(57)【要約】【課題】高信頼性のシールされたＨＤＤを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態のＨＤＤ１は、密閉されたＨＤＤである。ベース１０２は、その底に、貫通した孔である開口２５１を有しており、その開口２５１を塞ぐようにフィード・スルー１５０が配置されている。フィード・スルー１０５のフランジ１５０は開口２５１より大きな外形を有し、その周縁部がベース１０２との間の半田接合部２６１で半田により接合される。半田接合部２６１の半田は、Ｓｎを主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む。この半田は、−１５０℃から１２０℃の範囲でγ相となる。従って、ＨＤＤ１が低温に長時間放置された場合であっても半田接合部２６１が破損せず、ヘリウム・ガスのリークが起きることがない。【選択図】図３
2009097026.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールされた筐体と、
前記筐体内の記憶媒体と、
前記筐体に接合され、前記記憶媒体と外部ホストとの間の信号を伝送するコネクタと、
前記コネクタを前記筐体に接合し、第１主成分である錫と第２主成分であるインジウムとがなす結晶構造は少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である、半田と、
を有するデータ記憶装置。
【請求項２】
前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む、
請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項３】
前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む、
請求項２に記載のデータ記憶装置。
【請求項４】
前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む、
請求項２に記載のデータ記憶装置。
【請求項５】
前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む、
請求項２に記載のデータ記憶装置。
【請求項６】
前記コネクタは、フランジと、前記フランジの孔に固定されているピンと、前記フランジの孔と前記ピンとの間を埋めるシール材と、を有している、
請求項１に記載のデータ記憶装置。
【請求項７】
シールされた筐体と、
前記筐体内の記憶媒体と、
前記筐体に接合され、前記記憶媒体と外部ホストとの間の信号を伝送するコネクタと、
前記コネクタを前記筐体に接合し、錫を主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む、半田と、
を有するデータ記憶装置。
【請求項８】
前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む、
請求項７に記載のデータ記憶装置。
【請求項９】
前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む、
請求項８に記載のデータ記憶装置。
【請求項１０】
前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む、
請求項８に記載のデータ記憶装置。
【請求項１１】
前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む、
請求項８に記載のデータ記憶装置。
【請求項１２】
前記コネクタは、フランジと、前記フランジの孔に固定されているピンと、前記フランジの孔と前記ピンとの間を埋めるシール材と、を有している、
請求項７に記載のデータ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ記憶装置に関し、特にシールされた筐体内部に低密度気体が封入されたデータ記憶装置の半田接合部に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、大容量・高記録密度、さらには高速アクセスに対する要求から、磁気ディスクを高速回転させ、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）を高速駆動させている。このため、少なからず、空気の乱れ（風乱）が生じ、磁気ディスクやＨＧＡに振動が発生する。この風乱振動は、高密度に記録された磁気ディスク上のデータにヘッドを位置決めする際の大きな障害となる。風乱の発生はランダムであり、その大きさや周期を予測することは難しく、迅速かつ正確な位置決め制御は、複雑・困難になるためである。また、風乱振動は騒音の要因ともなり装置の静粛性を損なう要因ともなる。
【０００３】
高速回転に伴う装置内の空気の作用で発生する問題としては、上記以外に消費電力の増加がある。磁気ディスクを高速で回転させると、その近傍の空気も一緒に引きずられて回転する。一方、磁気ディスクから離れた空気は静止しているため、この間にせん断力が発生し、ディスク回転を止めようとする負荷となる。これは風損と呼ばれ、高速回転になればなるほど大きくなる。この風損に逆らって高速回転を行うには、モータは大きな出力を必要とし、大きな電力を必要とする。
【０００４】
ここで、前記風乱及び風損は装置内部の気体の密度に比例することに着目し、密封されたＨＤＤ内において、空気の代わりに低密度の気体を封入して風乱や風損を低減しようとするアイデアがある。低密度の気体としては、水素やヘリウムなどが考えられるが、実使用を考慮すると、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適と考えられる。ヘリウム・ガスを密閉したＨＤＤでは、上記問題を解決し、迅速かつ正確な位置決め制御、省電力、良好な静粛性を実現できる。
【０００５】
しかし、ヘリウムは、その分子がきわめて小さく、拡散係数は大きいため、通常のＨＤＤに用いられている筐体では、密閉性が低く、通常使用中に、ヘリウムが簡単に漏出してしまうという課題があった。そこで、ヘリウム・ガスなどの低密度の気体を密封可能にすべく、例えば、下記特許文献１のような従来例が提案されている。
【０００６】
この従来例では、筐体内のＦＰＣアセンブリと筐体外の回路基板をつなぐフィード・スルーがベースの開口部に取り付けられ、カバーにより密閉筐体とされる磁気ディスク装置が示されている。そして、筐体内のヘリウムが漏れる可能性が高い箇所である、ベースとカバーの接合部分については、該接合部分を完全に密封すべく、アルミダイキャストで成型されたベースとアルミのカバーをレーザ溶接するようにしている。また、筐体内のヘリウムが漏れる可能性が高い箇所である、フィード・スルーの取り付け部については、該取り付け部を完全に密封すべく、フィード・スルーをフランジと、フランジにガラス等のシール材で固定された複数のピンとで構成し、フランジをベースの底面の開口部周縁に半田接合している。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００６８６６６号明細書
【特許文献２】特許第３５６２８９１号
【特許文献３】特開２００７−１０５７５０号公報
【非特許文献１】長崎誠三、固体物理、１（１９６７）４７−５１、"スズの第３の顔."
【非特許文献２】Y. Koyama and H. Suzuki, Acta metal., 37 (1989) 597-602, "The Simple Hexagonal to β-Sn Martensitic Transformation in Sn-(7.0-9.5)at.% In Alloys."
【非特許文献３】H. Okamoto, Phase Diagrams for Binary Alloys, ASM International, Materials Park, OH, (2000) 491.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、フィード・スルーのピンは、シール材によってフランジに固定される。シール材としてはガラスを使用することが多いが、このガラスの熱膨張係数は、ベースに使用されるアルミと大きく異なる。熱応力によるシール材の破損を避けるため、フランジの熱膨張係数は、シール材の熱膨張係数とベースの熱膨張係数の間にあることが好ましい。
【０００８】
一方、フランジの熱膨張係数がベースの熱膨張係数と異なるため、環境温度変化によって、フランジとベースとの半田接合部に大きな熱応力が加わる。これに対して、一般的に使用される半田は、材料耐力が低い。このため、ＨＤＤの使用時における温度環境の変化に伴う熱応力に対して、フィード・スルーとベースとの半田接合における十分な接合信頼性を確保することが重要である。
【０００９】
さらに、ＨＤＤは、常温だけでなく、９０℃（３６３Ｋ）や−４０℃（２３３Ｋ）といった過酷な条件下でも動作可能なことが求められている。一般的な無鉛半田材料は錫(Ｓｎ)を主成分とする合金である。この合金は、上記非特許文献１に記載のように、相変態（転移）を起こす。すなわち、動作温度を−４０℃（２３３Ｋ）まで下げた場合、β−Ｓｎ構造からα−Ｓｎ構造へ相変態が起き、半田接合部が破損しヘリウム・ガスがリークする可能性が高まる。
【００１０】
また、上記非特許文献２に記載のように、錫とインジウム（Ｉｎ）の合金系でＳｎ−（７．０−９．５）ａｔ．％Ｉｎ合金はマルテンサイト変態することが報告されている。単純六方構造とβ−Ｓｎ構造間でマルテンサイト変態が起きると、レンズ状のマルテンサイトに起因した表面起伏が生じ、起伏凹凸に起因した応力集中から、亀裂進展の可能性がある。結果として、ヘリウム置換した構造をとるＨＤＤでは、ヘリウム・ガスがリークする可能性が生じる。
【００１１】
上記特許文献２に記載の「無鉛半田およびその使用方法」において、特許請求の範囲に記載の請求項１では、「０.１〜５７％のビスマスまたは０.１〜５０％のインジウムと、残部がスズおよび通常の不純物とを含むスズ合金からなる無鉛半田において、スズ合金が、更に、コバルト０.００１〜５％を含み、ビスマスを５〜５７％（但し５〜７％を除く）、インジウムを３〜５０％（但し３〜７％を除く）としたことを特徴とする無鉛半田」が提案されている。しかしながら、広い温度範囲で機械的な信頼性を得るためのインジウムの組成範囲について錫合金の最適な組成範囲は開示されていなかった。
【００１２】
上記特許文献３でも同様に、〔００４４〕段落に記載のように、サイクル条件−４０℃〜１２５℃保持時間３０分間サイクル移行時間５分間１０００サイクルの試験を行っている。しかしながら、低温に長い時間放置することによる時効効果について配慮した錫合金の最適な組成範囲は提案されていなかった。
【００１３】
従って、−４０℃から９０℃の間におけるＨＤＤの実使用において信頼性が高く、低温に長時間放置された場合であっても破損せずヘリウム・ガスのリークが起きることがない接合半田部が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様に係るデータ記憶装置は、シールされた筐体と、前記筐体内の記憶媒体と、前記筐体に接合され前記記憶媒体と外部ホストとの間の信号を伝送するコネクタと、前記コネクタを前記筐体に接合する半田とを有する。この半田は、第１主成分である錫と第２主成分であるインジウムとを有し、これらがなす結晶構造は少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である。この組成及び結晶構造を有する半田は、−４０℃から９０℃の温度範囲おいて構造相変態を起こさないため、半田接合の信頼性を高めることができる。
【００１５】
本発明の他の態様に係るデータ記憶装置は、シールされた筐体と、前記筐体内の記憶媒体と、前記筐体に接合され前記記憶媒体と外部ホストとの間の信号を伝送するコネクタと、前記コネクタを前記筐体に接合する半田とを有する。この半田は錫を主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む。この組成及び結晶構造を有する半田は、−４０℃から９０℃の温度範囲おいて構造相変態を起こさないため、半田接合の信頼性を高めることができる。
【００１６】
好ましくは、前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む。これらの添加元素は錫と金属間化合物を形成し、亀裂進展速度を遅くすることができる。さらに好ましくは、前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む。あるいは、前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む。もしくは、前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む。これらにより、半田の融点が低下すると共に、亀裂進展速度が遅くできる金属間化合物を形成することができる。
【００１７】
好ましい例において、前記コネクタは、フランジと、前記フランジの孔に固定されているピンと、前記フランジの孔と前記ピンとの間を埋めるシール材とを有している。本発明の半田は、このコネクタの接合に特に有用である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、半田組成を最適化することにより、−４０℃に放置した場合にも半田の亀裂を回避し、亀裂の進展による部品破断を回避でき、信頼性の高いデータ記憶装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本実施形態においては、データ記憶装置の例として、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について説明する。本形態のＨＤＤは密閉された筐体を有し、その内部に低密度気体が封入されている。使用する低密度気体は、水素やヘリウムが考えられるが、効果が大きく、安定していて安全性の高いヘリウムが最適である。従って、以下においてはヘリウムを使用する例を説明する。
【００２０】
本実施形態は、ＨＤＤのベースに対するコネクタの一例であるフィード・スルーの接合にその特徴の一つを有している。本形態において、フィード・スルーは筐体に半田接合される。図１は、ベース１０２、トップ・カバー２０１及びベース１０２の底面に接合されたフィード・スルー１５０を模式的に示す断面図である。図１において、筐体内の各構成要素は省略してある。これらについては後に説明する。図２は、フィード・スルー１５０の構造を模式的に示す斜視図であり、ＨＤＤ１の外側に露出する面が上を向いている。
【００２１】
図１に示すように、ベース１０２は、その底に、貫通した孔である開口２５１を有しており、その開口２５１を塞ぐようにフィード・スルー１５０が配置されている。また、フィード・スルー１５０は、ベース１０２の外側底面に形成された凹部２５６内に配置されている。図２に示すように、フィード・スルー１５０は、フランジ１５１と、フランジ１５１を貫通し、フランジ１５１に垂直に保持された複数のピン１５２とを有している。ピン１５２の周囲にはガラスもしくはセラミック等のシール材料１５３が充填され、ピン１５２とフランジ１５１の間が密閉封止されている。収容空間内において、ピン１５２はＦＰＣコネクタ１２１に電気的かつ物理的に接続され、ベース１０２の外部において制御回路基板（図２において不図示）に電気的かつ物理的に接続される。
【００２２】
密封型ＨＤＤにおいては、封入された低密度気体のヘリウムを保持する必要があるため、フィード・スルー１５０と、ベース１０２との間の接合は高い気密性能が要求される。そのため、フィード・スルー１５０とベース１０２との間は半田付けによる封止が行われる。図３（ａ）は、ベース１０２に固定されたフィード・スルー１５０及びその近傍の構造を模式的に示す平面図であり、ＨＤＤ１の外側からベース１０２の底面を見た状態を示している。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ切断線における断面図である。図３（ｂ）において、下側がＨＤＤ１の密閉された内部空間である。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、フィード・スルー１５０は２列に配列されたピン１５２を有しており、各列が延びる方向が長手方向であり、その長手方向の垂直方向であって、各列が並ぶ方向が短手方向となっている。フィード・スルー１５０の外形、つまりフランジ１５１の外形は長円形であり、長手方向に延びる平行直線状の２辺と、これら各辺端を結合する２つの半円状の２辺とを有している。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、ベース１０２の底面にはベース１０２を貫通する開口２５１が設けられ、開口２５１の装置外部側周辺にはフィード・スルー１５０の搭載面２５２が設けられている。フィード・スルー１５０はベース１０２外部から、ベース１０２の開口２５１を密閉するように、ベース１０２に取り付けられている。フィード・スルー１５０のフランジ１５１は開口２５１より大きな外形を有し、その周縁部がベース１０２との間の半田接合部２６１で半田により接合される。
【００２５】
具体的には、図３（ｂ）に示すように、この搭載面２５２は、開口２５１から見てベース外部側に向かって形成されたひな壇形状における複数段のうちの一つである。具体的には、ベース１０２の外側底面２５５には、開口２５１の周囲の凹部２５６が形成されており、その凹部２５６内にレベルの異なる３つの段２５２〜２５４が形成されている。各段２５２〜２５４は、開口２５１の周囲を囲むように形成されている。最も開口２５１に近く、その開口２５１の外縁を画定する段２５２がフィード・スルー搭載面２５２である。
【００２６】
フィード・スルー１５０のフランジ１５１の外形は開口２５１よりも大きく、フランジ１５１の周縁部をフィード・スルー搭載面２５２にベース１０２の外部側から載置し、フランジ１５１の周縁部をベース１０２の凹部２５６に半田付けにて接合し、半田接合部２６１を形成する。半田接合部２６１は、フランジ１５１側面と凹部２５６内面との間の他、フランジ１５１底面とフィード・スルー１５０搭載面２５２との間にも形成される。
【００２７】
フランジ１５１の材料は、ガラス等のシール材料１５３及びベース１０２の材料に適合し、シール材料１５３及び半田接合部２６１にかかる応力を低減するように選択される。ベース１０２がアルミニウムである場合は、フランジ１５１はスチールあるいはステンレス・スチールであることが望ましい。これらの熱膨張係数は、アルミニウムの熱膨張係数とガラスの熱膨張係数の間にあるからである。具体的には、ガラスなどのシール材料１５３の熱膨張係数は最大１０（ｐｐｍ／ｄｅｇ．Ｃ）程度、スチールの熱膨張係数は１３〜１７（ｐｐｍ／ｄｅｇ．Ｃ）程度、アルミダイキャスト材の熱膨張係数は略２０（ｐｐｍ／ｄｅｇ．Ｃ）である。
【００２８】
ここで、半田は材料としての耐力がスチール、アルミニウムなどの一般的な金属と比べて低い。フィード・スルー１５０のフランジ１５１とベース１０２の材料との間には熱膨張係数の相違が存在するため、ＨＤＤ１の使用時における温度環境の変化に伴う変形によって、耐力の低い半田接合部２６１に応力が加わる。半田接合部２６１の耐力が低すぎる場合、図４に示すように、この応力によって、半田接合部２６１のクラック２７１が発生し、半田接合部２６１内に貫通パスが形成され、十分な封止性能を確保できない恐れがある。
【００２９】
従って、半田接合部２６１は、相応の応力に耐えることができる半田で形成されていることが必要となる。ここで、錫（Ｓｎ）を主成分とする無鉛半田を使用する場合、温度変化に伴う構造相変態を考慮することが必要となる。好ましい無鉛半田は、錫を第１主成分とし、インジウム（Ｉｎ）を第２主成分とする合金である。第１主成分は含有率が最も大きい成分であり、第２主成分はその次の含有率の成分である。
【００３０】
錫合金は、温度に応じて相変態（転移）を起こすことが知られている。典型的な相変態は、β−Ｓｎ構造とα−Ｓｎ構造の間の相変態である。この相変態が起きると、半田接合部２６１が破損しヘリウム・ガスがリークする可能性が高まる。また、錫とインジウムの合金系でＳｎ−（７．０−９．５）ａｔ．％Ｉｎ合金は、マルテンサイト変態する。単純六方構造とβ−Ｓｎ構造間でマルテンサイト変態が起きると、半田接合部２６１にレンズ状のマルテンサイトに起因した表面起伏が生じ、起伏凹凸に起因した応力集中から、亀裂進展の可能性がある。結果として、半田接合部２６１からヘリウム・ガスがリークする可能性が生じる。
【００３１】
本形態においては、氷点下も動作温度保証範囲であるＨＤＤ１、特に低密度気体であるヘリウム・ガスを充填することで高ＴＰＩを実現する密閉されたＨＤＤ１において、−４０℃から９０℃の温度範囲で構造相変態が起こらない組成範囲の半田を使用する。具体的には、半田材料としてＳｎ−Ｉｎ系の合金を使用し、上記温度範囲においてγ相であり、他の相へ相転移しない組成を選択する。これによって、ＨＤＤ１の設計使用（動作）条件における密閉構造の高信頼性を実現することができる。
【００３２】
図５は、Ｓｎ−Ｉｎ系の平衡状態図を示している。図５において、縦軸は温度を示し、横軸は原子％もしくは重量％による組成を示している。横軸における最も左の点はＩｎが１００％の組成であり、最も右の点はＳｎが１００％の組成である。横軸において左から右に移動するにつれてＩｎの含有率が低下し、Ｓｎの含有率が増加する。このダイアグラムにおいて、Ｌは液体であることを示し、α、β及びγはそれぞれの固体の相状態を示している。ｘ＋ｙとの符号は、ｘとｙの二つの相が共存していることを意味する。なお、このダイアグラムは上記非特許文献３からの引用である。
【００３３】
本形態においては、半田接合部２６１に使用する半田材料として、少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である組成のＳｎ−Ｉｎ系合金を使用する。これは、図５のダイアグラムにおける斜線で囲まれた領域に入る組成のＳｎ−Ｉｎ系合金である。より具体的には、具体的には、−１５０℃から１２０℃の範囲でγ相となるＳｎ−(１５〜２７)ａｔ．％Ｉｎ合金を用いる。
【００３４】
この組成の合金は、−１５０℃から１２０℃の範囲で単純六方構造をとる単相領域であり、常圧では構造相変態が起こらないため、機械的な信頼性が向上する。なお、気圧の大きな変化があると結晶構造が変化する場合もありうるが、ＨＤＤ１の実際の使用環境化においては、結晶構造が変化するほどの気圧変化は実質的に起きない。従って、１気圧において−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造が維持されるＳｎ−Ｉｎ系合金を使用すれば、高信頼性の半田接合部２６１を実現することができる。
【００３５】
図５の平衡状態図から理解されるように、１５ａｔ．％よりもＩｎ濃度を低下したＳｎ−Ｉｎ合金は、温度低下に伴い、単純六方構造からβ−Ｓｎ構造へ相変態するか、或いは二相共存状態となる。析出するβ−Ｓｎは更に温度低下或いは応力集中によりα−Ｓｎへ変態する可能性があるため、好ましくない。また、２７ａｔ．％よりもIn濃度を高めたＳｎ−Ｉｎ合金は、ｆｃｔ（ｂｃｔ）構造をとるβ相が第２相としてγ相の母相から析出し、二相分離が進行し、結晶粒界に応力集中する可能性がある偏析が生じるため、好ましくない。
【００３６】
半田接合部２６１に使用する半田材料として、Ｓｎ−Ｉｎ合金に少量の特定の他の元素を添加することが好ましい。具体的には、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）あるいはコバルト（Ｃｏ）のいずれかを添加することが好ましい。これらの添加元素は、Ｓｎと金属間化合物を形成し、半田接合部２６１における亀裂進展速度を遅くすることができる。
【００３７】
特に好ましい含有率は、Ｃｏ、Ａｇ、そしてＣｕのそれぞれに対して、０．００１〜１ａｔ．％、０．１〜３．８ａｔ．％、そして０．１〜１．３ａｔ．％である。これらの範囲にある各添加元素は、半田の融点が低下させると共に、亀裂進展速度を遅くする金属間化合物を形成することができる。これにより、半田接合部２６１の製造容易性や信頼性をより高めることができる。なお、添加元素を加えた場合であっても、第１及び第２主成分であるＳｎとＩｎとは単純六方構造を構成し、第２の添加元素が第２相として微量の金属間化合物を生成させる。
【００３８】
以上のように半田の組成を制御して、ＨＤＤ１の動作保証温度範囲内でβ−Ｓｎ構造をとらない半田を用いることにより、温度変化に伴う半田の相変態が起きなくなる。これにより、低温側の動作保証範囲である−４０℃にＨＤＤ１を放置した場合にも半田接合部２６１の亀裂が発生する可能性を回避し、亀裂の進展による部品破断の危険を回避でき、信頼性の高い密閉されたＨＤＤ１を提供できる。
【００３９】
次に、本発明に従った組成の半田とその比較例の実験結果について説明する。ヘリウム置換したＨＤＤ用のはんだ封止用合金として、Ｓｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金を用いた。代表的な組成としてＳｎ−１５ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２１ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２７ａｔ．％Ｉｎ合金の３組成の合金を選択した。ＳｎとＩｎの原子量としてそれぞれ１１８．７１と１１４．８１８を用いると、前記３合金の重量（ｗｔ．）％表示は、それぞれ、ほぼＳｎ−１４．５８ｗｔ．％Ｉｎ、Ｓｎ−２０．４５ｗｔ．％Ｉｎ、Ｓｎ−２６．３５ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。
【００４０】
各合金を真空溶解し、０．８ｍｍの厚さに室温で圧延して脱脂後、真空封入し融点直下で３日間溶体化処理を行なった。その後、１Ｋ／ｓ程度の温度変化で室温に戻し、弗酸と硝酸の混合液で化学研磨を行ない室温で組織観察を行なった。結果、粒界に偏析は認められなかった。また、Ｘ線ディフラクトメータを用いてこれらの合金のＸ線反射曲線を測定したところ、−４０℃（２３３Ｋ）から９０℃（３６３Ｋ）の温度範囲において単純六方構造で説明できるＸ線回折ピークだけが観測された。Ｘ線源としてＮｉフィルタを用いて単色化した銅の特性Ｘ線を用いた。この結果から、これらの結果から、動作保証温度範囲でＳｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金の相分離が進行せず、機械的に高い信頼性が得られることが明らかとなった。
【００４１】
上記本発明に従う例であるＳｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金に代わり、Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金を用いたことを除き、上記例と同様の熱処理を経て合金組織観察を行った。また、これらの３組成の半田を用いてシールドファイルの試作を行なった。Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金は重量（ｗｔ．）％表示でＳｎ−１１．６５ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当し、Ｓｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金はＳｎ−１２．６３ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。また、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金はＳｎ−２８．３２ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。
【００４２】
合金組織観察の結果、室温に冷却直後のＳｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金とＳｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金の場合、室温冷却直後に粒界偏析は認められなかった。Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金では室温放置後２日間経過すると粒界析出が確認され、またＳｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金では室温放置後３日間経過すると粒界析出が確認された。この析出はＸ線反射回折曲線の測定からβ−Ｓｎの析出であるとすれば、平衡状態図からも矛盾なく説明できることを確認した。一方、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金で粒界偏析が認められた。この析出に対応したＸ線反射回折曲線も観測されたことから、粒界にはＩｎ濃度の高いβ相が析出していると考えられる。このβ相は放置温度の変化によりＩｎ濃度の固溶限が異なるため、熱履歴による粒界の形状変化が生じることが明らかになった。
【００４３】
以下において、本形態のＨＤＤ１の全体構成について説明する。図６は、本実施形態に係る密封型ＨＤＤ１の構成を模式的に示す斜視図である。ＨＤＤ１は、ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）１０と、ＨＤＡ１０の外部底面に固定された制御回路基板５０とを有している。ＨＤＡ１０の筐体は、上記各構成部品を収容するベース１０２、ベース１０２の上部開口を塞ぐトップ・カバー２０１を有している。ベース１０２及びトップ・カバー２０１が筐体の主要部品となる。ＨＤＤ１は、筐体内にヘリウム・ガスが封入される。制御回路基板５０は、外部ホストとのインターフェース・コネクタ５０１とインターフェース・コネクタ５０１及び各種ＩＣが実装された基板５０２とを有している。ベース１０２とトップ・カバー２０１とが形成する内部の収容空間内には、ＨＤＡ１０を構成する各構成部品が収容されている。
【００４４】
図７に示される収容空間内の各構成要素の動作の制御は、制御回路基板５０上の制御回路が行う。ヘッド・スライダ１０５は、磁気ディスク１０１へアクセスし、データの書き込み及び／又は読み出しを行う。アクチュエータ１０６は、ヘッド・スライダ１０５を保持し、回動軸１０７上で回動して磁気ディスク１０１上でヘッド・スライダ１０５を移動する。アクチュエータ１０６は、駆動機構としてのボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭ）１０９によって駆動される。アクチュエータ１０６及びＶＣＭ１０９のアセンブリは、ヘッド・スライダ１０５の移動機構である。スピンドル・モータ（ＳＰＭ）１０３はベース１０２に固定され、磁気ディスク１０１を所定角速度で回転する。
【００４５】
制御回路基板５０上の制御回路とＶＣＭ１０９との間、その制御回路とＳＰＭ１０３との間及びその制御回路とヘッド・スライダとの間の信号は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）１２２とＦＰＣコネクタ１２１とを介して伝送される。ＦＰＣコネクタ１２１はフィード・スルー１５０に接続されている。フィード・スルー１５０はベース１０２の底面に固定され、ＦＰＣコネクタ１２１と制御回路基板５０とを回路的（電気的）かつ物理的に接続している。従って、フィード・スルー１５０は、制御回路とヘッド・スライダとの間、あるいはホストと磁気ディスク１０１との間の信号を伝送する。
【００４６】
最後にＨＤＤ１の製造工程を説明する。ＨＤＤ１の製造工程は、まず、ベース１０２をダイキャストや切削を使用して製造し、さらに、ベース１０２の底の開口をあける。この開口を塞ぐようにフィード・スルー１５０を半田によって接合する。この半田は、上記組成の、Ｓｎ−Ｉｎ系合金で形成されている。次にアクチュエータ１０６とヘッド・スライダ１０５とのアセンブリであるヘッド・スタック・アセンブリ（ＨＳＡ）の他、ＳＰＭ１０３、磁気ディスク１０１などを、フィード・スルー１５０を接合したベース１０２内に実装し、その後、ヘリウム・ガス雰囲気内で、トップ・カバー２０１をベース１０１に固定する。典型的には、レーザ溶接あるいは半田接合を使用して、トップ・カバー２０１をベース１０１に固定する。これによって、筐体内の空間２１３にヘリウム・ガスを封入する。最後に、制御回路基板５０をＨＤＡ１０に実装し、ＨＤＤ１が完成する。
【００４７】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加することが可能である。例えば、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のデータ記憶装置に適用してもよい。また、半田接合部の耐力及び収容空間内への半田接合による汚染の点から、フィード・スルーはベースの外側に配置して半田接合することが好ましいが、設計によっては、ベースの内側において半田接合してもよい。また、フィード・スルーは、ヘッド・スライダとＶＣＭの信号の双方あるいはその一方のみを伝送するように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態に係るベース、トップ・カバー及びベースの底面に接合されたフィード・スルーを模式的に示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るフィード・スルーの構造を模式的に示す斜視図であり、ＨＤＤの外側に露出する面が上を向いている。
【図３】本実施形態に係るベースに固定されたフィード・スルー及びその近傍の構造を模式的に示す図である。
【図４】本実施形態に係る半田接合部の構造を模式的に示す拡大断面図である。
【図５】Ｓｎ−Ｉｎ系の平衡状態図である。
【図６】本実施形態に係る密封型ＨＤＤの構成を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態に係るＨＤＤ本体の内部構成を模式的に示す上面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ハードディスク・ドライブ、１０  ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）
５０  制御回路基板、１０１  磁気ディスク、１０２  ベース
１０３  スピンドル・モータ（ＳＰＭ）、１０５  ヘッド・スライダ
１０６  アクチュエータ、１０７  回動軸、１０９  ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
１２１  ＦＰＣコネクタ、１２２  ＦＰＣ、１５０  フィード・スルー
１５１  フランジ、１５２  ピン、１５３  シール材、２０１  トップ・カバー
２１３  筐体内空間、２５１  開口、２５２  フィード・スルー搭載面
２５３、２５４  段、２５５  ベース１０２の外側底面、２５６  凹部
２６１  半田接合部、５０１  外部ホストとのインターフェース・コネクタ
５０２  インターフェース・コネクタ及び各種ＩＣが実装された基板
【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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