KR100346665B1

KR100346665B1 - 하드 디스크 드라이브용 코드리스 압축 모터 커넥터

Info

Publication number: KR100346665B1
Application number: KR1019990037083A
Authority: KR
Inventors: 피터데이비드; 프라이스커크바로우즈; 한론케이스앤드루; 스테이서다니엘로버트
Original assignee: 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2002-07-31
Also published as: KR20000022868A; EP0984454B1; JP3406248B2; EP0984454A3; MY119679A; JP2000076778A; US6433956B1; DE69923897T2; DE69923897D1; SG84544A1; EP0984454A2

Abstract

본 발명의 코드리스 압축 모터 커넥터는 하드 디스크 드라이브 밀폐함(enclosure) 내의 스핀들 모터(spindle motor)를 디스크 밀폐함 외부에 장착된 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)에 연결한다. 디스크 밀폐함은 립이 형성된 홈(lipped aperture)이 형성된 기초 주물(base casting)을 포함한다. 커넥터는 자신 내에 지지된 컨덕터를 갖는 견고한 캔틸레버(cantilever)형 절연 몸체(insulating body)를 포함한다. 컨덕터는 커넥터 몸체의 양 단부에 위치된 탄성 스프링 접점(resilient spring contact)에서 종결된다. 커넥터 몸체의 일측 단부는 스크류에 의해 PCB에 고정되어 일측 단부 상의 탄성 접점은 PCB 상의 접점에 압축 접속된다. 커넥터 몸체의 다른 단부는 구멍을 통해 통과하고 기초 주물의 립(lip)에 대항하여 작동한다. 스핀들 모터에 형성된 접점은 커넥터 몸체의 다른 단부 상의 전기 접점에 압축 접속된다.

Description

하드 디스크 드라이브용 코드리스 압축 모터 커넥터 {CORDLESS COMPRESSION MOTOR CONNECTOR FOR A HARD DISK DRIVE}

본 발명은 일반적으로 전기 커넥터(electrical connector)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive; HDD)내의 스핀들 모터(spindle motor)용 전기 커넥터에 관한 것이다.

HDD용 스핀들 모터의 전기 접속부(electrical connection)는 저가(低價)이고, 제작이 용이한 신뢰성 있는 접속부를 요구하며, 이 접속부는 제한된(constrained) 공간 내에 설치되고, HDD를 밀폐 환경(sealed environment)으로 유지한다. 종래 기술의 설계 중 한 유형으로, 스핀들 모터의 전기적인 부분은 기부판(base plate)과 함께 하나의 유니트로 조립되고, 모터의 배선(wire)은 유니트 외부로 나오도록 밀봉제(potting compound)로 밀봉된다. 이러한 설계의 단점은 스크류형 클램프(screw-type clamp)를 필요로 하는 기부판에 적재(stack)되는 디스크(disk)를 필요로 한다는 것이다. 스크류형 클램프는 값이 비싸고, 만곡 성능(curvature performance)이 불량하다.

두 번째 종래 기술의 설계에서, 가요성(flexible) 케이블은 기초 주물(base casting) 내의 구멍(hole) 또는 조인트(joint)를 통해 경로를 정하고 소량의 테이프(tape)나 개스킷(gasket)에 의해 밀봉된다. 제조 공정 중에 가요성 케이블의 경로를 정하는 것은 까다로운 일이다. 이것을 해결하려면 가요성 케이블의 원가가 높아지며, 따라서 밀봉성능(seal performance)이 문제로 남는다. 또한, 상기 케이블은 제조 공정 중에 별도의 추가 작업으로 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board; PCB)에 플러깅(plug)되어야 한다.

세 번째 해결책은 기초 주물과 일체형(integral)인 커넥터를 이용한다. 상기 커넥터는 스핀들 모터의 플랜지(flange)에 내장되는 메이팅 커넥터(mating connector)이다. 모터의 배선은 주 암 전자 커넥터(Arm Electronics Connector; AEC)와 별개인 포트 커넥터(potted connector)를 경유하거나, 또는 파일(file) 내에 위치된 가요성 케이블에 의해 AEC에 결합되든지 하여 기초 주물 외부로 나온다.

포트 커넥터와 내부의 가요성 케이블(internal flexible cable) 모두는 비용을 증가시키며, AEC를 통해 모터 신호를 전달할 때에 AEC의 다른 라인에서 판독-기록 헤드로부터 감지된 감지 신호(sensitive signal) 속으로 모터 스위칭 노이즈가 인가될 수 있다. 또한, 통상적으로 이러한 설계는 기부판에 대한 모터의 정밀한 각 정렬(angular alignment)을 필요로 한다. 이러한 필요는 제조를 더욱 어렵게 하고 조립(assembly) 중의 원가를 증가시킨다.

네 번째 종래 기술의 설계에서, 커넥터는 주물 벽(casting wall)을 통과하여 튀어나오는 모터 샤프트(shaft)에 일체형으로 된다. 모터는 샤프트 외부에 존재하는 너트(nut)에 의해 고정된다. 커넥터는 샤프트 단부(end)에 존재하고 PCB 내로 직접 플러깅한다. 이것은 통상적으로 손상되기 쉬운 핀을 모터 내에 구비한 원가가 많이 드는 설계이다. 또한 제조 공정 중에 취급이 보다 곤란한 너트를 필요로 한다. 또한, 이러한 설계는 PCB 면(level)에 샤프트 단부가 존재해야 하므로 모터가 이용할 수 있는 공간 용적률을 제한한다. 모터를 위한 공간을 제한하는 것은 모터 효율을 감소시키고 파일의 전력 소모(power consumption)를 증가시킨다. HDD의 모터는 개선된 전기 커넥터가 필요하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전기 커넥터의 저면도.

도 2는 하드 디스크 드라이브에 장착된 도 1의 전기 커넥터의 역 측면도.

도 3은 도 1의 전기 커넥터에 대한 제2 실시예의 저면도.

도 4는 하드 디스크 드라이브에 장착된 도 3의 전기 커넥터의 역 측면도.

코드리스 압축 모터 커넥터는 하드 디스크 드라이브 밀폐함(enclosure)의 내부에 존재하는 스핀들 모터를 디스크 밀폐함 외부에 장착된 PCB에 연결한다. 디스크 밀폐함은 립이 형성된 홈(lipped aperture)이 형성된 기초 주물을 포함한다. 커넥터는 견고한 캔틸레버(cantilever)형 절연 몸체(insulating body)를 포함하고, 상기 절연 몸체는 그 내부에서 지지되는 컨덕터(conductor)를 갖는다. 상기 컨덕터는 커넥터 몸체의 양 단부에 위치된 탄성 스프링 접점(resilient spring contact)을 끝단으로 한다. 커넥터 몸체의 일측 단부는 스크류(screw)로 PCB에 고정되어 일측 단부 상의 탄성 접점은 PCB 상의 접점에 압축 접속된다. 커넥터 몸체의 다른 단부는 구멍을 통해 통과하고 기초 주물의 립(lip)에 대항하여 작동한다. 스핀들 모터 상에 형성된 접점은 커넥터 몸체의 다른 단부 상의 전기 접점에 압축 접속된다.

실시예

도 1을 참조하면, 플라스틱 몸체(15) 내에 위치된 적어도 하나의 금속 접점(13)을 갖는 커넥터가 도시된다. 바람직한 실시예로, 커넥터(11)는 몸체(15) 내에 몰드(mold)되고 몸체(15)를 완전히 통과하여 연장하나 서로 접촉하지 않는 평행한 한 쌍의 접점(13)을 갖는다(도 2 참조). 대안적인 실시예(도시되지 않음)로, 커넥터(11)는 두 개 이상의 접점(13)을 포함할 수 있다.

몸체(15)는 위에서 볼 때 보통 직사각형이고 전방부(forward portion; 17), 중간부(middle portion; 19), 후방부(rearward portion; 21)를 갖는다. 전방부(17)와 후방부(21)는 일반적으로 평면이고 서로 평행하다. 전방부(17)와 후방부(21) 사이는 약 45。 각도로 경사를 이루면서 일체로 형성되어 연장된다. 전방부(17)는 전방 단부(forward end)에서 전방으로 평행하게 연장하는 중앙 탭(centrl tab; 23)을 갖는다. 중앙 구멍(25)은 전방부(17)를 관통하여 수직으로 연장한다. 후방부(21)는 후방 단부(rearward end)에서 후방으로 평행하게 연장하는 중앙 탭(27)을 갖는다. 이 탭(27)은 상기 탭(23)보다 짧다. 대칭인 한 쌍의 노치(notch; 29)는 후방부(21)의 각 측면을 따라 후방부(21)의 소정 평면에 위치된다.

각각의 접점(13)은 탭(23, 27)을 포함하는 몸체(15)의 전체 길이와 거의 같은 길이를 갖는다. 접점(13)은 폭이 좁은 금속 스프링 재료의 스트립(strip)으로 이루어져, 몸체를 통과하여 연장하므로 대략적인 형상은 몸체(15)와 같은 형상을 갖는다. 접점(13)은 탭(23, 27)이 몸체(15)로부터 연장하는 지점과 동일한 지점에서 몸체(15) 밖으로 나온다. 이 지점에서 접점(13)은 몸체(15)의 형상에서 벗어난다. 각각의 접점(13)은 몸체(15)의 전방부(17)에 대해 작은 예각(acute angle)으로 구부러지거나 휘어지는(deflect) 가요성의 캔틸레버형(cantilevered) 전방 스프링(forward spring; 31)을 갖는다. 접점(13)의 전방 스프링(31)은 탭(23)보다 약간 짧고 전방 스프링(31)의 전방 단부 근처의 일 표면상에 접촉점(contact point; 33)을 각각 갖는다. 각각의 접점(13)은 또한 몸체(15)의 후방부(21)에 대해 큰 예각으로 구부러지거나 편향되는 가요성의 캔틸레버형 후방 스프링(35)을 갖는다. 접점(13)의 후방 스프링(35)은 전방 스프링(31)의 반대 방향으로 구부러진다. 접점(13)의 후방 스프링(35)은 탭(27)의 길이와 거의 같고 후방 스프링(35)의 후방 단부 근처에 접촉점(37)을 각각 갖는다.

작동 중에, 커넥터(11)는 하드 디스크 드라이브 밀폐함(도시되지 않음) 내의 스핀들 모터(41)를 디스크 밀폐함 외부에 장착된 PCB(43)에 연결하도록 설계된다. 커넥터(11)는 전방부(17)내의 구멍(25)을 통과하여 연장하는 스크류(45)에 의해 기부판(47) 상의 돌기(boss; 46)에 고정된다. 구멍(25)과 돌기(46) 사이는 프레스 끼워맞춤(press fit)하여 PCB(43)가 장착될 수 있을 때까지 커넥터(11)를 수용해준다. 커넥터(11)는 기부판(47)의 립이 형성된 홈(lipped aperture; 49)내로 확장되는 상기 홈(49)과 체결된다. 상기 홈(49)은 외부에서 발생한 움직임으로부터 커넥터(11)를 고착하도록 커넥터 몸체(15)를 단단히 수용한다. PCB(43)가 스크류(45)에 의해 기부판(47)에 고정될 때 PCB(43)는 전방 스프링(31) 상의 접촉점(33)에 맞물리도록 내부 표면(inner surface) 상에 제공되는 접촉 패드(51)를 갖는다.

스핀들 모터(41)는 말단(distal end)에 플랜지(55)를 단단히 장착하는 샤프트(53)를 갖는다. 접촉 패드(57)는 후방 스프링(35)상의 접촉점(37)에 대한 접촉 표면을 제공하도록 플랜지(55) 상에 장착된다. 접촉 패드(57)는 접촉 패드(51)의 반대 방향으로 대면한다. 탭(27)은 커넥터(11) 후방 단부 상의 후방 스프링(35)을 압축하도록 요구된 힘을 제공하기 위해 기부판(47) 상의 가공된 형상부(machined feature; 59)와 상호 작용한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제2 실시예가 도시된다. 플라스틱 몸체(65) 내에 위치된 한 쌍의 평행한 금속 접점(63)을 갖는 커넥터(61)는 커넥터(11)와 유사하다. 몸체(15)와 같이, 몸체(65)는 전방부(67), 중간부(69), 후방부(71)를 갖는다. 전방부(67)와 후방부(71)는 서로 평행하고 중간부(69)는 상기 전방부(67)와 후방부(71) 사이에 비스듬하게 연장한다. 전방부(67)는 전방 단부에서 전방으로 평행하게 연장하는 중앙 탭(73)을 갖는다. 중앙 구멍(75)은 전방부(67)를 관통하여 연장한다. 후방부(71)는 전방 단부에서 후방으로 평행하게 연장하는 중앙 탭(77)을 갖는다. 이 탭(77)은 상기 탭(73)보다 짧다.

각각의 접점(63)은 가늘고 긴 금속 스트립으로 이루어지고 탭(73, 77)을 포함하는 몸체(65)의 전체 길이와 거의 같은 길이를 갖는다. 접점(13)은 탭(73, 77)이 몸체(65)로부터 연장하는 지점과 같은 지점에서 몸체(65) 밖으로 나온다. 각각의 접점(63)은 몸체(65)의 전방부(67)에 대해 작은 예각으로 구부러지거나 편향되는 가요성의 캔틸레버형 전방 스프링(81)을 갖는다. 접점(63)의 전방 스프링(81)은 탭(73)보다 좀 더 길고 접점(13)의 전방 단부 근처에 접촉점(83)을 각각 갖는다. 각각의 접점(63)은 또한 몸체(65)의 후방부(71)에 대해 큰 예각으로 구부러지거나 휘어지는 가요성의 캔틸레버형 후방 스프링(85)을 갖는다. 후방 스프링(85)은 전방 스프링(81)과 같은 방향으로 구부러진다. 후방 스프링(85)은 탭(77)의 길이와 거의 같고 후방 스프링(85)의 후방 단부 근처에 접촉점(87)을 각각 갖는다.

작동 중에, 커넥터(61)는 하드 디스크 드라이브 밀폐함(도시되지 않음) 내의 스핀들 모터(91)를 디스크 밀폐함 외부에 장착된 PCB(93)에 연결하도록 설계된다. 커넥터(61)는 전방부(67)내의 구멍(75)을 통과하여 연장하는 스크류(95)에 의해 기부판(97) 상의 돌기(96)에 고정된다. 구멍(25)과 돌기(46) 사이는 프레스 끼워 맞춤하여 스크류(95)가 장착될 수 있을 때까지 커넥터(61)를 수용해준다. 커넥터(61)는 제2 스크류(99)와 가공된 형상부(100)로 스핀들 모터(91)에서 확장되는 샤프트(97)에 고정된다. 스크류(95, 99)는 외부에서 발생한 움직임으로부터 커넥터(61)를 고착하도록 커넥터 몸체(15)를 단단히 수용한다. PCB(93)가 기부판(97)과 커넥터(61) 사이에 고정될 때 PCB(93)는 전방 스프링(81) 상의 접촉점(83)에 맞물리도록 외부 표면(outer surface) 상에 제공되는 접촉 패드(101)를 갖는다.

플랜지(105)는 스핀들 모터(91) 상의 샤프트(97) 말단에 견고하게 장착된다. 접촉 패드(107)는 후방 스프링(85) 상의 접촉점(87)용 접촉 표면을 제공하도록 플랜지(105) 상에 장착된다. 접촉 패드(107)는 접촉 패드(101)와 같은 방향으로 대면한다. 탭(77)은 커넥터(61) 후방 단부 상에 후방 스프링(85)을 압축하도록 요구된 힘을 제공하도록 가공된 형상부(100)와 상호 작용한다.

본 발명의 명세서에서는 본 발명의 몇가지 형태만이 도시되거나 기술되지만, 본 발명이 그것에 한정되지 않는다는 것은 당업자에게 자명하며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 변경이 가능하다.

본 발명은 상당한 장점을 갖는다. 본 발명에 따른 커넥터는 현재 이용할 수 있는 압축 커넥터의 모든 장점을 포함하고, 또한 코드리스 모터가 작동하도록 한다. 이러한 설계는 가요성 모터 케이블의 크기를 현저하게 감소하여 제조 원가를 절감한다. 또한 제조 라인 상에서 생산량 및 수율을 증가시킨다. 본 발명에 따른 상기 커넥터는 구멍을 통과하는 케이블이 존재하지 않고 디스크에 접촉하는 가요성 케이블도 존재하지 않는다.

Claims

하드 디스크 드라이브의 스핀들 모터(spindle motor)를 인쇄 회로 기판(printed circuit board)에 전기적으로 접속하기 위한 커넥터에 있어서,

a) 모터 단부와 카드 단부를 가지고 상기 하드 디스크 드라이브의 기부판에 장착되기에 적합한 긴 형상의 절연 몸체(enlogated insulative body);

b) 상기 기부판에 몸체를 고정하기 위한 고정부(fastener);

c) 상기 몸체를 통해 모터 단부에서 카드 단부로 연장하는 적어도 하나의 전기 컨덕터(conductor);

d) 상기 몸체가 기부판에 고정될 때 스핀들 모터의 접촉 패드(contact pad)와의 압축 접촉을 이루기에 적합한 상기 전기 컨덕터의 모터 단부 상의 제1 탄성 접점; 및

e) 상기 몸체가 기부판에 고정될 때 인쇄 회로 기판 상의 접촉 패드와의 압축 접촉을 이루기에 적합한 상기 전기 컨덕터의 카드 단부 상의 제2 탄성 접점

f) 상기 커넥터가 하드 디스크 드라이브에 장착될 때 상기 제1 탄성 접점을 상기 스핀들 모터의 접촉 패드와 맞물리도록 바이어스(bias)하기 위해, 상기 하드 디스크 드라이브의 구성 요소와 상호 작용하도록 상기 몸체의 상기 모터 단부로부터 연장되는 탭

을 포함하는 커넥터.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 탄성 접점은 각각 자신의 접촉 패드와 접촉하도록 몸체에 대해 서로 반대 방향으로 구부러져 있는 커넥터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 탄성 접점 중 하나가 탄성 접점 중 다른 하나보다 몸체에 대해 보다 큰 각도로 구부러져 있는 커넥터.
제1항에 있어서,

상기 커넥터가 단일 스크류에 의해 기부판에 장착되기에 적합한 커넥터.
제1항에 있어서,

상기 커넥터의 카드 단부는 기부판과 인쇄 회로 기판 사이에 위치되기에 적합한 커넥터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 몸체는 램프(ramp)에 의해 결합되는 오프셋(offset) 평면에 형성되는 한 쌍의 평행한 몸체 플랫폼(platform)을 갖고,

상기 전기 컨덕터는 일반적으로 상기 몸체의 형상에 따라 만곡되는

커넥터.
삭제
제1항에 있어서,

상기 탄성 접점의 각각이 가요성의 캔틸레버형(cantilevered) 금속 스프링 부재인 커넥터.
a) 기부판(baseplate);

b) 상기 기부판에 장착되고 적어도 하나의 접촉 패드를 갖는 스핀들 모터(spindle motor);

c) 상기 기부판에 장착되고 적어도 하나의 접촉 패드를 갖는 인쇄 회로 기판(printed circuit board);

d) 상기 스핀들 모터에 인접한 모터 단부와 상기 인쇄 회로 기판에 인접한 카드 단부를 갖는 긴 형상의 절연 몸체(elongated insulative body)를 가지고, 상기 기부판에 장착되는 커넥터;

e) 상기 기부판에 몸체를 고정하기 위한 고정부(fastener);

f) 상기 몸체를 통해 연장하는 적어도 하나의 전기 컨덕터;

g) 상기 몸체가 기부판에 고정될 때 스핀들 모터의 접촉 패드(contact pad)와 압축 접촉하도록 하는 상기 전기 컨덕터의 모터 단부 상의 제1 압축 접점; 및

h) 상기 몸체가 기부판에 고정될 때 인쇄 회로 기판 상의 접촉 패드와 압축 접촉하도록 하는 상기 전기 컨덕터의 카드 단부 상의 제2 압축 접점

i) 상기 커넥터가 하드 디스크 드라이브에 장착될 때 상기 제1 탄성 접점을 상기 스핀들 모터의 접촉 패드와 맞물리게 바이어스(bias)하도록 상기 몸체의 상기 모터 단부로부터 연장되는 탭

을 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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a) 기부판(baseplate);

b) 상기 기부판에 장착되고 적어도 하나의 접촉 패드를 갖는 스핀들 모터(spindle motor);

c) 상기 기부판에 장착되고 적어도 하나의 접촉 패드를 갖는 인쇄 회로 기판(printed circuit board);

d) 램프(ramp)에 의해 결합되는 오프셋 평면에 형성된 한 쌍의 평행한 플랫폼을 갖는 긴 형상의 절연 몸체, 스핀들 모터에 인접한 모터 단부 및 인쇄 회로 기판에 인접한 카드 단부- 상기 커넥터의 카드 단부는 상기 기부판과 상기 인쇄 회로 기판 사이에 위치함- 를 구비하고 하나의 스크류에 의해 상기 기부판에 장착되는 커넥터;

e) 기부판에 몸체를 고정하기 위한 고정부(fastener);

f) 상기 몸체를 통해 연장하고 통상적으로 몸체의 형상에 따라 만곡되는 적어도 하나의 전기 컨덕터;

g) 상기 전기 컨덕터의 모터 단부 상의 제1 압축 접점;

h) 상기 제1 압축 접점을 상기 스핀들 모터의 접촉 패드와 맞물리도록 바이어스(bias)하기 위해 몸체의 모터 단부로부터 연장하는 탭; 및

i) 인쇄 회로 기판 상의 접촉 패드와 압축 접촉하도록 하는 전기 컨덕터의 카드 단부 상의 제2 압축 접점을 포함하고,

상기 제1 압축 접점과 상기 제2 압축 접점은 각각 자신의 접촉 패드에 접촉하기 위해 상기 스핀들 모터의 회전축에 대해 서로 반대 방향으로 연장되며,

상기 압축 접점 중 하나는 압축 접점 중 다른 하나보다 몸체에 대해 보다 큰 각도로 구부러져 있고,

상기 압축 접점의 각각은 가요성의 캔틸레버드형 금속 스프링 부재인

하드 디스크 드라이브.
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