JP3762635B2 - ハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータをハードディスクドライブに組み付けた時、スピンドルモータの円盤状フランジとベースプレートとの間が外部と連通するのを防止し、外気の汚染物がハードディスクドライブのクリーンエリアに侵入するのを阻止するハードディスク駆動用スピンドルモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブには、益々、記憶密度の高度化と、記録データの読み取り速度の高速化と、迅速で高い処理量を得るためのアクセス時間の短縮化、そのための回転速度の高速化、及び、小型化が必要になっている。
【０００３】
このハードディスクドライブにおいて、以上の性能・特性を故障なく長時間（例えば５年）発揮するためには、ハードディスクドライブのクリーンエリアを汚染することがないようにしなければならない。
【０００４】
このような汚染は、スピンドルモータの、スピンドルシャフトに備えた円盤状フランジとこのフランジが取り付けられるベースプレートとの間が外気に連通している場合にも起こり得るため、この間は外気から完全に密封されていなければならない。
【０００５】
米国特許第５，６６１，３５２号は、固定シャフトとこれと一体の円盤状フランジを有し、固定シャフト及び円盤状フランジを固定シャフトの下方に形成された雄ねじ付き取付部で円盤状フランジの下方のベースプレートに螺合固定している。取付部にはコンタクトピンが挿通された保持輪が挿入固定されており、円盤状フランジの下面には可撓性回路基板（以下、「ＦＰＣ基板」という）が配設されている。
【０００６】
ＦＰＣ基板は、保持体上方の円板部と、それから円周方向外側へ延びる延出部と、これの外端から円周方向へ延びる扇形部とから成り、それにそれぞれの一端が対応のコンタクトピンに他端が対応のステータコイルの接続端子に接続されたプリント配線が形成されている。
【０００７】
円盤状フランジとベースプレートとの間に、弾性体のリング状のシール部材がＦＰＣ基板の延出部を円周方向に横切り保持輪に共軸に設置されている。そして、このシール部材はベースプレートによって上方へ押されて円盤状フランジの下面に弾性変形されて押圧されている。このようにして、シール部材によりスピンドルモータの、円盤状フランジとベースプレートとの間の、シール部材の外側の空間部を内側の空間部から封止するようになっている。
【０００８】
しかし、この公知技術では、シール部材は、ＦＰＣ基板の延出部を横切るために、延出部を横切る部分が他の部分よりもＦＰＣ基板の厚さだけ下がる段差が生じており、この段差部分（過渡領域）でシール部材の圧縮率が急激に変化する。そしてまた、ＦＰＣ基板の延出部の側壁と円盤状フランジとで形成される角部にシール部材がついて行けずその部分が丸みを帯びるだけそこに僅かながら隙間ができ、この隙間を介して円盤状フランジとベースプレートとの間でシール部材の外側の部分とシール部材の内側の空間が連通してしまう。このため、この空間は円盤状フランジの取付部の雄ねじとこれに嵌合しておりベースプレートに形成された雌ねじとの間の隙間を通して外気に連通して、ハードディスクドライブのクリーンエリアを汚染する恐れが生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、スピンドルモータの、円盤状フランジとベースプレートとの間の空間を外気から封止し、このスピンドルモータが組み込まれたハードディスクドライブのクリーンエリアの汚染を防止するハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に基づくハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータは、ステータコイルが巻回された積層鉄心を外周部に設けた円盤状フランジを有するモータシャフトを中央部に立設させたステータと、円盤状フランジの一方の面側に軸受を介してモータシャフトを中心に回転可能に配設されたロータと、円盤状フランジの他面側に設けられハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータの円盤状フランジ側を覆うベースプレートと、円盤状フランジの他面に形成されベースプレートに形成された取付孔に嵌合する取付部と、円盤状フランジの取付孔に挿通されると共にコンタクトピンを挿通するコンタクトピン保持体と、コンタクトピン保持体と円盤状フランジ側の端面上に位置するコンタクトピン接続部とこのコンタクトピン接続部から円盤状フランジの外側へ延びる延出部とこの延出部の外端に形成された扇形部とより成り、コンタクトピン接続部から扇形部まで延在して形成されそれぞれがコンタクトピン接続部で当該のコンタクトピンにかつ扇形部で当該のステータコイルの接続端子に電導接続されたプリント配線が形成された可撓性回路基板（flexible printed circuit board - 以下、本発明の説明においても「ＦＰＣ基板」という）とを有し、このＦＰＣ基板を円盤状フランジの他面に設置して成り、このＦＰＣ基板の延出部の途中に延出部の一側面から出て延出部の他側面に終わり円盤状フランジの該取付部を該延出部と共に完全に囲繞するシール部を設け、シール部とベースプレートの円盤状フランジ側の面との間にシール部をその全周にわたって円盤状フランジ部の他面に流体密に圧接しかつベースプレートの円盤状フランジ側の面に全周にわたって流体密に圧接するＯリングを設けて構成される。
【００１１】
円盤状フランジの取付部の、円盤状フランジ側の端部にＯリングを流体密に受ける肩部を形成することができる。
【００１２】
また、円盤状フランジの取付部をモータシャフトと共軸に設けることも望ましい。
【００１３】
更に、コンタクトピンとこれに対応するプリント配線の、ＦＰＣ基板のコンタクトピン接続部とは、ＦＰＣ基板の、コンタクトピン保持体と反対側の面でハンダ接続部により流体密に接続されていることが望ましい。これによってコンタクトピンの外周面とコンタクトピン保持体のコンタクトピン挿入孔の内壁との間の隙間がスピンドルモータの、円盤状フランジとベースプレートとの間の、シール部の外側の空間部とから隔離される。従って、本発明の課題の封止が二重に保証される。
【００１４】
プリント配線の各々の扇形部側の端部を対応のステータコイルの接続端子にハンダづけにより接続することができる。更に、シール部にエラストマーを射出成形することもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図を参照して実施形態に基づき詳述する。
【００１６】
図１は、本発明に基づくハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ（以下、単に「スピンドルモータ」といい、参照番号１で示す。）の軸断面図を示す。このスピンドルモータ１は、ステータ２とロータ７とを有する。図２はステータ２の拡大軸横断面図、図３はＦＰＣ基板（可撓性回路基板（flexible printed circuit board））８の平面図、図４はコンタクトピン保持体１０にコンタクトピン１１を挿入してこれにＦＰＣ基板８をハンダ付けしたものの側面図、図５は図３のＦＰＣ基板８を円盤状フランジ６に取り付けたものの底面図である。
【００１７】
図１及び２に示すように、ステータ２はこれの中央部から立設され、円盤状フランジ６を有するモータシャフト３を備えている。また、スピンドルモータ１が組み付けられるハードディスクドライブに共用するベースプレート３０にステータ２を固定する雄ねじ３６付きの概略円筒形の取付部２１が円盤状フランジ６の中央部からモータシャフト３の反対側に延出している（取付部２１は円盤状フランジ６と一体である）。
【００１８】
ロータ７は、モータシャフト３を共軸に囲繞し、一対の玉軸受４（ローラ軸受を用いることができる）によりモータシャフト３に回転可能に軸支されている。ロータ７内に実質的に円筒形の収容孔２２が形成されており、この収容孔２２内に、円筒状の積層鉄心１７がその下端を円盤状フランジ６の外周面に固定されてモータシャフト３に共軸に配設されている。この積層鉄心１７にステータコイル５が回巻されている。ロータ７の円筒形外筒部２３の内周面に積層鉄心１７を共軸に囲繞するロータ磁石２４が固定されている。
【００１９】
電気絶縁体のコンタクトピン保持体（本実施形態では、円盤状になっており、以下、単に「保持輪」という）１０に複数のコンタクトピン１１（本実施例では３相用の３本と中立線用の１本の計４本、図１では２本しか見えないが、図３及び５では正方形の四隅に４本が示されている）が挿通され、それらの挿入端部が保持輪１０のコンタクトピン挿入端の反対側の端面（以下、「接続端面」という）から所定寸法突出している。この接続端面のコンタクトピンの突出端の後述のＦＰＣ基板８を接続した後、保持輪１０を図１に示すように円盤状フランジ６の取付部２１内の孔部に挿入固定する。ＦＰＣ基板８が後述のように円盤状フランジ６に取り付けられ、ステータコイル５の接続端子に接続される。
【００２０】
この状態で、コンタクトピン１１を介してステータコイル５に所定の通電をすると、ステータコイル５から磁束が発生してロータ磁石２４に作用し、ロータ７を所定のトルクで所定の方向へ所定速度で回転する。
【００２１】
図３に示すように、ＦＰＣ基板８は、円盤状のコンタクトピン接続部２５と、これから半径方向外側へ延びる延出部２６と、この延出部２６から円周方向に左右に延びる扇形部２７（図３及び５では半円状になっているが、それに限定されるわけではない）と、延出部２６の中間部の一側面から出て他側面で終わり延出部２６と実質的に等しい厚さを有する円環状のシール部１３（図３及び５ではコンタクトピン接続部２５に共軸になっている）とから成る電気不導体の例えばポリイミド製の板状部材であり、シール部１３、コンタクトピン接続部２５及び延出部２６で馬蹄形状の空所２０が形成されている。この空所２０に、延出部２６に対応する切欠部３８を設けた、円盤状フランジ６の取付部２１が挿入されている。図１でＦＰＣ基板８の下面に、対応のコンタクトピンに接続される部位から対応のステータコイル５の接続端子を接続する部位まで延びるプリント配線１４が形成されている。
【００２２】
図１から明らかなように、コンタクトピン１１はＦＰＣ基板８のコンタクトピン接続部２５に形成された対応のプリント配線１４の一端部を成すパッド１６に実質的に直角に挿通され、コンタクトピン１１の、保持輪１０の接続端面からの突出端部とパッド１６とをハンダ接続部１２によって電導接続する。
【００２３】
このハンダ接続部１２によって、コンタクトピン１１の外周面と保持輪１０の、コンタクトピン１１が挿入されている孔の内壁面との間に生じる可能性のある隙間を完全にふさぎ、ＦＰＣ基板８を後述のように円盤状フランジ６の下表面（以下「受面」という）２８に取り付けた後は、この隙間を介して、スピンドルモータ１の内部と外部とが連通することがなくなる。
【００２４】
ハンダ接続部１２の形成後、ＦＰＣ基板８のコンタクトピン接続部２５を、コンタクトピン１１の、保持輪１０の接続端面からの突出部分と共に、モータシャフト３の下端部内の孔部３１に収容した状態で、ＦＰＣ基板８を円盤状フランジ６の受面２８に設置する。従って、ハードディスクドライブのクリーンエリアが汚染されることがなくなる。
【００２５】
ＦＰＣ基板８の延出部２６と扇形部２７とシール部１３の、保持輪１０と反対側の表面に、図４に示すように感圧接着剤（ＰＳＡ）の接着層１８が形成されていて、保持輪１０に取り付けたＦＰＣ基板８を、シール部１３と共に、コンタクトピン接続部２５が図１でモータシャフト３の下端部内の孔部３１内に収容した状態で、円盤状フランジ６の受面２８に接着する。
【００２６】
円盤状フランジ６の取付部２１の円盤状フランジ６側端部に肩部２９が形成され、これにＯリング９が嵌装されている。Ｏリング９はシール部１３と実質的に等しい直径を有する。このように肩部２９に嵌装されたＯリング９は、シール部１３及びＦＰＣ基板８のシール部１３の両端面間の部分の下面に圧接してこれらを円盤状フランジ６側へ押圧支持するので、シール部１３は円盤状フランジ６の受面２８に完全に流体密に封止・固定される。
【００２７】
つぎに、図１で対応のステータコイル５の真下に当たる位置で対応のプリント配線１４の外側端部に形成されているパッド１９と対応のステータコイル５の接続端子とをハンダ接続部１５で電導接続する。図１では、ハンダ接続部１５は１個しか示されていないが、図３及び５に示すように本実施形態では４個ある。ハンダ接続部１２及び１５を形成することによって、プリント配線１４を介して各コンタクトピン１１と対応のステータコイル５が電導接続される。
【００２８】
最後に、円盤状フランジ６の取付部２１の雄ねじ３６をベースプレート３０の取付孔３２の雌ねじ３７に螺合させることによって、円盤状フランジ６をベースプレート３０に取り付ける。そうすると、ベースプレート３０の、円盤状フランジ６側の面（以下、「内面」という）３９がＯリング９を円盤状フランジ６の方へ押圧してこのＯリング９に流体密に圧接する。そして、Ｏリング９は、上述の肩部２９に嵌入することによって生じる押圧力とベースプレート３０の内面３９による押圧力とでシール部１３を円盤状フランジ６の受面２８に確実に押圧封止すると共に、シール部１３に流体密に押圧される。
【００２９】
以上の構成により、スピンドルモータ１の、円盤状フランジ６の受面２８とベースプレート３０の内面３９との間にシール部１３の外側に形成された空間３４が、シール部１３とＯリング９によって、モータシャフト３の中心孔３ａと孔部３１（以下、両者を「シャフト孔」という）及び円盤状フランジ６の取付部２１の雄ねじ３６とベースプレート３０の取付孔３２の雌ねじ３７との間の隙間（以下、「取付部間隙間」という）とから（従って、外気から）遮断される。このため、パーティクルのような汚染物を含んだ外気がシャフト孔や取付部間隙間を経て空間３４に入り込むことがなくなる。
【００３０】
スピンドルモータ１をハードディスクドライブに組み付けると、ハードディスクドライブ内のスピンドルモータ１の周囲の部分は、ハードディスクドライブのクリーンエリア４０になっている。このハードディスクに上述の空間３４が外気から封止されたスピンドルモータ１を組み付けても、空間３４を介して外気がハードディスクドライブのクリーンエリア４０に入り込むことがなく、従って、クリーンエリア４０は汚染されることがない。
【００３１】
上記には、円盤状フランジ６の取付部２１の雄ねじ３６とベースプレート３０の取付孔３２の雌ねじ３７を螺合させている実施形態を示したが、雄ねじ３６にナットを螺合させ、このナットを締めてＯリング９をベースプレート３０の内面で流体密に押圧し、このＯリング９を介してシール部１３で円盤状フランジ６の受面２８に流体密に押圧するようにしてもよい。この場合は、円盤状フランジ６の取付部２１の雄ねじ３６とナットの雌ねじとの間及びベースプレート３０とナットとの係合面間に隙間が生じ得るが、空間３４はシール部１３及びＯリング９によってこれらの隙間から遮断される。従って、この場合も、外気によってハードディスクのクリーンエリアが汚染されることがない。
【００３２】
以上とは別に、エラストマーをシール部１３に射出成形してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
ＦＰＣ基板に、ＦＰＣ基板の半径方向への延出部の途中に延出部の一側面から出て他側面で終わり延出部と実質的に等しい厚さを有するシール部を設け、ＦＰＣ基板と共にこのシール部を円盤状フランジに受面に設置し、ベースプレートによりＯリングを介してシール部を円盤状フランジの受面に流体密に押圧すると共に、シール部とＯリングとの間、Ｏリングとベースプレートの内面との間を流体密に封止したから、外気と円盤状フランジの受面及びベースプレート間の空間が外気から遮断され、スピンドルモータを組み付けたハードディスクのクリーンエリアの外気による汚染を防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくスピンドルモータの一実施形態の軸断面図である。
【図２】本発明に基づくスピンドルモータのモータシャフト、円盤状フランジ、ＦＰＣ基板及びコンタクトピン保持体を組み合わせたものの軸断面図である。
【図３】コンタクトピンとステータコイルとを通電させるプリント配線を形成したＦＰＣ基板の平面図である。
【図４】コンタクトピンを挿通したコンタクトピン保持体にＦＰＣ基板を取り付けたものの側面図で、ＦＰＣ基板を縦断面で示したものである。
【図５】図2のＦＰＣ基板の底面図である。
【符号の説明】
１ スピンドルモータ
２ ステータ
３ モータシャフト
３ａ 中心孔
４ 玉軸受
５ ステータコイル
６ 円盤状フランジ
７ ロータ
８ ＦＰＣ基板（可撓性回路基板）
９ Ｏリング
１０ 保持輪（コンタクトピン保持体）
１１ コンタクトピン
１２ ハンダ接続部
１３ シール部
１４ プリント配線
１５ ハンダ接続部
１６ パッド
１７ 積層鉄心
１８ 接着層
１９ パッド
２０ 空所
２１ 取付部
２２ 収容孔
２３ 円筒形外筒部
２４ ロータ磁石
２５ コンタクトピン接続部
２６ 延出部
２７ 扇形部
２８ 下表面（受面）
２９ 肩部
３０ ベースプレート
３１ 孔部
３２ 取付孔
３３ ボス部
３４ 空間
３６ 雄ねじ
３７ 雌ねじ
３８ 切欠部
３９ 内面
４０ クリーンエリア

Claims (7)

1. ハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータであって、ステータコイルが巻回された積層鉄心を外周部に設けた円盤状フランジを有するモータシャフトを中央部に立設させたステータと、
   該円盤状フランジの一方の面側に軸受を介して該モータシャフトを中心に回転可能に配設されたロータと、
   該円盤状フランジの他面側に設けられ該ハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータの該円盤状フランジ側を覆うベースプレートと、
   該円盤状フランジの他面に形成され該ベースプレートに取り付けられる取付部と、
   該円盤状フランジの該取付部に挿通されると共にコンタクトピンを挿通するコンタクトピン保持体と、
   該コンタクトピン保持体と該円盤状フランジ側の端面上に位置するコンタクトピン接続部と該コンタクトピン接続部から該円盤状フランジの外側へ延びる延出部と該延出部の外端に形成された扇形部とより成り、該コンタクトピン接続部から該扇形部まで延在して形成されそれぞれが該コンタクトピン接続部で当該のコンタクトピンにかつ該扇形部で当該のステータコイルの接続端子に電導接続されたプリント配線が形成された可撓性回路基板と
   を有し、
   該可撓性回路基板を該円盤状フランジの該他面に設置して成るものにおいて、
   該可撓性回路基板の該延出部の途中に該延出部の一側面から出て該延出部の他側面に終わり該円盤状フランジの該取付部を該延出部と共に完全に囲繞するシール部を設け、該シール部と該ベースプレートの該円盤状フランジ側の面との間に該シール部をその全周にわたって該円盤状フランジの該他面に流体密に圧接しかつ該ベースプレートの該円盤状フランジ側の面に全周にわたって流体密に圧接するＯリングを設けたことを特徴とするハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
2. 前記円盤状フランジの前記取付部の、該円盤状フランジ側の端部に前記Ｏリングを流体密に受ける肩部を形成したことを特徴とする請求項１に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
3. 前記シール部と前記可撓性回路基板とは相互間に段差がなく平坦に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
4. 前記コンタクトピンとこれに対応する前記プリント配線の、前記可撓性回路基板の前記コンタクトピン接続部とは、該可撓性回路基板の、該コンタクトピン保持体と反対側の面でハンダ接続部により流体密に接続されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの１に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
5. 前記円盤状フランジの前記取付部は前記モータシャフトと共軸に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの１に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
6. 前記プリント配線の各々の前記扇形部側の端部は対応の前記ステータコイルの前記接続端子にハンダづけにより接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの１に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。
7. 前記シール部上にエラストマーが射出成形されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの１に記載のハードディスクドライブ駆動用スピンドルモータ。

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