(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サスペンションと、複数の配線導体パターンを備えているフレキシブル基板と、磁気ヘッドスライダーとを備えた磁気ヘッドにおいて、
前記サスペンションは、基部と先端部と前記基部と前記先端部との間の中央部とで構成され、前記磁気ヘッドスライダーは前記先端部にて前記サスペンションに支持され、前記フレキシブル基板の一端には前記配線導体パターンに繋がれるスライダー用電極パッドが設けられ、前記フレキシブル基板の他端には前記配線導体パターンに繋がれる外部回路と電気的に接続するための外部用電極パッドが設けられ、
前記フレキシブル基板は、前記スライダー用電極パッドが前記磁気ヘッドスライダーと電気的に接続されるとともに、前記磁気ヘッドスライダー側から前記サスペンションの中央部にかけて前記サスペンションに固定されており、
前記配線導体パターンは、前記スライダー用電極パッド側から外部用電極パッド側にかけて、単線配線が前記フレキシブル基板の幅方向に２本又は２本以上で分岐した複数配線導体パターンで形成され、前記スライダー用電極パッド側の一部分又は前記外部用電極パッド側の一部分の少なくとも前記スライダー用電極パッド側の一部分が前記単線配線で形成され、前記磁気ヘッドスライダーが支持される前記サスペンションの先端部近辺にて前記単線配線から前記複数配線導電パターンに分岐する分岐部が設けられており、前記複数配線導体パターンは、前記サスペンションの中央部に固定される前記フレキシブル基板の全体に設けられ、
前記複数配線導体パターンの厚みは全て、単線配線部を形成する配線導体パターンの厚みよりも薄く形成され、前記複数配線導体パターンの各パターン幅は、前記単線配線部を形成する配線導体パターンのパターン幅に等しく、前記複数配線導体パターンの全断面積は、前記単線配線部を形成する配線導体パターンの断面積に等しく、前記複数配線導体パターンが形成された部分でのフレキシブル基板の曲げ剛性が、前記単線配線部が形成された部分でのフレキシブル基板の曲げ剛性よりも小さくされていることを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置の高記録密度化の為、録再分離型磁気ヘッドの書込信号電流や再生信号電流の高周波化に対応した配線導体パターンを有するフレキシブル基板を固定した磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピューターの急速な発展により磁気ディスク装置も小型、大容量化が要求されるようになってきた。薄膜コイルを備えた誘導型磁気ヘッドを記録再生兼用とした誘導型薄膜磁気ヘッドが従来主流であったが、前記誘導型薄膜磁気ヘッドを書込専用ヘッドとし、再生感度の高いＭＲ素子やＧＭＲ素子等を再生専用ヘッドとし、これらを組合せた記録再生分離型の磁気ヘッドへと変化してきた。
【０００３】
磁気ヘッドスライダーと外部回路との接続に関しては、従来、直径数１０μｍ程度の絶縁ワイヤーを用いてきた。超音波ボンディングで磁気ヘッドスライダーの電極パッドと接続部の絶縁物を除去した絶縁ワイヤーを、電気的かつ機械的に接続した後に前記絶縁ワイヤーを所定の向きに曲げる。曲げた部分の絶縁ワイヤーは、ループ状の形状を呈しておりその部分はサービスループと呼ばれている。
【０００４】
前述したサービスループを形成する際の微妙な力加減により、絶縁ワイヤーの曲げ剛性による応力が磁気ヘッドスライダーに加わる。磁気ヘッドスライダーは軽量化（寸法の縮小化）が進められてきているため、それに応じてサスペンションの磁気ヘッドスライダーを接着するジンバル部分の剛性も小さくなってきている。このため、絶縁ワイヤーから力を受けることにより磁気ヘッドスライダーは設計で定めた静止時のロールやピッチの規定範囲から逸脱しやすくなっている。
【０００５】
そのほか、絶縁ワイヤーに関係するトラブルとして、サスペンションを取り扱う時の不注意で、作業者が自分の指や取り扱いに用いるピンセット等で絶縁ワイヤーを切ってしまったり、サービスループを変形させてしまったりすることが挙げられる。
【０００６】
絶縁ワイヤー方式には前述したような問題があるため解決の一つの方法として、ポリイミド等の絶縁ベースフィルム上にメッキ等で配線導体パターンを形成し、更に表面保護用のフィルムを貼るとともに接着剤により一体化したフレキシブル基板が、絶縁ワイヤーに代わり使用されるようになってきた。
【０００７】
磁気ディスク装置の更なる高密度記録化に対応するために、書込信号の周波数が高くなってきた。近年では２００ＭＨｚを越える周波数の書込信号により書込ヘッドを駆動するようになった。また、更に書込周波数は高くなる傾向にある。その結果、周波数が高くなった書込信号による表皮効果が顕著になり、配線導体パターンの実質的な配線抵抗が増加してきた。
【０００８】
配線導体パターンの電気抵抗が増加してくると再生信号中の熱雑音の増加につながる。また、書込信号の電流の立ち上がりが悪くなり所定の電流値に達する前に書き込み信号がオフになり、実質的な書き込み電流の低下に繋がる。そのほかの問題として、配線導体パターンとしてポリイミドフィルム等を用いたフレキシブル基板を用いるため、フレキシブル基板の曲げ剛性が磁気ヘッド用サスペンションに影響を与えて磁気ヘッドスライダーに加える荷重の大きさに変動を与えることが挙げられる。
【０００９】
ここで前述した表皮効果とは、電流の流れる部位が導体の表面層に限られて内部に入らない現象のことを指している。
【００１０】
フレキシブル基板が、サスペンションの縦方向の曲げ剛性に影響を与えないように、サスペンションの可撓性の部分を避けてフレキシブル基板を固定している。しかしながら、サスペンションに固定したフレキシブル基板の一端は、必ず磁気記録装置内の回路基板等に固定するため、サスペンションの縦方向の曲げ剛性に対して完全にフレキシブル基板の影響を無くすのは難しい。
【００１１】
そこで、本発明は前述した問題を解決するため、磁気ヘッド用サスペンションに固定するフレキシブル基板の配線導体パターンの形状や本数を工夫して配線導体パターンに流れる電流の方向と直角方向の表皮長を増やし、表皮効果による配線導体パターンの電気抵抗の増加を抑制する。ここで表皮長とは、配線導体パターン断面部の全外周長さを言う。同時にフレキシブル基板の縦方向（面に対して垂直な方向）の曲げ剛性を減らす。
【００１２】
すなわち、書込信号の周波数が高くなると共に大きくなる熱雑音を抑制し、配線導体パターンの最大書込信号電流能力を増やし、そしてサスペンションの曲げ剛性に対しの影響を少なくしたフレキシブル基板を備える磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願第一の発明は、サスペンションと、複数の配線導体パターンを備えているフレキシブル基板と、磁気ヘッドスライダーとを備えた磁気ヘッドにおいて、
前記サスペンションは、基部と先端部と前記基部と前記先端部との間の中央部とで構成され、前記磁気ヘッドスライダーは前記先端部にて前記サスペンションに支持され、前記フレキシブル基板の一端には前記配線導体パターンに繋がれるスライダー用電極パッドが設けられ、前記フレキシブル基板の他端には前記配線導体パターンに繋がれる外部回路と電気的に接続するための外部用電極パッドが設けられ、
前記フレキシブル基板は、前記スライダー用電極パッドが前記磁気ヘッドスライダーと電気的に接続されるとともに、前記磁気ヘッドスライダー側から前記サスペンションの中央部にかけて前記サスペンションに固定されており、
前記配線導体パターンは、前記スライダー用電極パッド側から外部用電極パッド側にかけて、単線配線が前記フレキシブル基板の幅方向に２本又は２本以上で分岐した複数配線導体パターンで形成され、前記スライダー用電極パッド側の一部分又は前記外部用電極パッド側の一部分の少なくとも前記スライダー用電極パッド側の一部分が前記単線配線で形成され、前記磁気ヘッドスライダーが支持される前記サスペンションの先端部近辺にて前記単線配線から前記複数配線導電パターンに分岐する分岐部が設けられており、前記複数配線導体パターンは、前記サスペンションの中央部に固定される前記フレキシブル基板の全体に設けられ、
前記複数配線導体パターンの厚みは全て、単線配線部を形成する配線導体パターンの厚みよりも薄く形成され、前記複数配線導体パターンの各パターン幅は、前記単線配線部を形成する配線導体パターンのパターン幅に等しく、前記複数配線導体パターンの全断面積は、前記単線配線部を形成する配線導体パターンの断面積に等しく、前記複数配線導体パターンが形成された部分でのフレキシブル基板の曲げ剛性が、前記単線配線部が形成された部分でのフレキシブル基板の曲げ剛性よりも小さくされていることを特徴とする磁気ヘッドである。
【００１４】
本願第一の発明について図１と図３を用いて説明する。図１は本発明の磁気ヘッド用サスペンションを用いた磁気ヘッド組立て体（以下、ＨＧＡと言う）１０１の外観図であり、図３は本発明の配線導体パターン備えているフレキシブル基板１０６の外観図及びａ−ａ’、ｂ−ｂ’を切断線としたときのフレキシブル基板の断面の模式図である。以下、ＨＧＡを示す図面において共通の部分は同じ参照符号を用いている。
【００１５】
図１に本発明の配線導体パターンを有するフレキシブル基板１０６を固定したＨＧＡ１０１を示す。ＨＧＡ１０１は、サスペンション１０３とフレキシブル基板１０６、磁気ヘッドスライダー１０５の主要部品からなっている。ＨＧＡサスペンション１０３は、磁気ディスク装置に備えられシーク動作に用いるアクチュエーター装置の一部分（図示せず）と機械的に接続する部分である基部１０２と、磁気ヘッドスライダー１０５に適切な荷重を付与して磁気ヘッドスライダーの浮上量を調整し、かつシーク動作時の横方向への加速度によるサスペンション１０３の変形を最小限に留めるために必要な剛性を備えた剛性部１０８と、可撓性を有し板バネとして適切な荷重を発生させる可撓部１０９と、磁気ヘッドスライダーのロールやピッチを一定に保つジンバル（磁気ヘッドスライダー１０５の下部に位置するため図示せず）１０４から構成されている。
【００１６】
そしてサスペンション１０３には、メッキ技術やエッチング技術等により形成した配線導体パターンを備えたフレキシブル基板１０６が樹脂等により固定されている。フレキシブル基板１０６の一端には配線導体パターンに繋がれた電極パッド部があり、磁気ヘッドスライダー１０５の電極パッドと電気的に接続している。また、フレキシブル基板１０６の他端は外部回路と電気的に接続するための外部用電極パッド部１０７を有している。
【００１７】
図３は、図１に示したフレキシブル基板１０６の外観を示し、ジンバル１０４近辺（ａ−ａ’切断線）のフレキシブル基板１０６の断面の模式図とサスペンション中央付近（ｂ−ｂ’切断線）のフレキシブル基板１０６の断面の模式図を表している。
【００１８】
図３の断面の模式図から、フレキシブル基板は絶縁ベースフィルム３１０と一対の再生信号用導体パターン（３１１、３１２）や一対の書込信号用導体パターン（３１３、３１４）のような配線用導体パターン及び絶縁カバーフィルム３２０が接着層３２１で積層された構造になっている。説明上、再生信号用と書込信号用の導体パターンを符号で特定しているが、磁気ヘッドスライダーの電極パッドの配置によって変わっても良いものである。
【００１９】
そしてジンバル付近のａ−ａ’を切断線としたときの断面の模式図を見て明らかなように、再生信号用や書込信号用の配線用導体パターンは単線配線になっている。断面の模式図中では再生信号用導体パターン３１１と書込信号用導体パターン３１３の断面が２個ずつ見えている。
【００２０】
図３で示したフレキシブル基板の断面構造は、絶縁フィルムで配線導体パターンをサンドイッチにする構造になっているが、配線導体パターンの電気的絶縁と傷や腐食に対する保護が可能であり、フレキシブル基板自体が薄く柔軟であるような構造であれば、別の構造であっても問題ない。例えば、絶縁フィルム上に形成した配線導体パターン上に極薄く絶縁樹脂を塗布するような構造や、絶縁フィルム形成時に配線導体パターンを埋め込んで一体成形してしまう構造等であってもさしつかえない。
【００２１】
配線導体パターンはサスペンション１０３のジンバル側近辺で配線導体パターン分岐部３２２にさしかかり、１本の配線導体パターンは２本に枝分かれし、かつ２本に枝分かれした配線導体パターンの厚みは半分になっている。このためロードビーム１０３中央付近のｂ−ｂ’切断線での断面模式図でも、各配線導体パターンが２本に枝分かれしているため、複線部の再生信号用導体パターン３１２及び複線部の書込信号用導体パターン３１４の断面切り口が４個見える。
【００２２】
なお、図１と図３で例示したフレキシブル基板は導体パターン分岐部３２２で各々の配線導体パターンが２本に分岐している。分岐数は２本に限定する必要はなく２本以上でもさしつかえない。その場合、分岐された配線用導体パターンの厚みは、単線配線部分の配線導体パターンの厚みの大きさを分岐した数で割った厚さにして、全断面積は一定にしておく。また、例示したフレキシブル基板の配線導体パターンは、ジンバル近辺のみを単線配線としたが、それだけに限定せず、外部用電極パッド側についても単線配線にしてさしつかえない。
【００２３】
高周波電流の表皮効果により配線導体パターンの表面から数μｍ以内の部分を集中的に流れることにより配線導体パターンの実質的な配線抵抗が大きくなるのであるから、配線導体パターンの表皮長を増やすことによって配線導体パターン表面近傍の電流密度を緩和し、実質的な配線抵抗の増大を抑制する事が出来る。配線導体パターンの表皮長を増やす方法としていくつかの方法が考えられる。
【００２４】
考えられる方法として、一本の配線導体パターンの断面積を変えずに、幅と厚みを変えることである。しかしながら、幅と厚みを変えるだけでは、表皮長の増加には限度があるため、より表皮長を増大させるため、一本の配線導体パターンの厚みを薄くした上で、何本かに分岐する方法を考案したものである。
【００２５】
例えば、縦横２０μｍの表皮長は８０μｍであるが、縦方向に２分割した時の表皮長は１２０μｍと１．５倍となる。この様に分割することにより断面積は変えずに表皮長を大きく増加させることができる。しかし、縦方向に分割したのでは厚みは分割前と同じであるので曲げ剛性は同じとなってしまう。そこで、横方向に分割し並列配置することで表皮長は大きくでき、厚みを薄くすることにより曲げ剛性も小さくできる。
【００２６】
本願第二の発明は、第一の発明の磁気ヘッド用サスペンションにおいて、前記複数本配線部分の配線導体パターンの厚みが単線配線部分の配線導体パターンの厚みを分岐数で除した厚さである磁気ヘッド用サスペンションである。
【００２７】
高周波領域で電気抵抗を考える場合は、配線導体パターンの配線抵抗を下げるためには前述したように表皮長を増やす必要はあるが、断面積を増やす必要はない。表皮長を増やすために配線導体パターンの厚みを大きくすることはフレキシブル基板全体の曲げ剛性（厚みの三乗に比例する）を大きくするので適当でない。フレキシブル基板の曲げ剛性を増加させずに表皮長だけを増やす方法として、単線配線部の配線導体パターンの厚みの大きさを分岐数で除した厚みを持つ複数本配線路を成した配線導体パターンを形成する方法に到った。
【００２８】
配線導体パターンの分割数を増やして配線導体パターンの表皮長を増やし高周波領域での電気抵抗を下げる方法を提案したが、表皮長を増やすことにより配線導体パターンの周囲に分布する浮遊容量も導体配線パターンの表面積の広さに応じて増加してしまう。配線導体パターンを含めた磁気ヘッドスライダーの共振周波数は少なくとも書込周波数の２倍以上にすることが望ましいため、配線導体パターンの分岐数や、分岐された導体間隔も考慮する必要がある。また、分岐数を増やすと分岐点での厚み差が大きくなり過ぎるため、分岐数は５以下にすることが望ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施例を表した外観図である。サスペンション１０３上に配線導体パターンを備えたフレキシブル基板１０６を樹脂等で固定している。ジンバル１０４（図示せず）近辺に固定した部分の各配線導体パターンは単線配線であり、サスペンション１０３部分に固定した各配線導体パターンは複線に分岐された複数配線であり、複数配線部分の配線導体パターンの厚みは単線配線部分の配線導体パターンの厚みより小さくし、かつ複数配線部分の配線導体パターンの断面積の合計は単線配線部分の導体パターンの断面積と略等しくした。
【００３１】
比較のために図２と図４に例示した従来構造を有するフレキシブル基板２０６を備えた磁気ヘッド用スライダーサスペンション２０１について、図１と図３に示した発明例との構造の違いを説明する。
【００３２】
図２で示した従来構造のフレキシブル基板２０６と本発明実施例で挙げたフレキシブル基板１０６とを、比較して異なる部分を挙げると、従来構造のフレキシブル基板２０６には図１に示した配線導体パターン分岐部３２２に相当する部分がなく、各再生、書込信号用配線は単線配線になっており配線導体パターンの全長にわたり厚みが一定である。
【００３３】
表皮効果の大きさは、導体のμ（透磁率）とρ（比抵抗）及び導体を流れる高周波電流の周波数ｆにより決まってくる。表皮効果により高周波電流は導体表面に集中して流れるようになる。
【００３４】
導体を電流の流れる方向に対して直角方向の断面での電流分布を見ると深さ方向（中心方向）に向かって電流密度が指数関数的に減る分布になっている。導体表面での電流密度の大きさの１／ｅ（約０．３６８）倍になるところの深さを表皮深さＳと呼び、第１式より表皮深さＳは求められる。
Ｓ＝１／（２πｆμ／ρ）１／２  ・・・・・・第１式
【００３５】
導体として無酸素電気銅（比抵抗ρ＝１．６７３μΩ・ｃｍ）を用いたときに、導体に流す電流の周波数ｆにより表皮深さＳがどのように変化するかを計算した結果のグラフを図５に示す。図５から判るように電流の周波数が約６０Ｍｈｚ以上になると表皮深さＳが１μｍ以下になる。周波数６０ＭＨｚ以上の時の表皮深さＳが１μｍ以下という数字は、一般的なフレキシブル基板の配線導体の厚さ数１０μmと比較してかなり小さい。この場合、電流はパターンの中心部はほとんど流れず、導体表面付近を流れるようになるため、表皮効果による配線導体パターンの電気抵抗の増加が顕著に現れることになる。
【００３６】
図２および図４に示した従来例の磁気ヘッド用スライダーサスペンション２０１は、図１および図３に示した本発明の配線パターンよりも表皮長が小さいため表皮効果により実質的な抵抗が大きくなっている。配線導体パターンを流れる書込信号電流の周波数を１００ＭＨｚとし、配線導体パターンの材料を無酸素電気銅とし前述した第１式を用いて計算すると、その表皮深さは０．７μｍ程度にすぎないので、本発明の如く配線導体パターンの厚みを薄くし、分岐することで表皮長を大きくすることは、高周波領域での電気抵抗低下に有効である。
【００３７】
図１および図３に示した本発明の実施例では、配線導体パターンの断面積を変えずに厚みを薄くして配線導体パターンの複数化を行うことにより、配線導体パターンの表皮長を増やす事が出来る。このため、表皮効果による高周波領域での実質的な配線抵抗の増加を抑制する事が出来る。また、配線導体パターンの表面積も増加するので、配線導体パターンの放熱性が向上し温度上昇による抵抗増加も抑制することができる。
【００３８】
また、複数化した配線導体パターンの厚みは、単線部分の配線導体パターン部分よりも薄くするので、配線導体パターンの厚みの減少分だけ配線導体パターンを含むフレキシブル基板の曲げ剛性を小さくすることが出来る。曲げ剛性は厚みの三乗に比例して大きくなるので、配線導体パターンの厚みを少しでも薄くすることにより、配線導体パターンを含むフレキシブル基板全体の曲げ剛性は大きく減少させることができる。
【００３９】
表１に示した諸寸法を持つ、本発明の配線構造を有する実施例１から４のフレキシブル基板を作製した。
実施例１から４は、配線導体パターンの断面積を変えずに配線導体パターンの分岐数を一つずつ増やしたフレキシブル基板を固定した磁気ヘッド用サスペンションである。実施例１では分岐数は２本、実施例２では３本、以下実施例３は４本、実施例４は５本である。比較例として、分岐しないものを載せている。
【００４０】
比較例の表皮長に対し、分岐数を一つ増やす毎にサスペンション剛性部の合計表皮長は約２０〜５０％増加している。比較例に対し２分岐では７０％の増加に過ぎないが４分岐では約３倍の表皮長にすることができた。
【００４１】
【表１】
0004455698.tif 000002
【００４２】
そして実施例及び比較例のフレキシブル基板について、周波数１００ＭＨｚにおける配線導体パターン（スライダー側電極パッドを短絡した状態）の高周波領域での電気抵抗（以下、インピーダンスと言う）を、インピーダンス測定器を用い測定した結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
0004455698.tif 000003
【００４４】
周波数１００ＭＨｚの高周波電流における比較例の配線導体パターンのインピーダンスは４６Ωであり、実施例１では３８Ω、実施例２では３４Ω、実施例３では３３Ωであり実施例４では３２Ωであった。配線導体パターンの一部を２分岐することでフレキシブル基板のインピーダンスを約１７％下げることができた。配線導体パターンの分岐数を増やして表皮長を大きくすることにより、インピーダンスが減少することが確認された。
【００４５】
表１の比較例と実施例３の磁気ヘッド用サスペンションに、トラック幅１μｍのＧＭＲ型磁気ヘッドスライダーを取付け、０．２４ｘ１０６（Ａ／ｍ）の保磁力を持つ磁気ディスクを用い、熱雑音の測定を行った。熱雑音と他の雑音とを区別することが難しいため、数値で表わす事は本明細書では避けるが、各々５０個のヘッドの雑音を測定し統計的な処理を行い、実施例３の方が比較例に比べ熱により発生する雑音が少ない事は確認できた。
【００４６】
配線導体パターンの分岐数を、増やすほどインピーダンスは減少するが、分岐数が６以上となるとフレキシブル基板の幅方向の寸法が大きくなり、サスペンションからはみ出すため好ましくない。また、フレキシブル基板の幅の増加を少なくするため、配線導体パターン間隔を詰めるとパターン間の絶縁不良の発生、線間容量の増加と好ましくない事項が増えるため、配線導体パターンの分岐数は５以下とすることが好ましいものである。
【００４７】
【発明の効果】
各配線導体パターンの断面積を変えずに各配線導体パターンを分割し、かつ配線導体パターンの厚みを薄くした場合において、配線導体パターンの表皮長が増加し、表皮効果に伴う抵抗の増加を抑えることができる。また、配線導体パターンの放熱性が向上するため温度上昇による抵抗増加が抑えられ、配線導体パターンで発生する熱雑音の低減を図ることができた。また、フレキシブル基板の曲げ剛性が減少するため、サスペンションの縦方向に対する曲げ剛性に与える影響を少なくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の一実施例の磁気ヘッド用サスペンション外観図
【図２】従来のフレキシブル基板を使用した磁気ヘッド用サスペンション外観図
【図３】本願発明のフレキシブル基板の模式断面図
【図４】従来のフレキシブル基板の模式断面図
【図５】表皮深さの周波数依存性のグラフ
【符号の説明】
１０１  本発明のＨＧＡ、１０２  サスペンション基部、
１０３  サスペンション、１０４  ジンバル、１０５  磁気ヘッドスライダー、
１０６  本発明のフレキシブル基板、１０７  外部用電極パッド、
１０８  サスペンションの剛性部、１０９  サスペンションの可撓性部、
２０１  従来の磁気ヘッド用スライダーサスペンション、
２０６  従来構造のフレキシブル基板、３１０  絶縁ベースフィルム、
３１１  ４１１  再生信号用単線配線導体パターン、
３１２  再生信号用複数配線導体パターン、
３１３  ４１３  書込信号用単線配線導体パターン、
３１４  書込信号用複数本配線導体パターン、
３２０  絶縁カバーフィルム、３２１  接着層、３２２  導体パターン分岐部
【図１】
0004455698.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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