CN116472580A - 磁盘装置 - Google Patents

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CN116472580A
CN116472580A CN202180078143.2A CN202180078143A CN116472580A CN 116472580 A CN116472580 A CN 116472580A CN 202180078143 A CN202180078143 A CN 202180078143A CN 116472580 A CN116472580 A CN 116472580A
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北村直纪
北脇高太郎
畠山英之
山田涼平
中村肇宏
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Furukawa Electric Co Ltd
UACJ Corp
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Abstract

磁盘装置是搭载有由铝合金基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置。层叠配置的磁盘的厚度(Td)为0.3mm以上0.6mm以下，磁盘的张数(N)为10张以上16张以下，配置于磁盘间的间隔件的外径(2Rso)为35mm以上65mm以下。间隔件的外径(2Rso)(mm)满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N2+16.5N－73。

Description

磁盘装置
技术领域
本发明涉及磁盘装置。
背景技术
随着智能手机、智能家电的普及，每个人使用的数据量增加。这些庞大的数据通过互联网被保存在数据中心内的磁盘装置(HDD：Hard Disk Drive(硬盘驱动器))。为了记录庞大的数据量，要求磁盘装置的高容量化。
作为为了实现磁盘装置的高容量化的一个示例，存在增加搭载于磁盘装置的磁盘的张数，使每一台磁盘装置的数据区域扩大的技术动向。为了在磁盘装置搭载多个磁盘，在磁盘之间配置环状的间隔件。在使用多张基板的情况下，间隔件也发挥将基板间的距离保持为一定的功能。例如，专利文献1公开了一种与磁盘接触的部分的平均表面粗糙度为0.001～0.3μm的玻璃间隔件。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2001－307452号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
由于磁盘装置的尺寸由标准确定，因此为了增加搭载的磁盘张数，需要进行使磁盘的厚度变薄等改进。在使磁盘的厚度变薄的情况下，存在磁盘的刚性降低，耐冲击性和耐颤振性降低的问题。即，磁盘装置的高容量化与磁盘装置的耐冲击性和耐颤振性处于两难的关系。
本公开鉴于这样的实际情况而完成，其目的在于提供一种具有优异的耐冲击性和耐颤振性，磁盘装置内的数据区域大的磁盘装置。
[用于解决技术课题的技术方案]
为了达到上述目的，本发明的第1方案的磁盘装置
是搭载有由铝合金基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置，其特征在于，
层叠配置的磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.6mm以下，所述磁盘的张数N为10张以上16张以下，配置于所述磁盘间的间隔件的外径2Rso为35mm以上65mm以下，
所述间隔件的外径2Rso(mm)满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N2+16.5N－73。
可以是，所述磁盘的厚度Td为0.47mm以上0.55mm以下，所述磁盘的张数N为10张，所述间隔件的外径2Rso为38mm以上42mm以下，所述间隔件的厚度为1.5mm以上，起动时的消耗功率性优异。
为了达成上述目的，本发明的第2方案的磁盘装置
是搭载有由玻璃基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置，其特征在于，
层叠配置的磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.6mm以下，所述磁盘的张数N为10张以上16张以下，配置于所述磁盘间的间隔件的外径2Rso为35mm以上65mm以下，
所述磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.49mm以下，所述间隔件的外径2Rso(mm)满足2Rso≧－74Td+69.3且2Rso≦－0.42N 2+14.8N－63.1。
可以是，所述磁盘的厚度Td为0.37mm以上0.41mm以下，所述磁盘的张数N为10张，所述间隔件的外径2Rso为39mm以上42mm以下，所述间隔件的厚度为1.6mm以上，起动时的消耗功率性优异。
可以是，通过热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式进行记录。
[发明效果]
根据本发明，能够提供一种具有优异的耐冲击性和耐颤振性，磁盘装置内的数据区域大的磁盘装置。
附图说明
图1(A)是表示实施方式的磁盘装置的俯视图，图1(B)是表示磁盘装置的侧视图。
图2是表示实施方式的磁盘装置具备的磁盘用基板和间隔件的剖视图。
图3是表示实施方式的磁盘装置具备的磁盘用基板和间隔件的立体图。
图4是表示实施方式的磁盘装置具备的磁盘用基板和间隔件的放大剖视图。
图5是表示对实施方式的磁盘装置具备的磁盘用基板施加了冲击的图。
图6是表示实施例的基板挠曲量的实测值与计算值的比较的图。
图7是表示实施例的磁盘的每种厚度的间隔件的外径与挠曲量的优劣关系的图表。
图8是表示实施例的磁盘的每种张数的间隔件的外径与数据区域的优劣关系的图表。
图9是表示实施例的磁盘的每种厚度的间隔件的外径与挠曲量的优劣关系的图表。
图10是表示实施例的磁盘的每种张数的间隔件的外径与数据区域的优劣关系的图表。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式的磁盘装置(HDD：Hard Disk Drive(硬盘驱动器))及间隔件进行说明。
本实施方式的磁盘装置100是箱型的记录再现装置，如图1(A)和图1(B)所示，包括：壳体10、基台20、重叠配置的多个磁盘30、磁头堆叠组件40、音圈电机50、斜坡加载60、夹具70、未图示的主轴电机以及电路基板等必要构件。另外，如图2和图3所示，磁盘装置100包括配置于多个磁盘30之间的多个间隔件80以及以旋转轴Z为中心使多个磁盘30旋转的轮毂90。
返回图1，磁盘装置100的尺寸由通用标准确定，例如作为面向数据中心，适合使用依照SFF-8301这样的标准的尺寸的3.5英寸磁盘装置。在该标准中，壳体10的高度H被设定为26.1mm、宽度W被设定为101.6mm、进深D被设定为147mm。
壳体10一般是金属制，具有一面开放的立方体的箱形形状，通过未图示的顶盖将基台20、磁盘30、磁头堆叠组件40、音圈电机50、斜坡加载60、夹具70、主轴电机以及电路基板等必要构件密闭。
基台20配置于壳体10的底部，是安装有音圈电机50、主轴电机以及电路基板等的部分。基台20和壳体10为一体型的情况较多。
如图2和图3所示，磁盘30是用于磁性地记录信息的圆盘状的介质，由基板、基底层、磁性层、保护层、润滑层构成，以旋转轴Z为中心旋转。作为磁记录方式，优选使用垂直磁记录方式(PMR：Perpendicular Magnetic Recording)、叠瓦方式(SMR：Shingled MagneticRecording)。为了实现进一步的高容量化，开发了热辅助磁记录方式(HAMR：Heat AssistedMagnetic Recording)、微波辅助磁记录方式(MAMR：Microwave Assisted MagneticRecording)这样的技术。作为基板，优选使用铝合金基板或玻璃基板。关于铝合金基板和玻璃基板的详细情况，在后面说明。
磁盘30的厚度Td为0.3mm以上0.6mm以下，外径2Rd为95mm或97mm，内径为25mm。另外，本实施方式的磁盘装置100所具备的磁盘30的张数N为10张以上16张以下。在磁盘30由玻璃基板构成的情况下，磁盘30的厚度Td优选为0.3mm以上0.49mm以下。作为用于实现磁盘装置100的高容量化的一个示例，具有增加搭载的磁盘30的张数，使每一台磁盘装置100的数据区域扩大的技术。但是，如上所述，磁盘装置100的尺寸由标准确定，搭载磁盘30的空间存在限制。因此，为了增加所搭载的磁盘30的张数，使磁盘30的厚度变薄。
返回图1，磁头堆叠组件40具有臂41和被安装于臂41的前端的头部42。在通过HAMR进行记录的情况下，在头部42搭载激光元件，在通过MAMR进行存储的情况下，在头部42搭载微波产生元件。
音圈电机50是使磁头堆叠组件40转动的驱动用电机。
斜坡加载(rampload)60是树脂制的部件，以在磁盘装置100的非动作时使头部42退避为目的，搭载于在磁盘30外周部侧最接近磁盘30的位置。
夹具70用于将磁盘30固定于轮毂90。
如图2和图3所示，间隔件80是环状的薄板，配置于多个磁盘30之间。通过在多个磁盘30间配置间隔件80，磁盘30被夹具70牢固地固定于主轴电机的轮毂90。间隔件80的作用是确保多个磁盘30彼此的间隔，以及通过与磁盘30接触、紧密贴合，而向不与轮毂90或夹具70直接接触的磁盘30传递轮毂90的旋转驱动力。
间隔件80的外径2Rso为35mm以上65mm以下。由此，能够在维持磁盘装置100的耐冲击性和耐颤振性的情况下，扩大磁盘装置100内的数据区域。关于耐冲击性和耐颤振性，在后面说明。在磁盘装置100搭载由铝合金基板构成的磁盘30的情况下，间隔件80的外径2Rso(mm)优选满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N 2+16.5N－73。在磁盘装置100搭载由玻璃基板构成的磁盘30的情况下，间隔件80的外径2Rso(mm)优选满足2Rso≧－74Td+69.3且2Rso≦－0.42N 2+14.8N－63.1。
关于间隔件80的厚度Ts，磁盘30彼此的间隔越窄，越能够在有限的空间内搭载更多的磁盘30，故而优选，但在磁盘30表面需要使磁头堆叠组件40运转的空间。特别是，在上述的HAMR和MAMR的高容量化技术中，在通过HAMR进行记录的情况下，需要在头部42搭载激光元件，在通过MAMR进行存储的情况下，需要在头部42搭载微波产生元件，磁头堆叠组件40的小型化并不容易。磁盘30彼此的间隔、即间隔件80的厚度Ts至少需要1mm以上、优选需要1.5mm、更优选需要1.6mm以上。
间隔件80的形状优选间隔件80的两表面的平坦度小的形状。进而，优选在间隔件80的表面与内外周端面的边界(以下，称为间隔件内外周部)以除去毛刺为目的而实施倒角。这是因为，在层叠磁盘30和间隔件80时，间隔件80内外周部的毛刺与磁盘30接触而有可能产生损伤。如图4所示，间隔件80优选具有倒角部81。若将间隔件80的外半径记为Rso、将间隔件80的内半径记为Rsi、将间隔件80的外周部的倒角部81的长度记为Lso、将间隔件80的内周部的倒角部82的长度记为Lsi、将间隔件80与磁盘的接触部83的外半径记为Rsso、将间隔件80与磁盘30的接触部83的内半径记为Rssi，则Rsso＝Rso－Lso、Rssi＝Rsi+Lsi。接触部83的径向上的长度为Rst＝Rsso－Rssi。由于间隔件80的倒角部81、82无助于与磁盘30的接触，无助于向磁盘30传递轮毂90的旋转驱动力这一作用，因此间隔件80的倒角部81、82的长度Lso、Lsi优选尽可能小，具体而言优选为0.1mm以下。
间隔件80的材质优选为间隔件80与磁盘30的热膨胀系数差较小者。若二者的热膨胀系数差大，则在磁盘30装置动作时的环境温度变化的情况下，产生间隔件80与磁盘30表面的位置偏离，成为读写错误的原因。在磁盘30由铝合金基板构成的情况下，间隔件80优选使用铝合金。在磁盘30由玻璃基板构成的情况下，间隔件80优选使用玻璃、不锈钢、钛等。进而，以防止对磁盘30、间隔件80的静电为目的，优选间隔件80具有导电性。在间隔件80采用玻璃的情况下，优选在玻璃制的间隔件80的表面和侧面具备Ni-P镀敷等的金属膜。
对在磁盘装置100内搭载多张磁盘30的情况进行说明。如图2和图3所示，将磁盘的外半径记为Rd，将磁盘的厚度记为Td，将间隔件的外半径记为Rso，将间隔件80的厚度记为Ts，将磁盘与间隔件的层叠高度记为T。磁盘30的内径与间隔件80的内径相等，磁盘的内半径＝间隔件的内半径Rsi。磁盘30的内径与间隔件80的内径2Rsi例如为25mm。
在此，考虑符合SFF-8301的壳体10的高度H为26.1mm的磁盘装置100。在磁盘装置100中交替层叠N张厚度Td的磁盘30与(N－1)张厚度Ts的间隔件80的情况下，其层叠高度T＝N×Td+(N－1)×Ts需要低于26.1mm。但是，在磁盘30与间隔件80之外，磁盘装置100在装置内的空间还搭载有基台20、电路基板、主轴电机、夹具70、轮毂90、顶盖等部件，因此磁盘30与间隔件80的层叠高度T优选为20mm以下、更优选为19mm以下。如上所述，磁盘30的厚度Td的下限值为0.3mm，间隔件80的厚度Ts的下限值为1mm，磁盘30与间隔件80的层叠高度T的上限值为20mm，因此磁盘30的张数N的上限值为16张。另外，为了实现磁盘装置100的高容量化，磁盘30的张数N为10张以上。
轮毂90具有呈圆筒状形状的小径部91和大径部92在旋转轴Z的方向上连接的形状，以旋转轴Z为中心通过主轴电机进行旋转。小径部91的直径与磁盘30的内径以及间隔件80的内径2Rsi相同。大径部92与夹具70一起夹着磁盘30以及间隔件80而固定。
如上所述，磁盘30是用于磁性地记录信息的圆盘状的介质，由基板、基底层、磁性层、保护层、润滑层构成。基板优选使用铝合金基板或玻璃基板。
(铝合金基板)
以往使用的JIS5086合金等Al-Mg系合金的强度较强，适合用于铝合金基板。或者，Al-Fe系合金的刚性较高而适合使用。
具体而言，Al-Mg系合金是含有Mg：1.0～6.5质量％，还含有Cu：0.070质量％以下、Zn：0.60质量％以下、Fe：0.50质量％以下、Si：0.50质量％以下、Cr：0.20质量％以下、Mn：0.50质量％以下、Zr：0.20质量％以下的1种或2种以上，剩余部分由铝和不可避免的杂质及其他微量元素构成的铝合金。
Al-Fe系合金是含有作为必须元素的Fe以及作为选择元素的Mn和Ni中的1种或2种，具有这些Fe、Mn及Ni的含量的合计为1.00～7.00质量％的关系，进而还含有Si：14.0质量％以下、Zn：0.7质量％以下、Cu：1.0质量％以下、Mg：3.5质量％以下、Cr：0.30质量％以下、Zr：0.20质量％以下的1种或2种以上，剩余部分由铝和不可避免的杂质及其他微量元素构成的铝合金。
以下，对铝合金基板的制造方法进行说明。
首先，通过半连续铸造法制作铸锭，对其进行热轧及冷轧加工，制作期望的厚度的板材。或者，通过连续铸造制作板材，对其进行冷轧加工，制作期望的厚度的板材。出于使组织均质化的目的，也可以对铸锭实施热处理。出于提高加工性等目的，也可以对冷轧前、冷轧的中途、冷轧后的板材实施热处理。
接着，通过冲压机对如上所述制作的板材进行冲裁加工，制作具有期望的内径尺寸、外径尺寸的圆盘状的坯料。之后，出于减小坯料的平坦度的目的，将坯料彼此层叠，对层叠坯料施加负荷，进行加热处理。
接着，通过车床加工机对坯料的内径部、外径部进行切削加工，制作具有期望的内径尺寸、外径尺寸以及期望的长度的倒角部的T基板。进而，也可以对坯料两面的表面进行切削加工，制成具有期望的厚度的板厚的T基板。进而，出于除去因切削加工而在材料内部产生的加工变形的目的，也可以对T基板实施加热处理。
接着，通过磨削加工机对T基板两面的表面进行磨削，制作期望的厚度的G基板。进而，出于除去因磨削加工而在材料内部产生的加工变形的目的，也可以对G基板实施加热处理。
接着，制作在G基板的包含表面、侧面、倒角面的所有面上使期望的厚度的镀敷成膜的M基板。首先，以提高镀敷紧密粘接性为目的，对G基板进行前处理。接下来进行镀敷处理。镀敷优选使用Ni-P无电解镀敷。进而，出于除去Ni-P无电解镀敷的内部应力的目的，也可以对M基板实施加热处理。
接着，通过研磨加工机对M基板两面的表面进行研磨，制作期望的厚度的基板、即铝合金基板。通过该方法制作的铝合金基板的厚度的下限值为0.3mm。其原因在于，在通过研磨加工机进行研磨时，保持铝合金基板的被称为载体的部件的厚度。只要载体的厚度为作为被加工物的铝合金基板的厚度以上，即可任意选择，但若载体过薄则强度不足，会在研磨加工中破损。从载体强度的观点出发，载体的厚度优选为0.3mm以上。因此，作为被加工物的铝合金基板的厚度的下限值为0.3mm。此外，载体优选使用芳族聚酰胺树脂、环氧树脂等树脂制的载体。以提高强度为目的，有时也含有碳纤维、玻璃纤维等纤维状加强材料。
接着，在铝合金基板的表面使基底层、磁性层、保护层、润滑层成膜。由此，得到磁盘30。
(玻璃基板)
铝硅酸盐玻璃的硬度较强，适合用于玻璃基板。具体而言，铝硅酸盐玻璃具有如下构成：以SiO2：55～70质量％为主成分，含有Al2O3：25质量％以下、Li2O：12质量％以下、Na2O：12质量％以下、K2O：8质量％以下、MgO：7质量％以下、CaO：10质量％以下、ZrO2：10质量％以下、TiO2：1质量％以下的1种或2种以上，剩余部分由不可避免的杂质及其他微量元素构成。
以下，对玻璃基板的制造方法进行说明。
首先，将制备为规定的化学成分的玻璃原材料溶解，通过直接压制法从两面对该熔融块进行冲压成形，制作具有期望的厚度的玻璃原板。玻璃原板的制作并不限定于所述直接压制法，也可以是浮法、熔融法、再引法等。
接着，将该玻璃原板卷绕成圆环状，进而对内径部和外径部进行研磨加工，制成具有期望的内径尺寸、外径尺寸、倒角长度的圆环状玻璃板。
接着，通过磨削加工机对该圆环状玻璃板两面的表面进行磨削，制成具有期望的板厚、平坦度的圆环状玻璃基板。
进而，通过研磨加工机对该圆环状玻璃板两面的表面进行研磨，制作期望的厚度的基板、即玻璃基板。也可以在研磨加工的中途，进行使用硝酸钠溶液、硝酸钾溶液等的化学强化处理。
通过该方法制作的玻璃基板的厚度的下限值为0.3mm。其原因在于，在通过研磨加工机进行研磨时，保持玻璃基板的被称为载体的部件的厚度。只要载体的厚度为作为被加工物的玻璃基板的厚度以上便可任意选择，但若载体过薄则强度不足，会在研磨加工中破损。从载体强度的观点出发，载体的厚度优选为0.3mm以上。因此，作为被加工物的玻璃基板的厚度的下限值为0.3mm。此外，载体优选使用芳族聚酰胺树脂、环氧树脂等树脂制的载体。以提高强度为目的，有时也含有碳纤维、玻璃纤维等纤维状加强材料。
(耐冲击性)
如图5所示，在磁盘装置100从外部受到冲击的情况下，磁盘30产生挠曲，磁盘30与例如斜坡加载60碰撞。如上所述，斜坡加载60是以在磁盘装置100的非动作时使头部42退避为目的，搭载于在磁盘30外周部侧最接近磁盘30的位置的树脂制的部件。若磁盘30与斜坡加载60碰撞，则斜坡加载60的一部分缺损而产生异物、或在磁盘30上产生损伤，成为故障的原因。磁盘30的刚性越高，挠曲量越小，故障的发生概率越降低。即，磁盘30的刚性越高，耐冲击性越提高。
(耐颤振性)
在磁盘装置100的动作过程中，磁盘30高速旋转。其转速例如为7200rpm。磁盘30高速旋转时，磁盘30装置内的气体产生紊流，磁盘30振动。将该振动现象称为颤振。若磁盘30振动，则头部42的位置精度降低，成为读取错误的原因。磁盘30的刚性越高，振动量越小，读写错误的概率越降低。即，磁盘30的刚性越高，耐颤振性越提高。此外，已知出于减少磁盘装置100内的气体的紊流的目的，在磁盘装置100内填充氦来代替空气的技术。
(磁盘的刚性)
磁盘30的耐冲击性由磁盘30受到冲击造成的加速度时的磁盘30的挠曲量的大小表示。磁盘30的耐颤振性由受到因磁盘30高速旋转而产生的气体的紊流时的磁盘30的挠曲量的大小表示。即，磁盘30的耐冲击性和耐颤振性由磁盘30是否容易挠曲决定。
关于磁盘30的挠曲量，能通过以下模型来考虑：磁盘30是将内周侧进行区域AX固定的圆板，相对于圆板的中心承受对称形的垂直载荷，在旋转轴Z产生轴对象的挠曲，如《机械工学便览/第4编材料力学/第5章板/第36表－18》所示，能够通过以下式1计算。
[式1]
ω是圆板的挠曲量，2a是圆板的直径，2b是圆板的内周固定部的直径，r是距圆板的中心的距离，p是每单位面积的载荷，D＝Eh 3/12(1－ν2)：板的弯曲刚性，E是圆板的杨氏模量，h是圆板的厚度，ν是圆板的泊松比。
将此与图2和图3所示的磁盘装置100内的参数对应，则磁盘的外半径Rd＝a，间隔件80与磁盘30的接触部的外半径Rsso＝b，磁盘30的厚度Td＝h，磁盘30的每单位面积的载荷p＝ρTd，其中ρ是磁盘30的密度。进而，磁盘30最外周位置处的挠曲量ωmax通过带入r＝Rd而求出。若反映这些，则式1能够转换为式2。此外，图2和图5所示的区域AX是被轮毂90的大径部92、间隔件80的接触面以及夹具70夹着而牢固地固定磁盘30的区域，认为是刚体。
[式2]
即，磁盘30的最外周位置处的挠曲量ωmax能够由磁盘30的外半径Rd、磁盘30的厚度Td、间隔件80与磁盘30的接触部的外半径Rsso、磁盘30的杨氏模量E、磁盘30的密度ρ、磁盘30的泊松比ν的函数表示。此外，式1以及由式1导出的式2，不仅能够适用于磁盘30，还能够适用于磁盘基板、磁盘用途之外的盘等将内周部固定的所有圆板。
磁盘30或磁盘基板的密度ρ能够通过阿基米德法求出，杨氏模量E和泊松比ν能够通过超声波脉冲法等求出。此外，在磁盘30的基板由铝合金基板构成的情况下，由于铝合金基板是铝合金与Ni-P镀敷的复合体，因此ρ、E、ν依赖于铝合金厚度与Ni-P镀敷厚度，但如上所述ρ能够通过阿基米德法求出，E和ν能够通过超声波脉冲法等求出。
(磁盘装置的数据区域)
若将每1张磁盘两面的数据区域记为Sd、将所搭载的磁盘的张数记为N、将磁盘的数据区域的内半径记为Rddi、将磁盘的数据区域的外半径记为Rddo，则磁盘装置内的数据区域S通过以下式3计算。
[式3]
(磁盘装置100的起动时的消耗功率)
磁盘装置100的消耗功率越低越优选。在此，着眼于磁盘装置100的起动时、即磁盘30从停止状态达到稳定状态(例如7200rpm)为止，内置有主轴电机的直径25mm的轮毂90所进行的做功量。轮毂90所进行的做功量是使由磁盘30和间隔件80构成的层叠体(中空的圆柱)绕旋转轴Z旋转，该做功量与由磁盘30和间隔件80构成的层叠体的惯性力矩成正比。将磁盘从停止状态达到稳定状态为止的角加速度设为恒定值。
首先，如《机械工学便览/第3编力学/第2章重心及惯性力矩/2·2·5e中空直圆柱》所示，中空直圆柱的惯性力矩Iz能够通过以下式4计算。
[式4]
m是中空直圆柱的质量，R是中空直圆柱的外半径，r是中空直圆柱的内半径。由磁盘30和间隔件80构成的层叠体的惯性力矩Ids是磁盘30的惯性力矩Id与间隔件80的惯性力矩Is的和，使用式4进行计算则得到式5。
[式5]
Ids＝Id+Is…(式5)
md是磁盘30的总质量，ρ是磁盘30的密度，N是磁盘30的张数，Td是磁盘30的厚度，Rd是磁盘30的外半径，ms是间隔件80的总质量，ρs是间隔件80的密度，N－1是间隔件80的张数，Ts是间隔件的厚度、Rso是间隔件80的外半径。Rsi是间隔件的内半径＝磁盘的内半径＝25mm。
根据这些参数，能够估算磁盘30从停止状态达到稳定状态为止轮毂90所进行的做功量、即磁盘装置100的起动时的消耗功率。
在磁盘装置100搭载由铝合金基板构成的磁盘30的情况下，磁盘30的厚度Td为0.47mm以上0.55mm以下，磁盘30的张数N为10张，间隔件80的外径2Rso为38mm以上42mm以下，间隔件80的厚度Ts为1.5mm以上即可。由此，起动时的消耗功率性优异。
在磁盘装置100搭载由玻璃基板构成的磁盘30的情况下，磁盘30的厚度Td为0.37mm以上0.41mm以下，磁盘30的张数N为10张，间隔件80的外径2Rso为39mm以上42mm以下，间隔件80的厚度Ts为1.6mm以上即可。由此，起动时的消耗功率性优异。
如上所述，根据本实施方式的磁盘装置100及间隔件80，通过将间隔件80的外径2Rso设定为上述值，能够提供一种不增加磁盘30的挠曲量、即在维持磁盘装置100的耐冲击性和耐颤振性的状态下，扩大磁盘装置100内的数据区域，高容量的3.5英寸磁盘装置100。进而，通过将间隔件80的厚度设定为上述值，能够确保适于HAMR或MAMR用途的磁盘间距离。另外，通过将间隔件80的外径2Rso、磁盘30的厚度Td以及张数N设定为上述值，能够提供一种起动时的消耗功率性优异的磁盘装置100。因此，能够提供一种具有优异的耐冲击性和耐颤振性，磁盘装置100内的数据区域大的磁盘装置100及间隔件80。通过将磁盘装置100搭载于数据中心，能够有助于数据中心的高容量化。另外，通过使磁盘装置100内的间隔件80的外径增大来抑制磁盘的挠曲，通过使磁盘30的厚度变薄而增加搭载张数来扩大数据区域这样的本实施方式的思想，不限于3.5英寸磁盘装置100，能够应用于所有尺寸的磁盘装置100。磁盘30的种类不限于由铝合金基板以及玻璃基板构成的磁盘30，能够应用于所有种类的磁盘30。
(变形例)
在上述实施方式中，说明了磁盘30和间隔件80的内径2Rsi为25mm的示例。间隔件80的作用是确保多个磁盘30彼此的间隔，以及通过与磁盘30接触、紧密粘接，而向不与轮毂90或夹具70直接接触的磁盘30传递轮毂90的旋转驱动力。若能够发挥这些作用，则内径2Rsi没有特别限定。若图4所示的间隔件80的接触部83的径向上的长度Rst＝Rsso－Rssi为7mm以上，则能够发挥上述作用。在间隔件80的倒角部81的长度Lso相对于长度Rst充分小的情况下，间隔件80的内半径Rsi优选为外半径Rso－7mm以下。在这种情况下，能够确保间隔件80的接触部83的径向上的长度Rst＝Rsso－Rssi为7mm以上。
实施例
以下，基于实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不限定于此。
(磁盘的挠曲量)
关于磁盘30的最外周位置处的挠曲量ωmax，将磁盘30的挠曲量ωmax的实测值与由式2求出的计算值进行比较，式2表示能够预测实际的磁盘30的挠曲量ωmax。
首先，通过半连续铸造法制作Fe＝0.7质量％、Mn＝0.9质量％、Ni＝1.7质量％、Si＝0.06质量％、Zn＝0.3质量％、Cu＝0.02质量％、剩余部分由铝和不可避免的杂质及其他微量元素构成的铝合金的铸锭。
接着，对通过半连续铸造法制作的铸锭进行均热处理、热轧及冷轧加工，制作板材。通过冲压机对该板材进行冲裁加工，将其层叠并施加负载，进行加热处理，制作坯料。通过车床加工机对该坯料的内径部、外径部进行切削加工，对两面的表面进行切削加工、磨削加工，制作铝合金基板(G基板)。铝合金基板的内径为25mm，外径为97mm。制作了铝合金基板的板厚为0.604mm、0.480mm以及0.461mm这3种。
对于这些铝合金基板，使用冲击试验装置对铝合金基板的挠曲量ωmax进行实测。冲击试验装置包括用间隔件夹持并固定铝合金基板的轮毂和夹具、以及测量铝合金基板的最外周位置的位移的传感器。间隔件为铝制，使用外径32mm、内径25mm、厚度1.7mm的间隔件。将铝合金基板用间隔件夹持而设置于冲击试验装置，赋予加速度50G、作用时间3ms的冲击，对由冲击造成的铝合金基板的最外周位置处的挠曲量ωmax进行实测。挠曲量ωmax的测定对各样品实施3次。之后，将板厚0.461mm的平均挠曲量ωmax设为100％，求出各板厚的挠曲量ωmax的相对值。
此外，若由冲击造成的磁盘30的挠曲量大，则与磁盘装置100内的部件、例如与斜坡加载60强烈碰撞，斜坡加载60的一部分缺损而产生异物、或在磁盘30上产生损伤，成为故障的原因。因此，磁盘30的挠曲量越小，耐冲击性越好。磁盘30是在铝合金基板上使基底层、磁性层、保护层、润滑层成膜而成的，磁盘30的挠曲量ωmax能够与铝合金基板的挠曲量ωmax近似。
接着，使用式2，计算铝合金基板的最外周位置处的挠曲量。设为铝合金基板的外径2Rd＝97mm，铝合金基板的厚度Td＝0.604mm、0.480mm、0.461mm这3个水准，间隔件84与铝合金基板的接触部的外直径2Rsso＝31.8mm，E＝79GPa，ρ＝2.7g/cm3，ν＝0.33。之后，将板厚0.461mm的挠曲量设为100％，求出相对值。
将这样求出的铝合金基板的最外周位置处的挠曲量的实测值与计算值示于图6。实测值与计算值大致一致，式2表示能够预测实际的磁盘30的挠曲量。
(耐冲击性和耐颤振性)
接着，以市售的磁盘装置为基准，示出磁盘装置100能够在维持耐冲击性和耐颤振性的状态下，扩大磁盘装置内的数据区域。
市售的磁盘装置的磁盘的外半径Rd、磁盘的厚度Td、间隔件的外半径Rso、间隔件的厚度Ts、间隔件与磁盘的接触部的外半径Rsso用游标卡尺进行实测。
耐冲击性和耐颤振性使用式2以磁盘的最外周位置处的挠曲量的大小进行评价。将基准的挠曲量设为100％进行相对评价，将为100％以下的事例记为良好。
磁盘装置100内的数据区域S使用式3计算。其中，以磁盘30的数据区域S的内半径Rddi＝间隔件80的内半径Rsi+2mm，磁盘30的数据区域S的外半径Rddo＝间隔件80的外半径Rso－2mm进行计算。将基准的数据区域S设为100％进行相对评价，将为100％以上的事例记为良好。
磁盘装置100起动时的消耗功率使用式5对由磁盘30和间隔件80构成的层叠体的惯性力矩Ids进行计算而求出。将基准的惯性力矩Ids设为100％进行相对评价。将为100％以下的事例记为优选的例子。
(铝合金基板)
将搭载有9张由铝合金基板构成的外径95mm、内径25mm的磁盘的东芝制MG07ACA14TE设为基准A。将基准A、实施例以及比较例示于表1。基准A、实施例以及比较例的磁盘以E＝74Gpa、ρ＝2.8g/cm3、ν＝0.3，间隔件以ρs＝2.7g/cm3进行计算。
[表1]
[表2]
实施例1-1～1-27的磁盘的挠曲量为基准以下，且磁盘装置内的数据区域为基准以上。在图7中，以横轴为磁盘的厚度Td，以纵轴为间隔件的外径2Rso，将磁盘的挠曲量为基准以下的实施例用良好○表示，将超过基准的比较例用不良×表示，将基准A用□表示。另外，在图8中，以横轴为磁盘的张数N，以纵轴为间隔件的外径2Rso，将磁盘装置内的数据区域为基准以上的实施例用○表示，将小于基准的比较例用×表示，将基准A用□表示。
根据以上，示出在搭载有由铝合金基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置的情况下，若磁盘的厚度Td＝0.3～0.6mm，磁盘的张数N＝10～16张，间隔件的外径2Rso满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N2+16.5N－73，则磁盘的挠曲量为基准以下，数据区域为基准以上。
优选为，为了使搭载有激光元件的HAMR用的磁头堆叠组件或搭载有微波产生元件的MAMR用的磁头堆叠组件运转而确保充分的磁盘间的距离1.5mm以上，磁盘装置起动时的消耗功率为基准以下。在表1的综合评价中用◎表示的实施例1-1～1-9相当于此。
如表2所示，比较例1-1～1-7的磁盘的挠曲量比基准大，耐冲击性和耐颤振性差。比较例1-8～1-18的磁盘装置内的数据区域比基准小，不能实现高容量化。
(玻璃基板)
将搭载有9张由玻璃基板构成的外径97mm、内径25mm的磁盘的希捷制Exos X16ST16000NM001G设为基准B。将基准B以及实施例和比较例示于表3和表4。基准B、实施例以及比较例的磁盘以E＝83Gpa、ρ＝2.5g/cm3、ν＝0.23，间隔件以ρs＝4.4g/cm3进行计算。
[表3]
[表4]
实施例2-1～2-30的磁盘的挠曲量为基准以下，且磁盘装置内的数据区域为基准以上。在图9中，以横轴为磁盘的厚度Td，以纵轴为间隔件的外径2Rso，将磁盘的挠曲量为基准以上的实施例用○表示，将小于基准的比较例用×表示，将基准B用□表示。在图10中，以横轴为磁盘的张数N，以纵轴为间隔件的外径2Rso，将磁盘装置内的数据区域为基准以上的实施例用○表示，将小于基准的比较例用×表示，将基准B用□表示。
根据以上，示出在搭载有由玻璃基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置的情况下，若磁盘的厚度Td＝0.3～0.49mm，磁盘的张数N＝10～16张，间隔件的外径2Rso满足2Rso≧－74Td+69.3且2Rso≦－0.42N 2+14.8N－63.1，则磁盘的挠曲量为基准以下，数据区域为基准以上。
更优选为，为了使搭载有激光元件的HAMR用的磁头堆叠组件或搭载有微波产生元件的MAMR用的磁头堆叠组件运转而确保充分的磁盘间的距离1.6mm以上，磁盘装置起动时的消耗功率为基准以下。在表3的综合评价中用◎◎表示的实施例2-1～2-7相当于此。
如表4所示，比较例2-1、2-3～2-5的磁盘的挠曲量比基准大，耐冲击性和耐颤振性差。比较例2-6～2-12的磁盘装置内的数据区域比基准小，不能实现高容量化。
此外，作为磁盘，在铝合金基板和玻璃基板这二者中，磁盘的挠曲量为基准以下，数据区域为基准以上的范围如下所述。
是搭载有由铝合金基板或玻璃基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置，且磁盘的厚度Td＝0.3～0.49mm，磁盘的张数N＝10～16张，间隔件的外径2Rso满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N 2+16.5N－73的区域。
如上所述，可知通过将间隔件80的外径2Rso设定为上述值，能够提供一种不增加磁盘30的挠曲量、即在维持磁盘装置100的耐冲击性和耐颤振性的状态下，扩大磁盘装置100内的数据区域，高容量的3.5英寸磁盘装置100。另外，可知通过将间隔件80的外径2Rso、磁盘30的厚度Td以及张数N设定为上述值，能够提供一种起动时的消耗功率性优异的磁盘装置100。
本发明在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下能够进行各种实施方式和变形。另外，上述实施方式用于说明本发明，并不限定本发明的范围。即，本发明的范围不是由实施方式表示，而是由权利要求书表示。并且，在权利要求书以及与其同等的发明的意义的范围内实施的各种变形被视为本发明的范围内。
本申请基于2020年11月19日申请的日本专利申请特愿2020-192623号。在本说明书中，将日本专利申请特愿2020-192623号的说明书、权利要求书以及附图整体作为参照援引于此。
[附图标记说明]
10 壳体
20 基台
30 磁盘
31 铝合金基板
40 磁头堆叠组件
41 臂
42 头部
50 音圈电机
60 斜坡加载
70 夹具
80 间隔件
81、82 倒角部
83 接触部
90 轮毂
91 小径部
92 大径部
100 磁盘装置
D 进深
W 宽度
H 高度
N 张数
Z 旋转轴
AX 区域
ωmax 挠曲量
Rd 外半径
Td、Ts 厚度
T 层叠高度
Rsi Rssi Rddi内半径
Rso Rsso Rddo 外半径

Claims (5)

1.一种磁盘装置，是搭载有由铝合金基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置，其特征在于，
层叠配置的磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.6mm以下，所述磁盘的张数N为10张以上16张以下，配置于所述磁盘间的间隔件的外径2Rso为35mm以上65mm以下；
所述间隔件的外径2Rso(mm)满足2Rso≧－60Td+70且2Rso≦－0.5N2+16.5N－73。
2.如权利要求1所述的磁盘装置，其特征在于，
所述磁盘的厚度Td为0.47mm以上0.55mm以下，所述磁盘的张数N为10张，所述间隔件的外径2Rso为38mm以上42mm以下，所述间隔件的厚度为1.5mm以上，起动时的消耗功率性优异。
3.一种磁盘装置，是搭载有由玻璃基板构成的磁盘的3.5英寸磁盘装置，其特征在于，
层叠配置的磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.6mm以下，所述磁盘的张数N为10张以上16张以下，配置于所述磁盘间的间隔件的外径2Rso为35mm以上65mm以下；
所述磁盘的厚度Td为0.3mm以上0.49mm以下，所述间隔件的外径2Rso(mm)满足2Rso≧－74Td+69.3且2Rso≦－0.42N 2+14.8N－63.1。
4.如权利要求3所述的磁盘装置，其特征在于，
所述磁盘的厚度Td为0.37mm以上0.41mm以下，所述磁盘的张数N为10张，所述间隔件的外径2Rso为39mm以上42mm以下，所述间隔件的厚度为1.6mm以上，起动时的消耗功率性优异。
5.如权利要求1至4的任意一项所述的磁盘装置，其特征在于，
通过热辅助磁记录方式或微波辅助磁记录方式进行记录。
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