JP2003101270A - 電子部品の冷却構造、これを備えた磁気ディスク装置、および冷却構造の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電子部品の温度上昇を効果的に抑制可能な電子
部品の冷却構造、これを備えた磁気ディスク装置、冷却
構造の製造方法を提供することにある。 【解決手段】磁気ディスクが配置された基台１２ａに対
向してプリント回路基板３４が設けられ、プリント回路
基板上には、電子部品３８が実装されている。電子部品
は、パッケージ部３７とこのパッケージ部から延出した
複数の端子３９とを有している。基台とプリント回路基
板との間には放熱シート４０が挟持され、この放熱シー
トは、電子部品の形状に沿った形状を有し、電子部品の
パッケージ部、端子、および上記基台に接触して設けら
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品の冷却
構造、これを備えた磁気ディスク装置、および冷却構造
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ、ラップ
トップ型コンピュータ、ブック型コンピュータ等のコン
ピュータにおいては、大量の情報を保存するための記録
装置として磁気ディスク装置が広く使用されている。こ
のような磁気ディスク装置、例えば、ハードディスクド
ライブ（以下、ＨＤＤと称する）は、通常、金属で形成
され基台として機能するケースを備えている。このケー
ス内には、記録媒体としての磁気ディスク、磁気ディス
クを回転駆動するスピンドルモータ、磁気ディスクに対
して記録、再生を行なう磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁
気ディスクに対して移動自在に支持したキャリッジアッ
センブリと、キャリッジアッセンブリを駆動して磁気ヘ
ッドを磁気ディスクの所望のトラック上に移動および位
置決めするボイスコイルモータ等が収納されている。

【０００３】また、ケースの底壁外面には、ＨＤＤの動
作を制御するプリント回路基板が所定の隙間を置いて取
付けられている。このプリント回路基板上には複数の電
子部品が実装され、ケースとの間に位置している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなＨＤＤは、
高温環境下で使用した場合、ＨＤＤ自身の発熱も加わり
かなり高温と成る。特に、プリント回路基板上に実装さ
れた特定のＩＣ等が高温となり、環境温度によっては、
その保証温度を超えてしまう恐れもある。例えば、７０
℃の高温環境下でＨＤＤを連続リード／ライト動作させ
ると、ケースは７０℃＋αであるが、上記特定のＩＣ等
は１００℃を越える場合がある。この場合、ＩＣはその
保証限界温度に近くなり、ＨＤＤの誤動作発生の原因と
なる。

【０００５】上記のような電子部品の温度上昇を抑える
方法として、プリント回路基板とケースとの隙間に放熱
シート等を配置し、電子部品の熱をケース側に逃がす方
法が提案されている。しかしながら、放熱シートは、Ｃ
ＰＵ等の電子部品の場合、ＣＰＵの樹脂パッケージ部分
に接触して設けられている。そのため、冷却効率が低
く、この種の放熱シートでは充分な昇温抑制効果を得る
ことは困難であった。

【０００６】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、電子部品の温度上昇を効果的に抑制可
能な電子部品の冷却構造、これを備えた磁気ディスク装
置、および冷却構造の製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の態様に係る電子部品の冷却構造は、基台
と、電子部品が実装されているとともに、所定の隙間を
置いて上記基台に対向して設けられたプリント回路基板
と、上記基台とプリント回路基板との間に挟持された放
熱シートと、を備え、上記電子部品は、パッケージ部と
このパッケージ部から延出した複数の端子とを有し、上
記放熱シートは、上記電子部品の形状に沿った形状を有
し、上記電子部品のパッケージ部、端子、および上記基
台に接触して設けられていることを特徴としている。

【０００８】また、この発明の態様に係る磁気ディスク
装置は、磁気ディスクが配置された基台と、電子部品が
実装されているとともに、所定の隙間を置いて上記基台
に対向して設けられたプリント回路基板と、上記基台と
プリント回路基板との間に挟持された放熱シートと、を
備え、上記電子部品は、パッケージ部とこのパッケージ
部から延出した複数の端子とを有し、上記放熱シート
は、上記電子部品の形状に沿った形状を有し、上記電子
部品のパッケージ部、端子、および上記基台に接触して
設けられていることを特徴としている。

【０００９】更に、この発明の態様に係る電子部品の冷
却構造の製造方法は、基台と、電子部品が実装されてい
るとともに、所定の隙間を置いて上記基台に対向して設
けられたプリント回路基板と、上記基台とプリント回路
基板との間に挟持された放熱シートと、を備え、上記電
子部品は、パッケージ部とこのパッケージ部から延出し
た複数の端子とを有している電子部品の冷却構造の製造
方法において、上記プリント回路基板上の所定位置で上
記電子部品に重ねて放熱シートを載置し、上記プリント
回路基板上に載置された放熱シートを所定の温度に加熱
して軟化させた後、上記放熱シートを上記電子部品に沿
った形状に圧縮成形し、上記放熱シート付きのプリント
回路基板を上記基台に取付け、プリント回路基板と基台
との間に上記放熱シートを挟持することを特徴としてい
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら、この発
明の磁気ディスク装置をＨＤＤに適用した実施の形態に
ついて詳細に説明する。図１に示すように、ＨＤＤ１０
は基台として機能するケース１２を備えている。ケース
１２は上端の開口した矩形箱状に形成され、その上部開
口は、図示しないトップカバーをねじ止めするようによ
り閉塞される。

【００１１】ケース１２内には、磁気記録媒体としての
２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂ、これらの磁気ディ
スクを支持および回転させるスピンドルモータ１８、磁
気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう磁気ヘッ
ドをそれぞれ備えた複数の磁気ヘッド組立体２０、これ
らの磁気ヘッド組立体を回動自在に支持したキャリッジ
アッセンブリ２２、キャリッジアッセンブリを回動およ
び位置決めするボイスコイルモータ２４、プリアンプ等
を有する基板ユニット２１が収納されている。

【００１２】２枚の磁気ディスク１６ａ、１６ｂｃは、
スピンドルモータ１８のハブに嵌合され、ハブの軸方向
に沿って積層されている。そして、磁気ディスク１６
ａ、１６ｂは、ハブの上端にねじ止めされた円盤状のク
ランパ１７によって固定され、スピンドルモータ１８に
より所定の速度で回転駆動される。

【００１３】キャリッジアッセンブリ２２は、ケース１
２の底壁上に固定されたほぼ円筒形状の軸受組立体２６
と、軸受組立体から磁気ディスクに向かって延出した４
本のアーム２５と、を備えている。そして、各アーム２
５の延出端に磁気ヘッド組立体２０が固定されている。
キャリッジアッセンブリ２２が軸受組立体２６を中心と
して回動することにより、各磁気ヘッドは、対応する磁
気ディスクの任意のトラックへ移動可能となっている。

【００１４】ＶＣＭ２４は、ケース１２の底壁内面に固
定され所定の間隔を置いて対向した一対のヨーク２８
と、一方のヨークの内面に固定された図示しない永久磁
石と、を備えている。更に、ＶＣＭ２４はキャリッジア
ッセンブリ２２に取付けられた図示しないボイスコイル
を有し、このボイスコイルは、一方のヨークと永久磁石
との間に位置している。そして、ボイスコイルへ通電す
ることにより、キャリッジアッセンブリ２２が回動され
る。

【００１５】基板ユニット２１は、ケース１２の底壁内
面上に設置された基板本体と、基板本体から延出したフ
レキシブル配線板３２と、を有している。基板本体には
コネクタ３０を含む複数の電子部品が実装されている。
このコネクタ３０は、基板本体およびケース１２の底壁
を貫通し、底壁外面に露出している。また、フレキシブ
ル配線板３２の延出端は、キャリッジアッセンブリ２２
の軸受組立体２６に固定されているとともに、図示しな
い配線を介して４つの磁気ヘッド組立体２０に接続され
ている。

【００１６】一方、ケース１２の底壁１２ａの外面に
は、スピンドルモータ１８、ボイスコイルモータ２４、
磁気ヘッド組立体２０の動作を制御するプリント回路基
板３４がねじ止めされ、底壁外面と所定の隙間を置いて
対向している。更に、ケース１２とプリント回路基板３
４との間には、後述する放熱シート４０が挟持されてい
る。

【００１７】プリント回路基板３４はほぼ矩形状に形成
され、その上面には、多数の電子部品３８が実装されて
いる。また、プリント回路基板３４上には、基板ユニッ
ト２１側のコネクタ３０と接続可能なコネクタ４２、お
よびＨＤＤをパーソナルコンピュータ等の電子機器に接
続するための主コネクタ４４が実装されている。

【００１８】そして、プリント回路基板３４は、コネク
タ４２をケース１２側のコネクタ３０に接続した状態
で、ケース１２の底壁外面と対向配置され、複数のねじ
５０により底壁外面にねじ止め固定されている。ケース
１２の底壁外面とプリント回路基板３４上に実装された
電子部品３８との隙間は、平均して約０．３ｍｍに設定
されている。なお、プリント回路基板３４のほぼ中央部
には、スピンドルモータ１８の図示しないブラケットを
逃がす円形の透孔３６が形成されている。

【００１９】図２に示すように、電子部品３８の内、少
なくとも１つは、例えば合成樹脂にいよって半導体チッ
プを覆うことにより偏平な矩形状に形成されたパッケー
ジ部３７と、このパッケージ部の各側縁から外側に延出
した複数の端子３９とを備えている。そして、各端子３
９の延出端部はプリント回路基板３４上の所定位置には
んだ付けされている。

【００２０】放熱シート４０は、ケース１２の底壁１２
ａとプリント回路基板３４との間に挟持されている。放
熱シート４０のケース１２側の表面はケース底壁１２ａ
に対応してほぼ平坦に形成されている。また、放熱シー
ト４０において、電子部品３８と対応する部分は、この
電子部品の形状に合わせて形成されている。すなわち、
放熱シート４０は、電子部品３８のパッケージ部３７お
よび端子３９に対応した形状の凹所を有し、この凹所内
に電子部品が収納された状態に配設されている。これに
より、放熱シート４０は、ケース１２の底壁１２ａに密
着しているとともに、電子部品３８に対し、パッケージ
部３７のみならず端子３９にも密着して設けられてい
る。

【００２１】放熱シート４０の材料としては、シリコー
ン樹脂、ブチルコム、アクリル樹脂等を用いることがで
き、また、熱導電性を良くするために、シリカ、窒化珪
素、アルミナ、炭化珪素、窒化ホウ素、窒化アルミニウ
ム、水酸化アルミニウム等を添加することが可能であ
る。本実施の形態では、放熱シート４０の材料として、
アルミナと窒化ホウ素とをフィラ−としたシリコーン樹
脂、および水酸化アルミニウムをフィラ−としたブチル
ゴムの２種類を用いた。

【００２２】上記のようなプリント回路基板３４、放熱
シート４０、およびケース１２を有した放熱構造は、以
下の工程により形成する。まず、図３に示すように、電
子部品３８、コネクタ４２、４４等が実装されたプリン
ト回路基板３４と、所定形状に形成された放熱シート４
０とを用意する。放熱シート４０は、例えば、水酸化ア
ルミニウムをフィラ−としたブチルゴムにより、厚さ
１．６ｍｍに形成されている。

【００２３】続いて、図４に示すように、放熱シート４
０をプリント回路基板３４上の所定位置で電子部品３８
に重ねて載置する。この状態で、図５に示すように、プ
リント回路基板３４および放熱シート４０を金型５４、
５６間に配置し、１７０℃で圧縮成形することにより、
放熱シート４０をプリント回路基板上の電子部品３８に
沿った形状に成形する。高温で軟化した放熱シート４０
を圧縮成形することにより、放熱シートをほぼ電子部品
３８の形状通りに成形することができる。

【００２４】ここで、金型５６の放熱シート４０と接触
する面は、ケース１２底面の凹凸に沿う形状とした。但
し、ケース１２底面の凹凸を完全に転写した形状である
必要はない。完全に転写した形状とした場合、寸法の僅
かなずれにより放熱シート４０とケース１２底面との密
着性が低下する。そのため、金型５６内面の凸部は、対
応するケース１２底面の凹所に比較して寸法が僅かに小
さく形成し、寸法誤差のマージンを持たせることが望ま
しい。そして、上記のように形成された放熱シート付き
のプリント回路基板３４をケース１２の底壁１２ａにね
じ止めすることにより、放熱シート４０はプリント回路
基板とケース底壁との間に挟持され、これらに密着す
る。

【００２５】また、放熱構造は、以下の工程により形成
しても良い。まず、例えば、ポリイソブチレンと水酸化
アルミニウムからなるフェーズチェンジタイプの放熱シ
ート４０、ここでは、厚さ１．６ｍｍ、フェーズチェン
ジ温度６０℃の放熱シートを用意し、プリント回路基板
３４上の所定位置に載置する。次に、ヒータ等により放
熱シート４０を約９０℃に加熱し軟化させた後、上述し
た金型５４、５６を用い金型温度４０℃で圧縮成形す
る。このように形成された放熱シート付きのプリント回
路基板３４をケース１２の底壁１２ａにねじ止めし、Ｈ
ＤＤに搭載する。

【００２６】あるいは、以下の方法を用いてもよい。す
なわち、ケース１２と同一形状を有した注金型を用意
し、この注金型にプリント回路基板３４を装着する。続
いて、注金型とプリント回路基板との間に炭化珪素をフ
ィラ−とする硬化型液状シリコーン樹脂を注入する。そ
して、真空脱泡した後、液状シリコーン樹脂を１８０℃
で１時間、熱硬化させる。それにより、シリコーンゴム
製の放熱シートで覆われたプリント回路基板３４が得ら
れ、これをケース１２の底壁１２ａにねじ止めし、ＨＤ
Ｄに搭載する。

【００２７】上記のように構成されたＨＤＤによれば、
放熱シート４０は冷却しようとする電子部品３８の形状
に合わせて形成され、電子部品のパッケージ部３７およ
び端子３９の全体に密着して配設されている。特に、端
子３９は金属で形成され放熱性が高いことから、電子部
品３８の放熱性を向上することが可能となる。上述した
本実施の形態と、放熱シートを電子部品のパッケージ部
のみに接触させた場合とを比較したところ、電子部品の
放熱効率が２０％向上した。ここで、放熱効率は以下の
ように定義した。

【数１】

【００２８】従って、放熱性に優れた電子部品の冷却構
造を得ることができ、同時に、電子部品３８の温度上昇
を抑制し、高温環境下でも安定して動作可能なＨＤＤを
得ることができる。

【００２９】なお、この発明は上述した実施の形態に限
定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能で
ある。例えば、上述した実施の形態において、放熱シー
ト４０はプリント回路基板３４上の複数の電子部品３８
に重ねて設ける構成としたが、１つの電子部品ごとに別
々の放熱シートで覆う構成としても良い。この場合、図
６に示すように、放熱シート４０は、パッケージ部３７
の上面に接触する矩形状の第１部分４０ａと、パッケー
ジ部３７の周囲を覆うとともに端子３９と接触するよう
に形成された矩形枠状の第２部分４０ｂとを有して構成
されている。この第１および第２部分４０ａ、４０ｂは
一体成形されても、あるいは、別々に形成されたものを
貼り合わせて構成されても良い。

【００３０】また、図７に示すように、ケース１２の底
壁１２ａにおいて、電子部品３８と対向する領域に凹凸
部を設けてもよい。この場合、放熱シート４０のケース
１２側の表面は、ケース底壁１２ａに合わせて凹凸に形
成され、ケース底壁に密着している。このような構成に
よれば、放熱シート４０とケース１２との接触面積、す
なわち、放熱面積が増大し、電子部品３８の放熱性を一
層向上させることができる。

【００３１】更に、図８に示すように、電子部品３８の
近傍で、プリント回路基板３４をケース１２の底壁１２
ａにねじ止めすることにより、電子部品およびケース底
壁に対する放熱シート４０の密着性を上げ放熱性を向上
する構成としても良い。この場合、図４および図８に示
すように、電子部品３８を間に挟んでその両側に少なく
とも２つの透孔５０をプリント回路基板３４に設け、こ
れらの透孔をそれぞれ通してねじ５１をケース底壁１２
ａへねじ込むことにより、プリント回路基板をねじ孔止
めする。なお、ねじ止め位置、つまり、透孔５０の位置
は、電子部品３８のパッケージ部３７の対角長さをＬと
した場合、このパッケージ部の外縁から距離Ｌ以内に設
けられていることが望ましい。

【００３２】その他、放熱シートの形状、材質等は必要
に応じて変更可能である。また、この発明に係る電子部
品の冷却構造は、ＨＤＤに限らず、他の電子機器にも適
用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、電子部品に対応した形状を有する放熱シートを基台
とプリント回路基板との間に設けることにより、電子部
品の温度上昇を効果的に抑制可能な電子部品の冷却構
造、これを備えた磁気ディスク装置、および電子部品の
冷却構造の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にＨＤＤの分解斜視図。

【図２】上記ＨＤＤの放熱シート部分を破断して示す断
面図。

【図３】上記ＨＤＤのプリント回路基板および放熱シー
トの平面図。

【図４】上記プリント回路基板上に放熱シートを重ねた
状態を示す平面図。

【図５】上記放熱シートの製造工程を示す断面図。

【図６】この発明の他の実施の形態に係る放熱シートお
よび電子部品を示す図。

【図７】この発明の更に他の実施の形態に係るＨＤＤの
放熱シート部分を破断して示す断面図。

【図８】この発明の他の実施の形態に係るＨＤＤの放熱
シート部分を破断して示す断面図。

【符号の説明】

１０…ＨＤＤ １２…ケース １２ａ…底壁 １６ａ、１６ｂ…磁気ディスク、 １８…スピンドルモータ ３４…プリント回路基板 ３７…パッケージ部 ３８…電子部品 ３９…端子 ４０…放熱シート

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基台と、 電子部品が実装されているとともに、所定の隙間を置い
   て上記基台に対向して設けられたプリント回路基板と、 上記基台とプリント回路基板との間に挟持された放熱シ
   ートと、を備え、 上記電子部品は、パッケージ部とこのパッケージ部から
   延出した複数の端子とを有し、 上記放熱シートは、上記電子部品の形状に沿った形状を
   有し、上記電子部品のパッケージ部、端子、および上記
   基台に接触して設けられていることを特徴とする電子部
   品の冷却構造。
2. 【請求項２】上記基台の上記電子部品と対向する領域は
   凹凸を有し、上記放熱シートの基台側表面は上記凹凸に
   対応した凹凸形状に形成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の電子部品の冷却構造。
3. 【請求項３】上記放熱シートは、上記電子部品のパッケ
   ージ部の上面に接触した第１部分と、上記パッケージ部
   の周囲および上記端子に接触した第２部分とを有し、単
   一の電子部品を覆っていることを特徴とする請求項１に
   記載の電子部品の冷却構造。
4. 【請求項４】磁気ディスクが配置された基台と、 電子部品が実装されているとともに、所定の隙間を置い
   て上記基台に対向して設けられたプリント回路基板と、 上記基台とプリント回路基板との間に挟持された放熱シ
   ートと、を備え、 上記電子部品は、パッケージ部とこのパッケージ部から
   延出した複数の端子とを有し、 上記放熱シートは、上記電子部品の形状に沿った形状を
   有し、上記電子部品のパッケージ部、端子、および上記
   基台に接触して設けられていることを特徴とする磁気デ
   ィスク装置。
5. 【請求項５】上記基台の上記電子部品と対向する領域は
   凹凸を有し、上記放熱シートの基台側表面は上記凹凸に
   対応した凹凸形状に形成されていることを特徴とする請
   求項４に記載の磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】上記放熱シートは、上記電子部品のパッケ
   ージ部の上面に接触した第１部分と、上記パッケージ部
   の周囲および上記端子に接触した第２部分とを有し、単
   一の電子部品を覆っていることを特徴とする請求項４に
   記載の磁気ディスク装置。
7. 【請求項７】基台と、電子部品が実装されているととも
   に、所定の隙間を置いて上記基台に対向して設けられた
   プリント回路基板と、上記基台とプリント回路基板との
   間に挟持された放熱シートと、を備え、上記電子部品
   は、パッケージ部とこのパッケージ部から延出した複数
   の端子とを有している電子部品の冷却構造の製造方法に
   おいて、 上記プリント回路基板上の所定位置で上記電子部品に重
   ねて放熱シートを載置し、 上記プリント回路基板上に載置された放熱シートを所定
   の温度に加熱して軟化させた後、上記放熱シートを上記
   電子部品に沿った形状に圧縮成形し、 上記放熱シート付きのプリント回路基板を上記基台に取
   付け、プリント回路基板と基台との間に上記放熱シート
   を挟持することを特徴とする電子部品の冷却構造の製造
   方法。