(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだ材または接着剤を用いずにＨＤＤ装置に取り付け可能な高気密コネクターおよびこの高気密コネクターの取り付け方法、該高気密コネクターを有するＨＤＤ装置を提供する。【解決手段】ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクター１０であって、金属外環１１と、該金属外環１１に封着した絶縁ガラス１２と、該絶縁ガラス１２に貫通封着した導出リード１３とを備え、前記金属外環１１は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部１４を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、金属外環と、この金属外環に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、前記金属外環は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部を設けたことを特徴とする高気密コネクター。
【請求項２】
前記金属外環は、金属構造材からなり、前記フランジ部は、少なくとも圧接面に塑性変形能の高い軟金属からなる圧着材を有することを特徴とする請求項１に記載の高気密コネクター。
【請求項３】
前記圧着材は、さらに必要に応じて酸化防止および防汚のための保護膜で表面コーティングされたことを特徴とする請求項２に記載の高気密コネクター。
【請求項４】
前記フランジ部は、圧接面に突起またはクボミを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか一つに記載の高気密コネクター。
【請求項５】
前記突起は、前記フランジ部を周回して設けたことを特徴とする請求項４に記載の高気密コネクター。
【請求項６】
前記クボミは、前記フランジ部を周回した溝状に設けたことを特徴とする請求項４に記載の高気密コネクター。
【請求項７】
前記突起または前記クボミは、複数設けたことを特徴とする請求項４ないし請求項６の何れか一つに記載の高気密コネクター。
【請求項８】
ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、少なくとも、金属外環と、この金属外環に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、前記金属外環は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部を設けた高気密コネクターを、塑性変形能の高い軟金属材からなる圧接面を有するＨＤＤ装置の筐体に載置する載置工程と、前記筐体の前記圧接面に重ねられた前記高気密コネクターのフランジ部を冷間圧接金型で押圧し、前記フランジ部の圧着材と前記ＨＤＤ装置の前記圧接面とを固着する冷間圧接工程とを備えたことを特徴とする高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法。
【請求項９】
前記冷間圧接工程は、前記圧接面の少なくとも一部を切削または研削する前処理工程を含むことを特徴とする請求項８に記載の高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法。
【請求項１０】
前記冷間圧接工程は、前記圧接面の一部を押切して表面を開裂させたクボミを設ける前処理工程を備えたことを特徴とする請求項８に記載の高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法。
【請求項１１】
ＨＤＤ装置を気密に収納した筐体と、この筐体に直接圧接された請求項１ないし請求項７に記載の何れか１つの高気密コネクターとを含むことを特徴とするＨＤＤ装置。
【請求項１２】
前記筐体の圧接面と前記高気密コネクターの圧着材は同一の軟金属材からそれぞれ構成されたことを特徴とする請求項１１に記載のＨＤＤ装置。
【請求項１３】
前記筐体の圧接面と前記高気密コネクターの圧着材は互いに異なる軟金属材から構成されたことを特徴とする請求項１１に記載のＨＤＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク・ドライブ（以下、ＨＤＤ）装置に用いられる高気密コネクターおよびこの高気密コネクターの取り付け方法、該高気密コネクターを有するＨＤＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高気密コネクター（フィード・スルーとも言う）は、金属外環または金属外環の挿通孔に絶縁材を介してリードを気密に封着したもので、気密容器内に収容された電気機器や素子に電流を供給したり、電気機器や素子から信号を外部に導出したりする場合に用いられる。特に金属外環とリードを絶縁ガラスで封着するＧＴＭＳ（Ｇｌａｓｓ−ｔｏ−Ｍｅｔａｌ−Ｓｅａｌ）タイプの高気密コネクターは、整合封止型と圧縮封止型の２種類に大別される。気密封止の信頼性を確保するには、外環およびリードの金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数を適正に選択することが重要となる。封止用の絶縁ガラスは、金属外環とリードの素材、要求温度プロファイルおよびその熱膨張係数によって決定されている。整合封止の場合には、金属材と絶縁ガラスの熱膨張係数が可能な限り一致するように封止素材が選定される。整合封止型高気密コネクターは、気密信頼性ならびに電気絶縁性を確保するため、金属外環およびリード材に広い温度範囲でガラス材と熱膨張係数が一致しているコバール合金（Ｆｅ５４％、Ｎｉ２８％、Ｃｏ１８％）を使用して、両者をホウケイ酸ガラスなどの絶縁ガラスで封着するのが一般的である。
【０００３】
これら高気密コネクターは、パソコン等に搭載するＨＤＤの接続端子にも適用されている。近年のＨＤＤは、大記録容量、高記録密度かつ安定した高速アクセスに加えて静粛性や省電力などが要求されている。これら要求を満足させるため特許文献１に記載されるように、磁気ディスク（プラッタとも言う）を収める筐体にＨｅなどの低密度気体を充填することで、プラッタの高速回転にともなう風損を大幅に低減したＨＤＤがある。Ｈｅや水素などの低密度気体は、分子サイズが極めて小さいため拡散リークしやすいので、これらの低密度気体を筐体内に保持し封入しておくために高気密コネクターが用いられる。従来、高密度ＨＤＤ装置用の高気密コネクターはアルミ合金製筐体の開口部周縁にはんだ接合または接着剤を用いて気密取り付けされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１７１４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来の高気密コネクターおよびＨＤＤ装置は、高気密コネクターをはんだ接合または接着剤を用いてＨＤＤ装置に取り付けるのを前提にしていたために、はんだ材や接着剤が不可欠であり、材料塗布、固着までの位置決め、加熱、冷却あるいは硬化などの各工程に時間や手間を要するという短所があった。
【０００６】
本発明の目的は、上記課題を解消するため提案するものであり、ＨＤＤ装置に冷間圧接できる高気密コネクターを提供し、併せてこの高気密コネクターをＨＤＤ装置に冷間圧接する高気密コネクターの取り付け方法、および該高気密コネクターを有するＨＤＤ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に基づいた高気密コネクターに従えば、ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、金属外環と、この金属外環に封着した絶縁ガラスと、さらにこの絶縁ガラスに貫通封着した導出リードとを備え、金属外環は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部を設けている。
【０００８】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記金属外環は、金属構造材からなり、上記フランジ部は、少なくとも圧接面に塑性変形能の高い軟金属からなる圧着材を有する。
【０００９】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記圧着材は、さらに必要に応じて酸化防止および防汚のための保護膜で表面コーティングされる。
【００１０】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記フランジ部は、圧接面に突起またはクボミを有する。
【００１１】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記突起は、上記フランジ部を周回して設ける。
【００１２】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記クボミは、上記フランジ部を周回した溝状に設ける。
【００１３】
上記高気密コネクターにおいて好ましくは、上記突起または上記クボミは、複数設ける。
【００１４】
この発明に基づいた高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法に従えば、上記高気密コネクターを塑性変形能の高い軟金属材からなる圧接面を有するＨＤＤ装置の筐体（密閉容器）に載置する載置工程と、筐体の圧接面に重ねられた上記高気密コネクターのフランジ部を冷間圧接金型で押圧し、上記フランジ部の圧着材とＨＤＤ装置の圧接面とを固着する冷間圧接工程とを備えている。
【００１５】
上記高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法において好ましくは、上記冷間圧接工程は、前記圧接面の少なくとも一部を切削または研削する前処理工程を含む。
【００１６】
上記高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法において好ましくは、上記冷間圧接工程は、圧接面の一部を押切して表面を開裂させたクボミを設ける前処理工程を備える。
【００１７】
この発明に基づいたＨＤＤ装置に従えば、ＨＤＤ装置を気密に収納した筐体と、この筐体に直接圧接された上記高気密コネクターとを含む。
【００１８】
上記ＨＤＤ装置において好ましくは、上記筐体の圧接面と上記高気密コネクターの圧着材は互いに異なる軟金属材から構成される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、生産性の高いプレス冷間圧接を用いて、常温で高気密コネクターをＨＤＤ装置に取り付けることができるので、ＨＤＤ装置に加熱収縮に起因した歪みや反りが発生しないという利点がある。また、はんだやロウ材などで接合し難い異種金属同士であっても、アウトガスの惧れがある接着剤などを使用しないで、簡便に高信頼性かつ高品質の気密接合を実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
図の指示付番は重複する箇所は省略する場合がある。
【図１】本発明に係る高気密コネクター１０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図２】本発明に係る高気密コネクター２０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図３】本発明に係る高気密コネクター３０を示し、（ａ）は平面図を、（ｂ）は正面断面図を、（ｃ）は下面図を示す。
【図４】本発明に係るＨＤＤ装置への高気密コネクターの取り付け方法の工程フローチャート４０を示す。
【図５】本発明に係るＨＤＤ装置５０の高気密コネクターと筐体との取り付け部を示した部分断面図。（但し、内蔵されるＨＤＤ機構部品および配線は省略している。）
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係る高気密コネクター１０は、図１に示すように、ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、金属外環１１と、この金属外環１１に封着したホウ珪酸ガラスなどの絶縁ガラス１２と、さらにこの絶縁ガラス１２に貫通封着した導出リード１３とを備え、金属外環１１は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部１４を設けている。金属外環１１および導出リード１３は、例えば、インバー合金、コバール合金など不変鋼の金属構造材からなり、フランジ部１４は、少なくとも圧接面１５に、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金などの塑性変形能の高い軟金属からなる圧着材１６を有する。圧着材１６に銅または銅合金を用いる場合には、銅材の酸化を防止する目的で金、ニッケル、錫および錫合金などの保護膜１７で表面コーティングするとよい。圧着材１６および保護膜１７を適用する方法は、金属外環１１を構成する金属構造材に固着または積層できればよく、特に成膜あるいは固定方法は限定されない。上記適用方法には、例えば、各種めっきやクラッドなどが好適に利用できる。
【００２２】
フランジ部１４には、突起またはクボミを設けることができる。例えば、図２または図３に示すように、突起２８またはクボミ３８は、圧接面２５、３５に設けられ、金属構造材、圧着材および保護膜を含むフランジ部を、凸形または凹形に成形するのが好ましい。突起２８またはクボミ３８は、高気密コネクターをＨＤＤ装置の筐体に冷間圧接する際に、圧接表面２５、３５に存在する酸化膜を、面摺動で引き伸ばして開裂させたり、エッジ部分で破壊したりして表出させた両金属の原子同士を、それらが金属結合を形成することのできる距離まで接近させて圧接を助ける働きをする。すなわち、突起２８またはクボミ３８を圧接金型で押圧すると、金属外環２１、３１を構成する高靱性材料の金属構造材が突起２８またはクボミ３８の立体構造を支持するので、フランジ部２４、３４に設けた軟金属の圧着材２６、３６は、その接触表面において塑性流動を起こし、同時に自己の最表面にある保護膜２７、３７と、これと接触するＨＤＤ装置の軟金属表面の酸化膜を破壊すると共に両軟金属を圧縮して金属結合を容易ならしめる機能を有する。
【００２３】
本発明の高気密コネクターにおいて、突起２８またはクボミ３８は、フランジ部２４、３４を周回して設けるのが好ましい。この突起２８またはクボミ３８は複数設けてもよい。
【００２４】
本発明に係る高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法は、図４の工程フローチャート４０に示すように、本発明の高気密コネクターを、ＨＤＤ装置の筐体に設けた塑性変形能の高い軟金属材から構成した圧接面に載置する載置工程４１と、筐体の圧接面に重ねられた上記高気密コネクターのフランジ部を冷間圧接金型で押圧し、該フランジ部の圧着材とＨＤＤ装置の圧接面とを固着する冷間圧接工程４２とを備える。ＨＤＤ装置の筐体は、高気密コネクターが載置され、かつ高気密コネクターのフランジ部の圧着材と圧接される圧接面を有し、少なくとも該圧接面の表面は、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金などの塑性変形能の高い軟金属材から構成される。
【００２５】
本発明に係る高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法において、上記圧接工程は、圧接面に存在する酸化膜を減少させる目的で、圧接面の少なくとも一部を切削または研削する前処理工程４２−１を含んでもよい。
【００２６】
また、上記高気密コネクターのＨＤＤ装置への取り付け方法において、上記前処理工程は、圧接面の一部をポンチなどの押圧治具を用いて押切して表面を開裂させたクボミを設ける前処理工程４２−１を備えるのが好ましい。
【００２７】
本発明に係るＨＤＤ装置５０は、図５の部分断面図に示すように、例えば、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータ（図示せず）などの主要部を気密に収納した筐体１００と、この筐体に直接圧接された前述の高気密コネクター２００とを有し、高気密コネクター２００は、金属外環５１に、この金属外環５１に封着した絶縁ガラス５２と、さらにこの絶縁ガラス５２に貫通封着した導出リード５３とを備え、金属外環５１は、その外周にＨＤＤ装置５０と圧接されたフランジ部５４を有する。ＨＤＤ装置５０の筐体１００および高気密コネクター２００のフランジ部５４に圧接面５５を有し、圧接面５５は、気密容器の外側または内側の何れか片方、または外側と内側の両方に高気密コネクター２００のフランジ部５４を周回した溝状の圧痕５７を有する。ＨＤＤ装置５０は、筐体に気密コネクターを挿着した挿着孔を有し、この挿着孔の縁を周回するように気密コネクターのフランジ部５４を圧接した圧接面５５が設けられている。筐体１００は放熱性、寸法精度に優れるアルミダイキャストが用いられることが多い。アルミニウムは軟金属でもあるので、高気密コネクター２００のフランジ部５４に設けた圧着材５６と直接冷間圧着することができる。この場合、ＨＤＤ装置側の圧接面５５と高気密コネクター側の圧着材５６とは互いに異なる軟金属材から構成される。ＨＤＤ装置５０の筐体１００がアルミニウム以外の金属材で構成される場合には、少なくとも筐体１００の圧接面５５の表面に金、銀、銅、アルミニウム、金合金、銀合金、銅合金、アルミニウム合金などの塑性変形能の高い軟金属材から構成される第二の圧着材を設けるとよい。第二の圧着材に銅または銅合金を用いる場合には、該圧着材の酸化を防止する目的で金、錫、ニッケルなどの保護膜を表面コーティングすると好ましい。
【実施例】
【００２８】
本発明の実施例１の高気密コネクター１０は、図１に示すように、ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、コバール合金の金属外環１１と、この金属外環１１に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス１２と、さらにこの絶縁ガラス１２に貫通封着したコバール合金の導出リード１３とを備え、金属外環１１は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部１４を設けている。このフランジ部１４は、圧接面１５に、銅からなる圧着材１６を有する。さらに、圧着材１６は銅の酸化を防止する目的でニッケルの保護膜１７で表面コーティングしている。
【００２９】
実施例１で圧着材１６は、金属外環１１の圧接面１５のみに設けているが、金属外環１１の全表面に銅の圧着材１６を設け、さらにこの銅表面をニッケルの保護膜１７で表面全体をコーティングしたものに変形できる。
【００３０】
本発明の実施例２の高気密コネクター２０は、図２に示すように、ＨＤＤ装置に気密固着される高気密コネクターであって、コバール合金の金属外環２１と、この金属外環２１に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス２２と、さらにこの絶縁ガラス２２に貫通封着したコバール合金の導出リード２３とを備え、金属外環２１は、その外周に冷間圧接するための圧着代となるフランジ部２４を設けている。このフランジ部２４は、圧接面２５に、銅からなる圧着材２６を有する。さらに、圧着材２６は銅の酸化を防止する目的でニッケルの保護膜２７で表面コーティングしている。さらにフランジ部２４には、圧着材２６の保護膜２７と、ＨＤＤ装置の圧着基部の表面酸化膜とを破壊するとともに表出した両金属原子を圧縮する突起２８を設ける。突起２８は、フランジ部２４を周回して設ける。
【００３１】
実施例２の圧着材２６は、金属外環２１の圧接面２５のみに設けているが、金属外環２１の全表面に銅の圧着材２６を設け、さらにこの銅表面をニッケルの保護膜２７で表面コーティングしたものに変形できる。図３の実施例３の高気密コネクター３０に示すように、フランジ部２４の突起２８に替えてクボミ３８(実施例３では溝状)を設けてもよい。この突起２８またはクボミ３８は平行して複数条設けてもよい。
【００３２】
上記実施例の高気密コネクターは、図４に示す工程フローチャート４０により、ＨＤＤ装置へ取付けられる。すなわち、フランジ部の圧接面に銅の圧着材とニッケルの保護膜を有する本発明の高気密コネクターを、ＨＤＤ装置の筐体に設けたアルミニウムからなる圧接面に載置する載置工程４１と、筐体のアルミニウム圧接面に重ねられた高気密コネクターのフランジ部を冷間圧接金型で押圧して、該フランジ部の圧着材とＨＤＤ装置の圧接面とを固着する冷間圧接工程４２によって冷間圧接される。従って、高気密コネクターとＨＤＤ装置は、高気密コネクター側の銅とＨＤＤ装置側のアルミニウムとを冷間圧接する。
【００３３】
冷間圧接工程４２は、さらに必要に応じて圧接面に存在する酸化膜を減少させる目的で、圧接面の少なくとも一部を切削または研削する前処理工程４２−１を含んでもよい。または、切削または研削に替えて冷間圧接工程４２に、圧接面の一部を押圧ダイスで押切して表面を開裂させたＶ字状の切れ込みクボミを設ける前処理工程４２−１を備えてもよい。
【００３４】
実施例５の本発明のＨＤＤ装置５０は、図５の部分断面図に示すように、ボイス・コイル・モータ、ヘッド・スタック・アッセンブリ、ディスク、スピンドル・モータの機構部（図示せず）を気密に収納したアルミニウムの筐体１００と、この筐体１００に直接圧接された高気密コネクター２００とを有し、高気密コネクター２００は、コバール合金の金属外環５１に、この金属外環５１に封着したホウ珪酸ガラスの絶縁ガラス５２と、さらにこの絶縁ガラス５２に貫通封着したコバール合金の導出リード５３とを備え、金属外環５１は、その外周にＨＤＤ装置の筐体１００と圧接されたフランジ部５４を有する。ＨＤＤ装置５０の筐体１００および高気密コネクター２００のフランジ部５４に圧接面５５を有し、圧接面５５は、銅およびアルミニウムからなる圧着材５６で構成される。さらに圧接面５５は、筐体１００の外側と内側の両方に高気密コネクター２００の挿着孔を取り囲む溝状の圧痕５９を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明はＨＤＤ用の高気密コネクターに適用でき、特にＨｅガス等の低密度ガスを封入し筐体（密閉容器）の高気密性が要求されるＨＤＤに好適に利用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１０，２０，３０,２００・・・高気密コネクター、
１１，２１，３１，５１・・・金属外環、
１２，２２，３２，５２・・・絶縁ガラス、
１３，２３，３３，５３・・・導出リード、
１４，２４，３４，５４・・・フランジ部、
１５，２５，３５，５５・・・圧接面、
１６，２６，３６，５６・・・圧着材、
１７，２７，３７・・・保護膜、
２８・・・突起、  ３８・・・クボミ、
４０・・・工程フローチャート、
４１・・・載置工程、  ４２・・・冷間圧接工程、  ４２−１・・・前処理工程
５０・・・ＨＤＤ装置、  ５９・・・圧痕、  １００・・・筐体。
【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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