JP2008171482A - ディスク・ドライブ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低密度ガスが封入されたディスク・ドライブ装置において、使用時における温度環境の変化に伴う変形により加わる応力について、フィード・スルーと筐体との半田接合部の接合信頼性を向上させる。
【解決手段】本発明の一実施形態のＨＤＤ１の収容空間内には、ヘリウム・ガスが封入されている。フィード・スルー１５０は、ベース１０２のフィード・スルー搭載面２５２に半田接合されている。相対的に熱応力が大きくなる部分においてフィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくし、熱応力が小さくなる部分においてフィード・スルー搭載面２５２の幅を小さくする。これによって、熱応力による半田接合部２６１におけるクラック貫通パスの発生を防ぐと共に半田接合部２６１とピン１５２との接触を避けることができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ディスク・ドライブ装置に関し、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ディスク・ドライブ装置に関する。

近年のハードディスク・ドライブ（以下、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、磁気ディスクを高速回転させ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（以下において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、磁気ディスクやＨＧＡに振動が発生する。この風乱振動は、高密度に記録された磁気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は、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。磁気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、磁気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ＨＤＤ内において、空気の代わりに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ある。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ＨＤＤ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ＨＤＤ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、ヘリウム・ガスなどの低密度の気体を密封可能にすべく、例えば、下記特許文献１のような従来例が提案されている。

この従来例では、筐体内のＦＰＣアセンブリと筐体外の回路基板をつなぐフィード・スルーがベースの開口部に取り付けられ、カバーにより密閉筐体とされる磁気ディスク装置が示されている。そして、筐体内のヘリウムが漏れる可能性が高い箇所である、ベースとカバーの接合部分については、該接合部分を完全に密封すべく、アルミダイキャストで成型されたベースとアルミのカバーをレーザ溶接するようにしている。また、筐体内のヘリウムが漏れる可能性が高い箇所である、フィード・スルーの取り付け部については、該取り付け部を完全に密封すべく、フィード・スルーをフランジと、フランジにガラス等のシール材で固定された複数のピンとで構成し、フランジをベースの底面の開口部周縁に半田接合している。
米国特許出願公開第２００５／００６８６６６号明細書

上述のように、フィード・スルーのピンは、シール材によってフランジに固定される。シール材としてはガラスを使用することが多いが、このガラスの熱膨張係数は、ベースに使用されるアルミと大きく異なる。熱応力によるシール材の破損を避けるため、フランジの熱膨張係数は、シール材の熱膨張係数とベースの熱膨張係数の間にあることが好ましい。

一方、フランジの熱膨張係数がベースの熱膨張係数と異なるため、環境温度変化によって、フランジとベースとの半田接合部に大きな熱応力が加わる。これに対して、フィード・スルーとベースの接合に使用する半田は、材料耐力が低い。このため、ＨＤＤの使用時における温度環境の変化に伴う熱応力に対して、フィード・スルーとベースとの半田接合における十分な接合信頼性を確保することが重要である。また、フィード・スルーとベースとの半田接合においては、流れ出た半田がピンと接触することによる短絡などの問題を考慮することが重要となる。

本発明の一態様に係るディスク・ドライブ装置は、ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを移動する移動機構と、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容するベースと、ベースと接合するカバーを有する。ベースにカバーが接合された収容空間内に、空気よりも低密度の気体が封入されている。前記装置の外部と前記収容空間とを連通する前記ベースの開口を塞ぐように前記ベースに半田接合され、前記収容空間内に配置された配線と電気的に接続されるフィード・スルーを有する。前記ベースは、前記開口の周辺に、前記フィード・スルーが載置される搭載面を有する。前記フィード・スルーは、前記開口より大きい外形のフランジと、前記フランジに固定され前記配線に電気的に接続されているピンを有する。前記フランジの周縁部は、前記搭載面に半田接合されている。前記半田接合されている搭載面は、第１の部分と、前記第１の部分よりも幅が大きく、その半田接合部の熱応力が前記第１の部分の半田接合部よりも大きい第２の部分とを有する。半田接合部の搭載面が熱応力に応じた幅を有することで、使用時における温度環境の変化に伴う変形により加わる応力について、半田接合部における接合信頼性を向上するとともに、半田接合部における半田漏れを抑制する。

さらに、前記第２の部分の半田接合部は、前記フランジの２点であってそれらの距離が前記フランジの最大寸法となる２点それぞれと半田接合していることが好ましい。これによって、熱応力に対する接合信頼性をさらに向上する。

好ましくは、前記第２の部分における半田接合部の半田厚は、前記第１の部分における半田接合部の半田厚よりも厚い。これによって、熱応力に対する接合信頼性をさらに向上する。

本発明の他の態様に係るディスク・ドライブ装置は、ディスクと、前記ディスクを回転するモータと、前記ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを移動する移動機構と、前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容するベースと、ベースと接合するカバーを有し、ベースにカバーが接合された収容空間内に空気よりも低密度の気体が封入されており、前記装置の外部と前記収容空間とを連通する前記ベースの開口を塞ぐように前記ベースに半田接合され、前記収容空間内に配置された配線と電気的に接続されるフィード・スルーを有する。前記ベースは、前記開口の周辺に、前記フィード・スルーが載置される搭載面を有する。前記フィード・スルーは、前記開口より大きい外形のフランジと、前記フランジに固定され前記配線に電気的に接続されているピンとを有する。前記フランジの周縁部は、前記搭載面に半田接合されている。前記半田接合されている搭載面は、第１の部分と、その半田接合部の熱応力が前記第１の部分の半田接合部よりも大きく、その半田接合部の厚みが前記第１の部分の半田接合部の厚みよりも厚い、第２の部分とを有する。半田接合部が熱応力に応じた厚みを有することで、使用時における温度環境の変化に伴う変形により加わる応力について、半田接合部における接合信頼性を向上するとともに、半田接合部における半田漏れを抑制する。

好ましくは、前記第１の部分と前記第２の部分の半田接合部の厚みが異なるように、前記搭載面は凹凸形状を有している。これによって異なる半田厚を効率良く製造することができる。

前記第２の部分の半田接合部は、前記フランジの２点であってそれらの距離が前記フランジの最大寸法となる２点それぞれと半田接合していることが好ましい。これによって、熱応力に対する接合信頼性をさらに向上する。

本発明の構造によれば、ディスク・ドライブ装置の温度の変化に伴う変形により生じる応力について、フィード・スルーとベースとの半田接合部の接合信頼性を向上させることができる。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本実施形態においては、ディスク・ドライブ装置を一例として、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。本形態のＨＤＤの収容空間内には、低密度気体が封入されている。本実施形態は、ＨＤＤのベースに対するフィード・スルーの接合手法にその特徴の一つを有している。まず、本形態のＨＤＤの全体構成について説明する。

図１は、本実施形態に係る密封型ＨＤＤ１の構成を模式的に示す斜視図である。ＨＤＤ１は、ヘッド・ディスク・アセンブリ１０（以下においてＨＤＡ）と、ＨＤＡ１０の外部底面に固定された制御回路基板５０とを有している。制御回路基板５０は、外部ホストとのインターフェース・コネクタ５０１とインターフェース・コネクタ５０１及び各種ＩＣが実装された基板５０２とを有している。ＨＤＡ１０は、ベース１０２及びトップ・カバー２０１を有している。ベース１０２及びトップ・カバー２０１が筐体の主要部品となる。ベース１０２とトップ・カバー２０１とが形成する内部の収容空間内には、ＨＤＡ１０を構成する各構成部品が収容されている。

図２に示される収容空間内の各構成要素の動作は、制御回路基板５０上の制御回路が行う。図２は、密封型ＨＤＤ１の筐体のトップ・カバー２０１がない状態の上面図を示している。ヘッドの一例であるヘッド・スライダ１０５は、磁気ディスク１０１への書き込み及び／又は読み出しを行う。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を保持し、それを移動する。アクチュエータ１０６は回動軸１０７に回動自在に保持されており、駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭ）１０９によって駆動される。

アクチュエータ１０６及びＶＣＭ１０９のアセンブリは、ヘッド・スライダ１０５の移動機構である。磁気ディスク１０１は、ベース１０２に固定されたスピンドル・モータ（以下、ＳＰＭ）１０３に保持され、ＳＰＭ１０３により所定の角速度で回転される。磁気ディスク１０１からのデータの読み取り／書き込みのため、アクチュエータ１０６は回転している磁気ディスク１０１表面のデータ領域上空にヘッド・スライダ１０５を移動する。

制御回路基板５０上の制御回路とＶＣＭ１０９との間、その制御回路とＳＰＭ１０３との間及びその制御回路とヘッド・スライダとの間の信号は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１２２とＦＰＣコネクタ１２１とを介して伝送される。ＦＰＣ１２２及びＦＰＣコネクタ１２１は、ベース１０１内の信号伝送配線である、ＦＰＣコネクタ１２１はフィード・スルー１５０に接続されている。フィード・スルー１５０はベース１０２の底面に固定され、ＦＰＣコネクタ１２１と制御回路基板５０とを回路的（電気的）かつ物理的に接続している。

図１に戻って、本形態のＨＤＡ１０の筐体は、上記各構成部品を収容するベース１０２、ベース１０２の上部開口を塞ぐトップ・カバー２０１を有している。本形態のＨＤＤ１は、収容空間内に空気よりも密度が小さい低密度気体が封入される。使用する低密度気体は、水素やヘリウムが考えられるが、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であり、以下においてはヘリウムを例として説明する。

ＨＤＤ１の製造工程は、まず、ベース１０２をダイキャストや切削を使用して製造し、さらに、ベース１０２の底の開口をあける。そして、この開口を塞ぐようにフィード・スルー１５０を半田によって接合する。次にアクチュエータ１０６とヘッド・スライダ１０５とのアセンブリであるヘッド・スタック・アセンブリ（ＨＳＡ）の他、ＳＰＭ１０３、磁気ディスク１０１などを、フィード・スルー１５０を接合したベース１０２内に実装し、その後、ヘリウム・ガス雰囲気内で、トップ・カバー２０１をベース１０１に固定する。典型的には、レーザ溶接あるいは半田接合を使用して、トップ・カバー２０１をベース１０１に固定する。これによって、トップ・カバー２０１とベース１０２とが構成する収容空間２１３内にヘリウム・ガスを封入する。最後に、制御回路基板５０をＨＤＡ１０に実装し、ＨＤＤ１が完成する。

ここで、トップ・カバー２０１の固定にレーザ溶接あるいは半田接合を行う場合は、その耐久性・信頼性やコストの観点から、ベース１０２とトップ・カバー２０１の材料を選定する必要があり、例えば、アルミニウム・ダイキャストで成型したベース１０２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トップ・カバー２０１、あるいは、銅とマグネシウムの含有量が比較的少ないアルミニウム合金から冷鍛で形成したベース１０２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トップ・カバー２０１が選定されるのが好ましい。

以下において、フィード・スルー１５０とベース１０２との接合部分の構造について詳細に説明する。図３は、ベース１０２、トップ・カバー２０１及びベース１０２の底面に接合されたフィード・スルー１５０を模式的に示す断面図である。図２に示すように、フィード・スルー１５０はＦＰＣコネクタ１２１付近のベース底面に設置される。図３において、収容空間２１３内の各構成要素は省略してある。図４は、フィード・スルー１５０の構造を模式的に示す斜視図であり、ＨＤＤ１の外側に露出する面が上を向いている。

図３に示すように、ベース１０２は、その底に、貫通した孔である開口２５１を有しており、その開口２５１を塞ぐようにフィード・スルー１５０が配置されている。また、フィード・スルー１５０は、ベース１０２の外側底面に形成された凹部２５６内に配置されている。図４に示すように、フィード・スルー１５０は、フランジ１５１と、フランジ１５１を貫通し、フランジ１５１に垂直に保持された複数のピン１５２とを有している。ピン１５２の周囲にはガラスもしくはセラミック等のシール材料１５３が充填され、ピン１５２とフランジ１５１の間が密閉封止されている。収容空間内において、ピン１５２はＦＰＣコネクタ１２１に電気的かつ物理的に接続され、ベース１０２の外部において制御回路基板５０に電気的かつ物理的に接続される。

密封型ＨＤＤにおいては、封入された低密度気体のヘリウムを保持する必要があるため、フィード・スルー１５０と、ベース１０２との間の接合は高い気密性能が要求される。そのため、フィード・スルー１５０とベース１０２との間は半田付けによる封止が行われる。図５（ａ）は、ベース１０２に固定されたフィード・スルー１５０及びその近傍の構造を模式的に示す平面図であり、ＨＤＤ１の外側からベース１０２の底面を見た状態を示している。図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＢ−Ｂ切断線における断面図である。図５（ｂ）において、下側がＨＤＤ１の収容空間である。

図５（ａ）に示すように、フィード・スルー１５０は２列に配列されたピン１５２を有しており、各列が延びる方向が長手方向であり、その長手方向の垂直方向であって、各列が並ぶ方向が短手方向となっている。フィード・スルー１５０の外形、つまりフランジ１５１の外形は長円形であり、長手方向に延びる平行直線状の２辺と、これら各辺端を結合する２つの半円状の２辺とを有している。例えば、フランジ１５１の長手方向の外形寸法が２５ｍｍ程度、短手方向の外形寸法が１０ｍｍ程度である。

図５（ｂ）に示すように、ベース１０２の底面にはベース１０２を貫通する開口２５１が設けられ、開口２５１の装置外部側周辺にはフィード・スルー１５０の搭載面２５２が設けられている。フィード・スルー１５０はベース１０２外部から、ベース１０２の開口２５１を密閉するように、ベース１０２に取り付けられている。フィード・スルー１０５のフランジ１５０は開口２５１より大きな外形を有し、その周縁部がベース１０２との間の半田接合部２６１で半田付けされて接合される。

具体的には、図５（ｂ）に示すように、この搭載面２５２は、開口２５１から見てベース外部側に向かって形成されたひな壇形状における複数段のうちの一つである。具体的には、ベース１０２の外側底面２５５には、開口２５１の周囲の凹部２５６が形成されており、その凹部２５６内にレベルの異なる３つの段２５２〜２５４が形成されている。各段２５２〜２５４は、開口２５１の周囲を囲むように形成されている。最も開口２５１に近く、その開口２５１の外縁を画定する段２５２が、フィード・スルー搭載面２５２である。

フィード・スルー１５０のフランジ１５１の外形は開口２５１よりも大きく、フランジ１５１の周縁部をフィード・スルー搭載面２５２にベース１０２の外部側から載置し、フランジ１５１の周縁部をベース１０２の凹部２５６に半田付けにて接合し、半田接合部２６１を形成する。半田接合部２６１は、フランジ１５１側面と凹部２５６内面との間の他、フランジ１５１底面とフィード・スルー１５０搭載面２５２との間にも形成される。

フランジ１５１の材料は、ガラス等のシール材料１５３及びベース１０２の材料に適合し、シール材料１５３及び半田接合部２６１にかかる応力を低減するように選択される。ベース１０２がアルミニウムである場合は、フランジ１５１はスチールあるいはステンレス・スチールであることが望ましい。これらの熱膨張係数は、アルミニウムの熱膨張係数とガラスの熱膨張係数の間にあるからである。具体的には、ガラスなどのシール材料１５３の熱膨張係数は最大１０(ppm/deg.C)程度、スチールの熱膨張係数は１３〜１７(ppm/deg.C)程度、アルミダイキャスト材の熱膨張係数は略２０(ppm/deg.C)である。

ここで、半田は材料としての耐力がスチール、アルミニウムなどの一般的な金属と比べて低い。上述のように、フィード・スルー１５０のフランジ１５１とベース１０２の材料との間には熱膨張係数の相違が存在するため、ＨＤＤ１の使用時における温度環境の変化に伴う変形によって、耐力の低い半田接合部２６１に応力が加わる。この応力によって、半田接合部２６１のクラックが発生し、半田接合部２６１内に貫通パスが形成され、十分な封止性能を確保できない恐れがある。

このような応力による半田接合部２６１の封止性能の劣化を抑制する一つの方法は、フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすることである。図６（ａ）及び（ｂ）は、半田接合部２６１の構造を模式的に示す拡大断面図である。図６（ａ）において、フィード・スルー搭載面２５２は、Ｗ１の幅を有している。図６（ｂ）において、フィード・スルー搭載面２５２は、Ｗ２の幅を有している。幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも大きい。例えば、Ｗ１は０．５ｍｍ程度、Ｗ２は１．０ｍｍ程度とすることができる。ここで、フィード・スルー搭載面２５２の幅は、フィード・スルー搭載面２５２の開口側端の法線方向における距離と規定することができる。

半田接合部２６１におけるクラック２７１は、フィード・スルー搭載面２５２とフランジ１５１との間の部分においても広がっていく。従って、フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすることによって、クラック２７１の伸展距離及び伸展時間を伸ばし、半田接合部２６１における亀裂が半田接合部２６１端まで及び、半田接合部２６１内に貫通パスが形成されることを抑制することができる。また、フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすることで、半田接合部２６１の強度を向上し、熱応力に対する耐力を向上することができる。

このように、熱応力に対する半田接合部２６１の信頼性を向上するためには、フィード・スルー搭載面２５２の幅をできるだけ大きくすることが好ましい。しかし、フィード・スルー搭載面２５２の幅を徒に大きくすることは、他の問題を引き起こす。フィード・スルー１５０とベース１０２との半田接合において、半田はベース１０２の凹部２５６内に留まらず、フランジ１５１の収容空間側表面１５５にまで漏れ出る。半田接合においては、ベース１０２の外側底面を上にして、フィード・スルー１５０をフィード・スルー搭載面２５２上に配置し、凹部２５６内にリング状の半田材料を配置してオーブン内で半田を溶融させる。このとき、液状の半田材料がフランジ１５１の収容空間側表面１５５まで流出してしまう。

フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすると、フィード・スルー搭載面２５２の開口側端とピン１５２との間のスペースが小さくなるため、漏れ出た半田がピン１５２に接触し、短絡を起こす可能性がある。従って、フィード・スルー搭載面２５２の全周にわたってその幅を大きくすることは好ましくないとも考えられる。

ここで、半田接合部２６１に加わる熱応力の大きさは、その場所によって異なる。明らかなように、クラック２７１は、熱応力が大きい部分において発生しやすく、小さい部分においては発生しにくい。従って、相対的に熱応力が大きくなる部分においてフィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくし、熱応力が小さくなる部分においてフィード・スルー搭載面２５２の幅を小さくすることによって、熱応力による半田接合部２６１における貫通パスの発生を防ぐと共に、半田接合部２６１とピン１５２との接触を避けることができる。

クラック２７１は熱応力が最も大きくなる部分において特に発生しやすいため、この部分を含む領域において、フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすることが好ましい。特に、熱応力が最も大きくなる部分の幅を最大にすることで、より効果的に貫通パスの発生を防止することができる。また、熱応力が最も小さくなる部分においてフィード・スルー搭載面２５２の幅を小さくことで、半田漏れによる欠陥の発生を抑制することができる。具体的には幅を小さくすることでピンとの距離を稼ぎ漏れた半田を溜める場所を作ることができる。

図７（ａ）はフィード・スルー１５０の形状を模式的に示す平面図であり、図７（ｂ）は、フィード・スルー１５０をはめ込むベース１０２の凹部２５６の形状を模式的に示す平面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、ベース１０２の外側、つまり、制御回路基板５０側から見た場合の各形状を示している。本例のように、長円形の形状を有するフィード・スルー１５０においては、長手方向（図７（ｂ）における左右方向）における両端部（図７（ａ）において円点線で示した）の熱応力が最も大きい。この２点は長円形の対称中心点について互いに対応する点である。また、この２点を結ぶ距離は、フィード・スルー１５０のフランジ１５１の任意の外形２端を結ぶ最長距離である。

このため、図７（ｂ）に示すように、フィード・スルー搭載面２５２において、フィード・スルー１５０の長手方向両端に対応する部分の幅ＷＬを、他の部分の幅よりも大きくすることが好ましい。図７（ｂ）の例において、フィード・スルー搭載面２５２は最も大きい幅ＷＬを有する。その幅は、幅ＷＬの位置から離れるに従って減少し、最小幅ＷＳとなる。例えば、図７（ｂ）において、短手方向（図７（ｂ）における上下方向）における両端部のそれぞれに対応する位置において、フィード・スルー搭載面２５２の幅がＷＳとして例示されている。

このように、熱応力が相対的に大きい部分におけるフィード・スルー搭載面２５２の幅を相対的に大きくすることによって、熱応力によるクラックの発生を防ぐと共に、半田漏れによる欠陥の発生を防ぐことができる。実際に図７に示すようにフィード・スルー搭載面２５２の幅を変化させて耐久実験を行ったところ、フィード・スルー搭載面２５２の幅が全て狭いＷＳの場合に比べて、大きな改善が見られた。

次に、半田接合部２６１における封止不良の発生を抑制する他の手法について説明する。上述の態様は、フィード・スルー搭載面２５２の幅を大きくすることによって半田接合部における封止不良の発生を抑制するが、半田接合部２６１の厚さを大きくすることによって、クラックの発生を抑制することができる。半田接合部２６１を厚くすることでせんだん応力を低減し、クラックの発生を抑える。

図８（ａ）及び図８（ｂ）は、異なる半田厚を有する半田接合部２６１を模式的に示す断面図である。図８（ａ）の半田接合部２６１は半田厚Ｔ１を有し、図８（ｂ）の半田接合部２６１は半田厚Ｔ２を有している。半田厚Ｔ２が、半田厚Ｔ１よりも大きく、図８（ｂ）の半田接合部２６１の強度が相対的に強く、せんだん応力が相対的に小さい。ここで、半田厚は、フィード・スルー搭載面２５２とフランジ１５１底面との間の距離である。

せんだん応力低減の観点からは、半田接合部２６１の全ての部分において半田厚を大きくすることが好ましい。しかし、半田厚を大きくすることは、半田接合時における半田漏れの蓋然性が増加する。半田厚を大きくすると、半田量が増加するため、より多くの半田が漏れ出やすく、半田がピン１５２に接触し、短絡を起こす可能性がある。従って、フィード・スルー搭載面２５２の全周にわたってその幅を大きくすることは好ましくないと考えられる。そのため、半田接合部２６１の全周にわたって半田厚を大きくするのではなく、一部分の半田厚を他の部分よりも相対的に大きくすることが好ましい。

ここで、上述のように、半田接合部２６１に加わる熱応力の大きさは、その場所によって異なる。クラック２７１は、熱応力が大きい部分において発生しやすく、小さい部分においては発生しにくい。従って、相対的に熱応力が大きくなる部分において半田厚を大きくし、熱応力が小さくなる部分において半田厚を小さくすることによって、熱応力による半田接合部２６１における貫通パスの発生を防ぐと共に、半田接合部２６１とピン１５２との接触を避けることができる。

半田接合部２６１の半田厚の一部を他の部分よりも相対的に厚くする手法はいくつか考えられるが、好ましい一例を、図９（ａ）、（ｂ）に示す。図９（ａ）は、フィード・スルー１５０をはめ込むベース１０２の凹部２５６の形状を模式的に示す平面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ切断線において、フィード・スルー搭載面２５２に半田接合部２６１を形成した場合の半田部分を模式的に示す断面図である。図９（ａ）は、ベース１０２の外側、つまり、制御回路基板５０側から見た場合の形状を示している。上述のように、長円形の形状を有するフィード・スルー１５０においては、長手方向（図９（ａ）における左右方向）における両端部（図９（ａ）において円点線で示した）の熱応力が最も大きい

図９（ａ）の例は、フィード・スルー搭載面２５２の長手方向端（円点線で囲まれた部分）を含む領域２５７ａ、２５７ｂを切削加工し、その領域のレベルを直線状２辺の中央を含む領域２５８ａ、２５８ｂよりも低くしている。フィード・スルー１５０の半田接合工程において、フィード・スルー１５０は領域２５８ａ、２５８ｂ上に載置された状態において溶融半田がフランジ１５１とフィード・スルー搭載面２５２の間に流れ込む。溶融半田は、領域２５８ａ、２５８ｂとフランジ１５１との間にも流れ込むが、領域２５７ａ、２５７ｂにおける半田厚Ｗ２は、領域２５８ａ、２５８ｂの半田厚Ｗ１に対して、領域２５８ａ、２５８ｂと領域２５７ａ、２５７ｂのレベル差分だけ厚くなる。半田厚Ｗ１は、例えば、５０μｍ程度である。半田厚Ｗ２は、１００μｍ以上あることが好ましい。

以上のように、半田接合部２６１の熱応力が相対的に大きい部分の半田厚を相対的に大きくすることによって、半田接合部２６１の封止信頼性を向上し、また、ピン１５２との接触を避けることができる。実際に図９に示すように半田接合部２６１の半田厚を変化させて耐久実験を行ったところ、半田厚が全て薄いＴ１の場合に比べて、大きな改善が見られた。

図９の例においては、長手方向端の部分において、フィード・スルー搭載面２５２の幅を相対的に大きくすると共に、半田厚を相対的に厚くしている。上記半田接合部２６１の問題を解決するためには、これら双方を併用することが好ましいが、いずれか一方のみを適用することも可能である。

フィード・スルー１５０のフランジ１５１に凹凸を設けることによっても、半田接合部２６１の半田厚を変化させることができる。しかし、加工容易性、つまり、製造効率の点からは、フィード・スルー搭載面２５２に凹凸を形成することによって半田接合部２６１の半田厚を変化させることが好ましい。また、フィード・スルー搭載面２５２にはレベルの異なる多くの段を形成するのではなく、図９（ａ）に示したように、異なる２レベル（２段）の凹凸にとどめておくことで、加工効率を上げると共に半田接合部２６１の信頼性を向上することができる。

上記のフィード・スルー１５０は長円形の外形を有するが、他の外形のフィード・スルーを有するＨＤＤに本発明を適用することができる。フィード・スルーの外形としては、楕円形や４つのコーナーを曲線とした長方形などが考えられる。これらの形状においても、上述のように、熱応力が大きくなる部分、特に、熱応力が最大となる部分について、クラックと半田漏れの双方の点から半田接合部構造を設計することができる。これらのような対称形状を有する場合、典型的には、外形端２点を結ぶ距離が最大の２点の熱応力が最大となる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。また、半田接合部の耐力及び収容空間内への半田接合による汚染の点から、フィード・スルーはベースの外側に配置して半田接合することが好ましいが、設計によっては、ベースの内側において半田接合してもよい。また、フィード・スルーは、ヘッド・スライダとＶＣＭの信号の双方あるいはその一方のみを伝送するように構成することができる。

本実施形態に係る密封型ＨＤＤの構成を模式的に示す斜視図である。 本実施形態に係るＨＤＤの収容空間内の構造を模式的に示す上面図である。 本実施形態に係るベース、トップ・カバー及びベースの底面に接合されたフィード・スルーを模式的に示す断面図である。 本実施形態に係るフィード・スルーの構造を模式的に示す斜視図であり、ＨＤＤの外側に露出する面が上を向いている。 本実施形態に係るベースに固定されたフィード・スルー及びその近傍の構造を模式的に示す図である。 本実施形態に係る半田接合部の構造を模式的に示す拡大断面図である。 本実施形態に係るフィード・スルー及びフィード・スルーをはめ込むベースの凹部の形状を模式的に示図である。 本実施形態に係る異なる半田厚を有する半田接合部を模式的に示す断面図である。 本実施形態に係るフィード・スルーをはめ込むベースの凹部の形状及び半田接合部の半田部分を模式的に示す図である。

符号の説明

１ ハードディスク・ドライブ、１０ ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）
５０ 制御回路基板、１０１ 磁気ディスク、１０２ ベース
１０３ スピンドル・モータ（ＳＰＭ）、１０５ ヘッド・スライダ
１０６ アクチュエータ、１０７ 回動軸、１０９ ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
１２１ ＦＰＣコネクタ、１２２ ＦＰＣ、１５０ フィード・スルー
１５１ フランジ、１５２ ピン、１５３ 封止材、１５７ リム部
２０１ トップ・カバー、２１３ 収容空間、２５１ 開口
２５２ フィード・スルー搭載面、２５３、２５４ 段、２５６ 凹部
２５７ 厚半田領域、２５８ 薄半田領域、２５９ ボス、２６１ 半田接合部

Claims (6)

1. ディスクと、
   前記ディスクを回転するモータと、
   前記ディスクにアクセスするヘッドと、
   前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを移動する移動機構と、
   前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド、前記移動機構を収容するベースと、
   前記ベースと接合するカバーとを有し、
   前記ベースに前記カバーが接合された収容空間内に空気よりも低密度の気体が封入されているディスク・ドライブ装置であって、
   前記装置の外部と前記収容空間とを連通する前記ベースの開口を塞ぐように前記ベースに半田接合され、前記収容空間内に配置された配線と電気的に接続されるフィード・スルーを有し、
   前記ベースは、前記開口の周辺に、前記フィード・スルーが載置されている搭載面有し、
   前記フィード・スルーは、前記開口より大きい外形のフランジと、前記フランジに固定され前記配線に電気的に接続されているピンとを有し、
   前記フランジの周縁部は、前記搭載面に半田接合されており、
   前記半田接合されている搭載面は、第１の部分と、前記第１の部分よりも幅が大きく、その半田接合部の熱応力が前記第１の部分の半田接合部よりも大きい第２の部分とを有する、
   ディスク・ドライブ装置。
2. 前記第２の部分の半田接合部は、前記フランジの２点であってそれらの距離が前記フランジの最大寸法となる２点それぞれと半田接合している、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
3. 前記第２の部分における半田接合部の半田厚は、前記第１の部分における半田接合部の半田厚よりも厚い、
   請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
4. ディスクと、
   前記ディスクを回転するモータと、
   前記ディスクにアクセスするヘッドと、
   前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを移動する移動機構と、
   前記ディスク、前記モータ、前記ヘッド及び前記移動機構を収容するベースと、
   前記ベースと接合するカバーとを有し、
   前記ベースに前記カバーが接合された収容空間内に空気よりも低密度の気体が封入されているディスク・ドライブ装置であって、
   前記装置の外部と前記収容空間とを連通する前記ベースの開口を塞ぐように前記ベースに半田接合され、前記収容空間内に配置された配線と回路接続されるフィード・スルーを有し、
   前記ベースは、前記開口の周辺に、前記フィード・スルーが載置されている搭載面有し、
   前記フィード・スルーは、前記開口より大きい外形のフランジと、前記フランジに固定され前記配線に接続されているピンとを有し、
   前記フランジの周縁部は、前記搭載面に半田接合されており、
   前記半田接合されている搭載面は、第１の部分と、その半田接合部の熱応力が前記第１の部分の半田接合部よりも大きく、その半田接合部の厚みが前記第１の部分の半田接合部の厚みよりも厚い、第２の部分とを有する、
   ディスク・ドライブ装置。
5. 前記第１の部分と前記第２の部分の半田接合部の厚みが異なるように、前記搭載面は凹凸形状を有している、
   請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
6. 前記第２の部分の半田接合部は、前記フランジの２点であってそれらの距離が前記フランジの最大寸法となる２点それぞれと半田接合している、
   請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。

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