JP2009004064A - 気密封止型の液晶ポリマー相互接続 - Google Patents

Abstract

【課題】気密封止型ハウジング、および少なくとも１つの導電性信号トレースを有する電気的相互接続を提供すること。
【解決手段】本発明によれば、気密封止型ハウジングは不活性ガス雰囲気を封入し、電気的相互接続は、ハウジングの内部からハウジングの外部へ延びる少なくとも１つの導電性信号トレースであって、液晶ポリマー（ＬＣＰ）本体に埋め込まれた導電性信号トレースを有している。
【選択図】図２

Description

いくつかの用途では、気密封止型ハウジングを提供することが望ましいことが分かっている。例えばデータ記憶デバイスは、内部環境を汚染や周囲雰囲気からの他の影響から隔離するために、気密にカプセル化すると有利になる可能性がある。

データ記憶デバイスのハウジング内部に、封入した不活性ガス雰囲気を用いると、一般に標準的な空気雰囲気に比べて、回転式記憶媒体に隣接する読取り／書込みトランスデューサに関する風損および流体力学的な飛翔特性を改善することもできる。

本発明の様々な実施例は一般に、不活性ガス雰囲気を封入した気密封止型ハウジングと、ハウジングの内部からハウジングの外部へ延びるように液晶ポリマー（ＬＣＰ）本体に埋め込まれた少なくとも１つの導電性信号トレースを有する電気的相互接続とに向けられている。

図１は、データ記憶デバイス１００の平面図を示している。デバイス１００は、本発明の様々な実施例を有利に実施することができる例示的な環境（ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）を示すために提供されている。しかし、特許請求されている本発明がそのように限定されるわけではないことが理解されよう。

デバイス１００は、基部デッキ１０４および上部カバー１０６から形成される、封止ハウジング（シールド・ハウジング）１０２を含んでいる。スピンドル・モータ１０８は、いくつかの記憶媒体１１０を回転させる。アクチュエータ１１２は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１１４に電流を加えることによって回転し、一連のトランスデューサ１１６を媒体の表面に画定されたトラックと位置合わせする。フレックス回路組立体１１８は、アクチュエータ１１２の遠位端に支持されたトランスデューサ１１６と、外側に配設されたプリント回路基板（ＰＣＢ）１２０上のデバイス制御エレクトロニクスとの間の電気通信経路を確立する。

図２は、ヘリウム・ベースの雰囲気など、不活性ガス雰囲気を封入する気密封止型ハウジング１３０を示している。ハウジング１３０は、図１のデータ記憶デバイスのハウジング１０２に対応するように企図されているが、限定的なものではない。

電気的相互接続１３２は、ハウジング１３０を通る開口部１３４を封止するよう広がり、それを通るいくつかの導電性信号経路を提供する。信号経路によって、内部デバイス１３６と外部デバイス１３８の間の電気通信が容易になることが好ましい。相互接続１３２は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）で形成されることが好ましい。適切なＬＣＰ材料が、デュポン社（米国デラウェア州ウィルミントン）によってＺｅｎｉｔｅ（登録商標）という商標で市販されている。

本発明者により、ＬＣＰがある特定のエポキシ類など他の封止材料に比べて、ある特定のタイプの気体に対して相対的にかなり低い透過特性を有し、酸素、水蒸気およびヘリウムに対する透過性を約１０分の１に下げることができることが見出されている。この透過性が、相対湿度（％ＲＨ）または温度の大きな変化によって著しい影響を受けるとは思われない。

ＬＣＰが、それを本明細書において開示する気密封止の確立に用いるのに特に適したものとする他の特徴を有することも分かっている。ＬＣＰ材料は、基本の樹脂材料の特性を改善するために、適切な繊維（ガラス、カーボンなど）を充填することができる。ある特定の金属はヘリウムの透過を防ぐ適切な封止経路を形成することができるため、ＬＣＰを金属または他の導電層で選択的にめっきして、ヘリウムなどある特定の気体に対する透過性をさらに低下させることもできる。

まためっきは、はんだ付けや他の金属接合技術を使用して気密ボンド・ライン（ｂｏｎｄ ｌｉｎｅ）を形成することを容易にする。適切に選択された充填材料および／またはコーティング材料を用いた場合には、ＬＣＰ相互接続をレーザ溶接または超音波溶接して、金属、ガラスまたは他の適切な材料（例えばハウジング１３０）に対する必要な封止接合部を形成することもできる。液体または軟化した状態で高分子鎖の連続性が維持されるため、溶接領域においてＬＣＰの結晶性が十分維持されることが分かっている。またＬＣＰは、高精度の３次元形状に容易に成形（モールド）されること、および金属や他の基礎材料に対してオーバーモールド（被覆）することもできる。

図３〜５は、図２の構成での使用に適した第１の例示的なＬＣＰ相互接続１４０を示している。図３は正面断面図であり、図４および図５はそれぞれ等角図を示している。相互接続１４０は、成型されたＬＣＰ本体１４２を含むことが好ましい。適切な体積のカーボンまたはガラスで充填された繊維を、所望される通りに本体１４２に組み込むことができる。

いくつかの信号トレース１４４が本体に埋め込まれ、本体を貫通してその上面１４６から下面１４８まで延びている。信号トレース１４４は、金属性あるいは導電性のばねとして特徴付けられ、密着性を改善し、且つ封入された不活性ガスの透過性を低下させるために、成型されたＬＣＰ材料を通る曲がりくねった経路をたどるようになっている。

本体１４２は、基部フランジ１５０および突出部１５２を含んでいる。基部フランジ１５０は、ハウジング部材１５６の内面１５４に接するような大きさに作られ、突出部１５２はその中の開口部１５８を通って延びている。基部フランジ１５０および／または突出部１５２の選択された面が、それだけには限らないが、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、溶接、はんだまたはオーバーモールド工程を含むいくつかの適切な気密封止機構の任意の１つを用いて、ハウジング部材１５６に対して封止される。このように、相互接続１４０の外周部は、ハウジングの内部と外部の間に適切な低透過性の経路を形成する。

埋め込まれたトレース（ｔｒａｃｅ）１４４は、反対側の位置に第１および第２の端部１６０、１６２を有するように示されている。第１の端部１６０は、前述の図１のフレックス回路１１８など、適切な電気接続部材を受け入れるための固定されたパッド型接点として、本体１４２の上面１４６に隣接して延びている。第２の端部１６２は、図１のＰＣＢ１２０上などで対応する電気接続部材（図示せず）を係合するための偏倚可能なばね接点の形で、本体の下面１４８に隣接して延びている。ばね接点や剛性のパッド型接点の使用など、トレース１４４の両端に他の構成を容易に用いることもできる。ガイド・ピン１６４、１６６および１６８は、関連する接続部の適切な位置合わせを助ける。

図６および図７は、他のＬＣＰ相互接続１７０を示している。相互接続１７０は、前述のものと同様に電気トレース１４４が埋め込まれた、成型された液晶本体１７２を含んでいる。

相互接続１７０はさらに、図３〜５の基部フランジ１５０に比べて寸法が拡張された基部フランジ１７４を含んでいる。拡張された基部フランジ１７４は、周囲に延びる低透過性の熱硬化性プラスチックなどの封止材料１７６の層のための曲がりくねった経路、ならびにいくつかの金属器具用の開口部１７８を受け入れる。

図７に示すように、最初に相互接続１７０をハウジング部材１８２に固定するために、開口部１７８を通してねじ付きの金属器具である留め具１８０が挿入される。相互接続１７０の突出部１８４は、接触しない態様でハウジング部材１８２の段付き開口部１８６を通して延びており、封止材料１７６は、窪んだ棚面１８８に接するとともに、留め具１８０によって棚面１８８に押しつけられる。局所的な加熱が施され、それによって封止材料１７６をリフローで接合し、相互接続１７０をハウジング部材１８２に対して気密封止している。

あるいは、ハウジング部材１８２を適切な材料でめっき、コーティングまたはオーバーモールドして、気密封止を実施することもできる。溶接工程用の赤外線吸収材料は、Ｇｅｎｔｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（米国ペンシルバニア州シンプソン）によってＣｌｅａｒｗｅｌｄ（登録商標）という商標で市販されている。

図８〜１０は、外側のめっきされた金属層１９２を、ＬＣＰ本体１４２に対して、この場合には図９に示すように、少なくとも基部フランジ１５０の選択された部分に対して選択的に適用することを含む他の相互接続１９０を示している。あるいは、実質的に相互接続１９０の外面全体をめっきすることもできる。電気的短絡を防止するために、トレース１４４に隣接する小さい絶縁領域をめっきせずに残してもよい。それだけには限らないが、金、ニッケル、銅、銀など任意の適切なめっき材料を用いることができる。所望される通りに、非金属性のめっき材料を適用することもできる。

図１０に示すように、めっき層１９２により、はんだ付けやレーザ溶接などの適切な工程を用いて相互接続１９０をハウジング部材１９４に接合することが容易になる。１９６で示すような継ぎ目ライン（接合部）によって、相互接続１９０に対して周囲に延びる気密封止を形成するのに十分なウェッティング（ぬれ）／リフローが与えられる。

図１１〜１４は、基部フランジ２０４および突出部２０６を有するＬＣＰ本体２０２を備える、別のＬＣＰ相互接続２００を示している。ＬＣＰ本体２０２は、ガラスやカーボンなど適切な材料で充填されている。間隔をおいて配置したいくつかの導電性トレース２０８が、適切なめっき工程などによって本体２０２に埋め込まれている。トレース２０８は、突出部２０６の連続する外面２１０、２１２および２１４の全体、ならびに基部フランジ２０４の連続する外面２１６、２１８（図１１）、２２０および２２２（図１２）の全体にわたって延びるように、相互接続２００の両側に沿って選択的に配線される。

トレース２０８は、金、銅、ニッケル、銀など適切な金属で形成され、ハウジングの内側と外側でそれぞれ適切な接続部を係合する接続パッド２２４、２２６（図１２〜１３参照）のところで終わる。

図１４に示すように、相互接続２００は、窪んだ棚部２３２と共に段付き開口部２３０を有するハウジング部材２２８と組み合わされる。熱硬化性樹脂や他の材料の層など適切な封止層２３４が、相互接続２００とハウジング部材２２８の間にはさまれるように、またそれらを密封状態で係合させるように適用される。封止層２３４は、オーバーモールド操作を用いてトレース２０８上に適用される追加のＬＣＰ層を含むこともできる。封止層２３４は気密封止を形成し、トレース２０８を封入、あるいはハウジング部材２２８から分離する。

トレース２０８を確実にハウジング部材２２８から電気的に分離するために、成形または機械加工された絶縁体２３６（図１３）を用いることもできる。絶縁体２３６は、図示するように本体２０２から延びていてもよく、あるいはハウジング部材２２８から延びていてもよい。

本明細書に示した様々な実施例が、従来技術にまさる利点を提供することは明らかであろう。前述の例示的な相互接続１４０、１７０、１９０および２００が、ハウジングの内側からハウジングの外側への１つまたは複数の導電性信号経路を確立することが有利である。ＬＣＰ材料を使用することによって、ハウジング内部にヘリウムなどの不活性ガス雰囲気を封入するのに適した低い透過特性が与えられると同時に、１つまたは複数の信号が通過するための（１つまたは複数の）電気信号経路が提供される。

相互接続を封止するために、それだけには限らないが、エポキシ樹脂、熱硬化性樹脂、はんだ付け、レーザ溶接およびオーバーモールドなど、様々な効果的且つ経済的な封止機構を使用することができる。相互接続は、自動化された組み立て工程に組み込むのにも適している。

各実施例は、一般的にデータ記憶デバイスのハウジングを対象としてきたが、それらは例示的なものにすぎず、特許請求の対象を限定するものではない。むしろ、所望される通りに多くの適切な状況を利用することができる。

前述の説明では、本発明の様々な実施例の構造および機能の詳細と共に、本発明の様々な実施例について多数の特徴および利点を述べてきたが、この詳細な説明は例示的なものにすぎず、本発明の原理の範囲内において、添付する特許請求の範囲を表現する広範で一般的な用語の意味によって示される最大限の範囲まで、細部、特に各部分の構成および配置に関する事項に変更を加えることが可能であることを理解されたい。例えば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、特定の用途に応じて特定の要素を変更することが可能である。

本発明の様々な実施例を有利に実施することができる、例示的なデータ記憶デバイスの分解等角図である。 気密封止型ハウジングの内部から外部への信号経路を提供するために、本発明の実施例に従って構成される相互接続の機能ブロック図である。 液晶ポリマー本体内に成形された、いくつかのばね状トレースを使用した相互接続を示す図である。 液晶ポリマー本体内に成形された、いくつかのばね状トレースを使用した相互接続を示す図である。 液晶ポリマー本体内に成形された、いくつかのばね状トレースを使用した相互接続を示す図である。 図３〜５の相互接続に対する別の構造を一般的に示す図である。 図３〜５の相互接続に対する別の構造を一般的に示す図である。 ハウジングとの相互接続の封止を容易にするために、選択的な金属のオーバーめっきが本体の各部分に施された他の相互接続を示す図である。 ハウジングとの相互接続の封止を容易にするために、選択的な金属のオーバーめっきが本体の各部分に施された他の相互接続を示す図である。 ハウジング内での図８〜９の相互接続を例示的に示す図である。 液晶ポリマー本体にオーバーモールドされた多数の金属性信号トレースを利用した他の相互接続を示す図である。 液晶ポリマー本体にオーバーモールドされた多数の金属性信号トレースを利用した他の相互接続を示す図である。 液晶ポリマー本体にオーバーモールドされた多数の金属性信号トレースを利用した他の相互接続を示す図である。 図１１〜１３の相互接続の、ハウジングへの例示的な取り付けを示す図である。

符号の説明

１００ データ記憶デバイス
１０２ ハウジング
１０４ 基部デッキ
１０６ 上部カバー
１０８ スピンドル・モータ
１１０ 記憶媒体
１１２ アクチュエータ
１１４ ボイス・コイル・モータ
１１６ トランスデューサ
１１８ フレックス回路組立体
１２０ プリント回路基板
１３０ 気密封止型ハウジング
１３２ 電気的相互接続（電気的相互接続部品）
１３４ 開口部
１３６ 内部デバイス
１３８ 外部デバイス
１４０ 相互接続
１４２ ＬＣＰ本体
１４４ 信号トレース
１４６ 上面
１４８ 下面
１５０ 基部フランジ
１５２ 突出部
１５４ 内面
１５６ ハウジング部材
１５８ 開口部
１６０ 第１の端部
１６２ 第２の端部
１６４、１６６、１６８ ガイド・ピン
１７０ 相互接続
１７２ 液晶本体
１７４ 基部フランジ
１７６ 封止材料
１７８ 開口部
１８０ 留め具
１８２ ハウジング部材
１８４ 突出部
１８６ 段付き開口部
１８８ 棚面
１９０ 相互接続
１９２ めっき層
１９４ ハウジング部材
１９６ 継ぎ目部
２００ 相互接続
２０２ ＬＣＰ本体
２０４ 基部フランジ
２０６ 突出部
２０８ 導電性トレース
２２４、２２６ 接続パッド
２２８ ハウジング部材
２３０ 段付き開口部
２３２ 棚部
２３４ 封止層
２３６ 絶縁体

Claims (20)

1. 不活性ガス雰囲気を封入する気密封止型ハウジングと、
   前記ハウジングの内部から前記ハウジングの外部へ延びるように液晶ポリマー（ＬＣＰ）本体に埋め込まれた少なくとも１つの導電性信号トレースを有する電気的相互接続と
   を有する装置。
2. 前記不活性ガス雰囲気が実質的にヘリウムを含む請求項１に記載の装置。
3. 前記相互接続が前記ハウジングの開口部を封止するよう架け渡されている請求項１に記載の装置。
4. 前記少なくとも１つの信号トレースが、ばねとして特徴付けられる請求項１に記載の装置。
5. 前記少なくとも１つの信号トレースが、めっきされたトレースとして特徴付けられる請求項１に記載の装置。
6. 前記電気的相互接続が前記ハウジングに対して成形されている請求項１に記載の装置。
7. 前記電気的相互接続が前記ハウジングに対して溶接されている請求項１に記載の装置。
8. 前記本体が、気密封止を形成するように前記ハウジングに接合されたオーバーめっき部分をさらに有する請求項１に記載の装置。
9. 前記本体が、前記ハウジングの表面に接する基部フランジ、および前記ハウジングの開口部を通して延びる突出部を有する請求項１に記載の装置。
10. 前記本体が、前記ＬＣＰ内に電気絶縁性繊維をさらに有する請求項１に記載の装置。
11. 前記ハウジング内に取り付けられ且つ前記信号トレースに連結された不揮発性メモリをさらに有する請求項１に記載の装置。
12. 前記不揮発性メモリが回転可能ディスクを有する請求項１１に記載の装置。
13. 不活性ガス雰囲気を封入する気密封止型ハウジングであって、剛性のハウジング部材を有する気密封止型ハウジングと、
    前記ハウジングの内部から前記ハウジングの外部への導電性信号経路を確立するために、前記剛性のハウジング部材に連結される第１の手段と
    を有する装置。
14. 前記不活性ガス雰囲気が実質的にヘリウムを含む請求項１３に記載の装置。
15. 前記第１の手段が、液晶ポリマー（ＬＣＰ）本体と、少なくとも１つの埋め込まれた導電性信号トレースとを備えた電気的相互接続を有し、前記少なくとも１つの埋め込まれた導電性信号トレースが、前記ＬＣＰ本体に隣接して前記ハウジングの内部から外部へ延びている請求項１３に記載の装置。
16. 前記相互接続が前記剛性のハウジング部材の開口部を封止するよう架け渡されている請求項１５に記載の装置。
17. 前記少なくとも１つの信号トレースが、ばねとして特徴付けられ、前記ＬＣＰ本体が該ばねの上に成形されている請求項１５に記載の装置。
18. 前記ばねが前記ＬＣＰ本体を通る曲がりくねった経路を通っている請求項１７に記載の装置。
19. 前記少なくとも１つの信号トレースが、前記ＬＣＰ本体上に成形された剛性のトレースとして特徴付けられる請求項１５に記載の装置。
20. 前記ハウジング内に取り付けられた不揮発性メモリをさらに有する請求項１３に記載の装置。

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