Slide 1: ミネベア 技術説明会 ～HDDスピンドルモーター及びベアリングについて～
ミネベア 技術説明会 ～HDDスピンドルモーター及びベアリングについて～ 2000年3月24日 0
Slide 2: 目次
目 次 １．HDD用スピンドルモータービジネスの現状と今後 ２．ROモーターの現状と技術的特長 ３．流体軸受けに関して ４．流体軸受けがボールベアリングビジネスに与える影響 ５．ROベアリングの新たな展開 ６．ミネベアのHDDモーター開発･製造体制 ７．まとめ 1 目次に従い技術面を中心にミネベアのHDD用スピンドルモータービジネス及び流体軸受を含めたベアリ ングビジネスの概要を説明します。 1
Slide 3: HDD用スピンドルモータービジネスの現状と今後
１．ＨＤＤ用スピンドルモータービジネスの現状と今後 2003年 月産10,000千台 1,500千 500千 1,600千 1,000千 300千 1,400千 1,000千 1,200千 2001年CQ3 月産5,000千台 2000 年CQ3 月産3,500千台 3.5インチ ローエンド 65千 デスクトップPC/STB 3.5インチ ハイエンド 1,958千 デスクトップﾟPC/PCサーバー 450千 3千 550千 1999 年CQ1 2.5インチ ノートブック 月産2,022千台 1,147千 3.5インチ ハイエンド エンタープライズ／ホスト 2000 年4月 月産2,150千台
Slide 4: HDDスピンドルモーター 生産推移
１．ＨＤＤ用スピンドルモータービジネスの現状と今後 H D D スピンドルモーター 生産推移 400,000K 330,000K Shipping Quantity [pcs] 350,000K 他社 300,000K 272,000K ミネベア 240,000K 250,000K 189,000K 200,000K 140,400K 36% 150,000K 114,600K 117,600K 30% 100,000K 25% 21% 50,000K 20% 13% 14% 0K 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 年間生産台数 K=1,000台 他社はミネ
Slide 5: ROベアリングの構造
２．ROモーターの現状と技術的特長 ROベアリングの構造 予圧 Pre-load 内輪 floating inner race ボール＋ゲージ balls + cage モーターハブ hub with special press fit area 外輪ボール転送面 integrated outer races ボール転送面付シャフト shaft with integrated inner race 4 ROベアリングは、2つのボール転送面を持ち筒状に繋がっている外輪と１つの転送面を持つシャフトと1 つの転送面を持つ内輪から構成されています。 4
Slide 6: ROモーターの現状と技術的特長
２．ROモーターの現状と技術的特長 グラフＡ Thermal ( 20°C ～ 60°C ) Resonance Shift Value 12.0 RO Bearing Motor Discrete Bearing Motor 図Ａ 10.0 10.0Hz Resonance Shift Value [Hz] RO discrete 8.0 6.0 6.1Hz 4.0 2.0 0.0 RO Bearing Motor Discrete Bearing Motor グラフB グラフC Resonance Range ( Max. ～ Min. ) Among Rotational Speed T
Slide 7: ROベアリングの高剛性特性
２．ROモーターの現状と技術的特長 データA 2.5インチスピンドルモーターの特性 Resonance Range ( @25°C ) 25.0 Resonance Range [Hz] 図A 20.0 15.0 23.2Hz 10.0 5.0 11.8Hz 0.0 RO-Bearing Motor Discrete Bearing Motor データB NRRO, Axial, With Disk, OverAll 図B 0.6 NRRO, Axial [μm] 0.5 0.4 0.3 0.40μm 0.55μm 0.2 0.1 ～ROベアリングの高剛性特性は、 0.0 RO-Bearing
Slide 8: セラミックボールROベアリングの優位性
２．ROモーターの現状と技術的特長 セラミックボールROベアリングの優位性 温度変化が予圧に与える影響 鋼球: 同一材質 線膨張係数同じ 温度変化(予圧抜け)に関する問題なし セラミック･ボール： 異なる材質 線膨張係数相違 温度変化(予圧抜け)に関する問題発生 7 一般に線膨張計数が異なるセラミックボールをボールベアリングに使用すると予圧抜けの問題が生じま す。 7
Slide 9: セラミックボールROベアリングの予圧抜け対策
２．ROモーターの現状と技術的特長 セラミックボールROベアリングの予圧抜け対策 常温時 高温時 8 ROベアリングは、あらかじめ外輪を変形させることにより温度が変化しても予圧抜けが生じない構造に なっています(特許申請済み)ので、セラミックボールも問題無く使用することができます。 8
Slide 10: 温度変化による外輪と接触角の変化原理
２．ROモーターの現状と技術的特長 温度変化による外輪と接触角の変化原理 9 ROベアリングでは、温度上昇により外輪が変形する場合にも、コンタクトアングルが若干変化するのみ で予圧抜けは生じません。 9
Slide 11: セラミックボールディスクリートベアリングの場合
２．ROモーターの現状と技術的特長 セラミックボールディスクリートベアリングの場合 不 可 スペーサーへの加圧 外輪への加圧 10 ディスクリートベアリングでは、ROベアリングの様な予圧抜け対策を講ずることはできません。 10
Slide 12: ROベアリングモーター生産割合の推移
２．ROモーターの現状と技術的特長 ROベアリングモーター生産割合の推移 RO- Bearing Discrete 61% Bearing 2000 CQ3 RO- Discrete 3,500Kpcs / Month Bearing Bearing 45% 2000 April 2,150Kpcs / Month 11 当社製2.5インチ用および3.5インチハイエンドディスクトップ用スピンドルモーターは全てROベアリング を使用しています。 ROベアリングの比率は今後更に増加する傾向にあります。 11
Slide 13: 流体軸受けに関して
３．流体軸受けに関して 当初 実際 ・コストが安い 矛 盾 ・コストが高い ・品質が良い ・信頼性に疑問 NRRO／ノイズ／ バリ／コンタミ／ スピード対応 油漏れ “コストが満足できなければこのビジネスはダメ” 12 当社は、流体軸受はボールベアリングが2個なくなる分コストが安くなくてはならないと考えています。 12
Slide 14: シーゲートからのアプローチ
３．流体軸受けに関して 世の中には頭の良い 人がいる。 シーゲートからのアプローチ 設備投資： ボールベアリング２個＋シャフト１個 ＞ 流体軸受１個 信頼性 ： デザイン、ノウハウが優れている。 (バリ、コンタミ、油漏れ） 単位生産数量当たりの流体軸受の設備投資額がボール ベアリング+シャフトより少なく、信頼性も高いという理由で 提携決定。 13 シーゲート社の開発した流体軸受は、コスト・信頼性の両面で当社の考える必要条件を満たしています。 13
Slide 15: スピンドルモーター設備投資
３．流体軸受けに関して スピンドルモーター設備投資 ４百万個／月の既存ライン １０百万個／月 ６百万個／月の新設工場 + 75億円 流体軸受の生産 年内に量産開始 14 流体軸受は年内に量産を開始します。 タイ国バンパイン地区に、投資額75億円にて生産能力6,000万個のスピンドルモーター専用工場を建設 する予定です。 新工場完成後は、既存の生産ラインと合わせて当社の生産能力は10,000万個になります。 14
Slide 16: 軸受タイプ別スピンドルモーター性能比較
３．流体軸受けに関して 軸受タイプ別スピンドルモーター性能比較 Discrete RO FDB NRRO △ ○ ◎ 高速回転寿命 △ ○ ◎ 騒音 ○ ○ ◎ 負荷特性 ◎ ◎ △ トルク ○ ○ ？ 耐衝撃性 ○ ○ ？ 温度変化 ○ ◎ ？ コスト ◎ ◎ ？ 回転方向 双方向 双方向 一方向 組み込み易さ ○ ◎ ？ （注）ROはセラミックボール使用 15 流体軸受に付けられている｢？｣マークは、コンセプト・設計・作り方次第で変わるという意味です。 比較表より、ROベアリングのディスクリートベアリングに対する優位性は明らかです。 15
Slide 17: 軸受タイプ別スピンドルモーター性能比較
３．流体軸受けに関して 軸受タイプ別スピンドルモーター性能比較 Discrete RO FDB NRRO △ ○ ◎ 高速回転寿命 △ ○ ◎ 騒音 ○ ○ ◎ 負荷特性 ◎ ◎ △ トルク ○ ○ ○ 耐衝撃性 ○ ○ ○ 温度変化 ○ ◎ ○ コスト ◎ ◎ ◎ 回転方向 双方向 双方向 一方向 組み込み易さ ○ ◎ ○ （注）ROはセラミックボール使用 16 当社の生産する流体軸受では、｢？｣マークは全て○又は◎に変わります。 流体軸受はNRROと騒音の 面でボールベアリングに対して優位性を持ちますが、HDDが高速で回転する時にはディスクに起因する 負荷変動、風切音により流体軸受は優位
Slide 18: 流体軸受けがボールベアリングビジネスに与える影響
4. 流体軸受けがボールベアリングビジネスに与える影響 ボールベアリング販売実績･見込 140,000K 実績 見込 P/O received November 1999 130,000K 126,417Kpcs Quantity / M onth [ pcs ] 120,000K 影響 February 2000 なし 121,264 110,000K 100,000K 90,000K Jun-98 Sep-98 Dec-98 Jun-99 Sep-99 Dec-99 Jun-00 Sep-00 Mar-98 Mar-99 Mar-00 17 流体軸受はNRRO・騒音で優位 性を持つ反面、負
Slide 19: ROベアリングの新たな展開 例１：高精密ピボットアッシー
５. ROベアリングの新たな展開 例１：高精密ピボットアッシー ROベアリングは現在好 調であり不安はないが、 今後新たな展開を図る。 NRRO, Radial, OverAll RRO, Radial, OverAll 0.25 6.0 NRRO, Radial [μm] 5.0 RRO, Radial [μm] 0.20 4.0 0.15 3.0 4.52μm, 0.10 0.21μm, Average 2.0 0.09μm, Average 0.05 0.07μm, 1.0 Average Average 0.00 0.0 RO-Bearing Discrete RO-Bearing D
Slide 20: ピボットアッシー販売実績･見込
５. ROベアリングの新たな展開 ピボットアッシー販売実績･見込 12,000K 実績 見込 P/O received October 1999 10,000K 9,480Kpcs Quantity / Month [ pcs ] 8,000K February 2000 8,335Kpcs 6,000K 4,000K Jun-98 Dec-98 Jun-99 Dec-99 Jun-00 Mar-98 Sep-98 Mar-99 Sep-99 Mar-00 Sep-00 19 当社製ピボットアッシーに対する需要は今後更なる増加が見込まれています。 19
Slide 21: 例２：超高性能・高信頼性ファンモーター
５. ROベアリングの新たな展開 例２：超高性能・高信頼性ファンモーター Casing Yoke RO-Bearing (ケース) （ヨーク） Impeller （ＲＯベアリング） （羽根） 20 ROベアリングの次なる展開としては、超高性能・高信頼性ファンモーターが考えられます。 ROベアリングを使用することにより安定した回転が得られます。 更にセラミックボールを使用することにより従来の3倍以上の寿命が得られます。 高性能・高信頼性ファンモーターは、航空宇宙、情報通信ほか様々な分野での利用が期待されています。 20
Slide 22: ミネベアのHDDモーター開発・製造体制
６．ミネベアのHDDモーター開発・製造体制 モーター技術者：９２名 R&D技術者 ：５３名 タイ •量産 15 R&D ドイツ 日本 •清浄度解析 •設計 •計画立案 •材研 53 •トライポロジー •開発 57 •治工具･測定機器開発 •電気設計･ソフト開発 •設計 •開発 20 •治工具･測定機器開発 •信頼性試験 •生産技術 •電気設計･ソフト開発 •品質管理 •生産技術 •試作 •品質管理 •試作 21 現在ミネベアは、92名のスピンドルモーター技術者と53名のR&D技術者を擁しています。 設計・開発の陣容では、ドイツが日本より大きくなっています。 21
Slide 23: R&Dセンター
６．ミネベアのHDDモーター開発・製造体制 R&D センター タイ 量産 日本 サポ ート ドイツ タイ サンプル対応 シンガポール タイ ドイツ 日本 デザイン ドイツ 日本 計画立案 日本 22 スピンドルモーターの開発及び設計は日本とドイツで行っています。量 産は全てタイで行います。 各地のR&Dセンターがこれをサポートしています。 22
Slide 24: まとめ
７．まとめ １．当社のHDDスピンドルモーターは今後急速に伸びて行く。 ２．HDDスピンドルモーターはここ暫くROが主流となる。 ３．当社の流体軸受は価格／信頼性の両面で優れている。 ４．流体軸受はボールベアリングビジネスに影響を与えない。 ５．ROベアリングは他の高付加価値製品にも使用される。 ６．ミネベアはグローバルな開発・生産体制を持っている。 23 本日のプレゼンテーションをまとめると以上の通りとなります。 23