ステンレス鋼への導電材料の接合方法、及びＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション
【課題】ステンレス鋼とその表面に接合される導電材料との接合部において、低コストな方法で、低電流領域における良好な通電状態を安定的に得る。
【解決手段】ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面に導電性ペースト１２を付与する第１のステップと、ベースプレート２の表面の導電性ペースト１２で覆われた領域において、ベースプレート２のステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップを経て行われる。不動態皮膜の除去は、例えばレーザ光３０の照射により行われる。
【解決手段】ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面に導電性ペースト１２を付与する第１のステップと、ベースプレート２の表面の導電性ペースト１２で覆われた領域において、ベースプレート２のステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップを経て行われる。不動態皮膜の除去は、例えばレーザ光３０の照射により行われる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼に導電材料を接合するための方法、及び、ステンレス鋼からなる金属部品と圧電素子とが導電材料を介して通電可能に接続されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に使用される磁気ヘッドサスペンションは、キャリッジアーム等の支持軸に取り付けられるベースプレートと、ベースプレートから先方に延びるロードビームを有する。前記支持軸はＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）を用いたアクチュエータで駆動され、これによってロードビームの先端側にフレクシャを介して取り付けられる磁気ヘッドをシーク方向（図１のＳ方向参照）に位置決め制御する。近年の高記録密度型ＨＤＤでは前記支持軸を駆動するアクチュエータだけでは高精度な磁気ヘッドの位置決め制御が困難なため、ベースプレートとロードビームとの間にさらに微動アクチュエータとして圧電素子を設け、この圧電素子によってロードビームをシーク方向に揺動させる二段階アクチュエータ型が採用されている。
【０００３】
このような二段階アクチュエータ型の磁気ヘッドサスペンションでは、サスペンションを構成する金属部品（例えばベースプレート）と圧電素子とを通電可能に接続する必要がある。例えば特許文献１の図１１に示されているサスペンションでは、金属部品（ベースプレート６０）と圧電素子（アクチュエータ素子３０）とを銀ペースト７８ａで接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５０１４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４５７９４号公報
【特許文献３】特開２００２−４２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、磁気ヘッドサスペンションに組み込まれる圧電素子は低電流（５００ｍＡ以下）で駆動されるため、この低電流領域において金属部品と導電材料（例えば導電性ペーストやはんだなど）とを良好な通電状態で接合する必要がある。具体的には、低電流領域で、金属部品と導電材料との接合部における抵抗値が、電流の方向と電圧の大きさによらず一定となる（すなわちオーミック特性を示す）必要がある。
【０００６】
一方、磁気ヘッドサスペンションを構成する金属部品であるベースプレートやロードビームは、軽量化のためになるべく薄肉であり、且つ、高強度であることが要求されるため、これらの特性に優れたステンレス鋼を用いられることが多い。しかし、ステンレス鋼の表面は、ステンレス鋼に含まれるＣｒと空気中の酸素が結合して形成される不動態皮膜で覆われており、この不動態皮膜により、ステンレス鋼からなる金属部品とその表面に固着した導電材料との間の通電が阻害されるため、低電圧領域においてオーミック接合を得ることは難しい。
【０００７】
例えば、ステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去し、その部分に導電材料を固着させれば、オーミック接合が得られるとも考えられる。しかし、不動態皮膜は、傷などにより削れても空気中の酸素と接合して数秒程度で復元するため、上記のような方法を採用することは非常に困難である。
【０００８】
例えば特許文献２には、ステンレス鋼にＮｉ等のメッキを施すことで、導電材料との間の通電性を高めたものが示されているが、メッキを施すことにより工数の増加や材料コストの増大を招く。特に、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションでは、通電性を確保するためにステンレス鋼に金メッキを施す場合があるが、金を用いることで材料コストが大幅に高騰する。
【０００９】
また、特許文献３には、ステンレス鋼の表層を改質することにより、導電材料との間の導電性を高めたものが示されているが、特許文献２の方法と同様に工数の増加や材料コストの増大を招くと共に、ステンレス鋼と導電材料との接合部の抵抗値が必ずしも安定してオーミック特性を示すとは言えない。
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、ステンレス鋼とその表面に接合される導電材料との接合部において、低コストな方法で、低電流領域における良好な通電状態を安定的に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた本発明は、空気雰囲気下でステンレス鋼の表面に導電材料を接合するための方法であって、ステンレス鋼の表面にペースト状の導電材料（導電性ペースト）又は液状の導電材料（例えばはんだ等の溶融金属）を付与する第１のステップと、ステンレス鋼の表面の導電材料で覆われた領域において、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップとを有するものである。
【００１２】
このように、導電材料で覆われたステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することで、導電材料とステンレス鋼とを不動態皮膜を介さずに接触させることができるため、両者を良好な通電状態で接合することができる。このとき、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することにより、ステンレス鋼の母材と空気とが接触して不動態皮膜が復元することを防止し、ステンレス鋼と導電材料との良好な接合状態を確実に得ることができる。特に、オーステナイト系のステンレス鋼は不動態皮膜が形成されやすいため、上記の方法により導電材料を接合することが有効となる。
【００１３】
上記の第２のステップは、例えば、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射することにより、ステンレス鋼の表面の不導態皮膜を除去すると同時に、不導体皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を導電材料で覆うことで行われる。すなわち、レーザ光を導電材料に照射することで、導電材料が瞬時に溶融してレーザ光が導電材料を貫通し、このレーザ光をステンレス鋼の表面に照射して不動態皮膜を除去する。これと同時に、不動態皮膜が除去されたステンレス鋼の表面が、レーザ光により溶融した導電材料で覆われる。このように、レーザ光の照射により、不動態皮膜の除去、及び、溶融した導電材料による被覆を同時に行うことで、レーザ光により不動態皮膜で除去された部分のステンレス鋼の母材が空気と接触することはないため、不動態皮膜の復元が防止され、ステンレス鋼と導電材料とを安定して良好な通電状態で接合することができる。
【００１４】
上記のように、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射すると、レーザ光の周囲の導電材料がレーザ光の熱で吹き飛んでしまうため、不動態皮膜が除去された部分を覆う導電材料（被覆部）と、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料とが離隔してしまうことがある。被覆部は、不動態皮膜を介さずにステンレス鋼の母材と接触しているため良好な通電状態で接合されているが、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料は、不動態皮膜を介してステンレス鋼の表面に接合されている。従って、これらの導電材料を新たな導電材料で接合する第３のステップを設ければ、被覆部及び新たな導電材料を介して、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料をステンレス鋼の母材と良好な通電状態で接合することができる。
【００１５】
また、上記の第２のステップは、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料に治具を突き刺し、この治具の先端でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去するものとすることができる。この場合、治具の先端で不動態皮膜を除去すると同時に、この除去した部分にペースト状又は液状の導電材料が入り込むため、ステンレス鋼の母材と空気とを接触させることなく、ステンレス鋼の母材と導電材料とを不動態皮膜を介さずに接触させることができる。
【００１６】
上記の方法を用いれば、ステンレス鋼からなる金属部品と、金属部品に取り付けられた圧電素子と、金属部品及び圧電素子の表面に接合され、金属部品と圧電素子とを通電可能に接続する導電材料とを備えたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションであって、金属部品の表面のうち、導電材料で覆われた領域の不動態皮膜の一部が除去されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションを得ることができる。この磁気ヘッドサスペンションは、ステンレス鋼からなる金属部品と導電材料との接合部における抵抗値が、低電流領域においてオーミック特性を示すため、圧電素子に電流を安定的に供給することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態で、ステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することにより、ステンレス鋼と導電材料とを良好な通電状態で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションの斜視図である。
【図２】図１のＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションの拡大図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るステンレス鋼への導電材料の接合方法の第１のステップを示す断面図である。
【図５】図４のＡ部の拡大図である。
【図６】上記接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図７】図６のＢ部の拡大図である。
【図８】図６の平面図である。
【図９】上記接合方法の第３のステップを示す断面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】図９のＣ部の拡大図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図１４】図１２又は１３の接合方法により除去された不動態皮膜の除去部の周辺を示す断面図である。
【図１５】試験片Ａ（比較品）の通電試験結果を示すグラフである。
【図１６】試験片Ｂ（実施品）の通電試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示すＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１は、ベースプレート２と、ロードビーム３と、フレクシャ４と、ヘッド５と、圧電素子６とを有する。尚、以下の説明では、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１の長手方向のうち、ヘッド５が取り付けられた側を先端側、その反対側を基端側と言う。また、図１で見えている側の面を上面、その反対側を下面と言うが、これは説明の便宜上用いる表現であり、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１の使用態様を限定する趣旨ではない。
【００２１】
ベースプレート２は、ステンレス鋼（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）からなる金属部品であり、基端側にキャリッジアーム等の支持軸（図示省略）を取り付けるための軸孔２ａが形成されると共に、先端側に圧電素子１３５を嵌合するための孔部２ｂが形成される。ベースプレート２の先端部には、ステンレス鋼からなるロードビーム３が溶接や接着等の適宜の手段で固定される。ベースプレート２及びロードビーム３の下面にはフレクシャ４が適宜の手段で固定され、フレクシャ４の先端にヘッド５が固定される。
【００２２】
圧電素子６は、ベースプレート２の孔部２ｂに嵌合固定され、図示例では一対の長板状の圧電素子６が並べて配される。この一対の圧電素子６に通電し、一方を伸張、他方を収縮させることにより、ロードビーム３の先端をシーク方向（図１のＳ方向参照）に揺動させることができる。
【００２３】
圧電素子６は、図２に拡大して示すように、絶縁性接着剤１１によりベースプレート２及びロードビーム３に固定されている。詳しくは、図３に示すように、圧電素子６の先端部及び基端部が、絶縁性接着剤１１によりベースプレート２の孔部２ｂ及びロードビーム３の上面に固定される。絶縁性接着剤１１には、例えばエポキシ系接着剤が使用される。
【００２４】
圧電素子６とベースプレート２及びフレクシャ４とは、導電材料を介して通電可能に接続される。導電材料には、例えば導電性ペースト１２が使用される。導電性ペースト１２は、樹脂中に導電材を混合してペースト状にしたものである。導電材としては、例えば金属粉末、特に銀粉末や銅粉末を使用することができる。樹脂は、例えば硬化性樹脂、具体的にはエポキシ系接着剤を使用することができる。本実施形態では、図３に示すように、各圧電素子６の下面とフレクシャ４の上面とが導電性ペースト１２により通電可能に接合されると共に、圧電素子６の上面の先端部とベースプレート２の上面とが導電性ペースト１２により通電可能に接合される。
【００２５】
上記構成のＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１のうち、ステンレス鋼からなる金属部品としてのベースプレート２の上面に導電性ペースト１２を接合する際に、本発明の一実施形態に係る接合方法が適用される。以下、この接合方法の手順を具体的に説明する。尚、以下に示すステンレス鋼（ベースプレート２）への導電性ペースト１２の接合方法は、全て常温常圧の空気雰囲気下で行われる。
【００２６】
まず、ベースプレート２の孔部２ｂに圧電素子６を絶縁性接着剤１１により嵌合固定した後、図４に示すように、ベースプレート２及び圧電素子６の上面に跨るように導電性ペースト１２を付与する（第１のステップ）。このとき、ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面には、図５に示すように不動態皮膜２０が形成されているため、導電性ペースト１２は不動態皮膜２０上に配され、ステンレス鋼の母材とは直接接触していない。
【００２７】
次に、図６に示すように、ベースプレート２の上面に付与した導電性ペースト１２に、レーザ光３０を照射する（第２のステップ）。レーザ光３０の照射は、導電性ペースト１２が固化する前に行っても、固化した後に行っても良い。このレーザ光３０が、導電性ペースト１２を貫通して貫通孔１２ａを形成すると共に、ベースプレート２の表面のうち、導電性ペースト１２で覆われた領域の一部を溶融して不動態皮膜２０を除去する。これと同時に、不動態皮膜２０が除去されたステンレス鋼の母材の表面が、レーザ光３０により溶融した導電性ペースト１２に含まれる導電材の金属（例えば銀や銅）で覆われ、この金属が固化することで被覆部１２ｂが形成される（図７参照）。上記のように、レーザ光３０を照射することにより、不動態皮膜２０の除去、及び、被覆部１２ｂの形成を同時に行うことができるため、不動態皮膜２０が除去されたステンレス鋼の母材が実質的に接触することはなく、不動態皮膜２０の復元を防止できる。こうして、被覆部１２ｂとベースプレート２のステンレス鋼の母材とを不動態皮膜２０を介さずに直接接触させることで、両者は良好な通電状態で接合される。
【００２８】
このとき、レーザ光３０を照射した周囲の導電性ペースト１２は、レーザ光３０のエネルギーで吹き飛ぶため、レーザ光３０が通過した領域の周囲には空間４０が形成される（図６〜８参照）。従って、先に付与された導電性ペースト１２と、レーザ光３０の直下に形成された被覆部１２ｂとは、ベースプレート２の表面上に離隔して配される。この状態では、被覆部１２ｂとベースプレート２のステンレス鋼の母材とは不動態皮膜２０を介さずに良好な通電状態で接合されているが、先に付与された導電性ペースト１２は不動態皮膜２０上に配されているため、良好な通電状態が確保されていない。
【００２９】
そこで、図９及び図１０に示すように、レーザ光３０で導電性ペースト１２に形成された貫通孔１２ａを、新たな導電性ペースト１２ｃで埋める（第３のステップ）ことにより、ベースプレート２のステンレス鋼の母材と良好な通電状態で接合された被覆部１２ｂが、新たな導電性ペースト１２ｃを介して、先に付与された導電性ペースト１２と通電可能に接続される（図１１参照）。これにより、被覆部１２ｂ及び新たな導電性ペースト１２ｃを介して、ベースプレート２の母材と導電性ペースト１２とが不動態皮膜２０を介することなく接続されるため、ベースプレート２と導電性ペースト１２との間、ひいてはベースプレートと圧電素子６との間で、低電流領域においても良好な通電状態を得ることができる。そして、導電性ペースト１２及び１２ｃを固化させることにより、導電性ペースト１２のベースプレート２への接合が完了する。尚、第３のステップで使用される新たな導電性ペースト１２ｃは、先に付与された導電性ペースト１２と同じ材料でも良いし、異なる材料でもよい。
【００３０】
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３１】
上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２への導電性ペースト１２の接合をレーザ光３０により行っているが、これに限られない。例えば、図４に示すようにベースプレート２の表面に導電性ペースト１２を付与した後、図１２に示すように、固化する前の導電性ペースト１２に治具５０を突き刺し、この治具５０の先端でベースプレート２の表面の不動態皮膜２０を除去するようにしてもよい。治具５０には、例えば先端が鋭利なピンが使用される。この治具５０を導電性ペースト１２に突き刺してベースプレート２の表面に押し付けた状態で、治具５０を図中水平方向に動かすことにより、治具５０の先端でベースプレート２の表面を傷つけ、これにより不動態皮膜２０を除去することができる。あるいは、図１３に示すように、治具５０を導電性ペースト１２に突き刺してベースプレート２の表面に押し付けた状態で、治具５０に超音波振動を与えることにより、不動態皮膜２０を除去することができる。
【００３２】
このとき、治具５０の全周には、固化前の導電性ペースト１２が密着しているため、治具５０の先端でベースプレート２の表面の不動態皮膜２０を除去している間も、ステンレス鋼の母材が空気に接触することはない。不動態皮膜２０が除去された部分に固化前の導電性ペースト１２が侵入することにより、図１４に示すように導電性ペースト１２とステンレス鋼の母材とが直接接触する。その後、導電性ペースト１２から治具５０を引き抜き、導電性ペースト１２を固化させて、接合が完了する。
【００３３】
また、上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面に接合される導電材料として、導電性ペーストを使用する場合を示したが、これに限らず、例えば金属材料（はんだ等）を使用することもできる。この場合、金属材料を溶融させて液状にした状態でステンレス鋼の表面に付与し（図４参照）、上記と同様の方法により、ベースプレート２の表面の不動態皮膜２０が除去される。その後、溶融金属を固化することで、接合が完了する。
【００３４】
また、上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２に導電材料を接合する場合を示したが、これに限らず、ステンレス鋼からなる他の金属部品の表面への導電材料を接合する際に、本発明の接合方法を適用することもできる。
【実施例１】
【００３５】
本発明の接合方法による効果を確認するため、以下の試験を行った。まず、ステンレス鋼の表面に導電材料（ここでは、エポキシ系接着剤に銀粉末を混合した導電性ペースト）を単に固着させただけの試験片Ａと、試験片Ａに本発明に係る接合方法（ここでは、図４〜１１で説明したレーザ光による接合方法）を適用した試験片Ｂを用意し、これらの通電状態を比較した。具体的には、試験片Ａ及びＢの導電性ペーストとステンレス鋼との接合部に外部電源により電圧を加え、その電圧値を徐々に大きくしたときの接合部における電圧と電流との関係を調べた。
【００３６】
図１５に示す試験片Ａの結果を見ると、接合部に加わる電圧（横軸）が小さいうちは、接合部の抵抗値が非常に大きいため、接合部には電流（縦軸）がほとんど流れない。そして、接合部における電圧が所定値（約０．８Ｖ）に達すると、接合部の抵抗値が急激に降下し、これに伴って電流が急激に増加する。このように、単にステンレス鋼の表面に導電性ペーストを固着させた試験片Ａは、接合部における抵抗値は低電流領域において不安定となる。
【００３７】
これに対し、図１６に示す試験片Ｂの結果を見ると、５００ｍＡ以下の低電流領域においても、接合部に加わる電圧と電流とが比例関係にあり、接合部の抵抗値が一定であることが分かる。この結果から、本発明に係る接合方法によれば、ステンレス鋼と導電材料との接合部における抵抗値が、低電流領域でもオーミック特性を示すことが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１ ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション
２ ベースプレート（ステンレス鋼からなる金属部品）
３ ロードビーム
４ フレクシャ
５ ヘッド
６ 圧電素子
１１ 絶縁性接着剤
１２ 導電性ペースト（導電材料）
１２ａ 貫通孔
１２ｂ 被覆部
１２ｃ （新たな）導電性ペースト
２０ 不動態皮膜
３０ レーザ光
４０ 空間
５０ 治具
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼に導電材料を接合するための方法、及び、ステンレス鋼からなる金属部品と圧電素子とが導電材料を介して通電可能に接続されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に使用される磁気ヘッドサスペンションは、キャリッジアーム等の支持軸に取り付けられるベースプレートと、ベースプレートから先方に延びるロードビームを有する。前記支持軸はＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）を用いたアクチュエータで駆動され、これによってロードビームの先端側にフレクシャを介して取り付けられる磁気ヘッドをシーク方向（図１のＳ方向参照）に位置決め制御する。近年の高記録密度型ＨＤＤでは前記支持軸を駆動するアクチュエータだけでは高精度な磁気ヘッドの位置決め制御が困難なため、ベースプレートとロードビームとの間にさらに微動アクチュエータとして圧電素子を設け、この圧電素子によってロードビームをシーク方向に揺動させる二段階アクチュエータ型が採用されている。
【０００３】
このような二段階アクチュエータ型の磁気ヘッドサスペンションでは、サスペンションを構成する金属部品（例えばベースプレート）と圧電素子とを通電可能に接続する必要がある。例えば特許文献１の図１１に示されているサスペンションでは、金属部品（ベースプレート６０）と圧電素子（アクチュエータ素子３０）とを銀ペースト７８ａで接続している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５０１４０号公報
【特許文献２】特開昭６３−１４５７９４号公報
【特許文献３】特開２００２−４２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、磁気ヘッドサスペンションに組み込まれる圧電素子は低電流（５００ｍＡ以下）で駆動されるため、この低電流領域において金属部品と導電材料（例えば導電性ペーストやはんだなど）とを良好な通電状態で接合する必要がある。具体的には、低電流領域で、金属部品と導電材料との接合部における抵抗値が、電流の方向と電圧の大きさによらず一定となる（すなわちオーミック特性を示す）必要がある。
【０００６】
一方、磁気ヘッドサスペンションを構成する金属部品であるベースプレートやロードビームは、軽量化のためになるべく薄肉であり、且つ、高強度であることが要求されるため、これらの特性に優れたステンレス鋼を用いられることが多い。しかし、ステンレス鋼の表面は、ステンレス鋼に含まれるＣｒと空気中の酸素が結合して形成される不動態皮膜で覆われており、この不動態皮膜により、ステンレス鋼からなる金属部品とその表面に固着した導電材料との間の通電が阻害されるため、低電圧領域においてオーミック接合を得ることは難しい。
【０００７】
例えば、ステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去し、その部分に導電材料を固着させれば、オーミック接合が得られるとも考えられる。しかし、不動態皮膜は、傷などにより削れても空気中の酸素と接合して数秒程度で復元するため、上記のような方法を採用することは非常に困難である。
【０００８】
例えば特許文献２には、ステンレス鋼にＮｉ等のメッキを施すことで、導電材料との間の通電性を高めたものが示されているが、メッキを施すことにより工数の増加や材料コストの増大を招く。特に、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションでは、通電性を確保するためにステンレス鋼に金メッキを施す場合があるが、金を用いることで材料コストが大幅に高騰する。
【０００９】
また、特許文献３には、ステンレス鋼の表層を改質することにより、導電材料との間の導電性を高めたものが示されているが、特許文献２の方法と同様に工数の増加や材料コストの増大を招くと共に、ステンレス鋼と導電材料との接合部の抵抗値が必ずしも安定してオーミック特性を示すとは言えない。
【００１０】
本発明の解決すべき課題は、ステンレス鋼とその表面に接合される導電材料との接合部において、低コストな方法で、低電流領域における良好な通電状態を安定的に得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するためになされた本発明は、空気雰囲気下でステンレス鋼の表面に導電材料を接合するための方法であって、ステンレス鋼の表面にペースト状の導電材料（導電性ペースト）又は液状の導電材料（例えばはんだ等の溶融金属）を付与する第１のステップと、ステンレス鋼の表面の導電材料で覆われた領域において、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップとを有するものである。
【００１２】
このように、導電材料で覆われたステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することで、導電材料とステンレス鋼とを不動態皮膜を介さずに接触させることができるため、両者を良好な通電状態で接合することができる。このとき、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することにより、ステンレス鋼の母材と空気とが接触して不動態皮膜が復元することを防止し、ステンレス鋼と導電材料との良好な接合状態を確実に得ることができる。特に、オーステナイト系のステンレス鋼は不動態皮膜が形成されやすいため、上記の方法により導電材料を接合することが有効となる。
【００１３】
上記の第２のステップは、例えば、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射することにより、ステンレス鋼の表面の不導態皮膜を除去すると同時に、不導体皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を導電材料で覆うことで行われる。すなわち、レーザ光を導電材料に照射することで、導電材料が瞬時に溶融してレーザ光が導電材料を貫通し、このレーザ光をステンレス鋼の表面に照射して不動態皮膜を除去する。これと同時に、不動態皮膜が除去されたステンレス鋼の表面が、レーザ光により溶融した導電材料で覆われる。このように、レーザ光の照射により、不動態皮膜の除去、及び、溶融した導電材料による被覆を同時に行うことで、レーザ光により不動態皮膜で除去された部分のステンレス鋼の母材が空気と接触することはないため、不動態皮膜の復元が防止され、ステンレス鋼と導電材料とを安定して良好な通電状態で接合することができる。
【００１４】
上記のように、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射すると、レーザ光の周囲の導電材料がレーザ光の熱で吹き飛んでしまうため、不動態皮膜が除去された部分を覆う導電材料（被覆部）と、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料とが離隔してしまうことがある。被覆部は、不動態皮膜を介さずにステンレス鋼の母材と接触しているため良好な通電状態で接合されているが、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料は、不動態皮膜を介してステンレス鋼の表面に接合されている。従って、これらの導電材料を新たな導電材料で接合する第３のステップを設ければ、被覆部及び新たな導電材料を介して、レーザ光で吹き飛ばずに残った導電材料をステンレス鋼の母材と良好な通電状態で接合することができる。
【００１５】
また、上記の第２のステップは、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料に治具を突き刺し、この治具の先端でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去するものとすることができる。この場合、治具の先端で不動態皮膜を除去すると同時に、この除去した部分にペースト状又は液状の導電材料が入り込むため、ステンレス鋼の母材と空気とを接触させることなく、ステンレス鋼の母材と導電材料とを不動態皮膜を介さずに接触させることができる。
【００１６】
上記の方法を用いれば、ステンレス鋼からなる金属部品と、金属部品に取り付けられた圧電素子と、金属部品及び圧電素子の表面に接合され、金属部品と圧電素子とを通電可能に接続する導電材料とを備えたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションであって、金属部品の表面のうち、導電材料で覆われた領域の不動態皮膜の一部が除去されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションを得ることができる。この磁気ヘッドサスペンションは、ステンレス鋼からなる金属部品と導電材料との接合部における抵抗値が、低電流領域においてオーミック特性を示すため、圧電素子に電流を安定的に供給することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態で、ステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去することにより、ステンレス鋼と導電材料とを良好な通電状態で接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションの斜視図である。
【図２】図１のＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションの拡大図である。
【図３】図２のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るステンレス鋼への導電材料の接合方法の第１のステップを示す断面図である。
【図５】図４のＡ部の拡大図である。
【図６】上記接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図７】図６のＢ部の拡大図である。
【図８】図６の平面図である。
【図９】上記接合方法の第３のステップを示す断面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】図９のＣ部の拡大図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係る接合方法の第２のステップを示す断面図である。
【図１４】図１２又は１３の接合方法により除去された不動態皮膜の除去部の周辺を示す断面図である。
【図１５】試験片Ａ（比較品）の通電試験結果を示すグラフである。
【図１６】試験片Ｂ（実施品）の通電試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
図１に示すＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１は、ベースプレート２と、ロードビーム３と、フレクシャ４と、ヘッド５と、圧電素子６とを有する。尚、以下の説明では、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１の長手方向のうち、ヘッド５が取り付けられた側を先端側、その反対側を基端側と言う。また、図１で見えている側の面を上面、その反対側を下面と言うが、これは説明の便宜上用いる表現であり、ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１の使用態様を限定する趣旨ではない。
【００２１】
ベースプレート２は、ステンレス鋼（例えばオーステナイト系ステンレス鋼）からなる金属部品であり、基端側にキャリッジアーム等の支持軸（図示省略）を取り付けるための軸孔２ａが形成されると共に、先端側に圧電素子１３５を嵌合するための孔部２ｂが形成される。ベースプレート２の先端部には、ステンレス鋼からなるロードビーム３が溶接や接着等の適宜の手段で固定される。ベースプレート２及びロードビーム３の下面にはフレクシャ４が適宜の手段で固定され、フレクシャ４の先端にヘッド５が固定される。
【００２２】
圧電素子６は、ベースプレート２の孔部２ｂに嵌合固定され、図示例では一対の長板状の圧電素子６が並べて配される。この一対の圧電素子６に通電し、一方を伸張、他方を収縮させることにより、ロードビーム３の先端をシーク方向（図１のＳ方向参照）に揺動させることができる。
【００２３】
圧電素子６は、図２に拡大して示すように、絶縁性接着剤１１によりベースプレート２及びロードビーム３に固定されている。詳しくは、図３に示すように、圧電素子６の先端部及び基端部が、絶縁性接着剤１１によりベースプレート２の孔部２ｂ及びロードビーム３の上面に固定される。絶縁性接着剤１１には、例えばエポキシ系接着剤が使用される。
【００２４】
圧電素子６とベースプレート２及びフレクシャ４とは、導電材料を介して通電可能に接続される。導電材料には、例えば導電性ペースト１２が使用される。導電性ペースト１２は、樹脂中に導電材を混合してペースト状にしたものである。導電材としては、例えば金属粉末、特に銀粉末や銅粉末を使用することができる。樹脂は、例えば硬化性樹脂、具体的にはエポキシ系接着剤を使用することができる。本実施形態では、図３に示すように、各圧電素子６の下面とフレクシャ４の上面とが導電性ペースト１２により通電可能に接合されると共に、圧電素子６の上面の先端部とベースプレート２の上面とが導電性ペースト１２により通電可能に接合される。
【００２５】
上記構成のＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション１のうち、ステンレス鋼からなる金属部品としてのベースプレート２の上面に導電性ペースト１２を接合する際に、本発明の一実施形態に係る接合方法が適用される。以下、この接合方法の手順を具体的に説明する。尚、以下に示すステンレス鋼（ベースプレート２）への導電性ペースト１２の接合方法は、全て常温常圧の空気雰囲気下で行われる。
【００２６】
まず、ベースプレート２の孔部２ｂに圧電素子６を絶縁性接着剤１１により嵌合固定した後、図４に示すように、ベースプレート２及び圧電素子６の上面に跨るように導電性ペースト１２を付与する（第１のステップ）。このとき、ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面には、図５に示すように不動態皮膜２０が形成されているため、導電性ペースト１２は不動態皮膜２０上に配され、ステンレス鋼の母材とは直接接触していない。
【００２７】
次に、図６に示すように、ベースプレート２の上面に付与した導電性ペースト１２に、レーザ光３０を照射する（第２のステップ）。レーザ光３０の照射は、導電性ペースト１２が固化する前に行っても、固化した後に行っても良い。このレーザ光３０が、導電性ペースト１２を貫通して貫通孔１２ａを形成すると共に、ベースプレート２の表面のうち、導電性ペースト１２で覆われた領域の一部を溶融して不動態皮膜２０を除去する。これと同時に、不動態皮膜２０が除去されたステンレス鋼の母材の表面が、レーザ光３０により溶融した導電性ペースト１２に含まれる導電材の金属（例えば銀や銅）で覆われ、この金属が固化することで被覆部１２ｂが形成される（図７参照）。上記のように、レーザ光３０を照射することにより、不動態皮膜２０の除去、及び、被覆部１２ｂの形成を同時に行うことができるため、不動態皮膜２０が除去されたステンレス鋼の母材が実質的に接触することはなく、不動態皮膜２０の復元を防止できる。こうして、被覆部１２ｂとベースプレート２のステンレス鋼の母材とを不動態皮膜２０を介さずに直接接触させることで、両者は良好な通電状態で接合される。
【００２８】
このとき、レーザ光３０を照射した周囲の導電性ペースト１２は、レーザ光３０のエネルギーで吹き飛ぶため、レーザ光３０が通過した領域の周囲には空間４０が形成される（図６〜８参照）。従って、先に付与された導電性ペースト１２と、レーザ光３０の直下に形成された被覆部１２ｂとは、ベースプレート２の表面上に離隔して配される。この状態では、被覆部１２ｂとベースプレート２のステンレス鋼の母材とは不動態皮膜２０を介さずに良好な通電状態で接合されているが、先に付与された導電性ペースト１２は不動態皮膜２０上に配されているため、良好な通電状態が確保されていない。
【００２９】
そこで、図９及び図１０に示すように、レーザ光３０で導電性ペースト１２に形成された貫通孔１２ａを、新たな導電性ペースト１２ｃで埋める（第３のステップ）ことにより、ベースプレート２のステンレス鋼の母材と良好な通電状態で接合された被覆部１２ｂが、新たな導電性ペースト１２ｃを介して、先に付与された導電性ペースト１２と通電可能に接続される（図１１参照）。これにより、被覆部１２ｂ及び新たな導電性ペースト１２ｃを介して、ベースプレート２の母材と導電性ペースト１２とが不動態皮膜２０を介することなく接続されるため、ベースプレート２と導電性ペースト１２との間、ひいてはベースプレートと圧電素子６との間で、低電流領域においても良好な通電状態を得ることができる。そして、導電性ペースト１２及び１２ｃを固化させることにより、導電性ペースト１２のベースプレート２への接合が完了する。尚、第３のステップで使用される新たな導電性ペースト１２ｃは、先に付与された導電性ペースト１２と同じ材料でも良いし、異なる材料でもよい。
【００３０】
本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態について説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。
【００３１】
上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２への導電性ペースト１２の接合をレーザ光３０により行っているが、これに限られない。例えば、図４に示すようにベースプレート２の表面に導電性ペースト１２を付与した後、図１２に示すように、固化する前の導電性ペースト１２に治具５０を突き刺し、この治具５０の先端でベースプレート２の表面の不動態皮膜２０を除去するようにしてもよい。治具５０には、例えば先端が鋭利なピンが使用される。この治具５０を導電性ペースト１２に突き刺してベースプレート２の表面に押し付けた状態で、治具５０を図中水平方向に動かすことにより、治具５０の先端でベースプレート２の表面を傷つけ、これにより不動態皮膜２０を除去することができる。あるいは、図１３に示すように、治具５０を導電性ペースト１２に突き刺してベースプレート２の表面に押し付けた状態で、治具５０に超音波振動を与えることにより、不動態皮膜２０を除去することができる。
【００３２】
このとき、治具５０の全周には、固化前の導電性ペースト１２が密着しているため、治具５０の先端でベースプレート２の表面の不動態皮膜２０を除去している間も、ステンレス鋼の母材が空気に接触することはない。不動態皮膜２０が除去された部分に固化前の導電性ペースト１２が侵入することにより、図１４に示すように導電性ペースト１２とステンレス鋼の母材とが直接接触する。その後、導電性ペースト１２から治具５０を引き抜き、導電性ペースト１２を固化させて、接合が完了する。
【００３３】
また、上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２の表面に接合される導電材料として、導電性ペーストを使用する場合を示したが、これに限らず、例えば金属材料（はんだ等）を使用することもできる。この場合、金属材料を溶融させて液状にした状態でステンレス鋼の表面に付与し（図４参照）、上記と同様の方法により、ベースプレート２の表面の不動態皮膜２０が除去される。その後、溶融金属を固化することで、接合が完了する。
【００３４】
また、上記の実施形態では、ステンレス鋼からなるベースプレート２に導電材料を接合する場合を示したが、これに限らず、ステンレス鋼からなる他の金属部品の表面への導電材料を接合する際に、本発明の接合方法を適用することもできる。
【実施例１】
【００３５】
本発明の接合方法による効果を確認するため、以下の試験を行った。まず、ステンレス鋼の表面に導電材料（ここでは、エポキシ系接着剤に銀粉末を混合した導電性ペースト）を単に固着させただけの試験片Ａと、試験片Ａに本発明に係る接合方法（ここでは、図４〜１１で説明したレーザ光による接合方法）を適用した試験片Ｂを用意し、これらの通電状態を比較した。具体的には、試験片Ａ及びＢの導電性ペーストとステンレス鋼との接合部に外部電源により電圧を加え、その電圧値を徐々に大きくしたときの接合部における電圧と電流との関係を調べた。
【００３６】
図１５に示す試験片Ａの結果を見ると、接合部に加わる電圧（横軸）が小さいうちは、接合部の抵抗値が非常に大きいため、接合部には電流（縦軸）がほとんど流れない。そして、接合部における電圧が所定値（約０．８Ｖ）に達すると、接合部の抵抗値が急激に降下し、これに伴って電流が急激に増加する。このように、単にステンレス鋼の表面に導電性ペーストを固着させた試験片Ａは、接合部における抵抗値は低電流領域において不安定となる。
【００３７】
これに対し、図１６に示す試験片Ｂの結果を見ると、５００ｍＡ以下の低電流領域においても、接合部に加わる電圧と電流とが比例関係にあり、接合部の抵抗値が一定であることが分かる。この結果から、本発明に係る接合方法によれば、ステンレス鋼と導電材料との接合部における抵抗値が、低電流領域でもオーミック特性を示すことが確認された。
【符号の説明】
【００３８】
１ ＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション
２ ベースプレート（ステンレス鋼からなる金属部品）
３ ロードビーム
４ フレクシャ
５ ヘッド
６ 圧電素子
１１ 絶縁性接着剤
１２ 導電性ペースト（導電材料）
１２ａ 貫通孔
１２ｂ 被覆部
１２ｃ （新たな）導電性ペースト
２０ 不動態皮膜
３０ レーザ光
４０ 空間
５０ 治具
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気雰囲気下でステンレス鋼の表面に導電材料を接合するための方法であって、
ステンレス鋼の表面にペースト状又は液状の導電材料を付与する第１のステップと、
ステンレス鋼の表面の導電材料で覆われた領域において、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップとを有するステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項２】
前記第２のステップが、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射することにより、ステンレス鋼の表面の不導態皮膜を除去すると同時に、不導体皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を溶融した導電材料で覆うものである請求項１のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項３】
不動態皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を覆う導電材料と、その周囲の導電材料とを、新たな導電材料で接続する第３のステップを有する請求項２のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項４】
前記第２のステップが、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料が固化する前に治具を突き刺し、この治具の先端でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去するものである請求項１のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項５】
ステンレス鋼からなる金属部品と、金属部品に取り付けられた圧電素子と、金属部品及び圧電素子の表面に接合され、金属部品と圧電素子とを通電可能に接続する導電材料とを備えたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションであって、
金属部品の表面のうち、導電材料で覆われた領域の一部における不動態皮膜が除去されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション。
【請求項１】
空気雰囲気下でステンレス鋼の表面に導電材料を接合するための方法であって、
ステンレス鋼の表面にペースト状又は液状の導電材料を付与する第１のステップと、
ステンレス鋼の表面の導電材料で覆われた領域において、ステンレス鋼の母材が空気と接触しない状態でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去する第２のステップとを有するステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項２】
前記第２のステップが、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料にレーザ光を照射することにより、ステンレス鋼の表面の不導態皮膜を除去すると同時に、不導体皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を溶融した導電材料で覆うものである請求項１のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項３】
不動態皮膜が除去された部分のステンレス鋼の表面を覆う導電材料と、その周囲の導電材料とを、新たな導電材料で接続する第３のステップを有する請求項２のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項４】
前記第２のステップが、ステンレス鋼の表面に付与した導電材料が固化する前に治具を突き刺し、この治具の先端でステンレス鋼の表面の不動態皮膜を除去するものである請求項１のステンレス鋼への導電材料の接合方法。
【請求項５】
ステンレス鋼からなる金属部品と、金属部品に取り付けられた圧電素子と、金属部品及び圧電素子の表面に接合され、金属部品と圧電素子とを通電可能に接続する導電材料とを備えたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンションであって、
金属部品の表面のうち、導電材料で覆われた領域の一部における不動態皮膜が除去されたＨＤＤ用磁気ヘッドサスペンション。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１５５８２０（Ｐ２０１２−１５５８２０Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４７６（Ｐ２０１１−１６４７６）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００１７５７２２）サンコール株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００１７５７２２）サンコール株式会社 (96)
【Ｆターム（参考）】
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