JP4424295B2

JP4424295B2 - 無線情報端末

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Publication number: JP4424295B2
Application number: JP2005286691A
Authority: JP
Inventors: 敏一遠藤; 賢一川畑
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2025-09-30
Also published as: JP2007097069A

Description

本発明は、携帯電話機等の無線情報端末に関し、特に、小型・薄型のハードディスクドライブを内蔵する携帯無線端末に関するものである。

近年、ハードディスクドライブの普及は目覚ましく、パソコンはもちろんのこと、ビデオレコーダから携帯音楽プレーヤまで、ありとあらゆる情報機器に搭載されるようになってきた。最近は５ＧＢの容量をもつ１インチのハードディスクドライブも登場するなど、ハードディスクドライブの小型・薄型化が急速に進んでおり、将来的には携帯電話機の多くにハードディスクドライブが搭載されるものと期待されている。

図１５は、従来のハードディスクドライブの構造を示す略分解斜視図である。

図１５に示すように、このハードディスクドライブ７０は、記録媒体であるプラッタ１１と、プラッタ１１を回転駆動するためのスピンドルモータ１２と、先端部に磁気ヘッド１３が取り付けられたアーム１４と、アーム１４の後端部を軸支する軸受け１５と、アーム１４をスライド駆動するためのボイスコイルモータ１６と、各機能ブロックの制御回路を構成する第１及び第２の回路基板１７，７１と、これらの部品を収容し且つ電気的にシールドする金属製の筐体１８と、金属製の筐体カバー１９と、第２の回路基板７１の露出面を覆うシールド板７２とを備えている。第１の回路基板１７はコネクタ２０を備えており、筐体１８の底面部にはコネクタ２０を筐体外に引き出すための引出口１８ａが形成されている。これにより、第１の回路基板１７と第２の回路基板７１とがコネクタ２０を介して接続される。第１の回路基板１７にはヘッドアンプＩＣ４１が搭載されており、またアーム１４の自然な動作を可能にするため、ヘッドアンプＩＣ４１とアーム１４側の信号ラインとの接続にはフレキシブルプリント基板２１が用いられる。

図１６は、図１４のハードディスクドライブ７０が組み立てられた状態を示す略側面断面図である。

図１６に示すように、筐体１８内には、プラッタ１１、スピンドルモータ１２、アーム１４、ボイスコイルモータ１６及び第１の回路基板１７が収容され、筐体１８の開口は筐体カバー１９でシールドされる。筐体１８の底面部にはスピンドルモータ１２及びアームの軸受け１５を収容するための窪み（凹部）１８ｂ，１８ｃが設けられており、スピンドルモータ１２及びアームの軸受け１５は対応する凹部１８ｂ，１８ｃ内にそれぞれ収容されて固定されている。

第１の回路基板１７は、筐体１８の内部においてプラッタ１１などの部品を避けた領域に設けられている。そのため、第１の回路基板１７は、単なる矩形状の基板ではなく、細長く不規則な形状を有している。このように、第１の回路基板１７は、筐体１８内のわずかなスペースに設けられることから、基板面積は比較的小さく、搭載できる部品点数も限られている。そこで、第１の回路基板には実装しきれない他の回路を実装するための別の回路基板として、第２の回路基板７１が必要となる。

第２の回路基板７１は、筐体１８の底面部の外面に設けられており、その露出面はシールド板７２によってシールドされている。スピンドルモータ１２やボイスコイルモータの軸受け１５の実装位置である筐体の凹部１８ｂ，１８ｃをその筐体１８の裏側から見た場合は凸部となるが、第２の回路基板７１は、この凸部を避けた領域に設けられている。そのため、第２の回路基板７１は単なる矩形状の平板ではなく、凸部に対応する部分が円形に打ち抜かれた形状を有している。第２の回路基板７１はコネクタ２０を介して第１の回路基板１７と接続されている。

第１の回路基板１７には、主にヘッドアンプＩＣ４１及びその周辺部品が実装されている。ヘッドアンプＩＣ４１はアナログ回路であって、データ記録用のリードアンプと再生用のライトドライバを内蔵しており、磁気ヘッドが読み出した信号を増幅したり、書き込み用信号の電流を増幅したりするものである。ノイズの影響を極力少なくするため、ヘッドアンプＩＣ４１はヘッドアセンブリからできるだけ近いところに設けることが好ましく、このような理由から第１の回路基板１７上に実装される。

第２の回路基板７１には、リードライトチャネルＩＣ、モータドライバＩＣ、ハードディスクコントローラＩＣ、マイコンＩＣ、メモリＩＣ及びこれらの周辺部品が実装され、これらのＩＣ間はバスラインで接続される。リードライトチャネルＩＣは、書き込むデータをデコード変調してヘッドアンプに出力したり、逆に読み出した再生波形、つまりヘッドアンプの出力信号からデータを検出して、コード復調したりする。モータドライバＩＣは、スピンドルモータとボイスコイルモータを制御する。ハードディスクコントローラＩＣは、その名の通り、ハードディスクを制御する回路であり、エラー訂正回路、バッファコントロール回路、キャッシュコントロール回路、インターフェース制御回路、サーボ回路等で構成されている。マイコンＩＣは、ハードディスクドライブ全体の制御を司り、主にヘッドの位置決め制御、インターフェース制御、周辺ＬＳＩの設定や初期化、ディフェクト管理などを行う。

図１７は、上述したハードディスクドライブ１０を内蔵した携帯電話機の構成を示す略外観斜視図であって、キーパッドを取り外した状態を示している。

図１７に示すように、この携帯電話機８０は折り畳み式であり、携帯電話機８０の上部筐体５１と下部筐体５２とがヒンジ部５３によって回動可能に連結されている。上部筐体５１にはメインディスプレイ５４やカメラ５５が設けられている。一方、下部筐体５２の内部には、メイン基板８１及びアンテナ５９が収容されている。また、図示されていないが、メイン基板８１の下方にはバッテリパック、スピーカー等も収容されており、さらにハードディスクドライブ７０も内蔵されている。そして、実際の使用時には下部筐体５２の上面にキーパッド６３が取り付けられる。

図１８は、携帯電話機８０の内部構造を示す略側面断面図である。

図１８に示すように、上部筐体５１内には、メインディスプレイ５４と、カメラ５５と、背面ディスプレイ５６と、これらの駆動回路５７が設けられている。一方、下部筐体５２内には、メイン基板８１、アンテナ５９、バッテリパック６０、スピーカー６１、ハードディスクドライブ１０、キーパッド６３等が設けられている。

携帯電話機５０のＲＦ部５８ａ、電源部５８ｂ、画像処理部５８ｃ及びベースバンド部５８ｄはすべて下部筐体５２内のメイン基板８１上に構成されている。ハードディスクドライブ１０はこのメイン基板８１の下方に設けられている。携帯電話機８０のメイン基板８１とハードディスクドライブ１０との間はフレキシブルプリント基板６２を介して接続されている。

尚、ハードディスクドライブを搭載する無線情報端末に関する従来技術としてはその他にも種々のものがある（特許文献１及び２参照）。
特開２００４−３６２５２３号公報特開２００１−２８５１７９号公報

上述のように、ハードディスクドライブの小型・薄型化に対する要求はますます高まっているが、プラッタサイズ、各種モータやメカ部の大きさについてはもはや小型化が困難なレベルにあるため、その他の方法によりハードディスクドライブのさらなる小型・薄型化を図る新たな工夫が必要とされている。

また、従来のハードディスクドライブにおいては、デジタル系ＩＣの多くが第２の回路基板７１に実装されているが、第２の回路基板７１がシールドされることなく筐体の外部に露出した状態のハードディスクドライブを携帯電話機にそのまま搭載した場合には、デジタル系ＩＣ又はそれらを接続するバスラインから発生する高周波ノイズの不要輻射が携帯電話機側の無線系の回路に影響を与え、携帯電話機の通信品質を大幅に劣化させるおそれがある。特に、ＣＤＭＡ等の周波数拡散方式を採用する携帯電話機の受信感度への影響は大きい。

また、図１５及び図１６に示したように、第２の回路基板７１をシールド板７２でシールドしたり、携帯電話機側の無線系の回路を個別にシールドしたりすることも可能であるが、極めて小型・薄型化が図られている携帯電話機において、ノイズの影響を受けやすい個々の部品をそれぞれシールドしたのでは、携帯電話機のさらなる薄型化を図ることが困難となる。

さらに、携帯電話機５０のベースバンド部５８ｄは多数のデジタル系ＩＣで構成されているが、ベースバンド部５８ｄから発生するノイズは、携帯電話機のＲＦ部５８ａや電源部５８ｂに悪影響を与える。特に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等の周波数拡散方式は帯域内ノイズに弱いため、周波数拡散方式を採用する携帯電話機への影響は非常に大きい。

したがって、本発明の目的は、ハードディスクドライブを内蔵し、小型・薄型で通信品質の良好な無線情報端末を提供することにある。

本発明の上記目的は、アンテナと、前記アンテナに接続されたＲＦ部と、前記ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、各種データが記録されるハードディスクドライブと、前記ＲＦ部、前記ベースバンド部、及び前記ハードディスクドライブを収容する筐体を少なくとも備え、前記ハードディスクドライブは、プラッタと、前記プラッタを駆動するスピンドルモータと、先端部に磁気ヘッドが取り付けられたアームと、前記アームを駆動するボイスコイルモータと、当該ハードディスクドライブの制御回路が形成された第１の回路基板と、前記プラッタ、前記スピンドルモータ、前記アーム、前記ボイスコイルモータ及び前記第１の回路基板を収容し且つ電気的にシールドする筐体と、前記筐体の外面に設けられ且つ前記第１の回路基板と電気的に接続された第２の回路基板と、前記第２の回路基板の露出面を覆うシールド部材とを備え、前記第２の回路基板には、少なくとも前記ベースバンド部が形成されていることを特徴とする無線情報端末によって達成される。

本発明において、前記アンテナは、前記無線情報端末の前記筐体内に設けられていることが好ましい。また、本発明においては、前記ベースバンド部の無線通信方式が周波数拡散方式であることが好ましい。これらの構成を有する無線情報端末の場合、ノイズ対策なしのハードディスクドライブをそのまま搭載した場合にノイズの影響が大きいことから、本発明による効果も顕著となる。

本発明において、前記第１の回路基板は、多層基板と、前記多層基板にベアチップの状態で埋め込まれた複数のデジタル系ＩＣと、前記デジタル系ＩＣ間を接続するバスラインと、少なくとも前記バスラインの上方及び下方をそれぞれ覆う第１及び第２のグランド層とを備えることが好ましい。これによれば、第１の回路基板の高密度実装及び最短配線を実現することができる。そのため、従来はハードディスクドライブの構成に必要のあった第２の回路基板上に無線情報端末のＲＦ部を形成することができる。また、バスラインの上方及び下方が第１及び第２のグランド層で覆われているので、バスラインから発生するノイズが周辺の回路、特にアナログ回路に対して与える影響を十分に抑制することができる。

本発明においては、画像データを処理する画像処理部と、前記画像データを表示するディスプレイをさらに備え、前記第２の回路基板には、前記画像処理部がさらに形成されていることが好ましい。これによれば、デジタル系ＩＣが携帯電話機のＲＦ部に対して与える影響をさらに低減することができる。

本発明において、前記複数のデジタル系ＩＣは、リードライトチャネルＩＣ及びモータドライバＩＣを含むことが好ましく、ハードディスクコントローラ、マイコン及びメモリを含んで構成されたシステムＬＳＩをさらに含むことがより好ましい。

本発明において、前記多層基板の表面及び裏面の少なくとも一方には、電子部品が実装されていることが好ましい。前記電子部品は、受動素子のチップ部品であってもよく、ヘッドアンプＩＣのようなアナログ系ＩＣであってもよく、前記多層基板に埋め込まれた前記複数のデジタル系ＩＣとは別のデジタル系ＩＣであってもよい。

ここで、前記受動素子がチップコンデンサの場合、前記チップコンデンサの一方の端子を前記バスラインに接続し、他方の端子を前記第１又は第２のグランド層に接続することでバイパスコンデンサを構成してもよい。

本発明において、前記多層基板は、積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層の層間に設けられた配線層とを含み、前記配線層の一部が前記バスラインを構成していることが好ましい。

本発明において、前記第１のグランド層は、前記多層基板の表面に形成されており、前記第２のグランド層は、前記多層基板の裏面に形成されていることが好ましい。

本発明においては、前記デジタル系ＩＣと前記バスラインとが導電性突起物を介して実質的に直接接続されていることが好ましい。

本発明においては、前記バスラインを構成するすべての信号ラインが同一の配線層に設けられていることが好ましいが、前記バスラインを構成する信号ラインの一部であって、少なくとも他の信号ラインと交差する部分が、前記配線層とは異なる層に設けられていてもよい。

本発明においては、前記複数の絶縁層のうち、前記バスラインの上面に接する絶縁層又は下面に接する絶縁層の少なくとも一方が強磁性材料を含んで構成されていることが好ましい。

本発明においては、前記デジタル系ＩＣを含むデジタル回路領域と前記デジタル回路と同層に設けられたアナログ回路領域との間の領域に設けられたシールド部材をさらに備えることが好ましく、前記シールド部材は、前記第１及び第２のグランド層間を接続するビアホール電極であることがより好ましい。

本発明において、前記第１及び第２のグランド層は、前記デジタル系ＩＣを含むデジタル回路領域を覆うデジタル側グランド領域と、前記デジタル回路と同層に設けられたアナログ回路領域を覆うアナログ側グランド領域とに分離して形成されていることが好ましい。

本発明においては、前記多層基板に埋め込まれた前記デジタルＩＣの裏面に接続されたサーマルビアをさらに備えることが好ましい。

本発明においては、前記第２の回路基板に設けられた外部インターフェースと、前記外部インターフェースとの接続ライン上に設けられたフィルタ回路とをさらに備えることが好ましい。

本発明によれば、ハードディスクドライブの筐体内に設けられる第１の回路基板に多層基板を用い、多層基板内にデジタル系ＩＣのいくつかをベアチップの状態で埋め込むことにより、高密度実装を実現することができる。これにより、従来はハードディスクドライブの構成に必要のあった第２の回路基板上に無線情報端末のＲＦ部又は画像処理部を実装することができる。また、デジタル系ＩＣ間を接続するバスラインの最短配線が実現されるので、バスラインから発生する高周波ノイズを低減することができる。また、バスラインの上方及び下方を第１及び第２のグランド層で覆うことにより、バスラインから発生するノイズが周辺の回路、特にアナログ回路に対して与える影響を十分に抑制することができる。したがって、ハードディスクドライブを内蔵する小型・薄型で通信品質の良好な無線情報端末を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るハードディスクドライブの構造を概略的に示す分解斜視図である。

図１に示すように、このハードディスクドライブ１０は、記録媒体であるプラッタ１１と、プラッタ１１を回転駆動するためのスピンドルモータ１２と、先端部に磁気ヘッド１３が取り付けられたアーム１４と、アーム１４の後端部を軸支する軸受け１５と、アーム１４をスライド駆動するためのボイスコイルモータ１６と、各機能ブロックの制御回路を構成する第１の回路基板１７と、これらの部品を収容し且つ電気的にシールドする金属製の筐体１８と、金属製の筐体カバー１９と、筐体１８の外側に設けられる第２の回路基板２２と、第２の回路基板２２の露出面を覆うシールド部材（シールド板）２３とを備えている。第１の回路基板１７はコネクタ２０を備えており、筐体１８の底面部にはコネクタ２０を筐体外に引き出すための引出口１８ａが形成されている。第１の回路基板１７にはヘッドアンプＩＣ４１が搭載されており、またアーム１４の自然な動作を可能にするため、ヘッドアンプＩＣ４１とアーム１４側の信号ラインとの接続にはフレキシブルプリント基板２１が用いられる。

第２の回路基板２２には、ハードディスクドライブ１０の外部インターフェースとなるフレキシブルプリント基板２４が接続されている。ここに、「外部インターフェース」とは、ハードディスクドライブ１０内の回路と外部の回路とを接続するンターフェースである。本実施形態においては、図示していないが、外部インターフェースとの接続ライン上にフィルタ回路が設けられていることが好ましい。第１の回路基板１７や第２の回路基板２２を筐体１８やシールド板２３でシールドしたとしても、外部インターフェースとの接続ラインにノイズが重畳した場合には、筐体１８等によるせっかくのシールド構造が無駄となるが、外部インターフェースとの接続ライン上にフィルタ回路を設けることで、シールド効果を最大限に発揮することができるからである。

図２は、図１のハードディスクドライブ１０が組み立てられた状態を示す略側面断面図である。

図２に示すように、筐体１８内には、プラッタ１１、スピンドルモータ１２、アーム１４、ボイスコイルモータ１６及び第１の回路基板１７が収容され、筐体１８の開口は筐体カバー１９でシールドされる。筐体１８の底面部にはスピンドルモータ１２及びアームの軸受け１５を収容するための窪み（凹部）１８ｂ，１８ｃが設けられており、スピンドルモータ１２及びアームの軸受け１５は対応する凹部１８ｂ，１８ｃ内にそれぞれ収容されて固定されている。

図示のように、第２の回路基板２２は、筐体１８の底面部の外面に設けられており、その露出面はシールド板２３によってシールドされている。スピンドルモータ１２やボイスコイルモータの軸受け１５の実装位置である筐体の凹部１８ｂ，１８ｃをその筐体１８の裏側から見た場合は凸部となるが、第２の回路基板２２は、この凸部を避けた領域に設けられている。そのため、第２の回路基板２２は単なる矩形状の平板ではなく、凸部に対応する部分が円形に打ち抜かれた形状を有している。詳細は後述するが、本実施形態の第２の回路基板２２は、ハードディスクドライブに必要な回路ではなく、このハードディスクドライブが搭載される携帯電話機の一部を構成するものである。よって、このハードディスクドライブは第２の回路基板２２なしでも動作することができる。

図３は、ハードディスクドライブ１０の構造を示す略平面図である。

図３に示すように、第１の回路基板１７は、筐体１８の内部においてプラッタ１１などの部品を避けた領域に設けられている。そのため、第１の回路基板１７は、単なる矩形状の基板ではなく、細長く不規則な形状を有している。このように、第１の回路基板１７は、筐体１８内のわずかなスペースに設けられることから、基板面積は比較的小さい。しかし、本実施形態においては、第１の回路基板１７として多層基板を用い、これに実装すべきデジタル系ＩＣをベアチップの状態で基板内に埋め込むことにより、第１の回路基板１７のみで必要な回路構成を実現している。つまり、第１の回路基板１７には、ヘッドアンプＩＣ４１のみならず、ハードディスクドライブの構成に必要なＩＣ及びこれらの周辺部品がすべて実装されている。

図４は、ハードディスクドライブ１０の回路構成を示すブロック図である。

図４に示すように、ハードディスクドライブ１０の回路は大きく４つの回路ブロックに分けられる。信号処理やモータを制御するアナログ回路３１、マイコン、エラー訂正や各種制御を行うロジック回路３２、モータを駆動するパワー回路３３、そして、データバッファやプログラムで使用するメモリ３４である。そして、これらの回路ブロックは、ヘッドアンプＩＣ４１、リードライトチャネルＩＣ４２、モータドライバＩＣ４３、ハードディスクコントローラＩＣ４４、マイコンＩＣ４５、メモリＩＣ４６及びこれらの周辺部品によって実現されている。

このうち、アナログ回路３１は、ヘッドアンプＩＣ４１，リードライトチャネルＩＣ４２の一部、モータドライバＩＣ４３の一部によって構成され、ロジック回路３２は、リードライトチャネルＩＣ４２の一部、モータドライバＩＣ４３の一部、ハードディスクコントローラＩＣ４４，マイコンＩＣ４５によって構成され、パワー回路３３はモータドライバＩＣ４３の一部によって構成され、メモリ３４はメモリＩＣ４６によって構成される。リードライトチャネルＩＣ４２やモータドライバＩＣ４３は一部にアナログ回路を含んでいるが、その大部分はデジタル系の回路である。よって、これらのＩＣのうち純粋なアナログ系ＩＣはヘッドアンプＩＣ４１のみであり、その他のＩＣ（リードライトチャネルＩＣ４２、モータドライバＩＣ４３、ハードディスクコントローラＩＣ４４、マイコンＩＣ４５及びメモリＩＣ４６）はデジタル系ＩＣに位置づけられる。

ヘッドアンプＩＣ４１は、データ記録用のリードアンプと再生用のライトドライバを内蔵しており、磁気ヘッド１３が読み出した信号を増幅したり、書き込み用信号の電流を増幅したりするものである。ノイズの影響を極力少なくするため、ヘッドアンプＩＣ４１はヘッドアセンブリからできるだけ近いところに設けることが好ましく、このような理由から第１の回路基板１７上に実装されている。

リードライトチャネルＩＣ４２は、書き込むデータをデコード変調してヘッドアンプに出力したり、逆に読み出した再生波形、つまりヘッドアンプの出力信号からデータを検出して、コード復調したりする。上述の通り、リードライトチャネルＩＣ４２は一部にアナログ回路を含んでいるが、その大部分はデジタル回路である。モータドライバＩＣ４３は、スピンドルモータとボイスコイルモータを制御する。モータドライバＩＣ４３も一部にアナログ回路を含んでいるが、その大部分はデジタル回路である。ハードディスクコントローラＩＣ４４は、その名の通り、ハードディスクを制御する回路であり、エラー訂正回路、バッファコントロール回路、キャッシュコントロール回路、インターフェース制御回路、サーボ回路等で構成されている。マイコンＩＣ４５は、ハードディスクドライブ全体の制御を司り、主にヘッドの位置決め制御、インターフェース制御、周辺ＬＳＩの設定や初期化、ディフェクト管理などを行う。

図５は、第１の回路基板１７の構造を概略的に示す部分断面図である。

図５に示すように、第１の回路基板１７には多層基板１００が用いられる。本実施形態の多層基板１００は例えば４層構造であり、１層目（外層）の導電層が主に第１のグランド層１０１ａとして、２層目（内層）が主に配線層１０１ｂとして、３層目（内層）が主に電源層１０１ｃとして、４層目（外層）が主に第２のグランド層１０１ｄとしてそれぞれ構成されている。各導電層１０１ａ乃至１０１ｄの層間には第１乃至第３の絶縁層１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃがそれぞれ設けられ、必要に応じて絶縁層１０２ａ乃至１０２ｃを貫通するビアホール電極１０３が設けられている。

第１の回路基板１７に実装されるデジタル系ＩＣのいくつかは、ベアチップの状態で多層基板１００内に埋め込まれている。本実施形態においては、例えば図示のように、リードライトチャネルＩＣ４２とモータドライバＩＣ４３が基板内に埋め込まれている。それ以外のデジタル系ＩＣは図示されていないが多層基板１００の表面に実装される。また多層基板１００の表面には、図示のように、Ｒ，Ｌ，Ｃ等の受動素子又はその他の素子のチップ部品１０４も実装されている。さらに、基板内に埋め込まれたデジタル系ＩＣ４２，４３の直下にはサーマルビア１０５が設けられ、サーマルビア１０５が第２のグランド層１０１ｄに接続されることにより放熱経路が確保される。

配線層１０１ｂの一部は、リードライトチャネルＩＣ４２及びモータドライバＩＣ４３間を接続するバスライン１０１Ｘを構成している。バスライン１０１Ｘは例えば５Ｖや３．３Ｖといった比較的高電圧のデジタル信号を１００ＭＨｚといった高速クロックで伝送する信号ラインである。バスライン１０１Ｘから発生する高調波ノイズは、例えば携帯電話機に対してであればその受信感度を下げるなど、無線系のアナログ回路に対して悪影響を与え、バスラインが長くなればなるほどその影響は大きくなる。しかし、本実施形態によれば、デジタル系ＩＣがベアチップの状態で埋め込まれることでバスライン１０１Ｘの最短配線が実現されるとともに、第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄが多層基板１０１の外層（表面）に形成されており、バスライン１０１Ｘの上下がグランド層でシールドされていることから、バスライン１０１Ｘから発生するノイズがその周辺の回路、特にアナログ回路に対して与える影響を十分に抑制することができる。なお、シールド効果を高めるには、第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄがバスライン１０１Ｘの周囲をできるだけ広範囲に覆っていることが好ましい。

図６は、上述した第1の回路基板１７の層構成を示す略平面図であって、図６（ａ）は基板表面（第１のグランド層１０１ａ）の構成を示す平面図であり、図６（ｂ）は内層（配線層１０１ｂ）の構成を示す略平面断面図である。

図６（ａ）に示すように、第１の回路基板１７の表面には多数の電子部品が実装されており、ヘッドアンプＩＣ４１、ハードディスクコントローラＩＣ４４、マイコンＩＣ４５及びメモリＩＣ４６も基板表面に実装されている。第１の回路基板１７の表面の大部分は第1のグランド層１０１ａ、つまりグランド面を構成しているが、部分的にはこれらの電子部品を実装するためのランドパターンを構成している。これらの電子部品間の電気的な接続は、ビアホール電極１０３及び配線層１０１ｂを経由して行われる。一方、図６（ｂ）に示すように、第１の回路基板１７の内層にはリードライトチャネルＩＣ４２及びモータドライバＩＣ４３が設けられている。配線層１０１ｂの大部分は、基板表面に実装された部品間を接続する配線として構成されているが、第１の配線層１０１ｂの一部は、図示のように、リードライトチャネルＩＣ４２及びモータドライバＩＣ４３との間を接続するためのバスライン１０１Ｘとして構成されている。

ここで、図５に示したように、ＩＣチップ４２，４３のパッド電極とバスライン１０１Ｘとの接続は、ビアホール電極を介して接続されるのではなく、バンプなどの導電性突起物１０６を介して、つまり実質的に直接接続されている。これは、バスライン１０１Ｘがビアホール電極で構成されることによりそのインピーダンス制御が困難となり、ノイズが発生しやすくなるという問題を解消するためである。また、リードライトチャネルＩＣ４２やモータドライバＩＣ４３はアナログ回路とデジタル回路の両方を混載しているが、例えばリードライトチャネルＩＣ４２のパッド電極に接続される信号ラインがビアホール電極で構成されている場合、それぞれの信号ラインを構成するビアホール電極が互いの近傍にて平行に配線されてしまい、デジタル信号ラインからアナログ信号ラインへの干渉が問題となる。しかし、これらの半導体ＩＣのパッド電極とバスラインとを実質的に直接接続すれば、バスラインのインピーダンス制御も容易であり、近接する信号ライン同士が平行にならないように配線したりシールド手段を配置したりすることでアナログ−デジタル間の干渉を最小限に抑えることが可能となる。

また、本実施形態においては、リードライトチャネルＩＣ及びモータドライバＩＣが互いに横並びに配置されており、これらのＩＣの端子間がバスライン１０１Ｘで直接接続されている。例えばＩＣチップを縦方向に積み重ねた場合には、半導体ＩＣ間を接続するためにバスラインの一部として層間接続手段であるビアホール電極を必要とするため、バスラインの形成領域として多くのスペースが必要となり、バスラインのインピーダンス制御も難しくなってしまう。また、バスラインの配線距離も長くなるため高調波ノイズの影響も大きくなる。しかし、本実施形態によれば、ビアホール電極をバスラインの一部として用いる必要がないため、図５及び図６に示したように、バスライン１０１Ｘを最短距離で配線することができ、バスライン１０１Ｘから発生するノイズを低減することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、ハードディスクドライブの筐体内に設けられる第１の回路基板１７に多層基板１００を用い、多層基板１００内にデジタル系ＩＣのいくつかをベアチップの状態で埋め込むことにより、高密度実装を実現することができる。これにより、従来は筐体の外側に設ける必要のあった第２の回路基板を不要にすることができる。また、デジタル系ＩＣ間を接続するバスライ１０１Ｘの最短配線が実現されるので、バスライン１０１Ｘから発生する高周波ノイズを低減することができる。この場合、バスライン等のノイズの発生源となる回路も、またノイズに弱い回路も、すべての回路が一枚の回路基板上に構成されることになるが、バスライン１０１Ｘの上方及び下方を第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄで覆うことにより、バスライン１０１Ｘから発生するノイズが周辺の回路、特にアナログ回路に対して与える影響を十分に抑制することができる。

なお、バスライン１０１Ｘは、他の導電層を経由することなく一層で構成されていることが好ましいが、例えば、バスライン１０１Ｘ中のある信号ラインを他の信号ラインと交差させなければ効率良く配線できないような場合には、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、他の信号ラインと交差する部分１０８を含め、当該バスライン１０１Ｘの一部を電源層１０１ｃに形成してもよい。この場合はビアホール電極１０９が必要となるが、バスライン１０１Ｘを構成する大多数の信号ラインは第１の配線層１０１ａに形成され、且つビアホール電極なしでＩＣのパッド電極と接続されており、ビアホール電極１０９間もそれほど近接していないことから、ビアホール電極１０９によるノイズの影響は非常に小さいものと考えられる。

また、多層基板１００の表面には受動素子等のチップ部品１０４が搭載されているが、このチップ部品を用いてバスライン１０１Ｘ上のノイズを除去するノイズフィルタを構成することができる。例えば、図８に示すように、第１のグランド層１０１ａにおいて所定の領域の周囲の導体を切り欠いてランドパターン２０１を形成し、このランドパターン２０１とバスライン１０１Ｘとをビアホール電極２０２で接続する。そして、チップコンデンサ２０３の一方の端子２０３ａを第１のグランド層１０１ａに接続し、他方の端子２０３ｂをランドパターン２０１に接続することにより、バイパスコンデンサを構成することができるため、バスライン１０１Ｘから発生するノイズをよりいっそう低減することができる。なお、チップコンデンサ２０３に代えて１チップのフィルタ回路を実装してもよく、複数のチップ部品の組み合わせにより構成してもよい。

図９は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す略断面図である。

図９に示すように、この第１の回路基板１７の特徴は、多層基板１０１を構成する第１の絶縁層１０２ａが強磁性材料を含んで構成されている点にある。強磁性材料としては、フェライトや強磁性金属を挙げることができる。フェライトとしては、Ｍｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系などが好ましく用いられる。また、強磁性金属としては、カーボニル鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−アルミニウム珪素系合金（センダスト（登録商標））、鉄−ニッケル系合金（パーマアロイ（登録商標））、鉄系アモルファス、コバルト系アモルファスなどが好ましく用いられる。このようなフェライトのフィラー、或いは強磁性金属の粉体が混入された樹脂を用いることにより、第１の絶縁層１０２ａを磁性層３０１として構成することができる。このような構成とした場合、磁性層３０１と接するバスライン１０１Ｘの等価回路は、図１０に示すように、ダンピング抵抗３０２及びビーズ３０３の直列回路となるため、スプリアスの影響をさらに抑えることができ、バスライン１０１Ｘから発生するノイズをよりいっそう低減することができる。

なお、本実施形態においては、第１の絶縁層１０１ａが磁性層として構成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２の絶縁層１０１ｂが磁性層として構成されていてもよく、第１及び第２の絶縁層１０１ａ，１０１ｄの両方が磁性層として構成されていてもよい。つまり、バスライン１０１Ｘの上面に接する第１の絶縁層１０１ａ又はバスライン１０１Ｘの下面に接する第２の絶縁層１０１ｂの少なくとも一方が磁性層として構成されていればよい。

図１１（ａ）及び（ｂ）は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す図であって、図１１（ａ）は略平面図、図１１（ｂ）は略断面図である。

図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この第１の回路基板１７の特徴は、バスライン１０１Ｘ及びデジタル系ＩＣ４２，４３の上下を第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄで覆うと共に、バスライン１０１Ｘやデジタル系ＩＣ４２，４３が設けられた領域（デジタル回路領域）の周囲、特に、このデジタル領域とアナログ回路４０１やアナログ信号ライン４０２が設けられた領域（アナログ回路領域）との間の領域に、第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄ間を接続するビアホール電極４０３を多数配列した点にある。その他の構成については第１の実施形態と同様であることから、同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。配線層１０１ｂにはアナログ回路の信号ラインも多数配線されているが、このように構成した場合には、バスライン１０１Ｘから発生して基板の平面方向に伝わるノイズがビアホール電極４０３の配列によってシールドされるので、バスライン１０１Ｘから発生するノイズの影響をさらに抑制することができる。

図１２（ａ）及び（ｂ）は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す図であって、図１２（ａ）は略平面図、図１２（ｂ）は略断面図である。

図１２に示すように、この第１の回路基板１７の特徴は、第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄが、多層基板１００内のバスライン１０１Ｘやデジタル系ＩＣ４２，４３内が設けられた領域（デジタル回路領域）の上下を覆うデジタル側グランド領域１０１ａ_１，１０１ｄ_１と、アナログ回路やアナログ信号ライン１０１Ｙが設けられた領域（アナログ回路領域）の上下を覆うアナログ側グランド領域１０１ａ_２，１０１ｄ_２とに分離して形成されている点にある。ここで、リードライトチャネルＩＣ４２やモータドライバＩＣ４３はアナログ回路とデジタル回路の両方を混載しているため、図示のように、アナログ側グランド領域１０１ａ_２，１０１ｄ_２がこれらのデジタル系ＩＣ４２，４３に含まれるアナログ回路を部分的に覆っていてもよい。このように、第１及び第２のグランド層１０１ａ，１０１ｄがデジタル側グランド領域１０１ａ_１，１０１ｄ_１とアナログ側グランド領域１０１ａ_２，１０１ｄ_２とに分離して形成されている場合には、バスライン１０１Ｘ等から発生するノイズがグランド層を経由してアナログ側に伝わることがなく、バスライン１０１Ｘ等から発生するノイズの影響をさらに抑制することができる。

図１３は、上述したハードディスクドライブ１０を内蔵した携帯電話機の構成を示す略外観斜視図であって、キーパッドを取り外した状態を示している。

図１３に示すように、この携帯電話機５０は折り畳み式であり、携帯電話機５０の上部筐体５１と下部筐体５２とがヒンジ部５３によって回動可能に連結されている。上部筐体５１にはメインディスプレイ５４やカメラ５５が設けられている。一方、下部筐体５２の内部には、メイン基板５８、アンテナ５９及び本発明のハードディスクドライブ１０が内蔵されている。また後述するが、メイン基板５８やハードディスクドライブ１０の下方にはバッテリパック、スピーカー等も収容されている。そして、実際の使用時には下部筐体５２の上面にキーパッド６３が取り付けられる。

図１４は、携帯電話機５０の内部構造を示す略側面断面図である。

図１４に示すように、上部筐体５１内には、メインディスプレイ５４と、カメラ５５と、背面ディスプレイ５６と、これらの駆動回路５７が設けられている。一方、下部筐体５２内には、メイン基板５８、アンテナ５９、バッテリパック６０、スピーカー６１、ハードディスクドライブ１０、キーパッド６３等が設けられている。

携帯電話機５０のＲＦ部５８ａ、電源部５８ｂ、画像処理部５８ｃは、下部筐体５２内のメイン基板５８上に構成されているのに対して、ベースバンド部５８ｄは、ハードディスクドライブ１０内の第２の回路基板２２上に構成されている。携帯電話機５０のメイン基板５８とハードディスクドライブ１０との間はフレキシブルプリント基板６２を介して接続されており、ベースバンド部５８ｄはこのフレキシブルプリント基板６２を介してＲＦ部５８ａ、電源部５８ｂ及び画像処理部５８ｃと接続されている。携帯電話機５０のベースバンド部５８ｄは多数のデジタル系ＩＣで構成されているが、ベースバンド部５８ｄがハードディスクドライブ１０の筐体内に収容されている場合、ベースバンド部５８ｄから発生するノイズがシールドされるので、当該ノイズが携帯電話機５０のＲＦ部５８ａや電源部５８ｂに与える影響を十分抑制することができる。特に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等の周波数拡散方式は帯域内ノイズに弱いため、周波数拡散方式を採用する携帯電話機においてその効果は顕著である。

以上説明したように、本実施形態によれば、携帯電話機５０に本発明のハードディスクドライブ１０を内蔵した場合、ハードディスクドライブ１０の構成に必要な回路基板がすべてハードディスクドライブ１０の筐体内に収容され、当該回路基板から発生する不要輻射がシールドされるので、ハードディスクドライブ内蔵携帯電話機において所望の通信品質を確保することができる。つまり、デジタル回路がむき出しのハードディスクドライブが携帯電話機内にそのまま搭載されることがないため、デジタル回路から発生する高周波ノイズが携帯電話機側の無線系に与える影響を最小限に抑えることができる。したがって、ハードディスクドライブを内蔵する小型・薄型で通信品質の良好な携帯電話機を実現することができる。

また、ハードディスクドライブに必要な回路基板をその筐体内にすべて納め、ハードディスクドライブの小型・薄型化が図られているため、これを携帯電話機に搭載した場合には、非常に小型・薄型なハードディスクドライブ内蔵携帯電話機を構成することができる。ここで、図２に示したように、ハードディスクドライブの筐体にスピンドルモータやアームの軸受けを収容するための凹部が形成されている場合、たとえ第２の回路基板を不要したとしてもこの凹部（裏面から見た場合は凸部）の存在によってハードディスクドライブの最大厚みは規定され、最大厚みは従来とほぼ変わらない。しかし、ハードディスクドライブ全体の容積は第２の回路基板が不要となる分だけ小さくなるため、このようなハードディスクドライブを携帯電話機に用いれば、携帯電話機の小型・薄型化に十分貢献することができる。特に、回路基板を筐体内に収容することより新たに生じたハードディスクドライブの外側のスペース（従来、第２の回路基板が設けられていたスペース）を活用し、携帯電話機内のベースバンド部が構成された回路基板をこのスペース内に設けることにより、携帯電話機内の空間を効率的に使用できると共に、ベースバンド部５８ｄから発生するノイズがシールドされるので、当該ノイズが携帯電話機のＲＦ部５８ａや電源部５８ｂに与える影響を十分抑制することができる。特に、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）等の周波数拡散方式は帯域内ノイズに弱いため、周波数拡散方式を採用する携帯電話機においてその効果は顕著である。また、アンテナを内蔵する携帯電話機の場合も、携帯電話機内のノイズによって受信感度が大幅に低下するため、本発明の効果は顕著となる。

本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、本実施形態においては、上下のグランド層の一方が多層基板の内層に設けられている場合について説明したが、多層基板を５層以上のさらなる多層構造とし、上下のグランド層をともに多層基板１０１の内層に形成してもかまわない。

また、上記実施形態においては、リードライトチャネルＩＣ４２及びモータドライバＩＣ４３が第１の回路基板１７内に埋め込まれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ハードディスクコントローラ、マイコン及びメモリが１チップ化されたシステムＬＳＩを用い、リードライトチャネルＩＣ及びモータドライバＩＣと共にこのシステムＬＳＩを基板内に埋め込んでもよい。このようにした場合には、さらなる高密度実装及び最短配線が可能である。

また、上記実施形態においては、第２の回路基板２２上に携帯電話機のベースバンド部５８ｄが構成されている場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば携帯電話機の画像処理部５８ｃを第２の回路基板２２上に構成してもよい。画像処理部５８ｃも多数のデジタル系ＩＣで構成されているため、これを第２の回路基板２２上に構成し、ハードディスクドライブ内に収容した場合には、当該画像処理部５８ｃから発生するノイズがＲＦ部５８ａ等に対して与える影響を十分に抑制することができる。

また、上記実施形態においては、本発明のハードディスクドライブ１０が携帯電話機に搭載される場合について説明したが、本発明は携帯電話機に限定されるものではなく、例えば、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）、通信機能を備えた携帯ゲーム機等、種々の無線情報端末に搭載することができ、この場合も携帯電話機と同様の効果を得ることができる。

図１は、本発明の好ましい実施形態に係るハードディスクドライブの構造を概略的に示す分解斜視図である。図２は、図１のハードディスクドライブ１０が組み立てられた状態を示す略側面断面図である。図３は、ハードディスクドライブ１０の構造を示す略平面図である。図４は、ハードディスクドライブ１０の回路構成を示すブロック図である。図５は、第１の回路基板１７の構造を概略的に示す部分断面図である。図６は、第１の回路基板１７の層構成を示す略平面図であって、（ａ）は基板表面（第１のグランド層１０１ａ）の構成を示す平面図であり、（ｂ）は内層（配線層１０１ｂ）の構成を示す略平面断面図である。図７（ａ）及び（ｂ）は、バスラインの構成の他の例を示す図であって、（ａ）は略平面図、（ｂ）は略断面図である。図８は、第１の回路基板１７の構造の他の例を示す略断面図である。図９は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す略断面図である。図１０は、磁性層３０１と接するバスライン１０１Ｘの等価回路図である。図１１は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す図であって、（ａ）は略平面図、（ｂ）は略断面図である。図１２は、第１の回路基板１７の構造のさらに他の例を示す図であって、（ａ）は略平面図、（ｂ）は略断面図である。図１３は、ハードディスクドライブ１０を内蔵した携帯電話機の構成を示す略外観斜視図であって、キーパッドを取り外した状態を示している。図１４は、本実施形態に係る携帯電話機５０の内部構造を示す略側面断面図である。図１５は、従来のハードディスクドライブの構造を概略的に示す分解斜視図である。図１６は、図１５のハードディスクドライブ６０が組み立てられた状態を示す略側面断面図である。図１７は、従来のハードディスクドライブ７０を内蔵した携帯電話機の構成を示す略外観斜視図であって、キーパッドを取り外した状態を示している。図１４は、携帯電話機８０の内部構造を示す略側面断面図である。

符号の説明

１０ハードディスクドライブ
１１プラッタ
１２スピンドルモータ
１３磁気ヘッド
１４アーム
１６ボイスコイルモータ
１７第１の回路基板
１８筐体
１８ａ引出口
１８ｂ凹部
１８ｃ凹部
１９筐体カバー
２０コネクタ
２１フレキシブルプリント基板
２２第２の回路基板
２３シールド部材（シールド板）
２４フレキシブルプリント基板（外部インターフェース）
３１アナログ回路
３２ロジック回路
３３パワー回路
３４メモリ
４１ヘッドアンプＩＣ
４２リードライトチャネルＩＣ
４３モータドライバＩＣ
４４ハードディスクコントローラＩＣ
４５マイコンＩＣ
４６メモリＩＣ
５０携帯電話機
５１携帯電話機の上部筐体
５２携帯電話機の下部筐体
５３ヒンジ部
５４メインディスプレイ
５５カメラ
５６背面ディスプレイ
５７駆動回路
５８メイン基板
５８ａＲＦ部
５８ｂ電源部
５８ｃ画像処理部
５８ｄベースバンド部
５９アンテナ
６０バッテリパック
６１スピーカー
６２フレキシブルプリント基板
６３キーパッド
７０ハードディスクドライブ
７１第２の回路基板
７２シールド板
８０携帯電話機
８１メイン基板
１００多層基板
１０１ａ第１のグランド層
１０１ｂ配線層
１０１ｃ電源層
１０１ｄ第２のグランド層
１０１ａ_１デジタル側グランド領域
１０１ｄ_１デジタル側グランド領域
１０１ａ_２アナログ側グランド領域
１０１ｄ_２アナログ側グランド領域
１０１Ｘバスライン
１０１Ｙアナログ信号ライン
１０２ａ第１の絶縁層
１０２ｂ第２の絶縁層
１０２ｃ第３の絶縁層
１０３ビアホール電極
１０４チップ部品
１０５サーマルビア
１０６導電性突起物
１０８バスラインの一部分
１０９ビアホール電極
２０１ランドパターン
２０２ビアホール電極
２０３チップコンデンサ
２０３ａチップコンデンサの一方の端子
２０３ｂチップコンデンサの他方の端子
３０１磁性層
３０２ダンピング抵抗
３０３ビーズ
４０１アナログ回路
４０２アナログ信号ライン
４０３ビアホール電極ＩＣ

Claims

アンテナと、前記アンテナに接続されたＲＦ部と、前記ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、各種データが記録されるハードディスクドライブと、前記ＲＦ部、前記ベースバンド部、及び前記ハードディスクドライブを収容する筐体を少なくとも備え、
前記ハードディスクドライブは、プラッタと、前記プラッタを駆動するスピンドルモータと、先端部に磁気ヘッドが取り付けられたアームと、前記アームを駆動するボイスコイルモータと、当該ハードディスクドライブの制御回路が形成された第１の回路基板と、前記プラッタ、前記スピンドルモータ、前記アーム、前記ボイスコイルモータ及び前記第１の回路基板を収容し且つ電気的にシールドする筐体と、前記筐体の外面に設けられ且つ前記第１の回路基板と電気的に接続された第２の回路基板と、前記第２の回路基板の露出面を覆うシールド部材とを備え、
前記第２の回路基板には、少なくとも前記ベースバンド部が形成されていることを特徴とする無線情報端末。
前記アンテナは、前記無線情報端末の前記筐体内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の無線情報端末。
前記ベースバンド部の無線通信方式が周波数拡散方式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線情報端末。
前記第１の回路基板は、多層基板と、前記多層基板にベアチップの状態で埋め込まれた複数のデジタル系ＩＣと、前記デジタル系ＩＣ間を接続するバスラインと、少なくとも前記バスラインの上方及び下方をそれぞれ覆う第１及び第２のグランド層とを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線情報端末。
画像データを処理する画像処理部と、前記画像データを表示するディスプレイをさらに備え、前記第２の回路基板には、前記画像処理部がさらに形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線情報端末。
前記複数のデジタル系ＩＣは、リードライトチャネルＩＣ及びモータドライバＩＣを含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の無線情報端末。
前記複数のデジタル系ＩＣは、ハードディスクコントローラ、マイコン及びメモリを含んで構成されたシステムＬＳＩをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の無線情報端末。
前記多層基板は、積層された複数の絶縁層と、前記複数の絶縁層の層間に設けられた配線層とを含み、前記配線層の一部が前記バスラインを構成していることを特徴とする請求項４乃至７のいずれか１項に記載の無線情報端末。
前記第１のグランド層は、前記多層基板の表面に形成されており、前記第２のグランド層は、前記多層基板の裏面に形成されていることを特徴とする請求項４乃至８のいずれか１項に記載の無線情報端末。
前記第２の回路基板に設けられた外部インターフェースと、前記外部インターフェースとの接続ライン上に設けられたフィルタ回路とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至９のいずれか1項に記載の無線情報端末。