JP2018005960A

JP2018005960A - 接触子を有する気密端子

Info

Publication number: JP2018005960A
Application number: JP2016131196A
Authority: JP
Inventors: 晃奥野; Akira Okuno; 哲志森川; Tetsushi Morikawa
Original assignee: NEC Schott Components Corp
Current assignee: NEC Schott Components Corp
Priority date: 2016-07-01
Filing date: 2016-07-01
Publication date: 2018-01-11
Also published as: US10834835B2; WO2018003601A1; US20190313539A1

Abstract

【課題】ガスバリア性に優れた気密端子に弾性接触ピンとして機能する接触子を具備したＨＤＤ装置用気密端子を提供する。
【解決手段】ＨＤＤ装置用気密端子１０は、コバールなどの金属外環１１と、金属外環１１の内径に封着した絶縁ガラス１２と、さらに絶縁ガラス１２に貫通封着したコバールなどの導出リード１３とを備え、導出リード１３は、少なくとも片端に金属製の圧縮コイルばねの接触子１４を有する。接触子１４は、低電気抵抗ばね材である。
【選択図】図１

Description

本発明は電気・電子装置に用いられる気密端子に関し、特にリードに弾性接触手段を備えた気密端子に関する。

気密端子（フィード・スルーとも言う）は、金属外環または金属外環の挿通孔に絶縁材を介してリードを気密に封着したもので、気密容器内に収容された電気機器や素子に電流を供給したり、電気機器や素子から信号を外部に導出したりする場合に用いられる。特に金属外環とリードを絶縁ガラスで封着するＧＴＭＳ（Ｇｌａｓｓ−ｔｏ−Ｍｅｔａｌ−Ｓｅａｌ）タイプの気密端子は、整合封止型と圧縮封止型の２種類に大別される。気密封止の信頼性を確保するには、外環およびリードの金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数を適正に選択することが重要となる。封止用の絶縁ガラスは、金属外環とリードの素材、要求温度プロファイルおよびその熱膨張係数によって決定されている。整合封止の場合には、金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数が可能な限り一致するように封止素材が選定される。整合封止型気密端子は、気密信頼性ならびに電気絶縁性を確保するため、金属外環およびリード材に広い温度範囲でガラス材と熱膨張係数が一致しているコバール合金（Ｆｅ５４％、Ｎｉ２８％、Ｃｏ１８％）を使用して、両者をホウケイ酸ガラスなどの絶縁ガラスで封着するのが一般的である。

これら気密端子は、パソコン等に搭載するハードディスク・ドライブ（以下、ＨＤＤ）の接続端子にも適用されている。近年のＨＤＤは、大記録容量、高記録密度かつ安定した高速アクセスに加えて静粛性や省電力などが要求されている。これら要求を満足させるため特許文献１に記載されるように、磁気ディスク（プラッタとも言う）を収める筐体にＨｅなどの低密度気体を充填することで、プラッタの高速回転にともなう風損を大幅に低減したＨＤＤがある。Ｈｅや水素などの低密度気体は、分子サイズが極めて小さいため拡散リークしやすいので、これらの低密度気体を筐体内に保持し封入しておくために気密端子が用いられるようになってきた。

一般にＨＤＤ装置は、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータ等の機構部を収納したアルミ筐体と、機構部を制御する回路基板から構成されている。気密端子を用いないＨＤＤ装置においては、上述の筐体内の機構部と回路基板との電気接続を、筐体の開口部を塞いで取り付けられたＦＲ４などガラスエポキシ基板の基板蓋体に取付けたＳＯＰパッケージ型の弾性接触ピン付きコネクターを通して行われる場合がある。この弾性接触ピン付きコネクターは、基板蓋体の貫通ビア電極に表面実装されており、回路基板を筐体にねじ止め締結する際の圧力を用いて機構部と制御回路を接触により接続する。

特開２００８−１７１４８２号公報

しかしながら、従来の弾性接触ピン付きコネクターを用いたＨＤＤ装置の構成は、筐体の封口にガスバリア性に劣るガラスエポキシ基板の基板蓋体を使用するため、筐体内に充填した水素やＨｅなどの低密度気体がリークしやすいという欠点があった。この基板蓋体には、予め接触ピン付きコネクターを実装して置かねばならず、組立工数と部品を余分に要し不経済であった。

本発明の目的は、上記課題を解消するため提案するものであり、ガスバリア性に優れた気密端子に弾性接触ピンとして機能する接触子を具備したＨＤＤ装置用気密端子を提供することにある。

本発明によれば、金属外環と、この金属外環に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、導出リードは、導電性弾性材からなる接触子を有することを特徴とするＨＤＤ装置用気密端子が提供される。

本発明の気密端子は、ガスバリア性に優れたガラス封止の導出リードに接触子を有するので、気密端子のみで従来の基板蓋体と弾性接触ピン付きコネクターの機能を併せ持つ。従って、弾性接触ピン付きコネクターを基板蓋体に実装する手間が要らない分、部品点数と組立工数を減らすことができ小型、低背化を図れる。

本発明の気密端子は、ＨＤＤ装置の機構部と接続して筐体に気密に取付けられる。そして筐体と回路基板とを締結することにより、筐体内の機構部と回路基板とを、はんだ付けを用いずに省スペースで簡便に接続することができ、接触子による弾性接触を用いて回路基板のポジショニングの公差や平行度、平面度のエラーを吸収する。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子１０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子２０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子３０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子は、金属外環と、この金属外環の内径に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、導出リードは、導電性弾性材からなる接触子を有することを特徴とする。接触子は、導電性の弾性材であればどの様なものでもよく形状や材料を限定されないが、例えば、表面に低抵抗金属材のめっき被覆を施したコイルスプリングを導出リードの端部に設けるとよい。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子１０は、図１に示すように、金属外環１１と、金属外環１１の内径に封着した絶縁ガラス１２と、さらに絶縁ガラス１２に貫通封着した導出リード１３とを備え、導出リード１３は、少なくとも片端に金属製の圧縮コイルばねの接触子１４を有する。接触子１４を形成するコイルばねは必要に応じて、円錐コイルばね、樽形コイルばね、鼓形コイルばね、方絞りコイルばね、Ｕ字形板ばね、く字形板ばね、Ｕ字形棒ばね、く字形棒ばね等の圧縮ばねに変形してもよい。なお、円錐コイルばね、方絞りコイルばね等の異方性のばねについては、必要に応じて取り付け方向を選択できる。接触子１４は低電気抵抗ばね材からなり、例えば、リン青銅、洋白、ステンレス鋼、Ｂｅ−Ｃｕ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍｎ合金などが好適である。さらに、必要に応じて接触子１４の表面にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、これら金属の少なくとも１つを主成分とした合金、はんだ合金などの低抵抗金属材のめっき被覆を施してもよい。本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子の接触子１４は、ＳＯＰパッケージ型ピン配置に限らず、必要に応じてピン配置を自由に変更することができ、例えば、格子状のＰＧＡ型などのピン配置も採用することができる。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子１０は、図１に示すように、コバールの金属外環１１と、金属外環１１の内径に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス１２と、さらに絶縁ガラス１２に貫通封着したコバールの導出リード１３とを備え、導出リード１３は、両端にＣｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金の圧縮コイルばねの接触子１４を有する。このＨＤＤ装置用気密端子１０は、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータなどの機構部を収納したアルミ筐体の開口部に気密固着され、筐体内の機構部と電気接続し、さらに筐体外部に配置された機構部を制御する回路基板と接続してＨＤＤ装置を構成する。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子２０は、図２に示すように、コバールの金属外環２１と、金属外環２１の内径に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス２２と、さらに絶縁ガラス２２に貫通封着したコバールの導出リード２３とを備え、導出リード２３は、片端にリン青銅の圧縮円錐コイルばねの接触子２４を有する。このＨＤＤ装置用気密端子２０は、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータなどの機構部を収納したアルミ筐体の開口部に気密固着され、筐体内の機構部と電気接続し、さらに筐体外部に配置された機構部を制御する回路基板と接続してＨＤＤ装置を構成する。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子３０は、図３に示すように、コバールの金属外環３１と、金属外環３１の内径に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス３２と、さらに絶縁ガラス３２に貫通封着したコバールの導出リード３３とを備え、導出リード３３は、片端にステンレス鋼のく字形板ばねの接触子３４を有する。このＨＤＤ装置用気密端子３０は、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータなどの機構部を収納したアルミ筐体の開口部に気密固着され、筐体内の機構部と電気接続し、さらに筐体外部に配置された機構部を制御する回路基板と接続してＨＤＤ装置を構成する。

本発明に係るＨＤＤ装置用気密端子のガスバリア性について、従来のＦＲ４基板蓋体と実施例のＨＤＤ装置用気密端子１０を、それぞれ試験品に用いてＨｅ吹き付け法で比較した。Ｈｅガス吹き付け法は、容器内にＨｅ検知器を備えた真空チャンバーの開口部に、試験品を取付け、チャンバー内を真空減圧し、チャンバー外側の試験品表面にＨｅガスを吹き付けながら、差圧１気圧において試験品を通過しチャンバーに漏れ出たＨｅガスの量を計測するものである。この方法で比較すると、ＦＲ４基板蓋体は１．０×１０^−９Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃ．であるのに対し、ＨＤＤ装置用気密端子１０は、１．０×１０^−１３Ｐａ・ｍ^３／ｓｅｃ．と極めてガスリークが少なく優れているのが分かった。

本発明はＨＤＤ装置用の気密端子に適用でき、特にＨｅガス等の低密度ガスを封入し筐体の高気密性が要求されるＨＤＤに好適に利用できる。

１０，２０，３０・・・ＨＤＤ装置用気密端子、１１，２１，３１・・・金属外環、
１２，２２，３２・・・絶縁ガラス、１３，２３，３３・・・導出リード、
１４，２４，３４・・・接触子、Ｄ・・・断面図の切断線の基点。

Claims

金属外環と、この金属外環の内径に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、導出リードは、導電性弾性材からなる接触子を有したことを特徴とするＨＤＤ装置用気密端子。
前記接触子は、低電気抵抗ばね材であることを特徴とする請求項１に記載の気密端子。
前記接触子は、コイルばね、円錐コイルばね、樽形コイルばね、鼓形コイルばね、方絞りコイルばね、Ｕ字形板ばね、く字形板ばね、Ｕ字形棒ばね、く字形棒ばねの群から選択された圧縮ばねであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＨＤＤ装置用気密端子。
前記低電気抵抗ばね材は、リン青銅、洋白、ステンレス鋼、Ｂｅ−Ｃｕ合金、Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｉ合金、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｓｎ−Ｚｎ−Ｍｎ合金の群から選択されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一つに記載のＨＤＤ装置用気密端子。
前記接触子は、さらに表面にＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｐｄ、これら金属の少なくとも１つを主成分とした合金、はんだ合金の群から選択されためっき被覆を施したことを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一つに記載のＨＤＤ装置用気密端子。
請求項１ないし請求項５の何れか一つに記載のＨＤＤ装置用気密端子をフィード・スルーに用いたハードディスク装置。