JP2008198321A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスクの記録表面からの磁気ヘッドの浮上量や位置を高精度に制御する。
【解決手段】スライダ６が設置された面と同一のサスペンション５上に、サスペンション５の長手方向に薄膜アクチュエータ７を設置するようにした。これにより、薄膜アクチュエータ７をプリント配線基板５ａ上に形成でき、サスペンション５の共振周波数を低減して、磁気ヘッド６ａと磁気ディスク１の記録表面との間隙が制御できて、磁気ヘッド６ａが設置されたスライダ６の位置精度を高精度に行うことができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ディスク装置に関し、特に、磁気ディスクと、ヘッド位置決め機構と、ヘッド位置決め機構の先端に取り付けられたサスペンションと、サスペンションの先端部に設置され、磁気ヘッドを搭載したスライダと、を有する磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク装置に適用されるスライダは、一般にスライダを支持するサスペンションの先端部に形成される。
図８は、従来の磁気ディスク装置の模式図、図９は、従来のサスペンションの拡大模式図である。

磁気ディスク装置１００は、図８に示すように、スピンドルモータ１０２と接続された磁気ディスク１０１と、サスペンション１０６に支持されて、磁気ヘッド（不図示）が設置されたスライダ１０７と、を有している。なお、サスペンション１０６とボイスコイル（ＶＣ）モータ１０４とを接続するアーム１０５はキャリッジ１０３に搭載されている。なお、サスペンション１０６の先端部では、図９に示すように、樹脂配線層に覆われた金属配線にて構成されるプリント配線基板１０６ａとスライダ１０７とが電気的に接続されている。

磁気ディスク１０１は、記録表面に磁性体が塗布された円板状の磁気記録媒体である。磁気ヘッドを利用することで、磁気ディスク１０１の記録表面に情報の記録や記録した情報の読み出しができる。また、磁気ディスク１０１は、スピンドルモータ１０２を介して回転させられる。

スピンドルモータ１０２は、接続された磁気ディスク１０１を所定の速度で回転制御する。
キャリッジ１０３には、ＶＣモータ１０４とサスペンション１０６とが接続されたアーム１０５が搭載されている。

ＶＣモータ１０４は、ロータリアクチュエータ（不図示）と接続されている。このロータリアクチュエータによって、磁気ヘッドから得られる浮上量および位置情報をＶＣモータ１０４にフィードバックして、磁気ヘッドのトラック位置決めを行うことができる。

アーム１０５は、ＶＣモータ１０４とサスペンション１０６と一体的に接続されて、キャリッジ１０３上に搭載されている。
サスペンション１０６は、スライダ１０７を先端部で支持する板ばねである。

スライダ１０７は、磁気ディスク１０１と対向するように磁気ヘッドが設置されており、磁気ディスク１０１上を数ｎｍから数十ｎｍの高さで浮上する。
このような磁気ディスク装置１００は、ＶＣモータ１０４による駆動によって、アーム１０５を介して、サスペンション１０６に設置されたスライダ１０７を磁気ディスク１０１の記録表面に対して接近または離間させて記録表面のサーボ情報を利用して、スライダ１０７の位置および浮上量の制御を行う。

近年、磁気ディスク装置は、より大容量化および微小化される傾向にある。そして、磁気ディスク装置の小型化とともに磁気ヘッドも微小化が進み、薄膜で形成されるものもある。

そして、磁気ディスクの大容量化にともなって、小型化された磁気ヘッドによる読み出しおよび書き込みに対するサーボ制御の高精度化が進められている。サーボ制御の高精度化には、磁気ディスクの全領域で磁気ヘッドが磁気ディスクの記録表面から一定の微細浮上高を要するという基本技術が要求される（例えば、特許文献１，２参照。）。

そこで、磁気ヘッドと磁気ディスクの記録表面との間隙の制御を行うために、印加電圧によって形状が変形する特性（圧電効果）を有する圧電（電歪）セラミックス薄膜が利用されている。

すなわち、圧電セラミックス薄膜で構成される薄膜圧電アクチュエータを、スライダを支持するサスペンション上に設置して、印加電圧による圧電セラミックス薄膜の変形を利用して、磁気ディスクの記録表面から磁気ヘッドまでの浮上量を制御することが試みられている（例えば、特許文献１，２参照。）。
特開平７−２６２７２６号公報 特開平９−２６５７３８号公報

しかし、スライダに設置された磁気ヘッドと磁気ディスクの記録表面との間隙の制御のためにサスペンション上に形成された圧電セラミックス薄膜を薄膜アクチュエータとして用いることには、以下のような問題点があった。

第１に、薄膜アクチュエータの振動周波数がサスペンションの共振周波数帯域内では、薄膜アクチュエータの変位量の変化によって、サスペンションの急峻な変位量の増大が発生するために、スライダの浮上量を制御することは難しいという問題があった。

第２に、薄膜アクチュエータとして大きな発生力および変位量を発生する圧電セラミックス薄膜の一般的な成膜プロセス（ゾルゲル法、スパッタ法、ＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）法など）では、結晶化のため一般に約５００度以上の温度が必要である。このような高温では、樹脂配線層から構成されるプリント配線基板では耐え得ることができないという問題があった。逆に薄膜アクチュエータ形成後、プリント配線基板を接着することも考えられるが、この場合、引き回しが煩雑になり現実的ではなく、サスペンションの形状変更を強いる場合もある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、磁気ディスクの記録表面からの磁気ヘッドの浮上量や位置を高精度に制御することができる磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、図１に示すように、磁気ディスク１と、ヘッド位置決め機構と、ヘッド位置決め機構の先端に取り付けられたサスペンション５と、サスペンション５の先端部に設置され、磁気ヘッド６ａを搭載したスライダ６と、を有する磁気ディスク装置１０において、スライダ６が設置された面と同一のサスペンション５上であって、サスペンション５の長手方向に設置された薄膜アクチュエータ７と、を有することを特徴とする磁気ディスク装置１０が提供される。

このような磁気ディスク装置によれば、スライダが設置された面と同一のサスペンション上に、サスペンションの長手方向に薄膜アクチュエータが設置される。

本発明では、スライダが設置された面と同一のサスペンション上に、サスペンションの長手方向に薄膜アクチュエータを設置するようにした。これにより、薄膜アクチュエータをプリント配線基板上に形成でき、サスペンションの共振周波数を低減して、磁気ヘッドと磁気ディスクの記録表面との間隙が制御できて、磁気ヘッドが設置されたスライダの位置精度を高精度に行うことができるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
図１は、本発明における磁気ディスク装置の概念図である。

磁気ディスク装置１０は、モータ２に接続された磁気ディスク１と、モータ４と連動して動作するアーム３に一体的に接続されたサスペンション５の先端部に設置されたスライダ６と、により構成される。

さらに、サスペンション５には樹脂配線層により覆われた金属配線であるプリント配線基板５ａが接着されており、サスペンション５の先端部には、磁気ヘッド６ａが形成されたスライダ６が設置されているとともに、サスペンション５の低剛性部位を通るプリント配線基板５ａ上に、サスペンション５およびスライダ６と一直線状に薄膜アクチュエータ７が形成されている。

磁気ディスク１は、円板状の記録媒体である。モータ２によって回転させられて、記録表面に情報を記録または再生させられる。
モータ２は、接続された磁気ディスク１を所定の速度で回転制御することができる。

アーム３は、モータ４とサスペンション５とを一体的に接続している。
モータ４は、ロータリアクチュエータ（不図示）と接続されている。このロータリアクチュエータによって、スライダ６に取り付けられた磁気ヘッド６ａから得られる浮上量および位置情報をモータ４にフィードバックすることで、磁気ヘッド６ａのトラック位置決めなどを行うことができる。

サスペンション５は、スライダ６を支持している板ばねである。そして、サスペンション５には、樹脂配線層により覆われた金属配線にて構成されるプリント配線基板５ａが接着される。

スライダ６は、サスペンション５の先端部に配置し、プリント配線基板５ａと電気的に接続されており、磁気ヘッド６ａが形成されている。
磁気ヘッド６ａは、スライダ６の先端部に形成されて磁気ディスク１と対向し、磁気ディスク１の記録表面上を数ｎｍから数十ｎｍの高さで浮上する。

薄膜アクチュエータ７は、圧電セラミックス薄膜にて構成され、サスペンション５の低剛性部位を通るプリント配線基板５ａ上に、サスペンション５およびスライダ６と一直線状に形成されている。このため、薄膜アクチュエータ７とサスペンション５とが絶縁されて、配線の引き出しの煩雑さも無くなるとともに、薄膜アクチュエータ７自身の変位量変化に起因したサスペンション５の共振周波数を低下させることが可能となる。また、薄膜アクチュエータ７の形成方法として、水熱合成法またはエアロゾルデポジション法などの常温の２０度程度から２００度程度以下のプロセス温度で可能な低温薄膜プロセスを用いることができる。この低温薄膜プロセスによって、金属などで構成されるサスペンション５と薄膜アクチュエータ７との形成時の熱膨張差に起因する反りを抑えて、さらに樹脂配線層によって構成されるプリント配線基板５ａ上に薄膜アクチュエータ７を形成することができる。

このような薄膜アクチュエータ７によって、磁気ヘッド６ａと磁気ディスク１の記録表面との間隙を正確に制御でき、磁気ヘッド６ａによる磁気ディスク１の記録表面の読み出し時または書き込み時に発生する信号を安定化させ、スライダ６の位置制御を高精度に行うことができる。

したがって、磁気ディスク装置１０は、モータ４による駆動によって、アーム３を介して、サスペンション５に設置されたスライダ６を磁気ディスク１の記録表面に対して接近または離間させて記録表面のサーボ情報を利用して、スライダ６の位置および浮上量の制御を高精度に行うことができる。

次に、本発明を用いて、以下に２つの実施の形態について説明する。
まず、第１の実施の形態にについて説明する。
図２は、第１の実施の形態における磁気ディスク装置の模式図、図３は、第１の実施の形態におけるサスペンションの先端部の拡大模式図である。

磁気ディスク装置２０は、図２に示すように、スピンドルモータ１２に接続された磁気ディスク１１と、ＶＣモータ１５と連動して動作するアーム１４に一体的に接続されたサスペンション１６の先端部に設置されたスライダ１７とにより構成される。なお、このようなアーム１４はキャリッジ１３に搭載されている。

さらに、図３に示すように、サスペンション１６には樹脂配線層により覆われた金属配線にて構成されるプリント配線基板１６ａが接着されており、サスペンション１６の先端部には、磁気ヘッド（不図示）が取り付けられたスライダ１７がプリント配線基板１６ａと電気的に接続されて設置されているとともに、サスペンション１６の最先端部を通るプリント配線基板１６ａ上に、サスペンション１６およびスライダ１７と一直線状に、低温薄膜プロセスにて薄膜アクチュエータ１８が形成されている。

磁気ディスク１１は、記録表面に磁性体を塗布した円板状の記録媒体である。スピンドルモータ１２によって回転させられて、磁気ヘッドによって、記録表面に磁気的に情報が記録または記録された情報が再生される。

スピンドルモータ１２は、接続された磁気ディスク１１を所定の速度で回転制御することができる。
アーム１４は、アルミ合金またはステンレスにて形成されていて、ＶＣモータ１５とサスペンション１６とを接続している。また、このようなアーム１４はキャリッジ１３に搭載されている。

ＶＣモータ１５は、ロータリアクチュエータ（不図示）と接続されている。このロータリアクチュエータによって、スライダ１７に取り付けられた磁気ヘッドから得られる位置情報をＶＣモータ１５にフィードバックすることで、磁気ヘッドのトラック位置決めを行うことができる。

サスペンション１６は、スライダ１７を支持しているステンレス製の板ばねである。そして、サスペンション１６には、樹脂配線層により覆われた金属配線にて構成されるプリント配線基板１６ａが接着されている。

スライダ１７は、プリント配線基板１６ａと電気的に接続して、磁気ヘッドが取り付けられ、磁気ディスク１１と対向するように位置しており、磁気ディスク１１の記録表面上を数ｎｍから数十ｎｍの高さで浮上して滑走する。なお、スライダ１７は、縦２ｍｍ程度×横１ｍｍ程度×厚さ３００μｍ程度である。

薄膜アクチュエータ１８は、圧電セラミックス薄膜にて構成されている。圧電セラミックス薄膜として、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ：Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ₃）またはマグネシウム酸ニオブ酸チタン酸鉛（ＰＭＮ−ＰＴ：Ｐｂ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ₃−ＰｂＴｉＯ₃）のような電歪材料などの電界により機械的に変形するセラミックスが用いられる。また、薄膜アクチュエータ１８は、サスペンション１６の最先端部を通るプリント配線基板１６ａ上に、サスペンション１６およびスライダ１７と一直線状に形成されている。このため、薄膜アクチュエータ１８とサスペンション１６とが絶縁されて、配線の引き出しの煩雑さも無くなるとともに、薄膜アクチュエータ１８自身の変位量変化に起因したサスペンション１６の共振周波数を低下させることが可能となる。また、薄膜アクチュエータ１８の形成方法として、水熱合成法またはエアロゾルデポジション法などの常温の２０度程度から２００度程度以下の低温薄膜プロセスを用いることができる。この低温薄膜プロセスによって、ステンレスによって構成されるサスペンション１６と薄膜アクチュエータ１８との形成時の熱膨張差に起因する反りを抑えて、さらに樹脂配線層によって構成されるプリント配線基板１６ａ上に薄膜アクチュエータ１８を形成することができる。なお、薄膜アクチュエータ１８は、縦０．５ｍｍ程度×横０．７ｍｍ程度×厚さ３．５μｍ程度とする。

以下に、サスペンション１６上への薄膜アクチュエータ１８の形成工程について図を用いて説明する。
図４〜図６は、サスペンション上への薄膜アクチュエータの形成工程の断面模式図である。なお、以下の形成工程中の圧電セラミックス薄膜の形成は、水熱合成法によって形成する場合を例に挙げて説明する。

まず、サスペンション１６上の、配線１６ｂおよび電極パッド１６ｄを有する樹脂配線層１６ｃにより構成されるプリント配線基板１６ａが形成されている（図４（Ａ））。
なお、樹脂配線層１６ｃには、例えば、ポリイミドなど、配線１６ｂおよび電極パッド１６ｄにはアルミニウム（Ａｌ）などが使用される。

プリント配線基板１６ａが接着されたサスペンション１６上のアクチュエータ形成予定位置に、下部電極１９ａ（厚さ：約３００ｎｍ）を導電体膜によって形成する（図４（Ｂ））。

下部電極１９ａを構成する導電体膜は、例えば、金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）などの金属、酸化ストロンチウムルテニウム（ＳＲＯ）や酸化インジウム錫（ＩＴＯ）などの導電性酸化物または窒化チタン（ＴｉＮ）などの導電性窒化物といった導電性を有する材料を用いる。また導電体膜は、スパッタ法、真空蒸着法などによって形成される。なお、導電体膜とプリント配線基板１６ａとの密着性が低い場合は、プリント配線基板１６ａの表面を粗化することにより密着性を向上させることができる。また、導電体膜は下部の樹脂配線層１６ｃ中の配線１６ｂと電気的に接続させることで、下部電極１９ａへの電圧印加も可能となる。電気的接続は図４（Ｂ）に示すように下部電極１９ａとなる導電体膜の下部から接続する実装方法が望ましい。

下部電極１９ａ上にＴｉ層１８ａ（厚さ：約１μｍ）を形成する（図５（Ａ））。
Ｔｉ層１８ａの形成方法として、Ｔｉ層１８ａを、例えば、メタルスルーマスクまたはレジストパターンを利用したリフトオフ法などにより形成する。

Ｔｉ層１８ａをオートクレーブ内で水熱合成反応させて、Ｔｉ層１８ａ上に優先的にＰＺＴなどを析出させて薄膜アクチュエータ１８が形成される（図５（Ｂ））。
なお、このように、水熱合成法などの低温プロセスで形成した膜は、レジストパターンでドライエッチングまたはウェットエッチングしてもよい。このとき、選択比が取れない場合は、レジストと圧電セラミックス薄膜との間にハードマスク層となるタンタル（Ｔａ）などを用いてもよい。このときサスペンション１６がエッチングされない部位はポリマーなどで保護しておくことが望ましい。

ＰＺＴにて構成される薄膜アクチュエータ１８上に、下部電極１９ａと同様にして、上部電極１９ｂ（厚さ：約２００ｎｍ）を形成する（図６（Ａ））。
最後に、上部電極１９ｂから下部電極１９ａへＡｕなどによって構成されるワイヤ１９ｃを用いてボンディングを行う（図６（Ｂ））。

ワイヤ１９ｃと上部電極１９ｂとのボンディング箇所以外の部位の絶縁を図るために、上部電極１９ｂに絶縁層を形成するようにしてもよい。さらに、その絶縁層上にパッドを設けボンディングを行うと信頼性が向上する。上部電極１９ｂ上にパッドを形成するためのアルミナ、ポリマーなどの絶縁層を２μｍ程度形成した後、上部電極１９ｂにコンタクトを取るためのビアを形成する。ビアホールはレジスト形成後、レジスト開口部へのＲＩＥ（Reactive Ion Etching）などにより形成する。ビアホールにスパッタおよび鍍金などの技術を用いて、Ａｕ、銅（Ｃｕ）などの金属膜で充填し、ビア上部をパッドとしてリード線をボンディングするパッドを、メタルスルーマスクを使用したスパッタ法、真空蒸着法などにより形成してもよい。

以上のプロセスによって、図３に示した薄膜アクチュエータ１８が形成される。
次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態でも、第１の実施の形態における薄膜アクチュエータ１８以外の磁気ディスク装置２０の構成要素を同様に用いており、使用する符号などについても、第１の実施の形態と同様のものとする。

図７は、第２の実施の形態におけるサスペンションの先端部の拡大模式図である。
図７に示すように、サスペンション１６の先端部には、磁気ヘッド（不図示）が取り付けられたスライダ１７がサスペンション１６と一直線状に設置されている。そして、サスペンション１６に接着されたプリント配線基板１６ａと磁気ヘッドが取り付けられたスライダ１７とが電気的に接続されている。さらに、第２の実施の形態では、薄膜アクチュエータ２８が、サスペンション１６にて幅が他よりも細い部位を通るプリント配線基板１６ａ上に形成されている。また、薄膜アクチュエータ２８の形成方法として、第１の実施の形態と同様に、水熱合成法またはエアロゾルデポジション法などの常温の２０度程度から２００度程度以下の低温薄膜プロセスを用いることができる。

第２の実施の形態の薄膜アクチュエータ２８は、低剛性部位としてサスペンション１６の幅が他よりも細い部位を通るプリント配線基板１６ａ上に形成されることによって、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と比べて、薄膜アクチュエータと磁気ヘッドとの距離が離れているため、縦１ｍｍ程度×横１．５ｍｍ程度×厚さ３．５μｍ程度とする。

以上、本発明による磁気ディスク装置では、薄膜アクチュエータによって、磁気ヘッドと磁気ディスクの記録表面との間隙を正確に制御でき、磁気ヘッドによる磁気ディスクの記録表面の読み出し時または書き込み時に発生する信号を安定化させ、スライダの高精度化された位置制御を行うことができる。

（付記１） 磁気ディスクと、ヘッド位置決め機構と、前記ヘッド位置決め機構の先端に取り付けられたサスペンションと、前記サスペンションの先端部に設置され、磁気ヘッドを搭載したスライダと、を有する磁気ディスク装置において、
前記スライダが設置された面と同一の前記サスペンション上であって、前記サスペンションの長手方向に設置された薄膜アクチュエータと、
を有することを特徴とする磁気ディスク装置。

（付記２） 前記サスペンション長手方向の前記薄膜アクチュエータの設置位置が、前記スライダよりも先端であることを特徴とする付記１記載の磁気ディスク装置。
（付記３） 前記サスペンション長手方向の前記薄膜アクチュエータの設置位置が、前記スライダよりも後方であることを特徴とする付記１記載の磁気ディスク装置。

（付記４） 前記薄膜アクチュエータが、前記サスペンション上に２０度から２００度の温度範囲の薄膜プロセスにより形成されたことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。

（付記５） 前記低温薄膜プロセスは、水熱合成法またはエアロゾルデポジション法であることを特徴とする付記４記載の磁気ディスク装置。
（付記６） 前記薄膜アクチュエータが、前記サスペンションにて幅が他よりも細い部位に形成されることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。

（付記７） 前記薄膜アクチュエータは、圧電材料により構成されることを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
（付記８） 前記圧電材料は、チタン酸ジルコン酸鉛またはマグネシウム酸ニオブ酸チタン酸鉛であることを特徴とする付記７記載の磁気ディスク装置。

（付記９） サスペンションと、
前記サスペンションの先端部に、前記サスペンションと一直線状に配置されるスライダと、
前記スライダに取り付けられ、前記サスペンション上に接着されたプリント配線基板と電気的に接続される磁気ヘッドと、
前記サスペンションの最先端部の前記プリント配線基板上に、２０度から２００度の低温薄膜プロセスによって前記スライダと一直線上に形成される薄膜アクチュエータと、
を有することを特徴とするサスペンション。

本発明における磁気ディスク装置の概念図である。 第１の実施の形態における磁気ディスク装置の模式図である。 第１の実施の形態におけるサスペンションの先端部の拡大模式図である。 サスペンション上への薄膜アクチュエータの形成工程の断面模式図（その１）である。 サスペンション上への薄膜アクチュエータの形成工程の断面模式図（その２）である。 サスペンション上への薄膜アクチュエータの形成工程の断面模式図（その３）である。 第２の実施の形態におけるサスペンションの先端部の拡大模式図である。 従来の磁気ディスク装置の模式図である。 従来のサスペンションの拡大模式図である。

符号の説明

１ 磁気ディスク
２，４ モータ
３ アーム
５ サスペンション
５ａ プリント配線基板
６ スライダ
６ａ 磁気ヘッド
７ 薄膜アクチュエータ
１０ 磁気ディスク装置

Claims (5)

1. 磁気ディスクと、ヘッド位置決め機構と、前記ヘッド位置決め機構の先端に取り付けられたサスペンションと、前記サスペンションの先端部に設置され、磁気ヘッドを搭載したスライダと、を有する磁気ディスク装置において、
   前記スライダが設置された面と同一の前記サスペンション上であって、前記サスペンションの長手方向に設置された薄膜アクチュエータと、
   を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記サスペンション長手方向の前記薄膜アクチュエータの設置位置が、前記スライダよりも先端であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記サスペンション長手方向の前記薄膜アクチュエータの設置位置が、前記スライダよりも後方であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 前記薄膜アクチュエータが、前記サスペンション上に２０度から２００度の温度範囲の薄膜プロセスにより形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。
5. 前記薄膜アクチュエータが、前記サスペンションにて幅が他よりも細い部位に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ディスク装置。

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