(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動信号を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備えた信号伝送線路であって、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、２ｍｍ以下のピッチで設けられることを特徴とする信号伝送線路。
【請求項２】
差動信号を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備えた信号伝送線路であって、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、前記信号の伝送帯域の最大周波数の波長に対して５分の１以下のピッチで設けられることを特徴とする信号伝送線路。
【請求項３】
前記孔は長方形状の孔であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の信号伝送線路。
【請求項４】
ステンレス材料で形成したバネ部と、このバネ部の上にヘッドからの信号をアンプに伝送する線路とを備えたサスペンションであって、
前記線路は、前記信号を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、２ｍｍ以下のピッチで設けられることを特徴とするサスペンション。
【請求項５】
ステンレス材料で形成したバネ部と、このバネ部の上にヘッドからの信号をアンプに伝送する線路とを備えたサスペンションであって、
前記線路は、前記信号を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、前記信号の伝送帯域の最大周波数の波長に対して５分の１以下のピッチで設けられることを特徴とするサスペンション。
【請求項６】
前記孔は長方形状の孔であることを特徴とする請求項４あるいは５に記載のサスペンション。
【請求項７】
情報を記録する記録媒体と、この記録媒体を回転させるスピンドルモータと、前記記録媒体に情報を記録し、また記録された情報を読み出すヘッドと、このヘッドを搭載したサスペンションと、このサスペンションを取付けたアームと、このアームに沿って前記ヘッドに前記情報を伝送する線路と、前記ヘッドを前記記録媒体上で位置決めさせるボイスコイルモータとを備えた磁気ディスク装置であって、
前記線路は、前記情報を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、２ｍｍ以下のピッチで設けられることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項８】
情報を記録する記録媒体と、この記録媒体を回転させるスピンドルモータと、前記記録媒体に情報を記録し、また記録された情報を読み出すヘッドと、このヘッドを搭載したサスペンションと、このサスペンションを取付けたアームと、このアームに沿って前記ヘッドに前記情報を伝送する線路と、前記ヘッドを前記記録媒体上で位置決めさせるボイスコイルモータとを備えた磁気ディスク装置であって、
前記線路は、前記情報を伝送する２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、
前記金属体は、前記２本の導体の真下に、前記導体の直角方向に一定幅を有し、該一定幅の両端は前記２本の導体よりも外側にある孔であって、該一定幅が前記２本の導体の幅とこれら導体の間隔との和より０.１６ｍｍ以上広い孔を前記２本の導体に沿うように複数有し、各孔は、前記信号の伝送帯域の最大周波数の波長に対して５分の１以下のピッチで設けられることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項９】
前記孔は長方形状の孔であることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
磁気ディスク装置等の記録装置のプリアンプから記録再生ヘッドへ至る記録系および再生系の伝送線路構造及び伝送線路を備えたサスペンション及び記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの発展に伴い、磁気ディスク装置の大容量高速転送化が要求されるようになった。大容量高速転送化のためには、記録ヘッド・再生ヘッドをそれぞれ分離し、記録はインダクティブヘッド、再生は磁気抵抗効果を用いたＭＲヘッドが受け持つようになった。そのためにプリアンプからは記録ヘッド・再生ヘッドへそれぞれ専用の往復線路が隣接して設けられている。
【０００３】
情報の記録は、媒体上の磁化反転の有無に対応して情報の“１”、“０”を割り当てている。従って、情報を記録する場合、記録ヘッドからの反転磁界を記録することになる。
【０００４】
記録ヘッドで反転磁界を生成するために、記録ヘッドへ伝送する記録電流波形は、立上り／立下りでオーバーシュートを持つ矩形波を特徴として持たせている。
【０００５】
高速転送を進めるための、高周波記録では、記録電流の立上り／立下り部の時間を短くする必要がある。立上り／立下り時間を短くすると、波形のスペクトラムが高い周波数まで必要になる。
【０００６】
この観点から、線路の特性インピーダンスと記録系プリアンプ回路との間をインピーダンス整合する必要が有ることが知られている。（John D. Leighton, Sally Doherty, Carl Elliott; ”Design Considerations for High Data-Rate Pre-Amplifiers for Use in a Disk-Drive”, IEEE Trans. MAG., vol.37, No.2, pp.627-632）
インピーダンス整合をとるために、特開平９−２８２６２４号公報に開示の様に伝送線路下のステンレス部分に孔をあけることにより、線路導体とステンレス間の静電容量と相互インダクタンスを適切に調整して伝送線路の特性インピーダンスを調整する方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
伝送線路の特性インピーダンスを調整するために、線路導体下のステンレス部分に孔をあけた伝送線路を用いると、伝送信号帯域内にも係わらずある周波数以上では伝送損失が急激に増加し、帯域制限を持った伝送系になる。そのために、伝送波形が歪み、磁気記録電流の特性劣化、そして高記録密度化への障害になるという新たな課題が生じた。
【０００８】
しかしながら、上記の従来例においてはどのように孔を設ければ良いのかについては何ら記載されていないため、この課題について解決することが出来ない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題に対しいろいろ調査した結果、線路導体下のステンレス部分の開孔率を増加させることにより伝送損失低減が期待できるが、開孔ピッチが伝送損失を急激に増加させる周波数と関係していることがわかった。そこで、必要伝送信号帯域内で低損失線路を確保するために、ステンレス部分の開孔ピッチの最大値を制限した。
【００１０】
具体的には、差動信号を伝送する導体と、この導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、この金属体に導体と平行して２ｍｍ以下のピッチで設けた孔を設ける。
【００１１】
或いは、差動信号を伝送する少なくとも２本の導体と、これら導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、この金属体に導体の幅とこれら導体の間隔との和に０．１６ｍｍ以上を加算した値の幅を有する孔を備える。
【００１２】
また或いは、差動信号を伝送する導体と、この導体と絶縁体を挟んで設けられた金属体とを備え、伝送帯域の最大周波数の波長に対して５分の１以下のピッチで金属体の導体と平行する方向に孔を設ける。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を磁気ディスク装置に適用した例を、図面を用いて説明する。
【００１４】
まず、磁気ディスク装置の構成を図２及び図３を用いて説明する。磁気ディスク装置は、ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１０と記録再生制御回路１１で構成している。なお、ＨＤＡ１０と記録制御回路１１は同一の筐体内に納めるものも含む。ＨＤＡ１０は、磁気記録媒体１３を積層したスピンドル部１２と、磁気記録媒体１３に情報を記録し、また記録された情報を読み出す磁気ヘッド１４を搭載したキャリッジ部１５で構成している。
【００１５】
キャリッジ部１５は、サスペンション１９の先端に取付けた磁気ヘッド１４を磁気記録媒体上でシークおよび位置決めさせるためのボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１７と、サスペンション１９を取付けたアーム１８と、磁気ヘッド１４に記録再生信号を伝送するフレキシブル・プリンティド・サーキッツ（ＦＰＣ；Flexible Printed Circuits）１６と、ＦＰＣ１６に搭載したＲ／Ｗ−ＩＣ（プリアンプ）２０と、Ｒ／Ｗ−ＩＣ２０と磁気ヘッド１４間の記録再生信号を中継する伝送線路２１で構成している。
【００１６】
ＨＤＡ１０と外部装置との間には、記録再生制御回路１１がある。記録再生制御回路１１には、信号処理ＬＳＩ２２とハードディスクドライブ制御（ＨＤＣcontrol）２３が搭載されている。ＨＤＡ側のコネクタ２５−１と記録再生制御回路１１側のコネクタ２５−２を接続することにより、Ｒ／Ｗ−ＩＣ２０と信号処理ＬＳＩ２２を接続する。記録再生制御回路１１の外部インタフェース２４を介して、外部装置と接続する。
【００１７】
次に、アーム１８の先端に設置している配線一体型のサスペンション１９について、図３を用いて説明する。サスペンション１９の構造は、ステンレス材料で形成したバネ部の上に伝送線路２１と磁気ヘッド１４を備えるジンバル部を組み合わせた部材を溶接などの接合方法を用いて積層一体化させたものである。伝送線路２１は、サスペンション上配線部分とアーム併走中継配線部分の２つに分けられる。アーム１８に沿うように伝送線路２１ａがある。さらに、サスペンション１９上にも、伝送線路２１ｂがある。伝送線路２１ｂの先端には、磁気ヘッド１４が接続されている。
【００１８】
伝送線路２１の第１の線路構成は、アーム併走中継配線部分からサスペンション上配線部分へ、配線形態が変わるところで接続する中継接続型である。また第２の線路構成は、サスペンション上のプリント配線と同構造のプリント配線でプリアンプまで延長したロングテール構造型である。本発明は、両構造に適用でき、特にロングテール構造の場合は、以下に述べるサスペンションのプリント配線部分の構造を適用すればよい。
【００１９】
次に、本発明が対象とする伝送線路２１（ｂ）構造について図１を用いて説明する。
【００２０】
まず、基板となる下層金属板がある。本実施例ではステンレス板３０を用いて説明するが、ステンレス以外の金属、例えば銅でもよい。この下層金属板であるステンレス板３０上にポリイミドに代表される絶縁層３１を塗布して絶縁体を形成し、この絶縁層３１上にメッキ法または蒸着法によって往復線路（並行導体、導体とも言う）３２を形成する。そして導体保護のために一部または全部の線路上にポリイミドでカバーした断面構造を持つ伝送線路を基本とする。
【００２１】
また伝送線路２１は、まず絶縁材料を板状にしたものに、一方の面にはステンレスなどの金属材料を接着し、他方の面には圧延銅などの導体３２形成材料を接着した積層基板を準備する。その積層基板の導体面をエッチングなどの手法で導体３２形状を削り出すことにより形成してもよい。何れの形成方法であっても、ステンレス材料の板３０がジンバル形成用部材にも共用される。
【００２２】
線路導体下のステンレス板３０に、導体と平行に所定の間隔で適切な孔３３を開け、孔３３の大きさの面積とステンレス板３０の面積との比率を適切に選ぶことにより、往復線路３２間のインダクタンスおよび静電容量を制御し、特性インピーダンスを適切な値に設定する。
【００２３】
ここで孔３３の面積とステンレス板３０の面積比を適切に選んだにもかかわらず、ある周波数以上では伝送損失が非常に大きくなり、伝送帯域が制限された線路になった。そこで、孔３３の大きさと伝送帯域との関係を調査した。
【００２４】
主要なパラメータは、ＨＰ：開孔ピッチ、Ｈ：開孔長、Ｍ：ステンレスカバー長＝ＨＰ−Ｈ、ＨＷ：開孔幅、Ｌｗ：導体幅、Ｓ：導体間隔である。その他には、開孔率＝Ｈ／ＨＰ（％）、Ｖｐ＝信号の伝搬速度、α：伝送損失、θ：回転偏角、ＢＷｗ：伝送帯域周波数、ｌｅｎｇｔｈ：線路長、にて定義するものである。
【００２５】
まず、伝送線路の伝送特性の測定方法について、図４を用いて説明する。
【００２６】
伝送線路の伝送特性をＳパラメータとして測定し、Ｓ２１（Ｓ行列の２行１列要素）より伝送損失（α）、伝搬速度（Ｖｐ）を求める。Ｓ２１をガウス平面に表したものが図４（ａ）である。周波数の増加とともに反時計方向に軌跡は回転する。回転偏角（θ）３４が、線路長に対する波長の比率になっている。そこで図４（ｂ）に示すように、横軸：周波数（Ｆｒｅｑ）、縦軸：回転偏角（θ）をとり、周波数毎の回転偏角（θ）をプロットすると、原点を通る直線になる。この直線の傾き（θ／Ｆｒｅｑ）の逆数に（−２π）を乗じたものが、信号が線路長（ｌｅｎｇｔｈ）を通過するに必要な時間を表している。従って、この直線は、伝搬速度（Ｖｐ）を表し、Ｖｐをこの図より求めることができる。
【００２７】
また、図４（ａ）の中心（座標（０，０））から半径１の円を基準として、各偏角（θ）における基準円からＳ２１軌跡への減少量がインピーダンスミスマッチによる影響を含めた伝送損失（α）３５を表している。
【００２８】
ステンレス板３０に孔３３がない線路サンプルを評価した結果、サンプル毎に周波数に対する回転偏角（θ）の比率は一定、すなわち伝搬速度（Ｖｐ）は、伝送帯域周波数（ＢＷｗ）に依存することなく一定であった。伝送損失（α）も評価した結果、概ね伝送帯域周波数（ＢＷｗ）の平方に比例して増加することがわかった。
【００２９】
以降で述べる伝送損失（α）の定義は、
α＝｛ｌｎ（損失量）｝／ｌｅｎｇｔｈ    〔Ｎｐ／ｍ〕    （数１）
で表す。ここでｌｎ（  ）は、自然対数を表す。
【００３０】
伝送線路は、入力したものをロス無く出力点まで伝送することがタスクである。従って、伝送線路での伝達効率を高めるには、伝送損失（α）を低減することが必要である。以下では、伝送損失（α）を評価値として、線路条件の比較を行う。
【００３１】
まず、伝送特性とステンレス材の開孔サイズとの関係について、図５〜図９を用いて説明する。
【００３２】
ＨＷ＝０．５６ｍｍ、開孔率＝５０％（Ｈ＝Ｍ）、Ｌｗ＝０．１６ｍｍ、Ｓ＝０．０８ｍｍ（２×Ｌｗ＋Ｓ＝０．４０ｍｍ）なる伝送線路について、導体３２下のステンレス板３０の開孔ピッチ（ＨＰ）をパラメータとした伝送損失（α）の周波数特性を図５に示す。６ＧＨｚまでの測定においては、開孔ピッチ（ＨＰ）＝３０ｍｍでは１．８ＧＨｚ以上で伝送損失（α）が急激に大きくなっており、開孔ピッチ（ＨＰ）＝１４ｍｍでは約３．７ＧＨｚ以上で伝送損失（α）が急激に大きくなっている。また、開孔ピッチ（ＨＰ）＝２ｍｍでは、少なくとも６ＧＨｚまでに伝送損失（α）が急激に大きくなる周波数はない。この結果から、線路の伝送帯域と開孔ピッチ（ＨＰ）との間に関係があることがわかる。また、開孔ピッチ（ＨＰ）を２ｍｍ以下とすることにより、周波数に関わらずに伝送損失（α）を小さく保つことが出来ることもわかる。もちろん伝送帯域周波数（ＢＷｗ）が３．７ＧＨｚよりも小さい場合には開孔ピッチ（ＨＰ）を１４ｍｍ以下で、また伝送帯域周波数（ＢＷｗ）１．８ＧＨｚよりも小さい場合には開孔ピッチ（ＨＰ）を３０ｍｍ以下で設計してもよいことはもちろんである。また、開孔ピッチ（ＨＰ）は２ｍｍ以下でいくら小さくしても良い。
【００３３】
一方、各線路の伝搬速度（Ｖｐ）を図４の測定で求めた結果、概ねＶｐ＝１．６×１０８（ｍ／ｓ）であった。伝送損失（α）が急激に大きくなる周波数を伝送帯域（ＢＷｗ）と定義すると、伝搬速度（Ｖｐ）を用いて伝送帯域に対応した波長（λ）を求めることができる。
【００３４】
λ＝Ｖｐ／ＢＷｗ  〔ｍ〕    （数２）
そこで、開孔幅（ＨＷ）、開孔率（Ｈ／ＨＰ）などをパラメータとして、開孔ピッチ（ＨＰ）に対する伝送帯域と伝搬速度から求まる波長（λ）の関係を図６に示した。図中のＥ８は、１０８を意味している。開孔幅（ＨＷ）、開孔率（Ｈ／ＨＰ）等をいろいろな条件で測定すると、波長（λ）（（２．５×ＨＰ）≦λ≦（５×ＨＰ））で示す範囲内に有り、伝送帯域（ＢＷｗ）に換算すると、（（Ｖｐ／（５×ＨＰ））≦ＢＷｗ≦（Ｖｐ／（２．５×ＨＰ）））が定まる。
【００３５】
現実には、どのように孔がばらついても、これ以上伝送帯域が狭くならない状態を最悪状態として取る。そのときの伝送帯域相当波長を（λｍａｘ）とすると、
λｍａｘ＝５×ＨＰ  〔ｍ〕    （数３）
の関係となる。よって、伝送帯域の最大周波数（ＢＷｗ）に対応した波長（λ）に対する開孔ピッチ（ＨＰ）の最大値が５分の１以下となるようにくり返しピッチを設けると良い。尚下限に関しは特に制限はないが、上記の範囲より５分の２以上とすれば良い。但しこの５分の２以上は、実質的に製造限界以上と考えても良い。
【００３６】
次に、ＨＷ＝０．５６ｍｍ，ＨＰ＝２ｍｍ、Ｌｗ＝０．１６ｍｍ、Ｓ＝０．０８ｍｍ（２×Ｌｗ＋Ｓ＝０．４０ｍｍ）なる伝送線路について、開孔率（Ｈ／ＨＰ）をパラメータとして測定した伝送損失（α）の周波数特性を図７に示す。この図によれば、開孔率（Ｈ／ＨＰ）を大きくするに従い、伝送損失（α）を低減できることがわかる。
【００３７】
次に、ＨＰ＝２ｍｍ、開孔率＝５０％（Ｈ＝Ｍ）、Ｌｗ＝０．１６ｍｍ、Ｓ＝０．０８ｍｍ（２×Ｌｗ＋Ｓ＝０．４０ｍｍ）なる伝送線路について、開孔幅（ＨＷ）をパラメータとして測定した伝送損失（α）の周波数特性を図８に示す。ＨＷ＝０．４０ｍｍより、ＨＷ＝０．５６ｍｍ、ＨＷ＝０．７２ｍｍ条件の伝送損失（α）が小さくなっていることがわかる。この結果から、少なくとも、ＨＷ≧０．５６であるならば、伝送損失（α）は十分低減できていることがわかる。よって、０．５６＝（２×Ｌｗ＋Ｓ＋０．１６ｍｍ）であるので、導体幅（Ｌｗ）と導体間隔（Ｓ）の和に０．１６ｍｍを加算した値以上の開孔幅（ＨＷ）とすることにより伝送損失（α）は十分低減できていることがわかる。この０．１６ｍｍの値はステンレス板３０の幅等には影響を受けない値である。尚、開孔幅（ＨＷ）はステンレス板３０の幅よりは狭いことは言うまでもない。
【００３８】
図５から図８の結果を基に、２条件で検討を行う。
【００３９】
条件Ａ：Ｌｗ＝０．１６ｍｍ、Ｓ＝０．０８ｍｍ、開孔幅（Ｈｗ）＝２×Ｌｗ＋Ｓ＋０．１６ｍｍ＝０．５６ｍｍ、とし、開孔ピッチ（ＨＰ）は２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で、特性インピーダンスの開孔率依存性を評価した。
【００４０】
条件Ｂ：Ｌｗ＝０．０８ｍｍ、Ｓ＝０．０８ｍｍ、開孔幅（Ｈｗ）＝２×Ｌｗ＋Ｓ＋０．１６ｍｍ＝０．４０ｍｍとし、開孔ピッチ（ＨＰ）は２ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で、特性インピーダンスの開孔率依存性を評価した。
【００４１】
基準として、ステンレス板３０には孔３３を開けない伝送線路（開孔率＝０％）の特性インピーダンスをとる。基準特性インピーダンスを（Ｚｏ’）とすると、条件Ａにおける基準特性インピーダンス（Ｚｏ’）は、４４．８Ω、条件Ｂにおける基準特性インピーダンス（Ｚｏ’）は、６７．３Ωである。そして、ステンレス板３０に孔３３を開けた伝送線路（開孔率＞０）の特性インピーダンスを（Ｚｏ）とすると、ステンレス板に孔を開けたことによる特性インピーダンスの増加分（ΔＺｏ）は、
ΔＺｏ＝Ｚｏ−Ｚｏ’    （数４）
で求められる。そこで、条件Ａ、条件Ｂの線路を代表として、開孔率（Ｈ／ＨＰ）に対する特性インピーダンスの増加分（ΔＺｏ）の関係を図９に示した。開孔率（Ｈ／ＨＰ）を増すと特性インピーダンスは増加し、その増加割合は線路幅には依存せず、ほぼ同じである。また、開孔ピッチ（ＨＰ）を変えても特性インピーダンスの変化は僅かである。
【００４２】
従って、所望の特性インピーダンスを有する線路のステンレス板開孔率を求めるには、まず開孔率（Ｈ／ＨＰ）に対する特性インピーダンスの関係を求めるために、ステンレス板３０に孔を開けない伝送線路の特性インピーダンス（基準特性インピーダンスＺｏ’）と、線路導体部の構造は同じで、ステンレス板３０が無い伝送線路の特性インピーダンスＺ２、および開孔率（Ｈ／ＨＰ）が５０％の伝送線路の特性インピーダンスＺ３を求め、開孔率（Ｈ／ＨＰ）に対する特性インピーダンスのグラフ上で３点（Ｚｏ’、Ｚ２、Ｚ３）を通る２次曲線の関係を求める。その関係を用いて、所望の特性インピーダンスに対する開孔率（Ｈ／ＨＰ）を求めるという手段を用いる。
図９の関係は、特性インピーダンスの増加分（ΔＺｏ）＝３４．８０５×（開孔率＋０．３２５３）２−３．６８２で近似できる。従って、特性インピーダンスは、特性インピーダンスの増加分に開孔率（Ｈ／ＨＰ）０％での特性インピーダンスを加算することにより得られる。
【００４３】
以上の検討では、ステンレス板の孔３３を長方形で表し、長方形の方向が導体３２に対して直角（９０°）になっている図として示しているが、機械加工の精度上長方形のコーナーは円弧になる場合でも同様の効果が得られる。また長方形と導体３２とが斜交していてもよい。ただし、孔３３の方向がどのようになっていても開孔ピッチ（ＨＰ）は導体３２方向に測定した値で表す。
【００４４】
以上の伝送特性を考慮し、伝送帯域を確保するための伝送線路構造を求める。
【００４５】
まず、伝送線路を用いる磁気ディスク装置の部位では、矩形波電流を伝送させる。磁気ディスク装置では、矩形波電流の立上り・立下りの傾きが重要である。そこで、立上り・立下り傾斜の許容範囲から許容伝送損失を求める。
【００４６】
伝送損失（α）をもつ線路を通過した波形の求め方は、入力波形のスペクトラムに損失の周波数特性を乗じることにより得られることを波形解析学で教えている。そこで、１ＧＨｚにおける伝送損失をαとし、かつ伝送損失（α）は周波数の平方に比例するとして、立上り・立下り（ｔｒ）の矩形波スペクトラムに乗じる。ここで線路損失（α）が周波数の平方に概ね比例することは、図５、図７、図８より明白である。損失を受けたスペクトラムの逆フーリエ変換を解くことにより、損失を受けた矩形波が求められる。
【００４７】
例として、ｔｒ＝０．１７ｎｓ（ナノ秒）について、損失を受けていない矩形波の立上り時間に対する損失を受けた矩形波の立上り時間の比率を立上り時間の劣化率（ｔｒＲａｔｉｏ）とし、伝送損失（α）の１ＧＨｚにおける損失量との関係で求めた。それを図１０に示す。ここで、５０ｍｍ線路長における立上り劣化（ｔｒＲａｔｉｏ）を
ｔｒＲａｔｉｏ≦１．０１５  （１．５％劣化許容）    （数５）
まで許容すると、
α≦３  ［Ｎｐ／ｍ］    （数６）
となる。
【００４８】
もし、ｔｒが例と異なる場合、例えばｔｒ＝０．３４ｎｓの場合のｔｒ劣化１．０１５に対する１ＧＨｚでの伝送損失（α）は、次のようにして求められる。
【００４９】
0003931074.tif 000002
次に、ビット時間（ｔｂｉｔ）に対する立上り時間（ｔｒ）の決め方について図１１を用いて説明する。
【００５０】
最高記録周波数での記録電流波形を正弦波で近似し、電流振幅は、低周波電流波形でオーバーシュート（３０％）を含めた振幅と一致させる。その時の正弦波の立上り時間（ｔｒ’）は、低周波電流でいう立上り時間（ｔｒ）を定義する振幅１０％−９０％変化に対応した正弦波の振幅変化時間である。正弦波では、立上りが遅くなると振幅が減少するので、ｔｒ’より早くすることが賢明である。ビット時間（ｔｂｉｔ）に対する正弦波の立上り時間（ｔｒ’）の比率は、次のようにして求めることができる。
【００５１】
まず、正弦波の振幅を低周波電流波形の振幅と一致させると、正弦波の振幅（２．０）が低周波電流の振幅（１６０％）に相当する。今、低周波電流波形の振幅１０％、９０％に対応する正弦波での振幅は、１０％の振幅が（−０．５）、９０％の振幅が（０．５）に対応し、ｔｒ’に相当する回転角度（θｔ）は、
0003931074.tif 000003
である。正弦波における１ビットに相当する回転角度（θｂ）は、
θｂ＝π    （数９）
である。従って、ｔｂｉｔに対するｔｒ’の割合は、
ｔｒ’／ｔｂｉｔ＝θｔ／θｂ＝１／３＝０．３３    （数１０）
である。さらに第５高調波成分まで通過させることにより、上述のように最高記録周波数での立上り時間を早めることをねらっている。また、正弦波近似波形の立上り時間（ｔｒ’）を、低周波電流の立上り時間（ｔｒ）以下にすることにより、最高記録周波数での電流振幅確保を保証している。
【００５２】
従って、伝送通過帯域は、最高記録周波数の５倍とし、かつ立上り時間（ｔｒ）は、ビット時間（ｔｂｉｔ）の３３％以下にする。
【００５３】
実施例として、記録速度２Ｇｂｐｓ、特性インピーダンス８０Ω、線路長５０ｍｍの記録系の線路構造を求める。特性インピーダンスは、インピーダンスマッチングの観点から定まるものであり、本実施例ではよく使われている８０Ωを一例として用いた。
【００５４】
２Ｇｂｐｓよりｔｂｉｔを求めると、
ｔｂｉｔ＝１／（２×１０９）＝０．５  〔ｎｓ〕    （数１１）
になる。従って、立上り時間（ｔｒ）は、
ｔｒ＝ｔｂｉｔ×０．３３＝０．１７  〔ｎｓ〕    （数１２）
になる。立上り時間（ｔｒ）の劣化比率を１．０１５とすると、伝送損失（α）３．０Ｎｐ／ｍ（１ＧＨｚ）になる。また伝送帯域（ＢＷｗ）は、
0003931074.tif 000004
である。
【００５５】
従って、特性インピーダンス８０Ω、伝送損失（α）が３．０Ｎｐ／ｍ（１ＧＨｚ）以下、伝送帯域５ＧＨｚ以上の伝送特性をもつ線路構造を求めることになる。
【００５６】
前述した特性を含めて、線路構造をパラメータとした特性インピーダンス（Ｚｏ）に対する伝送損失（α）の関係を図１２、図１３に纏めた。図１２は、導体厚（ｔＣｕ）＝０．０１８ｍｍ、ステンレスと導体の間隔（ｔＢＡＳＥ）＝０．０１８ｍｍの層形成素材で線路を形成した場合の関係を示す。図１３は、導体厚（ｔＣｕ）＝０．０１０ｍｍ、ステンレスと導体の間隔（ｔＢＡＳＥ）＝０．０１０ｍｍの層形成素材で線路を形成した場合の関係を示す。
【００５７】
図１２を用いて、特性インピーダンス８０Ωと伝送損失（α）が３．０Ｎｐ／ｍとの交点にある線路構造を求めると、線路幅（Ｌｗ）＝０．０８ｍｍ、線路間隔（Ｓ）＝０．０８ｍｍ、開孔率（Ｈ／ＨＰ）＝３０％になる。上述の結果より、開孔幅（Ｈｗ）は、
0003931074.tif 000005
になる。一方、開孔ピッチ（ＨＰ）は、上述のように伝送帯域と伝搬速度の比によって求められる。
【００５８】
Ｈｐ＝（λｍａｘ／５）    （数１５）
λｍａｘ＝Ｖｐ／ＢＷｗ    （数１６）
を前式に代入すると、
0003931074.tif 000006
となる。
【００５９】
従って、開孔長（Ｈ）は、
0003931074.tif 000007
となる。
【００６０】
伝送帯域はディスク装置のデータ転送速度仕様から定まるが、伝搬速度は伝送線路構造から定まるものである。一般に開孔率（Ｈ／ＨＰ）が大きくなると、伝搬速度は速くなる。ここでは安全策をとるために、開孔率（Ｈ／ＨＰ）０％における伝搬速度を用いている。
【００６１】
そこで、上述の目標点を参考に、目標の範囲を、伝送損失（α）≦３ＮＰ／ｍ、特性インピーダンス（Ｚｏ）＝７５Ω〜８５Ωと定義する。
目標範囲に対応した線路構造は以下のようになる。線幅（Ｌｗ）は、Ｌｗ＝０．１２ｍｍ〜０．０８ｍｍ、導体間隔（Ｓ）＝０．０８ｍｍ、開孔率（Ｈ／ＨＰ）＝３０％〜９５％である。
以下同様に、開孔幅（Ｈｗ）は、
0003931074.tif 000008
の範囲になる。
【００６２】
一方開孔ピッチ（ＨＰ）は、前述のように
0003931074.tif 000009
となる。
【００６３】
従って、開孔長さ（Ｈ）は、
0003931074.tif 000010
の範囲になる。
【００６４】
以上の結果は、導体膜厚（ｔＣｕ）が１８マイクロメータ、導体３２とステンレス板３０との間隔（ｔＢＡＳＥ）が１８マイクロメータのものである。導体３２とステンレス板３０との間隔を変えたものおよび導体膜厚を変えたものについても図１２と同様の関係が得られる。これらの結果を基に、各線路条件に対して上述の検討を行い、ディスク装置仕様に適した線路を選択する。
【００６５】
図１２とは異なる層形成素材による伝送線路について、例えば、導体膜厚（ｔＣｕ）＝１０マイクロメータ、導体とステンレス板との間隔（ｔＢＡＳＥ）＝１０マイクロメータの層形成素材で、特性インピーダンス８０Ω、伝送損失３．０Ｎｐ／ｍ以下、伝送帯域５ＧＨｚ以上の伝送特性を持つ線路構造を考える。図１３の特性インピーダンスと伝送損失（α）との関係図を用いて検討すると、上記特性を満足する解は得られなかった。従って、導体とステンレス板の間隔を広くする必要が有り、これにより伝送損失（α）が低減できることがわかる。
【００６６】
図１４には、導体膜厚および導体とステンレス板間隔の条件毎に線路特性を満たすための線路構造を纏めた。表より、ステンレスと導体との間隔（ｔＢＡＳＥ）が大きい方の（ｔＢＡＳＥ＝０．０１８ｍｍ）では、解は見つかるが、ｔＢＡＳＥが薄い方（ｔＢＡＳＥ＝０．０１ｍｍ）では解が得られないことがわかる。
【００６７】
尚、上記実施例においては本発明を磁気ディスク装置に適用した場合について説明をしたが、本発明の主な特徴は信号伝送線路にあるので、磁気ディスク装置に限らず、光ディスク装置や光磁気ディスク装置はもちろんのこと、信号伝送線路を備えたいかなる装置についても適用が可能であることは言うまでもない。
【００６８】
【発明の効果】
本発明により、伝送線路の特性インピーダンスを調整するためのステンレス板孔のピッチが伝送帯域と関係していること、また開孔率が伝送損失にも影響を与えていることがわかり、必要な伝送帯域を確保しつつ伝送線路の伝送損失を低く押さえ、かつ特性インピーダンスが調整できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の伝送線路の構造を示す図である。
【図２】磁気ディスク装置の概略を示す図である。
【図３】Ｒ／Ｗ  ＩＣ（プリアンプ）を搭載したアーム先端部の拡大図である。
【図４】伝送特性評価法の説明図である。
【図５】ステンレス板孔の開孔ピッチをパラメータにした伝送損失の周波数特性を示す図である。
【図６】最小伝送帯域（最大波長）と開孔ピッチとの関係を示す図である。
【図７】開孔率をパラメータにした伝送損失の周波数特性を示す図である。
【図８】開孔幅をパラメータにした伝送損失の周波数特性を示す図である。
【図９】開孔率と特性インピーダンス変化量の関係図を示す図である。
【図１０】線路損失による矩形波立上り時間劣化特性を示す図である
【図１１】記録電流立上り時間の説明をする図である。
【図１２】各線路条件毎の特性インピーダンスと伝送損失との関係を示す図である。
【図１３】各線路条件毎の特性インピーダンスと伝送損失との関係を示す図である。
【図１４】材料条件毎に伝送特性を満たした線路構造を示す図である。
【符号の説明】
１０…ヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）、１１…記録再生制御回路、１２…スピンドル部、１３…磁気記録媒体、１４…磁気ヘッド、１５…キャリッジ部、１６…フレキシブル・プリンティド・サーキッツ（ＦＰＣ）、１７…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１８…アーム、１９…サスペンション、２０…Ｒ／Ｗ−ＩＣ、２１…中継線路、２２…信号処理ＬＳＩ、２３…ハードディスクドライブ制御（ＨＤControl）、２４…外部インタフェース、２５…コネクタ、３０…ステンレス板、３１…絶縁層、３２…導体、３３…ステンレス板孔、３４…回転偏角（θ）、３５…伝送損失（α）。
【図１】
0003931074.tif 000011
【図２】
0003931074.tif 000012
【図３】
0003931074.tif 000013
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003931074.tif 000016
【図７】
0003931074.tif 000017
【図８】
0003931074.tif 000018
【図９】
0003931074.tif 000019
【図１０】
0003931074.tif 000020
【図１１】
0003931074.tif 000021
【図１２】
0003931074.tif 000022
【図１３】
0003931074.tif 000023
【図１４】
0003931074.tif 000024