JP2008277508A - フレキシブル回路基板および、それを備えたモータ、ハードディスクドライブ装置 - Google Patents

フレキシブル回路基板および、それを備えたモータ、ハードディスクドライブ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ケバ、微小鉄屑、繊維屑などのコンタミが、フレキシブル回路基板の外周切断面に付着しない積層構造としたフレキシブル回路基板を提供する。
【解決手段】粘着層を有する絶縁性のベースフィルム層、回路導体層、カバーフィルム層から成るフレキシブル回路基板で、構造物に貼り付けた際に、粘着層がフレキシブル回路基板の外周にはみ出さないように粘着層を設定することで、フレキシブル回路基板の外周切断面にコンタミを付着させないことができる。
【選択図】図2

Description

本発明は、磁気記録ディスク駆動装置などの情報機器の構造物に貼り付けるフレキシブル回路基板に関して、構造物であるスピンドルモータに粘着層を介して貼り付けるフレキシブル回路基板の積層構造に関する。
フレキシブル回路基板は、そのフレキシブル性と薄さの故に、小型・薄型化されたモータなどのフレキシブル回路基板の取付け空間が少ない電気機器の多くに用いられている。特に、そのフレキシブル性より、磁気記録ディスク駆動装置用のスピンドルモータに、近年、多く用いられてきている。
図8(a)は、従来のフレキシブル回路基板100を貼り付けた磁気記録ディスク駆動装置用のスピンドルモータ101において、スピンドルモータ101を構成しているベース107のフレキシブル回路基板100を貼り付けている側から見たベース107の図である。そのスピンドルモータ101に貼り付けられているフレキシブル回路基板100のZ−Z’断面図が、図8(b)である。
従来のフレキシブル回路基板100の積層構造は、図8(b)に図示しているように、ポリイミドからなるベースフィルム層102、銅箔からなる回路導体層103および、ポリイミドからなるカバーフィルム層104が、接着層(接着剤)105を介して積層されており、図8(b)の上側方向であるベースフィルム層102の面には、粘着層106が形成され、構造物であるベース107に貼り付けできるような積層構造である。
また、従来のフレキシブル回路基板100は、ベースフィルム層102、回路導体層103、カバーフィルム層104、粘着層106、を積層した1枚の積層品から、各種用途に応じた形状に多数個のフレキシブル回路基板を切断するという多数個取りする手法が多く用いられている。そのため、フレキシブル回路基板の外周端面108の形状は、各積層の外周端面が切断面に沿った同一面となっている。
このような積層構造であるフレキシブル回路基板100を構造物である磁気記録ディスク駆動装置用のスピンドルモータのベース107に貼り付けるのであるが、ベース107のフレキシブル回路基板100の貼り付け部分107aは、凹凸のある場合が多く、フレキシブル回路基板100とベース107の貼り付け部分107aの間に隙間が生じないようにするために、大きな押圧力を加えて、フレキシブル回路基板100をベース107の貼り付け部分107aに貼り付けている。
特開2003−204123号公報
しかしながら、大きな押圧力を加えて、フレキシブル回路基板100をベース107の貼り付け部分107aに貼り付けることにより、フレキシブル回路基板100の外周端面108を形成している粘着層106の外周端面106aが、外周端面108からはみ出すこととなる。粘着層106がはみ出した状態で、スピンドルモータ101の組立、検査を行うことで、はみ出した粘着層106にケバ、微小鉄屑、繊維屑などのコンタミが付着してしまう。付着したコンタミは、フレキシブル回路基板100を覆っているメインプリント基板(図示しない)とベース107との間、または、フレキシブル回路基板100とメインプリント基板との間などに位置することとなり、電気的なショート(欠落)を生じるという課題を有していた。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、磁気記録ディスク駆動装置用などのスピンドルモータに用いられるフレキシブル回路基板において、ケバ、微小鉄屑、繊維屑などのコンタミが、フレキシブル回路基板の外周切断面に付着しない積層構造としたフレキシブル回路基板を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のフレキシブル回路基板は、下面に粘着層を有する絶縁性のベースフィルム層と、前記ベースフィルム層の上面に接着層を介して積層された回路導体層と、前記回路導体層の所定領域の上面に接着層を介して覆うとともに、前記ベースフィルム層の上面に積層された絶縁性のカバーフィルム層と、を含み、前記ベースフィルム層の粘着層を用いて構造物に貼り付けるフレキシブル回路基板において、前記粘着層の外周端が、前記ベースフィルム層の外周端よりも小さく形成されていることを特徴としたものである。
本発明のフレキシブル回路基板によれば、凹凸のある複雑な表面形状を有する面に対して、十分な貼付力を確保しながら、フレキシブル回路基板の外周端面にケバ、微小鉄屑、繊維屑などのコンタミが付着することがないので、電気的なショート(欠落)が発生することが軽減でき、磁気記録ディスク駆動装置用の信頼性を大幅に向上することができる。
また、ケバ、微小鉄屑、繊維屑などのコンタミ付着検査および、除去という煩雑な作業を必要としないので、製造コストを軽減することも可能となる。
以下に、本発明のフレキシブル回路基板の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1(a)は、本発明のフレキシブル回路基板10を貼り付けたスピンドルモータ2を搭載しているハードディスクドライブ1の断面図を示している。
アルミ、鉄などの材料からなる略凹状のベース3の凹状内部に、磁気記録ディスク4を回転させるためのスピンドルモータ2が配置されている。スピンドルモータ2を構成しているハブ5のディスク搭載面5aには、磁気記録ディスク4が搭載されており、スペーサー6、クランプ7により、スピンドルモータ2に固定されている。
ヘッド部8は、略楕円状に移動することで磁気記録ディスク4面上のデータを読み書きするものであり、ヘッド部8の一端部がアクチュエータ部9に締結されており、ベース3の凹状内部に配置されている。
ベース3の凹状内部に配置されているスピンドルモータ2、磁気記録ディスク3、ヘッド部8、アクチュエータ部9を覆うように、カバー11がベース3に固定されている。このカバー11により、ベース3の凹状内部にコンタミなどが侵入しないようになっている。
ベース3の外部(図1(a)における下側)には、スピンドルモータ2を駆動させるためのフレキシブル回路基板10および、ハードディスクドライブ1を起動させるためのメインプリント基板12が固定されている。
図1(b)は、ベース3の外部にフレキシブル回路基板10がベース3に貼り付けられた状態を図示したものである。(メインプリント基板は、図示していない。)このように凹凸形状を有するベース3の外部にフレキシブル回路基板10が貼り付けられ、スピンドルモータ2を構成するコア(図示しない)からコイル線が引き出され、コイル線がフレキシブル回路基板10に半田により接続されている部分10aは、シール13に覆われている。このシール13により、半田により接続されている部分10aの絶縁不良などを防止すると共に、スピンドルモータ2へのコンタミ混入などを防止している。
このように構成されているハードディスクドライブ1は、メインプリント基板12に外部から電流が供給されることで、フレキシブル回路基板10を経由してスピンドルモータ2に電流が供給され、磁気記録ディスク4を回転させる。また、ヘッド部8には、直接、メインプリント基板12から電流が供給されることで、ヘッド部8が磁気記録ディスク4に対して略楕円状に移動し、磁気記録ディスク4面上のデータを読み書きする。
以上のような構成であるハードディスクドライブ1に用いられているスピンドルモータ2の駆動に必要なフレキシブル回路基板10について、更に、図2を用いて説明する。
図2(a)は、ベース3に貼り付けられる前の状態でのフレキシブル回路基板10のメインプリント基板と相対している側の面を図示している。また、図2(b)は、図2(a)のフレキシブル回路基板10の断面B−B’を示した図である。
図2(a)および、(b)に図示しているように、フレキシブル回路基板10は、ポリイミドからなるベースフィルム層21、銅箔からなる回路導体層22および、ポリイミドからなるカバーフィルム層23が、接着層(接着剤)24を介して積層されており、図2(b)の下側方向であるベースフィルム層21の面には、粘着層25が形成され、構造物であるベース3の面に貼り付けできるような積層構造である。
また、フレキシブル回路基板10には、コイル線引き出し穴30が形成されており、回路導体層22とコイル線を半田により固定されるようにメッキ層31が形成されている。本実施例では、フレキシブル回路基板10にコイル線引き出し穴30が形成されているがこれに限るものではない。
また、フレキシブル回路基板10には、メインプリント基板12と接しているメッキ層32が形成されている。ここで、メッキ層31、32が形成されている部分には、カバーフィルム層23では、覆われていないものとする。メッキ層31は、半田し易く且つ、導通し易くするために、電解金メッキされている。また、メッキ層32も同様に、導通し易くするために、電解金メッキされている。ここで、メッキ層31、32は、電解メッキ以外の無電解メッキでもよい。
上記、メッキ層31、32が形成されていない側には、粘着層25が形成されており、図2(a)および(b)に図示されているように、粘着層25の外周端面41は、フレキシブル回路基板10の外周端面40よりも小さな外周となるように、差部Aを設けている。この差部Aについて、図3を用いてその役割について説明する。
図3(a)は、ハードディスクドライブ1を構成しているベース3のフレキシブル回路基板10を貼り付ける部分3aの断面図および、フレキシブル回路基板10の断面図である。ベース3のフレキシブル回路基板10を貼り付ける部分3aには、傾斜面3aaが形成されており、フレキシブル回路基板10を隙間が形成されないように十二分に貼り付けしなければならない形状となっている。フレキシブル回路基板10とベース3の貼り付け部分3aとの間に隙間が生じると、下記のような不具合が生じる。
まず、ベース3にフレキシブル回路基板10を貼り付け、コイル線を半田付けした状態のベース3は、半田フラックスの除去、および、ベース3のコンタミ除去などの目的のために、洗浄(水洗浄)する。フレキシブル回路基板10とベース3の貼り付け部分3aとの間に隙間がある場合、この洗浄工程において、その隙間に洗浄水が入り込み、フレキシブル回路基板10が、ベース3から外れてしまうという不具合が生じる可能性がある。また、隙間が存在したまま、製品(スピンドルモータ)として出荷された場合、フレキシブル回路基板10とメインプリント基板12との間の隙間寸法が、不安定となり、接触不具合を生じることとなり、結果として、ハードディスクドライブ1が起動しないという不具合が生じる可能性がある。
このような不具合を生じさせないために、フレキシブル回路基板10に大きな押圧力Fを加えて、フレキシブル回路基板10の粘着層25を介して、フレキシブル回路基板10をより強固にベース3に貼り付ける作業を行う。ここで、図3(b)および、(c)を用いて、押圧力Fをフレキシブル回路基板10に加えた際の、粘着層25の状態について説明する。
図3(b)は、押圧力Fを加える前のベース3の貼り付け面3aにフレキシブル回路基板10を貼り付けた状態図である。この状態は、メインプリント基板12と導通を確保するためおよび、コイル線をフレキシブル回路基板10に半田付けしなければならないので、フレキシブル回路基板10をベース3の所定の場所に位置決めするために、仮貼り付けした状態となっている。この状態では、フレキシブル回路基板10は、剥がれやすく、移動し易い状態となっている。この状態からフレキシブル回路基板10をベース3に強固に固定するために、押圧力Fを加える。
図3(c)は、押圧力Fをフレキシブル回路基板10に加えた際の、粘着層25の状態を図示したものである。フレキシブル回路基板10のカバーフィルム層23側(図示していない)から押圧力Fを加えることで、軟らかい粘着層25に向かってベースフィルム層21の面21aが、面21bまで移動する。それにより、粘着層25の外周端面41がフレキシブル回路基板10の外周端面40の方向に向かって移動する。しかしながら、差部Aが形成されているために、粘着層25の外周端面41は、その差部Aの内部で移動することとなり、結果として、図3(c)に図示している外周端面41aとなり、フレキシブル回路基板10の外周端面40より外側(図中の左側)に移動しないこととなる。
しかしながら、ベース3のフレキシブル回路基板10を貼り付ける面3aの形状、フレキシブル回路基板10の形状、粘着層25の厚さおよび、押圧力Fの強さなどにより、粘着層25がフレキシブル回路基板10の外周端面40より外側(図3(c)中の左側)に移動する量が異なる。そこで、一定の押圧力Fをフレキシブル回路基板10に加えて、粘着層25が外周端面40からはみ出す寸法(量)λxを測定し、そのはみ出し寸法(量)λxを差部Aの寸法とすることで、差部Aの最適寸法を導き出した。下記に図4〜図5を用いて、その詳細を記載する。
まず、差部Aの最適寸法を導き出すために、はみ出し寸法λx以外の条件(1)〜(4
)を下記のように設定した。
(1)フレキシブル回路基板の外周形状
フレキシブル回路基板の外周形状は、ハードディスクドライブのメインプリント基板の設計により決まるものであり、外周形状は限定できない。今回は、図4(a)に図示している外周形状200aであるフレキシブル回路基板200を用いることとする。
(2)フレキシブル回路基板を貼り付けるベースの形状
ベース形状もフレキシブル回路基板の外周形状と同様に、ハードディスクドライブの設計により決まるものであり、限定できない。今回は、図4(b)に図示しているように面201aと面201bの間に傾斜面201cを有するベース201を用いることとする。
(3)押圧力
押圧力Fは、ベースが塑性変形しない力とする。例えば、1.8インチハードディスクドライブ用のスピンドルモータにフレキシブル回路基板を貼り付ける場合は、30N(ニュートン)とする。これは、ベース3のフレキシブル回路基板を貼り付ける部分の厚みと押圧力についてシミュレーションし、ベース3が塑性変形しない値を算出したものである。同様に、シミュレーションした結果としては、2.5インチハードディスクドライブ用のスピンドルモータでは、300Nであり、1.0インチハードディスクドライブ用のスピンドルモータでは、20Nという計算結果となった。今回は、小型、薄型化が進んでいる1.8インチハードディスクドライブ用のスピンドルモータに関する値である30Nを実施の形態1として用いることとする。
(4)粘着層の厚さ
フレキシブル回路基板の厚さは、ベース厚さとメインプリント基板の厚さにより決まってしまう。つまり、メインプリント基板とフレキシブル回路基板の間が離れすぎると両基板の導通接触部分が接触しなる。また、距離が近すぎるとメインプリント基板の変形を生じる原因となる。このように、メインプリント基板とフレキシブル回路基板の間についても、フレキシブル回路基板の外周形状と同様に、ハードディスクドライブまたは、メインプリント基板の設計により決まるものである。つまり、フレキシブル回路基板の厚さおよび、フレキシブル回路基板に積層されている粘着層も同様に決まってしまう。今回は、小型、薄型化が進んでいる2.5インチ以下ハードディスクドライブ用のスピンドルモータに関するフレキシブル回路基板の粘着層の寸法の一例である0.025mm〜0.1mmを実施の形態1の範囲として用いることとする。
以上のように、(1)フレキシブル回路基板の外周形状、(2)フレキシブル回路基板
を貼り付けるベースの形状、(3)押圧力を一定にして、粘着層の厚さを0.025mm
〜0.10mmの範囲内である、0.025mm、0.05mm、0.10mmのそれぞれの条件において、サンプル数100個について、粘着層206のはみ出し寸法λxの分布を確認した。
ここで、図4(a)に図示しているように、粘着層206のはみ出し寸法λxは、従来のフレキシブル回路基板200の外周端面200aは、それぞれの積層が同一外周端面となっているので、押圧力Fを加えた際に、粘着層206が、外周端面200aから外側にはみ出してしまう。はみ出した粘着層206aのはみ出し量をλとし、フレキシブル回路基盤200の外周でn箇所測定して、その平均値をλx(=(λ1+λ2+・・・+λn)÷n)とし、フレキシブル回路基板200の外周端面200aからのはみ出した粘着層206aのはみ出し量と規定した値である。
図5(a)は、粘着層206の厚さを0.10mmとした場合のはみ出した粘着層206aのはみ出し量λxの分布を図示したものである。図5(b)は、粘着層206の厚さを0.05mmとした場合のはみ出した粘着層206aのはみ出し量λxの分布を図示したものである。図5(c)は、粘着層206の厚さを0.025mmとした場合のはみ出した粘着層206aのはみ出し量λxの分布を図示したものである。
図5(a)〜(c)より、最も粘着層206がはみ出した条件は、粘着層206の厚さが0.10mmの場合であり、はみ出し量λxの最大値λamaxは、0.183mmであった。つまり、差部Aの寸法を0.183mm以上にすることで、フレキシブル回路基板の外周端面から粘着層がはみ出さないこととなることが分かった。
次に、図5(b)の結果のはみ出し量λxの分布の中心値λb0.133mmおよびバラツキを確認するために標準偏差値σを用いて、λb+3σの値を算出した。その値は、0.185mmであった。上述したように、図5(a)のはみ出し量λxの最大値λamaxは、0.183mmであり、図5(b)の結果から算出したはみ出し量バラツキ上限値λb+3σとほぼ同等である。つまり、図5(b)の結果から差部Aの最適寸法を0.185mm以上とすることで、仕様する粘着剤厚みが0.05mmから0.10mmの範囲で変化したする場合も、はみ出さないことがわかった。また、図5(c)の結果より、粘着層206の厚さが0.025mmの場合も同様に、はみ出し量λxの最大値λcmaxが、0.121mmであり、図5(b)の結果に包含されていることがわかった。つまり、差部Aの寸法を0.185mmにすることで、粘着層のはみ出しは生じないことが分かった。
しかしながら、差部Aを0.185mm以上にすることだけでは、ベースとの粘着力の低下する傾向であることより、スピンドルモータおよび、ハードディスクドライブの組立・検査の際に、その差部Aからフレキシブル回路基板がベースから剥がれる可能性が高くなる。従って、差部Aの上限を決める必要がある。本実施例では、フレキシブル回路基板への粘着剤貼り付け公差の一例である0.2mmを考慮して、0.385mmとした。
更に、差部Aを0.385よりも粘着性の面で条件が不利な0.4mmに設定したフレキシブル回路基板をベースに貼り付けて、スピンドルモータの組立・検査を実際に行い、フレキシブル回路基板がベースから剥がれないかどうかの確認をした結果、ベースからフレキシブル回路基板が剥がれているものは無かった。
以上の結果より、差部Aの最適寸法が、0.185mm以上0.4mm以下であることを導き出すことができた。
この差部Aの最適寸法により、粘着層25の外周端面41が、フレキシブル回路基板10の外周端面40より外側にはみ出さないこととなり、洗浄工程または、スピンドルモータの組立工程、ハードディスクドライブの組立工程などの工程にて、ケバ、微小鉄屑、繊維屑などが付着する可能性が殆ど生じないので、フレキシブル回路基板とメインプリント基板の間、または、フレキシブル回路基板とベースとの間などでの電気的なショート(欠落)が生じなくなり、スピンドルモータまたは、ハードディスクドライブの信頼性が大幅に向上することとなった。
(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2であるフレキシブル回路基板302を貼り付けたスピンドルモータ301の図を示す。図6において、実施の形態1の構成と異なるところはフレキシブル回路基板302のメインプリント基板(図示しない)と導通をとるための回路胴体303にメッキ処理を施した部分303aが、ベース304の外周に位置している点である。
また、図7(a)および、図7(b)に図示しているように、回路導体層303の所定の位置に金メッキ処理を施すために、フレキシブル回路基板302の外周端面302aに、回路導体層の断面303bが現れているように形成している点が、実施の形態1と行っている。
実施の形態1と同様の条件(1)〜(4)にてフレキシブル回路基板302に押圧力を
加えても、粘着層305には、実施の形態1と同様に差部Aが設けられているので、フレキシブル回路基板302の外周端面302aから粘着層305の外周端面305aがはみ出すことがないので、粘着層にケバ、微小鉄屑、繊維屑などが付着することが生じなく、フレキシブル回路基板302の外周端面302aに形成されている回路導体層303の断面303bとベース304との間、または、メインプリント基板との間にて電気的なショート(欠落)が生じないので、スピンドルモータまたは、ハードディスクドライブの信頼性が大幅に向上することとなる。
本発明にかかるフレキシブル回路基板は、複雑な形状で、凹凸面を有するベースに貼り付けた際に、粘着層がはみ出すことなくなり、ケバ、微小鉄屑、繊維屑などが粘着層に付着しなくなるので、スピンドルモータ、およびそれを搭載したハードディスクドライブに衝撃、振動などの外的な力が加わっても、電気的なショート(欠落)を防止することが可能となり、長期にわたる信頼性を大幅に向上させるという効果を有し、磁気記録ディスク駆動装置などの情報機器の構造物に貼り付けるフレキシブル回路基板等として有用である。
(a)は、実施の形態1における本発明のフレキシブル回路基板を貼り付けたスピンドルモータを搭載しているハードディスクドライブの断面図、(b)は、ベース面に本発明のフレキシブル回路基板を貼り付けた状態を示す平面図 (a)は、本発明の実施の形態1におけるフレキシブル回路基板の平面図、(b)は、(a)図のB−B’断面図 (a)は、本発明の実施の形態1におけるフレキシブル回路基板をベースに貼り付ける前の状態を示した断面の説明図、(b)は、押圧力を加える前の粘着層の状態を示す断面の状態図、(c)は、押圧力を加えた後の粘着層の断面の状態図 (a)は、従来のフレキシブル回路基板から粘着層がはみ出している状態を示した平面図、(b)は、従来のフレキシブル回路基板から粘着層がはみ出している状態を示した断面図 (a)は、粘着層の厚さ0.1mm時のはみ出し寸法の度数分布図、(b)は、粘着層の厚さ0.05mm時のはみ出し寸法の度数分布図、(c)は粘着層の厚さ0.025mm時のはみ出し寸法の度数分布図 実施の形態2における本発明のフレキシブル回路基板を貼り付けたスピンドルモータのベース面側の平面図 (a)は、実施の形態2における本発明のフレキシブル回路基板の拡大図、(b)は、(a)の拡大図部の外周端面を示す図 (a)は、従来のフレキシブル回路基板を貼り付けたスピンドルモータのベース面側の平面図、(b)は、(a)のZ−Z’断面図
符号の説明
1 ハードディスクドライブ
2、101、301 スピンドルモータ
3、107、201、304 ベース
3a 貼り付け部分
3aa 傾斜面
4 磁気記録ディスク
5 ハブ
5a ディスク搭載面
6 スペーサー
7 クランプ
8 ヘッド部
9 アクチュエータ部
10、100、200、302 フレキシブル回路基板
10a コイル線半田部
11 カバー
12 メインプリント基板
13 シール
21、102 ベースフィルム層
21a、21b、201a、201b、201c ベースフィルム層の面
22、103、303 回路導体層
23、104 カバーフィルム層
24、105 接着層
25、25a、106、206、206a、305 粘着層
30 引き出し穴
31、32、303a メッキ層
40、41、41a、200a、302a、303b、305a 外周端面
107 外周端面

Claims (4)

  1. 下面に粘着層を有する絶縁性のベースフィルム層と、
    前記ベースフィルム層の上面に接着層を介して積層された回路導体層と、
    前記回路導体層の所定領域の上面に接着層を介して覆うとともに、前記ベースフィルム層の上面に積層された絶縁性のカバーフィルム層と、
    を含み、前記ベースフィルム層の粘着層を用いて構造物に貼り付けるフレキシブル回路基板において、
    前記粘着層の外周端が、前記ベースフィルム層の外周端よりも小さく形成されていることを特徴とするフレキシブル回路基板。
  2. 前記ベースフィルム層の外周端と前記粘着層の外周端との距離が、0.185mm以上、0.4mm以下としたことを特徴とする請求項2に記載のフレキシブル回路基板。
  3. 請求項1〜2に記載のフレキシブル回路基板を備えたモータ。
  4. 請求項3に記載のモータを備えたハードディスクドライブ装置。
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