用于制造磁头万向架组件的方法和设备的制作方法

专利名称：用于制造磁头万向架组件的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造磁头万向架组件的方法和设备，更具体 地，涉及一种在制造磁头万向架组件中的焊球回流过程中喷吹惰性气 体的技术。
背景技术：
现在，使用诸如光盘、磁盘、磁光盘等的各种介质的装置作为数
据存储装置在本领域内已经是公知的。具体地，硬盘驱动器(HDD) 己被广泛地用作计算机的存储装置。此外，除计算机之外，HDD已被 广泛用于移动图像记录/再现设备、汽车导航系统、数字照相机、蜂窝 电话等。
HDD包括用于访问(读取或写入)磁盘的磁头滑动器和用于支撑
磁头滑动器并摆动从而在磁盘上移动磁头滑动器的致动器。致动器包 括其上固定有磁头滑动器的悬架。磁头滑动器和旋转磁盘之间的气流
粘性使通过悬架施加到磁头滑动器的压力平衡，从而允许磁头滑动器 在磁盘上方飞行(fly)。
焊球键合(SBB)作为用于电连接滑动器和悬架的引线的技术在 本领域内已经是公知的。常规SBB法在滑动器的连接端子和悬架的连 接端子之间布置焊球，并通过激光束来对它们进行回流，以将滑动器 和悬架的连接端电互连。焊球在诸如氮气的惰性气体气氛内被回流(例 如，参考专利文献1)。
专利文献1日本未审专利申请公开No. 2002-25170专利文献2日本未审专利申请公开No. 2003-20538
发明内容
对于无铅材料的最近需求需要上述焊球由无铅焊料制成。无铅焊 料具有比主要由铅构成的焊料更高的熔点。由此，对这种焊球进行回 流需要高能量。另一方面，磁头滑动器上的磁头元件部是热敏零件， 防止回流处理中对磁头元件部造成损坏是重要的。因此，希望用较低 的能量提高焊球的浸润特性。对于浸润特性的这种提高，在回流处理 过程中降低焊球周围的氧气浓度是有效的。
降低焊球周围的氧气浓度的最有效方法是在填充有氮气的密封空 间中执行回流处理。但是，利用氮气填充整个室需要许多设备和消耗 大量氮气。由此，必须用较少设备和氮气来降低焊球周围的氧气浓度。 为了降低焊球周围的氧气浓度或增加将要喷吹的氮气密度，均匀地喷
吹氮气是重要的。
通过多孔构件喷吹氮气以获得均匀氮气是公知的技术(例如，参 考专利文献l)。但是，由于磁头滑动器和悬架的互连需要微细和牢固 的互连，对于提高浸润特性，仅仅通过多孔构件喷吹氮气没有发挥足 够的效果。由此，对于磁头滑动器和悬架的互连，希望一种有效的回 流技术。
本发明的一个方面是一种用于制造磁头万向架组件的方法。该方 法在悬架上放置磁头滑动器。它在磁头滑动器的端子和悬架的端子之 间放置用于互连磁头滑动器的端子和悬架的端子的焊球。在从具有多 孔构件的喷嘴朝向焊球喷吹惰性气体的同时，通过焊球回流，将磁头 滑动器的端子和悬架的端子互连。喷嘴如此设置，如果使该喷嘴靠近 磁头万向架组件，那么多孔构件的喷射端面首先接触磁头万向架组件， 以便将从多孔构件的喷射端面喷射的惰性气体喷吹到磁头万向架组 件。通过如此设置的多孔构件喷吹惰性气体，实现了用于磁头滑动器 和悬架的互连的有效回流。
优选地，在悬架的舌簧上放置磁头滑动器，喷嘴被定位成跨过舌 簧与磁头滑动器相对，以及跨过磁头滑动器从舌簧的相对一侧照射用 于回流的激光束。这实现了在不中断激光照射的情况下喷吹惰性气体。
在优选示例中，利用由从喷嘴延伸的壁所围绕的磁头万向架组件 的周边的至少部分来执行焊球回流。这实现了惰性气体浓度的增加。
优选地，多孔构件的喷射端面和舌簧之间的距离是lmm或更小。 这实现高度有效的惰性气体浓度。优选多孔构件的空孔率是70%至 90%。这实现了均匀的和足够的惰性气体浓度。
本发明的另一方面是一种用于制造磁头万向架组件的设备。该制 造设备包括用于在布置于悬架上的磁头滑动器的连接端子和悬架的连 接端子之间排列焊球的设备、具有多孔构件的喷嘴、用于从悬架喷吹 惰性气体到多孔构件的喷射端面以及用于在来自喷嘴的惰性气体的气 氛中将激光照射到焊球的激光装置。在悬架和多孔构件的喷射端面之 间并通过使悬架从磁头滑动器朝向多孔构件的喷射端面突出而限定的 空间是空的。这实现了用于磁头滑动器和悬架的互连的有效回流。
优选地，在悬架的舌簧上放置磁头滑动器，喷嘴被定位成跨过舌 簧与磁头滑动器相对，以及激光装置被定位成跨过磁头滑动器与舌簧 相对。这实现了在不中断激光照射的情况下喷吹惰性气体。
在优选示例中，喷嘴具有围绕磁头万向架组件的周边的至少部分 的壁。这实现了惰性气体浓度的有效增加。
本发明实现了减少用于互连磁头滑动器的连接端子和悬架的连接 端子的回流处理所必需的惰性气体量。


图1是示意性地示出了根据本实施例的磁头万向架组件的结构的 透视图。
图2是根据本实施例的滑动器的连接端子和引线的连接端子的示
意性放大视图。
图3是根据本实施例通过焊球互连滑动器的连接端子和引线的连 接端子的设备的示意性结构图。
图4是示意性地示出了本实施例中用于互连滑动器的连接端子和 引线的连接端子的焊球回流的视图。
图5是示意性地示出了本实施例中的焊球回流过程中喷嘴和从喷 嘴喷射的惰性气体的视图。
图6是示意性地示出了本实施例中用于喷射惰性气体的喷嘴和将 要装配在其中的多孔构件的视图。
图7是描绘了本实施例中磁头滑动器和多孔构件的喷射端面之间 的距离和焊球周围的氧气浓度的关系的测量的视图。
图8是描绘了本实施例中的多孔构件中的空孔率和氧气浓度的关 系的测量的视图。
图9是示意性地示出了根据本实施例的用于喷射惰性气体的喷嘴 的另一示例的视图。
图IO是示意性地示出了根据本实施例的回流设备的更具体的示例
的结构视图。
参考数字的描述
20:焊球供给设备；24:焊球；21:开口； 30:喷嘴；31:管； 32:多孔构件；33:框体；34:壁；60:光学装置；70:真空垫；110: 磁头万向架组件；113:迹线；114:悬架；115:负载梁；116:万向 架；121:磁头滑动器；119:万向架舌簧；122:悬架连接端子；123: 磁头元件部；126:滑动器连接端子；127:滑动器；130:安装板；321: 喷射端面
具体实施例方式
下面，将描述本发明的优选实施例。为了说明清楚，以下的描述 和附图将酌情省略和简化。在整个附图中，相同元件由相同参考标记 表示，如果不必需，则为了说明的清楚而省略它们的重复描述。下面，
将描述作为磁盘驱动装置的示例的硬盘驱动器(HDD)。本实施例的
技术特征在于在回流处理中喷吹惰性气体以互连磁头滑动器的端子
和悬架的端子。在描述回流处理之前，将概述磁头万向架组件(HGA)， 磁头滑动器和悬架的组件(assembly)。
图1示出了安装在HDD中的HGA 110的示例的透视图。图2是 磁头滑动器121附近的放大视图。HGA110包括磁头滑动器121、迹线 113和悬架114，迹线113是传输布线。磁头滑动器121包括滑动器和 磁头元件部。磁头元件部包括用于读取的磁阻磁头和电磁感应写入磁 头。磁头元件部可以仅仅包括磁阻磁头和写入磁头中的任一个。
通过在负载梁115的、支撑磁头滑动器121的侧面上固定万向架 116以及在与负载梁115的、支撑磁头滑动器121的侧面相反的侧面上 固定安装板130，形成悬架114。负载梁115用作产生特定负载的弹簧， 该特定负载平衡磁头滑动器121的飞行力。万向架116以不干扰磁头滑动器121的位置变化的这种方式支撑磁头滑动器121。此外，在万向
架116上形成万向架舌簧119。在万向架舌簧119上，键合磁头滑动器 121。
通过在绝缘片上布置多个引线而不互相接触，形成用于电连接磁 头滑动器121和前置放大器IC (未示出)的迹线113。迹线113的端 部120被连接到放置前置放大器IC的基板。在磁头滑动器121的侧面 上的迹线113的另一端部处，如图2所示，提供悬架连接端子122。在 图2的示例中，提供四个悬架连接端子。在磁头滑动器121的前端面 上，提供与悬架连接端子122的数目相同的数目的滑动器连接端子126。 悬架连接端子122的每一个和滑动器连接端子126的每一个通过焊球 24互连。这将稍后描述。图2示出了回流之前的焊球24。
本实施例的特征是HGA 110的制造方法，且具体地，是电连接上 述悬架连接端子122和滑动器连接端子126的步骤。本实施例在该步 骤中使用焊球键合(SBB)法。HDD的制造步骤首先制造磁头滑动器 121。除了磁头滑动器121以外，制造悬架114。接下来，通过将磁头 滑动器121键合到悬架114，制造HGA110。然后，将臂和VCM线圈 固定到HGA 110，以制造磁头臂组件(HSA)，该磁头臂组件是致动 器和磁头滑动器121的组件。在底座(base)内安装主轴马达、磁盘等 以及制造的HSA，然后将顶盖固定到该底座。此后，在磁盘上写入伺 服数据并安装控制电路，从而完成HDD。
下面，将详细描述用于在制造根据本实施例的HGA 110中互连悬 架连接端子122和滑动器连接端子126的步骤。图3是示意性地示出 了用于互连悬架连接端子122和滑动器连接端子126的设备和步骤的 视图。
通过从焊球供给设备20的底部喷吹出气体，储存在焊球供给设备 20中的焊球24被从设置在焊球供给设备20的顶表面上的开口 21中喷
射。真空垫70吸引喷射的焊球24，以将焊球24传送到支撑滑动器121 的悬架114上。真空垫70中所吸引的每个焊球24被布置成接触每个 悬架连接端子122和相应的滑动器连接端子126。
然后，通过光学装置60的激光照射，进行熔化焊球24的回流处 理，以获得悬架连接端子122和滑动器连接端子126之间的电连接。 在该回流处理过程中，通过喷嘴30喷射的惰性气体朝向焊球24喷吹。 结果，在惰性气体气氛内执行焊球24的回流。惰性气体的种类不被具 体限制，但是典型地使用氮气。
图4(a)描绘了回流之前悬架连接端子122和滑动器连接端子126 的互连状态；图4 (b)描绘了回流之后悬架连接端子122和滑动器连 接端子126的互连状态。将激光能量施加到焊球24，使得焊球24熔化， 从而电互连且物理互连悬架连接端122和滑动器连接端126。
在回流过程中，在惰性气体的不活泼气氛下放置滑动器连接端子 126、面向它们的悬架连接端子122以及与这些连接端子静态地接触放 置的四个焊球24。在惰性气体的不活泼气氛下执行焊料回流，使得在 焊料回流过程中惰性气体能够围绕焊料，从而防止焊球24的氧化。由 于熔化焊料的毛细现象和表面张力，熔化的焊料在滑动器连接端子126 和悬架连接端子122上浸润并扩展，以形成满意的回流连接(焊角) 241。
与滑动器127不同，磁头元件部123可能容易被热量损坏。由于 滑动器连接端子126被设置在磁头元件部123附近，因此有必要减小 回流过程中由热能引起的损坏。特别地，如果焊球24由无铅焊料制成， 那么熔点高于共晶焊料的熔点。因此，需要高能量。
为了减小热能对磁头元件部123造成的损坏，必须缓和激光条件 和减小能量。为此，在回流过程中降低焊球24周围的氧气浓度和提高
焊料的浸润特性是有效的。本实施例的HGA制造设备包含装配在喷射
惰性气体的喷嘴30内部的多孔构件。通过多孔构件喷射惰性气体，使
得惰性气体能够被更均匀地吹出。这利用较小的惰性气体流量降低了
焊球24周围的氧气浓度。
图5 (a)示意性地示出了从本实施例的喷嘴30喷吹到磁头滑动器 121和悬架114之间的互连结点的惰性气体。在图5中，示出了作为悬 架114的一部分的万向架舌簧119并且磁头滑动器121被键合在万向 架舌簧119上。
喷嘴30包括其中通过惰性气体的管31以及装配在管31的喷射口 (喷嘴30)中的多孔构件32。如图6 (b)所示，多孔构件32的周边 被框体33围绕。框体33由不能透过惰性气体的高密度材料制成。因 此，惰性气体将不会通过多孔构件32的侧表面泄漏。如图6(b)所示， 本示例的多孔构件32是圆柱形。如图5 (a)所示，惰性气体从多孔构 件32的底面朝向顶面喷吹出。多孔构件32的形状根据设计适当地选 择。
如图6 (a)所示，优选多孔构件32被可拆装地装配在喷嘴30中。 多孔构件32和框体33成一体地形成；该多孔单元被装配在管31的喷 射口中。多孔构件32被牢固地装配在管31的喷射孔中，以免由于惰 性气体的喷射而移动。这使得能够适当地选择和容易地替换对应于 HGA110的多孔构件或HGA制造设备中的其他零件。典型地，多孔构 件32由诸如尿垸的树脂制成以及框体33由树脂、金属等制成。
如图5 (a)所示，优选喷嘴30被设置成跨过万向架舌簧119 (悬架 114)与磁头滑动器121相对。由于激光束需要从位于悬架114的磁头滑 动器侧的源照射，所以与磁头滑动器121相对放置的喷嘴30不许其本身 中断激光照射。200810131105.5
说明书第9/12页
喷吹惰性气体中的重要问题是使多孔构件32的喷射端面321尽可 能靠近磁头滑动器121 (焊球24)。如果喷嘴30被定位成与磁头滑动 器121相对，如图5所示，那么使多孔构件32的喷射端面321和万向 架舌簧119之间的间隙G縮小是重要的。如果喷射端面321远离磁头 滑动器121，则由惰性气体的喷射而引起的气流吸入周围空气使得焊球 24周围的氧气浓度增加。使喷射端面321靠近磁头滑动器121，防止 空气被吸入，从而抑制焊球24周围的氧气浓度增加。
喷嘴30具有可以减小喷射端面321和磁头滑动器121之间的距离 并位于这种位置中的结构是重要的。为此，除喷嘴30的喷射端面321 以外的部分(例如管31或框体33)以及HGA 110 (悬架114和磁头滑 动器121)之间的干扰，不应该防止使喷射端面321靠近焊球24。具 体地，喷嘴30的结构和位置被确定成，如果使喷射端面321朝向焊球 24，那么喷射端面321将首先接触HGA110。
在图5 (a)的示例中，如果使喷嘴30靠近HGA 110，那么喷射 端面321首先接触万向架舌簧119。在这种情况下，该设计通过从多孔 构件31喷吹出惰性气体，可以任意决定喷射端面321和HGA 110之间 的间隙。
图7描绘了从与磁头滑动器121相对放置的喷嘴30喷吹出惰性气 体时，磁头滑动器121和多孔构件32的喷射端面321之间的距离与焊 球24周围的氧气浓度的关系的测量。图7中的中心和1/2R偏移分别表 示相对于喷射端面的有效直径在中心位置处的测量和从中心移动半个 半径R的位置处的测量。如由图7所示的关系看出，万向架舌簧119 和喷射端面321之间的距离优选是lmm或更小。当然，喷射端面321 必须不接触HGA 110。其间，万向架舌簧119和喷射端面321之间的 距离是喷射端面321和万向架舌簧的、与其上键合有磁头滑动器121 的表面相对的表面之间的距离。
如由上面的描述所理解的，重要的是，在悬架114和多孔构件32的 喷射端面321之间并通过从磁头滑动器121朝向喷射端面321突出而限 定的空间中没有东西存在，并且该空间是空的。喷嘴30和HGA IIO的这 种布置不允许喷嘴30的其他部分阻碍喷射端面321靠近磁头滑动器 121。
来自多孔构件的惰性气体的流量和流速被确定为使得氧气浓度可 以被充分地降低且焊球不被惰性气体移动。为了用少量的惰性气体获 得必需的氧气浓度，多孔构件32中的空孔率是重要因素。太小的空孔 率导致氮气的均匀性效果降低。另一方面，太大的空孔率在获得足够 有效的喷射区方面存在缺点。从这些观点，多孔构件32中的空孔率优 选是70%至90%。
图8描绘了多孔构件32中的空孔率和氧气浓度的关系的测量。喷 嘴的位置与图5中的示例相同，且磁头滑动器121和喷射端面321之 间的距离被设为lmm。使用具有60%的空孔率的多孔构件32、具有80% 的空孔率的多孔构件32以及非多孔构件32进行测量。使用非多孔构 件32的情况下的空孔率是100%。如由图8的关系看出，具有80%的 空孔率的多孔构件32示出较好的结果。
在回流过程中，所有焊球24必须处于惰性气体气氛中。因此，重 要的是，在惰性气体的喷射方向上，即在图5 (a)的示例中垂直于磁 头滑动器121的安装表面的方向上，所有焊球24被放置成与多孔构件 32的喷射端面321重叠。为了获得稳定的低氧气浓度，喷射端面321 的宽度WP优选大于磁头滑动器121的宽度WS (焊球24的排列方向 上的尺寸)。此外，优选整个磁头滑动器121被定位成与喷射端面321 重叠，如图5 (b)所示。喷射端面321的形状可以根据设计，从圆形、 半圆形、矩形以及其他多边形形状中适当选择。
在图5 (a)所示的优选示例中，HGA 110和多孔构件32的喷射端面321被露出，并且它们的周边不被围绕。从获得制造设备的更简 单结构的观点来看，该结构是优选的。另一方面，在另一优选示例中，
喷嘴30具有伸出的壁34以围绕HGA的至少一部分，如图9所示。壁 34抑制惰性气体朝向周边扩散，从而可以利用较小的惰性气体流量来 维持焊球24周围的氧气浓度是低的。
具体地，壁34延伸到管31并从管31伸出。壁34具有不阻碍HGA 110的结构。该结构不允许壁34抑制多孔构件32的喷射端面321移动 靠近磁头滑动器121。此外，壁34必须不妨碍激光照射。
在优选示例中，在磁头滑动器121 (悬架114)的左右侧上都存在 壁34，如图9所示。壁34的长度优选大于磁头滑动器121的长度。该 长度的方向平行于用于安装万向架舌簧119的磁头滑动器的表面并且 垂直于焊球24的排列方向。在悬架114的前端侧(磁头滑动器121的 端子126侧)上，优选没有伸出的壁而是开口空间。这防止壁34阻碍 真空垫70的移动或激光照射。从顶部看，壁34所围绕的空间的形状 是从矩形、半圆形等中适当地选择的，这取决于设计。
最后，将参考图10 (a)和10 (b)描述应用本发明的HGA回流 设备的更具体的示例。图10 (a)是HGA回流设备90的侧视图；图 10 (b)是被图10 (a)中的圆形b围绕的部分的放大视图。虽然在附 图中未示出，但是HGA 110由HGA回流设备90的HGA支架91支撑。 可从HGA回流设备90拆卸的、在互连之前HGA 110被锚固(anchor) 到其上的HGA支架91被安装在HGA回流设备90上。然后，在HGA 110上放置焊球24，并且执行焊球24的回流。
G是多孔构件32的喷射端面321和万向架舌簧119之间的间隙， 与图5 (a)所示的G相同。被支撑在HGA支架91上的HGA110 (未 示出)的万向架116通过万向架推杆92按压而被定位。在HGA 110 已经被固定的这种状态下，从喷嘴30喷射的惰性气体被喷吹到HGA
110。附图中未示出的光学装置60朝向焊球24照射激光束，以对焊球 24进行回流。在完成回流之后，HGA支架91被拆卸，并且开始以下 制造步骤。
如上所述，本发明通过优选实施例进行描述，但不仅限于上述实 施例。本领域的技术人员在本发明的范围内，可以容易地修改、增加 或变换上述实施例中的每个零件。例如，本发明对HDD特别有用，但 是可被应用于其他类型的磁盘驱动器装置。对于磁头滑动器和悬架的 互连，优选使用无铅焊球，但是本发明可适用于其他类型的焊球的回 流。焊球的数目可以依据HGA的设计而变化。
权利要求
1.一种用于制造磁头万向架组件的方法，包括在悬架上放置磁头滑动器；在所述磁头滑动器的端子和所述悬架的端子之间放置用于互连所述磁头滑动器的端子和所述悬架的端子的焊球；以及在从具有多孔构件的喷嘴朝向所述焊球喷吹惰性气体的同时，通过焊球回流来互连所述磁头滑动器的端子和所述悬架的端子，所述多孔构件被设置成如果使所述喷嘴靠近所述磁头万向架组件，则所述多孔构件的喷射面首先接触所述磁头万向架组件，从而将从所述多孔构件的喷射面喷射的惰性气体喷吹到所述磁头万向架组件。
2. 根据权利要求l所述的用于制造磁头万向架组件的方法，其中 在所述悬架的舌簧上放置所述磁头滑动器；所述喷嘴被定位成跨过所述舌簧与所述磁头滑动器相对；以及 跨过所述磁头滑动器从所述舌簧的相对一侧照射用于回流的激光束。
3. 根据权利要求2所述的用于制造磁头万向架组件的方法，其中 在所述磁头万向架组件的周边的至少部分被从所述喷嘴延伸的壁围绕的状态下，执行所述焊球回流。
4. 根据权利要求2所述的用于制造磁头万向架组件的方法，其中 所述多孔构件的喷射面和所述舌簧之间的距离是lmm或更小。
5. 根据权利要求l所述的用于制造磁头万向架组件的方法，其中 所述多孔构件的空孔率是70%至90%。
6. —种用于制造磁头万向架组件的设备，包括 用于在布置于所述悬架上的所述磁头滑动器的连接端子和所述悬 架的连接端子之间排列所述焊球的设备；具有用于喷吹惰性气体的多孔构件并从该多孔构件的喷射面朝向 所述焊球喷射惰性气体的喷嘴，在所述悬架和所述多孔构件的喷射面 之间的、通过将所述悬架从所述磁头滑动器朝向所述多孔构件的喷射 面突出而限定的空间是空的，以及在来自所述喷嘴的惰性气体的气氛中将激光照射到所述焊球的激 光装置。
7.根据权利要求6所述的用于制造磁头万向架组件的设备，其中 在所述悬架的舌簧上放置所述磁头滑动器；所述喷嘴被定位成跨过所述舌簧与所述磁头滑动器相对；以及 所述激光装置被定位成跨过所述磁头滑动器与所述舌簧相对。
8. 根据权利要求7所述的用于制造磁头万向架组件的设备，其中 所述喷嘴具有围绕所述磁头万向架组件的周边的至少部分的壁。
9. 根据权利要求7所述的用于制造磁头万向架组件的设备，其中 所述多孔构件的喷射面和所述舌簧之间的距离是lmm或更小。
10. 根据权利要求6所述的用于制造磁头万向架组件的设备，其中所述多孔构件的空孔率是70%至90%。
全文摘要
为了减小用于回流以互连磁头滑动器和悬架的连接端子所必需的惰性气体量。在本发明的实施例中，从回流设备的喷嘴30朝向磁头滑动器121和悬架114的互连结点喷吹惰性气体。磁头滑动器121被键合到万向架舌簧119上。喷嘴30包括通过惰性气体的管31和装配在管31的喷射口中的多孔构件32。靠近磁头滑动器121放置多孔构件32，以实现焊球24周围的氧气浓度的有效降低。
文档编号B23K3/06GK101352771SQ20081013110
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月28日 优先权日2007年7月27日
发明者今井英人, 土屋辰己, 松本佑介, 牛本环 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司