JP2005116064A - 磁気ヘッドスライダを搭載したヘッドジンバルアセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 稼働中における磁気ヘッド素子の特性低下を未然に防止することができる磁気ヘッドスライダを搭載したＨＧＡ及び磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】 少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を備えた磁気ヘッドスライダと、磁気ヘッドスライダが固着された導電性を有するサスペンションとを備えており、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上である。
【選択図】 図５

Description

本発明は、磁気ヘッドスライダを搭載したヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。

コンタクトスタートストップ（ＣＳＳ）方式の磁気ディスク装置では、磁気ディスクの始動時等に、磁気ディスクとの摩擦等によって磁気ヘッドスライダが帯電し、これにより磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの間に電位差が生じる。

一方、ロード／アンロード方式の磁気ディスク装置では、理想的には、磁気ディスクと磁気ヘッドスライダとは接触しないが、実際には、時々接触しており、ＣＳＳ方式の磁気ディスク装置と同様に、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの間に電位差が生じる。

通常、磁気ヘッドスライダとこれを支持するサスペンションの金属フレクシャとの間には、導電性接着剤やその他の導電性樹脂層が存在しており、ある電圧以上の電圧が磁気ヘッドスライダとフレクシャとの間に印加されると、樹脂中に練り込まれている導電性フィラー間で起こる静電破壊によって導通が生じる。これによって、磁気ヘッドスライダ上にたまっていた電荷をサスペンション側へ逃がすことができる。

磁気ヘッドスライダとフレクシャとの間の導通がとれないと、当然のことながら、磁気ヘッドスライダ上にたまっている電荷をサスペンション側へ逃がすことができない。この場合、帯電した状態の磁気ヘッドスライダが磁気記録媒体に接触すると、磁気ヘッドスライダと媒体との間で放電が生じ、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）ヘッド素子等の磁気ヘッド素子が静電破壊される可能性が高い。

このため、磁気ヘッドスライダとフレクシャとの間の抵抗値を低めに抑えると、磁気ヘッドスライダ上にたまっていた電荷がサスペンションに逃げやすくなり、 スライダと媒体間での放電を抑える効果があると、従来より考えられていた（例えば、特許文献１）。

特開２００２−３４３０４８号公報

磁気ディスク装置においては、従来より、その装置稼動中に約１％の確率で再生出力が小さい薄膜磁気ヘッドが見つかるという問題があった。即ち、磁気ディスク装置稼動中に磁気ヘッド出力が低下するということが上述の確率で発生していた。この最も有力な原因としては、磁気ヘッドスライダの磁気ヘッド部と磁気記録媒体との接触により、ＧＭＲヘッド素子等が機械的損傷を受けた結果、出力が低下するのであろうというものであった。実際に、磁気ヘッド部と媒体との接触が原因と考えられる不良ヘッドについて、そのヘッド部を浮上面（ＡＢＳ）から観察すると、ほとんどの磁気ヘッドに明らかな接触キズが見られた。特に、最も接触の起こり易いのがスライダ流出端のオーバーコート層部分であり、接触による削れた跡やキズが見られた。そこで、磁気ヘッド部と磁気記録媒体との接触を防ぐための対応処置を行った結果、ある程度の改善効果が生じた。

しかしながら、このような接触防止の対応処置を施した後でも、ある機種においては、装置稼動中に約１％の確率で磁気ヘッドの出力が小さくなる現象が発生していた。

このような不良ヘッドの磁気ヘッド部をＡＢＳから観察すると、最も接触しやすいスライダ流出端のオーバーコート層に明らかな接触キズが見られなかった。しかし、特に下部シールド層から上部シールド層にかけて何らかのダメージが生じていることは確認された。即ち、磁気ヘッド部と磁気記録媒体との接触による原因以外に、未だ明らかになっていない原因があると考えられている。

従って本発明の目的は、稼働中における磁気ヘッド素子の特性低下を未然に防止することができる磁気ヘッドスライダを搭載したＨＧＡ及び磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明によれば、少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を備えた磁気ヘッドスライダと、磁気ヘッドスライダが固着された導電性を有するサスペンションとを備えており、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上である磁気ヘッドスライダを搭載したＨＧＡが提供される。

本発明によれば、さらに、少なくとも１つの上述のＨＧＡと、少なくとも１つの磁気ディスクとを備えた磁気ディスク装置が提供される。

本発明は、磁気ヘッドスライダのヘッド部と媒体との接触以外の原因について明らかにし、それに対する対応策を示すものである。従来では、前述したように、磁気ヘッドスライダが帯電して媒体との間に電位差が生じるので、ある電圧以上の電圧がこの磁気ヘッドスライダとフレクシャとの間にかかると、両者間で導通がとれるように導通抵抗をできるだけ小さくして静電破壊（ＥＳＤ）を防いでいた。また、磁気ヘッドスライダ上にたまっていた電荷をサスペンションへ逃がし、磁気ヘッドスライダと磁気媒体との間の放電を防ぐことが行われていた。しかしながら、これでは充分な対策にはなっていなかった。

磁気ヘッドスライダが帯電して磁気媒体との間に電位差が生じる現象は、この部分にキャパシタが存在することと等価であると考えられる。キャパシタには耐電圧があり、それを超えると放電が起こる。磁気ヘッドスライダのヘッド部と媒体との接触以外の原因として、磁気ヘッドスライダと磁気媒体との間で放電が起こり、その結果、磁気ヘッド素子が破壊されると考えた。そこで、磁気ヘッドスライダとサスペンションと間の導通抵抗値とその耐電圧との関係を実験により求め、放電を防ぐための方策を探求したのである。実験によれば、磁気ヘッドスライダとサスペンションと間の導通抵抗値が大きい程、その耐電圧が大きくなること、従って放電が起きにくくなることが判明した。具体的には、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上となると放電が生じないことが判明したのである。

導通抵抗値が５００ＭΩ以下であることが好ましい。これによりＥＳＤ発生を防止することができる。即ち、導通抵抗値が５００ＭΩを超えてしまうと、完全に電気的に絶縁状態になってしまい、磁気ヘッドスライダにたまった電荷は逃げ場を完全に失って、磁気ヘッドスライダと磁気媒体との間でＥＳＤの発生するおそれがあるためである。

磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間に導電性ペーストが介在していること、導電性接着剤が介在していること、及び／又は絶縁性接着剤が介在していることが好ましい。

サスペンションが、弾性を有する金属製のフレクシャと、このフレクシャを支持する金属製のロードビームとを備えており、磁気ヘッドスライダがフレクシャ上に固着されていることも好ましい。

少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子が、ＧＭＲ又はトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した磁気抵抗効果（ＭＲ）ヘッド素子を含むことも好ましい。

本発明によれば、導通抵抗値が１ＭΩ以上となると放電が生じないので、稼働中における磁気ヘッド素子の特性低下を未然に防止することができる。

図１は本発明の一実施形態として、磁気ディスク装置の要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は本実施形態におけるＨＧＡの先端部を表す平面図であり、図３は本実施形態における磁気ヘッドスライダの取り付け部を示す側断面図である。

図１において、１０は軸１１の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は浮上型の磁気ヘッドスライダをトラック上に位置決めするために軸１３を中心にして角揺動可能なキャリッジ、１４はキャリッジ１２を角揺動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータである。

キャリッジ１２には、軸１３の方向にスタックされた複数の駆動アーム１５の基部が取り付けられており、各駆動アーム１５の先端部にはＨＧＡ１６が固着されている。各ＨＧＡ１６は、その先端部に設けられている磁気ヘッドスライダが、各磁気ディスク１０の表面に対して対向するように駆動アーム１５の先端部に設けられている。

図２に示すように、ＨＧＡは、サスペンション２０の先端部に、ＧＭＲヘッド素子やＴＭＲヘッド素子などの磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダ２１を固着して構成される。

サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２に固着支持された弾性を有するフレクシャ２３とから主として構成されている。ロードビーム２２の基部に設けられている取り付け部２２ａが図１に示した駆動アーム１５に固定される。

ロードビーム２２は、本実施形態では、ステンレス鋼板で構成されており、その先端部にフレクシャ２３が複数の溶接点によるレーザ溶接によって固着されている。

フレクシャ２３は、ロードビーム２２に設けられたディンプル２２ｂ（図３）に押圧される軟らかい舌部２３ａを有しており、この舌部２３ａ上に磁気ヘッドスライダ２１が固着されている。このフレクシャ２３は、この舌部２３ａで磁気ヘッドスライダ２１を柔軟に支えるような弾性を持っている。フレクシャ２３は、本実施形態では、ステンレス鋼板によって構成されている。

ロードビーム２２及びフレクシャ２３上には、可撓性の配線部材２４が形成又は載置されている。

図３に示すように、磁気ヘッドスライダ２１は、フレクシャ２３の舌部２３ａ上に接着剤で固着されるが磁気ヘッドスライダ２１とフレクシャ２３の舌部２３ａとの間には、接着剤の他に導電性ペースト２５が挿入されている。接着剤として、絶縁性の接着剤を用いれば高い接着強度が得られるが、接着剤による接着強度が多少低くても良い場合には導電性接着剤を用いても良い。

これにより、磁気ヘッドスライダ２１とフレクシャ２３との間の導通抵抗値が、１ＭΩ以上かつ５００ＭΩ以下の値に調整されている。これにより、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの間で放電が生じないので、稼働中における磁気ヘッド素子の特性低下を未然に防止することができる。

図４は従来より用いられていた導電性接着剤や導電性ペースト等の導電性樹脂における導通抵抗値の分布を示しており、図５本実施形態で使用する導電性接着剤や導電性ペースト等の導電性樹脂の導通抵抗値の分布を示している。

図４から分かるように、従来の導電性樹脂の導通抵抗値は平均値が０．５ＭΩであったので、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの間で放電が起こり、その結果、磁気ヘッド素子の破壊の生じることがあったと考えられる。これに対して、図５から分かるように、本実施形態で使用する導電性樹脂の導通抵抗値は平均値が６２ＭΩとなっており、後述するように、この導電性樹脂を使用したＨＧＡを用いて磁気ディスク装置を構成して確認したところ、装置稼動中に出力が低下する装置不良は０％となったのである。

なお、磁気ヘッドスライダとフレクシャとの間の導通抵抗値が、１ＭΩ以上かつ５００ＭΩ以下の値に調整するためには、両者の間に介在する導電性ペーストや導電性接着剤の抵抗値を調整すること以外に他のいかなる方法を用いても良い。

以下、導通抵抗の上限値及び下限値をこのように定めた根拠について説明する。

本発明の主たるポイントは、導通抵抗値の下限値を規定することであるが、本来の目的であるＥＳＤ対策のためには、導通抵抗値の上限値についても規定する必要がある。

環境温度が１９〜２３℃（推奨２１℃）、環境湿度が５０〜６５％（推奨５５％）下において、実験を行ったところ、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が５００ＭΩを超えてしまうと、磁気ヘッドスライダは完全に電気的に絶縁状態になってしまい、スライダ内部に蓄積された電荷の逃げ場が完全に失われてしまうことがわかった。電荷の逃げ場が完全に失われると、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの間で放電が起きてしまう。従って、導通抵抗の上限値は、５００ＭΩとなる。

磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗の下限値については、以下のごとき測定を行って求めた。

図６は磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値と放電との関係を求めるためのモデルの構成図であり、図７はこのモデルの等価した回路図である。

図６において、６０は磁気ディスク、６１はこの磁気ディスク６０に対向する磁気ヘッドスライダ６２とこの磁気ヘッドスライダ６２を支持するサスペンション６３とを有するＨＧＡ、６４及び６５は磁気ヘッドスライダ６２及びサスペンション６３間の導通抵抗値以外の抵抗を表しており、これらの抵抗の一端は接地されている。ただし、この場合に想定した磁気ヘッド素子はＧＭＲ読み出しヘッド素子及びインダクティブ書込みヘッド素子を含む複合型薄膜ヘッド素子であり、磁気ヘッドスライダにＤＬＣ膜が保護膜として成膜されているものを用いた。

図７に示す回路で実際の測定を行った。同図において、磁気ヘッドスライダ６２とサスペンション６３との間の導通抵抗値が抵抗７０で表わされており、磁気ヘッドスライダ６２と磁気ディスク６０との間がキャパシタ７１で表されている。このキャパシタ７１は２５ｐＦであり、エレクトロメータ７２によって任意の電圧、例えば１０７６Ｖに帯電されている。抵抗７０による磁気ヘッドスライダ６２とサスペンション６３との間の導通抵抗値をパラメータ（例えば０Ω、１０．３Ω、１ｋΩ、５０．９ｋΩ、１ＭΩ）とし、トランスレータ７３を回転させてリード針７４がキャパシタ７１の電極板に触れるまで徐々に下げていき、変流器７５によって流れる電流を取り出してモニタした。この操作を１０回繰り返して測定した。その結果が、表１に示されている。

表１から分かるように、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上となると、放電が見られない。このように導通抵抗値が大きくなると放電が発生しなくなる点について、理論的に説明する。

図８は、図７のモデル等価回路を簡略化した回路図である。

磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間のキャパシタエネルギをＥＣ、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間の放電エネルギをＥＰ、磁気ヘッドスライダとフレクシャ（サスペンション）間の導通抵抗で消費されるエネルギをＥＲ、流れる電流をＩ、導通抵抗値をＲとすると、これらの間には次の関係が成立する。

ＥＣ＝ＥＰ＋ＥＲ、ＥＲ＝Ｉ^２×Ｒ
磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間に蓄えられたエネルギＥＣは、放電（ＥＰ）と導通抵抗の熱（ＥＲ）で消費される。磁気ヘッドスライダとフレクシャ（サスペンション）間の導通抵抗が小さいなら放電エネルギＥＰが大きくなり、導通抵抗が大きいなら放電エネルギＥＰが小さくなる。即ち、磁気ヘッドスライダとフレクシャ（サスペンション）間の導通抵抗を大きくした方が、放電はしなくなるのである。

磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗の下限値について、さらに、以下のごとく実際のＨＧＡを動作させて求めた。

図９は磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値と放電との関係を求めるために実際のＨＧＡを動作させた場合の構成図である。図７の回路では、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間がキャパシタに擬似化されていたのに対し、図９の場合は実際のＨＧＡで測定を行っている。

同図において、９０は磁気ディスク、９１はこの磁気ディスク９０に対向する磁気ヘッドスライダ９２とこの磁気ヘッドスライダ９２を支持する導電性のサスペンション９３とを有するＨＧＡである。ＨＧＡ９１は絶縁体９４に支持されている導電性の支持アーム９５に固着されており、ＤＣ電圧源９６の一方の出力端子に接続されている。このＤＣ電圧源９６の他方の出力端子は磁気ディスク９０に接続されている。

磁気ヘッドスライダ９２とサスペンション９３との間に介在する導電性ペーストや導電性接着剤等の導電性樹脂を調整して両者間の導通抵抗値をパラメータ（例えば２００Ω、３５０ｋΩ、１ＭΩ、５ＭΩ、１０ＭΩ、４６．２ＭΩ）とし、磁気ヘッド素子によって３５０Ｈｚの周波数で６００回の書込みを行い、放電発生の有無を調べた。ただし、外部からの電圧を印加することは行っていない。放電発生の有無は、変流器９７によって流れる電流を取り出し波形モニタ９８で観察した。さらに、磁気ディスク９０と磁気ヘッドスライダ９２の近傍にアンテナ９９を設け、両者間で生じる放電を波形モニタ９８で観察した。なお、この場合に用いた磁気ヘッド素子はＧＭＲ読み出しヘッド素子及びインダクティブ書込みヘッド素子を含む複合型薄膜ヘッド素子であり、磁気ヘッドスライダにＤＬＣ膜が保護膜として成膜されているものを用いた。その結果が、表２に示されている。

表２からも分かるように、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上となると、放電が見られない。

さらに、同じく図９の構成を用いて、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値と耐電圧（放電開始電圧）との関係を求めた。その結果が表３に示されている。

表３から分かるように、磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値が大きくなると、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間の耐電圧（放電開始電圧）も大きくなる。ただし、耐電圧は、磁気ヘッドスライダとサスペンション間に介在する樹脂の種類によって一意的には決まらない。

なお、本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。

以上述べた実施例は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本発明の一実施形態として、磁気ディスク装置の要部の構成を概略的に示す斜視図である。 図１の実施形態におけるＨＧＡの先端部を表す平面図である。 図１の実施形態における磁気ヘッドスライダの取り付け部を示す側断面図である。 従来より用いられていた導電性樹脂における導通抵抗値の分布を示す図である。 図１の実施形態で使用する導電性接着剤や導電性ペースト等の導電性樹脂の導通抵抗値の分布を示す図である。 磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値と放電との関係を求めるためのモデルの構成図である。 図６のモデルの等価した回路図である。 図７のモデル等価回路を簡略化した回路図である。 磁気ヘッドスライダとサスペンションとの間の導通抵抗値と放電との関係を求めるために実際のＨＧＡを動作させた場合の構成図である。

符号の説明

１０、６０、９０ 磁気ディスク
１１、１３ 軸
１２ キャリッジ
１４ アクチュエータ
１５ 駆動アーム
１６、６１、９１ ＨＧＡ
２０、６３、９３ サスペンション
２１、６２、９２ 磁気ヘッドスライダ
２２ ロードビーム
２２ａ 取り付け部
２２ｂ ディンプル
２３ フレクシャ
２３ａ 舌部
２４ 配線部材
２５ 導電性ペースト
６４、６５、７０ 抵抗
７１ キャパシタ
７２ エレクトロメータ
７３ トランスレータ
７４ リード針
７５、９７ 変流器
９４ 絶縁体
９５ 支持アーム
９６ ＤＣ電圧源
９８ 波形モニタ
９９ アンテナ

Claims (8)

1. 少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子を備えた磁気ヘッドスライダと、該磁気ヘッドスライダが固着された導電性を有するサスペンションとを備えており、前記磁気ヘッドスライダと前記サスペンションとの間の導通抵抗値が１ＭΩ以上であることを特徴とする磁気ヘッドスライダを搭載したヘッドジンバルアセンブリ。
2. 前記導通抵抗値が５００ＭΩ以下であることを特徴とする請求項１に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
3. 前記磁気ヘッドスライダと前記サスペンションとの間に導電性ペーストが介在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
4. 前記磁気ヘッドスライダと前記サスペンションとの間に導電性接着剤が介在していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
5. 前記磁気ヘッドスライダと前記サスペンションとの間に絶縁性接着剤が介在していることを特徴とする請求項３又は４に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
6. 前記サスペンションが、弾性を有する金属製のフレクシャと、該フレクシャを支持する金属製のロードビームとを備えており、前記磁気ヘッドスライダが該フレクシャ上に固着されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
7. 前記少なくとも１つの薄膜磁気ヘッド素子が、巨大磁気抵抗効果又はトンネル磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果ヘッド素子を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリ。
8. 少なくとも１つの請求項１から７のいずれか１項に記載のヘッドジンバルアセンブリと、少なくとも１つの磁気ディスクとを備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
   

Images