション10が取付けられている。各サスペンション10の先端に、磁気ヘッドを構成するスライダ11が設けられている。
磁気ディスク4がスピンドル3を中心に高速で回転すると、磁気ディスク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、スライダ11が磁気ディスク4の所望トラックまで移動する。スライダ11には、磁気ディスク4にデータを記録するための磁気コイル等の書込用素子と、例えばMR素子のように磁気信号を電気信号に変換する読取用素子が設けられている。これらの素子によって、磁気ディスク4の記録面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、サスペンション10を備えたヘッドジンバルアセンブリの一例を示している。サスペンション10は、ベースプレート20と、ロードビーム21と、ヒンジ部22とを備えている。ベースプレート20のボス部20aは、アクチュエータアーム8(図1と図2に示す)に固定される。
サスペンション10に、配線付フレキシャ(flexure with conductors)30が設けられている。これ以降は、配線付フレキシャ30を単にフレキシャ30と称する。フレキシャ30はロードビーム21に沿って配置され、ロードビーム21にレーザ溶接等の固定手段によって固定されている。フレキシャ30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にスライダ11が取付けられている。フレキシャ30のテール部30aは、ベースプレート20の後方に延びている。
フレキシャ30は配線部35を備えている。配線部35は、フレキシャ30の長手方向(図3に矢印L1で示す方向)に延びている。配線部35の一端は磁気ヘッドとして機能するスライダ11の前記素子に接続されている。配線部35の他端は、テールパッド部36を経てディスク装置1のアンプに接続される。
図4は、配線部35の一部の幅方向に沿う断面を示している。図4中の矢印Wは配線部35の幅方向を示している。矢印Zは配線部35の厚さ方向である。配線部35は、メタルベース40と、メタルベース40上に形成された絶縁層41と、絶縁層41上に形成された書込用の一対の導体部材51,52と、同じく絶縁層41上に形成された読取用の一対の導体部材53,54と、これら導体部材51〜54を覆うカバー層58とを含んでいる。
メタルベース40は、例えばオーステナイト系ステンレス鋼の金属板からなる。メタルベース40の厚さはロードビーム21の厚さよりも小さく、15〜20μm(例えば18μm)である。ロードビーム21の厚さは、例えば30〜62μmである。
絶縁層41は、メタルベース40と対向する第1の面41aと、第1の面41aとは反対側の第2の面41bとを有している。絶縁層41とカバー層58とは、いずれもポリイミド等の電気絶縁性の樹脂からなる。絶縁層41の厚さは、例えば10μmである。カバー層58の厚さは、例えば4μmである。
導体部材51〜54は、例えばめっき銅などの高導電率の金属からなり、絶縁層41の第2の面41bに配置されている。これらの導体部材51〜54は、絶縁層41の第2の面41bに沿って所定のパターンとなるように、例えばめっき、あるいはエッチングによって形成されている。導体部材51〜54の厚さは、例えば5μmである。導体部材51〜54は、配線部35の長手方向に沿って、フレキシャ30の長手方向に延びている。書込用の導体部材51,52は、スライダ11の書込用素子(例えば磁気コイル)に接続される。読取用の導体部材53,54は、スライダ11の読取用素子(例えばMR素子)に接続される。
図5に示されるように配線部35はインターリーブ回路35Aを含んでいる。図5はインターリーブ回路35Aを模式的に示した回路図である。図5中の矢印L2は、インターリーブ回路35Aの長手方向(配線方向)、すなわちフレキシャ30の長手方向である。インターリーブ回路35Aは、書込用の導体部材51,52の長手方向の一部に形成されている。インターリーブ回路35Aを有する配線部35は、ディスクにデータを書込む際に伝送される高周波パルスのバンド幅を大きくすることができ、かつ、書込電流の損失を小さくすることができる。
インターリーブ回路35Aは、第1の導体部材51を構成する4本の第1分岐導体51a,51b,51c,51dと、第2の導体部材52を構成する4本の第2分岐導体52a,52b,52c,52dとを含んでいる。これら分岐導体51a〜51d,52a〜52dは、めっきまたはエッチングによって絶縁層41の第2の面41bに形成されている。分岐導体51a〜51d,52a〜52dは、カバー層58によって覆われている。
図5に示されるようにインターリーブ回路35Aの一方の端部に、第1の導体部材51の導体分岐部61と、第2の導体部材52の導体分岐部62とが形成されている。第1の導体分岐部61において、第1の導体部材51が4本の第1分岐導体51a,51b,51c,51dに分岐している。第2の導体分岐部62において、第2の導体部材51が4本の第2分岐導体52a,52b,52c,52dに分岐している。
インターリーブ回路35Aの他方の端部に、第1の導体部材51の合流部65と、第2の導体部材52の合流部66とが形成されている。第1の合流部65において、4本の第1分岐導体51a,51b,51c,51dが1つの導体部材51に合流している。第2の合流部66において、4本の第2分岐導体52a,52b,52c,52dが1つの導体部材52に合流している。第1分岐導体51a〜51dと第2分岐導体52a〜52dとは、おおむね平行関係が保たれるように、インターリーブ回路35Aの幅方向に互い違いに交互に配置されている。導体合流部65,66は、導体分岐部61,62と実質的に同様に構成されているため、これ以降は導体分岐部61,62を代表して説明する。
図6は、インターリーブ回路35Aの一部で、第1の導体分岐部61と第2の導体分岐部62などが示されている。図7は、図6中のF7−F7線に沿う断面図である。図8は、図6中のF8−F8線に沿う断面図である。図9は、カバー層58を除いた状態のインターリーブ回路35Aの一部を示している。図10は、図9中のF10−F10線に沿う断面図である。図11は、図9中のF11−F11線に沿う断面図である。図12はインターリーブ回路35Aの一部で絶縁層41の第2の面41bに沿う断面図である。
第1の導体分岐部61において、第1分岐導体51a,51b,51c,51dの端部にそれぞれ接続端子71a,71b,71c,71dが形成されている。これら接続端子71a〜71dは、インターリーブ回路35Aの長手方向(配線部35の長手方向)にほぼ等間隔で一列に並んでいる。接続端子71a〜71dは、第1分岐導体51a〜51dおよび第2分岐導体52a〜52dと共通の導電材料(銅)からなる。
図7と図10に示されるように、接続端子71a,71b,71c,71dと対応した位置に、それぞれ分岐側接続部材72a,72b,72c,72dが形成されている。分岐側接続部材72a〜72dは、接続端子71a〜71dと一体に、例えば銅めっきによって形成されている。分岐側接続部材72a〜72dは、それぞれ絶縁層41を厚さ方向に貫通している。
第1の導体分岐部61の近傍に、第1の電極パッド81が形成されている。第2の導体分岐部62の近傍に、第2の電極パッド82が形成されている。これら電極パッド81,82は、第1分岐導体51a〜51dおよび第2分岐導体52a〜52dと共通の導電材料(銅)からなり、絶縁層41の第2の面41bに形成されている。
第1の電極パッド81は、第1のボンディング部材を介してアンプ側の電気回路に接続される。第2の電極パッド82は、第2のボンディング部材を介してアンプ側の電気回路に接続される。カバー層58には、第1の電極パッド81と第2の電極パッド82を露出させるための開口83,84(図6と図8に示す)が形成されている。
図8と図11に示されるように、第1の電極パッド81と対応した位置に、パッド側接続部材88が形成されている。パッド側接続部材88は第1の電極パッド81と一体に、例えば銅めっきによって形成されている。パッド側接続部材88は絶縁層41を厚さ方向に貫通している。
図13はメタルベース40の一部を示している。メタルベース40は、その大部分を占めるメタルベース本体部40aと、メタルベース本体部40aよりも面積が小さいジャンパー導体90とを含んでいる。ジャンパー導体90は、メタルベース40の材料であるステンレス鋼板の一部をエッチングすることによって、絶縁層41の第2の面41b上に島状に形成されている。このためジャンパー導体90の厚さは、メタルベース本体部40aの厚さと同じである。メタルベース本体部40aとジャンパー導体90とは、互いに電気的に絶縁されている。
図13に示されるようにジャンパー導体90は、分岐側メタル部91と、パッド側メタル部92と、ブリッジ部93とを有している。分岐側メタル部91は、接続端子71a〜71dと対応した位置に形成されている。パッド側メタル部92は、第1の電極パッド81と対応した位置に形成されている。ブリッジ部93は、分岐側メタル部91とパッド側メタル部92との間に形成されている。すなわち分岐側メタル部91とパッド側メタル部92とブリッジ部93とは、互いに一体に形成されている。
分岐側メタル部91の長さL3(図13に示す)は、パッド側メタル部92の長さL4よりも大きい。ブリッジ部93の幅L5は、パッド側メタル部92の長さL4よりも小さい。分岐側メタル部91はインターリーブ回路35Aの長手方向(図6に矢印L2で示す方向)に延びている。分岐側メタル部91の面積はパッド側メタル部92の面積よりも大きい。分岐側メタル部91は、インターリーブ回路35Aの長手方向(配線部35の長手方向)に延びている。ブリッジ部93は、インターリーブ回路35Aの幅方向に延びている。
図7と図9と図12に示されるように、接続端子71a,71b,71c,71dが、分岐側メタル部91の長さ方向に一列に配置されている。接続端子71a,71b,71c,71dは、それぞれ、分岐側接続部材72a,72b,72c,72dを介してジャンパー導体90の分岐側メタル部91と導通している。
図8と図11に示されるように、第1の電極パッド81は、パッド側接続部材88を介してジャンパー導体90のパッド側メタル部92と導通している。よって、第1の電極パッド81は、ジャンパー導体90を介して、第1分岐導体51a〜51dの接続端子71a〜71dと導通している。第2の電極パッド82は、導電路100(図9と図12に示す)を介して、第2分岐導体52a〜52dと導通している。
絶縁層41の第2の面41bには、書込用の導体部材51,52と読取用の導体部材53,54以外にも、各種用途に応じて他の導体部材(例えば図6〜図12に示す第3の導体部材110)も配置されている。第3の導体部材110は、第1の電極パッド81と接続端子71a〜71dとの間のスペースSを通って配線部35の長手方向に延び、例えば第3の電極パッド111(図3に示す)に接続されている。第3の導体部材110は、絶縁層41を間に挟んでジャンパー導体90のブリッジ部93と交差している。すなわちこのブリッジ部93は、第3の導体部材110と立体的に交差する交差部93aを備えている。
ジャンパー導体90はメタルベース40の一部であるから、絶縁層41の第1の面41aに配置されている。これに対し導体分岐部61,62と電極パッド81,82と第3の導体部材110とは、第1の面41aとは反対側の第2の面42bに配置されている。このためジャンパー導体90が第3の導体部材110と干渉することが回避され、第1の電極パッド81と導体分岐部61との間のスペースSに第3の導体部材110を通すことが可能となった。
図14と図15は、第2の実施形態に係るインターリーブ回路35Bを示している。この実施形態の分岐側接続部材72a´,72b´,72c´,72d´は、接続端子71a,71b,71c,71dとは別の材料(例えばニッケルめっき)によって形成されている。パッド側接続部材88´も、電極パッド81とは別の材料(例えばニッケルめっき)によって形成されている。
図14に示されるようにジャンパー導体90の分岐側メタル部91は、分岐側接続部材72a´,72b´,72c´,72d´を介して、分岐導体51a,51b,51c,51dの接続端子71a,71b,71c,71dと導通している。図15に示されるようにジャンパー導体90のパッド側メタル部92は、パッド側接続部材88´を介して、電極パッド81と導通している。それ以外の構成についてこのインターリーブ回路35Bは第1の実施形態のインターリーブ回路35Aと同様であるため、第1の実施形態と共通の箇所に共通の符号を付して説明を省略する。
以上説明したように本実施形態のインターリーブ回路35A,35Bのジャンパー導体90は、分岐側メタル部91とパッド側メタル部92とブリッジ部93とを有している。このジャンパー導体90を介して、分岐導体51a〜51dの接続端子71a〜71dが電極パッド81と導通している。このため従来よりも数が多い接続端子71a〜71dを有する導体分岐部61,62をコンパクトに構成することが可能となり、集積度の高い導体分岐部61,62を得ることができた。
そしてこのようなインターリーブ回路を配線部35が備えていることにより、高周波数帯域での減衰をより小さくすることができ、データの高速転送に適した配線部35を得ることができた。メタルベース40の一部をエッチングしてなる島状のジャンパー導体90は、メタルベース本体部40aと同じ厚さであるため、ジャンパー導体90が設けられていても導体分岐部61,62の厚さが大きくなることを抑制できる。
なお本発明を実施するに当たり、メタルベースや絶縁層、第1および第2の導体部材をはじめとして、導体分岐部、ジャンパー導体などのインターリーブ回路を構成する要素の具体的な形状や構成および配置を種々に変更して実施できることは言うまでもない。また第1分岐導体と第2分岐導体の数がそれぞれ4以外であってもよいし、第1分岐導体と第2分岐導体の数が互いに異なっていてもよい。
1…ディスク装置、10…サスペンション、30…フレキシャ、35…配線部、35A,35B…インターリーブ回路、40…メタルベース、41…絶縁層、41a…第1の面、41b…第2の面、51…第1の導体部材、51a,51b,51c,51d…第1分岐導体、52…第2の導体部材、52a,52b,52c,52d…第2分岐導体、58…カバー層、61…第1の導体分岐部、62…第2の導体分岐部、71a,71b,71c,71d…接続端子、72a,72b,72c,72d…分岐側接続部材、81…第1の電極バッド、82…第2の電極バッド、88…バッド側接続部材、90…ジャンパー導体、91…分岐側メタル部、92…パッド側メタル部、93…ブリッジ部、93a…交差部、110…第3の導体部材。

Claims (5)

  1. メタルベースと、
    前記メタルベース上に形成され、前記メタルベースに接する第1の面および前記メタルベースとは反対側の第2の面を有する絶縁層と、
    前記絶縁層の前記第2の面上に配置され、第1の電極パッドに接続される第1の導体部材と、
    前記絶縁層の前記第2の面上に配置され、第2の電極パッドに接続される第2の導体部材と、
    を具備したディスク装置用フレキシャの配線部のインターリーブ回路であって、
    前記第1の導体部材を構成する複数の第1分岐導体と、
    前記第2の導体部材を構成しかつ前記第1分岐導体に沿って前記第1分岐導体と互い違いに配置された複数の第2分岐導体と、
    前記メタルベースの一部に形成され、メタルベース本体部とは電気的に絶縁された島状のジャンパー導体とを有し、
    前記ジャンパー導体が、
    前記第1分岐導体のそれぞれの接続端子と対応する位置に形成され、前記絶縁層を厚さ方向に貫通する分岐側接続部材を介して前記接続端子と電気的に導通する分岐側メタル部と、
    前記第1のパッド電極と対応した位置に形成され、前記絶縁層を厚さ方向に貫通するパッド側接続部材を介して前記第1の電極パッドと電気的に導通するパッド側メタル部と、
    前記分岐側メタル部と前記パッド側メタル部との間に形成されたブリッジ部と、
    を具備したことを特徴とするディスク装置用フレキシャの配線部のインターリーブ回路。
  2. 前記絶縁層の前記第2の面に、前記第1の電極パッドと前記接続端子との間のスペースを通る第3の導体部材をさらに備え、
    前記ブリッジ部が前記第3の導体部材と立体的に交差する交差部を有したことを特徴とする請求項1に記載のインターリーブ回路。
  3. 前記分岐側メタル部の長さが前記パッド側メタル部の長さよりも大きく、かつ、前記ブリッジ部の幅が前記パッド側メタル部の長さよりも小さいことを特徴とする請求項1または2に記載のインターリーブ回路。
  4. 前記分岐側メタル部が前記配線部の長手方向に延び、前記接続端子がそれぞれ前記配線部の長手方向に間隔を存して配置され、前記ブリッジ部が前記配線部の幅方向に延びる形状であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のインターリーブ回路。
  5. 前記配線部が、磁気ヘッドに接続される書込用の一対の導体部材と読取用の一対の導体部材とを含み、前記書込用の一対の導体部材のうちの一方の導体部材が前記第1分岐導体を有し、他方の導体部材が前記第2分岐導体を有したことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のインターリーブ回路。
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