JP4233661B2 - モータ及びそのコイルの電気接合方法 - Google Patents
モータ及びそのコイルの電気接合方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として音響・映像機器や情報関連機器に用いられるモータに関するものであり、詳しくはそのコイルの電気接合技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイルの電気接合部及びモータのコイルの電気接合に対する要求及びトレンドは次のようなものがある。
【０００３】
１：接合部の塵埃低減
２：機器・装置の信頼性確保（アウトガス）
３：モータ及びモータを使う機器の小型薄型化
４：鉛フリー化のトレンド（必要性）
５：ＣＯ2（二酸化炭素）削減のトレンド
【０００４】
第１に塵埃低減の必要性について説明する。近年、特に情報機器分野の磁気ディスク装置は磁気ディスクと磁気ヘッドとの非常に狭い隙間（０．１μｍ以下程度）にダストが付着したり、衝突したりするとデータ書き込み、及び読み出しの際の動作に支障をきたすため、磁気ディスクを装着されたモータは、外部からダストが侵入しないように磁気ディスクが取り付けられたモータ全体を密閉したケースの中に実装して磁気ディスク領域の清浄度を維持している。
【０００５】
そして、近年、磁気ディスク装置は使用されるコンピュータのダウンサイジングの流れに伴い小形、薄型化で、低消費電力、低騒音、かつ高容量化の要望が多くなってきた。そして、清浄な磁気ディスク領域の回転中における磁気ディスクと磁気ヘッドとの隙間は現在０．１ミクロン程度であるが、高密度化を図るために、更にその隙間を小さくする必要が生じている。よって、装置の清浄度を更に厳しくする必要があり、モータから発生する塵埃を少なくする要求がある。
【０００６】
第２に装置の信頼性確保である。特にアウトガスについて説明する。磁気ディスク装置に使われているモータ部材からのアウトガスによる吸着が問題となり、ステータコアに処理する絶縁皮膜として使用されている電着塗装に含まれる有機錫化合物を低減した電着塗装膜が使用され始めている。
【０００７】
モータが小型になってくると電着塗装膜の錫を低減したにもかかわらず、ＯＡ機器類に用いられている磁気ディスク（ハードディスク）やポリゴンミラーなどの表面に原因不明の曇りを生じ、データの書き込みや読み取りの誤動作あるいは印字不良の原因となる現象が依然として発生していた。
【０００８】
一つの原因として、ステータコアの電着塗装に含まれる微量の錫でも装置が小型になってくると電着塗装膜に含まれる有磯錫化合物が塩素や水分などにより活性化し、ガス化して磁気ディスク等の表面に吸着することに原因があることが明らかになった。
【０００９】
もう一つの原因として、電子部品やコイルの接合に使用している鉛−錫からなる半田に含有する錫から発生する錫化合物のガスが磁気ディスク等の表面に吸着することも問題にされつつある。
【００１０】
特に、磁気ディスク駆動用モータ、ポリゴンミラー駆動装置用モータの場合、装置が密閉状態であるため、極微量の錫を含むガスが揮散しても、磁気ディスクあるいはポリゴンミラーを曇らせることがわかった。
【００１１】
第３に薄型化・小型化のトレンドについて説明する。
磁気ディスク装置等はその厚みは３．５吋型においては２５．４ｍｍが一般的で、２．５吋は１２．７ｍｍの厚みから薄型ノートパソコンへのトレンドにより９．５ｍｍや８．５ｍｍ等の厚みの薄いものが搭載されつつある。
【００１２】
また、ＣＤ−ＲＯＭ装置等もノートパソコンへの搭載率の普及により、厚さ９．５ｍｍ程度の薄型の装置が一般的に使われるようになってきている。そして、装置が薄型になるとモータの高さ方向の寸法が装置によって規制され、装置の薄型化に伴って、モータ全高も薄くする必要があった。
【００１３】
第４に鉛フリー化の必要性について説明する。最近、米国では、のざらしに放置された電気製品から半田中に含まれる鉛が酸性雨等によって溶出して地下水に溶け込み、これらの地下水は飲料水に使用されると人体に悪影響を及ぼすことが公表されている。そこで、環境への影響や、人体への毒性が少ないように、半田の鉛を含有しない鉛フリー半田合金がクローズアップされている。
【００１４】
第５にＣＯ2（二酸化炭素）削減のトレンドについて説明する。最近はＣＯ2（二酸化炭素）が地球の温暖化に悪影響を与えることが公表されている。そこで、ＣＯ2（二酸化炭素）の削減にはその主要因である電気量の削減が必要であり、それに伴って生産に使用する設備のエネルギー効率の改善が望まれている。
【００１５】
以上のような要求・トレンドの中において、従来のコイルと印刷基板の接続ランドとの接合技術及び接合方法は、一般的に接続ランドにコイルを置き、棒半田と半田こてによる熱にて接合する方法がよく用いられてきた。それに用いられるコイルと接続ランドの電気接合技術の一例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。
【００１６】
図５（ａ）は従来例の半田付けによる接合方法を示す説明図である。図５（ａ）において、２は印刷基板で印刷基板２には印刷パターン３が形成され、レジスト４が印刷パターン３上に構成される。レジスト４が形成されてない部分は部品や電子部品等を電気的に接合する接続ランド５となる。
【００１７】
従来の半田付けはコイル１を接続ランド５の上に置いて、鉛−錫からなる棒半田６を近接させて、しかる後に半田こて７の熱にて棒半田６を溶融させると共に接続ランド５にコイル１を接合させている。予めコイル１は鉛−錫からなる半田にて予備半田されている。半田付けは一般的に空気中で行われているため、半田付け時に接合ランドの金属酸化や反応を防止するため、棒半田６にはフラックスが含有されている。
【００１８】
図５（ｂ）は従来例の半田付け後の状態を示す説明図である。図５（ｂ）において、鉛−錫からなる棒半田（図示せず）には半田付けされる金属と溶融する半田表面の酸化膜を化学的に除去するために、フラックスを含有しているため、半田付け後は装置の清浄度に影響を及ぼす塵埃の発生原因となっているフラックス残渣８が電気接合部９及びレジスト４の周辺にたくさん残っている。
【００１９】
図６は従来の接合方法を示すモータの構成を示す断面図である。図６において１０はモータの固定軸である。１３は磁気ディスク（図示せず）装着するためのハブ、１５はハブ１３に固定する円筒状のロータマグネットである。ハブ１３の内径部には上側軸受１１と下側軸受１２が軸方向に離れて固定されている。
【００２０】
１４はブラケットであり、印刷基板２がブラケット１４の面上にしっかりと取り付けられている。その後、ロータマグネット１５に対向する位置に設けられたステータコア１６がブラケット１４に固定される。１７はステータコア１６に巻装された巻線である。その後、ブラケット１４の中央にある穴（図示せず）には固定軸１０が取り付けられ、ブラケット１４は磁気ディスク駆動装置のベース（図示せず）に取り付けネジ（図示せず）で固定される。
【００２１】
１９は磁性流体シール１８を保持するホルダーであり、ハブ１３の内径側で上側軸受１１の上に固定されている。そして、磁性流体シール１８と固定軸１０との狭い隙間には磁性流体２６が磁気的に保持されている。
【００２２】
磁性流体２６は玉軸受からなる上側軸受１１と下側軸受１２とから発生するオイル状の発塵を防ぐシールの目的である。磁性流体２６によって、清浄度の必要な領域の清浄度を維持している。
【００２３】
２０は保護板であり、ホルダー１９の上に取り付けられた後に接着剤２７にて密封される。以上のようなモータのコイル１の接合は一般的に図５（ａ）、（ｂ）で示した構成になっている。つまり、コイル１は印刷基板２の接続ランド５の上におかれ、錫−鉛からなる半田にて半田付けされている。半田付けした後、電気接合部９は半田の量のばらつきや、半田付け部分のコイル１の半田時の浮き上がり等によって、接合部高さｈ１が高くなりモータの薄型化を困難にしていた。
【００２４】
上述の方法で接合すると接合部高さｈ１が約１ｍｍ程度あり、前述した装置高さ９．５ｍｍに較べて大きなウエイトを占めており、モータの薄型化を困難にしていた。
【００２５】
図７はモータを構成している印刷基板を示す正面図である。図７において、印刷基板２には銅からなる印刷パターン３が印刷されている。
【００２６】
そして、印刷パータン３には接続ランド５が６カ所ほど設けられている。この６カ所の接続ランド５には３相からなる巻線（図示せず）の巻き始め、巻終わりの引き出しとなるコイル１が接合される電極部となる。
【００２７】
印刷基板２には引き出し部２１が設けられており、この引き出し部２１は図６におけるブラケット１４の引き出し穴２２を通ってブラケット１４の外側に出ている。引き出し部２１を通した後に、引き出し穴２２は密封剤２３にて密封して磁気ディスク（図示せず）が装着された領域の清浄度を維持している。
【００２８】
また、図８（ａ）、（ｂ）は従来の接合方法からなるモータの断面図である。図８（ａ）、（ｂ）において実登録３０１２２２６号公報に示すように、コイル１とコイル１が半田付けされる印刷基板２を有し、印刷基板２の接続ランド５にコイル１を搭載後、電気接合部９にクリーム半田２４を滴下し、その後、電気接合部９を熱風２５にて加熱しコイル１を印刷基板２の接続ランド５に電気的に接合した構成となっている。
【００２９】
このようにすると目的とする場所のみを加熱できて、全体を暖めるのに比べて短時間で済み、この点でもリフロー半田付け法より優れており、設備面でも廉価であると記載されている。
【００３０】
しかしながら、クリーム半田２４にはフラックスを含んでいるため、フラックス残渣（図示せず）が電気接合部９に残っているためフラックス残渣を除去するため後工程で洗浄を必要としていた。
【００３１】
図９は従来の別の接合方法からなるモータの接合部の断面図である。図９は実登録３０２０５５５号公報に示すように、印刷基板２の接続ランド５には穴４０が穿穴されており、この穴４０には固定部材としてＬ字型の専用端子３５が挿通されている。この専用端子３５は、印刷基板２に挿通する脚３６とコイル１を押さえる押さえ込み片３７を有している。上記の専用端子３５は印刷基板２の裏面側に設けられた返し３８により印刷基板２からの抜けを防止すると共に、コイル１を仮固定している。そして、コイル１及び専用端子３５を半田３９により接続ランド３５に一体的に固定している。
【００３２】
上記構成によれば、コイル１のずれ、浮き、離れ等を防止でき、半田付け作業が容易になって作業効率が向上すると記載されている。
【００３３】
しかしながら、上記の従来例は電気的結合のため特別な専用端子を必要としており、また、工程としても専用端子の押さえ込み片にてコイルを押さえ込む特別な工程を必要としていた。そして、接合部高さが押さえ込み部品を使用しているため、モータ及び装置の高さが高くなっていた。
【００３４】
また、実登録３０１２２２７号公報に記載されているように、接続ランドにコイルを搭載後、レーザを照射することにより、半田付け部を加熱しコイルの絶縁皮膜の除去とコイルの接続ランドへの半田付けとを同時に行っている。
【００３５】
この公報で述べられている目的はレーザの照射のみで絶縁皮膜の除去と半田付けとが簡単にできるようにして、リフロー半田付けより効率的な作業ができると記載している。しかしながら、この公報で述べられている方法はＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いるなど特別な設備のため高額になっていた。
【００３６】
更に、絶縁皮膜の除去と加熱をレーザ装置を利用して実施しているが、レーザ装置のエネルギー変換効率（２〜３％）が悪いため、コイルを接合するために多大な電力が必要となり、経済的に望ましくなかった。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コイルの電気接合やモータのコイルの電気的接合における上記の課題、すなわち、
１：接続ランドとコイルの電気的接合によるフラックス残渣に基づく塵埃の低減要求、
２：装置の信頼性に影響を与える構成部品に含有する錫の低減要求、
３：モータ薄型化要求に伴う接合部周辺部の薄型化要求、
４：環境や人体への悪影響を与えない接合をもつ電気製品の要求、
５：電力量を削減してＣＯ2（二酸化炭素）の削減を図り地球温暖化
を解決、達成するものである。
【００３８】
また、フラックスを使わない接合をすることにより、洗浄設備の廃止や工程の低減等の生産性を高める内部的要求にも対応するものである。
【００３９】
特に磁気ディスク装置用モータは機器に要求される清浄度から、フラックスの完全なる除去は必須であった。また、モータは玉軸受等の部品を備えているため、完成品にて洗浄ができず、フラックス除去方法の課題に対応するものである。
【００４０】
クリーム半田滴下による結合は接合部高さが低くなるが熱源となる熱風が２００度前後を必要とするため周囲環境の温度上昇を招いたり、クリーム半田滴下設備を必要としていた。
【００４１】
そして、レーザ装置などの特別な装置を必要とせずに、また、クリーム半田の塗布などを必要としない工程等の、高い生産性を達成するものである。
【００４２】
以上の課題も同時に解決するものである。そして、専用端子等の特別な部品を必要とせずに、また、コイルの絶縁皮膜を半田付けする前に事前に除去することなく電気接合できるモータを提供するものである。
【００４３】
そして、それによって薄型・小型、高信頼性を実現した優れたモータを提供し機器の薄型化、小型化要望、高信頼性要望、また、人体や環境保護要望に応えると共に地球の温暖化を防止することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、コイルと印刷基板とを有し、印刷基板には接続ランドを有し、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、接続ランドにコイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して、前記第２の電源から前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、メッキ層を溶融して、コイルと接続ランドとを接合してなるモータの製造方法である。
【００４５】
また、接続ランドのメッキ層をフラックスを含まない半田メッキ、錫メッキ、銀メッキ等から形成することを特徴とする。コイルは事前に絶縁皮膜や融着層等を除去する必要なく接合することを特徴としている。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記印刷基板の接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して、前記第２の電源から前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して前記コイルと前記接続ランドとを接合する電気接合方法であり、本発明をコイル接合技術の要点で表現したものである。このように、接続ランドがメッキ層で形成されているため、メッキの量が定量化されるため電気接合部高さが一定になる作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項２に記載の発明は、接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかからなる印刷基板からなるものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。これによって、コイルの自己発熱による溶融を容易にして接合品質を維持することができる。
【００５１】
本発明の請求項３に記載の発明は、半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないものであり、これによって接合後にフラックス残渣が残らない作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項４に記載の発明は電気接合後における電気接合部のコイルの断面形状が少なくとも１カ所以上のフラット状を有したものであり、これによって接合部の高さをより薄くすることが可能となり、また、接続ランド状のメッキ層との直接的な接合を可能にしている。
【００６０】
本発明の請求項５に記載の発明は、コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルを加圧にて略扁平状に成形すると共に、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して、前記コイルと前記接続ランドとを接合してなるモータの製造方法であり、本発明をモータの電気接合部の製造手順で表現したものである。これによって、特に接合のための特別な部品を必要とせずに電気接合ができ、クリーム半田などの供給を必要とせずに電気接合を容易に実施できる。
【００６２】
本発明の請求項６に記載の発明は、接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかからなる印刷基板からなるものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。これによって、自己発熱による溶融を容易にして接合品質を維持することができる。
【００６３】
本発明の請求項７に記載の発明は、半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。
【００６５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００６６】
図１（ａ）は本発明の実施例における印刷基板の断面図、図１（ｂ）は本発明の実施例におけるブラケットの断面図、図１（ｃ）は本発明の実施例におけるステーショナリー組立の断面図である。
【００６７】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ステータコア１６に巻かれた巻線１７の引き出し線であるコイル１は巻線１７より巻き始めや巻終わりなどが引き出されたものである。巻線１７が巻かれたステータコア１６は固定軸１０に取り付けられる。その際、コイル１は固定軸１０のリード穴４９に通される。ハブ１３には内径側にロータマグネット１５が固定された後に、ハブ１３に軸受５０ａがしっかりと固定される。
【００６８】
又、軸受５０ｂはブッシュ５１の内径に予め接着等の方法で固定された後、軸受５０ｂの内径は固定軸１０に固定される。その後に、ロータマグネット１５と軸受５０ａを有するハブ１３は軸受５０ａを固定軸１０へ挿入すると共に、ハブ１３の内径部をブッシュ５１の外径に挿入して軸受５０ａと軸受５０ｂに予圧をかけながら固定する。このようにして、ステーショナリー組立５２は固定軸１０を中心にしてハブ１３が回転可能となり完成する。その後に、ステーショナリー組立５２にブラケット１４に挿入して所定高さに固定する。その後に印刷基板２をブラケット１４の面の上に張り付ける。
【００６９】
図１（ｄ）は本発明の実施例におけるモータ組立の断面図である。図１（ｄ）において５３はモータ組立でステーショナリー組立５２にブラケット１４と印刷基板２とが取り付けられたものであり、コイル１が印刷基板２に接合されていない状態を表している。
【００７０】
このコイル１はモータの外部にある駆動回路（図示せず）より駆動電流を通電するため、ブラケット１４に固定された印刷基板２の印刷パターン（図示せず）に電気的に接合される必要がある。
【００７１】
図２（ａ）は本発明の実施例における印刷基板にコイルが置かれた状態を示す図である。図２（ｂ）は本発明の実施例における接合部分の拡大断面図である。図２（ａ）において印刷基板２には印刷パターン３が形成されており、その上にレジスト４にて覆われている。
【００７２】
レジスト４が形成されてない部分は部品や電子部品等を電気的に接合する接続ランド５となる。そして、印刷パターン３には駆動回路（図示せず）に接続するための外部接続ランド５５が設けられている。そして、接続ランド５の近くには捨てランド５４を有している。そして、固定軸（図示せず）のリード穴４９を通って、外に出たコイル１は印刷基板２の印刷パターン３の上に設けられた接続ランド５の上に置かれる。
【００７３】
図２（ｂ）において接続ランド５の面には、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が予め形成されている。これらのメッキ層は半田付け後のフラックス残渣の除去が容易になるように、フラックスを含んでいないものを使用している。
【００７４】
図２（ｂ）においてブラケット１４の上に置かれた印刷基板２の接続ランド５の上にコイル１がおかれて接合される訳である。コイル１は略コイルの直径相当の高さに接合部高さｈ２が押さえられるため、接合部高さｈ２を低く押さえることができる。
【００７５】
そして、接続ランド５に予め形成された半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）によってコイル１は接続ランド５に電気的に接合されている。
【００７６】
故に半田付け部にはフラックスが残留しないためモータから発生するフラックス等の塵埃を少なくすることができることにより、装置の信頼性を向上することができる。特に清浄度が要求される磁気ディスク装置についてはより大きな効果がでる。
【００７７】
特に、図２（ｂ）に示すように棒半田での接合時に見られるような盛り上がり状の半田付け状態にならないため、接合部高さｈ２はほぼコイル１の直径相当となり、従来に比べて高さが低い接合部にすることが可能である。
【００７８】
図２（ｃ）は本発明の実施例におけるモータの構造断面図である。よって、図２（ｃ）に示すようにブラケット１４上に固定された印刷基板２に固定されるコイル１の接合部高さを薄くすることができる。
【００７９】
モータの全高を薄くすることが可能であり、モータが使われる機器を薄くすることができる。これらのモータに使われているコイルの外径はφ０．０５〜０．５ｍｍであり、従来の半田付け工法に比較すると約１／２以下程度にすることが可能である。
【００８０】
上述のメッキ層は接合部高さｈ２を薄くするためには１０μｍ〜１００μｍの場合において好適な接合状態が得られた。メッキの厚みを厚くするとメッキ工程の処理時間が必要となりその生産性に影響する。よって、実用的な範囲での接合状態の場合は１０μｍ〜４０μｍのメッキ厚が許容範囲である。
【００８１】
図３（ａ）は本発明の電気的接合の方法を示す説明図である。図３（ａ）において、印刷基板２の印刷パターン３の一部をなす接続ランド５には、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層２９が予め形成されている。そして、コイル１は印刷基板２の印刷パターン３の上に設けられた接続ランド５の上のメッキ層２９のほぼ中央の位置に置かれる。
【００８２】
その後、電源ａ２８は上電極４２へ接続される。また、電源ｂ４１は一方を上電極４２へ接続し、もう一方が印刷パターン３へ下電極４５にて接続される。上電極４２はコイル１を加圧力Ｆにて加圧した状態でコイル１に接続されている。
【００８３】
ここでは、下電極４５を印刷パターン３へ接続したが直接に接続ランド５もしくはその上のメッキ層２９へ接続してもよい。また、図３（ａ）の印刷基板２は片面銅箔基板で作成されているが、両面銅箔基板であっても差し支えない。その場合は接続ランド５とスルーホール（図示せず）にて繋がった裏面側のパターン（図示せず）やランド（図示せず）に接続すればよい。
【００８４】
望ましくは、接合されるコイル１がのる接続ランド５のメッキ層２９に下電極４５を接続した方が効率がよく実用的であると言える。しかしながら、接続ランド５の面積が小さくて下電極４５用の接触スペースがなければ図２（ａ）で示したように、同一印刷パターン３内で近接する位置に下電極４５用の捨てランド５４のメッキ層を予め設けておいて、その捨てランド５４のメッキ層に下電極４５を接続して行うとよい。
【００８５】
上述の如く、特に上電極４２と下電極４５にてコイル１を狭侍する必要がなく、少なくとも一つの電極のみをコイルへ接続すれだけでよい。そのため図２（ｃ）に示すようにモータの組立てがほぼ完成した最後の工程にてコイルを自己発熱せしめて接合することが可能である。
【００８６】
図３（ｂ）、（ｃ）は本実施例の電気接合された部分の断面図である。図３（ｂ）、（ｃ）において上電極４２には電源ａより電流が流されると、上電極４２の狭部４３にてジュール熱が発生し、上電極４２の狭部４３が加熱される。コイル１には絶縁維持のため絶縁ポリウレタンの絶縁皮膜（図示せず）が一般的に施されている。そして、高い絶縁や耐熱が要求される場合はポリエステルやポリイミド等の絶縁皮膜が用いられる。
【００８７】
コイル１の絶縁皮膜は電源ａから狭部４３に流れる電流のジュール熱によって軟化をはじめ、絶縁皮膜の一部が破壊される。上電極４２は下に向けて加圧力Ｆにて加圧されているため上電極４２とコイル１が金属接触する。なお、電源ａより通電される電流は交流及び直流でも構わない。
【００８８】
その後、電源ｂから上電極４２へ向かって通電し、そして、上電極４２からコイル１へ流れ、その後、コイル１からメッキ層２９へ流れ、そして、メッキ層２９から接続ランド５へ流れ、接続ランド５から印刷パターン３に接続された下電極４５へと流れる。電流の流れる向きは上述の逆で下電極４５から上電極４２の方へ向かって流れても効果に差し障りはない。
【００８９】
また、下電極４５が捨てランド（図示せず）のメッキ層に接続されているときは電源ｂから上電極４２へ向かって通電し、上電極４２からコイル１へ流れ、コイル１からメッキ層２９に流れ、メッキ層２９から接続された捨てランド（図示せず）を介して下電極４５へ流れる。なお、電流の流れる向きは上述の逆で下電極４５から上電極４２の方へ向かって流れても効果に差し障りはない。
【００９０】
電源ｂから流れる電流は流れる経路の抵抗によって自己発熱する。そして、コイル１の内部からの発熱によってコイル１の絶縁皮膜（図示せず）が気化して除去される。その後、コイル１の自己発熱による熱にて、コイル１の下側部分に位置するメッキ層２９は溶融する。その後、溶融したメッキ層２９はコイル１と接続ランドの隙間スペース４６に誘い込まれる。
【００９１】
電源ｂからの通電をやめて上電極４２をコイル１から外すとメッキ層２９の溶融後に硬化した金属によって電気的に接合される。メッキ層はコイル１の材料である銅合金より溶融点の低い金属にて形成されているためコイル１自身が溶けることなくメッキ層を溶融できるため、コイル１の断線などが発生しない接合が可能である。
【００９２】
特に、この方法は加圧力Ｆにてコイル１を加圧しているため、コイル１の自己発熱によるコイル１の軟化によって図３（ａ）に示すようにコイル１の断面はコイル１と上電極４２、及びコイル１とメッキ層２９との接触点４７あるいは接触点４８、及び接触点４７，４８共々をフラット状に成形することが可能であり、その結果、接合部高さｈ２をより低くすることができる。
【００９３】
このような方法によれば事前にレーザ照射や機械的な方法によって、コイルの絶縁皮膜を除去する必要がなく、絶縁皮膜除去と電気接合とを同一工程にて実施することができるので生産性の高いモータを提供することができる。そして、上述のような構成にて電流の通電・自己発熱させる方法はエネルギー変換効率（３０〜５０％）が高いため、レーザ装置を使った接合に対して約１／１０程度の電力削減につながり、地球温暖化防止に大きな貢献をすることができる。
【００９４】
勿論、上述の方法による接合をする前に予め接合する部分の絶縁皮膜や、その外周に形成されている融着層等を除去しても接合は可能である。特に、メッキ層２９を錫及び銀メッキのいずれかにて形成すると接合部を有するモータは鉛を含まない鉛フリーのモータとなり、環境や人体に対する悪影響を防止することができる。更に、銀メッキ等は装置の信頼性に影響を与える錫化合物のガスが発生しないため、装置に有害な影響を与える発ガスの少ないモータを提供できる。
【００９５】
特に、絶縁皮膜を有するコイルの接合の場合は図３（ａ）のような形に接合される。すなわち、コイル１の下側部分にメッキ層２９が誘い込まれて接合されている。接合部はコイル１の外径に対して略半分程度がメッキ層２９によって覆われているが信頼性は十分である。
【００９６】
また、図３（ｂ）はコイル１等に予め半田メッキや予備半田等の表面処理がなされていると図３（ｂ）のようにコイル１の外周全体を覆うような接合が可能となる。この場合でも接合部高さｈ２はほぼコイル１と同じ高さ、及び、それ以下に低く押さえることが可能で薄型な電気接合、もしくは、それを使ったモータを提供できる。
【００９７】
このように、上電極４２にて加圧して接合しているため、接合された後のコイルは図３（ａ）に示す接触点４７あるいは接触点４８、及び接触点４７、接触点４８を中心に押し圧されてフラット状になる。フラット状になることにより、印刷ランド５とコイル１との直接的な接触面積を増やすことができるため電気的な接合が確かなものになる。そして、接触点４７あるいは４８及び接触点４７、接触点４８をフラット形状にすることにより、接合部高さｈ２をより低くすることができる。
【００９８】
図４（ａ）は本発明の別の実施例における巻線組立を示す断面図、図４（ｂ）は本発明の別の実施例における印刷基板を有する印刷基板組立を示す断面図、そして、図４（ｃ）は本発明の別の実施例におけるブラケット組立を示す断面図である。
【００９９】
図４（ａ）において、３３は巻線組立であり、その製作工程を記す。巻線１７は絶縁のためのインシュレータ４４を介してステータコア１６に巻かれている。インシュレータ４４の一部である円筒部３１はステータコア１６の穴部３０に内接する。そして、内接された円筒部３１の中心に位置する内部には、略Ｌ字型の接続ピン３２が圧入される。なお、接続ピン３２はストレートなピンを圧入後略Ｌ字型に折り曲げてもよい。
【０１００】
接続ピンは３２は導電性及び弾性を有する銅系金属あるいはアルミニウム系金属からなっており、表面は半田メッキ等が施されている。
【０１０１】
巻線１７の引き出し線である巻終わりや巻き始めのコイル１は接続ピン３２に巻き付けられた後に予め半田付け等によって電気的に接合されている。上述のようにして巻線組立３３が組み立てられる。
【０１０２】
図４（ｂ）において、３４は印刷基板組立であり、ブラケット１４に印刷基板２が固定される。印刷基板２には印刷パターン３や接続ランド（図示せず）が設けられている。そして、印刷基板２の印刷パターン３上に設けられた接続ランドには、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が予め形成されている。
【０１０３】
図４（ｃ）において、印刷基板組立３４には巻線組立３３が取り付けられる。接続ピン３２は印刷基板組立３４の印刷基板２の接続ランド（図示せず）部に一致するように配置される。
【０１０４】
接続ランド（図示せず）には予め半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が形成されているので電源（図示せず）の上電極（図示せず）を接続ピン３２に接合し、もう一方の下電極（図示せず）を印刷パターン３に接続した後に、電源より通電して自己発熱によってメッキ層を溶融して接続ランドと接続ピン３２を電気的に接合する。
【０１０５】
上述のように予めコイルを接続ピンに巻き付けて半田付けを実施しておくと、巻線組立の接続ピンと印刷基板組立の接続ランドとの位置決めを正確にすることが可能で接合の位置ずれをなくすことができる。そして、その結合工程を自動化でき生産性を向上させることが可能となる。
【０１０６】
本発明の電気接合技術はモータのみならず同様のコイルを用いる他の分野の電気接合にも適用できる。
【０１０７】
以上本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々の応用展開が可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように本発明によれば、モータのコイルの電気接合部において、接合部高さの薄型化に対応しながら、接合部からの塵埃発生を押さえて信頼性の高い製品をを得ることができる。また、錫等の発ガスが少ないモータを提供できる。そして、更に環境への影響や人体への毒性として有害な鉛を使用を除くことができる。
【０１０９】
また、フラックス不要の接合方法により結合後の洗浄廃止することが可能となり、工程や設備投資を削減できる。なおかつ、レーザ装置などの特別な装置や締結のための特別な専用部品を必要とせずに結合することができる。
【０１１０】
そして、それによって小型・高信頼性のモータを提供し、装置の薄型化や地球環境や人体に対する悪影響を低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例における印刷基板の断面図
（ｂ）本発明の実施例におけるブラケットの断面図
（ｃ）本発明の実施例におけるステーショナリー組立の断面図
（ｄ）本発明の実施例におけるモータ組立の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施例における印刷基板にコイルが置かれた状態を示す図
（ｂ）本発明の実施例における接合部分の拡大断面図
（ｃ）本発明の実施例におけるモータの構造断面図
【図３】（ａ）本発明の電気的接合の方法を示す説明図
（ｂ）本実施例の電気接合された部分の断面図
（ｃ）本実施例の電気接合された部分の断面図
【図４】（ａ）本発明の別の実施例における巻線組立を示す断面図
（ｂ）本発明の別の実施例における印刷基板を有する印刷基板組立を示す断面図
（ｃ）本発明の別の実施例におけるブラケット組立を示す断面図
【図５】（ａ）従来例の半田付けによる接合方法を示す説明図
（ｂ）従来例の半田付け後の状態を示す説明図
【図６】従来の接合方法を示すモータの断面図
【図７】モータを構成している印刷基板を示す正面図
【図８】（ａ）従来の接合方法からなるモータの断面図
（ｂ）従来の接合方法からなるモータの断面図
【図９】従来の別の接合方法からなるモータの接合部の断面図
【符号の説明】
１ コイル
２ 印刷基板
５ 接続ランド
９ 電気接合部
２９ メッキ層
３２ 接続ピン
４２ 上電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として音響・映像機器や情報関連機器に用いられるモータに関するものであり、詳しくはそのコイルの電気接合技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コイルの電気接合部及びモータのコイルの電気接合に対する要求及びトレンドは次のようなものがある。
【０００３】
１：接合部の塵埃低減
２：機器・装置の信頼性確保（アウトガス）
３：モータ及びモータを使う機器の小型薄型化
４：鉛フリー化のトレンド（必要性）
５：ＣＯ2（二酸化炭素）削減のトレンド
【０００４】
第１に塵埃低減の必要性について説明する。近年、特に情報機器分野の磁気ディスク装置は磁気ディスクと磁気ヘッドとの非常に狭い隙間（０．１μｍ以下程度）にダストが付着したり、衝突したりするとデータ書き込み、及び読み出しの際の動作に支障をきたすため、磁気ディスクを装着されたモータは、外部からダストが侵入しないように磁気ディスクが取り付けられたモータ全体を密閉したケースの中に実装して磁気ディスク領域の清浄度を維持している。
【０００５】
そして、近年、磁気ディスク装置は使用されるコンピュータのダウンサイジングの流れに伴い小形、薄型化で、低消費電力、低騒音、かつ高容量化の要望が多くなってきた。そして、清浄な磁気ディスク領域の回転中における磁気ディスクと磁気ヘッドとの隙間は現在０．１ミクロン程度であるが、高密度化を図るために、更にその隙間を小さくする必要が生じている。よって、装置の清浄度を更に厳しくする必要があり、モータから発生する塵埃を少なくする要求がある。
【０００６】
第２に装置の信頼性確保である。特にアウトガスについて説明する。磁気ディスク装置に使われているモータ部材からのアウトガスによる吸着が問題となり、ステータコアに処理する絶縁皮膜として使用されている電着塗装に含まれる有機錫化合物を低減した電着塗装膜が使用され始めている。
【０００７】
モータが小型になってくると電着塗装膜の錫を低減したにもかかわらず、ＯＡ機器類に用いられている磁気ディスク（ハードディスク）やポリゴンミラーなどの表面に原因不明の曇りを生じ、データの書き込みや読み取りの誤動作あるいは印字不良の原因となる現象が依然として発生していた。
【０００８】
一つの原因として、ステータコアの電着塗装に含まれる微量の錫でも装置が小型になってくると電着塗装膜に含まれる有磯錫化合物が塩素や水分などにより活性化し、ガス化して磁気ディスク等の表面に吸着することに原因があることが明らかになった。
【０００９】
もう一つの原因として、電子部品やコイルの接合に使用している鉛−錫からなる半田に含有する錫から発生する錫化合物のガスが磁気ディスク等の表面に吸着することも問題にされつつある。
【００１０】
特に、磁気ディスク駆動用モータ、ポリゴンミラー駆動装置用モータの場合、装置が密閉状態であるため、極微量の錫を含むガスが揮散しても、磁気ディスクあるいはポリゴンミラーを曇らせることがわかった。
【００１１】
第３に薄型化・小型化のトレンドについて説明する。
磁気ディスク装置等はその厚みは３．５吋型においては２５．４ｍｍが一般的で、２．５吋は１２．７ｍｍの厚みから薄型ノートパソコンへのトレンドにより９．５ｍｍや８．５ｍｍ等の厚みの薄いものが搭載されつつある。
【００１２】
また、ＣＤ−ＲＯＭ装置等もノートパソコンへの搭載率の普及により、厚さ９．５ｍｍ程度の薄型の装置が一般的に使われるようになってきている。そして、装置が薄型になるとモータの高さ方向の寸法が装置によって規制され、装置の薄型化に伴って、モータ全高も薄くする必要があった。
【００１３】
第４に鉛フリー化の必要性について説明する。最近、米国では、のざらしに放置された電気製品から半田中に含まれる鉛が酸性雨等によって溶出して地下水に溶け込み、これらの地下水は飲料水に使用されると人体に悪影響を及ぼすことが公表されている。そこで、環境への影響や、人体への毒性が少ないように、半田の鉛を含有しない鉛フリー半田合金がクローズアップされている。
【００１４】
第５にＣＯ2（二酸化炭素）削減のトレンドについて説明する。最近はＣＯ2（二酸化炭素）が地球の温暖化に悪影響を与えることが公表されている。そこで、ＣＯ2（二酸化炭素）の削減にはその主要因である電気量の削減が必要であり、それに伴って生産に使用する設備のエネルギー効率の改善が望まれている。
【００１５】
以上のような要求・トレンドの中において、従来のコイルと印刷基板の接続ランドとの接合技術及び接合方法は、一般的に接続ランドにコイルを置き、棒半田と半田こてによる熱にて接合する方法がよく用いられてきた。それに用いられるコイルと接続ランドの電気接合技術の一例を図５（ａ）、（ｂ）に示す。
【００１６】
図５（ａ）は従来例の半田付けによる接合方法を示す説明図である。図５（ａ）において、２は印刷基板で印刷基板２には印刷パターン３が形成され、レジスト４が印刷パターン３上に構成される。レジスト４が形成されてない部分は部品や電子部品等を電気的に接合する接続ランド５となる。
【００１７】
従来の半田付けはコイル１を接続ランド５の上に置いて、鉛−錫からなる棒半田６を近接させて、しかる後に半田こて７の熱にて棒半田６を溶融させると共に接続ランド５にコイル１を接合させている。予めコイル１は鉛−錫からなる半田にて予備半田されている。半田付けは一般的に空気中で行われているため、半田付け時に接合ランドの金属酸化や反応を防止するため、棒半田６にはフラックスが含有されている。
【００１８】
図５（ｂ）は従来例の半田付け後の状態を示す説明図である。図５（ｂ）において、鉛−錫からなる棒半田（図示せず）には半田付けされる金属と溶融する半田表面の酸化膜を化学的に除去するために、フラックスを含有しているため、半田付け後は装置の清浄度に影響を及ぼす塵埃の発生原因となっているフラックス残渣８が電気接合部９及びレジスト４の周辺にたくさん残っている。
【００１９】
図６は従来の接合方法を示すモータの構成を示す断面図である。図６において１０はモータの固定軸である。１３は磁気ディスク（図示せず）装着するためのハブ、１５はハブ１３に固定する円筒状のロータマグネットである。ハブ１３の内径部には上側軸受１１と下側軸受１２が軸方向に離れて固定されている。
【００２０】
１４はブラケットであり、印刷基板２がブラケット１４の面上にしっかりと取り付けられている。その後、ロータマグネット１５に対向する位置に設けられたステータコア１６がブラケット１４に固定される。１７はステータコア１６に巻装された巻線である。その後、ブラケット１４の中央にある穴（図示せず）には固定軸１０が取り付けられ、ブラケット１４は磁気ディスク駆動装置のベース（図示せず）に取り付けネジ（図示せず）で固定される。
【００２１】
１９は磁性流体シール１８を保持するホルダーであり、ハブ１３の内径側で上側軸受１１の上に固定されている。そして、磁性流体シール１８と固定軸１０との狭い隙間には磁性流体２６が磁気的に保持されている。
【００２２】
磁性流体２６は玉軸受からなる上側軸受１１と下側軸受１２とから発生するオイル状の発塵を防ぐシールの目的である。磁性流体２６によって、清浄度の必要な領域の清浄度を維持している。
【００２３】
２０は保護板であり、ホルダー１９の上に取り付けられた後に接着剤２７にて密封される。以上のようなモータのコイル１の接合は一般的に図５（ａ）、（ｂ）で示した構成になっている。つまり、コイル１は印刷基板２の接続ランド５の上におかれ、錫−鉛からなる半田にて半田付けされている。半田付けした後、電気接合部９は半田の量のばらつきや、半田付け部分のコイル１の半田時の浮き上がり等によって、接合部高さｈ１が高くなりモータの薄型化を困難にしていた。
【００２４】
上述の方法で接合すると接合部高さｈ１が約１ｍｍ程度あり、前述した装置高さ９．５ｍｍに較べて大きなウエイトを占めており、モータの薄型化を困難にしていた。
【００２５】
図７はモータを構成している印刷基板を示す正面図である。図７において、印刷基板２には銅からなる印刷パターン３が印刷されている。
【００２６】
そして、印刷パータン３には接続ランド５が６カ所ほど設けられている。この６カ所の接続ランド５には３相からなる巻線（図示せず）の巻き始め、巻終わりの引き出しとなるコイル１が接合される電極部となる。
【００２７】
印刷基板２には引き出し部２１が設けられており、この引き出し部２１は図６におけるブラケット１４の引き出し穴２２を通ってブラケット１４の外側に出ている。引き出し部２１を通した後に、引き出し穴２２は密封剤２３にて密封して磁気ディスク（図示せず）が装着された領域の清浄度を維持している。
【００２８】
また、図８（ａ）、（ｂ）は従来の接合方法からなるモータの断面図である。図８（ａ）、（ｂ）において実登録３０１２２２６号公報に示すように、コイル１とコイル１が半田付けされる印刷基板２を有し、印刷基板２の接続ランド５にコイル１を搭載後、電気接合部９にクリーム半田２４を滴下し、その後、電気接合部９を熱風２５にて加熱しコイル１を印刷基板２の接続ランド５に電気的に接合した構成となっている。
【００２９】
このようにすると目的とする場所のみを加熱できて、全体を暖めるのに比べて短時間で済み、この点でもリフロー半田付け法より優れており、設備面でも廉価であると記載されている。
【００３０】
しかしながら、クリーム半田２４にはフラックスを含んでいるため、フラックス残渣（図示せず）が電気接合部９に残っているためフラックス残渣を除去するため後工程で洗浄を必要としていた。
【００３１】
図９は従来の別の接合方法からなるモータの接合部の断面図である。図９は実登録３０２０５５５号公報に示すように、印刷基板２の接続ランド５には穴４０が穿穴されており、この穴４０には固定部材としてＬ字型の専用端子３５が挿通されている。この専用端子３５は、印刷基板２に挿通する脚３６とコイル１を押さえる押さえ込み片３７を有している。上記の専用端子３５は印刷基板２の裏面側に設けられた返し３８により印刷基板２からの抜けを防止すると共に、コイル１を仮固定している。そして、コイル１及び専用端子３５を半田３９により接続ランド３５に一体的に固定している。
【００３２】
上記構成によれば、コイル１のずれ、浮き、離れ等を防止でき、半田付け作業が容易になって作業効率が向上すると記載されている。
【００３３】
しかしながら、上記の従来例は電気的結合のため特別な専用端子を必要としており、また、工程としても専用端子の押さえ込み片にてコイルを押さえ込む特別な工程を必要としていた。そして、接合部高さが押さえ込み部品を使用しているため、モータ及び装置の高さが高くなっていた。
【００３４】
また、実登録３０１２２２７号公報に記載されているように、接続ランドにコイルを搭載後、レーザを照射することにより、半田付け部を加熱しコイルの絶縁皮膜の除去とコイルの接続ランドへの半田付けとを同時に行っている。
【００３５】
この公報で述べられている目的はレーザの照射のみで絶縁皮膜の除去と半田付けとが簡単にできるようにして、リフロー半田付けより効率的な作業ができると記載している。しかしながら、この公報で述べられている方法はＹＡＧレーザ等のレーザ装置を用いるなど特別な設備のため高額になっていた。
【００３６】
更に、絶縁皮膜の除去と加熱をレーザ装置を利用して実施しているが、レーザ装置のエネルギー変換効率（２〜３％）が悪いため、コイルを接合するために多大な電力が必要となり、経済的に望ましくなかった。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、コイルの電気接合やモータのコイルの電気的接合における上記の課題、すなわち、
１：接続ランドとコイルの電気的接合によるフラックス残渣に基づく塵埃の低減要求、
２：装置の信頼性に影響を与える構成部品に含有する錫の低減要求、
３：モータ薄型化要求に伴う接合部周辺部の薄型化要求、
４：環境や人体への悪影響を与えない接合をもつ電気製品の要求、
５：電力量を削減してＣＯ2（二酸化炭素）の削減を図り地球温暖化
を解決、達成するものである。
【００３８】
また、フラックスを使わない接合をすることにより、洗浄設備の廃止や工程の低減等の生産性を高める内部的要求にも対応するものである。
【００３９】
特に磁気ディスク装置用モータは機器に要求される清浄度から、フラックスの完全なる除去は必須であった。また、モータは玉軸受等の部品を備えているため、完成品にて洗浄ができず、フラックス除去方法の課題に対応するものである。
【００４０】
クリーム半田滴下による結合は接合部高さが低くなるが熱源となる熱風が２００度前後を必要とするため周囲環境の温度上昇を招いたり、クリーム半田滴下設備を必要としていた。
【００４１】
そして、レーザ装置などの特別な装置を必要とせずに、また、クリーム半田の塗布などを必要としない工程等の、高い生産性を達成するものである。
【００４２】
以上の課題も同時に解決するものである。そして、専用端子等の特別な部品を必要とせずに、また、コイルの絶縁皮膜を半田付けする前に事前に除去することなく電気接合できるモータを提供するものである。
【００４３】
そして、それによって薄型・小型、高信頼性を実現した優れたモータを提供し機器の薄型化、小型化要望、高信頼性要望、また、人体や環境保護要望に応えると共に地球の温暖化を防止することを目的とする。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、コイルと印刷基板とを有し、印刷基板には接続ランドを有し、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、接続ランドにコイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して、前記第２の電源から前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、メッキ層を溶融して、コイルと接続ランドとを接合してなるモータの製造方法である。
【００４５】
また、接続ランドのメッキ層をフラックスを含まない半田メッキ、錫メッキ、銀メッキ等から形成することを特徴とする。コイルは事前に絶縁皮膜や融着層等を除去する必要なく接合することを特徴としている。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記印刷基板の接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して、前記第２の電源から前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して前記コイルと前記接続ランドとを接合する電気接合方法であり、本発明をコイル接合技術の要点で表現したものである。このように、接続ランドがメッキ層で形成されているため、メッキの量が定量化されるため電気接合部高さが一定になる作用を有する。
【００５０】
本発明の請求項２に記載の発明は、接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかからなる印刷基板からなるものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。これによって、コイルの自己発熱による溶融を容易にして接合品質を維持することができる。
【００５１】
本発明の請求項３に記載の発明は、半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないものであり、これによって接合後にフラックス残渣が残らない作用を有する。
【００５２】
本発明の請求項４に記載の発明は電気接合後における電気接合部のコイルの断面形状が少なくとも１カ所以上のフラット状を有したものであり、これによって接合部の高さをより薄くすることが可能となり、また、接続ランド状のメッキ層との直接的な接合を可能にしている。
【００６０】
本発明の請求項５に記載の発明は、コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルを加圧にて略扁平状に成形すると共に、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して、前記コイルと前記接続ランドとを接合してなるモータの製造方法であり、本発明をモータの電気接合部の製造手順で表現したものである。これによって、特に接合のための特別な部品を必要とせずに電気接合ができ、クリーム半田などの供給を必要とせずに電気接合を容易に実施できる。
【００６２】
本発明の請求項６に記載の発明は、接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかからなる印刷基板からなるものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。これによって、自己発熱による溶融を容易にして接合品質を維持することができる。
【００６３】
本発明の請求項７に記載の発明は、半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないものであり、これは、接合部の品質を維持するのに適した仕様を述べたものである。
【００６５】
【実施例】
以下本発明の実施例について、図面を参照して説明する。
【００６６】
図１（ａ）は本発明の実施例における印刷基板の断面図、図１（ｂ）は本発明の実施例におけるブラケットの断面図、図１（ｃ）は本発明の実施例におけるステーショナリー組立の断面図である。
【００６７】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ステータコア１６に巻かれた巻線１７の引き出し線であるコイル１は巻線１７より巻き始めや巻終わりなどが引き出されたものである。巻線１７が巻かれたステータコア１６は固定軸１０に取り付けられる。その際、コイル１は固定軸１０のリード穴４９に通される。ハブ１３には内径側にロータマグネット１５が固定された後に、ハブ１３に軸受５０ａがしっかりと固定される。
【００６８】
又、軸受５０ｂはブッシュ５１の内径に予め接着等の方法で固定された後、軸受５０ｂの内径は固定軸１０に固定される。その後に、ロータマグネット１５と軸受５０ａを有するハブ１３は軸受５０ａを固定軸１０へ挿入すると共に、ハブ１３の内径部をブッシュ５１の外径に挿入して軸受５０ａと軸受５０ｂに予圧をかけながら固定する。このようにして、ステーショナリー組立５２は固定軸１０を中心にしてハブ１３が回転可能となり完成する。その後に、ステーショナリー組立５２にブラケット１４に挿入して所定高さに固定する。その後に印刷基板２をブラケット１４の面の上に張り付ける。
【００６９】
図１（ｄ）は本発明の実施例におけるモータ組立の断面図である。図１（ｄ）において５３はモータ組立でステーショナリー組立５２にブラケット１４と印刷基板２とが取り付けられたものであり、コイル１が印刷基板２に接合されていない状態を表している。
【００７０】
このコイル１はモータの外部にある駆動回路（図示せず）より駆動電流を通電するため、ブラケット１４に固定された印刷基板２の印刷パターン（図示せず）に電気的に接合される必要がある。
【００７１】
図２（ａ）は本発明の実施例における印刷基板にコイルが置かれた状態を示す図である。図２（ｂ）は本発明の実施例における接合部分の拡大断面図である。図２（ａ）において印刷基板２には印刷パターン３が形成されており、その上にレジスト４にて覆われている。
【００７２】
レジスト４が形成されてない部分は部品や電子部品等を電気的に接合する接続ランド５となる。そして、印刷パターン３には駆動回路（図示せず）に接続するための外部接続ランド５５が設けられている。そして、接続ランド５の近くには捨てランド５４を有している。そして、固定軸（図示せず）のリード穴４９を通って、外に出たコイル１は印刷基板２の印刷パターン３の上に設けられた接続ランド５の上に置かれる。
【００７３】
図２（ｂ）において接続ランド５の面には、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が予め形成されている。これらのメッキ層は半田付け後のフラックス残渣の除去が容易になるように、フラックスを含んでいないものを使用している。
【００７４】
図２（ｂ）においてブラケット１４の上に置かれた印刷基板２の接続ランド５の上にコイル１がおかれて接合される訳である。コイル１は略コイルの直径相当の高さに接合部高さｈ２が押さえられるため、接合部高さｈ２を低く押さえることができる。
【００７５】
そして、接続ランド５に予め形成された半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）によってコイル１は接続ランド５に電気的に接合されている。
【００７６】
故に半田付け部にはフラックスが残留しないためモータから発生するフラックス等の塵埃を少なくすることができることにより、装置の信頼性を向上することができる。特に清浄度が要求される磁気ディスク装置についてはより大きな効果がでる。
【００７７】
特に、図２（ｂ）に示すように棒半田での接合時に見られるような盛り上がり状の半田付け状態にならないため、接合部高さｈ２はほぼコイル１の直径相当となり、従来に比べて高さが低い接合部にすることが可能である。
【００７８】
図２（ｃ）は本発明の実施例におけるモータの構造断面図である。よって、図２（ｃ）に示すようにブラケット１４上に固定された印刷基板２に固定されるコイル１の接合部高さを薄くすることができる。
【００７９】
モータの全高を薄くすることが可能であり、モータが使われる機器を薄くすることができる。これらのモータに使われているコイルの外径はφ０．０５〜０．５ｍｍであり、従来の半田付け工法に比較すると約１／２以下程度にすることが可能である。
【００８０】
上述のメッキ層は接合部高さｈ２を薄くするためには１０μｍ〜１００μｍの場合において好適な接合状態が得られた。メッキの厚みを厚くするとメッキ工程の処理時間が必要となりその生産性に影響する。よって、実用的な範囲での接合状態の場合は１０μｍ〜４０μｍのメッキ厚が許容範囲である。
【００８１】
図３（ａ）は本発明の電気的接合の方法を示す説明図である。図３（ａ）において、印刷基板２の印刷パターン３の一部をなす接続ランド５には、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層２９が予め形成されている。そして、コイル１は印刷基板２の印刷パターン３の上に設けられた接続ランド５の上のメッキ層２９のほぼ中央の位置に置かれる。
【００８２】
その後、電源ａ２８は上電極４２へ接続される。また、電源ｂ４１は一方を上電極４２へ接続し、もう一方が印刷パターン３へ下電極４５にて接続される。上電極４２はコイル１を加圧力Ｆにて加圧した状態でコイル１に接続されている。
【００８３】
ここでは、下電極４５を印刷パターン３へ接続したが直接に接続ランド５もしくはその上のメッキ層２９へ接続してもよい。また、図３（ａ）の印刷基板２は片面銅箔基板で作成されているが、両面銅箔基板であっても差し支えない。その場合は接続ランド５とスルーホール（図示せず）にて繋がった裏面側のパターン（図示せず）やランド（図示せず）に接続すればよい。
【００８４】
望ましくは、接合されるコイル１がのる接続ランド５のメッキ層２９に下電極４５を接続した方が効率がよく実用的であると言える。しかしながら、接続ランド５の面積が小さくて下電極４５用の接触スペースがなければ図２（ａ）で示したように、同一印刷パターン３内で近接する位置に下電極４５用の捨てランド５４のメッキ層を予め設けておいて、その捨てランド５４のメッキ層に下電極４５を接続して行うとよい。
【００８５】
上述の如く、特に上電極４２と下電極４５にてコイル１を狭侍する必要がなく、少なくとも一つの電極のみをコイルへ接続すれだけでよい。そのため図２（ｃ）に示すようにモータの組立てがほぼ完成した最後の工程にてコイルを自己発熱せしめて接合することが可能である。
【００８６】
図３（ｂ）、（ｃ）は本実施例の電気接合された部分の断面図である。図３（ｂ）、（ｃ）において上電極４２には電源ａより電流が流されると、上電極４２の狭部４３にてジュール熱が発生し、上電極４２の狭部４３が加熱される。コイル１には絶縁維持のため絶縁ポリウレタンの絶縁皮膜（図示せず）が一般的に施されている。そして、高い絶縁や耐熱が要求される場合はポリエステルやポリイミド等の絶縁皮膜が用いられる。
【００８７】
コイル１の絶縁皮膜は電源ａから狭部４３に流れる電流のジュール熱によって軟化をはじめ、絶縁皮膜の一部が破壊される。上電極４２は下に向けて加圧力Ｆにて加圧されているため上電極４２とコイル１が金属接触する。なお、電源ａより通電される電流は交流及び直流でも構わない。
【００８８】
その後、電源ｂから上電極４２へ向かって通電し、そして、上電極４２からコイル１へ流れ、その後、コイル１からメッキ層２９へ流れ、そして、メッキ層２９から接続ランド５へ流れ、接続ランド５から印刷パターン３に接続された下電極４５へと流れる。電流の流れる向きは上述の逆で下電極４５から上電極４２の方へ向かって流れても効果に差し障りはない。
【００８９】
また、下電極４５が捨てランド（図示せず）のメッキ層に接続されているときは電源ｂから上電極４２へ向かって通電し、上電極４２からコイル１へ流れ、コイル１からメッキ層２９に流れ、メッキ層２９から接続された捨てランド（図示せず）を介して下電極４５へ流れる。なお、電流の流れる向きは上述の逆で下電極４５から上電極４２の方へ向かって流れても効果に差し障りはない。
【００９０】
電源ｂから流れる電流は流れる経路の抵抗によって自己発熱する。そして、コイル１の内部からの発熱によってコイル１の絶縁皮膜（図示せず）が気化して除去される。その後、コイル１の自己発熱による熱にて、コイル１の下側部分に位置するメッキ層２９は溶融する。その後、溶融したメッキ層２９はコイル１と接続ランドの隙間スペース４６に誘い込まれる。
【００９１】
電源ｂからの通電をやめて上電極４２をコイル１から外すとメッキ層２９の溶融後に硬化した金属によって電気的に接合される。メッキ層はコイル１の材料である銅合金より溶融点の低い金属にて形成されているためコイル１自身が溶けることなくメッキ層を溶融できるため、コイル１の断線などが発生しない接合が可能である。
【００９２】
特に、この方法は加圧力Ｆにてコイル１を加圧しているため、コイル１の自己発熱によるコイル１の軟化によって図３（ａ）に示すようにコイル１の断面はコイル１と上電極４２、及びコイル１とメッキ層２９との接触点４７あるいは接触点４８、及び接触点４７，４８共々をフラット状に成形することが可能であり、その結果、接合部高さｈ２をより低くすることができる。
【００９３】
このような方法によれば事前にレーザ照射や機械的な方法によって、コイルの絶縁皮膜を除去する必要がなく、絶縁皮膜除去と電気接合とを同一工程にて実施することができるので生産性の高いモータを提供することができる。そして、上述のような構成にて電流の通電・自己発熱させる方法はエネルギー変換効率（３０〜５０％）が高いため、レーザ装置を使った接合に対して約１／１０程度の電力削減につながり、地球温暖化防止に大きな貢献をすることができる。
【００９４】
勿論、上述の方法による接合をする前に予め接合する部分の絶縁皮膜や、その外周に形成されている融着層等を除去しても接合は可能である。特に、メッキ層２９を錫及び銀メッキのいずれかにて形成すると接合部を有するモータは鉛を含まない鉛フリーのモータとなり、環境や人体に対する悪影響を防止することができる。更に、銀メッキ等は装置の信頼性に影響を与える錫化合物のガスが発生しないため、装置に有害な影響を与える発ガスの少ないモータを提供できる。
【００９５】
特に、絶縁皮膜を有するコイルの接合の場合は図３（ａ）のような形に接合される。すなわち、コイル１の下側部分にメッキ層２９が誘い込まれて接合されている。接合部はコイル１の外径に対して略半分程度がメッキ層２９によって覆われているが信頼性は十分である。
【００９６】
また、図３（ｂ）はコイル１等に予め半田メッキや予備半田等の表面処理がなされていると図３（ｂ）のようにコイル１の外周全体を覆うような接合が可能となる。この場合でも接合部高さｈ２はほぼコイル１と同じ高さ、及び、それ以下に低く押さえることが可能で薄型な電気接合、もしくは、それを使ったモータを提供できる。
【００９７】
このように、上電極４２にて加圧して接合しているため、接合された後のコイルは図３（ａ）に示す接触点４７あるいは接触点４８、及び接触点４７、接触点４８を中心に押し圧されてフラット状になる。フラット状になることにより、印刷ランド５とコイル１との直接的な接触面積を増やすことができるため電気的な接合が確かなものになる。そして、接触点４７あるいは４８及び接触点４７、接触点４８をフラット形状にすることにより、接合部高さｈ２をより低くすることができる。
【００９８】
図４（ａ）は本発明の別の実施例における巻線組立を示す断面図、図４（ｂ）は本発明の別の実施例における印刷基板を有する印刷基板組立を示す断面図、そして、図４（ｃ）は本発明の別の実施例におけるブラケット組立を示す断面図である。
【００９９】
図４（ａ）において、３３は巻線組立であり、その製作工程を記す。巻線１７は絶縁のためのインシュレータ４４を介してステータコア１６に巻かれている。インシュレータ４４の一部である円筒部３１はステータコア１６の穴部３０に内接する。そして、内接された円筒部３１の中心に位置する内部には、略Ｌ字型の接続ピン３２が圧入される。なお、接続ピン３２はストレートなピンを圧入後略Ｌ字型に折り曲げてもよい。
【０１００】
接続ピンは３２は導電性及び弾性を有する銅系金属あるいはアルミニウム系金属からなっており、表面は半田メッキ等が施されている。
【０１０１】
巻線１７の引き出し線である巻終わりや巻き始めのコイル１は接続ピン３２に巻き付けられた後に予め半田付け等によって電気的に接合されている。上述のようにして巻線組立３３が組み立てられる。
【０１０２】
図４（ｂ）において、３４は印刷基板組立であり、ブラケット１４に印刷基板２が固定される。印刷基板２には印刷パターン３や接続ランド（図示せず）が設けられている。そして、印刷基板２の印刷パターン３上に設けられた接続ランドには、半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が予め形成されている。
【０１０３】
図４（ｃ）において、印刷基板組立３４には巻線組立３３が取り付けられる。接続ピン３２は印刷基板組立３４の印刷基板２の接続ランド（図示せず）部に一致するように配置される。
【０１０４】
接続ランド（図示せず）には予め半田メッキ、錫メッキあるいは銀メッキのいずれかのメッキ層（図示せず）が形成されているので電源（図示せず）の上電極（図示せず）を接続ピン３２に接合し、もう一方の下電極（図示せず）を印刷パターン３に接続した後に、電源より通電して自己発熱によってメッキ層を溶融して接続ランドと接続ピン３２を電気的に接合する。
【０１０５】
上述のように予めコイルを接続ピンに巻き付けて半田付けを実施しておくと、巻線組立の接続ピンと印刷基板組立の接続ランドとの位置決めを正確にすることが可能で接合の位置ずれをなくすことができる。そして、その結合工程を自動化でき生産性を向上させることが可能となる。
【０１０６】
本発明の電気接合技術はモータのみならず同様のコイルを用いる他の分野の電気接合にも適用できる。
【０１０７】
以上本発明の実施例を説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々の応用展開が可能である。
【０１０８】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように本発明によれば、モータのコイルの電気接合部において、接合部高さの薄型化に対応しながら、接合部からの塵埃発生を押さえて信頼性の高い製品をを得ることができる。また、錫等の発ガスが少ないモータを提供できる。そして、更に環境への影響や人体への毒性として有害な鉛を使用を除くことができる。
【０１０９】
また、フラックス不要の接合方法により結合後の洗浄廃止することが可能となり、工程や設備投資を削減できる。なおかつ、レーザ装置などの特別な装置や締結のための特別な専用部品を必要とせずに結合することができる。
【０１１０】
そして、それによって小型・高信頼性のモータを提供し、装置の薄型化や地球環境や人体に対する悪影響を低減することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の実施例における印刷基板の断面図
（ｂ）本発明の実施例におけるブラケットの断面図
（ｃ）本発明の実施例におけるステーショナリー組立の断面図
（ｄ）本発明の実施例におけるモータ組立の断面図
【図２】（ａ）本発明の実施例における印刷基板にコイルが置かれた状態を示す図
（ｂ）本発明の実施例における接合部分の拡大断面図
（ｃ）本発明の実施例におけるモータの構造断面図
【図３】（ａ）本発明の電気的接合の方法を示す説明図
（ｂ）本実施例の電気接合された部分の断面図
（ｃ）本実施例の電気接合された部分の断面図
【図４】（ａ）本発明の別の実施例における巻線組立を示す断面図
（ｂ）本発明の別の実施例における印刷基板を有する印刷基板組立を示す断面図
（ｃ）本発明の別の実施例におけるブラケット組立を示す断面図
【図５】（ａ）従来例の半田付けによる接合方法を示す説明図
（ｂ）従来例の半田付け後の状態を示す説明図
【図６】従来の接合方法を示すモータの断面図
【図７】モータを構成している印刷基板を示す正面図
【図８】（ａ）従来の接合方法からなるモータの断面図
（ｂ）従来の接合方法からなるモータの断面図
【図９】従来の別の接合方法からなるモータの接合部の断面図
【符号の説明】
１ コイル
２ 印刷基板
５ 接続ランド
９ 電気接合部
２９ メッキ層
３２ 接続ピン
４２ 上電極
Claims (7)
- コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記印刷基板の接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して、前記第２の電源から前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して前記コイルと前記接続ランドとを接合する電気接合方法。
- 接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかから形成される印刷基板からなる請求項１記載の電気接合方法。
- 半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないことを特徴とした請求項２記載の電気接合方法。
- 電気接合後における電気接合部のコイルの断面形状が少なくとも１カ所以上のフラット状を有することを特徴とした請求項１記載の電気接合方法。
- コイルと印刷基板とを備え、前記印刷基板にはその一部に接続ランドが形成された印刷パターンを有し、前記接続ランドには厚さが１０μｍ〜１００μｍのメッキ層を形成し、前記接続ランドに前記コイルを重ね、狭部を備える第１の電極により前記コイルを前記接続ランドに加圧するとともに、前記第１の電極の狭部に第１の電源を接続し、前記第１の電源から電流を通電して加熱し、この熱により前記コイルの絶縁被膜の一部を破壊して前記第１の電極と前記コイルおよび前記コイルと前記メッキ層を金属接触させた後、前記第１の電極とは別に前記印刷パターン上に第２の電極を金属接触させ、前記第１の電極と第２の電極との間に第２の電源を接続して前記コイルと前記メッキ層との間に電流を流すことにより前記コイルを自己発熱させて昇温し、前記コイルを加圧にて略扁平状に成形すると共に、前記コイルの絶縁皮膜を気化して除去した後、前記メッキ層を溶融して、前記コイルと前記接続ランドとを接合してなるモータの製造方法。
- 接続ランドのメッキ層が半田メッキ、錫メッキ、銀メッキのいずれかから形成される印刷基板からなる請求項５記載のモータの製造方法。
- 半田メッキ、錫メッキ、銀メッキがフラックスを含まないことを特徴とした請求項６記載のモータの製造方法。
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