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KR20140039872A - 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 하드 디스크 드라이브 - Google Patents

하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 하드 디스크 드라이브 Download PDF

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KR20140039872A
KR20140039872A KR1020120106662A KR20120106662A KR20140039872A KR 20140039872 A KR20140039872 A KR 20140039872A KR 1020120106662 A KR1020120106662 A KR 1020120106662A KR 20120106662 A KR20120106662 A KR 20120106662A KR 20140039872 A KR20140039872 A KR 20140039872A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
base body
diameter
base plate
quot
ratio
Prior art date
Application number
KR1020120106662A
Other languages
English (en)
Inventor
이현철
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020120106662A priority Critical patent/KR20140039872A/ko
Priority to US13/721,483 priority patent/US8908318B2/en
Priority to JP2012281556A priority patent/JP2014067475A/ja
Priority to CN201310012937.6A priority patent/CN103680573A/zh
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트는 디스크가 배치되는 베이스 몸체; 및 기판과 상기 베이스 몸체와의 결합시에 상기 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있도록 상기 베이스 몸체를 관통하여 구비되는 부품수용부; 를 포함하며, 상기 부품수용부의 외측에는 상기 부품수용부를 밀봉하는 실링부재가 안착되도록 단차부가 형성될 수 있다.

Description

하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 하드 디스크 드라이브{Base plate for hard disk drive, method for manufacturing the same and hard disk drive}
본 발명은 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있는 부품수용부를 구비하는 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 관한 것이다.
컴퓨터의 정보 저장 장치 중의 하나인 하드 디스크 드라이브(HDD; Hard Disk Drive)는 자기 헤드를 사용하여 디스크에 저장된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록하는 장치이다.
이러한 하드 디스크 드라이브에 있어서, 베이스 플레이트에는 자기 헤드를 디스크 상에서 위치 이동 가능하도록 헤드 구동부, 즉 HSA(Head Stack Assembly)가 설치되며, 상기 헤드 구동부에 의해 상기 자기 헤드는 디스크의 기록면으로부터 소정 높이 부상한 상태로 원하는 위치로 이동하면서 그 기능을 수행하게 된다.
종래에는 하드 디스크 드라이브에 제공되는 베이스 플레이트를 제조하는데 있어서, 알루미늄(Al)을 다이캐스팅(Die-Casting) 한 후 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 발생되는 버(Burr) 등을 제거하는 후가공 방식을 사용하였다.
그러나, 종래의 다이캐스팅(Die-Casting) 방식은 단조용 알루미늄(Al)을 용융 상태로 주입하여 형태를 만드는 공정을 거치게 되므로, 고온 고압을 필요로 하여 많은 에너지가 공정에 요구되며, 공정시간도 증가된다는 문제가 있다.
또한, 다이캐스팅(Die-Casting) 금형의 수명 측면에서도 하나의 금형으로 많은 수의 베이스 플레이트를 제조하는데 한계가 있으며, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정에 의한 베이스 플레이트는 치수 정밀도가 좋지 않다는 문제도 발생하였다.
그래서, 다이캐스팅(Die-Casting) 공정의 문제점을 해결하고자 프레스 또는 단조 공법을 이용하여 베이스 플레이트를 제조하게 되었고, 하드 디스크 드라이브의 소형화, 박형화의 요구를 위하여 프레스 또는 단조 공법시 되도록 얇은 철(steel)계의 강판을 이용하면서도 기판에 실장된 회로 부품이 수용될 수 있는 공간을 확보하고 강성에도 문제가 없도록 하는 연구가 시급한 실정이다.
하기의 특허문헌 1은 인쇄회로기판에 실장되는 회로 부품에 의하여 하드 디스크 드라이브의 전체적인 높이를 줄이기 어려운 문제가 존재한다.
대한민국 특허공개공보 제2010-0103922호
본 발명의 일 실시예에 따른 목적은 강판을 소성 변형하여 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트(100)를 제조하되, 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있는 부품수용부를 구비하여 소형화, 박형화의 요구를 만족시킬 수 있는 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 기판에 실장되는 회로 부품을 수용할 수 있는 공간을 구비하면서도 베이스 플레이트의 강성을 유지할 수 있는 베이스 플레이트 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 외부의 이물이 하드 디스크 드라이브의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 프레스 또는 단조 공정으로 베이스 플레이트를 제조하여 공정시간 및 에너지 소모를 최소화할 수 있는 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트는 베이스 몸체; 및 기판과 상기 베이스 몸체와의 결합시에 상기 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있도록 상기 베이스 몸체를 관통하여 구비되는 부품수용부; 를 포함하며, 상기 부품수용부의 외측에는 상기 부품수용부를 밀봉하는 실링부재가 안착되도록 단차부가 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 상기 베이스 몸체는 강판을 소성 변형한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 상기 단차부의 두께는 상기 베이스 몸체의 두께보다 얇게 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트는 하기 수학식 7을 만족할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00001
(여기서,
Figure pat00002
: 단차부의 넓이에 대한 부품수용부의 넓이의 비)
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 상기 부품수용부의 직경은 상기 단차부의 직경의 0%보다 크고 50% 이하의 범위일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 베이스 몸체의 소정 위치를 관통하여 상기 베이스 몸체에 준비홀을 구비하는 단계; 상기 베이스 몸체를 지그에 고정하는 단계; 상기 준비홀의 외측의 상기 베이스 몸체를 가압하여 상기 베이스 몸체에 단차부를 구비하는 단계; 및 상기 베이스 몸체를 가압하여 상기 준비홀의 직경이 감소하도록 함으로써 상기 베이스 몸체에 부품수용부를 구비하는 단계; 를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 하기 수학식 7을 만족할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00003
(여기서,
Figure pat00004
: 단차부의 넓이에 대한 부품수용부의 넓이의 비)
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 하기 수학식 9를 만족할 수 있다.
[수학식 9]
Figure pat00005
(여기서,
Figure pat00006
: 단차부의 넓이에 대한 준비홀의 넓이의 비)
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 하기 수학식 5를 만족할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00007
(여기서, w: 단차부의 직경에 대한 준비홀의 직경의 비, w': 단차부의 직경에 대한 부품수용부의 직경의 비, t: 베이스 몸체의 두께, t': 단차부의 두께)
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 하기 수학식 6을 만족할 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00008
(여기서,
Figure pat00009
: 단차부의 직경에 대한 부품수용부의 직경의 비)
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 플레이트의 제조 방법은 하기 수학식 7를 만족할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00010
(여기서,
Figure pat00011
: 단차부의 직경에 대한 준비홀의 직경의 비)
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트에 결합되어 상기 디스크를 회전시키기 위한 스핀들 모터; 상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및 상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 헤드 구동부; 를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 베이스 플레이트, 그 제조방법 및 이를 포함하는 하드 디스크 드라이브에 의하면, 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있는 부품수용부를 구비하여 하드 디스크 드라이브의 전체 높이를 줄일 수 있도록 함으로써 소형화, 박형화의 요구를 만족시킬 수 있다.
또한, 기판에 실장되는 회로 부품을 수용할 수 있는 공간을 구비하면서도 베이스 플레이트의 강성을 유지할 수 있다.
또한, 외부의 이물이 하드 디스크 드라이브의 내부로 유입되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 프레스 또는 단조 공정으로 베이스 플레이트를 제조하여 공정시간 및 에너지 소모를 최소화할 수 있으므로, 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 개략 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 반단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 부품수용부를 형성하는 과정을 도시한 개략 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 단차부를 형성하기 위해 베이스 몸체를 지그에 고정하는 모습을 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 펀치를 이용하여 단차부를 형성하는 모습을 도시한 사시도.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 준비홀이 형성된 모습을 도시한 개략 평면도.
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 부품수용부 및 단차부가 형성된 모습을 도시한 개략 평면도.
도 7은 부품수용부의 직경을 일정하게 하고 단차부의 두께를 달리하는 경우에 필요한 프레스 하중을 나타낸 그래프.
도 8은 단차부의 두께를 일정하게 하고 부품수용부의 직경을 달리하는 경우에 필요한 프레스 하중을 나타낸 그래프.
도 9는 부품수용부의 직경에 대하여 베이스 몸체에 가하는 프레스 하중을 나타낸 그래프.
도 10은 부품수용부의 직경에 대해 일정한 하중이 가해질 경우 베이스 몸체의 처짐량을 나타낸 그래프.
도 11은 부품수용부의 직경에 대한 베이스 몸체의 처짐량과 베이스 몸체에 가하는 프레스 하중을 동시에 나타낸 그래프.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브를 도시한 개략 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브는 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트(100, 이하 베이스 플레이트), 스핀들 모터(200), 헤드 구동부(300) 및 기판(400)을 포함할 수 있다.
베이스 플레이트(100)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브에 있어서 커버 플레이트(500)와 함께 외관을 형성하는 하우징을 의미할 수 있으며, 베이스 몸체(110) 및 헤드 안착부(120)를 포함할 수 있다.
상기 베이스 플레이트(100)와 커버 플레이트(500)는 베이스 플레이트(100)에 형성된 홀(112)들에 복수의 스크류(510)가 체결되어 결합될 수 있다.
여기서, 상기 베이스 몸체(110)는 강판을 소성 변형한 것일 수 있으며, 구체적으로는 프레스 가공에 의해 기본적인 형상을 제조한 후 추가 가공인 굴곡 또는 절개를 통해 최종적인 베이스 몸체(110)의 형상을 제조할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)는 종래의 알루미늄(Al)을 다이캐스팅(Die-Casting) 한 후 다이캐스팅(Die-Casting)에 의해 발생되는 버(Burr) 등을 제거하는 후가공 방식으로 생산되는 것과는 달리, 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 한 번의 공정 또는 추가 가공에 의해 생산할 수 있는 것이다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)는 프레스 가공에 의해 제조할 수 있으므로, 공정시간 및 에너지 소모를 최소화하여 결과적으로 생산능력을 향상시킬 수 있다.
여기서, 상기 베이스 몸체(110)에는 상기 베이스 몸체(110)의 상면과 하면을 관통하는 적어도 하나의 부품수용부(130)가 구비될 수 있다.
상기 부품수용부(130)는 기판(400)에 실장된 회로 부품(410)이 수용될 수 있는 공간을 제공하는 구성일 수 있다.
상기 부품수용부(130)에 대하여는 도 2 내지 도 6을 참조로 자세히 후술하기로 한다.
상기 베이스 몸체(110)는 후술할 스핀들 모터(200)에 결합되는 디스크(D)가 배치되는 부분으로 상기 베이스 몸체(110)의 상부에 데이터가 저장된 상기 디스크(D)가 위치할 수 있다.
상기 베이스 몸체(110)는 상기 디스크(D)의 형상에 대응되도록 전체적으로 원형의 형상으로 이루어질 수 있으며, 상기 베이스 몸체(110)의 일부는 단차지게 형성되어 후술할 헤드 구동부(300)가 배치되는 헤드 안착부(120)를 구성할 수 있다.
여기서, 상기 헤드 안착부(120)가 상기 베이스 몸체(110) 보다 하부에 위치하는 이유는 상기 헤드 구동부(300)가 상기 디스크(D)의 데이터를 재생 및 기록할 수 있도록 반복적으로 회전하는 공간을 위한 것이다.
즉, 상기 헤드 구동부(300)가 자기 헤드(미도시)에 구동력을 제공하여 상기 자기 헤드(미도시)가 상기 디스크(D) 사이로 삽입됨으로써 상기 디스크(D)의 데이터를 재생 및 기록하기 위한 공간을 확보하기 위함이다.
스핀들모터(200)는 상기 디스크(D)를 회전시키기 위한 것으로, 상기 베이스 몸체(110)의 중앙에 고정 설치된다. 상기 디스크(D)는 상기 스핀들 모터(200)에 결합되어 상기 스핀들 모터(200)와 함께 회전하는 것으로 데이터가 기록되는 기록면을 구비할 수 있다.
여기서, 상기 스핀들 모터(200)의 상단부에는 디스크(D)를 상기 스핀들 모터(200)에 견고하게 고정시키기 위한 클램프(210)가 스크류(215)에 의해 체결될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에서는 상기 스핀들 모터(200)에 하나의 디스크(D)가 장착된 구성을 도시하고 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 상기 스핀들 모터(200)에는 하나 이상의 디스크(D)가 장착될 수 있다. 이렇게 복수의 디스크(D)가 장착되는 경우에는 상기 디스크(D)들 사이의 간격을 유지하기 위한 링 형상의 스페이서가 상기 디스크(D)들 사이에 배치될 수 있다.
헤드 구동부(300)는 HSA(Head stack assembly)로 불리우며, 자기 헤드(미도시)를 탑재하고 상기 자기 헤드(미도시)를 소정의 위치로 이동시켜 상기 디스크(D) 상에 데이터를 기록하거나, 상기 디스크(D)에 기록된 데이터를 독취하는 구성일 수 있다.
상기 헤드 구동부(300)는 보이스 코일 모터(VCM; Voice coil motor), 스윙암(320) 및 서스펜션(330)으로 구성될 수 있으며, 상기 서스펜션(330)은 상기 스윙암(320)의 선단부에 고정결합될 수 있다.
또한, 상기 헤드 구동부(300)는 상기 베이스 플레이트(100)의 헤드 안착부(120)의 피봇축(160)을 중심으로 회전가능하게 결합될 수 있으며, 상기 디스크(D)가 상기 베이스 플레이트(100)의 상기 베이스 몸체(110)의 상부에서 고속으로 회전하게 되면 자기 헤드(미도시)는 상기 디스크(D)의 기록면에 대해 데이터를 재생하거나 기록하는 기능을 수행하게 된다.
여기서, 상기 보이스 코일 모터(VCM)는 상기 헤드 구동부(300)에 회전 동력을 제공하는 구성으로 상기 보이스 코일 모터(VCM)는 상기 헤드 구동부(300)의 VCM코일(310)의 상측 및 하측에 배치되는 마그네트(340, 350)를 구비할 수 있다.
상기 보이스 코일 모터(VCM)는 서보 제어 시스템에 의해 제어되며, 상기 VCM코일(310)에 의해 입력되는 전류와 상기 마그네트(340, 350)에 의해 형성된 자기장의 상호 작용에 의해 플레밍의 왼손법칙에 따른 방향으로 상기 헤드 구동부(300)를 상기 피봇축(160)을 중심으로 회전시키게 된다.
한편, 헤드 구동부(300)의 상기 보이스 코일 모터(VCM)에 제공되는 코일(310)의 상측 및 하측에 배치되는 마그네트(340, 350)는 자속 밀도의 증가 및 상기 베이스 몸체(110)와의 고정을 위해 각각 상측 및 하측 요크(360, 370)와 결합할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 작동 개시 명령이 입력되어 디스크(D)가 회전하기 시작하며, 보이스 코일 모터(VCM)는 스윙암(320)을 반시계 방향으로 회전시키며 자기 헤드(미도시)를 디스크(D)의 기록면 위로 이동시킨다.
반대로, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 작동 정지 명령이 입력되면, 보이스 코일 모터(VCM)는 스윙암(320)을 시계 방향으로 회전시켜 자기 헤드(미도시)가 디스크(D)를 벗어나도록 한다.
상기 디스크(D)의 기록면을 벗어난 자기 헤드(미도시)는 상기 디스크(D)의 바깥쪽에 마련된 램프(380)에 파킹된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 반단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 부품수용부를 형성하는 과정을 도시한 개략 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 단차부를 형성하기 위해 베이스 몸체를 지그에 고정하는 모습을 도시한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 펀치를 이용하여 단차부를 형성하는 모습을 도시한 사시도이며, 도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 준비홀이 형성된 모습을 도시한 개략 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체에 부품수용부 및 단차부가 형성된 모습을 도시한 개략 평면도이다.
도 2 내지 도 6b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)에는 부품수용부(130) 및 단차부(140)가 구비될 수 있다.
상기 베이스 몸체(110)의 하부에는 상기 스핀들 모터(200)의 코일에 전원을 공급하기 위한 기판(400)이 장착될 수 있으며, 상기 기판(400)은 플렉서블 인쇄회로기판일 수 있다.
상기 기판(400)에는 다수의 회로 부품(410)이 실장될 수 있으며, 상기 베이스 몸체(110)에는 상기 기판(400)에 실장된 상기 회로 부품(410)을 수용할 수 있는 부품수용부(130)가 구비될 수 있다.
따라서, 상기 부품수용부의 크기는 상기 회로 부품의 크기보다 클 수 있다.
상기 부품수용부(130)는 상기 베이스 몸체(110)의 상면과 하면을 관통하여 구비될 수 있으며, 홀의 형상일 수 있다.
여기서, 상기 부품수용부(130)는 직사각형, 정사각형, 원형 또는 타원형의 형상일 수 있으며, 상기 기판(400)에 실장된 상기 회로 부품(410)의 형상에 따라 다양하게 구비될 수 있다.
상기 부품수용부(130)는 상기 기판(400)이 상기 베이스 몸체(110)에 장착될 때, 상기 기판(400)에 실장된 상기 회로 부품(410)의 위치에 대응되도록 상기 베이스 몸체(110)의 소정 위치에 형성될 수 있으며, 상기 회로 부품(410)은 상기 부품수용부(130)의 내측에 수용될 수 있다.
또한, 상기 회로 부품(410)은 상기 베이스 몸체(110)의 상부로 돌출되지 않도록 상기 부품수용부(130)에 수용될 수 있다.
이는 후술하는 실링부재(150)가 안착될 수 있는 공간을 형성하기 위함이다.
상기 베이스 몸체(110)의 상면중에서 상기 부품수용부(130)의 외측으로는 단차부(140)가 형성될 수 있다.
상기 단차부(140)는 상기 베이스 몸체(110)의 상면에서 축 방향 하측을 향하여 단차지게 형성될 수 있으며, 상기 단차부(140)에 실링부재(150)가 안착되어 상기 부품수용부(130)를 밀봉할 수 있다.
상기 부품수용부(130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 하드 디스크 드라이브의 내부로 이물 등이 유입되는 것을 방지하고, 상기 베이스 몸체(110)의 강성을 유지시키기 위하여 밀봉처리가 되어야 하므로, 상기 부품수용부(130)는 실링부재(150)에 의해 밀봉처리될 수 있다.
즉, 상기 베이스 몸체(110)에 형성되는 상기 단차부(140)에 상기 실링부재(150)를 안착시킬 수 있으며, 상기 실링부재(150)에 의하여 상기 부품수용부(130)가 밀봉될 수 있다.
여기서, 상기 실링부재(150)는 테이프 등의 부재를 이용할 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
제조 방법에 대한 이하의 설명으로부터 전술한 베이스 몸체(110)의 구성 또한 보다 명확해질 것이다.
먼저, 냉간압연강판(SPCC, SPCE 등), 열간압연강판, 스테인리스 강 또는 보론 혹은 마그네슘 합금 등의 경량 합금 강판을 프레스 가공 등의 소성 가공에 의해 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)를 제조한다.
프레스 가공에 의하여 상기 베이스 몸체(110)의 기본적인 형상을 제조한 뒤에는 상기 기판(400)에 실장된 상기 회로 부품(410)의 위치와 대응되는 위치에 준비홀(132)을 형성한다.
여기서, 상기 준비홀(132)은 상기 베이스 몸체(110)에 구비되는 초기의 홀을 의미할 수 있으며, 상기 부품수용부(130)는 상기 베이스 몸체(110)의 소정 위치를 가압하여 상기 준비홀(132)의 크기를 감소시킨 구성을 의미할 수 있다.
상기 준비홀(132)이 구비된 상기 베이스 몸체(110)를 지그(600)에 고정시키고, 상기 준비홀(132)의 외측에 해당하는 상기 베이스 몸체(110)를 펀치(700)등을 이용하여 가압함으로써 상기 베이스 몸체(110)에 단차부(140)를 구비하도록 한다.
상기 베이스 몸체(110)를 가압하는 경우, 상기 베이스 몸체(110)의 두께에 변화가 생기므로 결국 상기 준비홀(132)의 크기가 감소하게 되며, 여기서 원하는 크기로 감소된 상기 준비홀(132)이 부품수용부(130)가 될 수 있다.
이에 대하여는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 이하에서 자세히 설명한다.
상기 단차부(140)에는 실링부재(150)가 안착될 수 있으며, 상기 실링부재(150)에 의해 외부의 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 베이스 몸체(110)의 강성을 유지시킬 수 있다.
도 6a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)의 상면 및 하면을 관통하는 준비홀(132)은 직사각형 형상일 수 있으며 상기 준비홀(132)의 가로 길이는 x, 세로 길이는 y라고 할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 몸체(110)에 단차부(140)를 구비하도록 하기 위하여 상기 준비홀(132)의 외측을 가압할 수 있으며, 상기 단차부(140)의 가로 길이는 a, 세로 길이는 b라고 할 수 있다.
또한, 상기 베이스 몸체(110)의 두께는 t라고 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 베이스 몸체(110)의 상기 준비홀(132)의 외측을 가압하게 되면 상기 베이스 몸체(110)의 형상이 변형되므로, 결국 상기 준비홀(132)의 크기가 감소하게 되며, 이에 의하여 부품수용부(130)가 형성될 수 있게 된다.
구체적으로, 상기 베이스 몸체(110)를 가압하여 단차부(140)를 형성하는 경우 상기 단차부(140)가 형성되는 부분의 상기 베이스 몸체(110)의 두께가 줄어드는 만큼 변형이 일어나므로, 상기 준비홀(132)의 크기는 초기의 크기보다 감소하게 된다.
즉, 상기 준비홀(132)의 크기가 감소함으로써 상기 회로 부품(410)을 수용할 수 있는 부품수용부(130)가 형성되게 되므로, 상기 부품수용부(130)는 상기 기판(400)에 실장되는 상기 회로 부품(410)의 크기에 대응되도록 형성함이 바람직하며, 따라서 상기 준비홀(132)의 크기를 충분히 크게 형성하여야 한다.
상기 부품수용부(130)는 상기 준비홀(132)의 크기를 감소시켜 형성되므로, 결국 초기에 상기 준비홀(132)의 크기를 어느 정도로 형성하여야 하는지 결정하는 것이 중요하다.
도 6b를 참조하면, 상기 준비홀(132)의 크기가 감소하여 형성되는 상기 부품수용부(130)의 가로 길이는 x', 세로 길이는 y'라고 할 수 있으며, 상기 단차부(140)의 두께는 t'라고 할 수 있다.
여기서, 상기 베이스 몸체(110)를 가압하여 상기 단차부(140)를 형성하기 전, 후에 상기 베이스 몸체(110)의 전체 체적에는 변화가 없으며, 이는 하기의 수학식 1로 나타낼 수 있다.
Figure pat00012
또한, 상기 수학식 1을 정리하면, 하기의 수학식 2로 나타낼 수 있다.
Figure pat00013
여기서, 상기 베이스 몸체(110)에 일정한 힘이 가해져 상기 준비홀(132)의 가로 길이(x)와 세로 길이(y)가 일정하게 변화한다면, 이는 하기의 수학식 3 및 수학식 4로 나타낼 수 있다.
Figure pat00014
상기 수학식 3은 단차부(140)의 가로 길이(a)에 대한 준비홀(132)의 가로 길이의 비(x) 및 단차부(140)의 세로 길이(b)에 대한 준비홀(132)의 세로 길이(y)의 비를 나타낸다.
Figure pat00015
상기 수학식 4는 단차부(140)의 가로 길이(a)에 대한 부품수용부(130)의 가로 길이(x')의 비 및 단차부(140)의 세로 길이(b)에 대한 부품수용부(130)의 세로 길이(y')의 비를 나타낸다.
상기 수학식 3 및 상기 수학식 4를 상기 수학식 2에 대입하면 하기의 수학식 5로 나타낼 수 있다.
Figure pat00016
상기 수학식 5는 준비홀(132) 및 부품수용부(130)가 사각형 형상인 경우에 가로 길이 또는 세로 길이의 비로 나타냈지만, 대각선 길이의 비일 경우에도 적용될 수 있으며, 준비홀(132) 및 부품수용부(130)가 원의 형상인 경우에도 상기 수학식 5가 동일하게 적용될 수 있다.
즉, w: 단차부(140)의 직경에 대한 준비홀(132)의 직경의 비, w': 단차부(140)의 직경에 대한 부품수용부(130)의 직경의 비 일 수 있다.
하기의 표 1에서는 상기 준비홀(132) 및 상기 부품수용부(130)가 원의 형상이라고 할 때, 단차부(140)의 직경을 20mm, 베이스 몸체(110)의 두께(t)를 0.8mm로 하고, 상기 준비홀(132)의 직경, 상기 부품수용부(130)의 직경 및 상기 단차부(140)의 두께를 다양하게 변경하여 표시하였다.
Figure pat00017
하기의 표 2에서는 상기 베이스 몸체(110)에 상기 단차부(140)를 형성하기 위하여 필요한 프레스 하중을 상기 단차부(140)의 두께(t') 및 상기 부품수용부(130)의 직경에 따라 나타내었다.
Figure pat00018
도 7은 부품수용부의 직경을 일정하게 하고 단차부의 두께를 달리하는 경우에 필요한 프레스 하중을 나타낸 그래프이다.
도 7을 참조하면, 상기 부품수용부(130)의 직경이 각각 5mm, 10mm, 15mm 일 때, 각각의 부품수용부(130)의 직경에 대하여 상기 단차부(140)의 두께(t')를 다양하게 변화하여도 필요한 프레스 하중의 크기에는 큰 차이가 없는 것을 알 수 있다.
따라서, 프레스 하중의 크기는 상기 단차부(140)의 두께(t')에는 큰 영향을 받지 않는 것을 알 수 있다.
도 8은 단차부의 두께를 일정하게 하고 부품수용부의 직경을 달리하는 경우에 필요한 프레스 하중을 나타낸 그래프이다.
도 8을 참조하면, 상기 단차부(140)의 두께(t')가 각각 0.4mm, 0.5mm, 0.6mm 일 때, 각각의 단차부(140)의 두께(t')에 대하여 상기 부품수용부(130)의 직경을 달리하는 경우에 필요한 프레스 하중의 크기는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다.
즉, 상기 부품수용부(130)의 직경이 작을수록 더 큰 프레스 하중이 필요하게 되며 상기 부품수용부(130)의 직경이 클수록 작은 프레스 하중이 필요하게 된다.
상기 베이스 몸체(110)에 가하는 프레스 하중의 크기는 상기 단차부(140)의 두께(t')에 크게 영향을 받지 않으므로, 상기 베이스 몸체(110)에 가하는 프레스 하중의 크기와 상기 부품수용부(130)의 직경의 관계만을 보면, 도 9에 도시된 바와 같이 2차 다항식의 관계를 보인다.
따라서, 상기 베이스 몸체(110)에 적절한 프레스 하중을 가하여 상기 부품수용부(130)의 직경을 원하는 크기로 형성할 수 있다.
상기 베이스 몸체(110)에 홀이 구비될 경우에는 강성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
즉, 홀이 구비된 상기 베이스 몸체(110)의 일단에 하중을 가하는 경우에 홀이 구비되지 않은 베이스 몸체에 비하여 홀이 구비된 베이스 몸체(110)가 처짐량이 더 커지게 된다.
또한, 베이스 몸체의 처짐량은 상기 베이스 몸체(110)에 구비되는 홀의 크기에 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부품수용부(130)는 홀의 형상이므로, 상기 베이스 몸체(110)에 부품수용부(130)를 형성하게 되면 베이스 몸체(110)의 강성이 저하될 수 있다.
도 10은 부품수용부의 직경에 대해 일정한 하중이 가해질 경우 베이스 몸체의 처짐량을 나타낸 그래프이다.
도 10을 참조하면, 상기 부품수용부(130)의 직경에 따라 굽힘하중에 대한 상기 베이스 몸체(110)의 처짐량이 달라지는 것을 알 수 있다.
구체적으로, 상기 부품수용부(130)의 직경과 상기 베이스 몸체(110)의 처짐량의 관계는 2차 다항식의 관계에 있으며, 상기 부품수용부(130)의 직경이 클수록 상기 베이스 몸체(110)의 처짐량도 증가하게 된다.
따라서, 상기 부품수용부(130)의 직경이 클수록 상기 베이스 몸체(110)의 강성이 저하되는 것을 알 수 있다.
따라서, 상기 베이스 몸체(110)에 상기 부품수용부(130)를 형성하더라도 상기 베이스 몸체(110)의 강성에 문제가 없도록 적절하게 상기 부품수용부(130)의 직경을 정하도록 함이 바람직하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 상기 부품수용부(130)의 직경을 원하는 크기로 형성하기 위한 프레스 하중과, 상기 부품수용부(130)의 직경에 대한 상기 베이스 몸체(110)의 처짐량은 서로 반대의 경향을 보인다.
도 11을 참조하면, 상기 부품수용부(130)가 구비된 상기 베이스 몸체(110)의 강성을 확보하면서도 상기 베이스 몸체(110)에 상기 단차부(140)를 형성하기 위한 프레스 하중을 최소화할 수 있는 범위를 찾을 수 있다.
따라서, 상기 단차부(140)의 직경에 대한 상기 부품수용부(130)의 직경의 비의 범위는 하기의 수학식 6을 만족할 수 있다.
Figure pat00019
상기 수학식 6은 상기 부품수용부(130)의 직경이 상기 단차부(140)의 직경의 0%~75% 범위에 있을 수 있다는 의미이다.
특히, 상기 부품수용부(130)의 직경이 상기 단차부(140)의 직경의 0%보다 크고 50% 이하일 때, 상기 베이스 몸체(110)의 강성이 유지되는 효과가 뛰어나며, 상기 단차부(140)를 형성하기 위해 요구되는 프레스 하중 또한 감소하는 경향을 보인다.
즉, 상기 부품수용부(130)의 직경은 상기 단차부(140)의 직경의 0%~50% 범위 내 일 수 있다.
여기서, 상기 수학식 6을 상기 단차부(140)의 넓이에 대한 상기 부품수용부(130)의 넓이의 비(S')로 나타내면 하기 수학식 7과 같다.
단차부(140)의 넓이는 도 6a를 참조하면
Figure pat00020
로 나타낼 수 있으며, 부품수용부의 넓이는 도 6b를 참조하면
Figure pat00021
로 나타낼 수 있다.
즉, 단차부(140)의 넓이에 대한 상기 부품수용부(130)의 넓이의 비(S')는
Figure pat00022
로 나타낼 수 있다.
Figure pat00023
상기 수학식 7은 상기 부품수용부(130) 및 상기 단차부(140)가 직사각형, 정사각형 및 원의 형상인 경우에 모두 적용이 가능하다.
또한, 상기 수학식 6을 만족하기 위하여 상기 단차부(140)의 직경에 대한 상기 준비홀(132)의 직경의 비의 범위는 하기의 수학식 7을 만족할 수 있다.
Figure pat00024
상기 수학식 7은 상기 준비홀(132)의 직경이 상기 단차부(140)의 직경의 40%~90% 범위에 있을 수 있다는 의미이다.
여기서, 상기 수학식 8을 상기 단차부(140)의 넓이에 대한 상기 준비홀(132)의 넓이의 비(S)로 나타내면 하기 수학식 9와 같다.
단차부(140)의 넓이는 도 6a를 참조하면
Figure pat00025
로 나타낼 수 있으며, 준비홀(132)의 넓이는 도 6a를 참조하면
Figure pat00026
로 나타낼 수 있다.
즉, 단차부(140)의 넓이에 대한 상기 준비홀(132)의 넓이의 비(S)는
Figure pat00027
로 나타낼 수 있다.
Figure pat00028
상기 수학식 9는 상기 부품수용부(130) 및 상기 단차부(140)가 직사각형, 정사각형, 다각형 및 원의 형상인 경우에 모두 적용이 가능하다.
이상의 실시예를 통해, 프레스 혹은 단조 공법을 이용하여 하드 디스크 드라이브용 베이스 플레이트(100)를 제조할 수 있고, 외부의 이물이 유입되는 것을 방지할 수 있으며, 베이스 몸체(110)의 강성을 유지시킬 수 있다.
또한, 상기 기판(400)에 실장된 상기 회로 부품(410)을 상기 베이스 몸체(110)에 구비되는 부품수용부(130)에 수용할 수 있으므로, 상기 하드 디스크 드라이브의 전체 높이를 줄일 수 있어 상기 하드 디스크 드라이브의 소형화, 박형화에 유리하다.
또한, 상기 베이스 플레이트(100)를 프레스 또는 단조 공정으로 제조하여 공정시간 및 에너지 소모를 최소화할 수 있으므로 결과적으로 생산능력을 극대화할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
100: 베이스 플레이트 110: 베이스 몸체
120: 헤드 안착부 130: 부품수용부
140: 단차부 150: 실링부재
160: 피봇축 200: 스핀들 모터
210: 클램프 300: 헤드 구동부
310: 코일 320: 스윙암
330: 서스펜션 340: 상측 마그네트
350: 하측 마그네트 360: 상측 요크
370: 하측 요크 380: 램프
400: 기판 410: 회로 부품
500: 커버 플레이트

Claims (12)

  1. 베이스 몸체; 및
    기판과 상기 베이스 몸체와의 결합시에 상기 기판에 실장된 회로 부품을 수용할 수 있도록 상기 베이스 몸체를 관통하여 구비되는 부품수용부; 를 포함하며,
    상기 부품수용부의 외측에는 상기 부품수용부를 밀봉하는 실링부재가 안착되도록 단차부가 형성되는 베이스 플레이트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 몸체는 강판을 소성 변형한 것인 베이스 플레이트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단차부의 두께는 상기 베이스 몸체의 두께보다 얇게 구비되는 베이스 플레이트.
  4. 제1항에 있어서,
    하기 수학식 7을 만족하는 베이스 플레이트.
    [수학식 7]
    Figure pat00029

    (여기서,
    Figure pat00030
    : 단차부의 넓이에 대한 부품수용부의 넓이의 비)
  5. 제1항에 있어서,
    상기 부품수용부의 직경은 상기 단차부의 직경의 0%보다 크고 50% 이하의 범위인 베이스 플레이트.
  6. 베이스 몸체의 소정 위치를 관통하여 상기 베이스 몸체에 준비홀을 구비하는 단계;
    상기 베이스 몸체를 지그에 고정하는 단계;
    상기 준비홀의 외측의 상기 베이스 몸체를 가압하여 상기 베이스 몸체에 단차부를 구비하는 단계; 및
    상기 베이스 몸체를 가압하여 상기 준비홀의 직경이 감소하도록 함으로써 상기 베이스 몸체에 부품수용부를 구비하는 단계; 를 포함하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    하기 수학식 7을 만족하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
    [수학식 7]
    Figure pat00031

    (여기서,
    Figure pat00032
    : 단차부의 넓이에 대한 부품수용부의 넓이의 비)
  8. 제6항에 있어서,
    하기 수학식 9를 만족하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
    [수학식 9]
    Figure pat00033

    (여기서,
    Figure pat00034
    : 단차부의 넓이에 대한 준비홀의 넓이의 비)
  9. 제6항에 있어서,
    하기 수학식 5를 만족하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
    [수학식 5]
    Figure pat00035

    (여기서, w: 단차부의 직경에 대한 준비홀의 직경의 비, w': 단차부의 직경에 대한 부품수용부의 직경의 비, t: 베이스 몸체의 두께, t': 단차부의 두께)
  10. 제9항에 있어서,
    하기 수학식 6을 만족하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
    [수학식 6]
    Figure pat00036

    (여기서,
    Figure pat00037
    : 단차부의 직경에 대한 부품수용부의 직경의 비)
  11. 제9항에 있어서,
    하기 수학식 8을 만족하는 베이스 플레이트의 제조 방법.
    [수학식 8]
    Figure pat00038

    (여기서,
    Figure pat00039
    : 단차부의 직경에 대한 준비홀의 직경의 비)
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트에 결합되어 상기 디스크를 회전시키는 스핀들 모터;
    상기 디스크의 데이터를 기록 및 재생하기 위한 자기 헤드; 및
    상기 자기 헤드를 상기 디스크 상의 소정 위치로 이동시키기 위한 헤드 구동부; 를 포함하는 하드 디스크 드라이브.
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