飞线接合方法

专利名称：飞线接合方法
技术领域：
本发明涉及一种飞线接合的方法，尤其是，涉及一种使用超声波接合方法将飞线与基板焊盘接合的方法。
背景技术：
图3示出了应用于磁盘设备的托架组件(carriage assembly)的整体结构。该托架组件通过将悬架(suspension)12连接至多个托架臂10的前端而形成，其中该悬架12上安装有磁头，所述多个托架臂10设置为与介质(media)的数目相对应。在所述托架臂10的基座部分(base portion)设有执行机构输出轴(actuator shaft)14，并且所述托架臂10以该执行机构输出轴14作为支撑轴，平行于所述介质的表面旋转。
有很多方法可以使安装在悬架12上的磁头与信号传送电路电连接。图3示出了使用所谓“长尾悬挂基板(long tail suspension substrates)”的连接结构，在该结构中，设于悬架12上的悬挂基板(suspension substrate)的尾部形成为延伸至柔性基板16的连接位置，该柔性基板16连接至托架臂10的基座部(base part)的侧面。
通过使用这种长尾悬挂基板的连接结构，设置在柔性基板16上的基板焊盘对准从该长尾悬挂基板的基座部分延伸出的飞线18，并且使用超声波工具将该飞线18与该基板焊盘接合。图4示出了飞线18和设于柔性基板16上的基板焊盘17使用接合工具(bonding tool)20进行超声波接合的状态。
超声波接合使用在以下情况中使用倒装式芯片接合将半导体芯片安装在基板上，或将导线与引线接合。并且目前已提出多种可以可靠地进行超声波接合的方法。
专利文献1公开了一种导线接合方法，该方法通过振动抑制构件按压引线框架来防止该引线框架共振。专利文献2公开了一种接合方法，其将导电材料涂敷在基板电极上以形成电极接合，从而可提供足够的接合区域。专利文献3和4公开了一种接合方法，其介入了各向异性导电膜，并沿引起紧密连接的方向施加超声波。专利文献5公开了一种接合方法，其使接合面变粗糙。专利文献6公开了一种方法，其将绝缘的粘合剂涂敷在接合面上。
专利文献1日本特开平10-150137号专利公报专利文献2日本特开2005-136399号专利公报专利文献3日本特开平08-146451号专利公报专利文献4日本特开平10-189657号专利公报专利文献5日本特开平05-63038号专利公报专利文献6日本特开2005-93581号专利公报通过使用如图3所示的长尾悬挂基板的连接结构，由于大量飞线18以微小间隔平行设置，因此尽管如图4所示可一次一个地将飞线18与基板焊盘17超声波接合，但是更为有效的方法是可在一次操作中超声波接合多个飞线18。
在图4中，将接合工具20设置为与两个飞线18接触以超声波接合所述飞线。但是，当使用将接合工具20设置为与多个飞线18接触以超声波接合所述多个飞线18的方法时，由于接合工具20的接触面形成为平面，因此如果在接合面中存在多个凸部和多个凹部，则在各个接合点处的接合强度将有所不同，从而导致多个接合部分的接合缺乏可靠性的问题。
图5示意性地示出了从截面方向(即从侧面)所示的，飞线18与基板焊盘17之间的接合界面的状态。在该接合界面上，通过压碎多个接合部分表面中的凸部并破坏氧化膜来进行接合，从而形成包括实际上相连的多个部分、经由氧化膜相连的多个部分、以及未连接的多个部分A的状态。
飞线18和基板焊盘17均具有镀金属的外表面，从而可通过金属与金属的粘结进行连接。这种金属镀层可以起吸收飞线18和基板焊盘17表面中的所有凸部和凹部的作用。但是，由于金属镀层的厚度大约为3μm，因此金属镀层不能充分吸收接合面中的凸部和凹部。

发明内容
本发明旨在解决上述问题，本发明的目的是提供一种飞线接合方法，其能使飞线与基板焊盘之间顺利地接合，并能有效地将飞线超声波结合至基板焊盘。
为了达到上述目的，本发明提供一种飞线接合方法，其将各所述飞线对准平行设置的多个基板焊盘中的各基板焊盘，并使用接合工具将超声波振动施加给所述飞线，以使所述飞线与所述基板焊盘接合，其中所使用的该接合工具中可转动地支撑至少一个接触构件，所述接触构件接触所述飞线并施加超声波振动，并且在所述至少一个接触构件滚动并与所述飞线接触的状态下，该接合工具沿穿过平行设置的所述飞线的方向移动，并且所述至少一个接触构件将超声波振动施加给所述飞线，以使各所述飞线与所述基板焊盘超声波接合。
当所述至少一个所述接触构件为沿该接合工具的移动方向设置的多个接触构件时，在该接合工具移动时超声波振动多次作用于各所述飞线上，从而所述飞线与所述基板焊盘可以可靠地接合在一起。
辊和球形件更利于用作使用于该接合工具中的所述至少一个所述接触构件。
同样，下述方法更利于用作组装托架组件的方法使设置在柔性基板上的基板焊盘对准设置在长尾悬挂基板上的飞线，并使用上述飞线接合方法作为电连接柔性基板与长尾悬挂基板的方法，而将所述飞线与所述基板焊盘超声波接合在一起，其中该柔性基板连接至托架臂。
使用根据本发明的飞线接合方法，可以可靠地将基板焊盘与飞线超声波接合，并且由于仅通过移动接合工具穿过飞线就可以使平行设置的飞线接合，因此该方法可以有效地将多个基板焊盘与飞线超声波接合在一起。


本领域的技术人员在阅读和理解以下参考附图的详细描述后，将更清晰地了解本发明的上述和其它的目的及优点。
图中图1是示出接合工具的结构以及飞线和基板焊盘使用该接合工具进行超声波接合的状态的示意图；图2A和图2B是示出使用接合工具使飞线与基板焊盘接合的方法的示意图；图3是示出组装使用长尾悬挂基板的托架组件的方法的立体图；图4是用于解释使用接合工具接合飞线和基板焊盘的传统方法的视图；以及图5是用于示出飞线与基板焊盘之间的接合界面状态的图。
具体实施例方式
作为根据本发明飞线接合方法的一个实施例，下面将描述在组装托架组件时，设于长尾悬挂基板上的飞线18与柔性基板16接合的实例。
图1示出了使用应用于超声波接合的接合工具30，将长尾悬挂基板的飞线18与柔性基板16接合的状态，其中该柔性基板16连接至托架臂10的侧面。
在柔性基板16的表面上以预定间隔平行地露出基板焊盘17。飞线18从长尾悬挂基板的基座部分平行地延伸以作为引线。所述飞线18在该悬挂基板上形成为使所述飞线的平面设置与该基板焊盘17的平面设置相匹配。图1示出了各飞线18已置于柔性基板16上形成的各基板焊盘17的上方，以及所述飞线18和所述基板焊盘17接合在一起的状态。
本实施例的接合工具30包括一对辊32a、32b，其作为与飞线18的上表面接触并将超声波振动施加至所述飞线18的上表面的接触构件。辊32a、32b容置在下表面敞开的固持器(holder)34内，并且所述辊32a、32b的圆周表面部分地从该固持器34的开口面露出。
辊32a、32b可转动地支撑在从振动本体36延伸的臂部36a上，该振动本体36连接至包括超声波振动器的超声波发生装置38。振动本体36和臂部36a容置在固持器34内。
移动机构40支撑该固持器34，将接合工具30与飞线18的接合位置对准，并动作以使该接合工具30沿垂直于飞线18和基板焊盘17的纵向的方向移动。
图2A和图2B示出了根据本实施例使用接合工具30将飞线18与基板焊盘17接合的方法。
图2A示出了飞线18已与柔性基板16对准，并且接合工具30已位于平行设置的飞线18的一侧上的状态。如图4所示，基板焊盘17在柔性基板16上以狭长方式露出。长尾悬挂基板相对于柔性基板16设置以使飞线18的纵向与基板焊盘17的纵向相匹配。
移动机构40在辊32a、32b接触飞线18并且超声波由超声波发生装置38施加至振动本体36的状态下，沿垂直于飞线18和基板焊盘17的纵向的方向移动接合工具30。
通过在使用超声波发生装置38将超声波施加至振动本体36时移动接合工具30，可将飞线18按压在基板焊盘17的表面上，从而所述飞线18和所述基板焊盘17由于辊32a、32b的超声波振动而接合在一起。
在飞线18与基板焊盘17对准的状态下，将飞线18设置为略微与基板焊盘17的上表面分开。当辊32a、32b移动时，所述辊32a、32b的外周面按压飞线18，从而使飞线18压向基板焊盘17，由此可以准确地将飞线18按压在基板焊盘17上并可靠地将飞线18与基板焊盘17超声波接合。
图2A示出了接合工具30已位于飞线18的一侧上，且仅有沿接合工具30的移动方向引导的辊32b与飞线18接触的状态。通过将接合工具30从这个状态移动以穿过平行设置的飞线18，并对各飞线18和基板焊盘17产生超声波接合动作，可使所有飞线18和基板焊盘17接合在一起。图2B示出了接合工具30已移动至平行设置的飞线18的另一侧附近的状态。
通过在本实施例的接合工具30中设置该对辊32a、32b，可通过引导辊32b和跟随辊32a对各飞线18产生两次超声波接合动作。通过这样操作，与由单个辊执行超声波接合的情况相比，可使飞线18和基板焊盘17的接合更加可靠。
执行根据本实施例的使用接合工具30将飞线18与基板焊盘17接合的操作，接合工具30沿垂直于所述飞线的纵向的方向扫描平行设置的飞线18，从而可使作用于单个飞线18的超声波振动时间缩短。因此，如本实施例这样使用多个接触构件(辊)，以使在一个操作中，超声波振动多次作用于飞线18，这样是非常有效率的。
同样，由于根据本实施例辊32a、32b支撑在接合工具30内的振动本体36上以自由转动，因此当接合工具30移动以穿过飞线18时，辊32b自身转动，从而可以在不损坏飞线18的情况下，在移动接合工具30的同时执行超声波接合。
另外，通过使用辊作为施加超声波振动的接触构件，与传统技术中使用具有平面接触表面的接触构件相比，可以使超声波振动以集中方式作用于单个飞线18上，从而能够可靠地进行超声波接合。即使在基板焊盘17的接合面以及飞线18的接合面形成有凸部和凹部，或者如果基板焊盘17和飞线18的厚度存在起伏，由于超声波振动从辊32a、32b作用于各飞线18，因此可以吸收制造飞线18和柔性基板16期间产生的的起伏，从而可将飞线18与基板焊盘17可靠地接合。通过这样操作，可以提高托架组件的柔性基板与悬挂基板的接合部分的接合可靠性。
应注意到，根据本发明的飞线接合方法不限于上述托架组件的组装，而是可以以完全相同的方法实施于形成为飞线的引线与接线电路的基板焊盘之间的超声波接合。
在多个飞线平行设置的情况下，并且在飞线对准基板焊盘的状态下，通过沿垂直于飞线取向的方向移动接合工具，可以相当高效和可靠地进行飞线与基板焊盘的超声波接合。
应注意到，尽管在上述实施例中施加超声波振动的接触构件由辊形成，但也可以使用球形件来代替辊。与使用辊相比，使用球形件可以减小与连接部的接触面积，从而超声波振动可以以更集中的方式作用于连接部。
同样，尽管在上述实施例中辊32a、32b连接至振动本体36，但也可以使用辊32a、32b连接至固持器34，超声波振动施加至该固持器34的结构。同样，也可以仅使用一个接触构件或使用三个以及三个以上的接触构件来施加超声波振动。
权利要求
1.一种飞线接合方法，其将各所述飞线对准平行设置的多个基板焊盘中的各基板焊盘，并使用接合工具将超声波振动施加给所述飞线，以使所述飞线与所述基板焊盘接合，其中所使用的该接合工具中可转动地支撑至少一个接触构件，所述接触构件接触所述飞线并施加超声波振动，并且在所述至少一个接触构件滚动并与所述飞线接触的状态下，该接合工具沿穿过平行设置的所述飞线的方向移动，并且所述至少一个接触构件将超声波振动施加给所述飞线，以使各所述飞线与所述基板焊盘超声波接合。
2.如权利要求1所述的飞线接合方法，其中所述至少一个接触构件为沿该接合工具的移动方向设置的多个接触构件。
3.如权利要求1所述的飞线接合方法，其中该接合工具中使用的所述至少一个接触构件为至少一个辊。
4.如权利要求2所述的飞线接合方法，其中该接合工具中使用的所述接触构件为辊。
5.如权利要求1所述的飞线接合方法，其中该接合工具中使用的所述至少一个接触构件为至少一个球形件。
6.如权利要求2所述的飞线接合方法，其中该接合工具中使用的所述接触构件为球形件。
7.一种组装托架组件的方法，其中设置在柔性基板上的基板焊盘对准设置在长尾悬挂基板上的飞线，并使用如权利要求1所述的飞线接合方法作为电连接该柔性基板与该长尾悬挂基板的方法，而将所述飞线与所述基板焊盘超声波接合在一起，其中该柔性基板连接至托架臂。
全文摘要
一种飞线接合方法，其能在飞线与基板焊盘之间产生可靠的接合，并能够使用接合工具高效地接合多个飞线与多个基板焊盘。飞线分别与平行设置的多个基板焊盘对准，而接合工具将超声波振动施加给所述飞线以使各所述基板焊盘与所述飞线接合。接合通过使用接合工具实现，该接合工具中可转动地支撑至少一个与所述飞线接触并将超声波振动施加给所述飞线的接触构件。该接合工具沿穿过平行设置的所述飞线的方向移动，并且所述至少一个接触构件在与所述飞线接触的同时滚动，而所述至少一个接触构件将超声波振动施加给所述飞线以将各所述飞线与所述基板焊盘超声波接合。
文档编号G11B21/21GK1988028SQ200610077788
公开日2007年6月27日 申请日期2006年4月24日 优先权日2005年12月20日
发明者久保田崇, 小八重健二, 中村公保 申请人:富士通株式会社