特開 2025-3388 ハードディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025003388

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】ハードディスクドライブ装置のヘッドジンバルアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G11B 21/21 20060101AFI20241226BHJP

   G11B 21/10 20060101ALI20241226BHJP

   G11B 5/60 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

G11B21/21 D

G11B21/10 N

G11B5/60 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024099256

(22)【出願日】2024-06-20

(31)【優先権主張番号】18/212,586

(32)【優先日】2023-06-21

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】517151084

【氏名又は名称】マグネコンプ コーポレーション

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＮＥＣＯＭＰＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】クエン チー イー

(57)【要約】

【課題】ヘッドジンバルアセンブリを提供すること。
【解決手段】ジンバルはネック部によって結合されたベース部および舌部を有する。ベース部は舌部から離れる方向を向く第１の近位縁部を含む。回路はジンバルに取り付けられて、第１の近位縁部を越えて延びる回路延長領域を有する、ベース部に取り付けられた部分を含む。回路延長領域は舌部から離れる方向を向く第２の近位縁部を含む。スライダは舌部に取り付けられるとともに、回路に電気的に接続されていてもよい。第１および第２のＰＺＴアクチュエータは、ヘッドジンバルアセンブリに取り付けられるとともに、回路に電気的に接続される。回路延長領域は、第１の近位縁部の最も遠くに延びる部分および第２の近位縁部の最も遠くに延びる部分に対して、舌部から離れる方向に測定して少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ヘッドジンバルアセンブリであって、
ネック部によって結合されたベース部および舌部を有するジンバルであって、ベース部は、舌部から離れる方向を向く第１の近位縁部を含む、ジンバルと、
前記ジンバルに取り付けられた回路であって、前記ベース部の第１の近位縁部を越えて延びる回路延長領域を含む、前記ベース部に取り付けられた部分を含み、回路延長領域は、前記舌部から離れる方向を向く第２の近位縁部を含む、回路と、
ヘッドジンバルアセンブリに取り付けられるとともに、前記回路に電気的に接続されて、前記ベース部に対して前記舌部を変位させる第１のＰＺＴアクチュエータおよび第２のＰＺＴアクチュエータと、を備えており、
前記回路延長領域は、前記舌部から離れる方向に延びる第１の近位縁部の最も遠くに延びる部分および前記舌部から離れる方向に延びる第２の近位縁部の最も遠くに延びる部分に対して、前記舌部から離れる方向に測定して少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有している、ヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項2】

前記回路が、電気トレースおよび絶縁材料を含み、前記回路の回路延長領域が、電気トレースのない絶縁材料を含んでいる、請求項１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項3】

前記第１のＰＺＴアクチュエータが、前記回路の第１の接合部位に取り付けられた近位端と、前記回路の第２の接合部位に取り付けられた遠位端と、を有しており、
前記第２のＰＺＴアクチュエータが、前記回路の第３の接合部位に取り付けられた近位端と、前記回路の第４の接合部位に取り付けられた遠位端と、を有している、請求項１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項4】

前記第１の接合部位および前記第３の接合部位が、前記ベース部に隣接しており、前記第２の接合部位および前記第４の接合部位が、前記舌部に隣接している、請求項３に記載のヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項5】

前記舌部に取り付けられるとともに、前記回路に電気的に接続されたスライダをさらに備えている、請求項１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項6】

前記回路が、前記スライダと前記舌部との間に配置されている、請求項５に記載のヘッドジンバルアセンブリ。

【請求項7】

サスペンションアセンブリであって、
ベースプレートと、
ヒンジによって前記ベースプレートに接続されたロードビームと、
前記ロードビームに取り付けられたジンバルであって、ネック部によって結合されたベース部および舌部を備えており、ベース部は舌部から離れる方向を向く第１の近位縁部を含んでいる、ジンバルと、
前記ジンバルに取り付けられた回路であって、前記ベース部の第１の近位縁部を越えて延びる回路延長領域を含む、前記ベース部に取り付けられた部分を含んでおり、回路延長領域は、前記舌部から離れる方向を向く第２の近位縁部を含んでいる、回路と、
サスペンションアセンブリに取り付けられるとともに、前記回路に電気的に接続されて、前記ベース部に対して前記舌部を変位させる第１のＰＺＴアクチュエータおよび第２のＰＺＴアクチュエータと、を備えており、
前記回路延長領域は、前記舌部から離れる方向に延びる第１の近位縁部の最も遠くに延びる部分および前記舌部から離れる方向に延びる第２の近位縁部の最も遠くに延びる部分に対して、前記舌部から離れる方向に測定して少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有している、サスペンションアセンブリ。

【請求項8】

前記回路が、電気トレースおよび絶縁材料を含み、前記回路の回路延長領域が、電気トレースのない絶縁材料を含んでいる、請求項７に記載のサスペンションアセンブリ。

【請求項9】

前記第１のＰＺＴアクチュエータが、前記回路の第１の接合部位に取り付けられた近位端と、前記回路の第２の接合部位に取り付けられた遠位端と、を有しており、
前記第２のＰＺＴアクチュエータが、前記回路の第３の接合部位に取り付けられた近位端と、前記回路の第４の接合部位に取り付けられた遠位端と、を有している、請求項７に記載のサスペンションアセンブリ。

【請求項10】

前記第１の接合部位および前記第３の接合部位が、前記ベース部に隣接しており、前記第２の接合部位および前記第４の接合部位が、前記舌部に隣接している、請求項９に記載のサスペンションアセンブリ。

【請求項11】

前記舌部に取り付けられるとともに、前記回路に電気的に接続されたスライダをさらに備えている、請求項７に記載のサスペンションアセンブリ。

【請求項12】

前記回路が、前記スライダと前記舌部との間に配置されている、請求項１１に記載のサスペンションアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

(関連出願の相互参照)
本出願は、２０２３年６月２１日に出願された米国特許出願第１８／２１２，５８６号の優先権を主張するものであり、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本発明は、ハードディスクドライブに関し、より詳細には、ハードディスクドライブ用のヘッドジンバルアセンブリおよびサスペンションアセンブリに関する。

【背景技術】

【0003】

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、磁気表面を有する１つまたは複数の円形ディスク上にデジタル符号化データを記憶する不揮発性記憶装置である。動作中、各ディスクは高速で回転する。データは、ヘッドスタックアセンブリに一体化されたボイスコイルモータまたはアクチュエータによって回転させられるヘッドスタックアセンブリのアームに取り付けられたサスペンションアセンブリによって、ディスク表面上の特定のデータトラックまたは位置に配置される読み書きヘッドを使用して、ディスクから読み取られ、ディスクに書き込まれる。読み書きヘッドを安定させて、ディスク表面上の目標とするデータトラックと位置合わせすることは、ハードディスクドライブ動作中のサスペンションアセンブリの主な機能を定義する。サスペンションアセンブリの設計および製造を最適化することで、ハードディスクドライブの性能を低下させる可能性のある機械的、熱的、および他のオフトラック障害の影響を最小限に抑えることができる。サスペンションアセンブリは、ロードビームを含む。動作中、アクチュエータは、ロードビームの遠位端をディスクの所望の部分（例えば、ディスク表面の円形トラックのうちの１つ）上に位置させる。ロードビームの遠位端には、ジンバルアセンブリ（フレクシャとも呼ばれる）が取り付けられている。ジンバルアセンブリは、読み書きヘッドを含むスライダ、および（アクチュエータによるスライダのより粗い位置決めとは対照的に）スライダの微細な位置決めのためにジンバルアセンブリの一部を回転させるマイクロアクチュエータデバイス（圧電素子（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｄｅｖｉｃｅ）、本明細書ではＰＺＴとも呼ばれる）などの構成要素を含むことができる。スライダと回転するディスクとの間の空気粘性による圧力で、スライダはディスクの表面上で（ディスクに極めて接近して）ホバリングする。ロードビームは特に横軸において比較的剛性であるが、ジンバルアセンブリはより可撓性であるので、スライダは、ディスク表面のすぐ上でその動作距離を維持するために、ディスク表面上を浮遊しながらピッチとロールができるようになっている。

【0004】

図１は、従来のヘッドスタックアセンブリ２の一部を示しており、図２および３は、ヘッドスタックアセンブリ２の従来のヘッドジンバルアセンブリ１０を示している。ヘッドスタックアセンブリ２は、ベースプレート８に接続されたヒンジ６を有する近位端で終端するロードビーム４を備えたサスペンションアセンブリ３を含む。ロードビームの遠位端には、ヘッドジンバルアセンブリ１０が取り付けられている。ベースプレート８は、ヘッドスタックアセンブリ２のアクチュエータアーム１２に接続されており、アクチュエータアーム１２は一体型アクチュエータ（図示せず）によって回転する。

【0005】

図２および３に最もよく示されているように、ヘッドジンバルアセンブリ１０は、板金（例えば、ステンレス鋼）の薄い部品のジンバル１４と、導電性トレース（例えば、銅）および絶縁材料（例えば、ポリイミド）を含む回路１６と、ジンバル１４に（例えば、接着剤によって）取り付けられた読取り／書込みヘッドを有するスライダ１８と、ジンバル１４のスライダ１８と同じ側に取り付けられたＰＺＴアクチュエータ２０とを備える。回路１６はロードビーム４とヘッドジンバルアセンブリ１０に沿って延び、スライダ１８の読取り／書込みヘッドとＰＺＴアクチュエータ２０に電気信号を伝達する。回路１６の導電性トレースは、回路１６の絶縁材料によってジンバル１４から電気的に絶縁されている。

【0006】

ジンバル１４はベース部１４ａおよび舌部１４ｂを含み、これらはネック部１４ｃによって互いに接続されている。舌部１４ｂは、（スライダ１８の微細な位置制御のために）ネック部１４ｃを中心にして回転するように構成されている。スライダ１８は舌部１４ｂに取り付けられている。ＰＺＴアクチュエータ２０は、舌部１４ｂとベース部１４ａとの間に取り付けられており、回路１６から供給される電気信号に応答してＰＺＴアクチュエータ２０が伸縮するときに、ネック部１４を中心にして舌部１４ｂを回転させるようになっており、これにより、動作中にディスクトラックに対するスライダ１８の微細な移動制御が行われる。この例では、ＰＺＴアクチュエータ２０は、ジンバル１４に間接的に取り付けられている。つまり、ＰＺＴアクチュエータ２０は回路１６に取り付けられており、回路１６はジンバル１４に取り付けられている。

【0007】

ＰＺＴアクチュエータ２０は、圧電材料の多層デバイスであってもよい。圧電材料の一般的な例としては、チタン酸ジルコン酸鉛を挙げることができるが、他の圧電材料も使用されかつ知られており、電子信号に反応して伸縮する。ＰＺＴ材料は脆いことがある。サスペンションアセンブリ３は、使用されていないときは、非動作時の衝撃事象（例えば、ＨＤＤが乱暴に扱われたり、落とされたりしたときに生じる）によって引き起こされる可能性のある有害な動きから保護するのに役立つように、傾斜面（ｒａｍｐ）に置くことができる。しかしながら、非動作時の衝撃事象では、ヘッドジンバルアセンブリ１０が損傷を受ける可能性がある（例えば、ＰＺＴ材料に亀裂が入る可能性があり、および／または回路１６に永久変形が生じる可能性がある）。ベース部１４ａがピッチ方向に大きく動くと破損が生じる場合があり、これは、ベース部１４ａの近位端がロードビーム４に接触して、ＰＺＴアクチュエータ２０に過度な応力がかかるためである。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

非動作時の衝撃事象による損傷を受けにくいヘッドジンバルアセンブリの設計が必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述の問題および必要性は、ネック部によって結合された（ｊｏｉｎｅｄ ｔｏｇｅｔｈｅｒ）ベース部および舌部を有するジンバルを含むヘッドジンバルアセンブリによって対処される。ベース部は、舌部から離れる方向を向く第１の近位縁部を含み、回路はジンバルに取り付けられている。回路は、ベース部に取り付けられた部分であって、ベース部の第１の近位縁部を越えて延びる回路延長領域を有する部分を含む。回路延長領域は、舌部から離れる方向を向く第２の近位縁部を含む。第１のＰＺＴアクチュエータおよび第２のＰＺＴアクチュエータは、ヘッドジンバルアセンブリに取り付けられるとともに、回路に電気的に接続されて、ベース部に対して舌部を変位させる（ｄｉｓｐｌａｃｅ）。ヘッドジンバルアセンブリはまた、舌部に取り付けられるとともに、回路に電気的に接続されたスライダを含むことができる。回路延長領域は、舌部から離れる方向に延びる第１の近位縁部の最も遠くに延びる部分および舌部から離れる方向に延びる第２の近位縁部の最も遠くに延びる部分に対して、舌部から離れる方向に測定して少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有する。

【0010】

他の実施形態では、概して、ベースプレートと、ヒンジによってベースプレートに接続されたロードビームと、ロードビームに取り付けられるジンバルとを備える、サスペンションアセンブリが提供され、ジンバルは、ネック部によって結合されるベース部および舌部を備えており、ベース部は、舌部から離れる方向を向く第１の近位縁部を含む。回路はジンバルに取り付けられている。回路は、ベース部に取り付けられた部分であって、ベース部の第１の近位縁部を越えて延びる回路延長領域を有する部分を含む。回路延長領域は、舌部から離れる方向を向く第２の近位縁部を含む。第１のＰＺＴアクチュエータおよび第２のＰＺＴアクチュエータは、サスペンションアセンブリに取り付けられるとともに、回路に電気的に接続されて、ベース部に対して舌部を変位させる。回路延長領域は、舌部から離れる方向に延びる第１の近位縁部の最も遠くに延びる部分および舌部から離れる方向に延びる第２の近位縁部の最も遠くに延びる部分に対して、舌部から離れる方向に測定して少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有する。

【0011】

本開示の他の目的および特徴は、明細書、特許請求の範囲、および添付の図面を検討することによって明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】従来のヘッドサスペンションアセンブリの部分斜視図である。

【図2】従来のヘッドサスペンションアセンブリの底面図である。

【図3】従来のヘッドサスペンションアセンブリの上面図である。

【図4】本開示のいくつかの実施形態によるヘッドジンバルアセンブリの一例の上面図である。

【図5】本開示のいくつかの実施形態によるヘッドジンバルアセンブリの一例の底面図である。

【図6】図４および５のヘッドジンバルアセンブリの回路延長領域幅Ｗの関数としてのＰＺＴ最大応力のグラフ表示である。

【図7】本開示のいくつかの実施形態によるヘッドジンバルアセンブリの第２の例の上面図である。

【図8】本開示のいくつかの実施形態によるヘッドジンバルアセンブリの第３の例の上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明者らは、ジンバルのベース部の近位縁部を越えて少なくとも一定の幅寸法だけ回路を延長する回路延長領域を設けることによって、非動作時の衝撃事象においてＰＺＴアクチュエータにかかる応力が大幅に低減されることを発見した。このようなジンバルは、図１に示すヘッドスタックアセンブリ２とともに使用することができる。

【0014】

図４および５は、一実施例によるヘッドジンバルアセンブリ３０の上面図および底面図をそれぞれ示しており、このアセンブリは、上述したヘッドスタックアセンブリ２およびサスペンションアセンブリ３と互換性がある（すなわち、ヘッドジンバルアセンブリ３０は、図１に関して上述したロードビーム４に取り付けることができる）。ヘッドジンバルアセンブリ３０は、板金の薄い部品を形成するジンバル３２を含む。ジンバル３２は、ステンレス鋼で形成することができる。回路３４は、ジンバル３２に搭載されるか、または他の方法で取り付けられるとともに、導電性トレースおよび絶縁材料を含む。導電性トレースは銅とすることができ、絶縁材料はポリイミドとすることができる。スライダ３６は、ジンバル３２に取り付けられるとともに、読取り／書込みヘッドを含む。スライダ３６は、接着剤によってジンバル３２に取り付けることができる。

【0015】

ジンバル３２はベース部３２ａおよび舌部３２ｂを含み、これらはネック部３２ｃによって結合されている。スライダ３６は、舌部３２ｂに（舌部に対して直接的に、または、回路３４がスライダ３６と舌部３２ｂとの間に配置されるように、スライダ３６が回路３４に直接取り付けられ、かつ、回路３４が舌部３２ｂに直接取り付けられた状態で舌部に対して間接的に）取り付けられる。舌部３２ｂは、動作中のスライダ３６の微細な位置制御のためにスライダ３６の比較的小さな動きを提供するために、ネック部３２ｃを中心にベース部３２ａに対して回転するか、または他の方法で変位するように構成されている。ＰＺＴアクチュエータ３８は、舌部３２ｂとベース部３２ａとの間に取り付けられており、回路３４から供給される電気信号に応答してＰＺＴアクチュエータ３８が伸縮するときに、舌部３２ｂ（および舌部３２ｂに取り付けられたスライダ３６）を、ネック部３２ｃを中心としてベース部３２ａに対して回転またはその他の方法で変位させる（動作中にディスクトラックに対するスライダ３６の微細な位置決め制御を行うため）。

【0016】

回路３４、スライダ３６、およびＰＺＴアクチュエータ３８はすべて、ジンバル３２の同じ側（すなわち、第１の側または底側）に取り付けることができる。あるいは、図４および５に示すように、ＰＺＴアクチュエータ３８をジンバル３２の反対側（すなわち、第２の側または上側）に取り付ける一方、回路３４およびスライダ３６をジンバル３２の第１の側に取り付けることができる。この例では、ＰＺＴアクチュエータ３８はジンバル３２に間接的に取り付けられている。つまり、ＰＺＴアクチュエータ３８は回路３４の接合部位（ｂｏｎｄｉｎｇ ｓｉｔｅ）３４ａ／３４ｂに取り付けられ、回路３４はジンバル３２に取り付けられている。具体的には、接合部位３４ａは、ＰＺＴアクチュエータ３８の近位端が（ベース部３２ａに隣接して）取り付けられる回路３４の部分であり、接合部位３４ｂは、ＰＺＴアクチュエータ３８の遠位端が（舌部３２ｂに隣接して）取り付けられる回路３４の部分である。したがって、舌部３２ｂを変位させるために使用されるＰＺＴアクチュエータ３８の伸縮力は、回路３４を介してベース部３２ａおよび舌部３２ｂに伝達される。

【0017】

回路３４は、ジンバル３２に沿って延びるとともに、ジンバル３２に取り付けられており、スライダ３６の読取り／書込みヘッドとの間で電気信号を伝達し、かつ、スライダ３６の微細な位置決め制御のためにＰＺＴアクチュエータ３８に電気信号を伝達する。したがって、回路３４は、ＰＺＴアクチュエータ３８の電極（ＰＺＴアクチュエータを伸縮させる信号を供給するため）およびスライダ３６（スライダ３６との間で信号を伝達して読み書きなどの動作を行うため）に電気的に接続されている。

【0018】

本発明者らは、ベース部３２ａに取り付けられた回路３４の部分に、ベース部３２ａの第１の近位縁部４０を越えて延びる回路３４の部分である回路延長領域３４ｃを含ませて、回路延長領域３４ｃが少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有することによって、非動作時の衝撃事象において、ＰＺＴアクチュエータ３８およびヘッドジンバルアセンブリ３０の残りの部分にかかる最大応力の大幅な低減を達成することができることを発見した。回路延長領域幅Ｗは、（舌部３２ｂから離れる方向において）ベース部３２ａの第１の近位縁部４０の最も遠くに延びる部分、および（舌部３２ｂから離れる方向において）回路延長領域３４ｃの第２の近位縁部４２の最も遠くに延びる部分に対する（舌部３２ｂから離れる方向に測定された）回路延長領域３４ｃの幅である。第１の近位縁部４０および第２の近位縁部４２の両方は、舌部３２ｂから離れる方向を向く。回路延長領域３４ｃは、回路３４の絶縁材料を含むが、回路３４の電気トレースは含まない。回路延長領域３４ｃがより可撓性の絶縁材料のみを含み、より剛性の電気トレースを含まないようにすることにより、より良好な性能が提供される。

【0019】

図６は、非動作時の衝撃によるＰＺＴアクチュエータへの最大応力と回路延長領域幅Ｗとの関係を示しており、本発明者らは、回路延長領域幅Ｗが少なくとも０．１ｍｍに達すると、最大応力が著しく予想外に低下することを発見した。この最大応力の低下は、回路３４の絶縁材料がジンバル３２よりも可撓性であるという事実に起因し、そのため、回路延長領域幅Ｗが十分に大きければ、回路３４の絶縁材料が十分にあるので、非動作時の衝撃事象においてロードビームと接触し、かつ、ジンバルアセンブリ３０とロードビーム４との間の衝突エネルギーを吸収して、ＰＺＴアクチュエータ３８に生じる応力を大幅に低減することができる。回路延長領域幅Ｗが０．１ｍｍ以上であれば、大幅な衝撃低減の利点が得られる。したがって、ベース部３２ａに取り付けられた回路３４の部分が、少なくとも０．１ｍｍの回路延長領域幅Ｗを有する回路延長領域３４ｃを含むことにより、非動作時の衝撃事象による最大応力を大幅に低減することができ、ＰＺＴアクチュエータおよび／またはヘッドジンバルアセンブリ３０の損傷を回避することができる。

【0020】

図６の例では、ベース部３２ａの近位縁部４０は直線状ではないが、回路延長領域３４ｃの近位縁部４２は実質的に直線状である。しかしながら、回路延長領域３４ｃの近位縁部４２は、実質的に直線状である必要はない。図７は、ヘッドジンバルアセンブリ３０の第２の例であり、回路延長領域３４ｃの近位縁部４２は直線状ではなく、代わりに切欠き４４を含み、切欠き４４は、ロードビーム４の位置合わせ機能を妨げないようにするために望ましい。図８は、ヘッドジンバルアセンブリの第３の例であり、ベース部３２ａの第１の近位縁部４０の最も遠くに延びる部分（舌部３２ｂから離れる方向において）は、回路延長領域３４ｃの第２の近位縁部４２の最も遠くに延びる部分（舌部３２ｂから離れる方向において）からオフセットされる。

【0021】

本開示は、上述し、かつ本明細書に例示した実施例に限定されるものではなく、任意の請求項の範囲に属する任意のおよび全ての変形例を包含することを理解されたい。例えば、本明細書における本発明、実施形態または例への言及は、任意の請求項または請求項の用語の範囲を限定することを意図するものではなく、その代わりに、請求項のうちの１つまたは複数によってカバーされ得る１つまたは複数の特徴に言及することを意図するものである。上述した材料、プロセス、および数値例は例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものとみなされるべきではない。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【外国語明細書】