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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetplattenlaufwerk.
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STAND DER TECHNIK
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In
den letzten Jahren stieg die Nachfrage nach Magnetplattenlaufwerken
mit hoher Kapazität und
geringer Größe. Auf
der Ebene der gegenwärtigen
Produkte befinden sich Magnetplattenlaufwerke mit flachen äußeren Abmessungen
von 2,54 cm (1,0 Zoll) in der kommerziellen Stufe.
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Die
herkömmlichen
Magnetplattenlaufwerke weisen eine Konfiguration mit einem Motor
in der Nabe (Nabenmotor) oder eine Konfiguration mit einem Motor
unter der Nabe auf. Der Nabenmotor ist so aufgebaut, daß ein magnetischer
Kreis, der einen Rotor und einen Stator einschließt, in der
Mittelnabe der Spindel angeordnet ist, auf der sich die Platten befinden.
Diese Anordnung ist weit verbreitet. Bei einem Motor unter der Nabe
befindet sich der magnetische Kreis mit dem Rotor und dem Stator
näher an der
Basis als der Nabenabschnitt, auf dem sich die Platten befinden.
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Die
in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 6-68592 beschriebene
Konfiguration ist ein Beispiel für
einen Plattenlaufwerkaufbau mit einem Nabenmotor.
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Wie
in der 2 dieser Druckschrift gezeigt, umfaßt dieser
Aufbau einen Nabenmotor mit fester Achse, wobei die Nabe an einer
Achse angeordnet ist, die mittels Lager an einer Basis befestigt
ist. In der Nabe befinden sich Magnete, die einen Rotor bilden,
und an der Basis ein Stator.
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In
der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 7-182771 ist eine
Magnetplattenlaufwerkkonfiguration mit einem Motor unter der Nabe
beschrieben.
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Wie
in der 2 dieser Druckschrift gezeigt, wird dabei ein
Motor unter der Nabe mit fester Achse verwendet, wobei die Nabe
an einer festen Achse angeordnet ist, die mittels Lager an einer
Basis befestigt ist. Einen Rotor bildende Magnete sind unter der Nabe
angeordnet und ein Stator an der Basis.
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Die
JP-A-2005-176507 und die JP-A-2000-100060 beschreiben ebenfalls
unter der Nabe befindliche Motoren für Magnetplattenlaufwerke. Die
EP-A-1239845, Stand der Technik nach Art. 54(3) EPC, beschreibt
ein Magnetplattenlaufwerk kleiner Bauform, bei dem auch ein unter
der Nabe befindlicher Motor verwendet wird.
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In
den letzten Jahren stieg die Nachfrage nach flachen Magnetplattenlaufwerken.
Auch wenn das Laufwerk im Prinzip dadurch dünner gemacht werden kann, daß die einzelnen
Komponenten dünn ausgestaltet
werden, so schließen
die Komponenten auch solche ein, die nicht einfach dünn ausgebildet werden
können.
Eine dieser Komponenten ist das Gehäuse.
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Unabhängig davon,
ob die Achse sich dreht oder feststeht, ist sie die Mittelachse,
um die sich die Nabe dreht. Der Bereich der Basis in der Nähe der Achse
muß daher
eine gewisse Dicke aufweisen, um die von Achse ausgeübten Kräfte aufnehmen
zu können.
Außerdem
braucht die Basis eine gewisse Masse, um die durch die Rotation
der Nabe ausgeübten Kräfte aufnehmen
zu können.
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Eine
Aussparung in der Basis wird daher vorzugsweise von der Achse entfernt
vorgesehen. Wenn die Aussparung sich in der Nähe der Achse befindet, ist
die Fläche
der Aussparung vorzugsweise klein.
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Da
beim Stand der Technik der Stator die Achse abdeckt, muß jedoch
die Aussparung in der Basis kreisförmig oder kreisringförmig um
die Achse ausgeführt
werden, um durch Absenken der Position des Stators auf der Seite
der Basis die Vorrichtung flacher machen zu können. Beim Stand der Technik wurde
somit nicht berücksichtigt,
daß das
Gehäuse dünner wird,
wovon die Stabilität
beeinflußt
wird.
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Im
Stand der Technik wird auch nur angegeben, daß der Stator an der Basis angebracht
ist; die Anordnung von Stator und anderen Elementen, insbesondere
die Beziehung zwischen dem Stator und dem der Basis gegenüberliegenden
Gehäuse
wird nicht berücksichtigt.
Außerdem
wird die Veränderung der
Festigkeit des Gehäuses
nicht berücksichtigt.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, bei erhöhter Stabilität eines
Gehäuses
ein Magnetplattenlaufwerk dünner
zu machen.
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Diese
Aufgabe wird mit dem Magnetplattenlaufwerk nach Patentanspruch 1
gelöst.
Die Unteransprüche
betreffen bevorzugte Ausführungsformen der
Erfindung.
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Neben
dem Gehäuse
umfassen die Komponenten, die nicht dünner gemacht werden können, den
Spindelmotor und die Batterie.
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Bei
einer Magnetplatte ist es erforderlich, den Magnetkopf von der Oberfläche der
Magnetplatte zurückzuziehen,
bevor die Rotation des Spindelmotors gestoppt wird. Im Normalbetrieb
wird dazu eine externe Energiequelle verwendet; bei einer unvorhergesehenen
Unterbrechung der Energieversorgung kann jedoch die externe Energiequelle
dazu nicht mehr verwendet werden.
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Um
diese Operation auszuführen,
wird eine interne Energiequelle benötigt, die mit dem Motor (Linearmotor)
zum Verschieben des Magnetkopfes verbunden ist. Im allgemeinen führt eine
Batterie diese Funktion aus. Wegen der erforderlichen Kapazität muß dazu eine
große
Batterie mit großer
Kapazität gewählt werden.
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Wenn
auf einer Leiterplatte mehrere kleine Batterien angeordnet werden,
ergeben sich daraus Probleme durch die verringerte Leistungsfähigkeit aufgrund
des Leitungswiderstandes, der großen erforderlichen Fläche undsoweiter.
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Entsprechend
umfaßt
eine Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung Maßnahmen
zum Verhindern einer Verringerung der Stabilität des Gehäuses sowie zur Verkleinerung
des Batterie-Unterbringungsbereichs, um ein Magnetplattenlaufwerk
kleiner machen zu können
und das Laufwerk dünner auszugestalten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der obigen Aufgabe eine
Basis, von der zumindest eine Seite in einem Gehäuse enthalten ist; eine an
der Basis befestigte Achse; ein um die Achse als Rotationsachse
sich drehender Rotor; ein den Rotor drehender Stator und eine Magnetplatte
vorgesehen, wobei der Stator an einer der Basis gegenüberliegenden
Fläche
angebracht ist. Da der Stator nicht an der Basis, sondern an der
der Basis gegenüberliegenden
Seite angebracht ist, kann ein Abschnitt der Fläche, der von der Achse weit
weg ist, reduziert werden, wobei in der Umgebung der Achse die Dicke
erhalten bleibt, die für
diesen Bereich der Basis erforderlich ist. Mit anderen Worten wird
mit einer Ausgestaltung nach diesem Aspekt das Magnetplattenlaufwerk
dünn, ohne
daß sich
die Stabilität
des Gehäuses
verringert.
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Gemäß einem
anderen Beispiel werden eine weichmagnetische Metallplatte, eine
auf den gegenüberliegenden
Oberflächen
der weichmagnetischen Metallplatte angebrachte Verdrahtung und eine Durchgangsöffnung vorgesehen,
die die Verdrahtung auf den gegenüberliegenden Oberflächen der
weichmagnetischen Metallplatte miteinander verbindet, wobei die
Verdrahtung und die Durchgangsöffnung spiralförmig ausgestaltet
sind, um eine Spule zu bilden. Mit dieser Ausgestaltung kann der
Stator dünn ausgebildet
werden, wobei der Leiterplattenherstellungsprozeß verwendet werden kann, ohne
daß er verändert werden
muß. Da
der Herstellungsprozeß für elektronische
Leiterplatten (die Herstellungstechnik für gedruckte Leiterplatten)
angewendet wird, können
aus dem gleichen Material eine elektronische Leiterplatte und der
Statorkern ausgebildet werden. Da sie aus dem gleichen Material
sind, werden sie in einem Vorgang hergestellt, wodurch das Magnetplattenlaufwerk
dünn gemacht
werden kann, ohne daß die
Stabilität
des Gehäuses
darunter leidet.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine Aufsicht auf ein Magnetplattenlaufwerk;
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2 eine
Schnittansicht längs
der Linie A1-A2 in der 1;
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3 eine
Schnittansicht längs
der Linie B1-B2 in der 1;
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4 eine
vergrößerte Ansicht
des Bereichs C in der 1;
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5 eine
Schnittansicht längs
der Linie D1-D2 in der 4;
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6 eine
Schnittansicht längs
der Linie E1-E2 in der 4;
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7 eine
Schnittansicht einer elektronischen Schaltung, die einen Teil einer
Metallkern-Leiterplatte bildet; und
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8 eine
Tabelle mit Statordicken und Motorleistungen.
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BESTE ART DER ERFINDUNGSAUSFÜHRUNG
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Anhand
der Zeichnungen wird nun eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Magnetplattenlaufwerks
beschrieben.
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Das
Magnetplattenlaufwerk umfaßt
im wesentlichen einen Magnetkopf-Positioniermechanismus, eine Magnetplatte,
ein Gehäuse
(eine Abdeckung und eine Basis) aus Aluminium, eine Steckerleiste,
eine Achse, einen Rotorabschnitt und einen Statorabschnitt.
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Die äußeren Abmessungen
(43 mm × 36
mm × 3,3
mm) der Vorrichtung sind die gleichen wie bei einem Compactflashspeicher
Typ 1.
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Die 1 ist
eine Aufsicht auf das Magnetplattenlaufwerk, wobei die Abdeckung
von der Oberseite des Gehäuses
des Laufwerks entfernt wurde. Bei diesem Magnetplattenlaufwerk wird
eine Leiterplatte mit einem Stator mit Klebstoff an der oberen Abdeckung
befestigt, bevor die Platte fest mit der oberen Abdeckung verschraubt
wird.
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In
der 1 bezeichnet das Bezugszeichen 100 eine
Metallkern-Leiterplatte 100 mit einer weichmagnetischen
Metallplatte als Kernmaterial. Die Metallkern-Leiterplatte 100 ist
allgemein mit zwei Löchern
versehen. Diese beiden Löcher
sind für
den Magnetkopf-Positioniermechanismus 110 und die Mittelachse 120 für die Drehung
der Magnetplatte vorgesehen. Der Magnetkopf-Positioniermechanismus 110 umfaßt einen
Arm 111, auf dem ein Magnetkopf angebracht ist. Im Loch 120 sind
unter der Leiterplatte ein Rotormagnet (Permanentmagnet) 121 und
eine Magnetplatte 122 angebracht. Außerhalb der Bereiche der Löcher in
der Metallkern-Leiterplatte 100 sind eine Statorspule 101 und
eine Verdrahtung ausgebildet. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet
ein Schraubenloch zum Befestigen der Metallkern-Leiterplatte am
Gehäuse 103.
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Ein
Teil der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetplattenlaufwerks
wird anhand der 2 beschrieben, die einen Schnitt
längs der
Linie A1-A2 in der 1 zeigt. Der Magnetkopf-Positioniermechanismus 110 ist
mittels eines Lagers 113 drehbar an einer festen Achse 112 angebracht.
Der Magnetkopf-Positioniermechanismus 110 ist mit einer
Spulenanordnung 114 eines Linearmotors zum Positionieren
des Magnetkopfes 117 und der Armanordnung 111 versehen,
auf der der Magnetkopf 117 angebracht ist. Die Spulenanordnung 114 ist
zwischen einem Magnet 115 und einem Joch 116 angeordnet.
Der Linearmotor des Magnetkopf-Positioniermechanismusses besteht
aus den Elementen 110 bis 116. Auf der zum Gehäuse 103 zeigenden
Seite ist eine innere Mechanismus-Schutzabdeckung 104 für das Magnetplattenlaufwerk
vorgesehen.
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Ein
Teil der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetplattenlaufwerks
wird nun anhand der 3 beschrieben, die einen Schnitt
längs der
Linie B1-B2 in der 1 zeigt. Der Rotormagnet 121 und die
Magnetplatte 122 sind an der Mittelachse 120 für die Drehung
der Magnetplatte angeordnet, die der Mittelpunkt ist, um den sich
die Magnetplatte dreht. Die Mittelachse 120 für die Drehung
der Magnetplatte ist mittels einer beweglichen drehbaren Achse 123 am
Lager 124 angebracht. Das Lager ist am Gehäuse 103 befestigt.
Nabe ist der Oberbegriff für
die Elemente 120, 121, 123 und 124,
die die Drehung der Magnetplatte übertragen.
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Eine
Steckerleiste 105 mit einer Anzahl von daran ausgebildeten
Signalstiften ist an einem Ende der Metallkern-Leiterplatte 100 angebracht, über die elektrische
Signale zu und von der Außenseite
gesendet und erhalten werden. Auf die Innenseite des Gehäuses der
Steckerleiste ist ein Dichtharz aufgebracht, das mit Wärme ausgehärtet wird,
damit die Durchgangslöcher
in der Steckerleiste abgedichtet sind. Dadurch wird verhindert,
daß von außen Staub eindringt
und auf die Oberfläche
der Magnetplatte gelangt. An der Metallkern-Leiterplatte ist eine
dünne Platte 106 zur
magnetischen Abschirmung angebracht.
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An
der Innenseite der Abdeckung ist überlappend mit der Magnetplatte
der Stator angebracht; die Innenseite der Abdeckung ist bezüglich des
ringförmigen
Permanentmagneten in der Zentrifugalrichtung der Achse angeordnet,
um die sich der Rotor dreht.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt, bildet die Metallkern-Leiterplatte 100,
in der der Kern durch das Aufeinanderstapeln von weichmagnetischen
Metallplatten ausgebildet wird, im wesentlichen das obere Flächenelement
des Gehäuses,
da die Metallkern-Leiterplatte 100 mit
der Abdeckung verbunden ist, die den oberen Teil des Gehäuses darstellt.
Die Festigkeit der Oberseite des Gehäuses ist damit erhöht; und
die Stoßfestigkeit
des Magnetplattenlaufwerks, das dünner ausgebildet werden kann,
ist insgesamt besser.
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Auch
ist die Stabilität
des Laufwerks insgesamt gegen Stöße deshalb
besser, weil als Kern des Stators die Metallkern-Leiterplatte verwendet
wird, die gegen Stöße unempfindlicher
ist als andere Elemente, so daß ein
dünnes,
kleines Magnetplattenlaufwerk ausgebildet werden kann.
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Die
Steckerleiste mit einer Anzahl von daran ausgebildeten Signalstiften
ist am Ende der Abdeckung angebracht, um elektrische Signale zu
und von der Außenseite
zu senden und zu erhalten. Auf die Innenseite des Gehäuses der
Steckerleiste ist das Dichtharz aufgebracht, das mit Wärme ausgehärtet wird,
damit von außen
kein Staub eindringen und auf die Oberfläche der Magnetplatte gelangen
kann. Die Durchgangslöcher
für die
physikalische elektrische Verbindung mit den Anschlußstiften
werden dadurch abgedichtet.
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Anhand
der 4, die eine vergrößerte Ansicht des Bereichs
C in der 1 ist, erfolgt nun eine Beschreibung
der Beziehung zwischen dem Stator und dem Rotormagnet.
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Die
Endabschnitte 107 der Statorpole (Kernstücke) sind
mit einem radialen Abstand dazu außerhalb des ringförmigen Rotormagneten
(Permanentmagneten) 121 angeordnet, der in Umfangsrichtung in 16 Pole
unterteilt und magnetisiert ist. Der Rotormagnet 121 ist
im wesentlichen am äußeren Ende des
Rotors angebracht. Die Statorpole 128 umfassen 24 Pole,
was das 1,5-fache der Anzahl der Pole des ringförmigen Permanentmagneten ist.
Der Rotor dreht sich aufgrund der magnetischen Kräfte, die
zwischen den Endabschnitten 107 der Statorpole und dem
Rotormagnet 121 erzeugt werden.
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Der
Stator weist einen Kern aus einem Stapel von weichmagnetischen Metallplatten
aus Siliziumeisen auf. Die Spulen, bei denen die Leitungen und die
Durchgangslöcher
in der Art einer Wicklung miteinander verbunden sind, sind mittels
isolierender Schichten um die Statorpole 108 angeordnet.
Der der Statorspule zugeführte
elektrische Strom wird gesteuert, um das auf den Rotormagnet einwirkende magnetische
Feld so zu kontrollieren, daß ein
Drehmoment entsteht, das den Rotorabschnitt in Drehung versetzt.
Die 4 zeigt die Spulen, die mit einem Verfahren zum
Herstellen von Leiterplatten ausgebildet werden. Die Statorpole 108 aus
einem Siliziumeisenkern werden durch ein organisches Isoliermaterial
isoliert, und auf dem organischen Isoliermaterial wird eine dünne Metallplatte
aus Kupfer so geätzt, daß eine Verdrahtung
in der Form einer großen
Anzahl von Streifen ausgebildet wird. Die Verdrahtungsschicht 132 ist
Teil der Statorspule.
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Die
Spule für
einen Statorpol wird anhand der 5 beschrieben,
die eine Schnittansicht längs der
Linie D1-D2 in der 4 zeigt. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
sind für
den Statorkern vier Lagen vorgesehen und vier Verdrahtungsschichten, das
heißt
jeweils zwei Verdrahtungsschichten über und unter der Statorkernschicht.
Der Statorpol ist an seinem Umfang mit einem organischen Isoliermaterial 131 bedeckt.
In Abschnitten des organischen Isoliermaterials sind Durchgangslöcher gebohrt,
die sich von der Vorderseite zur Rückseite davon erstrecken. Die
Innenseite der Durchgangslöcher
ist mit einer leitenden Beschichtung versehen, so daß eine zweiseitige
leitende Verdrahtung 133 entsteht. Diese Verdrahtung ist
mit den vier vorderen und hinteren Verdrahtungsschichten 132, 134 so
verbunden, daß sich Doppelspiralen
ergeben, wobei diese Verbindung in der Richtung der Mittelachse
E1-E2 der Statorpole in der 4 fortgesetzt
wird, wodurch die Statorspule entsteht. Durch die paarweise Verdrahtungsschicht an
der Vorderseite und der Rückseite
wird eine einfache Spirale ausgebildet.
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Die
Ausgestaltung der Statorpole wird nun anhand der 6 genauer
beschrieben, die einen Schnitt längs
E1-E2 in der 4 zeigt. Der Statorpol umfaßt einen
Spulenbildungsabschnitt und den Endabschnitt 107 des Statorpols,
in dem keine Spule ausgebildet ist. Der Endabschnitt des Statorpols 107, der
der Kernabschnitt des Statorpols ist, weist drei isolierende Verbindungsschichten 109 und
vier Statorpollagen aus weichmagnetischen Metallplatten auf, die
abwechselnd aufeinandergelegt sind, so daß sich insgesamt sieben Kernschichten
ergeben. Um eine doppelt gewickelte Spule zu bilden, umfaßt der Spulenbildungsabschnitt
die Verdrahtungsschichten 132, 134 an der Vorderseite
und der Rückseite
der Kernlagen aus weichmagnetischen Platten des Statorpols und vier
Spulenlagen, die unter Verwendung des isolierenden Verbindungsmaterials 131 an
der Vorder- und Rückseite
jeweils ausgebildet werden. Die Endfläche auf der Seite des Rotorpermanentmagneten 121 am
Endabschnitt des Statorpols 107 ist mit der organischen
Isolierschicht 109 bedeckt, um das Siliziumkernmaterial
zu schützen.
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Der
minimale Wert der Dicke des Stators wird durch die Größe des elektrischen
Stroms bestimmt, den der Spindelmotor benötigt, um einen rotierenden
Körper
mit einer bestimmten Drehzahl zu drehen; der rotierende Körper, an
dem der Magnetkopf mit einem Luftspalt dazwischen angeordnet ist, umfaßt den Rotor
und die Magnetplatte.
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Im
Spindelmotor weist der Stator 24 Pole auf und vier Lagen
aus Siliziumeisen mit jeweils einer Dicke von 0,1 mm; die metallische
Verdrahtungsschicht des Spulenabschnitts hat eine Dicke von 40 μm; der Stator
hat eine Dicke von 0,7 mm, wobei die Isolierschicht 35 μm dick ist;
die Linienbereite der Statorspule beträgt 150 μm und der Linienabstand 100 μm; und der
Durchgangslochabschnitt für
die Anzahl der Windungen pro Pol weist 40 Windungen mit
einem Außendurchmesser
von 100 μm
und einem Innendurchmesser von 60 μm auf. Das Konstantdrehmoment
des Motors wird bei einem Rotormagnet mit 16 Polen, 13,2
mm Außendurchmesser
und 0,7 mm Dicke zu etwa 0,0018 Nm (Newtonmeter) pro 1 A elektrischem
Strom bestimmt. Die Statorspule hat einen Gleichstromwiderstand
von etwa 6 Ω.
Der Spindelmotor soll bei gleichmäßiger Drehung ein Drehmoment
von etwa 0,00011 Nm erzeugen. Entsprechend benötigt der Spindelmotor gleichmäßig etwa
60 mA Strom.
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Das
Konstantdrehmoment (Kt) eines Motors wird im allgemeinen durch den
folgenden Ausdruck dargestellt: Kt = A × Wb × N × Ns (1),wobei A
eine Konstante, Wb die Magnetflußdichte zwischen dem Rotor
und dem Stator, N die Anzahl der Spulenwindungen pro Pol des Stators
und Ns die Anzahl der Pole pro Phase des Motors ist.
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Wenn
bei der vorliegenden Ausführungsform die
Dicke des Statorabschnitts in axialer Richtung gleich der des Rotormagneten
ist und die Verdrahtungsregel der Statorspule konstant bleibt, lassen sich
in Abhängigkeit
von der Statordicke Motoreigenschaften berechnen, wie sie numerisch
in der 8 angegeben sind.
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Wenn
der Stator zum Beispiel 0,35 mm dick ist, reicht für die Verdrahtungsschicht
der Leiterplatte eine einige einseitige Schicht nicht aus; es ist
erforderlich, zwei einseitige Verdrahtungsschichten in Betracht
zu ziehen. Es können
folgende Maßnahmen ergriffen
werden: In einem ersten Fall wird die Dicke der Spule und die der
Isolierschicht halbiert, um die Gesamtdicke davon bei 0,35 mm zu
halten; und in einem zweiten Fall wird der Kern nur 0,2 mm dick
gemacht und vier Verdrahtungsschichten wie gehabt verwendet, wodurch
die Gesamtdicke dann 0,5 mm beträgt.
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Bei
dieser Überlegung
unterscheiden sich die beiden Fälle
nur im jeweiligen Gleichstromwiderstand der Statorspulen; im ersten
Fall beträgt
er 12 Ω und
im zweiten Fall 6 Ω.
Die Sättigungs-Magnetflußdichte
des Statorpols (1,5 T) ergibt einen Sättigungsstrom von etwa 0,62
A. Der elektrische Strom beträgt bei
konstanter Drehung 60 mA und liegt in einem Bereich, in dem der
Statorpol nicht in der Sättigung
ist, was gleichwertig ist mit dem Beispiel mit 0,7 mm Dicke. Das
maximale Drehmoment liegt bei etwa 60%, was immer noch für einen
Spindelmotor verwendet werden kann. Mit der vorliegenden Ausführungsform läßt sich
somit ein flacher Motor ausgestalten, der einen Stator aufweist,
dessen Metallkern-Leiterplatte eine Dicke von mehr als 0,35 mm hat.
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Die
Grenze für
die Dicke des Stators zur größeren Seite
hin hängt
von der Technik zum Ausbilden der leitenden Verdrahtung mit den
Vorderseiten/Rückseiten-Durchgangslöchern für die Spule
ab, die den Statorpol bildet. Bei der beschriebenen Technik der
Ausführungsform
wurden in einen Statorstapel mit 1,1 mm Dicke Durchgangslöcher mit
0,11 (Seitenverhältnis 10)
gebohrt und die Innenwände der
Durchgangslöcher
leitend beschichtet, wodurch sich Variationen in der Dicke der Beschichtung
ergeben. Dies führt
zu Variationen im Gleichstromwiderstand der Spule, die sich wiederum
auf die Eigenschaften und auf die Produktionsausbeute auswirken.
Wenn es möglich
ist, auf die Innenseite von Durchgangslöcher mit einem größeren Seitenverhältnis eine
gleichmäßige Beschichtung aufzubringen, kann
auch ein Statorkern mit einer Dicke von 1,1 mm oder mehr verwendet
werden. Bei der Herstellungstechnik der vorliegenden Ausführungsform
stellt daher ein Stator mit einer Dicke von 1,4 mm, das heißt mit einem
Statorkern mit einer Dicke von 1,1 mm und Verdrahtungsschichten
mit einer Dicke von 0,3 mm, die Obergrenze für die Dicke eines flachen Motors mit
einer Metallkern-Leiterplatte dar.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wurde ein Magnetplattenlaufwerk mit Außenabmessungen von 42,8 mm
Breite mal 36,4 mm Tiefe mal 3,3 mm Dicke unter Verwendung von zwei
Sätzen
von Magnetkopf-Armanordnungen von jeweils 0,85 mm Dicke, einer 0,4
mm dicken Magnetplatte und einer 0,7 mm dicken Metallkern-Leiterplatte
ausgebildet. Wenn nur eine Magnetkopf-Armanordnung verwendet wird
und die Dicke der Metallkernplatte auf der Basis der Motoreigenschaften
ausgewählt
wird, läßt sich
ein Magnetplattenlaufwerk mit einer Dicke im Bereich von 2,5 mm
bis 4,0 mm realisieren.
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Insbesondere
läßt sich,
wenn nur eine Magnetkopfanordnung und eine Magnetplatte von etwa 0,7
Zoll Durchmesser verwendet wird, ein Magnetplattenlaufwerk mit Außenabmessungen
von 21,5 mm Breite mal 50,0 mm Tiefe mal 2,8 mm Dicke realisieren.
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Anhand
der 7 erfolgt nun eine Beschreibung einer Energiezuführschicht
mit niedriger Impedanz und geringem Gleichstromwiderstand. Die 7 ist
eine Schnittansicht des eine elektronische Schaltung bildenden Abschnitts
der Metallkern-Leiterplatte. In zweien der Statorpole 108 aus
weichmagnetischen Metallplatten sind Durchgangslöcher 142 im Statorabschnitt
und im elektronischen Leiterplattenabschnitt ausgebildet, deren
Oberfläche
mit einer Kupferbeschichtung 141 versehen wird. Unter Berücksichtigung
des Isoliermaterials beträgt
nach der Ausbildung der Metallkern-Leiterplatte der Abstand zwischen
zwei weichmagnetischen Metallplatten 5 bis 30 μm, wobei
zwischen den beiden Platten eine isolierende Verbindungsschicht 109 liegt.
Wenn als weichmagnetische Metallplatte eine Siliziumstahlplatte
verwendet wird, beträgt
der elektrische Volumenwiderstand etwa 10 μΩcm. Auf der weichmagnetischen
Metallplatte wird eine Kupferbeschichtung von etwa 5 μm Dicke ausgebildet,
wobei Kupfer einen elektrischen Volumenwiderstand von etwa 1,7 μΩcm hat.
Die weichmagnetische Metallplatte und die Kupferbeschichtung werden
für eine
ganze Masseschicht und die Energiezuführschicht verwendet, was im Hochfrequenzbereich,
der zum Skineffekt führen kann,
eine niedrige Impedanz ergibt.
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Mit
der Energiezuführschicht
oder der Masseschicht werden dadurch Halbleitervorrichtungen und
dergleichen verbunden, daß in
der Nähe
von Anschlußflächen für ein Energiezuführsystem
oder von Energiezuführanschlüssen der
Halbleitervorrichtungen 143 ein Durchgangsloch 144 ausgebildet
wird, wodurch eine Verbindung mit niedriger Impedanz und geringem
Gleichstromwiderstand möglich
wird. Wenn eine solche Energiezuführschicht verwendet wird, weist
die Leiterplatte an jedem Abschnitt in einem 20-mm-Intervall einen Gleichstromwiderstand von
einigen Milliohm und eine Impedanz von einigen hundert pH oder weniger
auf, was von der Dichte der Durchgangslöcher abhängt. An geeigneten Stellen werden
eine Batterie 145 mit kleiner Induktanz und kleiner Kapazität und eine
Batterie 146 mit großer Kapazität, etwa
ein Elektrolytkondensator, auf der Platte angeordnet und parallel
an die Energiezuführschicht
und die Masseschicht angeschlossen. Dadurch kann ein Energiezuführsystem
ausgebildet werden, das über
eine große
Bandbreite vom Gleichstrom bis zu einigen hundert Megahertz eine
kleine Impedanz aufweist.
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Die
Ausbildung des Energiezuführsystems mit
kleiner Impedanz erhöht
die Flexibilität
bei der Anordnung eines Ableitkondensators oder einer Batterie zum
Glätten
der Energiezufuhr, wodurch die Fläche der Leiterplatte verkleinert
werden kann und eine Miniaturisierung des gesamten Magnetplattenlaufwerks
erreicht wird.
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In
dem eine elektrische Schaltung ausbildenden Abschnitt wird ein Durchverbindungsabschnitt 147 ausgebildet,
der sich durch die Vorder- und Rückseite
der Metallkern-Leiterplatte
erstreckt und die Vorder- mit der Rückseite verbindet, um eine hohe
Leitungsdichte zu erhalten. Mit Lot 149 oder einem Verbindungsverfahren
mit Metalldrähten,
das in der Zeichnung nicht gezeigt ist, wird eine elektronische
Komponente 148 auf der Leiterplatte 100 angebracht
und damit elektrisch verbunden.
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Die
Durchgangslochabschnitte 147 werden dadurch ausgebildet,
daß in
allen Kernschichten mit den weichmagnetischen Metallplatten Löcher ausgebildet
werden, die mit einem isolierenden Material gefüllt werden, bevor die Löcher ausgebildet
werden, die sich durch die Vorder- und Rückseite der Kernschicht erstrecken.
Auf der Innenseite der Löcher,
die leitend werden sollen, wird ein leitendes Material aufgebracht.
Das Verfahren ist das gleiche wie für die Ausbildung der Spulen
an den Statorpolen und für
die Ausbildung der elektronischen Schaltung. Da der elektronische
Leiterplattenabschnitt die gleiche Schichtstruktur nutzt wie der
Statorabschnitt, könnend
beide auf der gleichen Platte ausgebildet werden. Wenn der elektronische
Leiterplattenabschnitt und der Statorabschnitt auf der gleichen
Platte ausgebildet werden und die Dicke der Schicht vollständig gleichmäßig ist,
können
der elektronische Leiterplattenabschnitt und der Statorabschnitt
in einem Herstellungsprozeß gleichzeitig
hergestellt werden.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird Siliziumeisen mit einer Sättigungs-Magnetflußdichte von
etwa 1,5 T für
das Material der weichmagnetischen dünnen Kernplatten verwendet.
Die Vorrichtung kann noch dünner
gemacht werden, wenn amorphes Material mit einem größeren Wert
für die
Sättigungs-Magnetflußdichte
verwendet wird.
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Mit
der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Magnetplattenlaufwerk
dünner
auszubilden, ohne daß die
mechanische Festigkeit davon abnimmt.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Wie
beschrieben ist die vorliegende Erfindung für ein Magnetplattenlaufwerk
von Nutzen.