JP2013133941A - スピンドルモータ - Google Patents
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Abstract
【課題】ディスクなどの記録媒体によるデータの記録及び保存の時に生じる誤りを最小化することができるスピンドルモータを提供する。
【解決手段】本発明によるスピンドルモータは、回転子10の回転中心をなすシャフト11と、シャフト11を収容し、回転可能に支持するスリーブ22と、スリーブ22を支持するためにスリーブ22の外側面に結合されるベース21と、スリーブ22及びベース21の結合面に塗布される導電性接着剤60と、を含むものである。
【選択図】図3
【解決手段】本発明によるスピンドルモータは、回転子10の回転中心をなすシャフト11と、シャフト11を収容し、回転可能に支持するスリーブ22と、スリーブ22を支持するためにスリーブ22の外側面に結合されるベース21と、スリーブ22及びベース21の結合面に塗布される導電性接着剤60と、を含むものである。
【選択図】図3
Description
本発明は、スピンドルモータに関する。
通常、スピンドルモータ(Spindle Motor)は、BLDC(Brushless−DC Motor)に属するものであり、ハードディスクドライブ用モータの他にもレーザプリンタ用のレーザビームスキャナモータ、フロッピー(登録商標)ディスク(FDD;Floppy Disk Driver)用モータ、CD(Compack Disk)やDVD(Digital Versatile Disk)のような光ディスクドライブ用モータなどに広く使用されている。
近年、ハードディスクドライブのような高容量及び高速の駆動力が要求される機器は、騒音と玉軸受の使用時に発生する振動であるNRRO(Non Repeatable Run Out)の発生を最小化するために、従来の玉軸受より駆動摩擦が少ない流体動圧軸受が適用されたスピンドルモータが一般的に使用されている。
特許文献1に開示されたように、流体動圧軸受は、基本的に回転体と固定体との間に薄い油膜を形成して、回転時に発生する圧力で回転体と固定体を支持するため、回転体と固定体とが互いに接触せず、摩擦負荷が低減される。
前記流体動圧軸受を使用するスピンドルモータでは、ディスクを回転させるモータのシャフトを潤滑油(以下、「作動流体」と言う)が動圧(回転軸の遠心力によって油圧を中心に戻す圧力)のみで維持させる。従って、前記流体動圧軸受を使用するスピンドルモータはシャフトを鉄球で支持する玉軸受スピンドルモータとは区別される。
このような流体動圧軸受をスピンドルモータに適用すると、流体を用いて回転体を支持するため、モータから発生する騒音量が少なく、消費電力の消費も少ないだけでなく、耐衝撃性に優れる。
従来、スピンドルモータのスリーブを含む軸受部とベースは、通常、ボンディング工程により接着された。特に、UV接着剤は、塗布しやすく、容易に硬化するため、主に使用されて来た。しかし、UV接着剤を含む従来の接着剤のほとんどは、絶縁特性を有しており、さらに導電性接着剤をボンディングする工程を要するという問題点があった。また、別の導電性接着剤をボンディングする場合、導電性接着剤が分離、離脱しやすいという問題点があった。このような問題点により、ハードディスクなどの記録媒体がディスクにデータを保存または記録する時に様々な誤りが生じる問題点があった。
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するために導き出されたものであって、本発明の目的は、軸受部をなすスリーブとベースの結合時に導電性接着剤を用いることで、ディスクなどの記録媒体によるデータの記録及び保存の時に生じる誤りを最小化することができるスピンドルモータを提供することにある。
本発明の一実施例によるスピンドルモータは、回転子の回転中心をなすシャフトと、前記シャフトを収容し、回転可能に支持するスリーブと、前記スリーブを支持するために前記スリーブの外側面に結合されるベースと、前記スリーブ及びベースの結合面に塗布される導電性接着剤と、を含む。
ここで、前記導電性接着剤は、溶液状に塗布されるACF(Anisotropic Conductive Film)であることを特徴とする。
また、前記ACFは、前記スリーブ及びベースの結合面に塗布され、前記スリーブ及びベースを熱圧着法(Thermo−Compression)により接合することを特徴とする。
また、前記熱圧着法は、250℃〜300℃の範囲で行われることを特徴とする。
また、前記ACFは、前記スリーブ及びベースの結合面に塗布され、垂直型超音波の印加を受けて熱が自発的に発生し、前記スリーブ及びベースを接合することを特徴とする。
また、前記溶液状のACFは、前記スリーブまたはベースの接合面にディスペンシング(dispensing)法またはスプレー(Spray)法により塗布されることを特徴とする。
本発明によると、スピンドルモータのスリーブとベースの接着時に導電性接着剤を用いることで、モータ駆動時に生じる過電荷をベースを介して外部に放出することができる。
また、スピンドルモータのスリーブとベースの接着時に導電性接着剤を用いることで、モータ駆動時に生じる過電荷をベースを介して外部に放出することにより、磁気ディスクにデータを記録及び保存する際に生じる誤りを防止することができる。
また、磁気ディスクの記録及び保存の誤りを防止することで、スピンドルモータを含むディスクドライブの製品信頼性及び作動信頼性を向上することができる。
また、スピンドルモータのスリーブとベースの接着時に導電性接着剤を用いることで、別の導電性ボンドを塗布する工程を省略することができ、製品の組み立て及びモータ機能の信頼性を向上するだけでなく、製品生産の量産性を向上することができる。
また、スピンドルモータのスリーブとベースの接着時に使用される導電性接着剤として溶液状のACFを用いることで、接着時間を短縮し、接着力を向上することができ、その他の塗布工程を単純化することができる。
また、スピンドルモータのスリーブとベースの接着時に使用される導電性接着剤として溶液状のACFを用いることで、外部の異物からのシーリング効果を増大することができる。
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、添付図面に係る以下の詳細な説明及び好ましい実施例によってさらに明らかになるであろう。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付け加えるに際し、同一の構成要素に限っては、たとえ異なる図面に示されても、できるだけ同一の番号を付けるようにしていることに留意しなければならない。また、「一面」、「他面」、「第1」、「第2」などの用語は、一つの構成要素を他の構成要素から区別するために用いられるものであり、構成要素が前記用語によって限定されるものではない。以下、本発明を説明するにあたり、本発明の要旨を不明瞭にする可能性がある係る公知技術についての詳細な説明は省略する。
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図1は、本発明によるスピンドルモータのスリーブ22とベース21の分解図であり、図2は、本発明によるスピンドルモータのスリーブ22とベース21結合時に導電性接着剤を塗布する過程を示す模式図である。
本発明の一実施例によるスピンドルモータは、回転子の回転中心をなすシャフト11と、前記シャフト11を収容し、回転可能に支持するスリーブ22と、前記スリーブ22を支持するように前記スリーブ22の外側面に結合されるベース21と、前記スリーブ22とベース21の結合面に塗布される導電性接着剤60と、を含む。
シャフト11は、スピンドルモータが回転駆動する中心軸をなし、一般的に円筒形状を有する。流体動圧軸受によるスラスト動圧軸受部を形成するためのスラストプレート40がシャフト11の上側部に直交するように挿入設置されることができる。
ここで、スラストプレート40は、シャフト11の上側部に形成されることは言うまでもなく、シャフト11の下端部に直交するように挿入設置されることができることは言うまでもない。スラストプレート40をシャフト11に固定させるために別のレーザ溶接などを行うことができるが、スラストプレート40に所定の圧力を印加して圧入結合されることができることは当業者にとって自明な事項である。流体動圧軸受によるスラスト動圧軸受部を形成するために、スラストプレート40には、動圧発生溝(不図示)を形成することができる。
スリーブ22は、前記シャフト11を内部に収容し、回転可能に支持するために中空の円筒形状を有し、結合されたシャフトの外周面11aと、スリーブの内周面22aに作動流体であるオイルによるラジアル動圧軸受部を形成することができる。また、ラジアル動圧軸受部の動圧発生のための動圧発生溝(不図示)は、ラジアル動圧軸受部を形成するシャフトの外周面11aに形成したり、またはスリーブの内周面22aに形成したりすることができることは言うまでもない。
導電性接着剤60は、前記スリーブ22とベース21の結合面に塗布される。通常、磁気ディスクを用いてデータを記録及び保存する場合、電気的な干渉または影響を受けるとデータの記録及び保存において誤りが生じる。特に、HDD(Hard Disk Drive)も磁気ディスクを保存媒体として用いるため、上述した問題点と同じ問題点が生じる。この問題を解決するために、従来、導電性接着剤60をベース21とスリーブ22が結合される部分の先端に別途に形成するなどの工程が追加された。従って、リードタイムが増加し、導電性接着剤60が外部衝撃などによって離脱した。
本発明は、スリーブ22とベース21の結合面に、従来の絶縁特性の接着剤ではなく、導電性接着剤60を直接塗布することにより、このような問題を解決した。特に、本発明で使用される導電性接着剤60は、ACF(Anisotropic Conductive Film)がフィルム状ではなく、溶液状に製造された後、ディスペンシング(Dispensing)法、またはスプレー(Spray)法により塗布することができる。スリーブ22とベース21の結合面に導電性接着剤60であるACFを塗布することで、モータ駆動時に生じる過電荷が軸受部に過度に蓄積されず、導電性接着剤60であるACFを介してベース21に放出され、結果、モータ駆動時に、ディスクにデータをスムーズに記録及び保存することができる。
ACF(Anisotropic Conductive Film)は、微細導電粒子を接着樹脂(通常、熱硬化性接着樹脂)に混合してフィルム状態にし、一方向のみに電気を流す異方性導電膜である。微細導電粒子としては、Ni、carbon、solder ballが挙げられる。本発明では、このようなACFをフィルム状ではなく溶液状にスリーブ22とベース21の接合面に塗布することを特徴とする。
ここで、スリーブ22とベース21の通電のためにACFを用いて接合する方法は、ACFの性質、即ち熱と圧力を加えるとACFが硬化する性質を活用する方法により行われることができる。外部から熱を加える方法である熱圧着法(Thermo−Compression)と、内部で自発的に熱が生じるようにする超音波(Ultrasonic)を活用する方法が挙げられる。
具体的に、ACFをスリーブ22とベース21の結合面に塗布して熱圧着法によりスリーブ22とベース21を接合する時に、スリーブ22とベース21は、加圧法及び加熱法により接合ツール(Hot Bar)を用いて、15秒以内で250℃〜300℃にて接合される。この際、ACFの内部温度は、190℃以内に形成される。特に、接合ツールを用いてスリーブ22とベース21が互いに接合される温度が250℃〜300℃の範囲未満の低い温度である場合には、接合力が低下する問題が生じ、前記範囲を超える場合には、ACFの性質などが変形されて接合の信頼性が低下する現象が生じ得る。
また、ACFをスリーブ22とベース21の結合面に塗布し、超音波を用いてスリーブ22とベース21を接合する場合、予備ボンディング(Pre−Bonding)工程と主ボンディング(Main−Bonding)工程が個別に進められる。予備ボンディング工程は、接合しようとするスリーブ22またはベース21の接合面にACFを塗布する工程であり、主ボンディング工程は、ACFが塗布されていないスリーブ22またはベース21の接合面を接合する工程である。予備ボンディング工程と主ボンディング工程の両方において、スリーブ22とベース21は、超音波を印加することでボンディングされる。
図2に図示されたように、先ず、ベース21の接合面にACF溶液を塗布する予備ボンディング工程を行ってからスリーブ22をベース21に接合する。この際、超音波を印加することで、ボンディング作業を行う。接合部をリペア(repair)する工程は、次のとおりである、先ず、ベース21とスリーブ22の接合部に超音波を印加して120℃程度の温度で接合部を加熱することによりACFの硬化を解除する。その後、スリーブ22をベース21から分離し、ACF溶液をリペア液またはアセトン(Aceton)で除去する。次に、新しいボンディング工程により、スリーブ22とベース21を接合することで、誤ったボンディング工程を修正することができる。
また、本発明の一実施例によるスピンドルモータは、前記スリーブ22を支持するために前記スリーブ22の外側面に結合され、内側面にコイル23aが巻線されたコア23が装着されるベース21、及び前記シャフト11が中心部に一体に結合され、前記コア23に対応する位置にロータマグネット13が形成されたハブ12をさらに含む。
ベース21は、シャフト11を含むスリーブ22が内側に結合されるように、一側面がスリーブ22の外側面に結合される。ベース21の一側面の反対側である他側面には、巻線コイルが巻線されたコア23がハブ12に形成されたロータマグネット13に対応する位置に結合される。ベース21は、スピンドルモータの下部で全体的な構造を支持する機能を果し、その制作方法としては、プレス加工法またはダイキャスティング(die−casting)法が挙げられる。ベース21がプレス加工により製造される場合、前記ベース21は、アルミニウム、鋼鉄などの各種金属材質、特に剛性を有する材料からなることができる。
上述のように、ベース21とスリーブ22の接合面に導電性接着剤60を形成することにより、モータの作動時に生じる過電荷がベース21と導通して流出されるようにすることで、モータ作動信頼性を向上することができる。
通常、コア23は、多数の薄型金属板を積層して形成され、フレキシブルプリント回路基板50を備えるベース21の上部に固定配置される。巻線コイルから引出されるコイル23aに対応するように、複数個の貫通孔21aがベース21の下端面に形成され、前記貫通孔21aを介して引出されたコイル23aは、フレキシブルプリント回路基板50に、はんだ付けされて電気的に連結させることができる。貫通孔21aを通過するコイル23aとの絶縁のために、貫通孔21aの入口部分には、絶縁シート21bを形成することができる。
ハブ12は、不図示の光ディスクまたは磁気ディスクを搭載して回転させるためのものであって、シャフト11が中心に一体に結合され、スリーブ22の軸方向の上端面に対応するようにシャフト11の上部に結合する。後述するベース21のコア23とラジアル方向に対応するように、ロータマグネット13が形成される。コア23は、電流が流れると磁場が形成されて磁束が発生する。これに対向したロータマグネット13は、N極とS極が繰り返し着磁され、コア23から発生する可変電極に対応して電極を形成する。コア23とロータマグネット13は、磁束の鎖交による電磁力によって相互間に反発力が生成され、これにより、ハブ12及びこれと結合したシャフト11が回転する。
また、本発明の実施例によるスピンドルモータは、スリーブ22の軸方向の下側端をカバーするようにカバー部材30を含むことができる。カバー部材30は、シャフト11を含むスリーブ22の軸方向の下端面をカバーするように結合される。カバー部材30は、シャフトの下端面11bと対向する内側面に動圧発生溝(不図示)を形成してスラスト動圧軸受部を形成することができる。カバー部材30は、スリーブ22の先端に結合されて内部に作動流体であるオイルを保管することができる構造を有する。
図3は、本発明によるスピンドルモータの断面図である。
本発明の一実施例によるスピンドルモータの構成と作動関係について、図3を参照して簡単に説明すると次のとおりである。
回転子10は、回転軸となり、回転可能に形成されたシャフト11と、ロータマグネット13が付着されたハブ12とで構成され、固定子20は、ベース21と、スリーブ22と、コア23と、プリングプレート24と、を含んで形成することができる。
ベース21の外側及びハブ12の内側に互いに対向する位置に、それぞれコア23及びロータマグネット13を付着させるが、ここで、コア23は、電流が流れると磁場が形成されて磁束が発生する。これと対向したロータマグネット13は、N極とS極が繰り返し着磁され、コア23から発生する可変電極と対応して電極を形成する。コア23とロータマグネット13は、磁束の鎖交による電磁力によって相互間に反発力が生成され、これにより、ハブ12及びこれと結合したシャフト11が回転することで、本発明のスピンドルモータを駆動させる。また、モータの駆動時に浮き上がることを防止するために、ロータマグネット13と軸方向に対応するように、ベース21にプリングプレート24が形成される。プリングプレート24は、ロータマグネット13との引力を作用させることで安定した回転駆動を可能にする。
特に、本発明では、ベース21とスリーブ22の接合面に導電性接着剤60を塗布することにより、モータ駆動時に生じる過電荷をベース21を介して外部に流出することで、磁気ディスクの記録及び保存など作動上の誤りを最小化し、製品の信頼性を向上することができる。
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明はこれに限定されず、該当分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想内にての変形や改良が可能であることは明白であろう。
本発明の単純な変形乃至変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は添付の特許請求の範囲により明確になるであろう。
本発明は、スピンドルモータに適用可能である。
10 回転子
11 シャフト
11a シャフトの外周面
11b シャフトの下端面
12 ハブ
13 ロータマグネット
20 固定子
21 ベース
21a 貫通孔
21b 絶縁シート
22 スリーブ
22a スリーブの内周面
23 コア
23a コイル
24 プリングプレート
30 カバー部材
40 スラストプレート
50 フレキシブルプリント回路基板
60 導電性接着剤
11 シャフト
11a シャフトの外周面
11b シャフトの下端面
12 ハブ
13 ロータマグネット
20 固定子
21 ベース
21a 貫通孔
21b 絶縁シート
22 スリーブ
22a スリーブの内周面
23 コア
23a コイル
24 プリングプレート
30 カバー部材
40 スラストプレート
50 フレキシブルプリント回路基板
60 導電性接着剤
Claims (6)
- 回転子の回転中心をなすシャフトと、
前記シャフトを収容し、回転可能に支持するスリーブと、
前記スリーブを支持するために前記スリーブの外側面に結合されるベースと、
前記スリーブ及びベースの結合面に塗布される導電性接着剤と、
を含むスピンドルモータ。 - 前記導電性接着剤は、溶液状に塗布されるACF(Anisotropic Conductive Film)であることを特徴とする請求項1に記載のスピンドルモータ。
- 前記ACFは、前記スリーブ及びベースの結合面に塗布され、前記スリーブ及びベースを熱圧着法(Thermo−Compression)により接合することを特徴とする請求項2に記載のスピンドルモータ。
- 前記熱圧着法は、250℃〜300℃の範囲で行われることを特徴とする請求項3に記載のスピンドルモータ。
- 前記ACFは、前記スリーブ及びベースの結合面に塗布され、垂直型超音波の印加を受けて熱が自発的に発生し、前記スリーブ及びベースを接合することを特徴とする請求項2に記載のスピンドルモータ。
- 前記溶液状のACFは、前記スリーブまたはベースの接合面にディスペンシング(dispensing)法またはスプレー(Spray)法により塗布されることを特徴とする請求項2に記載のスピンドルモータ。
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