JP2009054230A - Magnetic recording apparatus and suspension - Google Patents
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Abstract
【課題】サスペンションの歪をより高感度に検出することができ、磁気ヘッド素子の浮上量を高精度に検出できる磁気記録装置、及び磁気記録装置用サスペンションを提供する。
【解決手段】アーム24の先端部には、磁気ヘッド素子23を磁気ディスク22に向けて付勢する板バネ状のサスペンション25が設けられている。サスペンション25には開口部25aが設けられており、この開口部25aを縦断するように、圧電センサ27が取り付けられている。開口部25の周辺は剛性が低くなっているので、磁気ディスク22の回転にともなって磁気ヘッド素子23が浮上すると、サスペンション25に発生した歪が開口部25の周辺に集中し、圧電センサ27により効率的に検出される。
【選択図】図2A magnetic recording apparatus and a suspension for a magnetic recording apparatus capable of detecting suspension distortion with higher sensitivity and detecting the flying height of a magnetic head element with high accuracy.
A leaf spring-like suspension is provided at the tip of an arm to urge a magnetic head element toward a magnetic disk. The suspension 25 is provided with an opening 25a, and a piezoelectric sensor 27 is attached so as to cut the opening 25a vertically. Since the rigidity around the opening 25 is low, when the magnetic head element 23 floats as the magnetic disk 22 rotates, the distortion generated in the suspension 25 concentrates around the opening 25 and is caused by the piezoelectric sensor 27. It is detected efficiently.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、磁気記録媒体に対しデータの書き込み又はデータの読み出しを行う磁気記録装置及びその磁気記録装置に使用するサスペンションに関し、特に磁気ヘッド素子の浮上量を検出するためのセンサを備えた磁気記録装置及びサスペンションに関する。 The present invention relates to a magnetic recording apparatus for writing data to or reading data from a magnetic recording medium and a suspension used in the magnetic recording apparatus, and more particularly to a magnetic recording provided with a sensor for detecting the flying height of a magnetic head element. The present invention relates to a device and a suspension.
図1は、磁気記録装置(ハードディスク装置)の一般的な構造を示す平面図である。 FIG. 1 is a plan view showing a general structure of a magnetic recording device (hard disk device).
磁気記録装置10は、筐体11と、その筐体11内に配置された円盤状の磁気ディスク(磁気記録媒体)12と、磁気ディスク12を回転させるスピンドルモータ(図示せず)と、磁気ヘッド素子13を支持するアーム14と、アーム14を駆動するボイスコイルモータ(図示せず)と、スピンドルモータ及びボイスコイルモータを制御するとともに磁気ヘッド素子13を介して磁気ディスク12に対しデータの書き込み及び読み出しを行う制御回路部(電子回路)16とにより構成されている。
The
磁気ディスク12は、その中心部がスピンドルモータの回転軸12aに連結されており、回転軸12aを中心として高速で回転する。また、アーム14は、ボイスコイルモータの駆動軸14aに連結されており、駆動軸14aを中心として一定の角度範囲を回転する。このアーム14の先端部には板バネ状のサスペンション15が設けられており、サスペンション15の先端部の磁気ディスク12側の面には磁気ヘッド素子13が配置されている。磁気ヘッド素子13は、スライダーと呼ばれるほぼ直方体の形状の部材と、スライダーの端面に配置された読み出し素子(磁気抵抗素子等)及び書き込み素子(インダクティブヘッド素子)とにより構成されている。
The central portion of the
この図1に示すように構成された磁気記録装置10において、スピンドルモータにより磁気ディスク12が高速で回転すると、磁気ディスク12の回転によって生じる空気流により磁気ヘッド素子13は磁気ディスク12から若干浮上する。このときの磁気ヘッド素子13の浮上量は、磁気ディスク12の回転にともなう風圧と、磁気ヘッド素子13に対するサスペンション15の付勢力とにより決定される。制御回路部16は、ボイスコイルモータを制御してアーム14を駆動し、磁気ヘッド素子13を磁気ディスク12の半径方向の所定の位置に移動させてデータの書き込み又は読み出しを行う。
In the
ところで、従来は、上述したように磁気ヘッド素子13と磁気ディスク12との間隔(磁気ヘッド素子13の浮上量)は磁気ディスク12の回転にともなう風圧と磁気ヘッド素子13に対するサスペンション15の付勢力とにより決定されていた。しかし、近年、磁気記録装置の記憶容量の増大にともなって、磁気ヘッド素子13と磁気ディスク12との間隔をより高精度に制御することが求められるようになった。そのためには、磁気ヘッド素子13の浮上量を検出するセンサが必要となる。
Conventionally, as described above, the distance between the
特許文献1には、磁気ヘッド素子(スライダー)と磁気ディスクとの間に電圧を印加して吸引力を発生させ、磁気ヘッド素子と磁気ディスクとの間隔を制御することが記載されている。また、特許文献2には、磁気ヘッド素子の縦方向及び横方向の変位をサスペンションに取り付けた圧電センサにより検出し、その検出結果に応じて圧電素子を駆動して磁気ヘッド素子の浮上量を制御することが記載されている。
磁気ヘッド素子の浮上量を検出するためには、例えば特許文献2に記載されているようにサスペンションの表面に圧電センサ(歪センサ)を取り付け、この圧電センサによりサスペンションの歪量を検出することが考えられる。しかし、単にサスペンションの表面に圧電センサを取り付けただけでは、歪を検出するための十分な感度を得ることが困難である。 In order to detect the flying height of the magnetic head element, for example, as described in Patent Document 2, a piezoelectric sensor (strain sensor) is attached to the surface of the suspension, and the strain amount of the suspension is detected by this piezoelectric sensor. Conceivable. However, it is difficult to obtain sufficient sensitivity for detecting strain by simply attaching a piezoelectric sensor to the surface of the suspension.
以上から、本発明の目的は、サスペンションの歪をより高感度に検出することができ、磁気ヘッド素子の浮上量を高精度に検出できる磁気記録装置、及び磁気記録装置用サスペンションを提供することにある。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a magnetic recording apparatus and a suspension for a magnetic recording apparatus that can detect the strain of the suspension with higher sensitivity and can detect the flying height of the magnetic head element with high accuracy. is there.
本発明の一観点によれば、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体に対しデータの書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッド素子と、前記磁気ヘッド素子を前記磁気記録媒体に向けて付勢するサスペンションと、前記サスペンションに取り付けられて前記サスペンションに発生する歪を検出する圧電センサとを有し、前記サスペンションには開口部が設けられており、前記圧電センサは前記開口部を縦断するように前記サスペンションに取り付けられていることを特徴とする磁気記録装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a magnetic recording medium, a magnetic head element that writes or reads data to or from the magnetic recording medium, a suspension that biases the magnetic head element toward the magnetic recording medium, A piezoelectric sensor that is attached to the suspension and detects strain generated in the suspension, and the suspension is provided with an opening, and the piezoelectric sensor is attached to the suspension so as to cut through the opening. A magnetic recording device is provided.
また、本発明の他の観点によれば、磁気記録装置に使用され、磁気ヘッド素子を磁気記録媒体に向けて付勢するサスペンションにおいて、サスペンション本体と、前記サスペンション本体に設けられた開口部と、前記開口部を縦断するように前記サスペンション本体に取り付けられた圧電センサとを有することを特徴とする磁気記録装置用サスペンションが提供される。 According to another aspect of the present invention, in a suspension that is used in a magnetic recording apparatus and biases a magnetic head element toward a magnetic recording medium, a suspension body, an opening provided in the suspension body, There is provided a suspension for a magnetic recording apparatus, comprising: a piezoelectric sensor attached to the suspension body so as to cut through the opening.
本発明においては、サスペンション(サスペンション本体)に開口部が設けられているので、開口部の周辺の剛性が他の部分よりも低くなっており、磁気ヘッド素子が浮上したときに開口部の周辺に歪が集中する。また、本発明では、開口部を縦断するように圧電センサが取り付けられている。従って、磁気ヘッド素子が浮上したときにサスペンションに発生する歪が圧電センサに効率よく伝達され、圧電センサから磁気ヘッド素子の浮上量に応じた信号が出力される。これにより、磁気ヘッド素子の浮上量を高精度に検出することができる。 In the present invention, the suspension (suspension body) is provided with an opening, so that the rigidity around the opening is lower than that of the other parts, and the magnetic head element floats around the opening when it floats. Distortion is concentrated. Moreover, in this invention, the piezoelectric sensor is attached so that an opening part may be longitudinally cut. Therefore, the strain generated in the suspension when the magnetic head element floats is efficiently transmitted to the piezoelectric sensor, and a signal corresponding to the flying height of the magnetic head element is output from the piezoelectric sensor. Thereby, the flying height of the magnetic head element can be detected with high accuracy.
圧電センサには、例えば圧電体膜を第1及び第2の電極で挟んだ構造の薄膜センサをステンレス等の基板上に配置した構造のセンサを用いることができる。この場合、圧電体膜に対応する基板部分に開口部を設けることにより、圧電体膜が基板で拘束されることがなくなり、感度が上昇する。また、圧電体膜を基板で拘束しないように、基板を2つに分割した構造としてもよい。更に、圧電体膜として結晶配向した強誘電体膜を用いることにより、圧電センサの感度をより一層向上させることができる。 As the piezoelectric sensor, for example, a sensor having a structure in which a thin film sensor having a structure in which a piezoelectric film is sandwiched between first and second electrodes is disposed on a substrate such as stainless steel can be used. In this case, by providing the opening in the substrate portion corresponding to the piezoelectric film, the piezoelectric film is not restrained by the substrate, and the sensitivity is increased. Moreover, it is good also as a structure which divided | segmented the board | substrate into two so that a piezoelectric material film may not be restrained with a board | substrate. Furthermore, the sensitivity of the piezoelectric sensor can be further improved by using a crystallized ferroelectric film as the piezoelectric film.
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図2は、本発明の第1の実施形態に係る磁気記録装置の構造を示す平面図である。
(First embodiment)
FIG. 2 is a plan view showing the structure of the magnetic recording apparatus according to the first embodiment of the present invention.
磁気記録装置20は、筐体21と、その筐体21内に配置された円盤状の磁気ディスク(磁気記録媒体)22と、磁気ディスク22を回転させるスピンドルモータ(図示せず)と、磁気ヘッド素子23を支持するアーム24と、アーム24を駆動するボイスコイルモータ(図示せず)と、スピンドルモータ及びボイスコイルモータを制御するとともに磁気ヘッド素子23を介して磁気ディスク22に対しデータの書き込み及び読み出しを行う制御回路部(電子回路)26とにより構成されている。
The
磁気ディスク22は、その中心部がスピンドルモータの回転軸22aに連結されており、回転軸22aを中心として高速で回転する。また、アーム24はボイスコイルモータの駆動軸24aに連結されており、駆動軸24aを中心として一定の角度範囲を回転する。
The central portion of the
アーム24の先端部には板バネ状のサスペンション25が設けられており、サスペンション25の先端の磁気ディスク22側の面には磁気ヘッド素子23が配置されている。磁気ヘッド素子23は、形状がほぼ直方体のスライダーと、スライダーの端面に配置された読み出し素子(磁気抵抗素子等)及び書き込み素子(インダクティブヘッド素子)とにより構成されている。
A
図3は、本実施形態の磁気記録装置20のサスペンション25を磁気ディスク22側から見たときの状態を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a state when the
この図3に示すように、本実施形態の磁気記録装置20のサスペンション(サスペンション本体)25は、ステンレス等の金属の薄板を所定の形状に加工したものであり、先端部に磁気ヘッド素子23を取り付けるようになっている。また、サスペンション25にはほぼ三角形状の比較的大きな開口部(穴)25aが設けられている。この開口部25aによりその周辺の剛性が他の部分よりも低くなっており、磁気ヘッド素子23が浮上したときに開口部25aの周辺に歪が集中する。また、本実施形態では、サスペンション25の長手方向に沿って開口部25aを縦断するように圧電センサ27が配置されている。これにより、磁気ヘッド素子23が浮上したときに、サスペンション25に発生する歪が圧電センサ27に効率よく伝達され、圧電センサ27から磁気ヘッド素子23の浮上量に応じた信号が出力される。
As shown in FIG. 3, the suspension (suspension body) 25 of the
なお、図3には図示していないが、サスペンション25の表面には絶縁膜を介して複数の配線パターンが設けられており、これらの配線パターンを介して磁気ヘッド素子(書き込み素子及び読み取り素子)23と制御回路部26との間、及び圧電センサ27と制御回路部26との間が電気的に接続されている。また、圧電センサ27は、サスペンション25の磁気ディスク22側の面に配置されていてもよく、磁気ディスク22と反対側の面に配置されていてもよい。
Although not shown in FIG. 3, a plurality of wiring patterns are provided on the surface of the
更に、本実施形態では開口部25aがサスペンション25の幅方向の中央部に設けられている場合について説明しているが、開口部としてサスペンションの一方又は両方の側部に切り欠きを設け、この切り欠きを縦断するように圧電センサを配置してもよい。
Further, in the present embodiment, the case where the opening 25a is provided in the central portion in the width direction of the
図2のように構成された本実施形態に係る磁気記録装置20において、スピンドルモータにより磁気ディスク22が高速で回転すると、磁気ディスク22の回転によって生じる空気流により、磁気ヘッド素子23は磁気ディスク22から若干浮上する。このときの磁気ヘッド素子23の浮上量は、磁気ディスク22の回転にともなう風圧と、磁気ヘッド素子23に対するサスペンション25の付勢力とにより決定される。制御回路部26は、ボイスコイルを制御して磁気ヘッド素子23を磁気ディスク22の半径方向に移動し、磁気ディスク22に対してデータの書き込み又は読み出しを行う。
In the
磁気ヘッド素子23が磁気ディスク22の表面から浮上すると、サスペンション25には磁気ヘッド素子23の浮上量に応じた歪が発生する。圧電センサ27は、サスペンション25に発生した歪を検出して、その検出結果に応じた信号を制御回路部26に出力する。制御回路部26は、圧電センサ27から出力された信号に基づいて磁気ヘッド素子23の浮上量を検出し、必要に応じて磁気ヘッド素子23の浮上量を制御する。磁気ヘッド素子23の浮上量を制御する方法としては、例えば特許文献1に記載されているように電気的な吸引力を用いる方法や、特許文献2に記載されているように圧電素子を用いる方法などがある。
When the
本実施形態においては、前述したようにサスペンション25に比較的大きな開口部25aが設けられているので、サスペンション25に応力が加えられると開口部25aの周辺に歪が集中する。そして、本実施形態では開口部25aを縦断するように圧電センサ27が配置されているので、サスペンション25に発生した歪が効率よく圧電センサ27に伝達される。これにより、圧電センサ27は、サスペンション25に発生した微小の歪を検出することができ、その結果磁気ヘッド素子23の浮上量を良好な精度で検出することができる。
In the present embodiment, as described above, the
図4(a)は圧電センサ27を示す斜視図、図4(b)は圧電センサ27を図4(a)のA−A線の位置で切断したときの断面図である。この図4(a),(b)に示すように、圧電センサ27はステンレスからなる基板30の上に形成されており、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3:通常、「PZT」と呼ばれる)、チタン酸バリウム(BaTiO3:通常、「BTO」と呼ばれる)、又はチタン酸ジルコン酸ランタン鉛((Pb,La)(Zr,Ti)O3:通常、「PLZT」と呼ばれる)等の圧電セラミックからなる圧電体膜33を白金(Pt)又はイリジウム(Ir)等の金属からなる下部電極32と上部電極34とで挟んだ構造を有している。圧電体膜33の材料は上記の強誘電体材料に限定されるものではないが、圧電定数が大きいことから、強誘電体材料により形成することが好ましい。
4A is a perspective view showing the
下部電極32と基板30との間には絶縁層31が設けられており、下部電極32と基板30とが電気的に分離されるようになっている。基板30及び絶縁層31には、下部電極32が露出する矩形状の開口部が設けられている。この圧電センサ27は、圧電体膜33とその圧電体膜33と挟む下部電極32及び上部電極34とにより構成される薄膜センサ部と、その薄膜センサ部を支持する枠状の基板30とにより構成される一種のダイヤフラムとなっている。
An insulating
下部電極32には配線35aが接合(ボンディング)されており、上部電極34には配線35bが電気的に接続されている。配線35aはサスペンション25の下側に設けられた配線パターンに接続され、この配線パターンを介して制御回路部26に接続される。これと同様に、配線35bは、サスペンション25の上側に設けられた配線パターンに接続され、この配線パターンを介して制御回路部26に接続される。
A
このような圧電センサ27において、圧電体膜33に圧力(歪)が加えられると、圧電体膜33には圧力に応じた電荷が発生する。この電荷をチャージアンプで検出することにより、圧電体膜33に発生した圧力の大きさを知ることができる。本実施形態の圧電センサ27では、図4(b)に示すように基板30に開口部が設けられており、圧電体膜33の変形が基板30やサスペンション25に拘束されないため、良好な感度が得られる。
In such a
図5,図6は、圧電センサ27の製造方法を工程順に示す断面図である。
5 and 6 are cross-sectional views showing the method of manufacturing the
まず、図5(a)に示すように、ステンレス等の金属薄膜からなる基板30を用意する。そして、例えばスパッタ法により、基板30の上に絶縁層31としてシリカ層又はアルミナ層を例えば200nmの厚さに形成する。その後、例えばスパッタ法又は真空蒸着法により、絶縁層31の上に白金又はイリジウム等の金属からなる下部電極32を200nmの厚さに形成する。白金又はイリジウムに替えて、TiN等の導電性窒化膜、又はITO(Indium-Tin Oxide)等の導電性酸化物により下部電極32を形成してもよい。
First, as shown in FIG. 5A, a
次に、図5(b)に示すように、下部電極32の上に圧電体膜(電歪膜)33を形成する。本実施形態では、圧電体膜33として、PZT膜を2μmの厚さに形成するものとする。PZT膜は、例えば水熱合成法又はエアロゾルデポジッション法等の低温成膜プロセスを用いて形成することができる。
Next, as shown in FIG. 5B, a piezoelectric film (electrostrictive film) 33 is formed on the
次に、図5(c)に示すように、圧電体膜33の上に白金又はイリジウム等の金属からなる上部電極34を例えば200nmの厚さに形成する。上部電極34は、下部電極32と同様にTiN等の導電性窒化膜、又はITO等の導電性酸化物により形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 5C, an
上部電極34は、図5(c)のように圧電体膜33よりも若干小さく形成することが好ましい。例えば、圧電体膜33よりも若干小さい開口部が設けられた金属薄板からなるマスク(メタルスルーマスク)を圧電体膜33の上に配置し、その後白金又はイリジウム等の導電体をスパッタすることにより、圧電体膜33よりも若干小さい上部電極34を形成することができる。また、予め圧電体膜33の上にフォトレジスト膜を形成した後、露光及び現像処理を実施して圧電体膜33よりも若干小さなレジスト開口部を形成し、その後白金又はイリジウム等の導電体をスパッタした後にフォトレジスト膜をその上の導電体膜とともに除去する方法(リフトオフ法)により、圧電体膜33よりも若干小さい上部電極34を形成することができる。このような方法で上部電極34を形成すれば、上部電極34と下部電極32との短絡を確実に防止することができる。
The
次に、図5(d)に示すように、ステンレス板30の下面側にフォトレジストを塗布してフォトレジスト膜36を形成し、露光及び現像処理を施して下部電極32よりも若干小さく、かつ基板30が露出する矩形の開口部36aを形成する。
Next, as shown in FIG. 5D, a photoresist is applied to the lower surface side of the
次に、図6(a)に示すように、フォトレジスト膜36をマスクとし、フッ酸等のエッチャントを用いて基板(ステンレス板)30をウェットエッチングする。更に、図6(b)に示すように、フッ化水素酸水溶液又はアンモニア水溶液等により絶縁層31をエッチングして下部電極32を露出させる。その後、図6(c)に示すようにリムーバ(剥離液)を用いてフォトレジスト膜36を溶解して除去する。
Next, as shown in FIG. 6A, using the
このようにして製造した圧電センサ27をスポット溶接等の方法によりサスペンション25に接合した後、図6(d)に示すように、ワイヤボンディング装置を用いて上部電極34及び下部電極32とサスペンション25に設けられた配線パターンとの間を配線35a,35bにより電気的に接続する。このようにして、圧電センサ27を備えたサスペンション25が完成する。
After the
(第2の実施形態)
図7(a)は本発明の第2の実施形態に係る磁気記録装置のサスペンションに取り付ける圧電センサを示す斜視図、図7(b)は図7(a)のB−B線の位置で切断したときの断面図である。本実施形態の磁気記録装置が第1の実施形態の磁気記録装置と異なる点はサスペンションに取り付ける圧電センサの構造が異なることにあり、その他の構成は基本的に第1の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。なお、本実施形態においても図2,図3を参照して説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 7A is a perspective view showing a piezoelectric sensor attached to the suspension of the magnetic recording apparatus according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 7B is cut along the line BB in FIG. It is sectional drawing when doing. The magnetic recording device of this embodiment is different from the magnetic recording device of the first embodiment in that the structure of the piezoelectric sensor attached to the suspension is different, and the other configurations are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, the description of the overlapping part is omitted here. This embodiment will also be described with reference to FIGS.
第1の実施形態の圧電センサ27(図4参照)では、基板30がその長手方向に一方の端部から他方の端部まで連絡する部分を有しているため、サスペンション25に発生した歪が基板30により緩和されて圧電センサ27の実質的な感度が低下することが考えられる。これに対し、本実施形態において使用する圧電センサ40では、図7(a),(b)に示すように、基板30が2つに分割されている。
In the
つまり、本実施形態の圧電センサ40では、図7(a)に示すように基板30が下部電極32の縁部のところまでしかないため、サスペンション25に発生した歪が基板30で緩和されることなく圧電体膜33に伝達される。これにより、本実施形態の圧電センサ40は、第1の実施形態の圧電センサ27に比べて歪に対する感度が向上するという効果が得られる。
That is, in the
本実施形態の圧電センサ40は、第1の実施形態の圧電センサ27と同様の工程を経て製造することができる。
The
(第3の実施形態)
図8(a)は本発明の第3の実施形態に係る磁気記録装置のサスペンションに取り付ける圧電センサを示す斜視図、図8(b)は図8(a)のC−C線の位置で切断したときの断面図である。本実施形態の磁気記録装置が第1の実施形態の磁気記録装置と異なる点は、サスペンションに取り付ける圧電センサの構造が異なることにあり、その他の構成は基本的に第1の実施形態と同様であるので、ここでは重複する部分の説明を省略する。なお、本実施形態においても、図2,図3を参照して説明する。
(Third embodiment)
FIG. 8A is a perspective view showing a piezoelectric sensor attached to the suspension of the magnetic recording apparatus according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 8B is cut along the line CC in FIG. 8A. It is sectional drawing when doing. The magnetic recording device of this embodiment is different from the magnetic recording device of the first embodiment in that the structure of the piezoelectric sensor attached to the suspension is different, and other configurations are basically the same as those of the first embodiment. Therefore, the description of the overlapping parts is omitted here. This embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態の圧電センサ60は、ステンレスからなる基板50の上に形成されており、結晶配向した強誘電体からなる圧電体膜53を白金又は金(Au)等の導電体からなる下部電極52と上部電極54とで挟んだ構造を有している。下部電極52と基板50との間には絶縁層51が設けられており、下部電極52と基板50とが電気的に分離されるようになっている。基板50及び絶縁層51には、下部電極52が露出する矩形状の開口部が設けられている。
The
圧電体膜53の上には、圧電体膜53の相互に対向する2つの辺(基板50の長手方向に平行な辺)に沿ってSiからなる棒状の部材56が設けられている。上部電極54は、これらの棒状の部材56の間の圧電体膜53上に形成されている。
On the
下部電極52は配線(ボンディングワイヤ)55aを介してサスペンション25の一方の面側に設けられた配線パターンに電気的に接続され、上部電極54は配線(ボンディングワイヤ)55bを介してサスペンション25の他方の面側に設けられた配線パターンに電気的に接続されている。
The
この図8(a),(b)に示す圧電センサ60においても、磁気ヘッド素子23の浮上にともなってサスペンション25に発生する歪を効率よく検出し、制御回路部26(図2参照)に歪の大きさに応じた信号を出力する。
Also in the
図9〜図12は、上述の圧電センサ60の製造方法を示す断面図である。図9は圧電センサ60を構成する第1の部材60aの製造方法を示し、図10は圧電センサ60を構成する第2の部材60bの製造方法を示し、図11,図12はそれらの第1の部材60a及び第2の部材60bを組み合わせて圧電センサ60とするまでの工程を示している。
9-12 is sectional drawing which shows the manufacturing method of the above-mentioned
まず、図9(a)〜(c)を参照して、第1の部材60aの製造方法を説明する。図9(a)に示すように、ステンレスの薄板からなる基板50を用意する。そして、図9(b)に示すように、基板50の上に絶縁層51としてシリカ層又はアルミナ層を例えば200nmの厚さに形成する。その後、図9(c)に示すように、絶縁層51の上に下部電極52となる第1の導電体膜52aを例えば白金又はイリジウムにより100nmの厚さに形成する。このようにして、第1の部材60aが完成する。
First, with reference to FIGS. 9A to 9C, a method for manufacturing the
次に、図10(a)〜(e)を参照して、第2の部材60bの製造方法を説明する。まず、図10(a)に示すように、基板71を用意する。本実施形態では、圧電体膜53を結晶配向させるために、基板71としてシリコン(Si)、マグネシア(MgO)又はサファイア(Al2O3)の単結晶基板を使用する。シリコン基板の場合は、その上にイットリウム安定化ジルコニア(YSZ)等の結晶配向バッファ層を形成することが好ましい。ここでは、基板71としてシリコン基板を用いるものとする。
Next, with reference to FIGS. 10A to 10E, a method for manufacturing the
次に、基板71の上にPZTからなる厚さが例えば2μmの圧電体膜53を形成する。PZT膜の形成方法としては、スパッタ法、ゾルゲル法、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法及びPLD(Pulsed Laser Deposition)法等がある。PZT膜を上述の単結晶基板にエピタキシャル成長させた場合、PZT膜の結晶面方位は単結晶基板の切り出し面と同方向となり、例えば(001)(111)又は(110)となる。材料の組成又は種類に応じて分極軸を選択する必要がある。本実施形態では、一例として圧電体膜53としてPZT(Zr/Ti=52/48)膜を形成し、その結晶面方位は(001)であるものとする。このように圧電体膜53として結晶配向させた強誘電体膜を用いることで分極方向を一様にでき、圧電センサの性能がより一層向上する。
Next, a
次に、圧電体膜53の上に、下部電極52となる第2の導電体膜52bを例えば白金又は金により100nmの厚さに形成する。
Next, a
次に、図10(b)に示すように、基板71の下及び第2の導電膜52bの上にフォトレジスト膜74を形成する。そして、露光及び現像処理を実施して、基板71の下側のフォトレジスト膜74に開口部74aを形成する。
Next, as shown in FIG. 10B, a
次に、図10(c)に示すように、フォトレジスト膜74をマスクとし、例えばKOHを含むアルカリ水溶液を用いて基板71をウェットエッチングして圧電体膜53を露出させる。ハロゲン系ガス又はフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより基板71をエッチングしてもよい。基板71のうちエッチング後に残った部分が図8に示す棒状の部材56となる。
Next, as shown in FIG. 10C, using the
次に、図10(d)に示すように、スパッタ法等により基板71の下側のフォトレジスト膜74の開口部74aを介して圧電体膜53の上(図10(d)では下側)に白金又は金等の導電体からなる膜を例えば200nmの厚さに成膜して、上部電極54とする。次いで、図10(e)に示すように、フォトレジスト膜74を除去する。このようにして、第2の部材60bが完成する。
Next, as shown in FIG. 10D, the upper surface of the
以下、図11,図12を参照して第1の部材60a及び第2の部材60bを組み合わせて圧電センサ60とするまでの工程を説明する。
Hereinafter, with reference to FIG. 11 and FIG. 12, a process until the
上述の工程で第1の部材60a及び第2の部材60bを形成した後、図11(a)に示すように、第1の部材60aの上に、第2の部材60bをその下部電極52bが形成された面を下にして配置し、下部電極52aと下部電極52bを接合する。下部電極52aと下部電極52bを接合する方法としては、常温接合法、超音波金属接合法又は拡散接合法等がある。この接合により、下部電極52aと下部電極52bとが一体化して、下部電極52となる。
After the
なお、常温接合は表面活性化接合とも呼ばれ、接合の妨げになる表面層を除去することにより表面の原子の結合手同士を直接結合する方法である。超音波金属接合は、接合する部材を重ね合わせて圧力と強力な超音波振動を与え、部材間の界面を摩擦することで固相接合させるものである。拡散接合は、二つの部材を加圧しつつ加熱して原子の相互拡散を生じさせ、部材同士を接合する方法である。 Note that room temperature bonding is also called surface activation bonding, and is a method in which the bonds of the surface atoms are directly bonded by removing the surface layer that hinders bonding. In the ultrasonic metal bonding, the members to be bonded are superposed to give pressure and strong ultrasonic vibration, and the solid phase bonding is performed by rubbing the interface between the members. Diffusion bonding is a method in which two members are heated while applying pressure to cause mutual diffusion of atoms to bond the members together.
次に、図11(b)に示すように基板50の下側及び上側にフォトレジスト膜76を形成する。そして、露光及び現像処理を実施して、基板50の下側のフォトレジスト膜76に、基板50が露出する開口部76aを形成する。
Next, as shown in FIG. 11B, a
次に、図11(c)に示すように、フォトレジスト膜76をマスクとして基板50をエッチングして、下部電極52が露出する矩形状の開口部を形成する。その後、図12(a)に示すように、フォトレジスト膜76を除去する。
Next, as shown in FIG. 11C, the
このようにして製造した圧電センサ60をスポット溶接等の方法によりサスペンション25に接続した後、図12(b)に示すように、ワイヤボンディング装置を用いて上部電極54及び下部電極52とサスペンション25に設けられた配線パターンとの間を配線56a,56bにより電気的に接続する。このようにして、圧電センサ60を備えたサスペンションが完成する。
After the
なお、棒状の部材56を圧電体膜52の上から完全に除去してもよい。この場合、圧電センサの外観は図4(a),(b)のようになる。
The rod-shaped
(第4の実施形態)
図13(a)は本発明の第4の実施形態に係る磁気記録装置のサスペンションに取り付ける圧電センサを示す斜視図、図13(b)は図13(a)のD−D線の位置で切断したときの断面図である。本実施形態が第3の実施形態と異なる点は基板50が2つに分割されていることにあり、その他の構成は第3の実施形態と同様であるので、図13(a),(b)において図8(a),(b)と同一物には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 13A is a perspective view showing a piezoelectric sensor attached to the suspension of the magnetic recording apparatus according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 13B is cut along the line DD in FIG. 13A. It is sectional drawing when doing. This embodiment is different from the third embodiment in that the
第3の実施形態の圧電センサ60(図8(a),(b)参照)では、基板50がその長手方向に一方の端部から他方の端部まで連絡する部分を有していた。これに対し、本実施形態において使用する圧電センサ80では、図13(a),(b)に示すように基板50が2つに分割されている。
In the
つまり、本実施形態の圧電センサ80では基板50が下部電極52の縁部のところまでしかないため、サスペンションに発生した歪が基板50で緩和されることなく圧電体膜53に伝達される。これにより、圧電センサ80は、第3の実施形態の圧電センサ60に比べて歪に対する感度が向上するという効果が得られる。
That is, in the
(その他の実施形態)
図14(a),(b)は、いずれも本発明の実施形態に係る磁気記録装置のサスペンションに取り付ける圧電センサの他の例を示す斜視図である。
(Other embodiments)
14A and 14B are perspective views showing other examples of the piezoelectric sensor attached to the suspension of the magnetic recording apparatus according to the embodiment of the present invention.
前述の第3の実施形態(図8(a),(b)参照)では、棒状の部材56がステンレス基板50の長手方向の縁部に沿って形成されていたが、図14(a)に示す圧電センサ81ではSiからなる棒状の部材86が基板50の長手方向に直交する方向に伸びて形成されている。また、図14(b)に示す圧電センサ82では、棒状の部材86がステンレス基板50の長手方向に直交する方向に伸びて形成されているとともに、ステンレス基板50が2つに分断されている。これらの圧電センサ81,82においても、第3の実施形態の圧電センサと同様に、磁気ヘッド素子の浮上にともなってサスペンションに発生する歪を高感度に検出することができる。
In the above-described third embodiment (see FIGS. 8A and 8B), the rod-shaped
以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体に対しデータの書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッド素子と、
前記磁気ヘッド素子を前記磁気記録媒体に向けて付勢するサスペンションと、
前記サスペンションに取り付けられて前記サスペンションに発生する歪を検出する圧電センサとを有し、
前記サスペンションには開口部が設けられており、前記圧電センサは前記開口部を縦断するように前記サスペンションに取り付けられていることを特徴とする磁気記録装置。
(Appendix 1) Magnetic recording medium;
A magnetic head element for writing or reading data on the magnetic recording medium;
A suspension for urging the magnetic head element toward the magnetic recording medium;
A piezoelectric sensor that is attached to the suspension and detects strain generated in the suspension;
An opening is provided in the suspension, and the piezoelectric sensor is attached to the suspension so as to cut through the opening.
(付記2)前記圧電センサが、
基板と、
前記基板の上に絶縁膜を介して形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上に形成された圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成された第2の電極とにより構成されていることを特徴とする付記1に記載の磁気記録装置。
(Appendix 2) The piezoelectric sensor is
A substrate,
A first electrode formed on the substrate via an insulating film;
A piezoelectric film formed on the first electrode;
2. The magnetic recording apparatus according to appendix 1, wherein the magnetic recording apparatus includes a second electrode formed on the piezoelectric film.
(付記3)前記圧電センサの基板には、前記第1の電極に対応する部分に開口部が設けられていることを特徴とする付記2に記載の磁気記録装置。 (Supplementary note 3) The magnetic recording apparatus according to supplementary note 2, wherein an opening is provided in a portion of the piezoelectric sensor substrate corresponding to the first electrode.
(付記4)前記圧電センサの基板は、前記サスペンションの長手方向に分断された2つの部材により構成されていることを特徴とする付記2に記載の磁気記録装置。 (Supplementary note 4) The magnetic recording apparatus according to supplementary note 2, wherein the substrate of the piezoelectric sensor is constituted by two members divided in a longitudinal direction of the suspension.
(付記5)前記圧電センサの前記圧電体膜が、結晶配向していることを特徴とする付記2に記載の磁気記録装置。 (Supplementary note 5) The magnetic recording apparatus according to supplementary note 2, wherein the piezoelectric film of the piezoelectric sensor has a crystal orientation.
(付記6)前記圧電センサの第1の電極は前記サスペンションの第1の面側に配置された配線パターンと電気的に接続され、前記圧電センサの前記第2の電極は前記サスペンションの第2の面側に配置された配線パターンと電気的に接続されていることを特徴とする付記2に記載の磁気記録装置。 (Supplementary Note 6) The first electrode of the piezoelectric sensor is electrically connected to a wiring pattern disposed on the first surface side of the suspension, and the second electrode of the piezoelectric sensor is the second electrode of the suspension. The magnetic recording apparatus according to appendix 2, wherein the magnetic recording apparatus is electrically connected to a wiring pattern arranged on the surface side.
(付記7)磁気記録装置に使用され、磁気ヘッド素子を磁気記録媒体に向けて付勢するサスペンションにおいて、
サスペンション本体と、
前記サスペンション本体に設けられた開口部と、
前記開口部を縦断するように前記サスペンション本体に取り付けられた圧電センサと
を有することを特徴とする磁気記録装置用サスペンション。
(Supplementary note 7) In a suspension that is used in a magnetic recording apparatus and biases a magnetic head element toward a magnetic recording medium,
The suspension body,
An opening provided in the suspension body;
A suspension for a magnetic recording apparatus, comprising: a piezoelectric sensor attached to the suspension body so as to cut the opening vertically.
(付記8)前記圧電センサが、
基板と、
前記基板の上に絶縁膜を介して形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上に形成された圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成された第2の電極とにより構成されていることを特徴とする付記7に記載の磁気記録装置用サスペンション。
(Appendix 8) The piezoelectric sensor is
A substrate,
A first electrode formed on the substrate via an insulating film;
A piezoelectric film formed on the first electrode;
The suspension for a magnetic recording apparatus according to appendix 7, wherein the suspension is configured by a second electrode formed on the piezoelectric film.
(付記9)前記圧電センサの基板には、前記第1の電極に対応する部分に開口部が設けられていることを特徴とする付記8に記載の磁気記録装置用サスペンション。
(Supplementary note 9) The suspension for a magnetic recording device according to
(付記10)前記圧電センサの基板は、前記サスペンションの長手方向に分断された2つの部材により構成されていることを特徴とする付記8に記載の磁気記録装置用サスペンション。
(Supplementary note 10) The suspension for a magnetic recording device according to
(付記11)前記圧電センサの前記圧電体膜が、結晶配向していることを特徴とする付記8に記載の磁気記録装置用サスペンション。
(Supplementary note 11) The suspension for a magnetic recording device according to
10,20…磁気記録装置、
11,21…筐体、
12,22…磁気ディスク、
13,23…磁気ヘッド素子、
14,24…アーム、
15,25…サスペンション、
25a…開口部、
16,26…制御回路部、
27,40,60,80,81,82…圧電センサ、
30,50…基板(ステンレス基板)、
31,51…絶縁層、
32,52…下部電極、
33,53…圧電体膜、
34,54…上部電極、
35a,35b,55a,55b…配線、
36,74,76…フォトレジスト膜、
56,86…棒状の部材、
71…基板(単結晶基板)。
10, 20 ... Magnetic recording device,
11, 21 ... casing,
12, 22 ... Magnetic disk,
13, 23 ... Magnetic head element,
14, 24 ... arm,
15, 25 ... suspension,
25a ... opening,
16, 26 ... control circuit part,
27, 40, 60, 80, 81, 82 ... piezoelectric sensor,
30, 50 ... Substrate (stainless steel substrate),
31, 51 ... insulating layer,
32, 52 ... lower electrode,
33, 53 ... Piezoelectric film,
34, 54 ... upper electrode,
35a, 35b, 55a, 55b ... wiring,
36, 74, 76 ... photoresist film,
56, 86 ... rod-shaped members,
71 ... Substrate (single crystal substrate).
Claims (5)
前記磁気記録媒体に対しデータの書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッド素子と、
前記磁気ヘッド素子を前記磁気記録媒体に向けて付勢するサスペンションと、
前記サスペンションに取り付けられて前記サスペンションに発生する歪を検出する圧電センサとを有し、
前記サスペンションには開口部が設けられており、前記圧電センサは前記開口部を縦断するように前記サスペンションに取り付けられていることを特徴とする磁気記録装置。 A magnetic recording medium;
A magnetic head element for writing or reading data on the magnetic recording medium;
A suspension for urging the magnetic head element toward the magnetic recording medium;
A piezoelectric sensor that is attached to the suspension and detects strain generated in the suspension;
An opening is provided in the suspension, and the piezoelectric sensor is attached to the suspension so as to cut through the opening.
基板と、
前記基板の上に絶縁膜を介して形成された第1の電極と、
前記第1の電極の上に形成された圧電体膜と、
前記圧電体膜の上に形成された第2の電極とにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録装置。 The piezoelectric sensor is
A substrate,
A first electrode formed on the substrate via an insulating film;
A piezoelectric film formed on the first electrode;
The magnetic recording apparatus according to claim 1, comprising a second electrode formed on the piezoelectric film.
サスペンション本体と、
前記サスペンション本体に設けられた開口部と、
前記開口部を縦断するように前記サスペンション本体に取り付けられた圧電センサと
を有することを特徴とする磁気記録装置用サスペンション。
In a suspension used in a magnetic recording device and biasing a magnetic head element toward a magnetic recording medium,
The suspension body,
An opening provided in the suspension body;
A suspension for a magnetic recording apparatus, comprising: a piezoelectric sensor attached to the suspension body so as to cut the opening vertically.
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