JP2005346880A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐衝撃性や耐環境性の高くし、携帯型電子機器や移動通信機器に広く適用できるようにする。
【解決手段】 本発明の磁気記録再生装置は、基板としてシリコンを用いた直径が５０ｍｍ以下の磁気記録媒体１６と、この磁気記録媒体１６を支持及び回転させる駆動手段としてのスピンドルモータ１８と、磁気記録媒体１６への磁気信号の記録及び再生を行う磁気ヘッド４０を含みその磁気ヘッド４０を磁気記録媒体１６に対して移動自在に支持するヘッドサスペンションアッセンブリー（３２，３８，４７）と、そのヘッドサスペンションアセンブリ位置決め等を行うボイスコイルモータ２４と、スピンドルモータ１８およびボイスコイルモータ２４の動作を制御するプリント回路基板と、が収納された上面の開口した矩形箱状の筐体１２と、その筐体１２の上端開口部を閉塞するトップカバーと、を備えることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、磁気信号の記録再生を行う磁気記録再生装置に関するものである。

磁気記録再生装置の１種であるハ−ドディスク装置（ＨＤＤ）は、近年、記録密度の向上が著しく、現在では量産されているものでも８０Ｇｂｐｓｉ（ギガビット／平方インチ）まで記録密度が達している。このために、小型のＨＤＤでも高容量化が実現できるようになってきた。例えば、８０Ｇｂｐｓｉでは、１インチＨＤＤで６ＧＢの容量を実現することができる。

１インチ程度の小径サイズで高記録容量が実現できるようになると、携帯電話、携帯型音楽プレーヤーあるいはＰＤＡなどの携帯型のアプリケーションに広く応用できる期待される。既に携帯型音楽プレーヤーには１インチＨＤＤが搭載された商品が販売されており一定のマーケットを開拓しつつある。

ハ−ドディスク装置に用いられる磁気記録媒体としては、磁気記録媒体用の基板にスパッタリング法により金属膜を積層した構造が主流となっている。磁気記録媒体に用いられる基板としては、アルミニウム基板とガラス基板が広く用いられている。アルミニウム基板とは鏡面研磨したＡｌ−Ｍｇ合金の基体上にＮｉ−Ｐ系合金膜を無電解メッキで１０μｍ程度の厚さに形成し、その表面を更に鏡面仕上げしたものである。ガラス基板にはアモルファスガラスと結晶化ガラスの２種類がある。どちらのガラス基板も鏡面仕上げしたものが用いられる。

現在一般的に用いられているハ−ドディスク装置用磁気記録媒体においては、ガラス基板またはアルミニウム基板上に非磁性下地層（Ｎｉ−Ａｌ系合金、Ｃｒ、Ｃｒ系合金等）、非磁性中間層（Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系合金等）、磁性層（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ−Ｂ系合金等）、保護層（カ−ボン等）が順次成膜されており、その上に液体潤滑剤からなる潤滑膜が形成されている。

ところで、小型のＨＤＤは、前述したように多くの携帯型電子機器や移動通信機器等に応用できる可能性を有しているが、このような機器に内蔵されるＨＤＤとして用いるためには、今まで以上の耐衝撃性や耐環境性が要求される。しかしながら現在広く用いられているＨＤＤでは、耐衝撃性や耐環境性が十分とはいえず、このような機器に広く用いられるほどの安定した特性が得られていなかった。

この発明は上記に鑑み提案されたもので、携帯型電子機器や移動通信機器等に広く適用することが可能な、耐衝撃性や耐環境性の高い磁気記録再生装置を提供することを目的としている。

（１）上記目的を達成するために、第１の発明は、磁気記録再生装置であって、基板としてシリコンを用いた直径が５０ｍｍ以下の磁気記録媒体と、上記磁気記録媒体を支持及び回転させる駆動手段としてのスピンドルモータと、上記磁気記録媒体への磁気信号の記録及び再生を行う磁気ヘッドを含み、その磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して移動自在に支持するヘッドサスペンションアッセンブリーと、上記ヘッドサスペンションアセンブリの回転および位置決めを行うボイスコイルモータと、上記スピンドルモータおよびボイスコイルモータの動作を制御するプリント回路基板と、が収納された上面の開口した矩形箱状の筐体と、上記筐体の上端開口部を閉塞するトップカバーと、を備えることを特徴としている。

（２）第２の発明は、上記した（１）項に記載の発明の構成に加えて、上記磁気記録媒体の基板の厚さが０．６ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内である、ことを特徴としている。

（３）第３の発明は、上記した（１）項または（２）項に記載の発明の構成に加えて、上記磁気記録媒体への磁気信号の記録、再生を行わない時の当該磁気記録媒体の耐衝撃性が２０００Ｇ以上である、ことを特徴としている。

（４）第４の発明は、上記した（１）項から（３）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記磁気記録媒体への磁気信号の記録、再生を行う時の当該磁気記録媒体の耐衝撃性が３００Ｇ以上である、ことを特徴としている。

（５）第５の発明は、上記した（１）項から（４）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記磁気記録媒体の回転数が３６００回／分以上である、ことを特徴としている。

（６）第６の発明は、上記した（１）項から（５）項の何れか１項に記載の発明の構成に加えて、上記磁気記録媒体の表面粗さ（Ｒａ）が、１．５〜８オングストロームの範囲内である、ことを特徴としている。

本発明の磁気記録再生装置では、磁気記録媒体の基板としてシリコンを用いるので、表面欠陥が少なく、耐衝撃性、耐環境性の高い磁気記録媒体が得られ、磁気記録再生装置を携帯型電子機器や移動通信機器等に適した小型のものとすることができる。

すなわち、基板に高い剛性を有するシリコンを用いるので、磁気記録媒体の直径を５０ｍｍ以下とすることができ、直径の小径化により、装置を小型化することができ、磁気記録再生装置を携帯型電子機器や移動通信機器等に適用することができるようになる。

また、基板に高い剛性を有するシリコンを用いるので、基板の厚さを薄くすることができ、装置のさらなる小型化が可能となる。

また、非書き込み、非読み込み時（非記録、非再生時）の耐衝撃性が２０００Ｇ以上、書き込み、読み込み時（記録、再生時）の耐衝撃性が３００Ｇ以上の特性が得られ、これにより携帯型電子機器や移動通信機器等への適用が可能となる。

また、基板に高い剛性を有するシリコンを用いるので、３６００回／分以上の回転にも耐えられ、磁気記録再生装置をより一層高速に動作させることができるようになる。

さらに磁気記録媒体の表面粗さ（Ｒａ）を、１．５〜８オングストローム、より好ましくは２〜６オングストロームの範囲内とするので、ヘッドメディアの浮上バジェットを改善することができ、ドライブ設計時のマージンを拡大することができる。

本発明では磁気記録再生装置に、基板としてシリコンを用いた磁気記録媒体を用い、また磁気記録媒体の直径を５０ｍｍ以下とする。

シリコン基板には、半導体ウェハで用いられるような高純度な単結晶基板を用いることができるが、不純物をドーピングした基板や多結晶基板も用いることができる。シリコン基板は、磁気記録媒体の基板として通常用いられるガラス基板やＡｌ基板に比べ表面の平滑性を改善することが可能であり、表面のディフェクトや突起等無い非常に良好な表面性を実現することが可能である。また、その上に成膜するシード層、下地層、磁性層等を構成する粒子がエピタキシャル成長することで膜質も改善され、磁気特性を向上させることも可能である。

シリコン基板を用いた磁気記録媒体を製造する場合、シリコン基板上にそのまま磁性膜を成膜し磁気記録媒体とすることも可能であるし、テクスチャを施した異方性媒体とすることも可能である。テクスチャ方法としては、シリコン基板に直接メカニカルテクスチャを施す方法、ＮｉＰ等の金属膜をスパッタリングやメッキで成膜した後メカニカルテクスチャを施す方法、酸化皮膜等表面処理を施した後テクスチャを施す方法が例示できる。また、斜方スパッタリング等で異方性をつけることも可能である。なお、表面にテクスチャ加工やエッチング処理を施すことで、磁気記録媒体の表面粗さを制御し、ヘッドの浮上特性（ＨＤＩ）を制御することも可能である。

本発明では、磁気記録媒体の直径を５０ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以下とする。このように磁気記録媒体の直径を小径にすることにより、本発明の磁気記録再生装置の特性向上がより顕著になる。すなわち、従来のガラス基板やアルミニウム基板を用いた磁気記録媒体に比べ、表面の平滑性や表面の制御性が向上し、小径のＨＤＤに適した特性が得られやすくなる。なお、磁気記録媒体の直径の下限は１０ｍｍ程度である。

本発明では、磁気記録媒体の基板の厚さを、好ましくは０．６ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内、より好ましくは０．３５ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内とする。本発明の磁気記録再生装置に用いられる基板は剛性が高いため基板を薄くすることが可能となり、これにより磁気記録再生装置のさらなる小型化が可能となる。

本発明の磁気記録再生装置では、非書き込み、非読み込み時の耐衝撃性が２０００Ｇ以上、書き込み、読み込み時の耐衝撃性が３００Ｇ以上の特性が得られ、これにより携帯型電子機器や移動通信機器等への適用が可能となる。

本発明の磁気記録再生装置に用いられる磁気記録媒体は３６００回／分以上の回転にも耐えられ、高速動作の可能な磁気記録再生装置を提供できる。

本発明の磁気記録再生装置に用いられる磁気記録媒体の表面粗さ（Ｒａ）は、１．５〜８オングストロームの範囲内とするのが好ましく、より好ましくは２〜６オングストロームとするのがよい。このような表面粗さの磁気記録媒体を用いることによりヘッドメディアの浮上バジェットが改善されるので、ドライブ設計時のマージンを拡大することができる。

本発明の磁気記録再生装置の特徴をまとめると以下になる。

（１）シリコン基板はビッカース硬度が高いので、小型ＨＤＤの磁気記録媒体基板として一般的に用いられているガラス基板に対し、非動作時衝撃特性（非書き込み、非読み込み時衝撃特性）で１００Ｇ程度マージンを持つことができる。

（２）シリコン基板はビッカース硬度が高いので、ガラス基板に対し、動作時衝撃特性（書き込み、読み込み時衝撃特性）でも１００Ｇ程度のマージンを持つことができる。

（３）シリコン基板はビッカース硬度が高いので、磁気記録媒体の厚さを薄くすることが可能であり、厚さを１割程度薄くしてもガラス基板と同等の耐衝撃性が得られる。

（４）ガラス基板に比べて磁気記録媒体の表面平滑性が改善されるため、ヘッドメディアの浮上バジェットが改善されるので、ドライブ設計時のマージンを拡大することができる。

（５）ガラス基板に比べて磁気記録媒体の表面平滑性が改善されるため、ヘッドのタッチダウン特性が向上し、ＨＤＤの耐環境性、特に減圧特性が改善される。具体的には、ガラス基板を用いた場合に比べ、０．１気圧程度の特性改善が得られる。

（６）シリコン基板は導電性を持つため、ＨＤＤをアースすることでメディア表面の帯電を防止することができ、耐環境性（ＥＳＤ特性）が向上する。

（７）基板の剛性が高まるため、磁気記録媒体が変形を起こしにくくなり、磁気記録媒体端部が他の部分と接触することがなくなり、ＨＤＤ内部でのコンタミ（contamination、異物、汚染物質）が減少する。

（８）基板の剛性が高まるため、磁気記録媒体の高速回転にも対応できる。

以下図面を参照しながら詳細に説明する。

図１はこの発明に係るＨＤＤを示す平面図、図２は磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図である。

図１に示すように、ＨＤＤは、上面の開口した矩形箱状のケース１２と、複数のねじによりケースにねじ止めされたケースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーと、を備えている。

ケース１２内には、磁気記録媒体としての磁気ディスク１６、磁気ディスク１６を支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８、磁気ディスク１６に対して情報の書き込み、読み出しを行う複数の磁気ヘッド４０、これらの磁気ヘッド４０を磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリー２２、キャリッジアッセンブリー２２を回転および位置決めするボイスコイルモータ（以下「ＶＣＭ」と称する）２４、磁気ヘッド４０が磁気ディスク１６の最外周に移動した際、磁気ヘッド４０を磁気ディスク１６から離間した退避位置を保持するランプロード機構２５、および記録再生信号の処理回路であるリードライトアンプ等を有した基板ユニット２１等が収納されている。

ケース１２の底壁外面には、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、およびＶＣＭ２４の動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。

各磁気ディスク１６は、上面および下面に磁気記録領域を有している。２枚の磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブの外周に嵌合されているとともに、クランプばね１７によってハブ上に固定支持されている。これにより、２枚の磁気ディスク１６は所定の隙間を置いて互いに同軸的に積層配置されている。そして、スピンドルモータ１８を駆動することにより、２枚の磁気ディスク１６は一体的に所定の速度で矢印Ｂ方向に回転される。

キャリッジアッセンブリー２２は、ケース１２の底壁上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隙を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。また、キャリッジアッセンブリー２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。なお、各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成されてもよい。アーム３２およびサスペンション３８によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッド４０とによりヘッドサスペンションアッセンブリーを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド４０は、ほぼ矩形状のスライダ４２とこのスライダ４２の端面に形成された記録再生用のヘッド部４４とを有し、サスペンション３８の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド４０は、サスペンション３８の弾性により、磁気ディスク１６の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。作動時において、磁気ディスク１６に対する磁気ヘッド４０の浮上量は１０．０ｎｍ以下に設定されている。

図１に示すように、キャリッジアッセンブリー２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ケース１２上に固定された一対のヨーク４９間に位置し、これらのヨーク、および一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。そして、ボイスコイル４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリー２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。

ランプロード機構２５は、ケース１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリー２２が、磁気ディスク１６の外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッド４０のアンロードを行う。

以上に示した実施形態では、基板は中心部に穴を有しておりスピンドルモータに挿入されているが、中心部に小さな穴が形成されており、その穴を通してビスで直接スピンドルモータ上面に固定することもできる。また、穴の無い基板を使用した場合は、小径にした場合に記録面積を大きくできる点で有利であり、穴のある基板と比較して剛性を高めることが可能であるため耐衝撃性の面でも有効である。基板の裏面全面をスピンドルモータと接合することにより基板の変形を防ぎ、さらに耐衝撃性を向上することも可能である。

（実施例１） 外径２１．６ｍｍ、内径６ｍｍ、厚さ０．３８１ｍｍに加工したシリコン基板とガラス基板それぞれに、スパッタ法を用いてシード層、Ｃｒ合金下地層、磁性層、さらにＣ保護膜を製膜し、最後に潤滑膜塗布して磁気記録媒体を作成した。両基板とも全く同じ成膜方法と材料を用いたが、磁気特性がシリコン基板を用いた場合は、ガラス基板と比較して、Ｈｃで５００［Ｏｅ］程度高くなった。なお、１Ｏｅは７９Ａ／ｍである。

Ｘ線解析で下地Ｃｒと磁性膜中のＣｏの配向性を調べたところ、シリコン基板の方が配向が向上していることが分かった。

グライドと粗さをグライド測定器とＡＦＭでそれぞれ測定したところ、シリコン基板の方が、グライドで１ｎｍ程度、Ｒａで２オングストローム程度低くなっていることが分かった。それぞれの磁気記録媒体の浮上特性を調べるために、実際のドライブで用いるヘッドを使用して、タッチダウン（ＴＤ）特性／テイクオフ（ＴＯ）特性を測定した。ＴＤ特性は、シリコン基板の方が１ｎｍ以上低い値を示したが、ＴＯ特性が２ｎｍ程度悪化することが分かった。これは表面が平滑すぎるため、ヘッドが吸着しやすくなるため、ＴＯ特性が悪くなると思われる。

（実施例２） 外径２１．６ｍｍ、内径６ｍｍ、厚さ０．３８１ｍｍに加工したシリコン基板に直接メカニカルテクスチャを施した基板と、ＮｉＰメッキを１００ｎｍ施した上にメカニカルテクスチャを施した基板それぞれに、実施例１と同様にスパッタ法を用いてシード層、Ｃｒ合金下地層、磁性層、さらにＣ保護膜を製膜し、最後に潤滑膜塗布して磁気記録媒体を作成した。通常のガラス基板やＡｌ基板と同様に、テクスチャーを施すことにより磁性膜は異方性を持ち、磁気特性、電磁変換特性が向上することが確認できた。グライドと粗さを測定したところ、テクスチャー無しの場合と比較していずれも高くなっており、そのため浮上特性は改善され、ガラス基板と同等の値となっていた。

（実施例３） 実施例１及び実施例２のメディアを実際のドライブに組みこんで、３ｂｕｒｓｔでエラーレートを測定した。メディア片面、ヘッド１本で構成されたドライブを用い、ヘッドはランプロード方式でロード／アンロードする。ディスクの回転数は３６００ｒｐｍである。測定は中周一箇所だけで測定した。単品電特が高いものほどＢＥＲが高い値を示したが、ディフェクト数がテクスチャ無しのシリコンが最も少ない値を示し、ガラス基板が最も大きな値を示した。

（実施例４） 外径２１．６ｍｍ、内径６ｍｍ、厚さ０．３８１ｍｍに加工したシリコン基板にチャンファーポリッシュ施し、実施例１と同様に成膜をして磁気記録媒体を作成した。チャンファーポリッシュを施した基板と施していない基板とを使用した磁気記録媒体をそれぞれドライブに組み込んで、衝撃試験機を使用して、ドライブの衝撃試験を行った。非動作衝撃試験では、どちらも２０００Ｇの衝撃を加えてもディスクが割れることはなかった。動作衝撃試験ではいずれも３００Ｇ以上の耐衝撃性を示したが、チャンファーポリッシュ有りの基板を使用した方が、約５０Ｇ良い結果となった。

この発明に係るＨＤＤを示す平面図である。 磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図である。

符号の説明

１２ ケース
１６ 磁気ディスク
１７ クランプばね
１８ スピンドルモータ
２１ 基板ユニット
２２ キャリッジアッセンブリー
２４ ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
２５ ランプロード機構
２６ 軸受部
３２ アーム
３８ サスペンション
４０ 磁気ヘッド
４１ ジンバルばね
４２ スライダ
４４ ヘッド部
４５ 支持枠
４７ ボイスコイル
４９ ヨーク
５１ ランプ
５３ タブ

Claims (6)

1. 基板としてシリコンを用いた直径が５０ｍｍ以下の磁気記録媒体と、
   上記磁気記録媒体を支持及び回転させる駆動手段としてのスピンドルモータと、
   上記磁気記録媒体への磁気信号の記録及び再生を行う磁気ヘッドを含み、その磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して移動自在に支持するヘッドサスペンションアッセンブリーと、
   上記ヘッドサスペンションアセンブリの回転および位置決めを行うボイスコイルモータと、
   上記スピンドルモータおよびボイスコイルモータの動作を制御するプリント回路基板と、
   が収納された上面の開口した矩形箱状の筐体と、
   上記筐体の上端開口部を閉塞するトップカバーと、
   を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
2. 上記磁気記録媒体の基板の厚さが０．６ｍｍ〜０．２５ｍｍの範囲内である、請求項１に記載の磁気記録再生装置。
3. 上記磁気記録媒体への磁気信号の記録、再生を行わない時の当該磁気記録媒体の耐衝撃性が２０００Ｇ以上である、請求項１または２に記載の磁気記録再生装置。
4. 上記磁気記録媒体への磁気信号の記録、再生を行う時の当該磁気記録媒体の耐衝撃性が３００Ｇ以上である、請求項１から３の何れか１項に記載の磁気記録再生装置。
5. 上記磁気記録媒体の回転数が３６００回／分以上である、請求項１から４の何れか１項に記載の磁気記録再生装置。
6. 上記磁気記録媒体の表面粗さ（Ｒａ）が、１．５〜８オングストロームの範囲内である、請求項１から５の何れか１項に記載の磁気記録再生装置。

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