专利名称：焊接方法及焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法及焊接装置，特别是关于一种焊接电子部件的方法及其装置。
背景技术：
所谓的焊接是指，在形成有镀金层的焊接触点面上对焊料加热并使之融化，从而焊料与焊接触点面的金元素融合并形成金锡合金，由此相互连接的操作。此种焊接方法可利用在电子部件与基板相连的场合。具体来讲，如图1A所示，具有磁头元件部115的磁头滑块114是一种电子部件，并且，在与挠性印刷基板112一体成形的悬臂件11上焊接所述磁头滑块114，从而制造磁头组合101。其方法为，连接悬臂件111侧的焊接触点113与磁头滑块114侧的焊接触点116的焊料117，以焊料球(或者焊膏)设置在连接部位上，对其部位照射从激光管102发出的激光束102a，从而融化焊料并进行焊接操作(如图1B所示)。
但是，使用上述焊接方法连接电子部件时，由于焊接时加热的缘故，其温度有可能超过电子部件的耐热温度。则，在焊接时有可能损坏电子部件。为了避免上述问题，在现有技术中，限制对焊料进行加热的时间。如日本特许厅的特开第2004-260019号公报所揭示，在焊接时，对作为连接对象的电子部件本身放出的热量进行测定，并控制其温度在电子部件的耐热温度之下。
但是，上述现有技术存在如下缺陷。
首先，如果限制对焊料进行加热的时间，则，由于其加热时间过短的缘故，会出现从焊接触点113、116到焊料117的金元素的扩散不充分的问题。在此，图2A表示加热时间短时焊接后的焊料117的结晶照片，作为R11的一部分区域的R11’的放大照片如图2B所示。在此图中，白色针状物体为金锡合金，如图2A中的R11、R12区域所示，金锡合金集中在焊接触点113、116附近，从而在焊接触点113、116附近形成金锡合金层。并且，其他部位上形成有锡合金。因此，连接部位的焊料117分为金锡合金与锡合金，并各个合金分界面上容易产生焊料裂缝现象，进而由于锡合金的强度弱的缘故，容易产生焊料隔离的现象。其结果就是焊接的可靠性下降。
并且，上述专利文献中所揭示的测量电子部件的放热量的方法中，由于对焊料的加热温度控制在电子部件的耐热温度之下，因此，虽然可保护电子部件，但不能对焊料充分加热。从而，如上所述，对焊料的金元素扩散不充分，焊接可靠性下降。进而，如上述专利文献中所揭示的装置中，除了焊接装置之外，还需要温度传感器以及基于该温度传感器的检测值来控制加热状态的控制装置，从而导致其装置更加复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善现有技术中的种种不合理现象，特别是控制焊接部件因热而受损的现象，并提高焊接可靠性的焊接方法及其装置。
本发明的一实施例相关的焊接方法，其是一种把电子部件焊接在基板上的方法，其特征在于对设置在焊接部位上的熔融状焊料进行加热时，加热焊接部位中远离电子部件的部位。并且，该方法包括对整个焊接部位进行加热的第一加热工序，以及对焊接部位中的远离电子部件的部位进行加热的第二加热工序。
上述发明中，首先，预融化的焊料供应到焊接部位并连接。或者，整个焊料通过第一加热工序被加热并融化，从而电子部件及基板上形成的焊接触点与所述焊料非常准确地相结合。此时，电子部件与基板的焊接触点上的金元素扩散到焊料上，从而在该焊接触点附近生成金锡合金。其次，进行对远离电子部件的部位进行加热操作。则，在该加热操作中，由于加热部位避开电子部件的缘故，可控制对电子部件的加热，并且金锡合金中的金元素均匀地扩散到整个焊料上。从而，由于连接部位的焊料均成为金锡合金，因此其焊接强度会提高，其焊接可靠性也加强，同时可有效保护电子部件。
还有，在第二加热工序中，对焊料与基板之间的连接部位附近进行加热。由此，形成在基板侧的焊接触点面附近的金锡合金被加热，从而促进金元素在整个焊料上的扩散。同时电子部件侧的焊接触点附近的金锡合金向基板侧的焊接触点方向扩散。由此，可抑制对电子部件的加热，同时使金元素更加均匀地扩散到整个焊料上。此时，特别是在第二加热工序中，由于对焊接部位中离电子部件最远的部位开始进行加热，因此更加抑制对电子部件的加热，可以更好地保护电子部件。
还有，在第二加热工序中，对连接部位所施加的热量还要少于在第一加热工序中施加的热量。由此，可抑制对电子部件施加过多热量的现象，同时使金元素更加均匀地扩散到整个焊料上。
还有，在第二加热工序中的加热时间比第一加热工序中的加热时间还要长。由此，通过长时间的加热，使金元素更加均匀地扩散到整个焊料上。特别是，其施加热量还要少于在第一加热工序中施加的热量，因此，即使长时间加热也可抑制对电子部件施加过剩热量的现象。
还有，在第二加热工序中，利用激光束照射方法进行加热。在此，激光束避开电子部件而照射。进一步，遮住激光束的一部分而设定照射部位。
由此，利用激光束对避开电子部件的部位(例如，焊料与基板的连接部位中离电子部件最远的部位)进行局部加热，因此，可抑制电子部件的高温化，同时使金元素更加均匀地扩散到整个焊料上。特别是，即控制激光束的照射位置，又利用遮蔽部件遮住激光束而设定照射部位，因此，更加抑制住电子部件的高温化从而保护电子部件。并且，对激光束的照射部位的控制也变得更加容易。
还有，在第二加热工序中冷却电子部件。由此，在焊接过程中有效抑制电子部件的高温化，保护电子部件的同时进行焊接过程中的金元素的扩散。
进一步，在第二加热工序中，对电子部件吹入冷却媒介的同时设置遮蔽部件，该遮蔽部件用于遮住一部分激光束，并且该遮蔽部件使冷却媒质导向电子部件。由此，遮蔽部件用于遮蔽激光束，同时用于导入冷却媒质至电子部件，从而加大冷却效果的同时简化装置的构成。
作为本发明的焊接方法相关的另一实施例，其是一种把电子部件焊接在基板上的方法，其特征在于对焊接部位至少进行两次以上的断续加热操作。对焊接部位的断续加热相较于一次性长时间加热，可抑制对电子部件的加热。并且，通过第一次加热，首先融化焊料并把电子部件及基板上形成的焊接触点与焊料相连接，同时，通过接下来的断续加热，使焊接触点上的金元素均匀地扩散到整个焊料上，从而使连接部位上的全部焊料成为金锡合金。从而，提高焊接强度及焊接的可靠性的同时，可保护电子部件。进一步，由于不需要控制对焊接部位的加热位置以及加热输出值，因此，焊接操作更加容易并更加迅速。
在所述方法中，特别是第二次以后的加热操作中的加热时间短于第一次加热时间，因此，促进金元素在所述焊料中的扩散并提高焊接强度，同时进一步抑制对电子部件的加热从而可有效保护电子部件。
作为本发明的焊接方法相关的另一实施例，其是一种把电子部件焊接在基板上的方法，其特征在于对焊接部位至少进行两次以上加热操作，并且，在第二次以后的加热操作中的施加热量少于第一次施加的热量。由此，如上所述，首先通过第一次加热，首先融化焊料并把电子部件及基板上形成的焊接触点与焊料相连接。其次，通过第二次以后的微弱加热而抑制对电子部件的热量的同时使金元素均匀地扩散到连接部位的整个焊料上。从而提高焊接强度及焊接可靠性的同时，可保护电子部件。进而由于不需控制对焊接部位的加热位置，因此，焊接操作更加容易并更加迅速。
在所述方法中，进行两次加热时，第二次加热时间长于第一次加热时间，由此，使金元素更加均匀地扩散到整个焊料上，从而提高焊接可靠性。
所述电子部件为磁头滑块，其焊接部位是与磁头滑块的磁头元件部相连的连接端子与基板之间的连接部位。
由此，通过第一加热工序，相互垂直而设置的磁头滑块与悬臂件之间的各个连接触点中的任一连接触点上的焊料均匀分布，由此进行焊接操作。其次，通过第二加热工序，如上所述，金元素均匀扩散到整个焊料上，从而实现更加牢固的结合。
本发明的其他实施例中提供一种使用所述焊接方法连接磁头滑块与悬臂件的磁头组合。该磁头组合的特征在于焊接部位的整个焊料上扩散有金元素。本发明还提供一种搭载磁头组合的磁盘装置。由此制造的磁头组合及磁盘装置中，可抑制磁头滑块的废品率，并提高焊接可靠性，从而提高制品的可靠性。
还有，本发明另一实施例相关的焊接装置，该装置是一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于该装置具备有对设置在焊接部位上的熔融状焊料加热时，对焊接部位中避开电子部件的位置加热的加热装置。
特别是该装置包括第一加热装置与第二加热装置，其中，第一加热装置对整个焊接部位进行加热，第二加热装置对被第一加热装置加热后的电子部件的焊接部位中的避开电子部件的位置进行加热。
在此，第一加热装置与第二加热装置由同一加热装置构成。由此，可实现装置结构的简略化。
并且，第二加热装置对焊接部位进行加热时施加的热量少于第一加热装置施加的热量。并且，第二加热装置的加热时间比第一加热装置的加热时间还要长。进一步，该装置还包括一冷却装置，其在使用第二加热装置加热时，对电子部件进行冷却。
并且，第二加热装置至少包括利用激光束照射所述焊接部位的激光照射装置。在此，作为第二加热装置的激光照射装置在规定区域上照射激光束，该区域小于利用第一加热装置加热时焊接部位上的加热区域。
并且，该装置还包括一遮蔽部件，其遮蔽作为第二加热装置的激光照射装置照射的激光束。在此，该遮蔽部件具有使一部分激光束通过所述焊接部位的通孔。
并且，本发明另一实施例相关的焊接装置，该装置是一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于该装置包括对焊接部位至少进行两次以上的断续加热操作的加热装置。在此，所述加热装置中，第二次以后的加热操作中的加热时间短于第一次加热时间。
进一步，本发明另一实施例相关的焊接装置，该装置是一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于该装置包括一加热装置，该加热装置对焊接部位至少进行两次以上加热操作，并且，该加热装置在第二次以后的加热操作中的施加热量少于第一次施加的热量。在此，所述加热装置进行两次所述加热，并且第二次加热时间长于第一次加热时间。
如上所述的焊接装置由于其作用与所述焊接方法相同，因此，其可保护作为焊接对象的电子部件，并且提高焊接可靠性。
利用本发明提供的焊接方法对焊料加热时，可抑制对作为焊接对象的电子部件的加热，从而保护电子部件。并且，由于金元素几乎均匀地扩散到整个焊料上，因此，提高焊料强度及焊接可靠性。
图1A表示现有的焊接装置，特别是表示焊接对象的示意图，图1B是表示焊接状态的示意图。
图2A为现有的焊接后的焊料结晶照片，图2B为其局部放大示意图。
图3A、图3B为第一实施例相关的焊接装置的结构示意图，其中，图3A为第一加热工序时的状态示意图，图3B为第二加热工序时的状态示意图。
图4为说明第一实施例相关的焊接装置作动的流程图。
图5A、图5B为表示加热时的焊料状态的模式图，其中，图5A表示第一加热工序中的焊料状态，图5B表示第二加热工序中的焊料状态，图5C表示结束第二加热工序后的焊料状态。
图6A为表示焊接后的焊料状态的结晶照片，图6B为其局部放大示意图。
图7A、图7B为表示第一实施例相关的焊接装置的变形例的简略示意图，其中，图7A为第一加热工序时的状态示意图，图7B为第二加热工序时的状态示意图。
图8A、图8B为表示第二实施例相关的焊接装置的结构示意图，其中，图8A为第一加热工序时的状态示意图，图8B为第二加热工序时的状态示意图。
图9为说明第二实施例相关的焊接装置的动作的流程图。
图10A、图10B为表示第三实施例相关的焊接装置的结构示意图，其中，图10A为第一加热工序时的状态示意图，图10B为第二加热工序时的状态示意图。
具体实施例方式
在本发明中，焊接电子部件时，进行两次加热为特征。其中，第一次是对整个焊接部位进行加热，第二次是对避开电子部件的部位进行加热，从而抑制电子部件受损，并使金锡合金扩散到整个焊料，从而实现焊接的高度可靠性。
并且，在本发明的另一实施例中，焊接电子部件时，进行多次加热，并且每次加热部位是同一焊接部位，其中，通过控制加热强度及加热时间，从而抑制电子部件受损，并使金锡合金扩散到整个焊料，从而实现焊接的高度可靠性。
在以下实施例中，针对磁头滑块与悬臂件的连接例子来进行说明。即，针对焊接两个焊接触点进行说明，其中，第一焊接触点为作为电子部件的磁头滑块的连接端子，第二焊接触点为与悬臂件一体成形的形成有布线的挠性印刷基板的连接端子。但是，本发明可适用于任何电子部件的焊接操作上。
还有，虽然在上述说明中对进行两次加热的情况为特征进行说明，但是，如果把预加热后融化的焊料供应到焊接部位时，进行一次加热操作。
结合图3A至图7B对本发明的第一实施例进行说明。图3A、图3B为焊接装置结构相关简略示意图。图4为焊接装置作动相关的流程图。图5A至图5C为表示加热时的焊料状态的模式图。图6A、图6B为表示焊接后的焊料状态的结晶照片。图7A、图7B为焊接装置结构的变形例相关的简略示意图。
所谓焊接装置是指，把磁头滑块14(电子部件)焊接在悬臂件11(基板)从而制造出磁头组合1的装置。如图3A、图3B所示，该焊接装置包括发射出可加热焊料17的激光束2a的激光管2(加热装置)；控制整个装置的作动的控制装置3；遮住一部分激光束2a的遮蔽装置4(遮蔽部件)；以及在加热时冷却磁头滑块的冷却装置5。接下来，对各结构进行详细说明。
<焊接对象>
本实施例中的焊接对象为磁头滑块14与悬臂件11。具体来讲，其利用焊料17焊接两个焊接触点16与13。其中，焊接触点16(滑块侧焊接触点)为形成在磁头滑块14的磁头元件部15上的连接端子，焊接触点13(基板侧焊接触点)为与悬臂件11一体成形的形成有布线的挠性印刷基板12的连接端子。即，所述部位为焊接部位。如述两个焊接触点13、16所示，其焊接触点略垂直状设置时，其连接效果更有效。在此，所用的焊料17为无铅焊料，但对其不做限制。
<激光管>
激光管2为输出二极管激光的激光照射装置。具体来讲，其具备直径20mm的聚光镜，其具有18mm与54mm等不同的两个焦点。并且，输出激光的波长为920nm，激光输出量为15mJ。但是，对激光照射装置的上述种类与性能不做限制。
利用控制装置3控制所述激光管2的激光束2a照射动作。即，利用控制装置3控制激光束2a的输出值、照射时间以及照射位置等。
在本实施例中，激光束2a照射状态因各个连接部位17以及第一次与第二次的区分而不同。具体来讲，在第一次照射操作中，其照射位置为基板侧焊接触点13及滑块侧焊接触点16之间(如图3A所示)，即，可照射整个焊接部位而被设置。所谓的焊接部位至少包括焊料17，与此相连接的焊接触点13、16可包含也可不包含。并且，第一次激光照射的输出值为比后述的第二次激光照射还要大的高输出值，照射时间为3～30mS(0.003～0.03秒)。此时的所谓高输出值是指，使焊料17在上述照射时间内融化的温度为止的施加热量相关的输出值。
并且，在第二次照射时，虽然不变更激光管2的位置，但是其照射范围变化。即，如图3B所示，利用控制装置3控制激光挡板(laser cut cover)41，从而使激光管2照射焊接部位中的避开磁头滑块14的位置。特别是对焊料17与基板侧焊接触点13的连接部位附近(符号R所示区域，远离磁头滑块14的位置)进行加热。并且，该输出值低于第一次照射时的输出值，照射时间为0.5～3秒，即，其照射时间要长于第一次照射时间。此时，所谓的低输出值是指，可使焊料17融化的温度(240℃左右)为止加热的激光束2a的输出值。在此，上述激光管2的照射过程，可以全部由控制装置3来控制，也可以适应操作者而另行设定。
<遮蔽装置>
遮蔽装置5由激光挡板41(遮蔽部件)与驱动控制该设置位置的驱动装置42构成。激光挡板41由板状SK材料构成。当第二次激光照射时，驱动装置42被驱动，其端部设置在覆盖住磁头滑块14的磁头元件部15上形成的滑块侧焊接触点16的上方的位置。由此，如图3B所示，激光管2的一部分激光束2a被激光挡板41挡住，未被挡住的另一部分激光束2a照射焊接部位。即，在第二次激光照射时，接近磁头元件部15的焊接部位不被激光束2a照射，而避开该磁头元件部15的部位被照射。
如图3B所示，激光挡板41的设置在焊接部位附近并且接近于磁头滑块14(磁头元件部15)的位置为好。由此，在后述的冷却装置5中输出的冷却空气5a通过激光挡板41导入到磁头元件部15及焊接部位中的加热部位，从而冷却该磁头元件部15。
在此，激光挡板41不局限在上述形状及材料，其材料只要能挡住激光束2a即可，如果是可以反射的材料就更好。并且，也可以在其表面上，特别是遮住激光束2a的位置上利用特定材料涂层，从而调整激光束的反射率。
<冷却装置>
冷却装置5是输出冷却空气的装置，其中，利用控制装置3控制并使其在第二次加热操作中输出冷却空气5a。具体来讲，向磁头滑块14(磁头元件部15)的表面(悬臂件装配面的相反侧表面)或者磁头元件部15输出冷空气。其中，被输出的冷空气通过设置在磁头滑块14上方的激光挡板41导入到焊接部位中的加热部分，即，导入到磁头滑块14侧。
接下来，结合图4所示的流程图对焊接装置的作动过程进行说明。并且，结合图5、图6对焊料17的状态进行说明。
首先，悬臂件11(挠性印刷基板12)上设置有磁头滑块14的状态下，把悬臂件11置于焊接装置的焊接作业位置上。此时，作为焊接部位的基板侧焊接触点13及滑块侧焊接触点16之间位置上设置有焊料球(焊膏)(步骤S1)。
接下来，利用控制装置3设置激光管2的位置。具体来讲，使激光束2a可照射包含两个焊接触点13、16的全部焊接部位而设定激光管2的位置(步骤S2)。然后利用控制装置3控制激光束的输出值与照射时间，并对整个焊接部位上照射高输出值、短时间(3～30mS)的激光束2a(步骤S3，第一加热工序)。由此，在短时间内融化焊料17，从而使焊料17不偏离于两个焊接触点13、16的任意一方而均匀焊接。在此，焊料17的状态如图5A所示。如图所示，两个焊接触点13、16上的金元素仅扩散到该触点面附近的焊料17上，并且仅在该部位上生成金锡合金17a。
接下来，利用控制装置3及驱动装置42把激光挡板41设置在图3B所示的位置上(步骤S4)。并且，相同地，利用控制装置3把冷却装置5设置在图3B所示的位置上，并开始输出冷却空气5a(步骤S5)。在此状态下，利用控制装置3控制激光束的输出值及照射时间，并照射出低输出值、长时间(0.5～3S)的激光束2a(步骤S6，第二加热工序)。则，如图3B所示，从激光管2输出的激光束2a的一部分被激光挡板41所挡住，并且，其剩余部分激光束2a照射到焊接部位上。从而，直接被激光束2a加热的部位为符号R所示区域，即，离磁头元件部15最远的焊料17与基板侧焊接触点13的连接部位。
结合图5B所示的模式图对第二次激光照射时的焊料17的状态进行说明。如图5B所示，利用低输出的激光束2a对焊料17进行加热时，形成在两个焊接触点13、16附近的金锡合金17a扩散到整个焊料17上。即，如图5B的焊料17中的矢量所示，基板侧焊接触点13附近的金元素扩散到整个焊料上，同时，滑块侧焊接触点16附近的金元素向对面的基板侧焊接触点13扩散。由此，如图5C所示，金元素扩散到整个焊料17上，形成均匀的金锡合金17a。
图6A表示上述焊接状态下的焊料17的结晶照片，其中，白色针状或点状物为金锡合金，由图可知，金锡合金均匀扩散到整个焊料上。图6B表示滑块侧焊接触点16附近的焊料17的放大照片，该图与图16A、16B所示的现有技术中的照片相比，该焊接触点16附近上不集中金锡合金，而是均匀分布。
如上所述，焊接触点13、16的金元素扩散到整个焊料17上，由此，金锡合金均匀分布，提高焊接强度。并且，由于适当加热磁头滑块14(磁头元件部15)，可保护该磁头滑块14。
在上述第二次激光照射中，其输出值并不局限在低于第一次激光照射的输出值。由于其一部分被激光挡板41挡住的缘故，即使输出与第一次相同的值也在焊接部位中的区域R上施加的热量会减少。从而，也可以适当抑制对磁头滑块14的加热。
接下来，结合图7A、7B说明本发明焊接装置相关实施例的变形例。图7A为第一次激光照射时的状态示意图，图7B为第二次激光照射时的状态示意图。在该变形例中，基本结构相同于上述实施例，其不同之处在于，激光束2a的照射角度与激光挡板41的设置位置。接下来，分为第一次照射状态与第二次照射状态来进行说明。
首先，如图7A所示，第一次照射时，激光管2设置在焊接部位的斜上方，并对整个焊接部位照射高输出值、短时间的激光。
接下来，如图7B所示，第二次照射时，把激光挡板41设置在焊接部位上方的，略垂直于悬臂件11的位置。此时，激光挡板41的下端位于焊接部位中的接近中央的部位。并且，冷却装置5设置在与上述实施例相同的位置，并开始输出冷却空气5a。该冷却空气5a输出到磁头元件部15及焊接部位附近的激光挡板41上，其一部分空气下降并有效冷却磁头元件部15。
在此状态下，利用控制装置3控制激光束的输出值及照射时间，并照射低输出值、长时间的激光束2a。如图7B所示，从激光管2输出的激光束2a的一部分被激光挡板41的下端部遮住，其剩余部分照射焊接部位。从而，直接被激光束2a加热的部位为符号R所示区域，即，远离磁头元件部15的，焊料17与基板侧焊接触点13的连接部位。由此，如上所述，适当抑制对磁头滑块14的加热，同时，焊接触点13、16的金元素均匀地扩散到整个焊料17上，从而抑制磁头滑块受损，并提高焊接可靠性。
接下来，结合图8A及图9对本发明的第二实施例进行说明。图8A、8B为焊接装置结构示意图，图9为利用该焊接装置焊接时的流程图。在上述第一实施例中，对焊料17的第一次加热装置与第二次加热装置为同一激光管2(激光照射装置)，但是在本实施例相关的焊接装置中，利用不同的激光管21、22。
如图8A所示，本实施例相关的焊接装置包括对焊接部位的焊料17进行第一次加热时照射激光的第一激光管21(第一加热装置)；对焊料17进行第二次加热时照射激光的第二激光管22(第二加热装置)。其中，第一激光管21的激光束21a照射范围为整个焊接部位，其照射高输出值、短时间的激光。并且，第二激光管22在窄于上述第一激光管21的局部区域上照射激光束，并且长时间照射激光。
并且，控制装置3控制各激光管21、22的激光照射动作。并且，结合驱动机构(图未示)驱动控制各激光管21、22的设置操作。
结合图9所示的流程图对上述焊接装置进行说明。首先，如上所述，焊接部位上设置焊料(步骤S11)，并进行第一次加热，并设置第一激光管21(步骤S12)。并对整个焊接部位照射高输出值、短时间(3～30mS)的激光束21a(步骤S13)。
接下来，照射激光束的激光管更换为第二激光管22，并设定激光照射位置(步骤S14)。并且，向磁头滑块14的磁头元件部15设置冷却装置5，开始输出冷却空气5a(步骤S15)。在此状态下，利用第二激光管22照射低输出值、长时间(0.5～3S)的激光束22a(步骤S16)。如图8B所示，从激光管22输出的激光束22a照射在焊接部位中的符号R所示区域。从而，如上所述，焊接触点13、16的金元素扩散到整个焊料17上，提高焊接强度。并且，抑制并适当加热磁头滑块14(磁头元件部15)，从而保护磁头滑块14。
上述第二激光管22的输出值并不局限在低于第一激光管21的输出值。其输出值也可以与第一激光管21的输出值相同。此时，由于激光束22a照射在焊接部位中的远离磁头滑块14的符号R所示区域，因此，也可以抑制并适当加热磁头滑块14。
接下来，结合图10A至图12对本发明的第三实施例进行说明。图10A、10B表示焊接装置的结构示意图。图11A、11B表示激光照射范围示意图。图12表示利用该焊接装置焊接时的流程图。在本实施例中，激光挡板41的形状不同于上述实施例。并且，在第二次加热时，利用激光管2对多个焊接部位同时进行激光照射。
首先，本实施例相关的激光挡板41上设置有使一部分激光束2a通过并照射到焊接部位的通孔41a。如上所述，在第二次加热时利用到该激光挡板41，因此，上述通孔41a设置在离磁头元件部15最远的部位，从而使激光束2a仅照射到整个焊接部位中的焊料17与基板侧焊接触点13的连接部位附近。其具体形状在后详述。在此，为了使激光照射到所述位置，利用控制装置3及驱动装置42来设定激光挡板41的位置。
还有，在本实施例中，特别是在第二加热操作中，对多个焊接部位进行一次激光照射。为此，首先，激光管2照射的激光束2a的照射范围如图11A的区域R1所示，其照射范围包括多个焊接部位。从而，照射到每个焊接部位的激光束2a的输出值很弱。
上述激光挡板41的通孔41a的形状为遮住上述照射到区域R1的激光束2a并使其照射范围更加狭窄化的形状。具体来讲，如图11B中的符号R2所示，在磁头组合1的4个焊接部位中，使激光束2a通过离磁头元件部15最远的焊料17与基板侧焊接触点13的连接部位的略长方形形状。即，通过该通孔41a后的激光束2a的形状为裂缝状。
接下来，结合图12所示的流程图对上述焊接装置的作动过程进行说明。首先，把焊料17设置在焊接部位(步骤S21)。其次，针对一个焊接部位设定激光管2使其激光束2a照射到该焊接部位的整体上(步骤S22)。接下来，照射高输出值、短时间(3～30mS)的激光束2a照射(步骤S23)。在本实施例中，由于有4个焊接部位，因此，对各个焊接部位依次进行所述第一次激光照射(在步骤S24中判断为“否”后，跳到步骤S22、步骤S23)。
由此，对4个焊接部位进行第一次加热操作后(在步骤S24中判断为“是”)，对全部焊接部位同时进行第二次加热操作。从而，首先，可对全部焊接部位照射激光束2a(如图11A中的区域R1所示)而设定激光照射范围(步骤S25)。接下来，设置激光挡板41，并设定通孔41a的位置，从而遮住区域R1所示的激光照射范围，而仅照射如图11B中的区域R2所示区域(步骤S26)。并且，同时设置冷却装置5，并开始输出冷却空气5a(步骤S27)。
在此状态下，照射激光束2a，其输出值与第一次相同，但其照射时间长(0.5～3S)(步骤S28)。第二次照射的激光束2a的输出值虽然与第一次相同，但是由于其照射范围更大，因此，照射到每个焊接部位的激光束2a的热量不大。
由此，被分散的激光束2a照射到整个焊接部位上的焊料17，焊接触点13、16上的金元素扩散到整个焊料17上，从而提高焊接强度。并且，可以适当抑制对磁头滑块14(磁头元件部15)的加热，从而保护磁头滑块14。进而，即使存在多个焊接部位，也可以一次性进行第二次加热操作，因此，缩短第二次激光照射次数，从而简化焊接工序，实现焊接迅速化。
在第二次激光照射中，也可以对多个焊接部位各自进行激光照射。并且，上述激光挡板41上设定的通孔41a也不局限于上述形状，例如，通孔41a也可为圆形，从而照射激光束2a到一个焊接部位上的远离磁头滑块14的部位。
接下来，结合图13A至图14对本发明的第四实施例进行说明。图13A、13B表示本实施例相关的焊接装置的简略示意图。图14表示本实施例相关的焊接装置作动过程的流程图。
在上述各实施例中，对焊料17的第二次加热操作中，说明了对焊接部位中的避开电子部件的部位进行加热的场合，但是在本实施例中，第二次加热与第一次加热相同，其对整个焊接部位进行加热。因此，第二次加热方法具有特征。
如图13A所示，本实施例相关的焊接装置与上述第一实施例大致相同的结构。在图13A中没有图示出激光挡板，但是该装置也可以设置。
在本实施例中，特别是激光管2的照射激光束2a的动作具有特征，控制装置3具有控制该激光束2a的功能。所谓控制功能是指在第一次激光照射中，与上述实施例相同，对整个焊接部位施加大热量，从而使激光束2a高输出值、短时间的照射激光；在第二次激光照射中，照射范围与第一次相同，但是施加热量少于第一次，从而使激光束2a低输出值、长时间的照射激光。上述控制功能也可以直接设置在激光管2本体上。并且，上述控制功能也可以不用自动控制，即，也可以通过操作者来控制上述激光照射。
并且，冷却装置5如同上述各实施例，控制装置3控制第二次激光照射，并设置成如图13B所示，向磁头滑块14(磁头元件部15)的表面(悬臂件装配面的相反侧表面)或者磁头元件部15输出冷却空气。
结合图14所示的流程图对本实施例相关的焊接装置的作动过程进行说明。首先，在焊接部位上设置焊料(步骤S31)，并设置进行第一次加热操作用第一激光管21(步骤S32)。在此，可使激光束2a照射到整个焊接部位而设定激光管21。其次，对整个焊接部位照射高输出值、短时间的激光束2a(步骤S33)。通过该第一次激光照射融化焊料17并均匀连接两个焊接触点13、16与焊料17。
接下来，进行第二次激光照射之前，面向磁头滑块14的磁头元件部15设置冷却装置5，并开始输出冷却空气5a(步骤S34)。其次，进行第二次激光照射。在此，第二次激光照射时的激光管2的设置部位及其照射范围不变，即，第二次与第一次相同的在整个焊接部位上照射激光束2a。但是，调低该激光束2a的输出值，并且，长时间进行激光照射(步骤S35)。由此，第二次激光照射为低输出值，因此，可适当地对电子部件的进行加热。另一方，由于长时间照射激光，因此，金元素均匀扩散到整个焊接部位上的焊接触点13、16上。
如上所述，与上述实施例相同，整个焊料上形成有金锡合金，因此，提高焊接强度及焊接可靠性，同时，可保护电子部件(磁头元件部15)。进而，由于在第一次与第二次照射时不变更激光照射范围，因此在焊接过程中，不必控制加热位置，从而简化焊接处理，可实现焊接迅速化。
上述第二次的低输出激光束2a照射可多次进行。即，进行第一次的高输出值、短时间的激光照射之后，可进行多次低输出值的激光照射操作。在此，第二次以后的低输出值的激光照射中，每次进行短时间照射也可。
接下来，结合图15至图16对本发明的第五实施例进行说明。图15至图16表示本实施例相关的焊接装置的作动过程流程图。本实施例中，断断续续地重复进行多次激光照射。
本实施例相关的焊接装置与上述第四实施例大致相同，其第一次与第二次激光照射的照射范围不变化。即，照射激光束2a时的激光管2的设置位置在第一次、第二次以及在其后的各个操作中几乎相同。
在本实施例中，特别是激光管2的激光束2a照射操作具有特征，控制装置3具有控制该激光管2的功能。所谓的控制功能是指在第一次激光照射时，如同上述实施例，对整个焊接部位上施加大热量，即，控制激光管2使其照射高输出值、短时间的激光；在第二次激光照射时，照射范围及输出值不变，同时为了减少热量，控制激光管2使其进行比第一次还要短时间的激光照射。在此，上述控制功能直接安装在激光管2本体上也可。
接下来，结合图15所示的流程图对上述焊接装置的作动过程进行说明。首先，在焊接部位上设置焊料(步骤S41)，并设置进行第一次加热操作用第一激光管21(步骤S42)。在此，可使激光束2a照射到整个焊接部位而设定激光管21。其次，对整个焊接部位照射高输出值、短时间的激光束2a(步骤S43)。通过该第一次激光照射融化焊料17并均匀连接两个焊接触点13、16与焊料17。
接下来，在第二次激光照射时设定激光管2，在此，第二次激光照射时的激光管2的照射范围不变，即，第二次与第一次相同的在整个焊接部位上照射激光束2a。并且，其输出值也没有变。但是其照射时间要短于第一次(步骤S44)。其次，按照设定次数重复进行上述高输出值、并短于第一次照射时间的激光照射(步骤S45的判断为“否”，到步骤S44)。
如上所述，第二次以后重复进行短时间的激光照射，通过上述加热，如同上述实施例，在整个焊料17上均匀分布焊接触点13、16的金元素，从而在整个焊料17上形成金锡合金，因此，提高焊接强度及焊接可靠性。进而，由于在第二次以后断断续续地重复进行非常短时间的激光照射，比长时间的激光照射还要抑制电子部件的受热损坏，从而更有效地保护电子部件(磁头元件部15)。进而，在第一次、第二次以及在其后的各个操作中不变更激光照射范围及输出值，因此在焊接过程中，不必控制加热位置及输出值，从而简化焊接处理，可实现焊接迅速化。
如同上述实施例，在第二次以后的激光照射中，设置冷却装置5并对磁头滑块14(磁头元件部15)的表面(悬臂件装配面的相反侧表面)及磁头元件部15输出冷却空气也可。
在此说明变化上述焊接方法及其装置的变形例。在上述焊接方法及其装置的第一次与第二次以后的激光照射中，说明了变化其照射时间而进行操作的场合，但是，在该变形例中，不区分第一次与第二次，而且，多次激光照射的时间相同。即，在该变形例中，照射范围为整个焊接部位，并利用控制装置3控制激光管2，使其多次、断续地照射出高输出值、短时间的激光。在此，激光管2为输出二极管激光的激光照射装置，其中，聚光镜的直径为25mm，管口直径为0.14mm。并且，输出激光的波长为1046nm，激光输出值为26mJ。此时，激光照射时间为每次10mS，断续重复4、5次对焊接部位照射如上所述的激光。结合图16所示的流程图对该变形例相关的作动过程进行说明。
首先，如上所述，在焊接部位上设置焊料17(步骤S51)，然后设置激光管21(步骤S52)。在此，可使激光束2a照射到整个焊接部位而设定激光管21。并且，对整个焊接部位照射高输出值、短时间的激光束2a(步骤S53)。
其次，不变更激光照射的同时，按照设定次数断续地重复照射激光束2a(步骤S53，步骤S54)。即，激光束2a的照射范围为整个焊接部位，并且，照射高输出值、短时间的激光束2a。
由此，通过第一次激光照射或者最初几次激光照射，融化焊料17并均匀连接两个焊接触点13、16与焊料17。其次，通过反复照射激光，如同上述实施例，在整个焊料17上均匀分布焊接触点13、16的金元素，从而在整个焊料17上形成金锡合金，因此，提高焊接强度及焊接可靠性。进而，由于多次断断续续地重复进行激光照射，因此，比长时间的激光照射还要抑制电子部件的受热损坏，从而更有效地保护电子部件(磁头元件部15)。进一步，在每一次激光照射中，不变更激光照射范围、输出值以及照射时间，因此在焊接过程中，不必控制所述参数，从而简化焊接处理，可实现焊接迅速化。
在上述所有实施例中，最初在焊接触点13、16上设置焊料17的方法不仅局限于设置焊料球，也可以在焊接触点13、16所在位置(焊接部位)上设置熔融状态的焊料17，或者使用喷射焊料的方法。其次，对所述焊料进行第一次加热工序。
并且，如上所述，在焊接触点13、16上设置预先融化的焊料17时，所述焊料17置于焊接触点13、16上的状态相当于上述第一加热工序结束后的状态。即，焊接触点13、16被融化后的焊料17相连，因此，接下来设置激光挡板41及冷却装置5，并实行第二加热工序。由此，也可以在焊料17上扩散焊接触点13、16的金元素，从而提高焊接强度。
利用上述所有实施例中所示的方法进行焊接操作后，可提高焊料17的强度，进而，抑制磁头滑块14受热损伤的现象。从而，利用上述方法焊接磁头滑块14后的磁头组合1，以及搭载所述磁头组合1而制造磁盘装置50(参照图17)，从而抑制发生不合格的磁头滑块14，并且，由于提高焊接可靠性的缘故，磁盘装置及构成磁盘装置的磁头组合自身的可靠性也相应提高。
产业上的利用可能性本发明相关的焊接方法及其装置利用在磁头滑块等低耐温性电子部件的焊接领域里，因此其具有产业上的可利用性。
权利要求
1.一种焊接方法，用于把电子部件焊接在基板上，其特征在于在对设置在焊接部位上的熔融状焊料进行加热时，加热所述焊接部位中避开所述电子部件的部位。
2.一种焊接方法，用于把电子部件焊接在基板上的，其特征在于包括对整个焊接部位进行加热的第一加热工序；以及对所述焊接部位中避开所述电子部件的部位进行加热的第二加热工序。
3.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，对所述焊料与所述基板之间的连接部位附近进行加热。
4.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，对所述焊接部位中离所述电子部件最远的部位进行加热。
5.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于对所述焊接部位进行加热时，在所述第二加热工序中施加的热量少于在第一加热工序中施加的热量。
6.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于所述第二加热工序中的加热时间比第一加热工序中的加热时间长。
7.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，利用激光束照射方式进行加热。
8.如权利要求7所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，激光束避开所述电子部件而进行照射。
9.如权利要求7所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，遮住部分激光束而设定照射部位。
10.如权利要求2所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，冷却所述电子部件。
11.如权利要求9所述的焊接方法，其特征在于在所述第二加热工序中，对所述电子部件吹入冷却媒介的同时，利用所述遮住部分激光束的遮蔽部件将所述冷却媒质导向所述电子部件。
12.一种焊接方法，用于把电子部件焊接在基板上，其特征在于对焊接部位至少进行两次以上的断续加热操作。
13.如权利要求12所述的焊接方法，其特征在于第二次以后的加热操作中的加热时间短于第一次加热时间。
14.一种焊接方法，用于把电子部件焊接在基板上，其特征在于对焊接部位至少进行两次以上加热操作，并且，第二次以后的加热操作中的施加热量少于第一次施加的热量。
15.如权利要求14所述的焊接方法，其特征在于进行两次所述加热操作，并且第二次加热时间长于第一次加热时间。
16.如权利要求1所述的焊接方法，其特征在于所述电子部件为磁头滑块，所述焊接部位为与所述磁头滑块的磁头元件部相连的连接端子与所述基板之间的连接部位。
17.一种磁头组合，其特征在于包括磁头滑块；悬臂件；其中所述磁头滑块通过权利要求16所述的焊接方法连接于所述悬臂件。
18.如权利要求17所述的磁头组合，其特征在于所述焊接部位的整个焊料上扩散有金元素。
19.一种磁盘装置，其特征在于其上搭载有权利要求17所述的磁头组合。
20.一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于还包括对设置在焊接部位上的熔融状焊料加热时，对所述焊接部位中避开所述电子部件的位置进行加热的加热装置。
21.一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于包括第一加热装置，对整个焊接部位进行加热；及第二加热装置，其中第二加热装置对被第一加热装置加热后的所述电子部件的所述焊接部位中避开所述电子部件的位置进行加热。
22.如权利要求21所述的焊接装置，其特征在于所述第一加热装置与第二加热装置由同一加热装置构成。
23.如权利要求21所述的焊接装置，其特征在于对所述焊接部位进行加热时，所述第二加热装置施加的热量少于第一加热装置施加的热量。
24.如权利要求21所述的焊接装置，其特征在于所述第二加热装置的加热时间比第一加热装置的加热时间还要长。
25.如权利要求21所述的焊接装置，其特征在于还包括冷却装置；该冷却装置在使用第二加热装置加热时，对所述电子部件进行冷却。
26.如权利要求21所述的焊接装置，其特征在于所述第二加热装置至少包括利用激光束照射所述焊接部位的激光照射装置。
27.如权利要求26所述的焊接装置，其特征在于作为所述第二加热装置的激光照射装置在规定区域上照射激光束，该区域小于利用所述第一加热装置加热时焊接部位上的加热区域。
28.如权利要求26所述的焊接装置，其特征在于还包括遮蔽部件；该遮蔽部件遮蔽作为所述第二加热装置的激光照射装置照射的激光束。
29.如权利要求28所述的焊接装置，其特征在于所述遮蔽部件具有使一部分激光束通过所述焊接部位的通孔。
30.一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于包括对焊接部位至少进行两次以上的断续加热操作的加热装置。
31.如权利要求30所述的焊接装置，其特征在于在所述加热装置中，第二次以后的加热操作中的加热时间短于第一次加热时间。
32.一种在基板上焊接电子部件的焊接装置，其特征在于包括加热装置，该加热装置对焊接部位至少进行两次以上加热操作，并且，该加热装置在第二次以后的加热操作中的施加热量少于第一次施加的热量。
33.如权利要求32所述的焊接装置，其特征在于所述加热装置进行两次所述加热，并且第二次加热时间长于第一次加热时间。
全文摘要
本发明公开了一种焊接方法及其装置，其中，该焊接方法是一种把电子部件焊接在基板上的方法，该方法包括对整个焊接部位进行加热的第一加热工序，以及对所述焊接部位中的避开所述电子部件的部位进行加热的第二加热工序。由此，本发明提供一种抑制焊接部件的受热损伤，同时提高焊接可靠性的焊接方法及其装置。
文档编号B23K31/02GK1791309SQ200510119648
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月25日 优先权日2004年11月25日
发明者深谷浩, 山口哲 申请人:新科实业有限公司