JP2007009168A - 第1部材の第2部材への接着取り付け - Google Patents

第1部材の第2部材への接着取り付け Download PDF

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Abstract

【課題】データ記憶装置の構成部品などの、第1の部材を第2の部材に接着で取り付ける装置及び方法を提供すること。
【解決手段】接着剤は第1の部材に塗布し、紫外線に暴露することが好ましい。第2の部材を接着剤の上に置き、硬化を完了させるために熱を加える。その後、接着剤は、第1及び第2部材を分離させるために接着剤のガラス遷移温度(Tg)より下の温度に冷却する。第1及び第2部材のそれぞれの合せることができる表面は、表面接着促進剤、又は部材の1つにのみ微構造の模様を設けることによってなど、異なる接着接合特性を備えることが好ましい。この方法により、第1及び第2部材の分離に際し、実質的に全ての接着剤がもう1つの部材から取り除かれる。充填材料がさらに、接着剤の厚さを形成し、それぞれの部材の分離中、接着剤の構造的均一性を高める。
【選択図】図4

Description

特許請求の範囲に記載した発明は、一般に接着剤の分野に係り、より詳しくは、ただし限定するものではないが、データ記憶装置の構成部品などの第1の部材を第2の部材に接着で取り付けるための装置及び方法に関する。
接着剤は、第1の部材を第2の部材に取り付けるために様々な用途で使用されている。例えば、設計者は、剛体のアクチュエータ・アームに、データ記憶媒体(ディスク)に隣接してデータ・トランスデューサを支持するように構成した懸架アセンブリ(屈曲部(flexure))を取り付けるなど、データ記憶装置の製造中に接着剤を使用する様々な構成を提案してきている。
実施可能ではあるが、これらの用途そして他の用途に接着剤を使用することに関連して、多くの制限がある。熱硬化接着剤は、非常に強い接着接合部をもたらすが、過度に高い温度を要し、オフラインでの操作および固定具を必要とする可能性がある。
紫外線(UV)硬化接着剤は、十分に強い接着接合部をもたらさない可能性があり、UV硬化部を形成するためにオフライン操作も必要とする場合がある。構成部品の干渉により、UV光が接着剤に到達するのが遮断され、又は妨げられるシャドウイング効果も、必要な接合強度を確立する能力を制限する可能性がある。
第1及び第2の部材をその後分離することが望ましい場合もあり、これら及び他の従来技術手法は、それぞれの部材に残留する接着剤の分布を適切に制御できない可能性がある。
したがって、制御された方法でそれぞれの部材を接着で取り付け、その後に分離することができる、この分野の改善が継続的に求められている。
本発明の好ましい実施例は一般に、データ記憶装置の構成部品などの、第1の部材と第2の部材とを取り付ける装置及び方法に対するものである。
好ましくは接着剤を第1の部材に塗布し、その接着剤の硬化を開始させるように紫外線光に暴露し、第2の部材を接着剤の上に置き、そして接着剤に熱を加え硬化を完了させることによって、第1の部材を第2の部材に取り付けるために接着剤が使用される。
この接着剤は、その後第1の及び第2の部材を分離するための、接着剤のガラス遷移温度(Tg)より低い温度まで冷却される。この冷却が接着剤を実質的に脆い状態に置き、比較的小さな機械的な力で部材を分離することができる。
第1及び第2部材のそれぞれの合せ面は、部材のうちの選択した一方にのみ表面接着促進剤を塗布し、又は微構造の模様を施すなどによって、異なる接着剤結合特性を備えることが好ましい。これに代えて、又は追加して、接着厚さを制御し接着剤の構造的均一性を高めるため、充填材料を接着剤に加えることが好ましい。
この方法によって、第1及び第2部材の分離に際して、実質的に全ての接着剤が選択した部材上に好ましくは保持され、実質的に全ての接着剤が残りの部材から取り除かれる。
用途はいくらでも企図されるが、好ましい実施例では、第1及び第2部材はトランスデューサをデータ記憶媒体に隣接して支持するのに使用するアクチュエータ・アーム及び懸架装置を含む。代替の好ましい実施例では、第1及び第2部材は、懸架装置及びトランスデューサを含む。
特許請求の範囲に記載の発明を特徴とする、これら及び様々な他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明を読み、関連する図面を検討することによって明らかになるであろう。
本発明の好ましい実施例を有利に実施できる例示的な環境を設けるために、図1に、コンピュータ化されたデータを記憶し、読み出すように構成される種類のデータ記憶装置100の分解図を提供する。
環境を制御したハウジング102は、基台デッキ104及び頂部カバー106から形成される。スピンドル・モータ108が、多くの磁気データ記憶媒体110(この場合は2つ)を比較的高速で回転させるためにハウジング102内に取り付けられている。
アクチュエータ112が、好ましくはボイス・コイル・モータ(VCM)として特長づけられるアクチュエータ・モータ114によって回転する。図示のように、複数の剛体のアクチュエータ・アーム116が、アクチュエータ112から媒体110に向かって突き出している。懸架装置(屈曲部)118が、媒体110の記憶表面に隣接してデータ・トランスデューサ120を支持するようにアクチュエータ・アーム116から延びる。
屈曲性の回路アセンブリ(組立体)122が、アクチュエータ112と外部に取り付けられたプリント回路基板(PCB)124の間の電気的通信回路を形成する。PCB124は、装置100の制御及びホストとの通信を容易にするために、様々な回路及びコネクタ(分離して図示せず)を支持する。
装置100は、数百、又は数千個の名目上同一の装置が毎日製造される自動化された製造環境で製作されることを企図している。そのような製造は、装置を最終の形態に順番に組み立てる、一連の自動化した組立てステーションにパレットを運ぶことによって行われることが好ましい。
図2に全体的に示しているように、懸架装置118及びアクチュエータ・アーム116などの様々な構成部品を、組立て工程中に接着剤を使用して一緒に取り付けることが好ましい。懸架装置118に対するトランスデューサ120、基台デッキ102に対する屈曲性回路アセンブリ112、アクチュエータ112の回転動作を支持するのに使用するベアリング・アセンブリ(番号で指示せず)などを含む、他の構成部品も同様に接着剤を使用して有利に付け加えることができる。
したがって図3は、第1の部材を第2の部材に取り付けるための、本発明の好ましい実施例により実施する段階を示す、組立て手順(ASSEMBLY ROUTINE)130用の流れ図を提供する。図4は、図2のアーム116及び懸架装置118を図示の一例として使用する、図3の様々なステップに対応する一連の図を提供する。
ステップ132で、接着剤の層が最初に第1の部材に塗布される。この接着剤は、図4に134で表示され、懸架装置アセンブリ118に塗布されるべきものとして示している。しかしながら、これは論議の目的のためのみであり、接着剤は所望の場合、これに代えて最初にアクチュエータ・アーム116に塗布することもできる。
接着剤134は、非芳香性、柔軟性、(架橋のない)非連鎖直線(non−chain linear)エポキシとして特長づけられることが好ましい。以下で説明するように、接着剤の配合はさらに、超酸(super acid)触媒及び重合(硬化)工程を高める光開始剤を含むことが好ましい。所望の場合、適切な蛍光剤も接着剤配合に加えることができる。適切な配合物は、The Henkel Group,Duesseldorf,Germanyなどの多数の供給源から商業的に得ることができる。
接着剤134は、その用途の指定した動作/記憶温度要件の範囲よりかなり低いガラス遷移温度(Tg)を有するよう選択することが好ましい。例えば、装置100は、5℃から85℃の指定した温度要件範囲を有することが企図されている。接着剤のTgは、−25℃など、この範囲より相当低く選択することが好ましい。
この分野の専門家なら分かるように、Tgは高分子が一般に粘性の(ゴム状の)状態から固体、非晶質(ガラス)状態に遷移する温度を呼ぶ。Tgは高分子の異なる種類に対して大幅に変化する可能性があり、ゴム状からガラスへの遷移はしばしば、性質の変化がより急激ではなく漸進的である。
参考として、図4で適用する接着剤134は、第1の部材上でほぼ均一な厚さを有して示している。ステップ132の操作によって、結果としてこの形状にすることができるのであるから、別法として接着剤134を1つ又は複数の局所的な点として塗布し、その後、第1及び第2部材間でほぼ均一な厚みをもたらすように「押しつぶす」ことができることは企図している。
図3の流れを続けると、次に、硬化工程を開始させるために、接着剤134のUV活性化をステップ136で開始することが好ましい。これは、接着剤134をUV源138からの紫外(UV)線に暴露することによって行うことが好ましい。上記で説明したような配合に対しては、これは結果として「グリーン・タイム(green time)」、又はステップ138でのように、接着剤が第2の部材と対合することができる適度に短い時間(例えば、5分)の開始となる。
第2の部材(アクチュエータ・アーム116)を接着剤134の上に置いた後、図3の流れはステップ142に続き、そこで接着剤の硬化を促進し完了させるために接着剤134に熱が加えられる。この熱は、対流高温空気源又は輻射熱源などの適切な熱源144によって供給される。
ステップ142の操作は、接着剤が到達する温度が従来の熱硬化に必要とする温度より一般に低い(例えば、多分500℃又はそれ以上に対して多分300℃程度)ので、「熱上昇(thermal bump)」の付加と呼ぶことが好ましい。接着剤134及び部材116、118は周辺温度に戻すことができ、接着剤は、工程がステップ146で終了する最終的な硬化状態をほぼ達成する。
いくつかの実施例では、通常の状況ではその組合せの動作寿命の間、第1部材及び第2部材は図3の手順に従って取り付けられたままであることが企図されている。
しかしながら、ある状況の下ではその後の時点で、部材の所望の動作、修繕を容易にするため、又は他の再加工型作業の結果のいずれかとして、後で第1及び第2部材を分離することが望ましい場合がある。例えば、前述の製造工程中、特定のデータ・トランスデューサ120が動作不能であると判定される可能性がある。ある状況では、アクチュエータ112全体を単に廃棄するのが経済的な道理にかなう可能性があるが、別の状況では、もし可能なら困りもののトランスデューサを取り外し、新しい代替のスライダー/トランスデューサを再取付することが望ましい場合がある。
新しい設計の工学的な評価、又は信頼性試験も、異なる様式又は型式の懸架装置を取り付けて、特定のアクチュエータ・アームを使用するのが望ましい場合がある。ここではアーム116及び懸架装置118を論じているが、このことは他の部材の組合せについても同じである。
したがって図5は、第1及び第2部材をその後分離するための、本発明の好ましい実施例により実施する段階を示す、分解手順(DISASSEMBLY ROUTINE)150を提供する。前述同様に図6は、図5で示すステップに対応する一連の図を提供する。
ステップ152で、接着剤134は接着剤の選択したTgより下の温度に局所的に冷却される。これは、渦巻き式冷却機、手持ち式スポット冷却機、低温ミニ・ガンなどの、図6に示す適切な冷却源を使用して行うことが好ましい。
冷却源54は、接着剤/部材を横断して低温流体(例えば、冷却された空気)を供給し、接着剤134の温度を低下させるため熱が接着剤/部材からこの流体に伝達されることが好ましい。接着剤134の温度は、装置100の部材又はそれを取り囲む要素に損傷を引き起こすことなく、実際的な低い温度(例えば、−100℃など)に低下させることが好ましい。
Tgより下の温度に冷却した後、接着剤134は非晶質(ガラス)状態に遷移し、性質的に脆くなっているであろう。したがって、(図6のベクトル158で示すような)機械的な力を加えると、結果的にそれぞれの部材は比較的容易に分離されるであろう。
部材の任意選択の検査を、次にステップ160で行うことができる。前述の蛍光剤の接着剤の配合中への混入によって、部材上に残された残留接着剤の程度を検出することを容易にする(光源138などの)UV光の適用が可能となる。次いで、流れはステップ162で終わる。
接着剤配合に応じて、ステップ156で加えられる機械的力158は、周囲温度状態で第1及び第2部材を分離するのに通常必要な力のわずか5〜10%になる可能性がある。これによって、部材の1つ又は両方を変形させる可能性のある応力又は他の効果が有利に減少する。例えば、アクチュエータ・アーム116の特定の性質(角度、平坦度、Z軸高さなど)を高度に制御することができ、そのためそれは図5の手順中これらの特性に悪影響を与えないので、アームの再使用を可能にするために望ましい場合がある。
これらの方針に沿って、第1及び第2部材のそれぞれの合せ面は、異なる接着剤接合特性を備えることが好ましい。1つの部材が他の部材と比較して接着剤が付着しやすい傾向を増大させることによって、図6に示すように、実質的に全ての接着剤を部材のうちの1つから取り除き、他の部材に保持させることができる。
図7は、表面接着促進剤164をただ1つの部材(この場合は、懸架装置118)に塗布するのを示す。材料164は、シラン剤など多くの種類を使用することができ、接着剤134用の「1次」被膜としての機能を果す。図8で、接着剤134の接着性を他の部材と比較してこの部材に対して高めるために、一連の移動止めなどの微構造の模様166が、1つの部材(懸架装置118)に対してのみ適用される。
これに代えて、又はこれに加えるに、図9に示すように多数のガラス球168などの不活性の充填材料を接着剤134に加えることができる。この充填材料は、一般に第1及び第2部材116、118間に所望の分離距離を形成し、その結果、接着剤134の厚さを制御する。この充填材料はさらに、第1及び第2部材116、118の分離の際に、接着剤134の構造的均一性を維持するのを有利に助ける。
5〜10容量%程度の充填材料などの、比較的少量の充填材料を含ませることが好ましい。充填材料は、接着剤及び充填材料の両方を同時に第1の部材に塗布するように(図3のステップ132)、最初に接着剤134に混入することができる。別法として、接着剤を第1部材に塗布し、次いで充填材料を第2部材を対合させる前に(例えば、ステップ140の前に)堆積させることもできる。
本発明で示す様々な好ましい実施例は、従来技術を越えるいくつかの利点をもたらす。接着剤134は、特に自動化した組立てラインに適しており、オフライン処理、硬化炉、及び大量生産環境に影響を与える可能性のある他の要件の必要性をなくすことができる。接着剤134をTgより下に冷却することにより、第1及び第2部材の制御された分離が可能となり、分離工程中の部材の変形又は他の損傷を減少させる。
それぞれの部材の選択した構成によってさらに、接着剤の制御された取り除きが容易になり、その結果所望通りに、実質的に全ての接着剤が1つの部材(それは再使用可能である)から取り除かれ、もう1つの部材(これは廃棄され得る)に保持される。充填材料の使用はさらに、接着剤の厚さを制御し、実質的に全ての接着剤を分離した部材のただ1つに保持する能力を高める。
したがって、本明細書で示した様々な好ましい実施例は、比較的高い接着強度が所与の動作範囲で所望され、その後に部材がこの動作範囲より下の温度で、かなり低い接着強度で分離することができるなどの、広い様々な用途で有利に使用することができる。
好ましい実施例で、冷却源は、接着剤の温度を「室温」状態(例えば、20℃)より相当下の温度に積極的に低下させるように開示してきたが、それは必ずしも必要ではない。例えば、別の用途では、動作範囲は十分に高く、したがって、接着剤を所与の周囲温度に消極的に冷却することが、接着剤をガラス遷移温度以下、すなわち部材の分離に適した状態に置くのに十分である可能性がある。
今ではもう、本発明の好ましい実施例は、一般に、第1部材を第2部材に取り付け、その後に分離させる装置及び方法に対するものであることは理解されるであろう。
好ましい実施例によれば、この方法は、(118などの)第1の部材を(116などの)第2の部材に取り付けるために、(134などの)接着剤を(ステップ132、140などによって)使用し、第1及び第2部材を分離するために、その後(ステップ152などによって)接着剤を接着剤のガラス遷移温度より下の温度に冷却する段階を含むことが好ましい。
使用する段階は、(ステップ132などによって)接着剤を第1の部材に塗布し、(ステップ136などによって)接着剤の硬化を開始させるために、接着剤を(138などによって)紫外線に暴露し、(ステップ140などによって)接着剤の上に第2の部材を置き、そして(ステップ142などによって)接着剤の硬化を完了させるために接着剤に熱を加える段階を含むことが好ましい。
この方法はさらに、第1及び第2部材を分離させるために、接着剤がガラス遷移温度より下の前記温度にある間に、(158などの)機械的力を(ステップ156などによって)第1及び第2部材のうちの少なくとも選択した1つに加えることを含むことが好ましい。
この方法はさらに、部材のうちの1つにのみ(164などの)表面接着促進剤、又は(166などの)微構造の模様を使用することを通してなど、異なる接着接合特性を有する、第1及び第2部材のそれぞれの合せ面を選択的に構成することを含むことが好ましい。(168などの)充填材料も、接着剤の厚さを制御し、構造的均一性を高めるために使用することができる。
この方法はさらに、冷却段階の後で、接着剤が前記第1及び第2部材に接着している程度を評価するために、分離した第1及び第2部材のうちの少なくとも選択した1つに(138などの)紫外線を作用させることを含むことが好ましい。
第1及び第2部材のうちの選択した1つが(116などの)アクチュエータ・アームを含み、第1及び第2部材のうちの残りの1つが、(120などの)データ・トランスデューサを支持する(118などの)懸架アセンブリを含むことが好ましい。これに代えて、第1及び第2部材のうちの選択された1つが(118などの)懸架アセンブリを含み、第1及び第2部材のうちの残りの1つが、(120などの)データ・トランスデューサを含む。
さらなる好ましい実施例によれば、この装置は、(118などの)第1の部材、(116などの)第2の部材、及び第1部材を第2部材に取り付ける(134などの)接着剤を備え、第1部材、第2部材及び接着剤はそれぞれ、その後に接着剤を接着剤のガラス遷移温度より下に冷却し、第1及び第2部材の分離を行う際に、(図6に示すように)実質的に全ての接着剤が第1及び第2部材のうちの選択した1つから取り除かれ、第1及び第2部材のうちの残りの1つに保持されるように構成される。
前述同様に、第1及び第2部材のそれぞれの合せ面は、部材の1つにのみ(164などの)表面接着促進剤、又は(166などの)微構造の模様を使用することを通してなど、異なる接着接合特性を有するように構成することが好ましい。(168などの)充填材料も、接着剤の厚さを制御し、構造的均一性を高めるために使用することができる。
添付の特許請求の範囲では、第1及び第2部材を取り付ける、かつ分離するための記載された段階は、図3及び5に開示した手順130及び150に対応していることは理解されるであろう。
本発明の様々な実施例の多数の特性及び利点を前述の説明で示してきたが、本発明の様々な実施例の構造及び機能の詳細と共に、この詳細な説明は例示のみであり、添付の特許請求の範囲が表現されている術語の、広い一般的意味で示された最大限に至る本発明の原理内で、特に部品の構造及び配置の点で、変更を詳細に行うことができることは理解されたい。
本発明の好ましい実施例によるデータ記憶装置の具体的な構造の分解図である。 図1のデータ記憶装置の懸架装置(屈曲部)及びアクチュエータ・アームの1部分を示す図である。 図2の構成部品などの、第1の部材を第2の部材に取り付けるための、本発明の好ましい実施例により実施する段階を示す、組立て手順用の流れ図である。 図3の好ましい順序をさらに示す、第1及び第2部材の一連の立面、断面図である。 図3の第1及び第2部材をその後に分離するための、本発明の好ましい実施例により実施する段階を示す、分解手順用の流れ図である。 図5の好ましい順序をさらに示す、第1及び第2部材の一連の立面、断面図である。 部材の1つが、好ましくはシラン剤を含む表面接着促進剤を備える、第1及び第2部材の代替実施例の図である。 部材の1つが、接着剤の接着性を高めるため微構造模様を備える、第1及び第2部材の別の代替実施例の図である。 全体的に厚さを制御し、接着剤の構造的均一性を高めるため、充填材料を接着剤に加えた、別の代替実施例の図である。
符号の説明
100 データ記憶装置
102 ハウジング
104 基台
106 カバー
108 スピンドル・モータ
110 記憶媒体
112 アクチュエータ
116 アクチュエータ・アーム
118 懸架装置
120 データ・トランスデューサ
122 回路アセンブリ
124 プリント基板
134 接着剤
138 UV源
144 熱源
164 表面接着促進剤
166 微構造の模様
168 ガラス球

Claims (20)

  1. 第1の部材を第2の部材に取り付けるために接着剤を使用し、前記第1及び第2部材をその後に分離させるために、前記接着剤を前記接着剤のガラス遷移温度より下に冷却する段階を含む方法。
  2. 前記第1及び第2部材を分離させるために、前記接着剤が前記ガラス遷移温度より下の前記温度にある間に、機械的力を前記第1及び第2部材のうちの少なくとも選択した1つに加えることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 異なる接着剤結合特性を伴う、前記第1及び第2部材のそれぞれ合せ面を、選択的に構成する事前の段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. 前記第1及び第2部材の分離に際し、実質的に全ての前記接着剤が前記第2の部材から取り除かれ、前記第1の部材に保持されるように、前記第1の部材にのみ表面接着促進剤を塗布する事前段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  5. 前記第1及び第2部材の分離に際し、実質的に全ての前記接着剤が前記第2の部材から取り除かれ、前記第1の部材に保持されるように、前記第1の部材にのみ微構造の模様を施す事前段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  6. 前記使用する段階の接着剤が、超酸触媒及び光開始剤を伴う非芳香性、柔軟性、非連鎖直線エポキシを含む、請求項1に記載の方法。
  7. 前記接着剤が、蛍光剤をさらに含む、請求項6に記載の方法。
  8. 前記使用する段階が、前記第1及び第2部材間に所望の分離距離を形成し、前記部材の分離中前記接着剤の構造的均一性を高める、充填材料を前記接着剤に供給することを含む、請求項1に記載の方法。
  9. 前記使用する段階が、前記接着剤を前記第1及び第2部材のうちの選択した1つに塗布し、前記接着剤の硬化を開始させるために前記接着剤を紫外線に暴露し、前記接着剤の上に前記第1及び第2部材のうちの前記残りの1つを置き、前記接着剤の硬化を完了させるために前記接着剤に熱を加える段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  10. 前記冷却段階の後で、前記接着剤が前記第1及び第2部材に接着している程度を評価するために、前記分離した第1及び第2部材のうちの少なくとも選択した1つに紫外線を作用させる段階をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  11. 前記第1及び第2部材のうちの選択した1つがアクチュエータ・アームを含み、前記第1及び第2部材のうちの前記残りの1つがデータ・トランスデューサを支持する懸架アセンブリを含む、請求項1に記載の方法。
  12. 前記第1及び第2部材のうちの選択した1つが懸架アセンブリを含み、前記第1及び第2部材のうちの前記残りの1つがデータ・トランスデューサを含む、請求項1に記載の方法。
  13. 第1の部材、第2の部材、及び第1部材を第2部材に取り付ける接着剤を備え、前記第1部材、前記第2部材及び前記接着剤はそれぞれ、その後に前記接着剤を前記接着剤のガラス遷移温度より下に冷却し、前記第1及び第2部材の分離を行う際に、実質的に全ての前記接着剤が前記第1及び第2部材のうちの選択した1つから取り除かれ、前記第1及び第2部材のうちの残りの1つに保持される装置。
  14. 前記第2の部材ではなく、前記第1の部材にのみ塗布された表面接着促進剤をさらに含む、請求項13に記載の装置。
  15. 前記第1の部材が微構造の模様を備え、前記第2の部材が微構造の模様を備えない、請求項13に記載の装置。
  16. 前記使用する段階の接着剤が、超酸触媒及び光開始剤を伴う非芳香性、柔軟性、非連鎖直線エポキシを含む、請求項13に記載の装置。
  17. 前記接着剤が、前記分離された第1及び第2部材のうちの少なくとも選択した1つの上に残る接着剤の程度の目視検出を容易にするように構成された蛍光剤をさらに含む、請求項16に記載の装置。
  18. 前記第1及び第2部材が、基本的にアクチュエータ・アーム、懸架装置、及びデータ・トランスデューサからなるグループから選択される、請求項16に記載の装置。
  19. 前記第1及び第2部材の分離に際し、前記第1及び第2部材間に分離距離を形成し前記接着剤の構造的均一性を高める、充填材料をさらに含む、請求項13に記載の装置。
  20. 第1の部材、第2の部材、及び接着剤を備え、前記第1及び第2部材は、前記第1及び第2部材を取り付け、及び分離する複数の段階によって、取り付けられその後分離される装置。
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