JPH10507028A - データ記録デイスク・ドライブ用の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンション - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 変換器（９）と読み書き電子回路の間で一般に１５メガバイト／秒より高いデータ転送速度を有するディスク・ドライブ用の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンション（１２）。サスペンション（１２）は、スライダ（１０）を支持し、このスライダに変換器（９）が取り付けられ、スライダ（１０）をディスク表面の近くに維持する。集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションは、構造の一部分として導電性トレースを有し、変換器（９）を読み書き電子回路と接続する積層構造を有する。トレースの特性インピーダンスの急激な変化を回避して、そのトレース上の信号反射を最小にする手段を設けることにより、変換器（９）と読み書き電子回路の間で高いデータ転送速度をサポートすることができる。したがって、サスペンション内のトレース・ボンディング領域、開口およびその他の機械的障害によって生じるトレース・インピーダンスの急激な変化を回避するようにトレースの幅が成形される。信号反射を回避するために、トレースの方向の変化は緩やかである。トレースの特性インピーダンスをさらに良好に制御するために、積層構造内にパターン化された導電性バックプレーンを設けることもできる。トレースがバックプレーンの開口の上で交差する場合は、その結果生じるインピーダンスの変化を補償するために、トレースの側縁部から延びる横方向の拡張部が形成される。さらに、トレースとボンディング領域が、信号のクロスカップリングを最小にするのに十分なグループ間の間隔で、信号タイプ別にまとめられる。

Description

【発明の詳細な説明】 データ記録ディスク・ドライブ用の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンシ ョン 技術分野 本発明は、データ記録ディスク・ドライブ用のスライダ・サスペンション・ア センブリに関する。より詳細には、本発明は、変換器と読取り／書込み電子回路 との間で高いデータ転送速度を有するディスク・ドライブ用の集積型ヘッド／電 子回路相互接続サスペンションに関する。 背景技術 ディスク・ドライブは、情報を含む同心データ・トラックを有する少なくとも １つの回転式ディスクと、様々なトラックからデータを読み取りトラックにデー タを書き込むための変換器（またはヘッド）と、変換器に接続され、読み書き動 作中に変換器を所望のトラックに移動させてそのトラック上に維持する変換器位 置決めアクチュエータとを利用する情報記憶装置である。変換器は、回転するデ ィスクによって生成された空気クッションによってディスクのデータ面近くに支 持される空気ベアリング・スライダなどのスライダに取り付けられる。変換器は また、接触記録型スライダに取り付けることもできる。いずれの場合も、スライ ダは、サスペンショ ンによって変換器位置決めアクチュエータの支持アームに接続される。 サスペンションは、スライダとアクチュエータ・アームの間の寸法安定性、回 転中のディスク上での運動方向に対するスライダの縦揺れと横揺れの制御された 柔軟性、および偏揺れ運動に対する耐性を提供する。空気ベアリング・スライダ を有する従来のディスク・ドライブにおいては、サスペンションはスライダに対 して負荷または力を与え、それがスライダの空気ベアリング面とディスク表面の 間の空気ベアリングの力によって補償される。したがって、空気ベアリング・ス ライダは、ディスクのデータ面の極めて近くに、データ面と接触しないように維 持される。サスペンションは、通常、アクチュエータ・アームに一端が取り付け られたロード・ビームと、ロード・ビームの他端に取り付けられ、そのジンバル 領域でスライダを支持するフレキシャ素子を含む。ロード・ビームは、ディスク 表面に向かってスライダをバイアスさせる弾性ばね作用を提供する。このばね作 用は、スライダが、ベアリング面と回転中のディスクの間の空気クッションの上 に乗るとき、スライダに柔軟性を提供する。また、ジンバルは、スライダがディ スク表面に追従するために必要な縦揺れと横揺れの柔軟性を提供する。このよう なサスペンションは、たとえば本譲受人の米国特許第４１６７７６５号に記載さ れている。このようなサスペンションに使用する従来のスライダの例は、本譲受 人の米国特許第３８２３４１６号に記載さ れている。 従来の空気ベアリング・スライダ・サスペンション・アセンブリにおいては、 スライダは、エポキシ接着によってサスペンションのフレキシャ素子に機械的に 取り付けられる。変換器と読み書き電子回路の間の電気接続は、サスペンション ・ロード・ビームの全長に沿って走りフレキシャ素子とスライダを越えて延びる 撚り線からなる。線の端部は、変換器の接合領域またはスライダ上にあるパッド に、はんだ付けまたは超音波ボンディングされる。もう１つのタイプのサスペン ションは、ＩＢＭテクニカル・デイスクロージャ・ブルテン、Vol.22、No.4、(1 979年9月)、pp.1602〜1603、特開昭53-74414号(1978年7月1日)および特開昭53-3 0310号(1978年3月22日)に記載されたような、上にパターン化された電気リード が形成されたベース層と絶縁カバー層とを備える複合構造または積層構造である 。特開昭53-74414号に記載された積層型サスペンションでは、スライダは、積層 型サスペンションにエポキシ接着され、変換器の接合領域が、サスペンション上 に形成された電気リードにはんだ付けされる。本譲受人の米国特許第４７６１６ ９９号は、スライダがはんだボール接続によって積層型サスペンションに機械的 に接続され、変換器が積層型サスペンション上のリードに電気的に接続された従 来のスライダに使用される、積層型サスペンションについて記載している。 本譲受人の米国特許第４９９６６２３号は、負圧スライダ に使用されるもう１つのタイプの積層型サスペンションについて記載している。 このタイプのサスペンションでは、スライダを、できるだけ小さい負荷力でディ スクのデータ面の近くに維持することが望ましい。サスペンションは、パターン 化された金属層に両側で接着され、ヒンジ領域を有する平坦で柔軟な材料のシー トである。積層型サスペンションのヒンジ領域の近くの部分は、変換器がディス ク表面と接触しないようにサスペンションがスライダを支持するように曲げられ る。これにより、負圧スライダとディスク表面に関連する固着の問題が回避され る。 従来のサスペンションまたは積層型サスペンションを利用するディスク・ドラ イブの１つの問題は、導体の特性インピーダンスが不明確なため、変換器と読み 書き電子回路の間の高信頼性で高速のデータ転送が妨げられることである。たと えば、データ転送速度が約１５メガバイト／秒を超えるディスク・ドライブでは 、データを極めて高い周波数で転送するために、変換器と読み書き電子回路の間 に大きな帯域幅が必要とされる。この要件は、ほぼ矩形の書込み信号を伝送する 際、あるいは接続距離が長く、たとえば３．５インチのディスク・ドライブで５ 〜６ｃｍの場合には、特にクリティカルである。撚り導線の特性インピーダンス は、線の直径、絶縁体の厚さ、単位長さあたりの撚りの数、撚り線の緊張、およ びそれと接地面との近さにある程度依存する。さらに、導体の特性インピーダン スは、通常は、その形状、他の導体との 距離、またはトレースに隣接する面積が変化するために、導体の全長にわたって 均一にはならない。このような変化は、通常、トレースの経路内の機械的障害に 対処するために必要である。たとえば、サスペンションの開口や波形あるいは機 械的位置合せ用のサスペンションの孔に対応するために、導体は、ある領域で狭 くなり、あるいは方向が変わることがある。導体の特性インピーダンスはまた、 サスペンションのヒンジに必要な開口の真上に位置するとき変化することがある 。最後に、特定のタイプの変換器または読み書き電子回路の設計に対応すべく導 体の所望の特性インピーダンスを実現するために、導体の形状を変更しなければ ならない場合もある。 本発明は、導体を、サスペンションの積層構造における導電性トレースとして 提供することによって上記の問題を解決する。必要に応じて、トレースの特性イ ンピーダンスの急激な変化を避け、あるいは特定のインピーダンス値を得るため に、トレースの形状が変更される。トレースのインピーダンスを制御するもう１ つの技術は、集積ヘッド／電子回路相互接続サスペンションの積層構造内に導電 性のバックプレーンを設けることである。この場合、トレースの選択された部分 の特性インピーダンスは、バックプレーンのトレースの下くる部分を除去するこ とによって調整することができる。 従来のサスペンションまたは積層型サスペンションを使用するディスクのもう １つの問題は、撚り導線が、サスペンション／スライダ・アセンブリの製造中に 切れやすいことであ る。この問題は、導体のはんだ付けとねじりが、通常はサスペンションの自動生 産で機械によって行われるために発生する。本発明の集積型サスペンションは、 導体をサスペンションの積層構造の一部分として含めることによって導体の損傷 をなくす。これにより、サスペンションの製造が容易になり、歩留りが改善され て製造コストが下がる。 発明の開示 本発明は、変換器と読み書き電子回路の間で、たとえば約１５メガバイト／秒 を超える高いデータ転送速度を支援するために集積型変換器／電子回路相互接続 サスペンションを有する、データ記録ディスク・ドライブである。この集積型サ スペンションは、ベース層または基板層と、ベース層上に形成された第１の導電 層とを有する積層構造である。サスペンションは、スライダを取り付けるジンバ ル領域を有する。ディスク表面からデータを読み取りディスク表面にデータを書 き込むために、スライダには少なくとも１つの変換器が取り付けられる。第１の 導電層がエッチングされて、変換器と読み書き電子回路モジュールを相互接続す る複数の導電性トレースが形成される。各トレースは、各端部に、それぞれ変換 器および電子回路モジュールに接続するためのボンディング領域を有する。電気 トレースは、銅または金めっきした銅が好ましく、ポリアミドなど任意選択の電 気絶縁性カバー層で保護することもできる。ベース層は、アルミナからなること が好ましい。本発明のもう１つの実施例においては、ベース層は、第２の導電層 と、第１と第２の導電層の間の電気絶縁層である。第２の導電層はステンレス鋼 からなり、第２の絶縁層はポリアミドから作成することができる。 本発明の好ましい実施例においては、電気トレースの特性インピーダンスの急 激な変化を補償するために、電気トレースの形状がいくつかの領域で変更される 。トレースのある区間の特性インピーダンスは、様々な要因の中でもとりわけ、 トレース区間の寸法、隣のトレースとの距離、およびトレースの周りの材料に依 存する。通常のサスペンションにおいては、トレースの特性インピーダンスの急 激な変化は、通常、トレースの経路内の機械的障害および広い幅のボンディング 領域に対応するためのトレース幅の変化、またはトレースが方向を変える場合の 面積の変化による。したがって、本発明の一目的は、トレースの特性インピーダ ンスの変化をできるだけ緩やかにして、トレースに沿った信号反射を防ぐことで ある。たとえば、サスペンションのヒンジ部または位置合せ孔に対応するために 、トレースの幅をある領域内で狭くしなければならない場合は、トレース内に過 度の信号反射点を生成しないように、トレース幅の変化を緩やかにしなけばなら ない。トレース幅が緩やかに変化すると、トレースのキャパシタンスとインダク タンスが、したがってトレースの特性インピーダンスの変化が緩やかになる。そ の結果、幅の狭い部分によって生じるトレースに沿った信号反射が回避される。 このような変換器と読み書き電子回路の間の反射のない相互接続は、高いデータ 転送速度のディスク・ドライブではクリティカルである。トレースが、トレース 幅よりも広い幅のボンディング領域で終端する場合にも、トレースの特性インピ ーダンスを制御するために同じ技術が適用される。ボンディング領域になるとき にトレース幅が急に広くなると、トレースに沿って送られる電気信号の反射が起 こる。しかしながら、この反射は、ボンディング領域の近くでトレースの幅を徐 々に大きくして、ボンディング領域近くの領域においてトレースの特性インピー ダンスの緩やかな移行を実現することによって最小にすることができる。同様に 、トレースの方向の急激な変化も信号の反射点としてはたらく。反射の問題は、 トレースの幅を湾曲部分全体にわたって一定に維持し、トレースの内縁すなわち 内側半径をトレースの幅と同じかまたはそれより大きくすることによって、解消 または大幅に軽減することができる。 本発明のもう１つの実施例においては、サスペンションの積層構造は、さらに 、ベース層と電気トレースの間に、好ましくは銅の導電性バックプレーンを有す る。また、バックプレーンと電気トレースの間には、好ましくはポリアミドの電 気絶縁層が配置される。バックプレーンは、トレースの特性インピーダンスを制 御するための追加の手段を提供し、それにより電気信号の反射を最小にすること ができる。電気トレースがバックプレーンの開口の上に位置する場合は、たとえ ばサスペンションのヒンジに開口が必要な場合、その開口が、トレースの特性キ ャパシタンスを有効に低下させ、トレースのその部分の特性インピーダンスを増 大させる。その結果生じる信号の反射は、トレースの真下の開口の周辺部分がト レースの長手方向軸と直角でない浅い角度になるように、開口を位置決めまたは 成形し、あるいは開口を横切ってトレースを経路指定することによって、最小に することができる。あるいは、開口の上の領域内でのトレース・キャパシタンス の急激な低下は、開口の真上の領域内のトレースの幅を広げることによって補償 することができる。さらに別の実施例においては、開口の各側に、トレースの側 縁部から延びる１つまたは複数の横方向拡張部を作成して、バックプレーンの開 口によって生じるキャパシタンスの低下を局部的に補償することができる。した がって、トレースの特性インピーダンスは、開口の上の領域内でほぼ一定に維持 され、開口によって生じるトレースに沿った信号の反射が最小限に抑えられる。 同様に、バックプレーンは、幅の広いボンディング領域を有するトレースに沿 った信号反射を最小にする追加の手段を提供する。このケースでは、バックプレ ーンは、ボンディング領域の下で部分的に除去される。バックプレーンを部分的 に除去すると、ボンディング領域のキャパシタンスが有効に低下し、領域の幅が 広いことによる追加のキャパシタンスが補償される。その結果、トレースの幅が ボンディング領域で広くなっても、トレースの特性インピーダンスは急に変化す ることはない。したがって、ボンディング領域によるトレースに沿った信号反射 が最小限に抑えられる。 本発明のもう１つの目的は、トレースが変換器または電子回路モジュールに接 続されるトレース端部における反射点をなくすことである。上記技術のうちの１ つまたは複数を利用することにより、トレースの形状と、バックプレーンが提供 される場合にはバックプレーンのパターンが、電子回路モジュール近くのトレー ス領域の特性インピーダンスが電子回路モジュールの出力インピーダンスとほぼ 等しくなるように選択される。これにより、電子回路モジュールとの接続部にお いて、トレースの特性インピーダンスの急激な変化が回避され、そこでの信号の 反射が最小限に抑えられる。同様に、トレース領域の変換器側端部近くの特性イ ンピーダンスが、変換器の出力インピーダンスとほぼ等しくなって、その端部に おける信号反射が最小限に抑えられる。さらに、トレース領域の一端近くの特性 インピーダンスが他端の特性インピーダンスと異なり、トレースの端部領域の幅 も異なる場合は、トレースの幅が両方の端部領域の間で徐々に狭くなって、トレ ースの特性インピーダンスの緩やかな変化が提供される。これにより、トレース の端部領域の間のインピーダンスの差による信号の反射が最小限に抑えられる。 この集積サスペンションの好ましい実施例においては、さらに、読み取り信号 と書き込み信号の間のクロスカップリングを最小にすることによって、電気トレ ースに必要な大きな 伝送帯域幅が実現される。サスペンションが複数の変換器を支持する場合は、変 換器の読み取りトレースが、できるだけ近くにまとめられる。同様に、書き込み トレースもまとめられる。さらに、変換器の読み取りトレースと書き込みトレー スの間の幅は、それらのトレース間のクロスカップリングを減少させるためにサ スペンションの幅が許すかぎり大きくすることができる。同様に、読み取り信号 と書き込み信号の間のクロスカップリングがさらに減少するように、読み取りト レースと書き込みトレースのボンディング領域がそれぞれまとめられ隔置される 。 図面の詳細な説明 次に、本発明を、添付図面を参照し、単なる例として説明する。 第１図は、本発明による集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンション用の 従来技術の磁気記録ディスク・ドライブの簡略化したブロック図である。 第２図は、カバーを外した第１図のディスク・ドライブの平面図である。 第３図は、電子トレース、ボンディング領域、およびスライダに取り付けられ た変換器または読み書きヘッドを有し、スライダがサスペンションのジンバル領 域に取り付けられた、本発明の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンション の平面図である。 第４図は、第３図に示したボンディング領域の拡大図である。 第５図は、スライダ、変換器、トレース、およびボンディング領域をより詳細 に示す第３図に示したジンバル領域の拡大図である。 第６Ａ図は、ベース層と導電層トレースを有する集積型ヘッド／電子回路相互 接続サスペンションの断面図である。 第６Ｂ図は、電気トレースの上に形成された追加の絶縁層を有する第６Ａ図に 示した集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションの断面図である。 第７Ａ図は、電気トレースとベース層の間の追加の電気絶縁体バックプレーン と電気トレースとバックプレーンの間の追加の電気絶縁層とを有する集積型ヘッ ド／電子回路相互接続サスペンションの断面図である。 第７Ｂ図は、電気トレース上の追加の絶縁層とパターン化バックプレーンとを 有する第７Ａ図に示した集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションの断面 図である。 第８Ａ図は、ベース層が、導電層とその導電層と電気トレースの間の絶縁層と を含む本発明の代替実施例を示す図である。 第８Ｂ図は、追加の絶縁層と、電気トレースとベース層の間の追加の導電性バ ック・プレーンとを有する第８Ａ図に示した集積型ヘッド／電子回路相互接続サ スペンションの断面図である。 第９図と第１０図は、トレースの幅の狭くなった部分の近くで電気トレースの 幅を徐々に変化させる代替実施例を示す図である。 第１１図、第１２図および第１３図は、ボンディング領域の近くで電気トレー スの幅を徐々に変化させる代替実施例を示す図である。 第１４図と第１５図は、方向転換を有するトレースの平面図である。 第１６図と第１７図は、トレースが開口の上にある場合に、バックプレーンの 開口の周辺部分をトレースに対して位置決めするための好ましい実施例を示す図 である。 第１８図は、バックプレーンの開口の上に配置された電気トレースの広くなっ た部分の平面図である。 第１９図は、バックプレーンの開口の両側で電気トレースの側縁部から横方向 に延びる拡張部の好ましい実施例を示す図である。 第２０図は、バックプレーンのボンディング・パッドの下にある領域が部分的 に除去されたボンディング領域の平面図である。 第２１図は、バックプレーンのトレースの下にある部分の幅が徐々に変化して いることを除き第２０図に示した除去されたバックプレーンと同じ好ましい実施 例を示す図である。 第２２図は、トレースの特性インピーダンスの急激な変化を回避するためにト レースの幅を端部領域の間で徐々に狭く した、変換器と電子回路モジュールに接続するためのボンディング領域を端部に 有するトレースの平面図である。 詳細な説明−従来技術 本発明の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションは、第１図に示すよ うに磁気ディスク記憶システムにおいて実施するものとして説明するが、本発明 は、磁気テープ記録システムなどの他の磁気記録システム、および磁気抵抗素子 がビット・セルとして働く磁気ランダム・アクセス・メモリ・システムにも適用 できる。 第１図を参照すると、集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションを使用 するタイプの従来技術のディスク・ドライブの概略断面図を示す。ディスク・ド ライブは、ベース１およびカバー２を含みベースにはディスク・ドライブ・モー タ４とアクチュエータ５が固定されている。ベース１とカバー２は、ディスク・ ドライブ用のほぼ密閉されたハウジングを提供する。一般に、ベース１とカバー ２の間のガスケット３と、ディスク・ドライブの内側と外部環境の圧力を等しく するための小さなブリーザ孔（図示せず）がある。磁気記録デイスク６は、ハブ ７によって駆動モータ４に接続され、ディスク６はドライブ・モータ４によって 回転できるようにハブ７に取り付けられている。磁気記録ディスク６は、データ をそこに読み書きするためのデータ表面８を有する。読み書きヘッドまたは変換 器９は、スライダ１０などのキャリアの 後端に形成される。スライダ１０は、空気ベアリング型でも接触記録型でもよい 。変換器９は、誘導型読み書き変換器でも磁気抵抗（ＭＲ）読み取り変換器付き の誘導型書込み変換器でもよい。スライダ１０は、剛性支持アーム１１と柔軟な サスペンション１２によってアクチュエータ５に接続される。サスペンション１ ２は、スライダ１０を記録ディスク６のデータ表面８に押し付けるバイアスカを 提供する。ディスク・ドライブの動作中、駆動モータ４が、ディスク６を一定速 度で回転させ、一般にリニア式または回転式のボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ ）であるアクチュエータ５が、スライダ１０を、データ面８を横切って一般に半 径方向に移動させ、それにより読み書きヘッドがディスク６の様々なデータ・ト ラックにアクセスできるようになる。 第２図は、カバー２を外したディスク・ドライブの内部の平面図であり、スラ イダ１０に力をかけてスライダをディスク６に向かって押しやるサスペンション １２をより詳細に示す。サスペンションは、本譲受人の米国特許出願第４１６７ ７６５号に記載されたような、周知のＷａｔｒｏｕｓサスペンションなど従来の タイプのサスペンションでもよい。また、このタイプのサスペンションは、空気 ベアリングに乗るときスライダの縦揺れと横揺れを可能にするスライダのジンバ ル式アタッチメントを提供する。変換器９によってディスク６から検出されたデ ータは、アーム１１上に配置された電子回路モジュール１５内の信号増幅／処理 回路によって処理され データ・リード・バック信号となる。また、このモジュールは、アームの側面に 配置することもできる。変換器９からの信号は、電気導体１７を介して電子回路 モジュール１５まで流れ、電子回路モジュール１５は、その信号を電気導体１９ を介して送受する。第２図に示した従来の実施例では、変換器９と電子回路モジ ュール１５の間の電気導体１７は、それぞれ電気絶縁カバーを有する撚り線から なる。通常、絶縁された導体１７は、その第１の端部が、変換器９の電気ボンデ ィング領域（図示せず）にはんだ付けまたは超音波ボンディングされる。次に、 導体がよじられ、その第２の端部が電子回路モジュール１５のリードにはんだ付 けされる。サスペンションの代替実施例は、本譲受人の米国特許第４９９６６２ ３号に記載されたような積層型でもよい。このタイプのサスペンションでは、導 体１７と導体１９は、サスペンションの積層構造の一部分である導電層から形成 することもできる。しかしながら、本譲受人の米国特許第４９９６６２３号明細 書は、積層構造における広い周波数帯域幅の相互接続導体を提供する手段はなに も開示していない。 通常の磁気ディスク記憶システムについての上記説明、および第１図と第２図 は、単に説明のためのものにすぎない。 ディスク記億システムは、多くのディスクおよびアクチュエータを含み、各アク チュエータはいくつかのスライダを支持することができ、各スライダは、複数の 変換器を備えることができる。さらに、通常のディスク記憶システムは、それぞ れ本発明の１つまたは複数の実施例を含む多数の積層サスペンションを備えるこ ともできる。 発明の詳細な説明 第３図を参照すると、本発明の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンショ ンは、サスペンション部分２１とテール部分２２を含む一体型ユニット１２であ る。サスペンション部分２１は、一端にスライダ２７を取り付けるジンバル領域 ２５を有し、他端にアクチュエータ（図示せず）の剛性支持アームを取り付ける ための取り付けベース２６を有する。サスペンション部２１はさらに、取り付け ベース２６の近くに開口２９を有する。開口２９は、サスペンションに柔軟性を 提供するヒンジを形成するために必要なことがある。テール部分２２は、取り付 けベース２６からアクチュエータ（図示せず）の方に延びる。変換器または読み 書きヘッド２８は、記録ディスク６のデータ表面８からデータを読み取りそこに データを書き込むためにスライダ２７に取り付けられる。集積型ヘッド／電子回 路相互接続サスペンション上には、複数の導電性トレース２４が形成され、この トレース２４は、変換器２８を、集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンショ ンのアクチュエータ側端部の近くに配置された電子回路モジュール（図示せず） と接続する。導電性トレース２４は、サスペンション部分２１とテール部分２２ のほぼ全長にわたって延びる。各導電性トレース２４は、一端に変換器２８に接 続するためのボンディング領域３１を有し、他端に電子回路モジュールに接続す るためのボンディング領域３２を有する。ボンディング領域３Ｌ３２は、一般に 、ボンディング領域への線またはパッケージ・ピンの接続を容易にするために、 トレース２４よりも幅が広くなっている。第４図は、ボンディング領域３１また は３２とトレース２４の一部分の拡大図である。第５図には、１つのスライダ２ ７を取り付けたジンバル領域２５が示してあるが、スライダは複数あってもよい 。スライダ２７には、それぞれディスクからデータを読み取りそこにデータを書 き込むことができる２つの変換器２８が取り付けられる。図の実施例では、２つ の読み書き変換器２８と１つのスライダ２７が示してあるが、複数のスライダ、 複数の変換器および複数の種類の変換器の異なる組み合わせを使用することもで きる。変換器２８は、ジンバル領域２５に位置するボンディング領域３１に電気 的に接続される。 集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションは、ベース層と、ベース層上 に複数の導電性トレースを形成するようにパターン形成された第１の導電性層と を有する積層構造である。第６Ａ図は、ベース層３５上に電気トレース３６およ び３７が形成された本発明のサスペンションの断面図である。ベース層３５は、 アルミニウムなど、集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションを作成する ための柔軟で非導電性の材料からなる。導電層３４は、銅または金でクラッドし た銅からなることが好ましく、ベース層３５上に付着工程によ って作成される。次に、導電性層３４をエッチングして、導電性トレース３６、 ３７を形成する。第６Ｂ図は、第６Ａ図に示した集積型ヘッド／電子回路相互接 続サスペンションの断面図であり、トレース３６、３７上に追加の電気絶縁層３ ８が付着されている。絶縁層３８は、ポリウレタンの層またはアルミナなどの誘 電体材料の層でよく、トレースを損傷、腐食から保護し、積層構造の剛性を強化 するために電気トレースの上に形成される。 第７Ａ図は、集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションの積層構造のも う１つの好ましい実施例を示す。この実施例においては、積層構造は、第２の導 電層４０と第２の電気絶縁層４１を含む。導電層４０は、銅からなることが好ま しく、周知の積層または付着工程によってベース３５上に形成することができる 。電気絶縁層４１は、アルミナ、窒化シリコン、ポリアミドなどの絶縁材料が好 ましく、電気トレース３６、３７と第２の導電層４０との間に電気絶縁を提供す る。第２の導電層４０は、トレース３６、３７の特性インピーダンスをより良好 に制御するためにパターン形成することができるバックプレーンを構成する。第 ７Ｂ図は、パターン形成されたバックプレーン４０と、トレース３６、３７の上 の追加の電気絶縁性カバー層３８とを備えた、第７Ａ図に示した集積型サスペン ションの断面図を示す。第６Ｂ図に示した積層構造と同様、追加の絶縁性カバー 層３８は、トレース３６、３７を、損傷、腐食から保護し、あるいは積層構造の 剛性を強化するために追加される。 第８Ａ図は、本発明の集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンションの積層 構造のさらに別の好ましい実施例を示す。このケースでは、ベース層は、第２の 導電層４５と、導電層４５と電気トレース３６、３７の間に形成された第１の電 気絶縁層４６とからなる。導電層４５は、ステンレス鋼が好ましく、絶縁層４６ は、ポリアミドなどの誘電体材料からなる。第８Ｂ図は、集積型ヘッド／電子回 路相互接続サスペンションのさらに別の好ましい実施例を示す。このサスペンシ ョンは、第８Ａ図に示したものと同じ積層構造を有し、追加の導電層４７が、第 １の電気絶縁層４６とトレース３６、３７の間にバックプレーンを形成する。追 加のバックプレーン４７は、銅が好ましく、第７Ｂ図と同様にパターン形成する ことができ、第７Ａ図に示したバックプレーンと同様に電気トレース３６、３７ のインピーダンスを制御する追加の手段を提供する。さらに、好ましくはポリア ミドの電気絶縁層４８が、電気トレース３６、３７とバック・プレーン４７の間 に形成され、トレース３６、３７とバックプレーンとの間の電気絶縁を提供する 。 各トレースは、電気導体として、様々な要因の中でもとりわけトレースの寸法 、他のトレースとの距離、およびトレースの周りの材料に依存する、単位長さあ たりの特性インピーダンスを有する。当技術分野では周知のように、トレースの よって計算することができ、ここで、ＬおよびＣは、それぞれトレースの単位長 さあたりのインダクタンスとキャパシタンスである。ＬとＣの両方の値は、従来 のインダクタンスおよびキャパシタンスの測定装置によって測定することができ る。 第９図を参照すると、導電性トレース５５の狭くなった部分５７の平面図が示 されている。本発明と類似のタイプのサスペンション上の導電性トレースは、開 口２９など経路内の機械的障害を避けるために、サスペンションのいくつかの領 域内で狭くなっていることがある。そのような狭くなったトレース部分は、トレ ース５５の特性インピーダンスの急激な変化をもたらし、それがトレースに沿っ て送られる電気信号を反響する反射点として働く。本発明においては、狭くなっ た部分による信号の反射は、トレース５５の幅をその通常の幅５６から絞られた 狭い幅５８に徐々に減少させることによって最小限に抑えられる。トレース幅を 緩やかに変化させると、幅が狭くなるにつれてトレース・キャパシタンスが徐々 に低下し、インダクタンスが徐々に増大する。その結果、トレース５５の特性イ ンピーダンスは、狭くなった部分５７において急激に上昇することはなく、した がって、絞り部分による電気信号の反射がなくなるか少なくとも最小になる。第 １０図は、曲線部分６３を利用して、狭くなった部分５９の幅６２になるように トレース６０の幅６１を徐々に狭くする代替構造を示す。 第１１図は、変換器または電子モジュールに接続するためのボンディング領域 ６５で終端する導電性トレース６６を示す。ボンディング領域の幅がより広いた め、この領域は、トレース６６に沿って送られる電気信号の反射点として働く。 本発明においては、この信号反射は、ボンディング領域６５になる領域において トレースの幅を徐々に広くすることによって最小限に抑えることができる。テー パ部分６７は、トレースの幅がボンディング領域６５に近づくにつれて広くなる ときに、トレース６６の特性インピーダンスをより滑らかに変化させる。したが って、ボンディング領域によるトレースに沿った信号の反射を防ぎまたは最小限 に抑えることができる。第１２図は、同様に、幅を徐々に広くしたトレース７５ を示す。ただし、このケースでは、トレース７５は、第１１図に示したようなボ ンディング領域一辺の一端ではなく、ボンディング領域の一辺の中間でボンディ ング領域７６と接合する。トレースは、その辺の両側において徐々に広くなり、 したがってその幅は、徐々にボンディング領域の幅となる。第１３図は、曲線部 分７２を利用して、ボンディング領域７１の近くで１対のトレース７０の幅を徐 々に広くするための異なる構成を示す。 第１４図は、第１の導電層の平面内に湾曲部８１を有する導電性トレース８０ の平面図を示す。この図では９０度の湾曲部だけを示したが、本発明のこの実施 例は、あらゆる角度の湾曲部に適用される。トレース８０は幅８２を有し、湾曲 部は内側半径８３を有する。前述のトレース形状の不連続性と同様に、トレース の方向の急激な変化は、トレースに沿って送られる電気信号の反射点を作り出す 。したがって、トレースに沿った電気信号の反射を最小にするために、湾曲部の 方向の変化は緩やかでなければならない。この結果は、第１４図に示したように 、湾曲部８１の内側半径８３を、トレース８０の幅８２と等しいかそれよりも大 きいように選択することによって達成される。さらに、トレース８０の幅８２は 、第１５図に示すように湾曲部８１を通じてほぼ一定でなければならない。 第１６図は、バックプレーン８６の開口８７の上を横切る導電性トレース８５ を示す。そのような開口８７は、たとえば、ヒンジを形成するためにサスペンシ ョン１２に開口を設ける場合に必要となる。トレース８５の下に開口８７がある ため、トレースが開口の周辺を横切るとき、トレースの特性インピーダンスは急 激に増大し、トレース８５に沿って流れる信号の反射点を作り出す。本発明にお いては、この信号の反射は、周辺部分８８がトレース８５の長手軸に対して直角 にならないように、開口８７をトレース８５に対して位置付けることによって最 小限に抑えられる。その結果、開口の上のトレースの特性インピーダンスの変化 はより緩やかになり、開口８７によるトレース８５に沿った信号の反射が最小限 に抑えられる。第１７図は、開口８７の周辺部分８８をトレース８５に対して位 置付けするための代替構造を示す。 第１８図に、バックプレーンの開口の上に配置されたトレースに沿った信号反 射を最小にするためのもう１つの好ましい実施例を示す。この実施例では、トレ ース９０は、バックプレーン９３の開口９２の上の領域９１で故意に広げられて いる。トレースの幅が広くなった領域９１は、広くなった領域のために増大した キャパシタンスと減少したインダクタンスが、それぞれ、開口９２によって生じ るトレース・キャパシタンスの損失とトレース・インダクタンスの利得を補償す るように、必要な限り大きくする。その結果、トレース９０の特性インピーダン スは、開口９２の上で一般に一定に維持され、開口によって生じるトレースに沿 った信号反射は最小限に抑えられる。第１８図はさらに、広くなった領域９１に よって信号反射点が生じるのを防ぐための、テーパ部分９４によるトレース９０ の幅の緩やかな変化を示す。 第１９図は、トレースがバックプレーン９７の開口９８の上に位置する場合の トレース９６の特性インピーダンスの急激な上昇を補償するための別の構成を示 す。この構成は、狭くなった部分１００で示されるように、トレースの経路内の 機械的障害を回避するために、開口９８の上の領域でトレース９６の幅をさらに 狭めなければならない場合に特に有利である。本発明においては、開口９８と狭 くなった部分１００によって生じるトレースの特性インピーダンスの増大は、ト レース９６から延びる１つまたは複数の横方向の拡張部９９によって補償するこ とができる。横方向の拡張部９９は、ト レース９６の両方の縁部と開口９８の両方の側に形成される。横方向の拡張部９ ９の全体のサイズは、拡張部の追加キャパシタンスが、開口９８と狭くなった部 分１００によって生じるキャパシタンス損失とほぼ等しくなるように選択される 。その結果、トレース９６の特性インピーダンスは、開口９８の上の領域で一般 に一定になり、開口９８または狭くなった部分１００によるトレースに沿った電 気信号の反射は最小限に抑えられる。第１９図に示した好ましい実施例は、開口 ９８の各側に１対の横方向の拡張部９９を有し、この拡張部９９は、さらに、ト レースの特性インピーダンスをさらに緩やかに変化させるための緩やかなテーパ 辺９５を有する。 第２０図は、トレースに電気的に接続されたボンディング領域１０６で終端す る電気トレース１０５の平面図である。トレース１０５とボンディング領域１０ ６は共に、バックプレーン１０７の上に位置する。第１１図ないし第１３図に示 したボンディング領域と同様、ボンディング領域１０６の幅が広いため、トレー ス１０５に沿った電気信号の反射が生じる。しかしながら、バックプレーンの場 合は、ボンディング領域１０６の下のバックプレーンを部分的に除去して、バッ クプレーン内に開口１０８を作成することによって、この信号反射を最小限に抑 えることができる。さらに、ボンディング領域１０６の近くのトレース１０５の 特性インピーダンスの変化をさらに緩やかにするために、ボンディング領域１０ ６の真下のバックプレーンのトレース状部分１０９はそのま まに残してある。トレース状部分１０９は、一般にトレース１０５と同じ幅を有 し、トレースの方向に延びる。第２１図は、第２０図と同じトレース１０５とボ ンディング領域１０６を示すが、トレース状部分１０９は、緩やかなテーパ部分 １１０を有し、バックプレーンの部分的除去と、トレース状部分１０９の緩やか な幅の変化を組み合わせた効果が得られる。 さらに、本発明の好ましい実施例においては、一方が提供される場合、トレー スの形状とバックプレーンのパターンは、１つまたは複数の上記技術を用いてト レースの各端部において所望の特性インピーダンスを得ることにより、構成され る。特に、電子回路モジュールの近くの領域におけるトレースの特定インピーダ ンスは、電子モジュールの出力インピーダンスと実質上等しくされる。その結果 、トレースの電子回路モジュール側端部における急激なインピーダンス変化によ って生じるトレースに沿った電気信号の反射をなくすかまたは少なくとも最小限 に抑えることができる。電子モジュールの出力インピーダンスは、従来のインピ ーダンス測定機器を使って求めるか、または電子回路モジュールの回路設計から 導出することができる。同様に、トレースの変換器側端部における信号反射を最 小にするため、変換器の近くの領域におけるトレースの特性インピーダンスは、 変換器の出力インピーダンスと実質上等しくされる。 さらに、トレースの一端の近くの領域内の特性インピーダ ンスが他端のそれと異なり、端部領域におけるトレースの幅が異なる場合は、ト レースの幅をその端部領域の間で徐々に狭くし、それによりトレースの特性イン ピーダンスの急激な変化が回避される。第２２図は、変換器（図示せず）への電 気接続のためのボンディング領域３１と、電子回路モジュール（図示せず）への 接続のためのボンディング領域３２を有するトレース２４を示す。トレースの一 端におけるトレース部分１１２の幅は、トレースの他端におけるトレース部分１ １３の幅と異なる。トレース２４の幅は、トレースの端部間の領域１１４で徐々 に狭くなり、両端の間でのトレース・インピーダンスの急激な変化により生じる 信号反射が回避される。 最後に、本発明の好ましい実施例においては、信号間のクロスカップリングを 最小限にするために、電気トレースとその関連するボンディング領域は、その搬 送する信号の種類ごとにまとめられる。第３図と第６Ａ図は、そのようなグルー プ化を行った集積型サスペンションの好ましい実施例を示す。この実施例では、 変換器の読み取りトレース３６は、一般にトレースの全長にわたって互いに接近 して隔置される。同様に、変換器の書込みトレース３７もそれに接近して隔置さ れる。さらに、サスペンションの幅が許す限り、読み取りトレース３６は書き込 みトレース３７から離される。同様に、読み取りトレース３６と書き込みトレー ス３７のボンディング領域が、それぞれまとめられ、読み取りトレースのボンデ ィ ング領域は、サスペンション上のスペースが許すかぎり、書込みトレースのボン ディング領域から離される。そのようなトレースとその各ボンディング領域の信 号タイプによるグループ化と隔置により、トレースに沿って流れる読取り信号と 書込み信号の間のクロスカップリングが最小になる。その結果、本発明で開示さ れた上記およびその他の技術を含む集積型ヘッド／電子回路相互接続サスペンシ ョンは、高いデータ転送速度のディスク・ドライブでクリティカルな広いデータ 伝送帯域幅をサポートすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 層構造内にパターン化された導電性バックプレーンを設 けることもできる。トレースがバックプレーンの開口の 上で交差する場合は、その結果生じるインピーダンスの 変化を補償するために、トレースの側縁部から延びる横 方向の拡張部が形成される。さらに、トレースとボンデ ィング領域が、信号のクロスカップリングを最小にする のに十分なグループ間の間隔で、信号タイプ別にまとめ られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．データ面（８）を備えたディスクと、ディスクのデータ面近くに維持された スライダ（２７）に取り付けられ、ディスクにデータを書き込みディスクからデ ータを読み取るための変換器（２８）と、ディスクを横切ってスライダを移動さ せるアクチュエータと、変換器に電気的に接続された電子回路モジュールとを有 するタイプのデータ記録ディスク・ドライブ用のサスペンション（１２）であっ て、 ベース層（３５）と、 ベース層上に複数の導電性トレース（３４）として形成され、前記変換器（２ ８）とその各端部の近くに変換器および電子回路モジュールへの電気接続のため のボンディング領域（３１、３２）をそれぞれ有し、前記電子回路モジュールと を相互接続する、第１の導電層（２４、３６、３７、５５、６０、６６、７０、 ７５、８０、８５、９０、９６、１０５）と、 変換器と電子回路モジュールとの間でデータを転送する際に、各トレースの特 性インピーダンスの急激な変化を防止するための積層構造上の手段と を含む積層構造であるサスペンション。 ２．トレース（５５、６０）の一方が狭くなった部分（５７、５９）を含み、 防止手段が、狭くなった部分の各端部の近くの移行領域 （６３）であり、移行領域の幅が、トレースの幅から狭くなった部分の幅へと緩 やかに変化し、それにより、狭くなった部分によって生じるトレースに沿った電 気信号の反射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１に記載のサスペン ション（１２）。 ３．トレース（６６、７０、７５）のうちの１つが、トレースの幅よりも大きな 幅を有する、電気接続を容易にするためのボンディング領域を有し、 防止手段が、ボンディング領域の近くの移行領域（６７、７２、７７）であり 、移行領域の幅が、トレースの幅からボンディング領域の幅へと緩やかに変化し 、それにより、ボンディング領域によって生じるトレースに沿った電気信号の反 射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション（１ ２）。 ４．トレース（８０）のうちの１つが、導体層の平面内で内側半径（８３）を有 する湾曲部（８１）を含み、防止手段が、湾曲部の領域におけるトレースの一般 に一定な幅（８２）と、トレースの一般に一定な幅よりも大きな値の湾曲部の内 側半径であり、それにより、湾曲部によって生じるトレースに沿った電気信号の 反射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１に記載のサスペンション（ １２）。 ５．さらに第２の変換器を含み、各変換器が、データ面からデータを読み取るた めの少なくとも１つの読取りトレース（３６）と、データ面にデータを書き込む ための少なくとも １つの書込みトレース（３７）とを備え、読取りトレースが一緒にまとめられ、 書込みトレースが一緒にまとめられ、読取りトレースが、読取りトレースと書込 みトレースの間の信号のクロスカップリングを最小にするのに十分な距離だけ書 込みトレースから離れて配置されることを特徴とする請求項１に記載のサスペン ション（１２）。 ６．読取りトレース（３６）のボンディング領域が一緒にまとめられ、書込みト レース（３７）のボンディング領域が一緒にまとめられ、読取りトレースのボン ディング領域が、読取りトレースのボンディング領域と書込みトレースのボンデ ィング領域の間の信号のクロスカップリングを最小にするのに十分な距離だけ書 込みトレースから離れて配置されることを特徴とする請求項５に記載のサスペン ション（１２）。 ７．防止手段が、 第１の導電層（３４）とベース層（３５）の間にあって、トレースに沿った電 気信号の反射を最小にするようにパターン形成されたバックプレーンを形成する 第２の導電層（４０、８６、９３、９７、１０７）と、 第１と第２の導電層の間の第１の電気絶縁層（４１）と を含むことを特徴とする請求項１に記載のサスペンション（１２）。 ８．バックプレーン（８６）が開口（８７）を有し、トレース（８５）のうちの 少なくとも１つが開口の周辺部分（８８）の上に位置し、開口の前記周辺部分が 、トレースの長手軸に 対して直角でなく、それにより開口によって生じるトレースに沿った電気信号の 反射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項７に記載のサスペンション（ １２）。 ９．バックプレーン（９３）が開口（９２）を有し、トレース（９０）のうちの 少なくとも１つが開口の上に位置し、トレースの幅が開口の上の領域（９１）で 広く、それにより開口によって生じるトレースに沿った電気信号の反射が最小限 に抑えられることを特徴とする請求項７に記載のサスペンション（１２）。 １０．広くなった領域（９１）が、各端部の近くに移行領域（９４）を含み、各 移行領域の幅が、トレースの幅から広くなった領域の幅へと緩やかに変化し、そ れにより、広くなった領域によって生じるトレースに沿った電気信号の反射が最 小限に抑えられることを特徴とする請求項９に記載のサスペンション（１２）。 １１．バックプレーン（９７）が開口（９８）を有し、トレース（９６）のうち の少なくとも１つが開口の上に位置し、トレースが、開口の上の領域におけるト レースの特性インピーダンスの減少を補償するために、開口の近くでトレースの 側縁部から延びる横方向の拡張部（９９）を含み、それにより、開口によって生 じるトレースに沿った電気信号の反射が最小限に抑えられることを特徴とする請 求項７に記載のサスペンション（１２）。 １２．トレース（１０５）のうちの１つが、トレースの幅よ り大きな幅を有し電気接続を容易にするためのボンディング領域（１０６）を有 し、バックプレーン（１０７）が、ボンディング領域におけるトレースの特性イ ンピーダンスの減少を補償するために、ボンディング領域の下で部分的に除去さ れ、それにより、ボンディング領域によって生じるトレースに沿った電気信号の 反射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項７に記載のサスペンション（ １２）。 １３．ボンディング領域の近くの領域におけるトレースの特性インピーダンスの 変化を補償するために、ボンディング領域（１０６）の下にバックプレーン（１ ０７）のトレース状部分（１０８）をさらに含み、トレース状部分が、トレース の幅とほぼ同じ幅を有し、トレースの真下にあるバックプレーンの残り部分から 、一般にトレースの長手軸の方向に延び、それにより、部分的に除去されたバッ クプレーンによって生じるトレースにおける電気信号の反射が最小限に抑えられ ることを特徴とする請求項１２に記載のサスペンション（１２）。 １４．ボンディング領域（１０６）の下のトレース状部分（１０８）がさらに、 トレース状部分とバックプレーン（１０７）の残り部分の間に移行領域（１１０ ）を含み、バックプレーンの残り部分近くの領域における移行領域の幅が、トレ ース状部分の幅よりも広く、トレース状部分の幅に向かって徐々に狭くなり、そ れにより、バックプレーンのトレース状部分によって生じるトレースにおける電 気信号の反射が最小限に抑えられることを特徴とする請求項１３に記載のサス ぺンション（１２）。 １５．ベース層（３５）が、第２の導電層（４７）と、第１（３４）と第２の導 電層の間の電気絶縁層（４８）とを含むことを特徴とする請求項１に記載のサス ペンション（１２）。 １６．データ面を備えた回転ディスク（６）と、ディスクの回転中にデータ面か らデータを読み取りあるいはデータ面にデータを書き込むために、変換器をディ スクに対して一般に半径方向に移動させるアクチュエータ（５）と、データ面か ら読み取ったデータおよびデータ面に書き込んだデータを処理するための電子回 路モジュールとを有するタイプのデータ記録ディスク・ドライブ用の変換器／ス ライダ／サスペンション／アーム・アセンブリであって、 ディスクが回転しているときにデータ面に対して動作可能な位置関係に維持さ れるスライダ（１０）と、 スライダに取り付けられた、データ面からデータを読み取りデータを書き込む ための変換器（９）と、 ２つの端部を有し、その第１の端部が前記スライダに取り付けられた請求項１ ないし１５のいずれか一項に記載の積層サスペンション（１２）と、 ２つの端部を有し、その第１の端部がサスペンションの第２の端部に取り付け られ、第２の端部がアクチュエータに取り付けられた一般に剛性の支持アーム（ １１）と を含む変換器／スライダ／サスペンション／アーム・アセンブリ。 １７．同心円データ・トラックのデータ面を有するディスク（１６）と、 ディスクに取り付けられ、ディスクに対して一般に直角な軸の周りでディスク を回転させる手段（４、７）と、 ディスクが回転しているときにディスク表面に対して動作可能な位置関係に維 持されるスライダ（１０）と、 スライダに取り付けられた、データ面からデータを読み取りデータ面にデータ を書き込むための変換器（９）と、 変換器がデータ・トラックにアクセスできるようにディスクに対して一般に半 径方向にスライダを移動させるアクチュエータ（５）と、 データ面から読み取ったデータおよびデータ面に書き込んだデータを処理する ための電子回路モジュールと、 ２つの端部を有し、その第１の端部が前記スライダに取り付けられた請求項１ ないし１５のいずれか一項に記載の積層サスペンション（１２）と、 ２つの端部を有し、その第１の端部がサスペンションの第２の端部に取り付け られ、第２の端部がアクチュエータに取り付けられた一般に剛性の支持アーム（ １１）と を含むデータ記録ディスク・ドライブ。