(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的なロードビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブリは、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリに近接して延びる一般的に平らな面を有する導電性部材と、
前記導電性部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に置かれた第１の電気トレース経路と、
前記第１の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に置かれた第２の電気トレース経路とを含み、
前記第２の電気トレース経路は、前記導電性部材の縦方向の長さのうち少なくとも大部分に沿って、前記導電部材の前記平らな面に垂直な方向から見て、前記第１の電気トレース経路の少なくとも一部が前記第２の電気トレース経路と重ならないように、前記第１の電気トレース経路に対して決定されるゼロよりも大きい連続的な横方向のオフセットをもって整列し、前記一体的なロードビームアセンブリのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗のうち少なくとも１つを制御するようにする、一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項２】
前記一般的に平らな導電性部材が、前記記憶媒体に密に近接して前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを位置づけるためのジンバルを含む屈曲部を含む、請求項１に記載の一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項３】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的なロードビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブリは、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリに近接して延びる一般的に平らな導電性部材と、
前記導電性部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に置かれた第１および第３の電気トレース経路と、
前記第１および第３の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に置かれた第２および第４の電気トレース経路とを備え、
前記第２および第４の電気トレース経路は互いに対して横方向にオフセットされ、かつ前記第１および第３の電気トレース経路の上部にそれぞれ縦方向に整列し、前記第１の電気トレース経路は前記第４の電気トレース経路と並列接続され、前記第２の電気トレース経路は前記第３の電気トレース経路と並列接続される、一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項４】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的なロードビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブリは、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリに近接して延びる一般的に平らな導電性部材と、
前記導電性部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第１および第２の電気トレース経路と、
前記第１および第２の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第３および第４の電気トレース経路と、
前記第３および第４の電気トレース経路上に置かれた第３の電気絶縁層と、
前記第３の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第５および第６の電気トレース経路とを含み、前記第１、第３および第５の電気トレース経路が互いに対して縦および横方向に整列し、かつ並列接続され、前記第２、第４および第６の電気トレース経路が互いに対して縦および横方向に整列し、かつ並列接続される、一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項５】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的なロードビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブリは、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリに近接して延びる一般的に平らな導電性部材と、
前記一般的に平らな導電性部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に置かれた少なくとも第１の電気信号トレース経路と、前記第１の電気絶縁層上に、前記少なくとも第１の電気信号トレース経路についての各々の側部に沿って横方向に置かれた複数の第１の層の電気グラウンドトレース経路と、
前記少なくとも第１の電気トレース経路および前記複数の第１の層の電気信号グラウンドトレース経路の上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に置かれた少なくとも１つの第２の層の電気グラウンドトレース経路とを備え、前記少なくとも１つの第２の層の電気グラウンドトレース経路は、前記導電性部材の縦方向の長さのうち少なくとも大部分に沿って前記少なくとも第１の電気信号トレース経路に対して横方向に整列し、前記一体的なロードビームアセンブリのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗のうち少なくとも１つを制御するようにする、一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の電気絶縁層上に置かれた少なくとも第１および第２の電気信号トレース経路と、前記第２の電気絶縁層上に置かれた複数の第２の層の電気グラウンドトレース経路とをさらに含み、前記第２の層の電気グラウンドトレース経路は、前記一体的なロードビームアセンブリのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗のうち少なくとも１つを調整するように選択された距離をおいて、前記少なくとも第１および第２の電気信号トレース経路から横方向に隔てられる、請求項５に記載の一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項７】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的なロードビームアセンブリであって、前記ロードビームアセンブリは、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリに近接して延びる一般的に平らなベース部材と、
前記一般的に平らなベース部材上に、横方向に隔てられて置かれた複数の第１の電気グラウンドトレースと、
前記複数の第１の電気グラウンドトレース上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に、互いに対して、および前記複数の第１の電気グラウンドト
レースに対して、横方向に隔てられて置かれた少なくとも２つの電気信号トレース経路と、
前記第１の電気絶縁層上に、前記少なくとも２つの電気信号トレース経路についての各々の側部に置かれた複数の第２の層の電気グラウンドトレースと、
前記少なくとも２つの電気信号トレース経路上、および前記複数の第２の層の電気グラウンドトレース上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第３の電気絶縁層上に置かれた複数の第３の層の電気グラウンドトレースとを備え、前記第３の層の電気グラウンドトレースは、前記少なくとも２つの電気信号トレース経路に対して横方向に整列し、前記一体的なロードビームアセンブリのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗のうち少なくとも１つを制御するようにする、一体化したロードビームアセンブリ。
【請求項８】
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリは読取エレメントと書き込みエレメントとを含み、前記少なくとも２つの電気信号トレース経路は、前記読取エレメントに接続された２つの電気読取信号トレース経路と、前記書込エレメントに接続され、かつ前記第１の電気絶縁層上に、互いに対して、および前記複数の第１の電気グラウンドトレースに対して横方向に隔てられて、前記複数の第２の層の電気グラウンドトレース内に置かれる２つの電気書込信号トレース経路とを含み、前記第３の層の電気グラウンドトレースは、前記２つの電気読取信号トレース経路および前記２つの電気書込信号トレース経路に対して横方向にオフセットされ、前記一体的なロードビームアセンブリのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗のうち少なくとも１つを制御するようにする、請求項７に記載の一体的なロードビームアセンブリ。
【請求項９】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッドを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的な屈曲部／導体構造であって、前記屈曲部／導体構造は、
前記読取／書込ヘッドを支持するためのジンバルを有する一般的に平らな導電性屈曲部材と、
前記屈曲部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に置かれた少なくとも第１の電気トレース経路と、
前記第１の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に置かれた少なくとも第２の電気トレース経路とを含み、
前記第２の電気トレース経路は、前記第１の電気トレース経路に沿って、前記第１の電気トレース経路および前記第２の電気トレース経路を含む信号ループの電気インピーダンスパラメータを制御するように選択された前記第１の電気トレース経路に沿った前記第２の電気トレース経路の重なりの前記導電性部材の程度の縦方向の長さのうち少なくとも大部分に沿って、前記第１の電気トレース経路に整列および部分的に重なる、一体的な屈曲部／導体構造。
【請求項１０】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的な屈曲部／導体構造であって、前記屈曲部／導体構造は、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持するためのジンバルを有する一般的に平らな導電性屈曲部材と、
前記屈曲部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に置かれた第１および第２の電気トレース経路と、
前記第１および第２の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に置かれた第３および第４の電気トレース経路とを含み、
前記第３および第４の電気トレース経路は互いに対して横方向にオフセットされ、かつ前記第１および第２の電気トレース経路の上部にそれぞれ縦方向に整列し、
前記第１の電気トレース経路は前記第４の電気トレース経路と並列接続され、前記第２の電気トレース経路は前記第３の電気トレース経路と並列接続される、一体的な屈曲部／導体構造。
【請求項１１】
記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつ前記ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的な屈曲部／導体構造であって、前記屈曲部／導体構造は、
前記読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持するためのジンバルを有する一般的に平らな導電性屈曲部材と、
前記屈曲部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、
前記第１の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第１および第２の電気トレース経路と、
前記第１および第２の電気トレース経路上に置かれた第２の電気絶縁層と、
前記第２の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第３および第４の電気トレース経路と、
前記第３および第４の電気トレース経路上に置かれた第３の電気絶縁層と、
前記第３の電気絶縁層上に、横方向に隔てられて置かれた第５および第６の電気トレース経路とを含み、
前記第１、第３および第５の電気トレース経路は互いに対して縦および横方向に整列し、かつ並列接続され、
前記第２、第４および第６の電気トレース経路は互いに対して縦および横方向に整列し、かつ並列接続される、一体的な屈曲部／導体構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の分野】
この発明は一般に、ヘッド懸架アセンブリの屈曲部と一体的に形成されたトレース導体アレイの電気インピーダンス特性を制御するための構造物および方法に関する。この発明は特に、一体的な懸架物および導体構造であって、懸架トレースが多層に配置および形成されて、特にインダクタンスおよび／またはキャパシタンスである電気パラメータを確保、調整および制御するようにするためのものに関する。
【０００２】
【発明の背景】
最新のディスクドライブは典型的に、剛性回転記憶ディスクと、ディスクの回転軸に対して異なった半径方向の場所にデータ変換器を位置づけてディスクの各記録表面上に多くの同心データ記憶トラックを規定するためのヘッドポジショナとを含む。ヘッドポジショナは典型的にはアクチュエータと呼ばれる。技術分野においては多くのアクチュエータ構造が公知であるが、インラインロータリ音声コイルアクチュエータは簡単で高性能であり、それらの回転軸まわりの質量を均衡にすることができるため現在最もよく使用されている。回転軸まわりで質量を均衡に保つことが可能であるということは、アクチュエータが揺れに対する影響を受けにくくするためには重要である。従来、音声コイルアクチュエータを動作させて、ディスク表面に対してヘッドを位置づけるためにはディスクドライブ内の閉ループサーボシステムが用いられている。
【０００３】
空気軸受面は移動中の媒体表面からわずかな距離をおいて変換器を支持する。単一の書込／読取エレメント設計は典型的には２つのワイヤ接続部を必要とし、別個の読取エレメントおよび書込エレメントを有する二重設計は４つのワイヤ接続部を必要とする。特に、磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドは一般的には４本のワイヤを必要とする。空気軸受スライダと読取／書込変換器との組合せは読取／書込ヘッドまたは記録ヘッドとしても公知である。
【０００４】
スライダは一般的に、懸架物のロードビーム構造の末端に装着された、ジンバルで支えられた屈曲構造に取付けられる。ロードビームおよびヘッドはばねによってディスクの方に片寄り、ヘッドの下の気圧によってヘッドはディスクから離れるよう押される。平衡距離は「空気軸受」を規定し、ヘッドの「飛行高さ」を決定する。ディスク表面から離してヘッドを支持するよう空気軸受を用いることにより、ヘッドは、ヘッド／ディスクインターフェイスにおいて、境界潤滑状態より流体潤滑状態で動作する。空気軸受は変換器と媒体との間のスペースを維持し、これにより変換器の効率が低減する。しかしながら、変換器と媒体との直接的な接触を避けるとヘッドおよびディスクコンポーネントの信頼性および耐用年数がかなり改善する。それにもかかわらず、面積密度の増加要求は、擬似接触または境界潤滑状態においてさえもヘッドが動作することを要求するであろう。
【０００５】
現在、飛行高さはおよそ０．５から２マイクロインチである。磁気記憶密度はヘッドがディスクの記憶表面に近づくにつれて増加する。したがって、非常に低い飛行高さと、ディスクドライブの、適度な耐用年数にわたるデバイスの信頼性とは互いに交換条件である。同時に、記憶表面への、および記憶表面からのデータ転送速度は増加する傾向にあり、実際には１秒間につき２００メガビットものデータ速度が計画されている。
【０００６】
ディスクドライブ産業は、アクチュエータアセンブリの移動質量を低減し、かつ変換器の、ディスク表面に近接した動作を可能にするようスライダ構造のサイズおよび質量を次第に縮小している。アクチュエータアセンブリの移動質量の低減により性能が向上し、変換器がディスク表面に対して近接して動作することが可能になることにより、変換器効率の向上がもたらされ、これは高面積密度と交換可能である。スライダのサイズ（したがって質量）は一般的には、いわゆる標準１００％スライダ（「ミニスライダ」）を基準として特徴づけられる。したがって、（それぞれ「マイクロスライダ」、「ナノスライダ」および「ピコスライダ」である）７０％、５０％および３０％スライダという用語は、標準的なミニスライダの長さ寸法に対して、適用可能なパーセンテージでスケーリングされる長さ寸法を有する、最新の低質量スライダを意味する。小型のスライダ構造は一般に、より撓み性の高いジンバルを必要とするため、スライダに取付けられた導体ワイヤの、固有な剛性により、不所望なバイアス効果が多大にもたらされるおそれがある。
【０００７】
この固有なワイヤ剛性またはバイアスの影響を軽減するために、一体的な屈曲部／導体構造が提案されており、この構造は、ワイヤと柔軟性の絶縁重合樹脂屈曲部とを有効に一体化して、導体が、ヘッド近くの屈曲部の末端に位置づけられたボンディングパッドにおいて露出されるようにする。マツザキ（Matsuzaki ）の米国特許第５，００６，９４６号にはこのような構成の一例が開示されている。ベニン他（Bennin et al. ）の米国特許第５，４９１，５９７号にはさらなる適例が開示されている。このようなワイヤ構成は性能および組立上のいくつかの利点を享受するものの、開示されている柔軟性重合樹脂材料を屈曲およびジンバル構造に導入すると設計上の多くの困難な課題が生ずる。たとえば、樹脂材料の熱膨張特性は先行技術のステンレス鋼構造とは同じではなく、さらに、必要な接着層であればいかなるものも含み得るこのような樹脂構造の上記の耐久性はまだ公知ではない。このため、先行技術の製造およびロードビーム装着方法に十分に適用可能である、一体的な導体フレックス回路の屈曲構造の多くの利点を組込むハイブリッドステンレス鋼屈曲導体構造が提案されている。このようなハイブリッド設計は典型的に、配置された絶縁および導電性トレース層を有するステンレス鋼屈曲部を採用し、これらの層はヘッドと、関連したドライブエレクトロニクスとを電気的に相互接続するためのものであり、たとえば、近接して置かれたプリアンプチップと、ヘッド／ディスクアセンブリに装着された（他の回路構成に沿った）回路板上に典型的に保持される、下流読取チャネル回路構成との電気的な相互接続のためのものである。
【０００８】
「ジンバル屈曲部および電気相互接続アセンブリ（“Gimbal Flexture and Electrical Interconnect Assembly"）」と題されたベニン他の米国特許第５，４９１，５９７号によって教示されているように、開示されている先行技術の試みは、たとえば、純粋な鈍し銅よりも明らかに電気抵抗が高いベリリウム−銅合金などの、ばね材料を導電性トレース層に使用することを要求している。一方、純粋な鈍し銅は高周波数においては適切な電気導体であるが、また、ばねのような機械的弾性ではなく延性が高いため、相互接続トレース材料に必要ないくつかの機械上のばね特性を有さない。たとえばニッケルベース層上にめっきまたは堆積された純粋な銅で形成されたトレースにより、ベニン他の試みが依存したベリリウム−銅合金に対する１つの代替が提供される。
【０００９】
これらのハイブリッド屈曲設計は、屈曲部のヘッド取付用末端のボンディングパッドから屈曲部の近端に延びる、導体トレースの、比較的長い線の対または４つのワイヤの組を採用して、関連した懸架構造の長さに沿った、読取／書込ヘッドからプリアンプまたは読取チャネルチップまでの導電性経路を提供する。導体トレースが、ロードビームに接地される導電性ステンレス鋼屈曲構造に、密に近接するが電気的にはそこから分離されて位置づけられることにより、また、伝送される信号の速度が比較的高いために、導体トレース抵抗およびグラウンドに対するトレースキャパシタンスに加えて、導体トレースインダクタンスおよび相互カップリングにより、不所望な、信号の反射および歪が生じ、さらには信号／電力変換が不効率化するおそれがある。不所望な信号反射は読取／書込ヘッド、相互接続構造およびドライバ／プリアンプ回路の性能に悪影響を及ぼすという問題を引起し得る。
【００１０】
マイクロストリップ線路技術は、伝送線を形成するマイクロストリップ間の大きさおよび／またはスペースを変化させるとループおよび導体間キャパシタンスが変化し得ることを教示している。しかし、ヘッド懸架ロードビームに用いるための一体的なトレースアレイワイヤリング機構の場合には、導体の大きさはトレース相互接続アレイのための屈曲部上の利用可能なスペースなどの、機械上の制約によって支配され、インピーダンス整合またはチューニングに関する限りでは、トレース導体の大きさをあまり変えることはできない。
【００１１】
前述のベニン他の米国特許第５，４９１，５９７号は図６から図８の実施例を含み、これらはトレース組の多レベルアレイを形成するようトレースを積重ねることを要求しているが、たとえばキャパシタンスおよび／またはインダクタンスなどの所望の電気パラメータを確保するよう、多レベルアレイに配置された導体トレースを用いることに関する教示は何ら記載されていない。
【００１２】
記載される発明はとりわけ、ディスクドライブに懸架するための屈曲部を提供し、これは、トレースアレイ電気性能を改善するよう、低い抵抗と制御可能に調整されたインダクタンスおよびキャパシタンスパラメータとを有する多層一体導体アレイを含む。
【００１３】
【発明の概要】
この発明の一般的な目的は、低プロファイルの、信頼性高い堅牢性高性能懸架アセンブリであって、先行技術の限界および欠点を克服する、読取／書込ヘッドを関連した読取／書込回路構成に電気的に相互接続するための一体的な多層導体トレースアレイを有するものを提供することである。
【００１４】
この発明の別の一般的な目的は、一体的な懸架物および導体構造であって、マイクロストリップ信号伝送線特性を改善して先行技術の制限および欠点を克服するよう、グラウンド面に対して、調整された多層トレースジオメトリを有するものを提供することである。
【００１５】
この発明のより特定的な目的は、ディスクドライブの読取／書込ヘッドに用いるための一体的な屈曲部／多層導体構造の抵抗を低減し、かつそのキャパシタンス、相互インダクタンスおよび全体的なインピーダンスを制御するための方法を提供することである。
【００１６】
この発明のさらに別の目的は、二重エレメントの読取／書込ヘッドの読取および書込エレメントの両方の導体のキャパシタンスおよびインダクタンスを別個に最適化する、一体的な屈曲部および多層導体トレースアレイを提供することである。
【００１７】
この発明の別の目的は、ハードディスクドライブのスライダに保持される読取／書込ヘッドエレメントに支持し、かつ電気接続するための、改良した懸架および多層導体トレースアレイを提供することである。
【００１８】
この発明の原理に従う懸架アセンブリは、屈曲部に沿って一体的な多層トレース導体アレイを有する屈曲部を有する。多層導体トレースは、通常、関連した懸架物の長さに沿って延びる先行技術の離散的な捩じりワイヤ対の代わりに用いられる。屈曲グラウンド面および他のトレースに対する多層トレースアレイにおける導体トレースジオメトリおよび相対的な場所により、トレース間キャパシタンスの制御、トレースキャパシタのグラウンドに対する均衡およびトレースインダクタンスパラメータの低減が他の試みに勝って可能になり、それにより特定的な電気パラメータを有効に調整して所望の動作状況を達成することが可能となる。この発明は懸架設計を実質的に変更したり、懸架物の機械性能に悪影響を及ぼすことなく多層トレース導体アレイの電気性能を改善する。
【００１９】
１つの好ましい実施例において、一体的な屈曲部／導体構造は読取／書込ヘッドを記憶媒体に隣接して支持し、かつヘッドと読取／書込回路構成とを電気的に相互接続する。この試みでは、屈曲部／導体構造は、読取／書込ヘッドを支持するためのジンバルを有する、一般的に平らな導電性屈曲部材を含む。第１の電気絶縁層が屈曲部材上に形成される。第１の電気トレース経路が第１の電気絶縁層上に形成される。第２の電気絶縁層が第１の電気トレース経路上に形成される。第２の電気トレース経路が第２の電気絶縁層上に形成される。この試みにおいて、第２の電気トレース経路は第１の電気トレース経路に対して横方向にオフセットされ、トレースアレイのインダクタンスの増加を最小にしつつトレース間電極キャパシタンスを調整および低減する。
【００２０】
代替的な好ましい実施例では、一体的なロードビームアセンブリが、記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、ヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続する。ロードビームアセンブリは読取／書込ヘッド／スライダアセンブリまで近接して延びる一般的に平らな導電性部材と、導電性部材上に置かれた第１の電気絶縁層と、第１の電気絶縁層上に置かれた少なくとも１つの電気トレース経路と、一般的に平らな導電性部材に接続され、その上にそれを取囲むよう置かれ、さらに少なくとも１つの電気トレース経路からスペースをあけられて多層シールド伝送線構造を形成する、グラウンド面構造とを含む。
【００２１】
別の好ましい実施例において、一体的な屈曲部／導体構造は記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続する。この試みにおいて、屈曲部／導体構造は読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持するためのジンバルを有する一般的に平らな導電性屈曲部材をさらに含む。第１の電気絶縁層が屈曲部材上に形成される。第１および第２の電気トレース経路が第１の電気絶縁層上に形成される。第２の電気絶縁層が第１および第２の電気トレース経路上に形成される。第３および第４の電気トレース経路が第２の電気絶縁層上に形成される。第３および第４の電気トレース経路は互いに対して横方向にオフセットされ、それぞれ第１および第２の電気トレース経路と縦方向に整列し、かつそれらの上に置かれる。さらに、第１の電気トレース経路が第４の電気トレース経路と並列接続され、第２の電気トレース経路が第３の電気トレース経路と並列接続され、それにより屈曲部材によってもたらされるグラウンド面へのトレース経路キャパシタンスを均等にする。
【００２２】
さらなる好ましい実施例において、一体的な屈曲部／導体構造は記憶媒体に隣接して読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持し、かつヘッドを読取／書込回路構成に電気的に相互接続する。屈曲部／導体構造は読取／書込ヘッド／スライダアセンブリを支持するためのジンバルを有する一般的に平らな導電性屈曲部材を含む。第１の電気絶縁層が屈曲部材上に置かれる。第１および第２の電気トレース経路が第１の電気絶縁層上に、横方向にスペースをあけられて置かれる。第２の電気絶縁層が第１および第２の電気トレース経路上に置かれる。第３および第４の電気トレース経路が第２の電気絶縁層上に、横方向にスペースをあけられて置かれる。第３の電気絶縁層が第３および第４の電気トレース経路上に置かれる。第５および第６の電気トレース経路が第３の電気絶縁層上に、横方向にスペースをあけられて置かれる。この構成において、第１、第３および第５の電気トレース経路は互いに対して縦および横方向に整列し、かつ電気的に並列接続されて供給経路を形成し、第２、第４および第６の電気トレース経路は互いに対して縦および横方向に整列し、これらもまた並列接続されてリターン経路を形成し、それにより供給経路およびリターン経路間の電極間キャパシタンスを実質的に増加させることなくインダクタンスを低減する。トレースアレイインダクタンスをさらに低減するよう他のトレース経路および層がこの構造に加えられてもよい。
【００２３】
この発明のこれらおよび他の目的、利点、局面および特徴は、添付の図面に関連して提供される好ましい実施例の以下の詳細な説明を読むと、十分に認識および理解されることとなるであろう。
【００２４】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図面を参照すると、類似した符号は図を通して類似した部分または対応する部分を示し、図１はハードディスクドライブ３０のヘッド／ディスクアセンブリ（ＨＤＡ）の概略上面図を示す。ハードディスクドライブ３０は、この発明の第１の好ましい実施例として、トレース相互接続アレイ１６を含む屈曲部１４を有する少なくとも１つのロードビームアセンブリ１０を採用する。図１は、意図されるその動作環境内で用いられる、屈曲部１４およびトレース相互接続アレイ１６を有するロードビームアセンブリ１０を示す。
【００２５】
この例において、ディスクドライブ３０はたとえば、曲線状の矢印によって示される方向に少なくとも１つの記憶ディスク３６を回転するためのスピンドル３４（および図示していないがスピンドルモータ）を支持するための剛性ベース３２を含む。ドライブ３０はまた、旋回点３５においてベース３２に回転的に取付けられたロータリアクチュエータアセンブリ４０を含む。アクチュエータアセンブリ４０は音声コイル４２を含み、この音声コイル４２は制御回路構成（図示せず）によって選択的に付勢されると移動して記憶ディスク３６の、向かい合う面上に規定される半径方向のトラック位置にアクチュエータＥブロック４４およびヘッドアーム４６（およびロードビームアセンブリ１０）を位置づける。ロードビームアセンブリ１０のうち少なくとも１つはその近端１７でヘッドアーム４６の末端に、たとえば従来の玉据え込み技術（ball-swaging techniques ）によって固定される。
【００２６】
必ずしもそうであるとは限らないが、従来では、２つのロードビームアセンブリ１０がディスク３６間のヘッドアーム４６に取付けられ、１つのロードビーム構造１０が、スピンドル３４上にスペースをあけられて置かれた多数のディスク３６からなるディスクの積重ねのうち最上部および最下部のディスクの上下にあるヘッドアームに取付けられる。相互接続構造１６は柔軟性トレース／膜セグメント５０に接続され、これはＥブロック４４の側部に固定されるセラミックのハイブリッド回路基板５２まで延びる。セラミックハイブリッド回路５２は読取プリアンプ／書込ドライバ回路を形成する半導体チップ５４を固定し、かつそれに接続される。より好ましくは、チップ５４はハイブリッド回路５２のセラミック基板とＥブロックの側壁との間に入れられ、かつ適切な導電性接着剤または熱変換化合物によって側壁に固定され、それによりチップ５４の動作中に発生する熱が伝導によってＥブロックの中に消散し、かつ対流によって外向きに周囲の空気の中に消散する。
【００２７】
図２、３、４、５および６に示されるように、ロードビームアセンブリ１０は一般的に平らに形成されたステンレス鋼ロードビーム１２と屈曲部１４とを含む。この例において、屈曲部１４はたとえば約２０ミクロンの厚さである薄いステンレス鋼シート材料から形成される。約１０ミクロンの厚さの、銅導体の２対の導体トレース６０および６２のアレイにより相互接続構造１６の部分が形成され、この相互接続構造１６は屈曲部１４の近端１７からロードビームアセンブリ１０のスライダを支持する末端１８にある別の接続パッドアレイ２２まで延びる。変換器ヘッドスライダ２０はロードビーム構造１０の末端において、適切な接着剤によってジンバル１４に取付けられる。図６に示されるように、末端１８の接続パッド２２はたとえば超音波溶接されたゴールドボールボンド（gold ball bond）５６によって、スライダ本体の後縁上に形成された二重エレメント（４つの導体）の薄膜磁気抵抗読取／書込構造２６の、整列した接続パッド２４に接続するために設けられる。必ずしもそうであるとは限らないが、スライダ本体２０は好ましくは３０％スライダである。
【００２８】
相互接続構造１６は高誘電性ポリイミド膜ベース２５を含み、これはステンレス鋼屈曲部１４に取付けられた導体アレイ１６の導電性トレース６０および６２間に介在する。誘電層は好ましくは約１０ミクロンの厚さである。この発明の原理によると、屈曲部１４は、読取／書込ヘッドに取付けるジンバルを提供することに加えて、調整された幅（ｗ）を有する１つまたはそれ以上の開口またはトラフならびに導体構造１６の導電性トレース６０および６２に対する配置を規定する。屈曲部１４に沿って規定されたこれらの縦方向の開口は、たとえば、図１４、１５および１６に関連して後述するように、アレイ１６に対して幅の大きさ（ｗ）を変化させると導体構造のラインインピーダンスのインダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗成分を調整することが可能となるような態様で、導体アレイ１６に対してスペースをあけられて配置される。したがって、この発明は導体アレイ１６をステンレス鋼屈曲部１４と一体化することにより生ずる、導体アレイ１６の、インダクタンス、キャパシタンスおよび抵抗成分を含むインピーダンスの電気特性を調整および制御するための方法を提供する。
【００２９】
高データ信号周波数では、相互接続構造１６は読取／書込ヘッドおよび読取／書込プリアンプ／ドライバチップ５４間を通る信号を伝えるためのマイクロストリップ伝送線として働く。したがって、開口または凹みのジオメトリはまた、トレース導体構造１６の信号経路に沿ってインピーダンスを制御するための重要な要素である。
【００３０】
図５に示されるように、相互接続アレイ１６はこの実施例において、少なくとも１対の導電性トレース６０および６２を含み、これらは相互接続トレースアレイ１６の２つの層に重ねて整列して配置される。第１の絶縁ポリイミド（柔軟性重合樹脂材料）層２５は第１の（内側）トレース６０を薄いステンレス鋼屈曲部１４から分離する。第２の絶縁ポリイミド層２７は第１のトレース６０を第２の（外側）トレース６２と切離し、電気的に分離する。厳密に要求されているわけではないが、約４ミクロンの厚さの付加的な絶縁層（図示せず）がトレース６２を保護するよう設けられてもよい。トレース６０および６２間の誘電層２７の厚さはこの例ではおよそ１０ミクロンであるため、インダクタンスを多大に低減することができ、これは特にヘッド構造の誘導的書込エレメントにつながる電流保持トレース対には非常に望ましいことであろう。一方、トレースが、隣接するトレース端縁に沿って最小でも約１０ミクロンだけ分離されて並行構成に配置される場合には、図５の構成は既存のものよりも遙に大きなトレース間導体キャパシタンスレベルをもたらす。
【００３１】
図７および図８は図５の多層構成の変形例を示す。図７および８において、内側導体６０は外側導体６２の側面とは横方向にずれて配置されている。この構成によりトレース間キャパシタンスを制御可能に低減することができる。内側トレース６０が外側トレース６２に対して横方向にずれてまたはオフセットされて配置された量は受入れられるレベルに到達するようトレース間キャパシタンスを調整または低減するために用いられ得る。この例において、導体トレースの幅はたとえば約１００ミクロンである。図１０、１１および１２は重なりの関数としての、キャパシタンス、インダクタンスおよびインピーダンスにおける変化をそれぞれ示し、１００ミクロンは図５に示されるトレース６０および６２が完全に重なることを意味し、０は図８に示されるトレース６０および６２が横方向に全く重ならないことを意味する。屈曲部１４に対するキャパシタンスの影響はここでは議論しない。
【００３２】
図１０、１１および１２に示されるように、トレース導体が完全に重なるときのインダクタンスは約８ナノヘンリであり、これは、同じ大きさのトレースが単一のトレース層において並行構成で配置される場合のインダクタンス（１４ナノヘンリ）よりも遙に低い。しかし、図５の場合のキャパシタンスは並行な単一層構成のトレース間電極キャパシタンスよりも遙に高い。導体を部分的に重ならせることにより、トレースインダクタンスをかなり低減しつつ、トレース間キャパシタンスのレベルを許容可能なものとすることができる。たとえば、５ｐＦのキャパシタンスについては、２０ミクロンの重なりを有する図７の型のトレースアレイからのインダクタンスは１４ｎＨであり、並行構成においてはインダクタンスは２０ｎＨであろう。したがって、図５、７および８の構成によると、電極間キャパシタンスの所与の量に対するインダクタンスの値が非常に低くなるだけでなく、低値のインダクタンスが得られる。
【００３３】
電極間キャパシタンスをさらに低減するための１つの方法が図１３に示される。この実施例においては３つのトレース層が存在する。すなわち、第１の層（トレース６０Ａおよび６２Ａ）と、第２の層（トレース６０Ｂおよび６２Ｂ）と、第３の層（トレース６０Ｃおよび６２Ｃ）とであり、これらは屈曲部１４から隔てられ、かつそれぞれ３つの誘電層２５、２７および２９によって互いに隔てられている。３層の導体６０Ａ、６０Ｂおよび６０Ｃは並列接続され、導体６２Ａ、６２Ｂおよび６２Ｃもまた並列接続される。この例において、平行な導体６０Ａ、ＢおよびＣにより供給経路が形成され、平行な導体６２Ａ、ＢおよびＣによりリターン経路が形成される。平行導体は個々のインダクタンスを平行に発生するため、全体的なインダクタンスが低減する。図１３の構成は、プロセスおよび製造コストならびに最終的なロードビーム／屈曲構造における許容可能な機械的特質を考慮に入れて実際形成され得る、いかなる数の層に拡張されてもよい。
【００３４】
図１４、１５および１６はそれぞれアレイのトレース層の数の関数としての高周波数抵抗、インダクタンスおよびキャパシタンスを示す。図１３の型の６つのトレース層形態を用いても、供給およびリターン経路のトレース導体間のキャパシタンスは５ｐＦより小さく、インダクタンスは１３ｎＨであり、導体トレースは３０ミクロンの幅にしかすぎない。個々のトレース導体の幅を増加することにより、導体間キャパシタンスを名目上増加して、インダクタンスをさらに低減することができる。図１３のトレースアレイと図５、７および８のトレースアレイとの動作条件の１つの違いは、図１３の構成では各誘電層の上下の電流が同じ方向に流れるが、図５、７および８のアレイでは誘電層２７の上下の電流は反対方向に流れるという点である。
【００３５】
図５に示されるマイクロストリップ形態１６は低インダクタンスによって特徴づけられる。これは、電流を伝えるトレース６０および６２間のスペースが、トレース６０および６２の層を分離する誘電層２７の厚さの関数であるからである。図５のトレースの性質が平らであるため、例示の構成は従来の並行トレース導体構成と比較するとインダクタンスをかなり低減することができる。図５のトレースアレイ１６に関して既に述べた１つの欠点は、導電性トレース６０および６２が、たとえば屈曲部１４によって与えられるグラウンド面からの、導体の距離の関数である、グラウンドに対するキャパシタンスを有することである。（このキャパシタンスは、先に示した関連出願である米国出願連続番号第０８／７２０，８３６号に記載されているように、導体下の屈曲材料を取除き、かつ導体を並行アレイに配置することによりかなり除去することができる。）図５のトレース導体アレイは互いに横方向の位置に２つの導電性トレース６０および６２を有するため、外側トレース６２の、グラウンドに対するキャパシタンスは内側トレース６０の、グラウンドに対するキャパシタンスよりも遙に低い。グラウンドに対するキャパシタンスがこのように不均衡であることにより、図５の形態が差動回路の均衡伝送線として用いられる場合には導体の特性間の深刻な不整合の原因となる。
【００３６】
図１７に示される構成は、図５のアレイに存在するグラウンド面キャパシタンスの不整合を排除する多層トレース構成を提供する。図１７のトレースアレイにおいて、導体６０および６２の各々は２つのトレース経路６０Ａ、６０Ｂおよび６２Ａ、６２Ｂに分けられ、それにより（読取または書込エレメントである）信号供給およびリターン回路のための、４つのトレース経路がアレイに存在する。各経路６０および６２は誘電層２５および２７によって隔てられた内側層にトレース経路（トレース６０Ａおよび６２Ｂ）を有し、各経路はさらに、誘電層２７によって隔てられた外側層にトレース経路（トレース６２Ａおよび６０Ｂ）を有する。したがって、屈曲部１４によって与えられた、グラウンド面に対する純トレースキャパシタンスはトレース経路６０および６２間で均衡し、グラウンドに対するキャパシタンスによる不整合はすべて排除される。
【００３７】
一例として、図５のマイクロストリップ形態が５７ｍｍの長さに延び、導体が６０ミクロンの幅であり、導電性トレース６０および６２ならびに誘電層２５および２７がすべて１０ミクロンの厚さであるとすると、外側導電性トレース６２の、グラウンドに対するキャパシタンスは１．７０ｐＦであり、内側導電性トレース６０の、グラウンドに対するキャパシタンスは１１．８０ｐＦである。図５のジオメトリが図１７のジオメトリと置換えられると、トレースセグメント６０Ａ、６０Ｂ、６２Ａおよび６２Ｂの幅が３０ミクロンであり、積重ねられたトレース６０Ａおよび６２Ａが３０ミクロンだけ、積重ねられたトレース６２Ｂおよび６０Ｂから横方向に隔てられ、さらに、同じ導体および誘電層厚さであるならば、導体６０および６２の各々の、グラウンドに対するキャパシタンスは８．３５ｐＦである。このように、図１７のトレースアレイは供給経路６０およびリターン経路６２間の、グラウンドに対するキャパシタンスを均等にすることがわかる。図１７のトレースアレイは供給およびリターン経路を有する単一の信号ループを示すが、所望の数であればいかなる数であってもよいサービスループ経路に図１７のアレイを複製することにより、多数のループを形成してもよい。
図１８は、包囲する屈曲シールド材料を分割して、信号導体トレースの上下に挿入され、かつ信号導体トレースから横方向にオフセットされたトレースセグメントを形成して、トレース間キャパシタンスを最小にすることにより、図１７のキャパシタンスをかなり低減する。図１８は２つの誘電層２７および２９によって隔てられた３つのトレース層として形成されたトレースエレメントアレイ１６を示す。（屈曲部１４と最下層または最内層との間の誘電層２５は図示を簡単にするために図１８から省かれている。）図１８の試みでは、連続した導体シートではなく、離散的なグラウンドトレース６４、６６および６８が形成されて用いられ、サービスループ対６０Ａおよび６０Ｂならびに６２Ａおよび６２Ｂへのキャパシタンスと、図示していないがグラウンド面へのキャパシタンスとを低減するようにする。それぞれ上下にあるグラウンドトレースパターン６４および６６はサービストレース対６０Ａおよび６０Ｂならびに６２Ａおよび６２Ｂから横方向にオフセットされる。グラウンドトレース６８は活性サービストレース対６０Ａおよび６０Ｂならびに６２Ａおよび６２Ｂと同じトレース層に形成される。
【００３８】
トレースアレイ構造は従来、写真製版技術および選択的なエッチングか、または導電性トレースを接着剤などによって誘電層に選択的に堆積、ラミネートまたは装着することによるなどの方法によって、何らかの適切なパターニング技術によって形成されている。
【００３９】
この発明の原理によると、（図６のＭＲヘッド２６などの）進歩した二重エレメント変換器設計の、読取および書込エレメントの信号経路のキャパシタンスおよび／またはインピーダンスは、それぞれ読取および書込導電性トレースアレイセグメントに、異なった導体ジオメトリおよび構成を採用することにより、別個に最適化され得ることが当業者には認識されるであろう。
【００４０】
この発明は本件の好ましい実施例によって、すなわちジンバルを実現する、配置された導体屈曲構造によって説明されたが、この発明がたとえば一体的なジンバルロードビーム構造か、または絶縁保護膜を有するかまたは有さない、近接して取付けられ、配置され、または埋込まれた導体を有する他の導電性懸架部材に関連して用いられてもよいことが当業者には明らかである。したがって、本件の開示は制限的なものとして解されるべきではないものと理解されるべきである。以上の開示を読んだ当業者にはさまざまな変更および修正が明らかとなるであろう。したがって、前掲の特許請求の範囲は発明の真の精神および範囲内のすべての変更および修正を包含するものと解されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の原理を組込む、多層導電性トレースアレイを有する懸架アセンブリを含むディスクドライブの概略的な拡大平面図である。
【図２】この発明の原理に従った、調整された導電性トレースを有する一体的な屈曲部／導体ロードビーム構造の第１の好ましい実施例の概略的な拡大平面図である。
【図３】調整された導電性トレースアレイを組込む一体的なワイヤリングを有する図２のロードビーム構造の屈曲部の拡大平面図である。
【図４】ヘッドスライダが概略的に破線で示される、図３の屈曲トレースアレイの読取／書込ヘッド接続領域の拡大図である。
【図５】図３の線３Ｂ−３Ｂに沿った断面の拡大立面図である。
【図６】屈曲ジンバルに装着されたスライダと、屈曲トレースアレイとスライダの読取／書込ヘッド接続パッドとの間の電気的なゴールドボール接続部とを示す、図２のロードビーム構造のスライダ端部の拡大斜視図である。
【図７】インダクタンスおよびトレース間キャパシタンスパラメータを調整するよう横方向にオフセットされたトレースを示す、図５に示された実施例の代替である発明の実施例の断面を示す、概略的な拡大立面図である。
【図８】複数のトレース層のトレース間において実際に重なりが存在しないよう横方向に十分にずらして配置されたトレースを示す、図７の実施例の変形であるトレースジオメトリを示す図である。
【図９】信号経路が一連の挿入されてオフセットされたトレースとして形成された、図７および８の実施例に類似する、発明の別の実施例の断面図を示す概略的な拡大立面図である。
【図１０】図７および図８に示される調整されたトレースの重なりの関数として導体間キャパシタンスをプロットするデータのグラフ図である。
【図１１】図７および図８に示される調整されたトレースの重なりの関数としてトレースインダクタンスをプロットするデータのグラフ図である。
【図１２】２層ジオメトリにおけるトレース導体の重なりの関数として図７および８のマイクロストリップ伝送線の特性インピーダンスをプロットするデータのグラフ図である。
【図１３】図５、７および８に示される実施例の代替である、この発明の別の実施例の断面を示す概略的な拡大立面図であり、この実施例ではトレースの、多数の層がトレース層間に誘電膜の多数の層を含むことを示す図である。
【図１４】図１３に示される型のトレースアレイにおける平行トレース導体数の関数として抵抗をプロットするデータのグラフ図である。
【図１５】図１３に示される型のトレースアレイにおける平行トレース導体数の関数としてインダクタンスをプロットするデータのグラフ図である。
【図１６】図６に示される型のトレースアレイにおける平行トレース導体数の関数としてキャパシタンスをプロットするデータのグラフ図である。
【図１７】トレース導体の平行経路対が第２の平行経路対から横方向にスペースをあけられて整列し、屈曲基板へのキャパシタンスを均等にする、図５、７、８および１３の実施例の代替であるさらなる実施例の断面を示す、概略的な拡大立面図である。
【図１８】トレースが多層トレースアレイの中央層に示され、上下トレースが活性サービスループトレース対まわりにファラデイ（静電）シールドを形成する、図５に示される実施例の代替であるさらに別の自己シールド性実施例の断面を示す、概略的な拡大立面図である。
【符号の説明】
１０  ロードビームアセンブリ
１４  屈曲部
【図１】
0003945873.tif 000002
【図２】
0003945873.tif 000003
【図３】
0003945873.tif 000004
【図４】
0003945873.tif 000005
【図５】
0003945873.tif 000006
【図６】
0003945873.tif 000007
【図７】
0003945873.tif 000008
【図８】
0003945873.tif 000009
【図９】
0003945873.tif 000010
【図１０】
0003945873.tif 000011
【図１１】
0003945873.tif 000012
【図１２】
0003945873.tif 000013
【図１３】
0003945873.tif 000014
【図１４】
0003945873.tif 000015
【図１５】
0003945873.tif 000016
【図１６】
0003945873.tif 000017
【図１７】
0003945873.tif 000018
【図１８】
0003945873.tif 000019