KR100849200B1 - 스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브 - Google Patents

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KR100849200B1
KR100849200B1 KR1020070008800A KR20070008800A KR100849200B1 KR 100849200 B1 KR100849200 B1 KR 100849200B1 KR 1020070008800 A KR1020070008800 A KR 1020070008800A KR 20070008800 A KR20070008800 A KR 20070008800A KR 100849200 B1 KR100849200 B1 KR 100849200B1
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Abstract

스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브가 개시된다. 본 발명의 하드디스크 드라이브는, 데이터를 기록 저장하는 복수의 디스크; 및 복수의 디스크를 회전 가능하게 지지하는 스핀들 모터 허브(Spindle Motor Hub)와, 스핀들 모터 허브의 측벽 중 적어도 어느 일 구간에 형성되어, 디스크들이 스핀들 모터 허브에 끼워지면서 조립될 때 디스크들과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부를 구비한 스핀들 모터(Spindle Motor)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 디스크의 조립 시 파티클(particle)이 발생되는 것을 저지하면서 디스크들의 조립성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 불필요하게 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시키지 않더라도 디스크들의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시킬 수 있어 용량 증가에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 디스크들의 원활한 회전운동을 보장할 수 있어 기억 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Figure R1020070008800
HDD, 디스크, 스핀들 모터 허브, 접촉면적, 감소, 비접촉구간

Description

스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브{Spindle Motor And Hard Disk Drive Having The Same}
도 1은 종래기술에 따른 하드디스크 드라이브에서 디스크와 스핀들 모터 허브 간의 조립 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브에서 디스크 팩 영역의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 도 3의 부분 분해도이다.
도 5는 도 3의 요부 확대도이다.
도 6은 디스크와 스핀들 모터 허브 간의 조립 구조를 보이기 위한 도 5의 부분 분해도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하드디스크 드라이브에서 디스크와 스핀들 모터 허브 간의 조립 구조를 보이기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 디스크 팩 10 : 스핀들 모터
11,12 : 디스크 16 : 클램프 스크루
20 : 스핀들 모터 허브 21 : 허브몸체
21a : 측벽 21a: 접촉면적 감소부
22 : 플랜지부 30 : 클램프
40 : 헤드 스택 어셈블리(HSA) 50 : 인쇄회로기판조립체(PCBA)
본 발명은, 스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 디스크의 조립 시 파티클(particle)이 발생되는 것을 저지하면서 디스크들의 조립성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 불필요하게 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시키지 않더라도 디스크들의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시킬 수 있어 용량 증가에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 디스크들의 원활한 회전운동을 보장할 수 있어 기억 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브에 관한 것이다.
하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive)는 전자장치와 기계장치로 이루어져 디지털 전자 펄스를 보다 영구적인 자기장으로 바꾸어서 데이터를 기록 및 재생해 주는 방식의 기억장치이다. 즉, 스핀들 모터(Spindle Motor)에 회전 가능하게 탑재된 디스크가 회전하는 동안 디스크의 표면을 따라 소정 높이 부상한 자기헤드(Magnetic Head, 읽기/쓰기 헤드라고도 함)에 의해 디스크에 데이터가 기록되거나 디스크에 기록된 데이터가 재생되는 방식의 기억장치이다.
이러한 하드디스크 드라이브는 대량의 데이터를 고속으로 액세스(Access)할 수 있기 때문에 컴퓨터 시스템의 보조 기억 장치 등으로써 현재 널리 사용되고 있다.
또한 하드디스크 드라이브는 최근 높은 TPI(Track Per Inch, 인치당 트랙 수, 디스크의 회전 방향의 밀도) 및 높은 BPI(Bits Per Inch, 인치당 비트 수, 두께 방향의 밀도) 구현으로 고용량화되고 있으며, 그 적용 영역도 확대되고 있는 실정이다. 이를 반영하듯 최근에는 노트북, PDA, 휴대폰 등 휴대 가능한 전자제품에 사용 가능한 소형의 하드디스크 드라이브에 대한 개발이 요구되고 있으며 실제 최근 직경이 0.85인치로 100원짜리 동전과 크기가 비슷한 소형 하드디스크 드라이브가 개발되어 향후 휴대폰 등에도 사용될 예정이다.
한편, 앞서도 잠시 언급한 바와 같이, 하드디스크 드라이브는 디스크의 회전에 의해 그 동작이 진행되기 때문에 디스크의 회전과 관련하여 파생되는 진동 등의 문제를 적절하게 해소해야 할 필요가 있다. 그래야만 하드디스크 드라이브의 원활한 동작을 보증할 수 있을 뿐만 아니라 하드디스크 드라이브의 용량을 증가시킬 수 있게 된다. 이하에서는 디스크의 조립 구조에 대해 설명함으로써 디스크의 진동 관련 문제를 살펴보기로 한다.
도 1은 종래기술에 따른 하드디스크 드라이브에서 디스크와 스핀들 모터 허브 간의 조립 구조를 도시한 도면이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 종래의 하드디스크 드라이브에서, 도넛(doughnut) 형상을 이루는 2개의 디스크(111,112)는 스핀들 모터(미도시)의 외관 을 이루는 스핀들 모터 허브(120, Spindle Motor Hub)에 조립되어 결합된다.
디스크(111,112)의 조립 순서를 살펴보면, 우선, 아래쪽에 위치한 제1 디스크(111)의 내부 관통공(미도시)이 스핀들 모터 허브(120)의 상단을 통과하여 끼워지도록 한 후, 링 형상의 스페이서(114, Spacer)를 끼운다. 이어 마찬가지의 방법으로 위쪽에 위치한 제2 디스크(112)를 스핀들 모터 허브(120)에 끼워 조립한다.
다음, 스핀들 모터 허브(120)와 제2 디스크(112)의 상부에 클램프(Clamp, 미도시)를 배치한 후, 클램프 스크루(Clamp Screw, 미도시)를 조여 클램프가 제2 디스크(112)의 상부를 압박하도록 함으로써 디스크(111,112)의 조립이 완료된다. 이러한 방법으로 디스크(111,112)를 조립함으로써 디스크(111,112)는 스핀들 모터 허브(120)와 실질적으로 일체를 형성할 수 있게 되며, 하드디스크 드라이브의 동작 시 스핀들 모터 허브(120)와 함께 회전할 수 있게 된다.
한편, 도 1과 같은 구조에서, 도넛(doughnut) 형상의 디스크(111,112)들은 스핀들 모터 허브(120)에 끼워지면서 조립되기 때문에 기구적인 조립 공차에 의해 디스크(111,112)들과 스핀들 모터 허브(120)의 측벽(121a) 간에는 갭(G, Gap)이 발생할 수밖에 없는데, 이러한 갭(G)으로 인해 디스크(111,112)들은 정위치에서 일정한 회전속도를 가지고 균일하게 회전하지 못하고 일측으로 기울어져 회전하거나 혹은 회전 중에 파 형상으로 진동되는 등의 다양한 문제점을 야기하게 되고, 결국 하드디스크 드라이브에 진동을 유발시켜 하드디스크 드라이브와 연계한 컴퓨터 장치 등에 진동 소스로 작용하게 된다.
갭(G)이 필요 이상으로 클 경우, 다시 말해 디스크(111,112)들의 내부 관통 공의 직경이 스핀들 모터 허브(120)의 직경보다 훨씬 클 경우에는 스핀들 모터 허브(120)에 디스크(111,112)들을 조립하기가 수월해진다. 하지만, 이처럼 갭(G)이 필요 이상으로 클 경우에는 스핀들 모터 허브(120)의 회전 축심에 대해 디스크(111,112)들의 편심 편차가 심하게 발생될 수밖에 없기 때문에 진동이나 충격에 의한 디스크(111,112)의 슬립(slip) 현상이 가속화될 수밖에 없어 충격(Shock) 성능이 저하될 수밖에 없다. 디스크(111,112)의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시키기 위해서는 클램프 스크루에 의한 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시켜야 하는데, 만약에 클램프 스크루를 과도하게 조이는 경우에는 클램프가 디스크(111,112)들의 내주 영역(ID) 영역을 과도하게 압박하기 때문에 이 영역에서 디스크(111,112)의 변형(Warpage)이 발생될 소지가 높아지게 되므로 결국 하드디스크 드라이브의 용량을 증가시키기가 어려워진다.
따라서 이러한 제반적인 문제점을 해결하기 위해서는 가능하면 갭(G)이 거의 존재하지 않도록 설계할 필요가 있다. 즉, 디스크(111,112)들의 내부 관통공의 직경과 스핀들 모터 허브(120)의 상단부 직경을 거의 일치시킴으로써 갭(G)이 거의 존재하지 않도록 설계할 필요가 있다.
그런데, 아무런 대책 없이 디스크(111,112)들의 내부 관통공의 직경과 스핀들 모터 허브(120)의 직경을 거의 일치시켜 조립 후의 갭(G)을 줄이고자 하는 경우, 디스크(111,112)들의 원활한 회전 동작을 보장할 수는 있지만 디스크(111,112)들의 조립성은 오히려 악화된다. 특히, 아래쪽에 위치한 제1 디스크(111)를 스핀들 모터 허브(120)의 상부로 끼워 하방으로 내리면서 조립하는 경우, 디스크(111)의 내벽이 스핀들 모터 허브(120)의 측벽(121a)을 긁으면서 조립되기 때문에 이러한 과정에서 다수의 파티클(particle)이 발생되어 파티클로 인한 또 다른 문제점이 야기될 소지가 높은 단점이 있다.
본 발명의 목적은, 디스크의 조립 시 파티클(particle)이 발생되는 것을 저지하면서 디스크들의 조립성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 불필요하게 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시키지 않더라도 디스크들의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시킬 수 있어 용량 증가에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 디스크들의 원활한 회전운동을 보장할 수 있어 기억 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 스핀들 모터 및 그를 구비한 하드디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 복수의 디스크를 회전 가능하게 지지하는 스핀들 모터 허브(Spindle Motor Hub); 및 상기 스핀들 모터 허브의 측벽 중 적어도 어느 일 구간에 형성되어, 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 끼워지면서 조립될 때 상기 디스크들과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터에 의해 달성된다.
여기서, 상기 스핀들 모터 허브는, 상기 디스크들의 내부에 형성된 관통공들이 각각 끼워져 조립되는 원통 형상의 허브몸체; 및 상기 허브몸체의 하단부에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지부를 포함할 수 있으며, 상기 접촉면적 감소부는, 상기 허브몸체의 측벽에서 상기 복수의 디스크의 내벽이 접촉되지 않는 비접촉구간에 형성될 수 있다.
상기 비접촉구간은, 상기 허브몸체의 측벽에 형성되어 상기 디스크들의 내벽이 실질적으로 접촉하는 복수의 접촉구간들 사이에 배치될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 상기 복수의 접촉구간을 제외한 상기 비접촉구간 전역에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 상기 허브몸체의 측벽으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 아크(ARC) 형상을 가질 수 있다.
상기 허브몸체의 최대 직경은 상기 접촉구간에서 형성될 수 있고, 상기 허브몸체의 최소 직경은 상기 비접촉구간에서 형성될 수 있다.
상기 디스크들의 내벽과 상기 허부몸체의 측벽 간의 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내일 수 있다.
상기 허브몸체의 상면 모서리 영역에는 베벨부가 더 형성될 수 있다.
상기 디스크들과 상기 스핀들 모터 허브의 상부에 결합되는 클램프(Clamp); 및 상기 클램프를 가압하여 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크루(Clamp Screw)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 데이터를 기록 저장하는 복수의 디스크; 및 상기 복수의 디스크를 회전 가능하게 지지하는 스핀들 모터 허브(Spindle Motor Hub)와, 상기 스핀들 모터 허브의 측벽 중 적어도 어느 일 구간에 형성되어, 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 끼워지면서 조립될 때 상기 디스크들과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부를 구비한 스핀들 모터(Spindle Motor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 스핀들 모터 허브는, 상기 디스크들의 내부에 형성된 관통공들이 각각 끼워져 조립되는 원통 형상의 허브몸체; 및 상기 허브몸체의 하단부에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지부를 포함할 수 있으며, 상기 접촉면적 감소부는, 상기 허브몸체의 측벽에서 상기 복수의 디스크의 내벽이 접촉되지 않는 비접촉구간에 형성될 수 있다.
상기 비접촉구간은, 상기 허브몸체의 측벽에 형성되어 상기 디스크들의 내벽이 실질적으로 접촉하는 복수의 접촉구간들 사이에 배치될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 상기 복수의 접촉구간을 제외한 상기 비접촉구간 전역에 걸쳐 형성될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 상기 허브몸체의 측벽으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성될 수 있다.
상기 접촉면적 감소부는 아크(ARC) 형상을 가질 수 있다.
상기 허브몸체의 최대 직경은 상기 접촉구간에서 형성될 수 있고, 상기 허브몸체의 최소 직경은 상기 비접촉구간에서 형성될 수 있다.
상기 디스크들의 내벽과 상기 허부몸체의 측벽 간의 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내일 수 있다.
상기 허브몸체의 상면 모서리 영역에는 베벨부가 더 형성될 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드디스크 드라이브의 부분 분해 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 하드디스크 드라이브에서 디스크 팩 영역의 부분 확대 단면도이며, 도 4는 도 3의 부분 분해도이고, 도 5는 도 3의 요부 확대도이며, 도 6은 디스크와 스핀들 모터 허브 간의 조립 구조를 보이기 위한 도 5의 부분 분해도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하드디스크 드라이브는, 데이터를 기록 저장하는 제1 및 제2 디스크(11,12, Disk)와 제1 및 제2 디스크(11,12)를 지지하여 회전시키는 스핀들 모터(10, Spindle Motor, 도 3 참조)를 갖는 디스크 팩(1, Disk Pack, 도 2 참조)과, 제1 및 제2 디스크(11,12) 상의 데이터를 독출하는 헤드 스택 어셈블리(40, HSA, Head Stack Assembly)와, 이들 구성 부품들이 조립되는 베이스(52, Base)와, 베이스(52)의 하부에 결합되며 대부분의 회로 부품들을 PCB(Printed Circuit Board) 상에 장착하여 각종 부품들을 제어하는 인쇄회로기판조립체(50, PCBA, Printed Circuit Board Assembly)와, 베이스(52)의 상부를 덮는 커버(54, Cover)를 구비한다.
헤드 스택 어셈블리(40)에 대해 먼저 설명하면, 헤드 스택 어셈블리(40)는 제1 및 제2 디스크(11,12) 상에 데이터를 기록하거나 기록된 데이터를 독취하기 위한 운반체(Carriage)이다.
이러한 헤드 스택 어셈블리(40)는 제1 및 제2 디스크(11,12) 상에 데이터를 쓰거나 기록된 데이터를 읽기 위한 자기헤드(41)와, 자기헤드(41)가 제1 및 제2 디스크(11,12) 상의 데이터를 액세스(Access)할 수 있도록 피봇축(40a)을 축심으로 제1 및 제2 디스크(11,12) 상을 선회하는 액추에이터 아암(42)과, 피봇축(40a)을 회전 가능하게 지지하며 액추에이터 아암(42)이 결합되어 지지되는 피봇축 홀더(43)와, 피봇축 홀더(43)에서 액추에이터 아암(42)의 반대방향에 마련되며 도시 않은 보이스코일모터(VCM, Voice Coil Motor)의 마그네트 사이에 위치하도록 보이스코일(미도시)이 권회된 보빈(미도시)을 포함한다.
보이스코일모터는 자기헤드(41)를 제1 및 제2 디스크(11,12) 상의 원하는 위치에 이동시키기 위하여 액추에이터 아암(42)을 회동시키는 일종의 구동모터로서, 플레밍의 왼손법칙 즉, 자계 속에 있는 도체에 전류를 흘렸을 때 힘이 발생하는 원리를 이용한 것인데, 마그네트 사이에 위치하는 보이스코일에 전류를 인가함으로써 보빈에 힘을 가하여 보빈을 회동시키게 된다. 이로써, 피봇축 홀더(43)에서 보빈과 반대방향으로 연장된 액추에이터 아암(42)이 회동되어 그 끝단에 지지된 자기헤드(41)가 회전하는 제1 및 제2 디스크(11,12) 상의 반경방향으로 이동하면서 트랙(Track)을 검색하여 액세스(Access)하고, 액세스된 정보를 신호처리 하게 된다.
자세하게 도시하고 있지는 않지만, 자기헤드(41)가 탑재된 슬라이더(미도시) 를 제1 및 제2 디스크(11,12)의 표면 쪽으로 탄성 바이어스되게 지지하는 서스펜션(미도시)의 단부에는 서스펜션의 단부로부터 연장된 엔드 탭(End tap, 미도시)이 장착되어 있다. 엔드 탭은 전원이 오프(off)되어 제1 및 제2 디스크(11,12)의 회전이 정지될 때, 헤드 스택 어셈블리(40)의 회전 동작에 기초하여 램프(56, Ramp)에 파킹됨으로써 자기헤드(41)가 제1 및 제2 디스크(11,12)의 표면에 접촉하는 것을 방지한다. 이처럼 엔드 탭이 램프(56)에 파킹되는 것을 소위, 램프 로딩 방식이라 한다.
디스크 팩(1)의 일 구성인 스핀들 모터(10)는, 제1 및 제2 디스크(11,12)의 회전축심을 형성하는 샤프트(15, Shaft)와, 샤프트(15)의 반경방향 외측에 마련되어 제1 및 제2 디스크(11,12)를 회전 가능하게 지지하는 스핀들 모터 허브(20, Spindle Motor Hub)와, 제2 디스크(12) 및 스핀들 모터 허브(20)의 상부에 결합되는 클램프(30, Clamp)와, 클램프(30)를 가압하여 제1 및 제2 디스크(11,12)가 스핀들 모터 허브(20)에 고정되도록 하는 클램프 스크루(16, Clamp Screw)를 포함한다.
데이터를 기록 저장하는 제1 및 제2 디스크(11,12)는 단일개로 마련될 수도 있지만, 보다 많은 데이터의 기록 및 저장을 위해 베이스(52) 내에 높이 방향을 따라 2개가 장착된다. 이럴 경우, 각 제1 및 제2 디스크(11,12)들 사이에는 제1 및 제2 디스크(11,12)들을 상호 이격시키는 링 형상의 스페이서(14, Spacer)가 마련된다.
본 실시예의 경우, 제1 및 제2 디스크(11,12) 사이에 하나의 스페이서(14)가 마련되어 제1 및 제2 디스크(11,12)를 상호 이격시키고 있다. 스페이서(14)는 제1 및 제2 디스크(11,12) 사이에 배치된 상태로 스핀들 모터 허브(20)의 측부에 결합되어 제1 및 제2 디스크(11,12)가 상호 이격된 상태로 스핀들 모터 허브(20)에 지지되도록 한다.
스핀들 모터 허브(20)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 원통 형상의 허브몸체(21)와, 허브몸체(21)의 하단부에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지부(22)와, 허브몸체(21)의 상면으로부터 소정 길이 상부로 돌출된 돌출보스(23)를 구비한다.
원통 형상의 허브몸체(21)에는 제1 및 제2 디스크(11,12) 각각의 제1 및 제2 내부 관통공(11a,12a, 도 2 참조)들이 각각 끼워져 조립된다. 즉, 제1 및 제2 디스크(11,12)는 모두가 도넛(doughnut) 형상을 가지므로, 제1 및 제2 디스크(11,12)에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)을 허브몸체(21)에 끼운 후, 각각 하방으로 가압함으로써 제1 및 제2 디스크(11,12)를 허브몸체(21)에 조립할 수 있다. 물론, 아래쪽의 제1 디스크(11)가 먼저 조립된 후, 그 사이에 스페이서(14)가 개재되고, 그 다음에 위쪽의 제2 디스크(12)가 조립된다.
플랜지부(22)는 제1 디스크(11)의 하면을 부분적으로 지지하는 역할을 한다. 물론, 플랜지부(22)는 구조상 제외될 수도 있다. 그리고 돌출보스(23)에는 클램프(30)의 보스공(32)이 삽입된다. 클램프(30)는 그 외측 테두리부(33)가 제1 및 제2 디스크(11,12)에 접촉되고 내측 테두리부(31)가 돌출보스(23)에 접촉되도록 설치된다.
이에, 클램프 스크루(16)가 클램프(30)의 보스공(32)을 통해 삽입된 후, 샤프트(15)의 내측으로 체결되어 클램프(30)의 내측 테두리부(31)를 가압하면, 이에 따라 클램프(30)의 외측 테두리부(33)가 제1 및 제2 디스크(11,12)를 탄성적으로 가압하여 제1 및 제2 디스크(11,12)를 스핀들 모터 허브(20)에 고정할 수 있다. 이처럼 제1 및 제2 디스크(11,12)는 클램프 스크루(16)가 클램프(30)를 소정의 클램핑 포스(Clamping Force)로 가압함에 따라 스핀들 모터 허브(20)에 고정될 수 있게 된다. 클램핑 포스의 범위는 적절하게 설계될 수 있다.
한편, 실질적으로 제1 및 제2 디스크(11,12)가 끼워져 조립되는 허브몸체(21)의 측벽(21a) 적어도 어느 일 구간에는, 제1 및 제2 디스크(11,12)가 허브몸체(21)에 끼워지면서 조립될 때, 특히 아래쪽에 위치한 제1 디스크(11)의 내벽(11b)과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부(21b)가 더 형성되어 있다. 이에 대해 도 4 내지 도 6을 참조하여 자세히 설명한다.
본 실시예와 같이, 2개의 제1 및 제2 디스크(11,12)가 허브몸체(21)에 끼워지면서 조립될 경우, 허브몸체(21)의 측벽(21a)에는 제1 및 제2 디스크(11,12)의 내벽(11b,12b)과 실질적으로 접촉하는 2개의 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)이 존재한다. 물론, 기구적인 조립 공차가 존재하기 때문에 실질적으로 제1 및 제2 디스크(11,12)의 내벽(11b,12b)과 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)이 일정한 갭(GAP) 없이 완벽하게 접촉하기는 어렵지만, 도 5와 같은 상태, 즉 제1 및 제2 디스크(11,12)의 내벽(11b,12b)이 거의 인접하게 위치한 S1 및 S2 구간을 접촉구간이라 하기로 한다.
이러한 경우, 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)에서의 허브몸체(21)의 직경(L1, 도 4 참조)은 허브몸체(21)의 최대 직경이 된다. 이러한 허브몸체(21)의 최대 직 경(L1)은 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)과 실질적으로 동일하거나 혹은 약간 크다. 참고로, 허브몸체(21)의 최대 직경(L1)과 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)이 실질적으로 동일할 수는 없지만, 본 실시예의 경우, 이들 사이에 형성되는 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내로 제한하고 있다. 즉, 갭(GAP)이 최대 0.25 mm 이내가 되도록 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)이 허브몸체(21)의 최대 직경(L1)보다 약간 크게 형성된다.
이처럼 허브몸체(21)의 최대 직경(L1)과 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)이 실질적으로 거의 동일하게만 이루어진다면, 아래쪽에 위치한 제1 디스크(11)를 허브몸체(21)에 끼워 하방으로 내리면서 조립하는 과정에서, 제1 디스크(11)의 내벽(11b)이 허브몸체(21)의 측벽(21a)을 긁으면서 조립되기 때문에 이러한 과정에서 다수의 파티클(particle)이 많이 발생될 우려가 있다.
하지만, 본 실시예의 경우, 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2) 사이에 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)의 최대 직경(L1) 보다는 그 직경이 작은 비접촉구간(S3)이 형성되어 있고, 이 비접촉구간(S3)에 접촉면적 감소부(21b)가 형성되어 있기 때문에 이러한 문제를 해소할 수 있다.
즉, 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b)는 실질적으로 제1 및 제2 디스크(11,12)의 내벽(11b,12b), 보다 구체적으로 보면 제1 디스크(11)의 내벽(11b)과 접촉되지 않는 구간이므로 제1 디스크(11)가 허브몸체(21)에 조립되는 과정에서 파 티클이 많이 발생될 우려가 낮아진다. 즉, 아래쪽에 위치한 제1 디스크(11)의 경우, 상부의 제2 접촉구간(S2) 만을 통과하면 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b) 만큼은 수월하게 경유할 수 있고, 최종적으로 자신의 위치인 제1 접촉구간(S1)에 끼워져 조립될 수 있게 된다. 제2 디스크(12)의 경우에는 아예 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b)를 경유할 필요가 없다.
이처럼 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b)는 특히 아래쪽에 위치한 제1 디스크(11)에 대한 조립성을 향상시키면서 파티클 문제를 해소하고자 마련된 것이므로, 반복해서 설명하는 것처럼 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b)는 허브몸체(21)의 측벽(21a)에 형성되되, 제1 디스크(11)의 내벽(11b)이 실질적으로 접촉하는 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)들 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이 위치는 스페이서(14)가 배치되는 위치이기도 하다.
또한 제1 디스크(11)가 허브몸체(21)의 상부로부터 끼워져 하방으로 가압되면서 조립되는 것을 감안할 때, 접촉면적 감소부(21b)는 제1 및 제2 접촉구간(S1,S2)을 제외한 비접촉구간(S3) 전역에 걸쳐 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니므로 비접촉구간(S3) 일부에 접촉면적 감소부(21b)가 형성되어도 무방하다.
이러한 접촉면적 감소부(21b)는 허브몸체(21)의 측벽(21a)으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는데, 본 실시예의 경우, 대략 아크(ARC) 형상을 가지도록 접촉면적 감소부(21b)를 형성하고 있다. 하지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도 7과 같이, 접촉 면적 감소부(21c)는 대략 사다리꼴 형태일 수도 있다.
어떠한 형태를 갖더라도 접촉면적 감소부(21b)는 허브몸체(21)의 측벽(21a)으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되므로, 실질적으로 허브몸체(21)의 최소 직경(L2)은 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b)에서 형성된다. 결국, 종합해볼 때, 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)은, 적어도 허브몸체(21)의 최대 직경(L1)을 과도하게 벗어나지 않는 범위 내에서 최소 직경(L2)보다는 크게 형성되는 것이 바람직하다. 다시 말해, 허브몸체(21)의 최대 직경(L1)과 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)의 직경(L3)이 실질적으로 동일할 수는 없지만, 본 실시예의 경우, 이들 사이에 형성되는 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내로 제한하고 있다.
한편, 허브몸체(21)의 상면 모서리 영역에는 베벨부(20a)가 더 형성되어 있다. 베벨부(20a)는 제1 및 제2 디스크(11,12)들에 형성된 제1 및 제2 관통공(11a,12a)들이 허브몸체(21)에 쉽게 끼워지도록 하는 가이드 역할을 한다.
이러한 구성을 갖는 하드디스크 드라이브에서 제1 및 제2 디스크(11,12)들을 조립하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
우선, 아래쪽에 위치한 제1 디스크(11)의 제1 관통공(11a)이 베벨부(20a)를 통해 허브몸체(21)를 통과하여 끼워지도록 한 후, 하방으로 가압한다. 그러면 제1 디스크(11)는 상부의 제2 접촉구간(S2) 만을 통과하면 그 다음부터 비접촉구간(S3)인 접촉면적 감소부(21b) 만큼은 수월하게 경유할 수 있고, 최종적으로 자신의 위치인 제1 접촉구간(S1)에 끼워져 조립될 수 있게 된다. 제1 디스크(11)가 조립되고 나면, 링 형상의 스페이서(14)를 끼운 후, 제1 디스크(11)와 마찬가지의 방법으로 위쪽에 위치한 제2 디스크(12)를 허브몸체(21)에 끼워 조립한다. 제2 디스크(12)는 제2 접촉구간(S2)에 끼워져 조립된다.
다음, 스핀들 모터 허브(20)와 제2 디스크(12)의 상부에 클램프(30)를 배치한 후, 클램프 스크루(16)를 조여 클램프(30)가 제2 디스크(12)의 상부를 압박하도록 함으로써 제1 및 제2 디스크(11,12)의 조립이 완료된다. 이러한 방법으로 제1 및 제2 디스크(11,12)를 조립함으로써 제1 및 제2 디스크(11,12)는 스핀들 모터 허브(20)와 실질적으로 일체를 형성할 수 있게 되며, 하드디스크 드라이브의 동작 시 스핀들 모터 허브(20)와 함께 회전할 수 있게 된다.
즉, 하드디스크 드라이브의 동작을 위해 전원이 인가되면, 스핀들 모터(10)에 의해 제1 및 제2 디스크(11,12)가 회전하면, 자기헤드(41)가 탑재된 슬라이더에 제1 및 제2 디스크(11,12)의 회전에 의한 양력과 서스펜션에 의한 탄성력이 작용하게 된다. 이에 따라, 슬라이더는 양력과 탄성력이 평형을 이루는 높이에서 제1 및 제2 디스크(11,12)의 데이터영역(data zone) 위에 부상된 상태를 유지하게 되므로 슬라이더에 탑재된 자기헤드(41)는 회전하는 제1 및 제2 디스크(11,12)와 일정한 간격을 유지하며 제1 및 제2 디스크(11,12)에 데이터를 기록 및 재생하게 된다.
그런 다음, 전원이 오프(off)되어 제1 및 제2 디스크(11,12)의 회전이 정지되는 경우에는, 슬라이더를 들어올리던 양력이 사라진다. 따라서 슬라이더에 탑재된 자기헤드(41)는 헤드 스택 어셈블리(40)의 회전 동작에 기초하여 램프(56)에 파킹될 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 디스크(11,12)의 조립 시 파티클(particle)이 발생되는 것을 저지하면서 디스크(11,12)들의 조립성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 불필요하게 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시키지 않더라도 디스크(11,12)들의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시킬 수 있어 용량 증가에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 디스크(11,12)들의 원활한 회전운동을 보장할 수 있어 기억 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
전술한 실시예의 경우에는 2개의 디스크가 조립된 하드디스크 드라이브를 개시하고 있지만, 3개의 디스크, 혹은 4개 이상의 디스크가 조립되는 하드디스크 드라이브에도 본 발명의 사상을 그대로 적용하면 된다. 즉, 허브몸체의 측벽에 비접촉구간인 접촉면적 감소부를 만들되, 접촉면적 감소부를 접촉구간들 사이사이에 형성하면 될 것이다.
전술한 실시예의 경우, 램프 로딩 방식이 적용되는 하드디스크 드라이브에 대해 설명하였지만, CSS(Contact Start Stop) 방식이 적용되는 하드디스크 드라이브에도 본 발명의 사상을 적용할 수 있음은 물론이다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 디스크의 조립 시 파티 클(particle)이 발생되는 것을 저지하면서 디스크들의 조립성이 악화되는 것을 방지할 수 있으며, 또한 불필요하게 클램핑 포스(Clamping Force)를 증가시키지 않더라도 디스크들의 슬립(slip) 현상을 줄이고 충격(Shock) 성능을 향상시킬 수 있어 용량 증가에 기여할 수 있을 뿐만 아니라 디스크들의 원활한 회전운동을 보장할 수 있어 기억 장치로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (19)

  1. 복수의 디스크를 회전 가능하게 지지하며, 상기 디스크들의 내부에 형성된 관통공들이 각각 끼워져 조립되는 원통 형상의 허브몸체와, 상기 허브몸체의 하단부에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지부를 갖는 스핀들 모터 허브(Spindle Motor Hub); 및
    상기 허브몸체의 측벽에서 상기 복수의 디스크의 내벽이 접촉되지 않는 비접촉구간에 형성되어, 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 끼워지면서 조립될 때 상기 디스크들과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비접촉구간은, 상기 허브몸체의 측벽에 형성되어 상기 디스크들의 내벽이 실질적으로 접촉하는 복수의 접촉구간들 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 상기 복수의 접촉구간을 제외한 상기 비접촉구간 전역에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 상기 허브몸체의 측벽으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 아크(ARC) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 허브몸체의 최대 직경은 상기 접촉구간에서 형성되고, 상기 허브몸체의 최소 직경은 상기 비접촉구간에서 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 디스크들의 내벽과 상기 허부몸체의 측벽 간의 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내인 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 허브몸체의 상면 모서리 영역에는 베벨부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스크들과 상기 스핀들 모터 허브의 상부에 결합되는 클램프(Clamp); 및
    상기 클램프를 가압하여 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 고정되도록 하는 클램프 스크루(Clamp Screw)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀들 모터.
  11. 데이터를 기록 저장하는 복수의 디스크; 및
    상기 복수의 디스크를 회전시키는 스핀들 모터(Spindle Motor)를 포함하며,
    상기 스핀들 모터는,
    상기 복수의 디스크를 회전 가능하게 지지하며, 상기 디스크들의 내부에 형성된 관통공들이 각각 끼워져 조립되는 원통 형상의 허브몸체와, 상기 허브몸체의 하단부에서 반경방향 외측으로 연장된 플랜지부를 갖는 스핀들 모터 허브(Spindle Motor Hub); 및
    상기 허브몸체의 측벽에서 상기 복수의 디스크의 내벽이 접촉되지 않는 비접촉구간에 형성되어, 상기 디스크들이 상기 스핀들 모터 허브에 끼워지면서 조립될 때 상기 디스크들과의 접촉면적을 감소시키는 접촉면적 감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비접촉구간은, 상기 허브몸체의 측벽에 형성되어 상기 디스크들의 내벽이 실질적으로 접촉하는 복수의 접촉구간들 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 상기 복수의 접촉구간을 제외한 상기 비접촉구간 전역에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 상기 허브몸체의 측벽으로부터 반경방향 내측으로 함몰되게 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접촉면적 감소부는 아크(ARC) 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 허브몸체의 최대 직경은 상기 접촉구간에서 형성되고, 상기 허브몸체의 최소 직경은 상기 비접촉구간에서 형성되는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 디스크들의 내벽과 상기 허부몸체의 측벽 간의 갭(GAP)은 최대 0.25 mm 이내인 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 허브몸체의 상면 모서리 영역에는 베벨부가 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 하드디스크 드라이브.
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