(57)【要約】【課題】磁気ディスク装置の回転力の低下を抑制する。【解決手段】磁気ディスクが固定されているロータと、該ステータコイル間が樹脂で充填されているステータとを有する磁気ディスク装置において、ステータコイル間に樹脂の熱膨張係数よりも熱膨張係数の低い部材を配置する。【選択図】　図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクと永久磁石が固定されているロータと、該ステータコイル間が樹脂で充填されているステータとを有する磁気ディスク装置において、
前記ステータコイル間に前記樹脂の熱膨張係数よりも熱膨張係数の低い部材を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記部材は、前記ステータのコアと一体に成形した部材であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記永久磁石の遠心方向にステータが形成されている場合、
前記部材は、前記ロータに向かって幅が狭くなっていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
磁気ディスクが固定されているロータと、ステータコア間が樹脂で充填されているステータと、前記ステータに電圧を印加する回路を備えた基板を有する磁気ディスク装置において、
前記基板は、ステータコイルの間に前記樹脂よりも熱膨張係数の小さな突起を有していることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記基板はメタルコア基板であり、メタルコア基板のコアとステータコアが同一プロセスで一体形成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項６】
ステータと、
磁気ディスクが搭載され、前記ステータコイルと対向する位置に永久磁石が固定されているロータと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置であって、
磁性金属板にスルーホール用の穴と放射状に交互に伸びる第１の突起及び第２の突起を象る穴が形成された軟磁性金属板と、その穴と両平面上に形成された樹脂と、その樹脂上に形成された配線と、を有するメタルコア基板を有し、
該第１の突起の周りでメタルコア基板の両面の配線とスルーホールを結線することによりステータコイルが構成されていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項７】
磁気ディスクと永久磁石が固定されているロータと、該ステータコイル間が樹脂で充填されているステータとを有する磁気ディスク装置において、
前記永久磁石の遠心方向にステータが形成されている場合、
前記ステータコイルの幅は、遠心方向に向かって広くなっていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気ディスク装置の例として、特開平６−６８５９２号公報がある。
【０００３】
このような磁気ディスク装置で用いられている従来のステータコイルは、ステータコアを回転軸として金属線を実際に巻くことにより形成されるか、別の部材の周りを金属線を実際に回転させてステータの筐体に嵌め込むことにより形成される場合が多く、隣接するステータコイル（又はステータコア）の間を空間のままにしておくか、樹脂でモールドしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、携帯機器に装填されるなど小型の磁気ディスク装置に対する要求が大きくなっている。
【０００５】
この要求に応えるためには、磁気ディスク、磁気回路等を小さく製造する必要がある。
【０００６】
しかし、ステータが小さくなっても、所望の起動トルクを得るためには、一定の大きさのステータコイルが必要であるため、高密度にコイルを巻く必要が生じている。従来の巻き線方式では、巻く力に耐える配線の太さや、絶縁性を確保する配線の間隔（コイルを一回転でずらす量）が必要であるため、巻く密度に限界があった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、ステータコアに軟磁性金属板を用いたメタルコア基板を用い、ステータコイルをメタルコア基板のコア材の周りを配線プロセスを利用してスルーホールと金属配線で結線して形成するようにし、隣接するステータコイル間を樹脂で充填して強度を高める構造を採用した。
【０００８】
しかし、実際に製造してみたところ、ステータコア周辺でメタルコア基板に歪みが生じ、隣接するステータコイル間に充填した樹脂がステータコイルやステータコアとの間で剥がれやすくなり、磁気ディスクの回転力に影響していることがわかった。
【０００９】
本発明の目的は、磁気ディスク装置の回転力低下を抑制することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、以下の手段によって解決できる。
【００１１】
樹脂が充填されるステータコイルの間隔にその樹脂よりも熱膨張係数が低い部材を設けることにより、樹脂のはがれを抑制することができる。
【００１２】
本発明らは、樹脂のはがれが樹脂の熱膨張係数が金属でできているステータコイルやステータコアの熱膨張係数よりも高いことに起因しているを見出した。つまり、従来の磁気ディスク装置のステータコアでは配線が太いために大きな熱量が発生せず、また、ＩＣドライバー等の発熱を伴う半導体パッケージもステータから距離のある場所に配置されていたため問題となっていなかったが、配線幅を狭めていくと抵抗が大きくなるので、発熱量が大きくなる。特に、上述のように携帯性を重視した１インチサイズの磁気ディスクを用いたＰＣＭＣＩＡカードＴＹＰＥＩのスロットに差し込める程度の小さな磁気ディスクでは、ステータコイルを細い配線で形成するので、配線抵抗の増大により発熱量が大きくなり、樹脂は従来よりも大きな温度サイクルに晒されることになる。また、小型化を進めると他の発熱源の影響を受けてやすくなるなり、同様に温度サイクルのサイクル幅が広がる。
【００１３】
そこで、本発明らは樹脂が充填されるステータコイルの間隔にその樹脂よりも熱膨張係数が低い部材を設けることにより、ステータコイル間の熱膨張係数を全体として下げ、樹脂のはがれを防止した。
【００１４】
また、ステータコアに配線基板として用いたメタルコア基板の一部を用いた場合には、ＩＣドライバー等の発熱を伴う半導体パッケージの発熱量が基板のコア材を通じてステータコイル間の樹脂まで伝わってくることになる。
【００１５】
したがって、電子部品を搭載したメタルコア基板をステータコアに用いた場合には、さらに樹脂剥離の抑制効果がある。
【００１６】
また、メタルコア基板を用いた場合、その部材をコア材と一体に形成することが好ましい。これは、上記部材とコア材との間に樹脂を挟み込まなくて済むとともに、さらにその部材をステータコアの成型と同一プロセスで形成できるからである。また、樹脂だけで形成した場合に比べてコア材の占める面積が増加することになり、メタルコア基板を筐体に貼り付けた場合、筐体の耐久性をも向上できる。
【００１７】
さらに、ロータの周りにステータを形成する態様の場合、部材の幅をロータからの距離が遠ければ遠いほど広くするようにすると、樹脂でモールドする幅を狭くすることができるので、ロータからの距離が遠い個所での樹脂の剥離やわれを抑制することができるようになる。
【００１８】
なお、他の方法としては逆にステータコアの幅を広げて、ステータコイル間の距離を狭くする方法もある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。
【００２０】
図１は本発明の磁気ディスク装置の筐体上面のカバーを外した場合の上面図を示したものである。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。磁気ディスク記憶装置１００は、ベース１０１、コネクタ１７０、カバー１０２で囲まれた空間に外径１インチの磁気ディスク１０３と磁気ディスクをするロータ部１０９およびステータ部１１０が組込まれた構成であり、外形寸法はコンパクトフラッシュ（Ｒ）メモリｔｙｐｅ１と同一サイズ（４３ｍｍ×３６ｍｍ×３．３ｍｍ）である。
【００２１】
含油軸受け１０５はベース１０１に固定されて、シャフト１０６に連結されたハブ１０４は、含油軸受け１０５により回転可能な状態で支持されている。磁気ディスク１０３及び環状永久磁石１１９はハブ１０４の上面に嵌めこまれ、ロータを構成している。
【００２２】
一方、サスペンション１２１上に本図のサスペンションの先端裏側に位置された磁気ヘッド（図示せず）は、永久磁石１２３とボイスコイルモータ１２２によりサスペンション回転軸１２４を中心に、回転している磁気ディスク１０３上をシークし、情報の読み書きを行う。
【００２３】
メタルコア基板２００はモータの鉄心と巻線の機能、およびＩＣなどの部品を搭載する配線基板の機能を有する。
【００２４】
メタルコア基板２００の端部には、磁気ディスク記憶装置１００の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１７０が搭載されている。
【００２５】
次にメタルコア基板２００の構造に関して、図３〜図６を用いて説明する。
図３は、メタルコア基板の全体を示す上面図、図４は図３のＡ部の拡大図、図５は図４におけるＢ−Ｂ断面を示す模式図、図６は図４におけるＣ−Ｃ断面を示す構造図である。
【００２６】
メタルコア基板２００はステータ部１１０を構成しており、図５，６で示すように４層の磁性金属板２０１、樹脂部（絶縁部）２０７、表裏２層ずつの配線層２０８、スルーホール２０３で構成される。磁性金属板２０１は軟磁性材料、例えばケイ素鉄からなる薄板の積層板であり、モータの鉄損の少ない構造である。磁性金属板２０１は、ステータ部を形成するため環状永久磁石１１９の極数の１．５倍の鉄心片２０４を有している。本態様では２４本である。
【００２７】
回路パターン２０２は絶縁層２０９を介して磁性金属板２０１の表面および裏面に形成されており、スルーホール２０３と接続することにより、鉄心片２０４を取り巻く巻線構造となっている。鉄心片２０４それぞれの回路パターン２０２は、互いにメタルコア基板２００上で電気的に接続されており、配線への電流を制御することで環状永久磁石１１９に対する磁界を形成し、ロータ部１０９を回転させるトルクを発生する。
【００２８】
さらに言えば、図５において、本ステータ部は、２層の表面配線２０８ａ、２層の裏面配線２０８ｂ、磁性金属板２０１、スルーホール２０３、および絶縁層２０９からなり、本態様では、一断面において磁性金属２０１を２回取り巻く巻線構造となっているが、メタルコア基板２００の形成プロセスにおいて配線層をさらに多層化すれば、巻線を更に増やすことができる。
【００２９】
次に、メタルコア基板構造に関し、形成プロセスを通して説明する。
図７は、メタルコア材料の個片の形状を示す平面図である。材料は、本態様例では、鉄損の少ないケイ素鉄からなる磁性金属板の薄板（厚さ約０．１ｍｍ）を用いた。図の中で、中央の大きな穴２０１ａはハブ１０４及び環状永久磁石１１９が組込まれる穴、四隅の小さな穴２０１ｂは、この基板を筐体に固定するためのネジ穴用、さらに、中央の穴２０１ａの周囲には前記スルーホール２０３が配置される穴２０１ｃが、このモータの極数と同じ２４箇所に形成されている。これらの形状は化学エッチングまたは打ち抜きプレス加工などのプロセスにより可能である。この個片の材料を接着剤にて４枚接着積層し、表裏層２層に配線層を形成する。図８、９の工程（ａ）から（ｉ）にてその工程について説明する。これらはいずれも、図４におけるＤ−Ｄ断面を示している。
（ａ）は構成を示す図で、４枚の磁性金属板２０１の間にはエポキシ等の接着フィルム２１０が配置され、その両面外側には片側に樹脂接着層が予め塗布された銅箔であるＲＣＣ（Ｒｅｓｉｎ　Ｃｏａｔｅｄ　Ｃｏｐｐｅｒ）２１１を配置する。この状態で上下より真空プレス装置等で加熱しながらプレスすると、（ｂ）に示すように熱硬化性樹脂であるエポキシは溶融し、前記磁性金属板に設けられた穴２０１ａ〜２０１ｃに充填され、また磁性金属板間は薄いエポキシの層となり、金属板間を接着させる。金属板間隙間は０．０１ｍｍ程度である。この状態でエポキシ樹脂は硬化し、４枚の磁性金属板２０１は積層され表裏面に銅箔の付いた一体ものとなる。図８（ｂ）の樹脂部２０７は前記図７の穴２０１ｃに相当する。次に（ｃ）では、前記２０１ｃ穴部にドリルまたはレーザにより基板を貫通する穴２１２を形成する。次に（ｄ）では、前記貫通穴の内壁に銅メッキを施し、前記表裏面の銅箔間を電気的に導通させ前記スルーホール２０３を形成する。次に（ｅ）では、銅のエッチングプロセスにより内層にあたる回路パターン２０２を形成する。このとき磁性金属板２０１の鉄心片２０４にあたる部分を取り巻く形で形成する。次に（ｆ）ではＲＣＣ２１１をさらに表裏に配置し、（ｂ）と同様にプレスする。次に（ｇ）では（ｆ）で形成した回路パターンとは別のスルーホール２０３に向かってレーザ等で穴をあけ、（ｈ）で銅めっきを施し、（ｉ）で外層にあたる回路パターン２０２を形成する。ここで回路パターンとは当然磁性金属板の鉄心片への巻線形状形成のみでなく、この個々の巻線形状との接続、他部品搭載パターン、コネクタ１７０への回路等すべて含んだ形で形成することは言うまでも無い。この後中央の穴２０１ａおよび４隅の穴２０１ｂをドリル、レーザまたはプレス打ち抜きにより除去する。以上のような工程により、図３で示したようなメタルコア基板が完成する。
【００３０】
ここで、われわれは、前記形状および工程で作成した場合、以下の不具合のあることを見出した。
その１つは、前記図８の工程を示す図（ｂ）の段階でメタルコア基板全体に最大２ｍｍ程度の大きなねじれを生じた点である。この段階でのねじれは、次の工程であるスルーホール用の穴あけの位置精度が悪くなり、回路パターン間のショートあるいは基材である磁性金属板とのショートの原因となる。したがって、回路パターン間のピッチを小さくし、モータとしての性能を上げるための妨げとなる。（モータ性能としては、回路パターン断面積を大きく、巻数を多くするのが有利である）また、ねじれのある基板を筐体に組み込むことは、筐体の剛性が基板に対し十分大きい必要があるが、本態様での目的でもある薄型化に対しては、筐体の剛性を十分にするわけにはいかない。逆に本態様では、基板も筐体の一部として剛性を持たせる設計となっている。筐体にねじれが生じれば、モータ性能の劣化につながるとともに、磁気ディスクと磁気ヘッドとの平行度も狂い、磁気ディスク装置としての基本性能が劣化することとなる。
ただし、前記工程の最後に、中央の穴２０１ａを除去すれば前記ねじれはかなり改善され約０．５ｍｍ程度となることも見出した。
これらのねじれの原因は、使用した樹脂の硬化収縮、あるいは線膨張係数が磁性金属板と違うためである。磁性金属板の線膨張係数は１１．８ｐｐｍに対し、樹脂の線膨張係数は６０〜８０ｐｐｍと３倍以上である。また、樹脂の硬化収縮（樹脂が溶融した状態から硬化後の体積の変化割合）は２％程度あると言われている。
これらの差により加熱プレス後室温に戻る際、樹脂が周囲の磁性金属板を引っ張る方向に働くため、磁性金属板が変形するものである。従って、これらの変形を少なくするためには樹脂の面積を少なくすれば良いことになる。
図１０は、ステータコア樹脂部の拡大図である。図からわかるように、樹脂部の円周方向の幅が中心に近い側２１３ａと遠い側２１３ｂでは遠い側の方が大きく約２倍となっている。これは、半径方向の部位によって樹脂の収縮量が違うことになり、磁性金属板の変形を大きくしている。
以上の対策としては、（１）樹脂部の面積を小さくする。（２）樹脂部の円周方向の幅を一定にする。（３）樹脂の線膨張係数及び硬化収縮量を小さくする。である。以下これらの対策手段につき説明する。
図１０は、コア樹脂部の面積を小さくし、かつ樹脂部の円周方向の幅２１３ｃを直径方向に対し一定になる形状で磁性金属板の鉄心片部分を形成した例である。なお、本手段のモータ構造では表裏２層づつの回路パターンであるため、前述したように円周方向に４個のスルーホールを形成しなければならず、そのスルーホール間の隙間寸法及びスルーホールと鉄心片との隙間を加工精度を考慮して、この２１３ｃの幅は、最小寸法としてあることは言うまでもない。本手段ではメタルコア基板のねじれは、中央の穴２０１ａを除去すれば０．１ｍｍ以下となり問題ない。
ただ、本手段では、磁性金属板の鉄心片の幅が外周に行くに従い広くなるため、コイルに相当する回路パターンの距離が長くなり、多少モータ性能を犠牲にすることとなった。
第２の手段を図１２により説明する。
本手段は、コア樹脂部の外周部から最内周部の２倍の幅を残した幅で内周部に向かって磁性金属板に凸部を形成させたものである。このような形状とすることで、前第１の手段のような、回路パターンの距離を長くすることなく、樹脂面積を小さく且つ内周外周の差をなくすことができる。本手段でも第１の手段と同様なねじれに対する効果がある。
【００３１】
この図１２の構造の製造手法を図１３、図１４により説明する。
【００３２】
図１３の手法では、コアを形成する隣接する磁性金属板間の隙間２１４であるスリットを後工程で切り落とす円２１５の直径より小さい部分まで予め形成しておき、積層後該円の部分で磁性金属板を切り落とし、中央の穴２０１ａを形成するものである。この手法では中央の穴２０１ａ部分には、積層時点で樹脂はスリット部分しか形成されず、樹脂の収縮による磁性金属板の変形はほとんど生じない。
【００３３】
図１４の手法は、前記切り落とす円２１５よりわずかに小さい円の磁性金属板を円周の数カ所（本手段では４カ所）本体の磁性金属板と接続されている形状の磁性金属板で形成した例である。この手法では、図１３の手法に比べ、中央の穴を形成するための切り落とし加工が、切り落とす材料が樹脂となるため、より容易で、レーザによる切り落とし加工ではより高速に、プレスによる切り落としでは金型寿命が長くなりコストメリットが大きい。さらに、第３の手段では切り落とした端面に磁性金属板が露出し、腐食の問題があるが、本手法では端面が樹脂で覆われるためにさらに良い。
【００３４】
他の手段を図１５により説明する。
【００３５】
本手段はそり対策（３）である樹脂の線膨張係数、あるいは硬化収縮を小さくした例である。樹脂の基材を同じくして、線膨張係数あるいは硬化収縮を小さくするには、ホウ酸アルミ他のフィラーを含有させるのが一般的である。フィラーを含有させることにより、線膨張係数は２０ｐｐｍ、すなわち磁性金属板とほぼ同程度にする事は可能である。しかし、フィラーを含有させることにより磁性金属板との接着強度が低下する。そこで本手段では、予め回路パターンとの干渉が無い部分あるいは必要磁力線と関係無い部分に磁性金属板に直径０．５〜１．０ｍｍ程度の貫通穴を複数個設ける構造とした。貫通穴を設けることにより磁性金属板を積層する際、樹脂が貫通穴に充填されるため磁性金属板の層間のずれが生じにくく、また、層間の引き剥がし方向の強度も増加する。
【００３６】
以上の手段により、層間接着強度が強く、ねじれ、そりの無いメタルコア基板を得ることができる。
【００３７】
このようなメタルコア基板を用い、図１に示すように磁気ディスク１０３、ハブ１０４、含油軸受け１０５に取り付け、ロータ部１０９をベース１０１に固定する。その後、前記メタルコア基板２００をベース１０１に固定する。最後にカバー（図示せず）を取りつけ、磁気ディスク記憶装置として完成する。
【００３８】
従来の巻線によるモータ構造では鉄心片に銅線を巻きつけて巻線を形成するため、鉄心片の先端同士の間隔を約１．５ｍｍ程度まで十分広げる必要があった。このため環状永久磁石１１９の周囲に配置する鉄心片の断面積を増やす方法には限界があり、薄形モータのトルクを増やすことは困難であった。本発明では配線基板プロセスによって鉄心および巻線を形成するので、薄い金属板や絶縁層を用いるほど鉄心片同士をより近接させることができる。本発明による約０．１ｍｍの薄板を用いれば、鉄心片先端同士の間隔を０．１ｍｍまで近づけることができる。これにより環状永久磁石１１９の周囲全域に鉄心片を敷き詰めることが可能となり、従来の巻線方式による同じ厚さのモータに比べてトルクを増大することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上に述べたように本発明によれば、磁気ディスク装置の回転力の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ディスク装置の要部断面図である。
【図２】磁気ディスク装置の断面図である。
【図３】磁気ディスク装置に用いるメタルコア基板の全体を示す上面図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】メタルコア材料の個片の形状を示す平面図である。
【図８】メタルコア基板製造のプロセスを示す図。
【図９】メタルコア基板製造のプロセスを示す図。
【図１０】コア樹脂部の拡大図である。
【図１１】ステータコア樹脂部拡大図である。
【図１２】ステータコア樹脂部拡大図である。
【図１３】ステータコア樹脂部拡大図である。
【図１４】メタルコア材料の個片の形状を示す平面図である。
【図１５】メタルコア材料の個片の形状を示す平面図である。
【符号の説明】
２０…磁気ディスクファイル装置、２１…エンクロージャ、２１ａ…シャーシベース、２１ｂ…カバー、２２…磁気ディスク、２２ａ…中心孔、２３…モータ、２４…ハブ、２５…固定シャフト、２６…軸、２７…軸、２８…凹部、２９…環状空間、３０…ロータ部、３１…ステータ部、３２…回転軸線、３３…環状永久磁石、３６…電機子鉄心、３８…鉄心片、３９…合成樹脂製のリング部、４０…鉄心片の軸線、４１…ラジアルギャップ、４２…巻線、４３…巻線軸線、４４…空間、４５…回路基板、１００…磁気ディスク記憶装置，１０１…ベース、１０２…カバー、１０３…磁気ディスク、１０４…ハブ、１０５…含油軸受け、１０９…ロータ部、１１０…ステータ部、１１９…環状永久磁石、１２１…サスペンション、１２２…ボイスコイルモータ、１２３…永久磁石、１２４…サスペンション回転軸、１７０…コネクタ、２００…メタルコア基板、２０１…磁性金属板、２０１ａ〜２０１ｃ…磁性金属板に設けられた穴、２０２…回路パターン、２０３…スルーホール、２０４…鉄心片、２０７…樹脂部、２０８…配線層、２０８ａ…表面配線層、２０８ｂ…裏面配線層、２０９…絶縁層、２１０…接着フィルム、２１１…ＲＣＣ、２１２…貫通穴、２１３ａ、ｂ…樹脂部円周方向の幅、２１４…コアを形成する隣接する磁性金属板間の隙間、２１５…切り落とす円
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004032829.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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