专利名称：磁头组件的金属球接合方法
技术领域：
本发明涉及一种以相互垂直的位置关系来接合滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的磁头组件的金属球接合方法。
背景技术：
硬盘驱动器(HDD)所使用的所谓磁头组件具有组装有磁阻效应元件的滑块，由具有挠性的金属薄片构成、用于弹性支承滑块的挠性体，以及粘接在该挠性体表面、将滑块的磁阻效应元件和安装该磁头组件的装置的电路系统导通连接的挠性布线基板。挠性体例如通过点焊而固定在载荷杆上。
在这种磁头组件中，过去一般以相互垂直的位置关系通过金球接合方式来接合滑块的磁阻效应元件用的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘，但是，在磁头组件和滑块的小型化发展的近几年，接合区(电极焊盘的大小和电极焊盘间隔)减小，取代金球接合方式而提出了采取利用了可以以比金球小的球直径形成焊锡球的焊锡球接合方式的方案。
焊锡球接合方式利用焊剂在滑块的电极焊盘、或挠性布线基板的电极焊盘上固定焊锡球，对该焊锡球进行加热，可以利用熔化的焊锡接合滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘。若采用该焊锡球接合，则通过加热能够更容易解除滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的接合，所以有在发货前进行的静态和动态特性检验中被判断为特性不合格时容易回收利用挠性体的优点。
专利文献1日本特开平5-29404号公报专利文献2日本特开2000-12598号公报专利文献3日本特开2002-25025号公报(US Pub.No.2002179696)
专利文献4日本特开2002-45962号公报(US Pat.No.6336581)但是，在上述焊锡球接合方式中，为了固定放置在接合面的焊锡球必须有焊剂，难以应用到被焊剂污染的零件。最近也提出了各种不用焊剂的接合方法，但这些方法也存在问题。
例如，有如下方法用吸附嘴来吸附焊锡球放置在接合面，在利用该吸附嘴机械地对焊锡球进行定位的状态下，通过激光照射使焊锡球的一部分熔化临时固定之后，使吸附嘴离开焊锡球，再次照射激光，使焊锡球完全熔化正式固定。在该方法中，在用吸附嘴机械地保持焊锡球的状态下进行激光照射，所以激光的功率不能增大到一定程度以上，照射一次激光不能够完全熔化焊锡球。因此，不得不分为临时固定和正式固定两阶段熔化焊锡球，工序数增多。并且，由于二次激光照射，热损伤也增大。
还有一种方法是在用上述吸附嘴把焊锡球放置在接合面之后，利用氮气来代替吸附嘴，利用该氮气一边把焊锡球按压到接合面，一边通过一次激光照射来熔化焊锡球，但是，在该方法中把焊锡球放置在接合面之后，焊锡球会移动，所以很难准确地限定接合位置。
此外，还有一种方法是利用从传送路流出的氮气来按压从该传送路下落到接合面的焊锡球，在该按压状态下从该传送路照射激光，熔化焊锡球。但是，在该方法中焊锡球和激光的供给路线在同轴上，所以需要确保激光焦距较长，例如，必须采用如YAG激光器那样的高能量激光。并且，由于激光导光路复杂，所以有激光难于聚焦、难于调节焦点的问题。
发明内容
本发明是针对上述以往的问题做出的，其目的是得到一种不使用焊剂、利用简单的设备和工序高精度地限定接合位置的磁头组件的金属球接合方法。
本发明是着眼于这样的情况做出的，即，若能够对由惰性气流定位的状态下的金属球直接照射激光，则不需要焊剂且通过一次激光照射就能够固定金属球。
也就是说，本发明的特征在于，将组装有磁阻效应元件的滑块的电极焊盘、以及连接磁阻效应元件和外部电路的挠性布线基板的电极焊盘，以相互垂直的位置关系进行接合；具有准备劈刀的工序，该劈刀具有利用惰性气流传送金属球用的传送路、和在周向上以均等的间隔对该传送路的送出端壁进行开口而形成的多个缺口部；将该劈刀设置为朝向滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的接合面的工序；向劈刀的传送路导入金属球和惰性气流而将该金属球传送到接合面，利用通过传送路从多个缺口部放射状地喷出的惰性气流，对该接合面上的金属球进行定位和保持的工序；以及通过劈刀的多个缺口部对金属球直接照射激光使其熔化，利用该熔化金属来接合滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的工序。
最好是上述劈刀设置为使该送出端壁朝向滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的接合面，用该送出端壁机械地限制传送到该接合面的金属球的位置。两个电极焊盘的接合面和劈刀的送出端壁之间留出规定间隔。若采用该方式，则能够更准确地对金属球进行定位，放置在接合面上的金属球不移动。劈刀实际上在开始照射上述激光时离开接合面。
具体来说，劈刀具有在送出端壁的周向上以90度间隔形成为十字形的4个缺口部。设置在劈刀上的缺口部的个数可以是2个，也可以是3个以上或5个以上。例如，具有在送出端壁的周向上以180度间隔形成的一对缺口部的情况下，使这一对缺口部朝向与滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘两者垂直的方向设置，利用该滑块和挠性布线基板的两个电极焊盘以及惰性气流这三个方向来保持金属球。
希望激光从与由惰性气流传送金属球的方向不同的角度照射。这样，如果从与金属球被传送的方向不同的其它角度、即从劈刀的传送路以外照射激光，能够在短焦距位置对金属球高精度地照射激光。因此，即使用低能量的激光器也能够使金属球充分熔化，可以不采用像YAG激光器那样高能量的激光和高价且复杂的设备。发射低能量的激光的激光源，实际上采用半导体激光器或红外线激光器。
发明效果根据本发明，能够得到不使用焊剂、利用简易的设备和工序高精度地限定接合位置的磁头组件的金属球接合方法。
图1是本发明方法的适用对象即磁头组件(完成状态)的一实施方式的模式结构图；图2是放大表示图1的滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的接合部的模式图；图3是整体表示根据本发明的一实施方式的焊锡球接合方法所使用的劈刀的模式图；图4是局部切断表示图3的劈刀的送出端部的断面图；图5是表示图3的劈刀的送出端部的侧视图；图6是表示图3的劈刀的送出端部的前端面的俯视图；图7是说明根据本发明的一实施方式的焊锡球接合方法的一个工序的模式断面图；图8是说明图7所示的工序的下一工序的模式断面图；图9是说明图8所示的工序的下一工序的模式断面图；图10(A)、(B)是说明利用氮气流的焊锡球的定位方式的模式图；图11是说明图9所示的工序的下一工序的模式断面图；图12是说明图11所示的工序的下一工序的模式断面图；图13(A)是表示设置2个缺口部时的劈刀的送出口的俯视图，图13(B)是表示设置3个缺口部时的劈刀的送出口的俯视图。
具体实施例方式
图1表示本发明的适用对象的硬盘驱动器用的磁头组件(完成状态)的一实施方式。磁头组件1具有组装有磁阻效应元件(磁头)12的滑块11、以及例如用热固化性粘接剂或紫外线固化性粘接剂、导电性粘接剂等粘接该滑块11的背面的挠性体21。
挠性体21是板簧状的具有挠性的薄的金属片，在相对于该载荷杆弹性浮游支承滑块11的状态下安装在载荷杆的前端部。在挠性体21的表面，将滑块11的磁阻效应元件以及安装该磁头组件的硬盘装置的电路系统导通连接的挠性布线基板(FPC)22，通过由粘接剂的粘贴等固定。挠性布线基板22如图2放大所示，从布置在挠性体21的前端部的多个电极焊盘23向两侧缘部分开后沿着两侧缘部延伸，再从挠性体21的后端缘部引出，通过中继用挠性布线基板24成为一个。中继用挠性布线基板24与安装磁头组件1的硬盘装置的电路系统连接。滑块11在滑块端面11a具有与磁阻效应元件12相连接的多个电极焊盘13，该电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23以相互垂直的位置关系安装在挠性体21上。在两个电极焊盘13、23的表面实施有Au电镀。
在上述概要结构的磁头组件1中，以相互垂直的位置关系设置的滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23，利用焊锡球作为金属球的焊锡球接合(SBB)法进行接合。
图3～图6表示在焊锡球接合中使用的劈刀30。图3是整体表示劈刀30的模式图，图4是劈刀的送出口侧的断面图，图5是表示劈刀30的送出口侧的侧视图，图6是表示劈刀30的送出口31的俯视图。
劈刀30是对球状的焊锡球40一个一个进行接合的单发用劈刀。该劈刀30呈具有尖头的送出端部30a的细长筒状，具有圆形的送出口31，在送出端部30a的前端面中央开口，送出焊锡球40；以及传送路32，沿该劈刀30的轴线方向延伸，用于将焊锡球40和氮气流N2传送到送出口31。虽未图示，劈刀30还具有将球状的焊锡球40和氮气流N2引入到传送路32的导入口。
劈刀30具有在周向上以均等的间隔形成了送出端部30a的前端端壁(送出端壁)的多个缺口部34。多个缺口部34与送出口31相连通，兼用作用于向外部放出通过传送路32到达送出口31的氮气流N2的开口，和用于使在与焊锡球40的传送方向不同的其它方向照射的激光通过的开口。各缺口部34的断面形状呈越是送出端部30a的前端侧越宽的截面梯形状(图5)，以便容易对焊锡球40直接照射激光。本实施方式的切口部34如图6所示地由按照90度的间隔对送出端部30a的前端端壁进行切口的4个缺口部构成，使氮气流N2从送出口31在十字方向上放出。在送出端部30a的前端端壁，与该送出端部30a的前端面平行地按压研磨用的棒状体，在送出口31的径向上处理该研磨用的棒状体，从而能够同时形成以180度相对置的一对缺口部。这时形成的缺口部的断面形状与使用的研磨用的棒状体的断面形状大致一致。
具体来说，在本实施方式中，将焊锡球40的直径设为130μm，将送出口31和传送路32的直径设为150μm，将缺口部34的深度设为120μm，将使用的激光的有效光斑直径设为100μm。
以下，参照图7～图12，说明采用本发明一实施方式的焊锡球接合方法。
首先，准备上述图3～图6所示的劈刀30。
然后，如图7所示，与滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23两者均倾斜约45度配置劈刀30，从滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23的接合面离开约20μm，对劈刀30的送出端部30a进行定位。这样，在滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23与劈刀30的送出端部30a(送出口31)之间，形成用于放置和保持焊锡球40用的空间α。
接着，如图8所示，与送入球状的焊锡球40的同时向劈刀30的传送路32流入氮气流N2。进入传送路32的焊锡球40利用流过该传送路32内的氮气流N2仍以未熔化状态被送到送出口31，从送出口31自然下落到滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23之间。焊锡球40由不含铅、以锡为主要成分的焊锡材料构成，是直径约130μm左右的大小。焊锡球40由氮气流N2防止氧化。
自然下落的焊锡球40如图9所示地利用从设置在送出端部30a的前端端壁的多个缺口部34放射状地喷出的氮气流N2，在滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23的接合面上进行定位和保持。焊锡球40从送出口31自然下落到该送出口31的中心位置的正下方是理想的，但有时偏离送出口31的中心位置。在本实施方式中，在送出端部30a的前端端壁的周向上以90度的间隔形成有4个缺口部34，因此例如图10(A)所示地当焊锡球40比送出口31的中心位置更向图示的右方向偏移时，氮气流N2的图示右侧的流路缩小焊锡球40偏移的份量，受到来自流过该图示右侧的流路的氮气流N2的反作用力，回到图示左方向。同样，如图10(B)所示，当焊锡球40从送出口31的中心位置向图示左方向偏移时，氮气流N2的图示左侧的流路缩小焊锡球40偏移的份量，受到氮气流N2的反作用力返回图示右方向。通过该反复，焊锡球40始终保持在送出口31的中心位置。
并且，在利用氮气流N2和送出口31来保持焊锡球40的状态下，如图11所示，通过劈刀30的多个缺口部34对焊锡球40直接照射激光。在图11中，用符号R来表示激光照射位置。该激光照射利用与劈刀30不同的另一激光热源，在与劈刀30的送出口31朝向的方向(由氮气流N2来传送焊锡球40的方向)不同的方向进行。更具体地说，例如，相对于滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23两者，与劈刀30同样约倾斜45度的状态下，从使劈刀30顺时针方向或反时针方向旋转了规定的角度的方向照射激光。这时激光功率，为了使焊锡球40完全熔化，设定为激光有效光斑直径比焊锡球40稍微小的程度的功率。在本实施方式中，采用直径130μm左右的焊锡球40，所以优选激光有效光斑直径设为100μm左右。在激光热源中可以采用发射低能量的激光的半导体激光器和红外线激光器。多个缺口部34为了使激光容易通过，形成为越是送出端部30a的前端侧越宽的截面梯形形状，所以激光的损耗小，能够向焊锡球40有效地提供激光。
当开始上述激光照射时，如图12所示，使劈刀30远离滑块11的电极焊盘13和挠性布线基板22的电极焊盘23的接合面，持续规定时间的激光照射，使焊锡球40完全熔化。利用该完全熔化后、再固化的焊锡40’，滑块11和挠性布线基板22的两个电极焊盘13、23被接合。
在如上的本实施方式中，一边将从劈刀30的送出口31中自然落下的焊锡球40，利用经由在该劈刀30的送出端壁上设置的多个缺口部34向外侧均匀(放射状)喷出的氮气流N2进行定位，一边通过多个缺口部34对该焊锡球40直接照射激光，接合滑块11和挠性布线基板22的两个电极焊盘13、23。如果这样利用从多个缺口部34均匀地喷出的氮气流N2来对焊锡球40进行定位，当焊锡球40稍许偏离送出口31的中心位置时，由氮气流N2推回，所以不使用焊剂，仅利用从多个缺口部34喷出的氮气流N2就能位置精度良好的放置焊锡球40。对此，从上方吹出氮气流，用该氮气流来覆盖整个焊锡球进行定位的情况下，焊锡球一旦偏离中心，就不能够返回原位置，接合位置偏移。
并且，在本实施方式中，焊锡球40由一次激光照射完全被熔化，所以不需要分为临时固定和正式固定2个阶段进行激光照射，减少工序数容易制造，并且由激光照射造成的热损伤也减少。
再者，在本实施方式中，从与焊锡球40和氮气流N2的传送方向不同的其它方向、即劈刀30的传送路32的外部对焊锡球40进行激光照射，所以除了能够缩短激光焦距而使焦点调节容易以外，还能够用低能量激光来充分熔化焊锡球40，可以不使用像YAG激光器那样的高能量激光。
在本实施方式中，十字型地设置4个缺口部34。但是，在劈刀30的送出端壁上设置的缺口部34如图13(A)所示地可以是2个，如图13(B)所示还可以是3个，或者也可以是5个以上。如图13(A)所示，在送出口31的周向上按180度间隔设置一对缺口部34的情况下，将劈刀30设置为沿着与滑块11和挠性布线基板22的两个电极焊盘13、23相平行的直线露出缺口部34。从送出口31自然落下的焊锡球40是与滑块11和挠性布线基板22的二个电极焊盘13、23的二个方向相接的状态，所以如果利用从一对缺口部34喷出的氮气流N2来对与电极焊盘13、23相垂直的方向限制位置，就能够对焊锡球40进行定位。
并且，在本实施方式中，在对焊锡球40进行传送和定位时利用氮气流N2，但除了氮气流N2以外，例如也可以利用He、Ne、Ar等惰性气流。
在本实施方式中利用不含铅的焊锡球40作为金属球，但也可以使用以铅和锡为主要成分的焊锡，并且，也可以使用焊锡以外的低熔点金属。
权利要求
1.一种磁头组件的金属球接合方法，将组装有磁阻效应元件的滑块的电极焊盘、以及连接上述磁阻效应元件和外部电路的挠性布线基板的电极焊盘，以相互垂直的位置关系接合；其特征在于，具有准备劈刀的工序，该劈刀具有利用惰性气流传送金属球用的传送路、和在周向上以均等的间隔对该传送路的送出端壁进行切口而形成的多个缺口部；将该劈刀设置为朝向上述滑块的电极焊盘和上述挠性布线基板的电极焊盘的接合面的工序；向上述劈刀的传送路导入金属球和惰性气流而将该金属球传送到上述接合面，利用通过上述传送路从上述多个缺口部放射状地喷出的惰性气流，对该接合面上的金属球进行定位和保持的工序；以及通过上述劈刀的多个缺口部对上述金属球直接照射激光使其熔化，利用该熔化金属来接合上述滑块的电极焊盘和上述挠性布线基板的电极焊盘的工序。
2.如权利要求1所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于上述劈刀设置为使上述送出端壁朝向上述滑块的电极焊盘和上述挠性布线基板的电极焊盘的接合面，用该送出端壁机械地限制传送到该接合面的金属球的位置。
3.如权利要求2所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于当开始上述激光的照射时，使上述劈刀从上述接合面远离。
4.如权利要求1所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于上述劈刀具有在上述送出端壁的周向上以90度间隔形成为十字形的4个缺口部。
5.如权利要求1所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于上述劈刀具有在上述送出端壁的周向上以180度间隔形成的一对缺口部，并设置为连接这一对缺口部的直线沿着与上述滑块的电极焊盘和上述挠性布线基板的电极焊盘两者平行的直线排列。
6.如权利要求1所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于上述激光从与由惰性气流传送上述金属球的方向不同的角度照射。
7.如权利要求6所述的磁头组件的金属球接合方法，其特征在于上述激光从半导体激光器或红外线激光器发射。
全文摘要
本发明提供一种不使用焊剂、用简单的设备和工艺高精度地限制接合位置的磁头组件的金属球接合方法。首先，准备在传送路的送出端壁的周向上以均等的间隔具有多个缺口部的劈刀。接着，将劈刀设置为朝向滑块的电极焊盘和挠性布线基板的电极焊盘的接合面。接下来，向劈刀的传送路导入金属球和惰性气流而将该金属球传送到上述接合面，利用从多个缺口部放射状地喷出的惰性气流，对接合面上的金属球进行定位和保持。然后，通过劈刀的多个缺口部对金属球直接照射激光使其熔化，利用该熔化金属来接合滑块和上述挠性布线基板的两个电极焊盘。
文档编号G11B5/60GK1897118SQ200610101570
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月12日 优先权日2005年7月12日
发明者山口巨树, 灰野孝雄 申请人:阿尔卑斯电气株式会社