JP2008077736A - 磁気ディスク装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスク装置のベースにカバーを溶接により接合すると、溶接時の高熱により、ダイキャスト内の気泡が急激に膨張し、溶融金属を吹き飛ばしてブローホールができる。筐体内に封入された低密度の気体は、ブローホールが繋がったリークパスを介して、漏出しやすくなる。
【解決手段】組み立て後の磁気ディスク装置１０をバスケット５２に入れ、低蒸気圧のオイル７が入れられた真空容器５０内に搬入する。真空容器５２を真空状態にし、バスケット５２に収容された磁気ディスク装置１０を、低蒸気圧のオイル７に浸し、バルブ５６を開いて真空容器５０を大気圧状態にする。真空状態から大気圧状態にすることにより、低蒸気圧のオイル７はリークパス６に入り込む。ヘリウムは、オイル７に溶解してオイル中を拡散して、リークパス６内を移動するため、通過速度は著しく低下する。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気ディスク装置に係り、特に、装置内部にヘリウムガスなどの低密度の気体を封入するのに好適な密封型磁気ディスク装置に関するものである。

近年の磁気ディスク装置（ＨＤＤ）は、大容量・高記録密度さらには高速アクセスに対する要求から、ディスクを高速回転させ、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）を高速駆動させている。このため、少なからず、空気の乱れ（風乱）が生じ、ディスクやヘッドジンバルアセンブリに振動が発生する。この風乱振動は、高密度に記録されたディスク上のデータにヘッドを位置決めする際の大きな障害となる。風乱の発生はランダムであり、その大きさや周期を予測することは難しく、迅速かつ正確な位置決め制御が複雑・困難になるためである。また、風乱振動は騒音の要因ともなり装置の静粛性を損なう要因ともなる。

高速回転に伴う装置内の空気の作用で発生する問題としては、上記以外に消費電力の増加がある。ディスクを高速で回転させると、その近傍の空気も一緒に引きずられて回転する。一方ディスクから離れた空気は静止しているため、この間にせん断力が発生し、ディスク回転を止めようとする負荷となる。これは風損と呼ばれ、高速回転になればなるほど大きくなる。この風損に逆らって高速回転を行うには、モータは大きな出力を必要とし、大きな電力を必要とする。

ここで、前記風乱及び風損は装置内部の気体の密度に比例することに着目し、密封された磁気ディスク装置内において、空気の代わりに空気より低密度の気体を封入して風乱や風損を低減しようとするアイデアが以前からあった。
低密度の気体としては、水素やヘリウムなどが考えられるが、実使用を考慮すると、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適と考えられる。ヘリウムガスを密閉した磁気ディスク装置では、上記問題を解決し、迅速かつ正確な位置決め制御、省電力、良好な静粛性を実現できる。
しかし、ヘリウムは、その分子がきわめて小さく、拡散係数は大きいため、通常の磁気ディスク装置に用いられている筐体では、密閉性が低く、通常使用中に、ヘリウムが簡単に漏出してしまうという課題があった。

そこで、漏れやすいヘリウムなどの低密度の気体を密封可能にすべく、例えば、特許文献１に記載されているような密閉構造が提案されている。図７は、特許文献１に記載された磁気ディスク装置の筐体構造を示す断面図である。筐体１００は、ベース１２０と、ベース１２０の側壁の上部に接合されたカバー１１０とを有し、筐体内部１０２にはヘッドディスクアセンブリ（ＨＤＡ）１０１が収納されている。筐体内部１０２にヘリウムを密封すべく、ヘリウムガスの環境下でカバー１１０の取り付けが行われ、取り付けと同時に筐体内部１０２がヘリウムで満たされた密封型磁気ディスク装置となる。

ここで、筐体内のヘリウムが漏れる可能性が高い箇所として、ベース１２０の側壁の上部とカバー１１０の接合箇所１０５が挙げられる。この接合箇所１０５を完全に密封するために、ベース１２０の側壁の上部にカバー１１０をレーザー溶接している。
ベースとカバーは、その耐久性・信頼性やコストの観点から、アルミニウムダイキャストで成型したベース、及びプレスあるいは切削により形成されたアルミニウムのカバーが選定される。

米国特許出願公開第２００５／００６８６６６号明細書

しかしながら、ベースをダイキャストで成型する場合、鋳型には、型抜きしやすくするために、離型剤が塗布されており、また、鋳型内には、大気中のガスが存在する。そして、ベースを鋳造する際には、上記の離型剤や大気中のガスなどの不純物を巻き込み、成型したベース内は、不純物を含有してしまう。このようなベースに、ＨＤＡを搭載した状態で、カバーを接合する必要がある。接合方法としては、レーザー溶接か、半田あるいはロウ付けが考えられる。半田あるいはロウ付けでは、接合部の温度はレーザー溶接よりも低く、また、ベースを溶融する範囲もレーザー溶接よりはるかに浅いため、後述するレーザー溶接の場合のように、ベース内部へ悪影響を与えることはない。しかしながら、半田あるいはロウ付けでは、接合部の温度が熱拡散しやすく、周辺の広い範囲で高熱となり、ＨＤＡの耐熱性の問題から、ＨＤＡを破壊しかねない。

また、レーザー溶接では、溶接箇所のみが高熱となり、半田あるいはロウ付けの場合のように、ＨＤＡへ悪影響を与えることはない。しかしながら、レーザー溶接では、接合部の温度が半田あるいはロウ付けよりも高く、また、ベースを溶融する範囲も半田またはロウ付けよりはるかに深いため、ベース内部に悪影響を及ぼす。具体的には、上述したように、ダイキャストで成型されたベース内には不純物が含有されており、この不純物はアルミニウムよりも沸点が低い。このため、ベースの溶融箇所が高熱となると、アルミニウムに先んじて不純物が急激に膨張し、周辺のアルミニウムを吹き飛ばす結果、欠陥（ブローホール）ができてしまう。封入するヘリウムは、このようなブローホールを介して、漏出しやすくなってしまう。

本発明の目的は、前記ブローホールを介して、ヘリウムが漏出しないようにするためのベースとカバーの接合構造を提供し、装置内部にヘリウムガスなどの低密度の気体を封入し、長期間密封できるようにすることにある。

本発明は、低密度のガスが封入された密封型磁気ディスク装置を、低蒸気圧のオイルまたは低粘度の接着剤に浸漬して、ベースとカバーの接合部に存在するリークパス、将来リークパスに進展するであろうブローホールに、低蒸気圧のオイルまたは低粘度の接着剤を浸透させるものである。これにより、磁気ディスク装置内部に封入した低密度のガスがリークパスから漏れないようにする。

具体的には、ディスクと、ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上で情報を記録再生するヘッドと、ヘッドをディスク上の半径方向に移動するためのアクチュエータアセンブリが設けられたベースと、ベースと接合するカバーを備え、ベースとカバーが接合された空間に低密度のガスを封入した密封型磁気ディスク装置であって、ベースとカバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤が充填されているものである。
前記接合箇所に存在する穴は、ブローホール同士が繋がったリークパス、ブローホールとクラックが繋がったリークパスあるいはクラックによるリークパスであり、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤は、リークパスのベース側壁外表面側に存在しているものである。
前記低蒸気圧のオイルは、フッ素オイルであることが望ましい。
前記低粘度の接着剤は、エポキシ樹脂であることが望ましい。
前記低密度のガスは、ヘリウムであることが望ましい。

本発明の磁気ディスク装置の製造方法は、底部と側壁を有するベースに、ディスクと、ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上で情報を記録再生するヘッドと、ヘッドをディスク上の半径方向に移動するためのアクチュエータアセンブリとを組み込むステップと、ベースとカバーが接合される空間に低密度のガスを封入しつつ、ベースに、カバーを接合するステップと、ベースとカバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤を充填するステップと、を含むものである。

ベースとカバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルまたは低粘度の接着剤を充填するステップは、ベースとカバーが接合された空間に低密度のガスが封入された磁気ディスク装置を、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤が入れられた真空容器内に搬入するステップと、磁気ディスク装置を低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤に浸漬するステップと、真空容器内に空気を導入するステップと、磁気ディスク装置を低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤から引き上げるステップと、を含むものである。

また、ベースとカバーの接合箇所に存在する穴に、低粘度の接着剤を充填するステップは、ベースとカバーが接合された空間に低密度のガスが封入された磁気ディスク装置を、カバー側を下にして、少なくともベースとカバーの接合箇所が浸るように低粘度の接着剤溜まりに浸漬するステップと、磁気ディスク装置を低粘度の接着剤溜まりから引き上げるステップと、を含むものである。
この場合、磁気ディスク装置の外表面に付着した低粘度の接着剤を拭き取るステップを、さらに含むのが望ましい。

本発明によれば、ベースとカバーの溶接部に存在するリークパス及びブローホールに、低蒸気圧のオイルまたは低粘度の接着剤を充填することにより、磁気ディスク装置内部に封入したヘリウムの漏れ出しを大幅に軽減することができる。

まず、図６を参照して、本発明に関連する磁気ディスク装置の全体構成を説明する。図６は、カバーを外した状態の斜視図である。

図６において、スピンドルモータ３０及び該スピンドルモータ３０により回転駆動される、情報記録再生媒体としての磁気ディスク３２が設けられる。また、ボイスコイルモータを含むアクチュエータアセンブリ３４と、アクチュエータアセンブリ３４により回転駆動される、ヘッドジンバルアセンブリ３６とが設けられる。ヘッドジンバルアセンブリ３６の先端部には、磁気ディスク３２との間で情報の記録、再生を行うための磁気ヘッド３８が、磁気ディスク３２との間で空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダを介して、設けられる。

ヘッドジンバルアセンブリ３６が磁気ディスク３２の半径方向に回転駆動して、磁気ヘッド３８が磁気ディスク３２上に位置決めされ、記録再生が行われる。さらに、ＦＰＣアセンブリ４０は、磁気ヘッド３８や各モータと、これらを駆動制御するための筐体外の回路基板を接続し、磁気ヘッド３８が記録再生する情報や、各モータを駆動するための駆動電流を伝送させる。上述した筐体内のスピンドルモータ３０、磁気ディスク３２、アクチュエータアセンブリ３４、ヘッドジンバルアセンブリ３６及びＦＰＣアセンブリ４０（以下、ＨＤＡという）と筐体外の回路基板により、磁気ディスク装置が機能する。

筐体内部に低密度の気体を封入しつつ、上記ＨＤＡが搭載されたベースにカバーをレーザー溶接して筐体を構成し、密封型磁気ディスク装置とする。
低密度の気体は、ヘリウム、水素等が好適であるが、特にヘリウムであることが望ましい。

ここで、図４を参照して、カバー２０が溶接された、ベース１２の溶接部２の様子を説明する。上述したように、ダイキャスト製のベース１２の内部には、欠陥（ブローホール）４ができている。また、溶接時の応力によりクラック５が入っている可能性もある。このブローホール４同士、あるいはブローホール４とクラック５が繋がり、封入したヘリウムのリークパス６が形成され、ヘリウムが筐体外部に漏出しやすくなっている。

本発明は、このリークパス内に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤を浸透させて、ヘリウムが外部に漏出しにくくするものである。以下、図１〜図５を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は、実施例による磁気ディスク装置の断面模式図である。完全密閉型磁気ディスク装置１０の組み立て後、ベース１２及びカバー２０の外周部が低蒸気圧のオイル７または低粘度の接着剤８で覆われている様子を示している。低蒸気圧のオイル７または低粘度の接着剤８は、図４で説明した溶接部２に発生しているリークパス６に浸透している。

図２を参照して、低蒸気圧のオイル７をリークパス６に浸透させ、筐体外表面に付着させる方法を説明する。図２（ａ）に示すように、真空引きできる容器５０内に低蒸気圧のオイル７を入れておく。組み立て後の磁気ディスク装置１０をバスケット５２に入れ、真空容器５０内に搬入する。次いで、真空容器５０をポンプ５４により真空引きして真空状態にする。次いで、図２（ｂ）に示すように、バスケット５２に収容されている磁気ディスク装置１０を、バスケットごと低蒸気圧のオイル７に浸漬し、バルブ５６を開いて真空容器５０内に外気を導入して大気圧状態にする。真空状態から大気圧状態にすることにより、図４に示すように、低蒸気圧のオイル７はリークパス６に入り込む。ただし、筐体内部はヘリウムで満たされているので、内外の気圧差の関係で、低蒸気圧のオイル７は筐体内部にまでは入り込むことはできない。

低蒸気圧のオイル７としては、フッ素オイルが好適である。フッ素オイルは化学的に安定で、平均分子量を５０００以上のものを用いると蒸発量も非常に少なく、また、表面張力が小さいのでリークパス６に浸透してヘリウムの漏れを防ぐことが可能となる。
リークパス６に低蒸気圧のオイル７が浸透することによって、ヘリウムの漏れを防止できる理由を説明する。ヘリウムは空間を移動する平均速度が、通常の空気に較べて２．７倍程度高く、また、不活性のため吸着しにくい特徴をもっているため、穴が開いていると、たやすく漏れ出してしまう。一方、リークパスにオイルが充填されていると、ヘリウムは通常の空気に較べてオイルに溶解しにくいので、溶解するまでには長時間を要する。また、図５に示すように、ヘリウムがオイル７に溶解しても、オイル中を拡散する速度は遅く、ヘリウムのオイル中の通過速度は著しく低下する。したがって、ヘリウムは筐体外部に漏出しにくくなる。

なお、上記の方法は、低蒸気圧のオイル７をリークパス６に浸透させ、筐体外表面に付着させる方法であるが、この方法により、低粘度の接着剤８をリークパス６に浸透させることも可能である。すなわち、図２に示す真空容器５０に、低蒸気圧のオイル７に代えて低粘度の接着剤８を入れ、上記と同じ処理をすることにより、低粘度の接着剤８をリークパス６に充填することができる。ただし、筐体外表面に付着した接着剤は、磁気ディスク装置を他の機器に取り付けるためのネジ穴を塞ぐことになるので、ネジ穴の部分に付着した接着剤は拭き取るのが望ましい。あるいは、筐体外表面に付着した接着剤を全て拭きとるようにしても良い。

次に、図３を参照して、磁気ディスク装置１０のベース１２とカバー２０の接合部２に存在しているリークパス６に、低粘度の接着剤８を充填するのに特に適した方法を説明する。容器６０にエポキシ樹脂などの低粘度の接着剤８を入れ、接着剤溜まりを作る。組み立て後の磁気ディスク装置１０のカバー２０側を下にして、少なくともベース１２とカバー２０の接合部２が、低粘度の接着剤８に浸るように接着剤溜まりに浸漬させる。低粘度の接着剤８は、毛細管現象によりリークパス６に浸透する。筐体内部は、ヘリウムで満たされているので、気圧差の関係で、低粘度の接着剤８は筐体内部にまでは入り込むことはできない。低粘度の接着剤８は、カバー１２周辺に付着するが、これは拭きとっても良いし、熱硬化させて残しても良い。

このように、溶接部２のリークパス６に低粘度の接着剤８を充填した場合にも、上記の低蒸気圧のオイル７と同様の作用により、リークパス６内の接着剤部分におけるヘリウムの通過速度を著しく低下させるので、ヘリウムが筐体外部に漏出しにくくなる。また、接着剤の場合には、接着剤への透過特性がヘリウムの漏れ出し量を決定するが、開口面積÷穴長さが極めて小さいため透過による影響は無視できるレベルとなる。

以上の説明のとおり、カバー２０とベース１２の接合部２に、１μｍ程度の穴（リークパス）が開いていても、本発明を用いれば、リークパスを、低蒸気圧のオイルもしくは低粘度の接着剤を充填することにより、ヘリウムの漏れを無視できるレベルにまで低減可能となる。
そして、本実施形態により、完全密封されたヘリウムによれば、迅速かつ正確な位置決め制御、省電力、良好な静粛性を実現できる。また、省電力を考慮しない場合は、より高速なディスクの回転あるいはヘッドジンバルアセンブリの駆動を実現でき、装置性能の向上を図ることができる。
また、本実施形態により、完全密封された筐体によれば、気圧変動、湿度変動のＨＤＡへの影響を除去することができ、ＨＤＡ内のモータオイルなどの酸化劣化を防止することができる。

本発明の実施例による磁気ディスク装置の断面模式図である。 本発明の実施例による磁気ディスク装置において、溶接部のリークパスに低蒸気圧オイルを含浸させる方法を示す図である。 本発明の実施例による磁気ディスク装置において、溶接部のリークパスに低粘度の接着剤を浸透させる方法を示す図である。 ベースとカバーの溶接部の断面図である。 リークパス部分の断面図で、本発明の作用効果を説明するための図である。 本発明が適用される磁気ディスク装置のカバーを外した状態の上面図である。 従来の密封型磁気ディスク装置の断面図である。

符号の説明

２…溶接部、
３…気泡、
４…ブローホール、
５…クラック、
６…リークパス、
７…低蒸気圧のオイル、
８…低粘度の接着剤、
１０…磁気ディスク装置、
１２…ベース、
１４…側壁、
１５…リブ、
１６…フランジ、
１８…ネジ穴、
２０…カバー、
２２…穴、
２３…注入穴、
３０…スピンドルモータ、
３２…磁気ディスク、
３４…アクチュエータアセンブリ、
３６…ヘッドジンバルアセンブリ、
３８…磁気ヘッド、
５０…真空容器、
５２…バスケット、
５４…ポンプ、
５６…バルブ、
６０…容器。

Claims (13)

1. ディスクと、該ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記ディスク上で情報を記録再生するヘッドと、該ヘッドを前記ディスク上の半径方向に移動するためのアクチュエータアセンブリが設けられたベースと、該ベースと接合するカバーを備え、前記ベースと前記カバーが接合された空間に低密度のガスを封入した密封型磁気ディスク装置であって、
   前記ベースと前記カバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤が充填されていることを特徴とする密封型磁気ディスク装置。
2. 前記接合箇所に存在する穴は、ブローホール同士が繋がったリークパス、ブローホールとクラックが繋がったリークパスあるいはクラックによるリークパスであり、前記低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤は、前記リークパスのベース側壁外表面側に存在していることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
3. 前記低蒸気圧のオイルが、フッ素オイルであることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
4. 前記低粘度の接着剤が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
5. 前記低密度のガスが、ヘリウムであることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
6. 底部と側壁を有するベースに、ディスクと、該ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上で情報を記録再生するヘッドと、該ヘッドを前記ディスク上の半径方向に移動するためのアクチュエータアセンブリとを組み込むステップと、
   前記ベースとカバーが接合される空間に低密度のガスを封入しつつ、前記ベースに、前記カバーを接合するステップと、
   前記ベースと前記カバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤を充填するステップと、
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置の製造方法。
7. 前記接合箇所に存在する穴は、ブローホール同士が繋がったリークパス、ブローホールとクラックが繋がったリークパスあるいはクラックによるリークパスであり、前記低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤を、前記リークパスのベース側壁外表面側から充填することを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。
8. 前記ベースと前記カバーの接合箇所に存在する穴に、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤を充填するステップは、
   前記ベースと前記カバーが接合された空間に低密度のガスが封入された磁気ディスク装置を、低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤が入れられた真空容器内に搬入するステップと、
   前記磁気ディスク装置を前記低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤に浸漬するステップと、
   前記真空容器内に空気を導入するステップと、
   前記磁気ディスク装置を前記低蒸気圧のオイルあるいは低粘度の接着剤から引き上げるステップと、
   を含むことを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。
9. 前記低蒸気圧のオイルが、フッ素オイルであることを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。
10. 前記低粘度の接着剤が、エポキシ樹脂であることを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。
11. 前記ベースと前記カバーの接合箇所に存在する穴に、低粘度の接着剤を充填するステップは、
    前記ベースと前記カバーが接合された空間に低密度のガスが封入された磁気ディスク装置を、カバー側を下にして、少なくとも前記ベースと前記カバーの接合箇所が浸るように低粘度の接着剤溜まりに浸漬するステップと、
    前記磁気ディスク装置を、前記低粘度の接着剤溜まりから引き上げるステップと、
    を含むことを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。
12. 前記磁気ディスク装置の外表面に付着した低粘度の接着剤を拭き取るステップを、さらに含むことを特徴とする請求項１１記載の磁気ディスク装置の製造方法。
13. 前記低密度のガスが、ヘリウムであることを特徴とする請求項６記載の磁気ディスク装置の製造方法。

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