WO2002101906A1 - Dispositif de disque magnetique - Google Patents

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WO2002101906A1
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magnetic disk
core
stay
magnetic
disk drive
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PCT/JP2002/005735
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Asao Nakano
Yuji Fujita
Yasuo Amano
Nobuyuki Ushifusa
Koki Uefune
Takashi Yamaguchi
Toshiyuki Ajima
Original Assignee
Hitachi, Ltd.
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    • GPHYSICS
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    • G11B19/2009Turntables, hubs and motors for disk drives; Mounting of motors in the drive

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic disk drive.
  • This in-hub motor is a motor that constitutes a magnetic circuit such as a low-speed and a high-speed drive inside the center hub of a spindle that stacks disks, and is currently the most widely used.
  • the under-hub motor forms a magnetic circuit of the rotor stay closer to the base than the hub where the disks are stacked.
  • this structure employs a shaft-fixed in-hub motor, so that the hub is attached to the shaft fixed to the base via a bearing-bearing.
  • the magnets that make up the mouth are placed inside the hub, and the stay is placed on the base.
  • a fixed shaft type underhub is provided. Because a motor is used, a hub is placed on a fixed shaft fixed to the base via a bearing, a magnet that forms the rotor is placed below the hub, and a stay is placed on the base. Have been.
  • the shaft is the center axis of rotation of the hub, so the base near the shaft must have a certain thickness to withstand the large force applied to the shaft. In addition, a mass that can withstand the force of the rotation of the hub is also required.
  • the concave portion is provided farther from the shaft, and it is preferable that the area of the concave portion is smaller as it is closer to the shaft.
  • the stay is formed so as to cover the shaft in the above-mentioned conventional technology, if the thickness of the shaft is reduced by lowering the position of the stay to the base side, a circular shape is formed around the shaft. Alternatively, a concave portion must be formed in the base in an annular shape. In other words, in the prior art, no consideration was given to reducing the thickness of the housing while considering the durability of the housing.
  • an object of the present invention is to reduce the thickness of a magnetic disk device while improving the durability of a housing.
  • a battery In order to perform such an operation, an internal power supply connected to a magnetic head moving motor (VC4) is required, and a battery generally plays the role. For this battery, a large-capacity, large-capacity battery must be selected from the required sequential capacity.
  • VC4 magnetic head moving motor
  • an object of the present invention is to suppress a decrease in the durability of the housing, reduce the mounting area of the storage device, and make the magnetic disk device thinner and smaller. Disclosure of the invention
  • a base that forms at least one surface of a housing, a shaft fixed to the base, a rotor that rotates around a shaft as a rotation axis, and a rotor
  • Some have a magnetic disk and a stay that rotates the stay, and the stay is arranged on the surface facing the base.
  • the base since the base is not arranged on the base but on the surface facing the base, it is sufficient to cut away the area far from the shaft, and it is possible to secure the necessary thickness for the base near the shaft. ing. That is, by adopting the structure of this aspect, it is possible to reduce the thickness of the magnetic disk device while suppressing the decrease in the durability of the housing.
  • the soft magnetic metal plate, the wiring disposed on both surfaces of the soft magnetic metal plate, and the wiring disposed on both surfaces of the soft magnetic metal plate A coil is formed by providing a through hole for conducting the wiring, and configuring the wiring and the through hole in a spiral shape.
  • the substrate processing process can be used as it is, so that the stay can be made thinner.
  • the adoption of the electronic circuit board manufacturing process allows the electronic board to be formed of the same material as the steel core.
  • the magnetic disk drive is formed of the same material, the magnetic disk drive can be made thinner while suppressing the deterioration of the durability of the housing because the collective formation is possible.
  • FIG. 1 is a top view of the magnetic disk drive.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line A 1 -A 2 of FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along B1-B2 in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region C in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along the line D 1 -D 2 of FIG.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line E 1 -E 2 of FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electronic circuit forming portion of the metal core wiring board.
  • Figure 8 is a table of the stay thickness and motor performance.
  • the magnetic disk drive mainly consists of a magnetic head positioning mechanism, a magnetic disk, an aluminum housing (cover and base), a connector, a stay, a rotor, and a stay.
  • the external dimensions are the same size (43 mm X 36 mm X 3.3 mm) as the compact flash memory type 1 is there.
  • Figure 1 shows a top view of the magnetic disk drive with the cover on the top of the case removed.
  • a substrate including a stay is adhered to a cover on the upper surface with an adhesive and fixed with screws.
  • Reference numeral 100 in FIG. 1 denotes a metal core wiring board 100 using a soft magnetic metal plate as a core material.
  • the metal core wiring board 100 has mainly two holes. These holes correspond to the magnetic head positioning mechanism 110 and the magnetic disk rotation center shaft 120.
  • the magnetic head positioning mechanism 110 includes a magnetic head positioning mechanism such as an arm 111 having a magnetic head mounted thereon, and the hole 120 has a rotor magnet (permanent magnet) 121 or A magnetic disk 122 is arranged below the wiring board.
  • the coil 101 and the wiring are formed in the area other than the hole of the metal core wiring board 100.
  • 102 is a screw hole for fixing to the housing 103.
  • the magnetic head positioning mechanism 110 is rotatably attached to the fixed shaft 112 via the bearing 113.
  • the magnetic head positioning mechanism 110 is equipped with the coil assembly 111 and the magnetic head]. 17 of the position coil motor ( ⁇ C ⁇ ) for positioning the magnetic head 117.
  • Head arm assembly 1 1 1 is installed.
  • the coil assembly 1 14 is installed between the magnet 1 15 and the yoke 1 16.
  • the V C ⁇ of the magnetic head positioning mechanism is composed of the components from 110 to].
  • the magnetic disk device on the side opposite to the housing 103 is provided by an internal apple protection cover 104.
  • the magnetic disk rotation center shaft 120 which is the rotation center of the magnetic disk, has a rotor magnet 1 21 and a magnetic disk 1 2 2 is attached, and is attached to a bearing 1 24 fixed to the housing 103 via a movable rotary shaft 123.
  • the hub is a general term for members 120, 121, 123, and 124 that transmit rotation to the magnetic disk.
  • a connector 1 () 5 having a plurality of signal pins formed therein for transmitting and receiving an electric signal to and from the outside is arranged.
  • a sealing resin is applied to the inside of the housing of the connector, and is heated and cured after the application to close the through-hole formed in the connector. The purpose of this is to prevent dust entering from the outside from adhering to the surface of the magnetic disk, and a magnetic shield thin plate 106 is mounted on the metal core wiring board.
  • the stay is adhered to the inside of the force par that overlaps with the magnetic disk in the centrifugal direction of the shaft that is the center of rotation of the ring-shaped permanent magnet.
  • a metal core wiring board 100 having a core formed by laminating soft magnetic metal plates is adhered to a cover on the upper part of the housing, so that it is substantially a member on the upper surface of the housing. ing. Therefore, the strength of the upper surface of the housing can be improved, and the shock resistance of the entire magnetic disk device has also been improved, so that the entire device can be made thinner. '
  • the entire magnetic disk device can be realized as a thin small magnetic disk device while improving the durability against shocks. .
  • a connector with a plurality of signal pins for transmitting and receiving electric signals to and from the outside is arranged.Dust entering from the outside of the connector housing has dust entering the surface of the magnetic disk.
  • a thermosetting sealing resin is applied so as not to adhere, and the through holes for physical and electrical coupling with the terminal pins formed by application and heat curing are closed.
  • An annular rotor magnet (permanent magnet), which is magnetized by being divided into 16 poles in the circumferential direction provided on the outer periphery of the rotor, is mounted on the outside of the rotor magnet through a radial gap.
  • the tip 107 is arranged.
  • the magnetic pole 1 108 is 24 poles, 1.5 times the number of poles of the ring-shaped permanent magnet, and is between the magnetic pole tip 107 and the magnet 1.
  • the mouth rotates due to the magnetic force of. '
  • FIG. 4 shows a coil formed by the method for manufacturing a wiring board.
  • the magnetic poles 108 made of a silicon iron core are insulated from the magnetic poles 108 made of a silicon iron core by an organic insulating material 131, and a copper thin metal plate is etched thereon to form a number of strip-shaped wirings.
  • This wiring layer 132 becomes part of the stay coil.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a line D 1 -D 2 in FIG.
  • the periphery of the magnetic pole is covered with organic insulating material 13 1.
  • a through hole is formed in each of the organic insulating material portions, which penetrates the surface of the organic insulating material. This is connected to the front and back 4: book wiring layers 1 3 2 and 1 3 4 so as to form a double spiral, and then connected in the direction of the center axis E 1—E 2 of the magnetic poles in FIG. By going, it becomes a stator coil.
  • the stay magnetic pole has a coil forming portion and a steer pole tip portion 107 where no coil is formed.
  • the tip of the stay magnetic pole 107 which is the core of the stay magnetic pole, consists of three layers of adhesive insulation layers 109 and four stay magnetic poles, which are soft magnetic metal plates, alternately. It is composed of a total of seven layers of cores.
  • the coil forming part is composed of a double-wound coil, so that four layers of front and back layers of wiring layers 13 2 and 13 4 and adhesive insulating material 13 1 are formed on the front and back of the soft magnetic metal plate core layer of the stay magnetic pole. And a coil layer.
  • the end face of the magnetic pole tip 107 on the rotor permanent magnet 122 side is covered with an organic insulating layer 109 for protecting the silicon core material.
  • the thickness of the stay is the minimum value due to the current value required by the spindle motor to rotate the rotating body including the magnetic disk and the rotor, which are placed via an air gear, with the magnetic head at a constant speed. Is determined.
  • the number of poles per step is 24, the thickness of the silicon iron is 0.1 mm, the thickness is 4 sheets, the metal wiring layer thickness of the coil is 40 ⁇ , and the insulation layer is 35 ⁇ . Overnight thickness is 0.7 mm, stay coil length is 1
  • the number of turns per pole was set to 40 turns over 6 ⁇ m.
  • the torque constant of the magnet was measured with a magnet of 16 poles, an outer diameter of 13.2 mm, and a thickness of 0.7 mm. (Newton meters).
  • the DC resistance of the stay coil was about 6 ⁇ .
  • the steady-state rotation torque of this spindle motor was about 0.000111 Nm. Therefore, this spindle motor operates with a steady current of about 60 mA.
  • K t A xWb x N x N s (1)
  • A is a constant
  • Wb is the magnetic flux density between the rotor and the stator
  • N is the number of coil turns per stator pole
  • Ns is the number of magnetic poles per motor phase.
  • the saturation current is about 0.62.
  • the current during steady rotation is 60 mA within the range where the magnetic poles do not saturate, and it is equivalent to the example of 0.7 mm thickness, but the maximum torque is about 60%. Even in this case, it can be used as a spindle motor, and according to the present embodiment, it can be seen that a thin motor can be constructed by a metal core wiring board thicker than 0.35 mm.
  • the limit on the side where the thickness of the stay is large depends on the technology of forming conductive wiring by through-holes through the front and back of the coil forming the magnetic pole.
  • a through-hole of 0.11 mm (aspect ratio 10) was opened for a 1.1-mm-thick layered core, and conductive plating was formed on the inner wall. Variations in plating thickness occurred. This affects the variation in the DC resistance of the coil, which affects the characteristics and manufacturing yield.
  • plating can be stably performed on the inner surface of the through-hole with a large aspect, it will be possible to achieve a plating thickness exceeding 1.1 mm. Use of the core is also possible.
  • the 1.4 mm thick steel core having a thickness of 1.1 mm and the wiring layer 0.3111111 has the same thickness as that of a thin module using a metal core wiring board. It turns out that this is the upper limit.
  • two sets of 0.8 mm thick magnetic head 'arms and assemblies, one 0.4 mm thick magnetic disk, and a 7 mm thick metal core substrate are used.
  • a magnetic disk drive having external dimensions of 42.8 mm in width, 36.4 mm in depth, and 3.3 mm in thickness was constructed.
  • a magnetic disk drive with a thickness of 2.5 mm to 4.0 mm can be realized by using a single magnetic head, arm, and sampler and selecting the thickness of the metal core substrate based on the characteristics of the module. Is possible.
  • the outer dimensions are 21.5 mm in width, 50.0 mm in depth, 50.0 mm in thickness, and 2.8 mm in thickness by using one magnetic head arm's atsampli and a magnetic disk diameter of about 0.7 inch.
  • a certain magnetic disk device can be used.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of an electronic circuit forming portion of the metal core wiring board.
  • copper plating 1414 is formed on the surface. I do.
  • a through connection part 147 that penetrates and connects the front and back of the metal core wiring board is formed, and the wiring density is increased.
  • An electronic component 148 is mounted on the wiring board 100, and is electrically connected using a solder 149 or a connection method using gold wires not shown in this drawing.
  • a hole is formed in the entire soft magnetic metal plate core layer, an insulating material is filled in this hole, a hole is formed through the front and back, and a wiring material is placed on the inner wall of this hole. Then, it is formed and made conductive.
  • This forming method is the same for the coil formation of the stay magnetic pole and the electronic circuit forming portion. As described above, since the same layer structure is adopted for the electronic substrate portion and the stay portion portion, they can be manufactured as the same substrate. In addition, when the layers are made uniform on the same substrate, the electronic substrate portion and the stay portion can be manufactured simultaneously in one manufacturing process by making the thickness of the layers uniform.
  • silicon iron having a saturation magnetic flux density of about 1.5% was used as the soft magnetic core sheet material. It is possible to further reduce the thickness.
  • the present invention is useful as it relates to a magnetic disk drive.

Landscapes

  • Rotational Drive Of Disk (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)

Description

明 細 書
磁気ディスク装置 技術分野
本発明は磁気ディスク装置に関する。
技術背景
近年、 磁気ディスク装置に対して、 は大容量化、 小型化に対する要求 があり、 現状製品レベルでは平面外形 1 . 0インチの磁気ディスク装置 が製品化されている。
従来の磁気ディスク装置の構造には、 インハブ · モータとアンダーハ ブ . モータがある。 このインハブ · モータは、 ディスクを積層するスピ ンドルの中心ハブの内部に、 ロー夕、 ステ一夕などの磁気回路を構成し ているモータのことであり、 現在最も広く利用されている。 また、 アン ダーハブ · モータは、 ディスクをスタックするハブ部よりベース寄りに ロータ ステ一夕の磁気回路を構成するもののことである。
インハブ · モータを用いたディスク ドライブ構造の一例に、 特開平 6- 68592号公報に記載された構造がある。
上記公報の図 2に記載されているように、 この構造は、 軸固定型のィ ンハブ · モータを採用しているので、 ベースに固定されたシャフ トに軸 受ーベアリング—軸受を介してハブが配置され、 ハブの内側に口一夕を 構成する磁石が配置され、 ベースにステ一夕が配置されている。
また、 アンダーハブ · モータを用いた磁気ディスク ドライブ構造とし ては、 特開平 7- 1 82771号公報がある。
この公報の図 2に記載されているように、 軸固定型のアンダーハブ . モータを採用しているので、 ベースに固定された固定シャフ トに軸受ー ベアリングー軸受を介してハブが配置され、 ハブの下側にロータを構成 する磁石が配置され、 ベースにステ一夕が配置されている。
近年、 薄型の磁気ディスク装置に需要が出てきている。 基本的に個々 の構成部品を薄くすれば全体も薄くできるが、 部品の中には単純には薄 くできないものもある。 その一つは筐体である。
軸回転型と軸固定型を問わず、 シャフトはハブの回転する中心軸とな るため、 シャフ ト近辺のベースはシャフ トに掛かる大きな力に耐えるた めに、 一定の厚みが必要なる。 また、 ハブの回転による力に負けない質 量も必要になる。
従って、 ベースに設ける凹部の特性としては、 シャフ トから遠くに設 けることが好ましく、 また、 シャフ トに近いほど、 凹部の面積も小さく することが好ましい。
しかし、 上記従来の技術ではシャフ トを覆うようにステ一夕が形成さ れているので、 ステ一夕の位置をベース側に下げることにより薄型化を 図ろうとすると、 シャフ トを中心に円状又は環状に凹部をベースに形成 せざるをえない。 つまり、 従来技術は筐体の耐久性を考慮しつつ、 筐体 を薄くすることに関しては何ら考慮されていなかった。
また、 従来の技術では、 ステ一夕をベースに搭載することしか記載さ れておらず、 ステ一夕と他の部材との配置、 特にべ一スに対向する筐体 部材との関係については何ら考慮されておらず、 さらに筐体自体の強度 の変化については何ら考慮されていない。
つまり、 本発明の目的は、 筐体の耐久性を向上させつつ、 磁気ディス ク装置を薄くすることにある。
また、他に小型にできないものに、スピン'ドルモータと蓄電器がある。 磁気デイスクでは、 スピンドルモ一夕の回転を停止する前に磁気ディ スク表面上にある磁気へッ ドを磁気ディスク表面上から退避させる必要 がある。 通常動作でこれを行うときは外部電源を用いるが、 突発的な電 源切断があった場合に、 外部電源を用いることはできない。
このような動作を行わせるには、 磁気へッ ド移動用のモータ (V C A4 ) に接続.された内部電源が必要であり、 一般的には蓄電器がその役目を担 う。 この蓄電器には必要な逐電容量から大容量の大型の蓄電器を選択せ ざるを得ない。
基板に小型の蓄電器を分散させて搭載する配線抵抗による性能低下や 実装面積が増加するなどの問題があり、 具体的な解決さを考慮されてい ない。
すなわち、 本発明の目的は、 筐体の耐久性の低下を抑えると共に蓄電 器搭載面積も減らし、 磁気ディスク装置を薄くするとともに、 小型化す ることにある。 発明の開示
上記目的を達成する本発明の態様の一つとしては、 筐体の少なく とも 一つの面を構成するベースと、 ベースに固定されたシャフトと、 シャフ トを回転軸にして回転するロータと、 ロータを回転させるステ一夕と、 磁気ディスクを備え、 ステ一夕をベースに対向する面に配置しているも のがある。 本態様では、 ベースにステ一夕を配置せずに、 ベースに対向 する面に配置しているので、 シャフ トから遠い領域を削ればよく、 シャ フ ト近辺のベースに必要な厚みを確保できている。 つまり、 本態様の構 造を採用することにより筐体の耐久性の低下を抑えつつ、 磁気ディスク 装置を薄くすることができる。
また、 本発明の異なる態様によれば、 軟磁性金属板と、 軟磁性金属板 の両面に配置されている配線と、 軟磁性金属板の両面に配置されている 配線を導通させるスルーホールとを備え、 配線及びスルーホールをらせ ん状に構成してコイルを形成する。 このように構成することにより、 基 板加工のプロセスをそのまま利用することができるようになるので、 ス テ一夕を薄くすることができる。また、電子回路基板の製造プロセス(フ' リント基板製造技術) を採用していることより、 電子基板もステ一夕コアと 同一材料で形成可能になる。 また、 同一材料で形成するならば、 一括形 成が可能になるので、 筐体の耐久性の低下を抑えつつ、 磁気ディスク装 置を薄くすることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 磁気ディスク装置の上面図である。
図 2は、 図 1の A 1 — A 2断面図である。
図 3は、 図 1の B 1— B 2断面図である。
図 4は、 図 1の領域 C拡大図である。
図 5は、 図 4の D 1 — D 2断面図である。
図 6は、 図 4の E 1 — E 2断面図である。
図 7は、 メタルコア配線基板の電子回路形成部分の断面図である。
図 8は、 ステ一夕厚さとモータ性能の表である。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明に係る磁気ディスク装置の構造について図を用いて説明 する。
磁気ディスク装置は、主に、磁気へッ ド位置決め機構、磁気ディスク、 アルミ製の筐体 (カバー及びべ一ス) 、 コネクタ、 ステ一夕、 ロータ部 およびステ一夕部で構成されている。 外形寸法はコンパク トフラッシュ メモリ t y p e 1 と同一サイズ (43mmX 3 6mmX 3. 3 mm) で ある。
この磁気ディスク装置の筐体上面のカバーをはずした場合の上面図を 図 1 に示す。 なお、 実際の磁気ディスク装置としては、 上面のカバーに 接着剤でステ一夕を含む基板を接着し、 ネジで固定する。
図 1の 1 00は軟磁性金属板をコァ材とするメタルコア配線基板 1 0 0 で、 そのメタルコア配線基板 100には主に 2つの穴が形成されている。 こ れらの穴は磁気ヘッ ド位置決め機構 1 1 0、 磁気ディスク回転中心シャ フ ト 1 2 0に対応している。 磁気ヘッ ド位置決め機構 1 1 0には、 磁気 へッ ドを搭載したアーム 1 1 1等の磁気へッ ド位置決め機構が配置され, 穴 1 2 0にはロータ磁石 (永久磁石) 1 2 1や配線基板の下方に磁気デ イスク 1 2 2が配置されている。 メタルコア配線基板 1 0 0の穴以外の 領域にはステ一夕コイル 1 0 1 と配線が形成されている、 なお、 1 0 2 は筐体 1 0 3に固定するねじ孔である。
この図 1の A 1— A 2断部分を表す図 2を用いて本発明の磁気ディス ク装置構造の一部を説明する。 磁気へッ ド位置決め機構 1 1 0はべァリ ング 1 1 3を介して、 固定シャフ ト 1 1 2に回転可動に取り付けられて いる。 磁気へッ ド位置決め機構 1 1 0には、 磁気へッ ド 1 1 7の位置決 め用ポィスコイルモータ ( λ C Μ ) のコイルアセンブリ 1 1 4と磁気へ ッ ド ]. 1 7を搭載したへッ ド · アームァセンブリ 1 1 1が取り付けられ ている。 コイルアッセンプリ 1 1 4は磁石 1 1 5とヨーク 1 1 6の間に 設置される。 磁気へッ ド位置決め機構の V C Μは 1 1 0から ]. 1 6の部 材により構成されている。 筐体 1 0 3と対向する側の磁気ディスク装置 内部機檎保護カバ一 1 0 4により行われている。
次に図 1の Β 1 — Β 2断面を表す図 3を用いて本発明の磁気ディスク 装置構造の一部を説明する。 磁気ディスクの回転中心となる磁気ディス ク回転中心シャフト 1 2 0にはロータ磁石 1 2 1及び磁気ディスク 1 2 2が取り付けられ、 可動回転軸 1 2 3を介して筐体 1 0 3に固定された ベアリ ング軸受け 1 2 4に取り付けられている。 なお、 ハブとは磁気デ ィスクに回転を伝える部材 1 2 0 , 1 2 1 , 1 2 3及び 1 2 4の総称であ る。
メタルコア配線基板 1 0 0の端部には外部との電気信号を送受するた めに複数の信号ピンが形成されたコネクタ 1 () 5が配置されている。 コ ネク夕の筐体内側には封止樹脂が塗布され、 塗布後加熱硬化されてコネ ク夕に形成されている貫通孔を塞いでいる。 これは外部から進入する塵 が磁気ディスク表面に付着しないようにすることが目的である、 また、 メタルコア配線基板には磁気シールド薄板 1 0 6が搭載される。
環状永久磁石に対して口一夕の回転中心になるシャフ トの遠心方向で あって、 磁気ディスクに重畳する力パーの内側にはステ一夕が接着され る。
図 2及び図 3に示すように、 軟磁性金属板を積層してコアとしたメタ ルコア配線基板 1 0 0が筐体上部のカバーに接着されるので実質上、 筐 体の上面ほぼ部材となっている。 そのため、 筐体上面の強度を向上させ ることができるとともに、 磁気ディ スク装置全体も耐衝撃性が向上し、 装置全体を薄くすることができている。 '
また、 メタルコア配線基板を他の部材に比べて衝撃に強いステ一夕の コアに用いているので、 磁気デイスク装置全体も衝撃に対する耐久性を 向上させながら、 薄い小型磁気ディスク装置に実現できている。
力バーの端部には外部との電気信号を送受するために複数の信号ピン が形成されたコネク夕が配置され、 そのコネクタの筐体内側には外部か ら進入する塵が磁気ディスク表面に付着しないように熱硬化性の封止樹 脂が塗布され、 塗布後加熱硬化されることにより形成された端子ピンと 物理的電気的結合をとるための貫通孔が塞がれている。 次に、 図 ]. の領域 Cの拡大図である図 4を用いてステ一夕と口一夕磁 石との関係を説明する。
ロータの概ね外縁に設けられた円周方向に 1 6極に分割して磁化され ている環状のロータ磁石 (永久磁石) 1 2 1 の外側には、 ラジアルギヤ ップを介しステ一夕磁極 (鉄心片) 先端部 1 0 7が配置されている。 ス テ一夕磁極 1 0 8は環状永久磁石の極数の. 1 . 5倍である 2 4極であり、 ステ一夕磁極先端部 1 0 7 と口一夕磁石 ]. 2 1 との間の磁力により口一 タは回転する。 '
ステ一夕は、 珪素鉄の軟磁性金属板の積層体をコアとし、 ステ一夕磁 極 1 0 8の周囲には、 絶縁膜を介して配線及びスル一ホールが巻き線状 に結線されたコイルが配置されている。 このステ一夕コイルへの電流を 制御することでロータ磁石に対する磁界を制御し、 ロータ部を回転させ る トルクを発生する。 図 4は、 配線基板の製造方法で形成したコイルを 示す。 有機絶縁材料 1 3 1 により珪素鉄コアからなるステ一夕磁極 1 0 8から絶縁し、 その上に銅製の金属薄板をエッチングすることにより多 数の短冊状に配線形成する。 この配線層 1 3 2がステ一夕コイルの一部 になる。
図 4の D 1 — D 2の断面図である図 5 を用いてステ一夕磁極用コィル について説明する。 本態様では、 ステ一夕コアが 4層、 配線層がステ一 夕コア層の上下各 2層の 4層である。 ステ一夕磁極の周囲は有機絶縁材 料 1 3 1 に覆われている。 この有機絶縁材料部分を表裹貫通する 1個 1 個のスルーホールをあけてその後内側にメッキによる導通処理を行い、 表裏導通配線 1 3 3を形成する。 これを二重の螺旋になるように表裏 4: 本の配線層 1 3 2、 1 3 4で接続した上で、 図 4のステ一夕磁極の中心 軸 E 1— E 2方向に接続していく ことで、 ステ一タコイルとなる。 配線 層を表裏 1組としたときは一重の螺旋となる。 図 4の E 1 一 E 2断面図である図 6により、 ステ一夕磁極の構造を詳 細に説明する。 ステ一夕磁極はコィル形成部とコィルが形成されていな いステ一タ磁極先端部 1 0 7を有する。 ステ一夕磁極のコア部であるス テ一夕磁極先端部 1 0 7は 3層の接着絶緣層 1 0 9と 4層の軟磁性金属 板であるステ一夕磁極 1 0 8 とが交互に積層される計 7層のコアから構 成される。 コイル形成部は二重巻きしたコイルを構成するため、 ステー 夕磁極の軟磁性金属板コア層の表裏に配線層 1 3 2、 1 3 4と接着絶縁 材料 1 3 1で表裏 4層ずつ形成されたコィル層とで構成されている。 ス テ一夕磁極先端部 1 0 7のロータ永久磁石 1 2 1側の端面は珪素コア材 を保護するための有機絶緣層 1 0 9で表面が稷われている。
ステ一夕の厚さは磁気へッ ドがエアギヤッブを介して配置された磁気 ディスクとロー夕を含む回転体を一定の回転数で回転させるのにスピン ドルモータが必要とする電流値によりその最小値が決まる。
このスピンドルモータではステ一夕の極数を 2 4、 ステ一夕の硅素鉄 は 0. 1 mm厚さを 4枚、 コイル部分の金属配線層厚さ 4 0 μΐΏ、 絶縁 層 3 5 μΐτιとしてステ一夕厚さが 0. 7 mm、 ステ一夕コイル線幅を 1
5 0 μτη、 線間隔を 1 0 0 μ1Ώ、 スルーホール部は外径 1 0 Ο μΐτ 内径
6 Ο μΙΏとしてステ一夕の 1極あたりの巻数を 4 0ターンとした。 一方、 口一夕磁石を磁極数 1 6、 外径 1 3. 2 mm、 厚さ 0. 7 mmとしてモ 一夕のトルク定数を測定したところ電流 1 Aあたり約 0. 0 0 1 8 N m (ニュートンメートル) であった。 ステ一夕コイルの直流抵抗は約 6 Ω であった。 このスピンドルモータの定常回転トルクは約 0. 0 0 0 1 1 Nmであった。 従って、 このスピンドルモータは定常電流 6 0 mA程度 で動作する。
· モータのトルク定数 (K t ) は一般に下記の式で表される。
K t =A xWb x N x N s ( 1 ) ここで Aは定数、 Wbは'ロータ · ステ一タ間の磁束密度、 Nはステー 夕 1磁極あたりのコイル巻数、 N sはモータ 1相あたりの磁極数である。 本態様を基にステ一夕部分の厚さとロータ磁石の軸方向厚さを同一と し、 ステ一夕コイルの配線ルールを一定とした上で、 ステ一夕の厚さを 変化させてモータ特性を計算すると図 8のような数値が得られる。
ステ一夕厚さ 0. 3 5 mmの例につ ては、 実際には配線基板として 考慮したとき、 配線層が片面 1層では不充分であり、 片面 2層について 考察する必要がある。 このときの方法として、 コイル及び絶縁層の厚さ を半分にして全体の厚さを 0. 3 5 mmに保つ場合と、 コアのみ 0. 2 mmとして配線層は 4層のものをそのまま用い、 厚さを 0. 5 mmとす る場合について考察する。
この場合はそれぞれのステ一夕コイルの直流抵抗のみ異なり、 前者で は 1 2 Ω、 後者は 6 Ωとなる。 また、 ステ一夕磁極の飽和磁束密度 ( 1. 5 Τ) から、 飽和電流はおよそ 0. 6 2 Αとなる。 定常回転時の電流は ステ一夕磁極が飽和しない範囲内で 6 0 mAと 0. 7 mm厚の例と同等 となるが、 最大トルクは約 6 0 %となる。 これでもスピンドルモータと しては使用可能であり、 本態様によれば 0. 3 5 mmより厚いメタルコ ァ配線基板によるステ一夕の薄型モ一夕が構成できることが判る。
一方、 ステ一夕 厚さが大きい側の限界については、 ステ一夕磁極を 形成するコイルの表裏貫通スルーホールによる導通配線の形成技術によ る。 本態様の技術の検討では 1. 1 mm厚のステ一夕積層コアに対して 0. 1 1 mm (アスペク ト比 1 0 ) の貫通スルーホールを開け、 内壁に 導通めつきを形成したところ、 めっき厚さのばらつきが生じていた。 こ れはコイルの直流抵抗のばらつきに影響を与えるものであり、 特性や製 造歩留りに影響がある。 更に、 アスペク トが大きな貫通スルーホールの 内面に安定してめっきが可能になれば 1. 1 mm厚さを超えるステ一夕 コアの便用も可能となる。 従って、 本態様の製造技術によれば、 ステ一 夕コア 1. 1 mmと配線層 0. 3111111の 1. 4 mm厚さのステ一夕が、 メタルコア配線基板を用いた薄型モ一夕の厚さ上限であることが判る。 本態様では、 厚さが 0. 8 5 mmの磁気ヘッ ド ' アーム · アツサンブ リを 2組、 厚さ 0. 4 mmの磁気ディスクを 1枚、 厚さ 7 mmのメ タルコア基板を用いて、 外形寸法が幅 4 2. 8 mm奥行き 3 6. 4 mm 厚さ 3. 3 mmである磁気ディスク装置を構成した。 磁気ヘッ ド · ァ一 ム · アツサンプリを 1本にし、 モ一夕の特性からメタルコア基板の厚さ を選択することにより、 厚さ 2. 5 mmから 4. 0 mmの磁気ディスク 装置を実現することが可能である。
とくに、 磁気へッ ド · アーム ' アツサンプリを 1本、 磁気ディスクの 直径を 0. 7インチ程度とすることにより、 外形寸法が幅 2 1. 5 mm 奥行き 5 0. 0mm厚さ 2. 8 mmである磁気ディスク装置とすること が可能である。
次に低インピ一ダンスかつ低直流抵抗の電源層について図 7を用いて 説明する。 図 7はメタルコア配線基板のうち電子回路形成部分の断面図 を示している。 軟磁性金属板からなるステ一夕磁極 1 0 8のうち 2枚に ついて、 ステ一夕部及び電子基板部のスルーホール用貫通孔 1 4 2形成 後、 表面に銅めつき 1 4 1 を形成する。 メタルコア配線基板として形成 した後の 2枚の銅めつき軟磁性金属板間隔が 5 - 3 0 μΐΐΊになるように、 絶縁材料の厚さを考慮して絶縁接着層 1 0 9を間に挾み積層板を形成す る。 軟磁性金属板として硅素鋼板を用いるとその体積電気抵抗は約 1 0 μ.Ω c m , 銅は約 1. マ μΩ c mであり、 表面に約 5 μΐη厚の銅めつき膜を 形成し、 これを全面グラウンド層と電源層に使うことにより、 表皮効果 が影響する高周波領域でィンピーダンス化可能である。
半導体素子等の接続は電源系のパッ ドあるいは半導体素子電源端子 1 4 3に近い位置スルーホール 1 4 4を形成し電源層あるいはグラウンド 層に接続することにより低インピーダンスかつ低直流抵抗接続が可能と なる。 このような電源層を用いた場合、 スルーホールの密度により異な るが、 配線基板上のどの 2 O m m間隔も直流抵抗は数 πΐ Ω程度、 インピ 一ダンスが数百 p H以下であり、 低インダク夕ンスの小容量蓄電器 1 4 5と電解コンデンサ等の大容量蓄電器 1 4 6を基板上の適切なスペース に搭載して並列に電源層とグラウンド層に接続することにより、 直流か ら数百 M H zまで広い帯 ίϋΠこわたつて低ィンピーダンスの電源系が形成 可能である。
従って、 低インピーダンス電源系の形成によりパスコンゃ電源平滑用 蓄電器の配置の自由度が増し、 基板面積を縮小することが可能となり、 磁気ディスク装置全体の小形化が達成される。 - なお、 電子回路形成部分にはメタルコア配線基板の表裏を貫通して接 続する貫通接続部 1 4 7が形成され配線の高密度化が図られる。 配線基 板 1 0 0上には電子部品 1 4 8が搭載され、 はんだ 1 4 9やこの図には 記載がない金ワイヤによる接続方法を用いて電気的に接続されている。
スルーホール部分 1 4 7は軟磁性金属板コア層全てに孔を形成し、 絶 縁材料をこの孔の中に充填した後表裏を貫通する孔を形成し、 この孔の 内壁に配線材料をめつきで形成して導通させる。 この形成方法はステー 夕磁極のコィル形成と電子回路形成部で同一の方法である。このように、 電子基板部とステ一夕部と同じ層構造を採用しているので、 同一基板と して作ることができる。 また、 同一基板に作る場合に層の厚さを全面均 一にすると、 ひとつの製造工程で同時に電子基板部とステ一夕部を製造 することができる。
本態様では、 軟磁性コア薄板材料に飽和磁束密度が約 1 . 5 Τの硅素 鉄を用いたが、 この値が更に大きなァモルファス材料を用いることによ り更に薄型化することが可能となる。
本発明によれば、 磁気ディスク装置の機械的強度を低下させることな く、 薄型化することが可能である。 産業上の利用可能性
以上のように、 本発明は磁気ディスク装置に関する発明であるので有 用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 筐体の少なくとも一つの面を構成するベースと、 ベースに固定され たシャフトと、 該シャフ トを回転軸にして回転するロータと、 該ロ一夕 を回転させるステ一夕と、 前記口一夕に固定されている磁気ディスクを 備えた磁気ディスク装置であって、
前記ステ一夕が前記ベースに対向する面に配置されていることを特徴 とする磁気ディスク装置。
2 . 請求項 1において、
前記ステ一夕のコイルの一部は、 前記口一夕の磁石よりも前記ベース に近い位置に配置されていることを特徵とする磁気ディスク装置。 '
3 - 請求項 1において、
前記ステ一夕と前記ベースの間には前記磁気ディスクが配置されてい ることを特徴とする磁気ディスク装置。
4 . 請求項 3において、
前記ロータの磁石の一部は前記ステ一夕よりも磁気ディスクに近い位 置に配置されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
5 . 請求項 1から 4のいずれかにおいて、
電子部品を搭載したメタルコア基板を有し、
前記ステ一夕はコアを備え、
ステ一夕のコアとメタルコア基板のコアとが接続されていることを特 徵とする磁気ディスク装置。
6 . 請求項 5において、
前記ステ一夕のコアと前記メタルコア基板のコアとは一体に形成され たもので
あることを特徴とする磁気ディスク装置。
7 . 筐体と、 筐体を構成するベースに固定されたシャフ トと、 該シャフ トを回転軸にして回転するロータと、該ロ一夕を回転させるステ一夕と、 前記ロータに固定されている磁気ディスクと、 前記磁気ディスクに対す る読み出し及び記憶をする磁気へッ ドとを有する磁気ディスク装置であ つて、
前記ベースと前記磁気へッ ドが隣接するように配置されていることを 特徴とする磁気ディスク装置。
8 . 請求項 7において、
前記ロータは、 前記シャフトを囲むように配置され、
前記磁気ディスクは前記ベースに隣接して配置され、
前記磁気へッ ドは、 前記磁気ディスクと前記ベースとの間に配置され ていることを特徴とする磁気ディスク装置。
9 . 請求項 7又は 8において、
前記ステ一夕が前記ディスクの上方に配置されていることを特徴とす る磁気ディスク装置。
1 0 . 請求項 7から 9のいずれかにおいて、
前記ステ一夕は、 前記ベースに対向する筐体の面に固定されているこ とを特徴とする磁気ディスク装置。
1 1 . 請求項 7から 1 0のいずれかにおいて、
前記ステ一夕に流れる電圧を制御する電子部品を備えた電子基板を有 し、
前記捨ステ一夕のコアと前記電子基板のコアとを一体形成された金属 板で構成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
1 2 . 軟磁性金属板と、
軟磁性金属板の両面に配置されている配線と、
軟磁性金属板の両面に配置されている配線を導通させるスルーホール とを備えた磁気ディスク装置であって、
前記配線及び前記スルーホールがらせん状に構成されていることを特 徵とする磁気ディスク装置。
1 3 . 軟磁性金属板をコアとするメタルコア基板と、 軟磁性金属板をコ ァとするステ一夕を有し、
前記メタルコア基板のコアとステ一夕のコアとが接続されていること を特徴とする磁気ディスク装置。
1 4 . 軟磁性金属板をコアとするメタルコア基板と、 軟磁性金属板をコ ァとするステ一夕を有し、
前記メタルコア基板のコアとステ一夕のコアとがー体であることを特 徵とする磁気ディスク装置。
1 5 . 請求項 1 3または 1 4において、
前記軟磁性金属板が、 筐体のベースに対向する面に配置されているこ とを特徴とする磁気ディスク装置。
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