| 【発明の名称】 |
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 |
| 【発明者】 |
【氏名】高見 博道
【住所又は居所】東京都青梅市末広町２丁目９番地 株式会社東芝青梅工場内
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| 【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。 |
【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
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【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、ＣＰＵ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１６ａ、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１２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２５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３４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３９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１２ａ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４０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４０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、ＨＤＤ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、ＨＤＤ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１２ａ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１２ａ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。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年９月２７日（２００１．９．２７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００５８４７９
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦 （外６名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−１０１２７０（Ｐ２００３−１０１２７０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月４日（２００３．４．４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２９８３０２（Ｐ２００１−２９８３０２） |
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