专利名称:焊接方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接方法及其装置，特别是关于一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点的焊接方法及其装置。
背景技术：
所谓的焊接是指，在被形成有镀金层的连接触点表面上，加热焊料并使其熔化，从而，熔合焊料与连接触点表面上的金而形成金锡合金，从而使其结合的方法。其被利用于例如将电子部件连接在电子线路板等的场合。如图1A所示，作为其中一例被利用于，把具有作为电子部件的磁头元件115的磁头滑块114焊接在被一体形成于软性线路板112的悬臂件111上，从而制造出磁头折片组合101的场合。
在此，参照图1B说明一般的焊接方法。如该图所示，在悬臂件111侧的连接触点113与磁头滑块114侧的连接触点116所在的连接部位上，预先设置有焊球104(或者浆糊状焊料)，或者，被设置为被保持在激光照射装置102(管嘴)前端的状态。并且，通过从管嘴102照射激光束，从而熔化焊料，并在连接部位上的各连接触点113、116上附着被熔化了的焊料，从而进行焊接。
接下来进一步详细说明焊接方法的相关例子。首先，如图2A所示的方法是一种，在激光管的管嘴102内投入焊球104，并从该管嘴前端排出到连接部位上，由此，利用被熔化了的焊料将连接触点113、116相互连接的方法。在图3A所示方法中所使用的焊接装置首先具有前端形状为尖细的管嘴102，同时，具有被设置在该管口上方的激光照射部。此时，所形成的管口102的前端开口直径还小于焊球104，同时，在管嘴102内部被连接有吸引装置(图未示)。并且，通过移动该吸引装置而从管嘴102前端侧吸引焊球104，并将该焊球104保持在管嘴102前端。并且，将被吸引的焊球移到连接部位，并照射激光，从而进行焊接。
但是，现有技术中的激光管的管嘴直径为对应于焊球104形状的圆形状，并且，相对焊球104的外形而被设定为相应大小。例如，在如图2A所示的方法中，其大于焊球104的外形，在如图3A所示的方法中，其小于焊球104的外形。为此，如图2A所示，形成为大形状时，激光束L漏出于焊球104周围的间隙，从而产生激光束被照射在超出连接触点113、116的区域的不合理状况。从而，该场合的激光强度分布状况如图2B的符号LA所示，其有可能损伤连接触点113、116周围的部件(例如，构成挠性件的聚酰亚胺等)。还有，如图3A所示，当管嘴的开口形状小于焊球104时，由于激光束L仅照射在焊球上，因此产生激光束未被完全照射在连接触点上的不合理状况。从而，该场合的激光强度分布如图3B的符号LB所示，连接触点113、116的温度不能充分上升，被熔化焊料的润湿性降低，从而有可能出现连接不良等焊接可靠性下降的现象。
因此，在下列专利文献1中揭示了解决如上所述的不足点的技术。如图4B所示，在该发明中，在管嘴102的前端部上设置罩体121，由此，照射激光束的开口部的形状由圆形孔122与横切该孔122的裂缝123、124所构成。并且，如图4A所示，使通过所述孔122的激光束L101可照射到焊球104而设定，并且，使通过裂缝123、124的激光束L102、L103可照射到连接触点113、116而设定。由此，在接合焊料104之前连接触点113、116被加热，从而可以提高其润湿性。还有，图4C表示连接触点之间通过被熔化了的焊料140相互连接的状态。
但是，如上所述，当通过焊接对象为电子部品时，因焊接时的加热，电子部品有可能达到耐热温度以上的高温。则，有可能电子部品因焊接时的加热而被受损。为此，在现有技术中，通过激光等方式在短时间内对焊料进行加热。
专利文献特开2005-123581号公报但是，若在短时间内对焊料进行加热，则由于加热时间过短，焊料不能充分被熔化，因此如下所述，不能实现稳定的焊接。
即，若焊料的加热时间不充分，则连接触点113、116上的向焊料117的金元素的扩散不充分。在此，图5A表示在短加热时间下的焊接后的焊料117的结晶照片，图5B表示R11的局部区域R11’的放大照片。在该图示中，白色针状物体为金锡合金，如图5A的符号R11、R12区域所示，金锡合金集中形成在连接触点113、116表面附近，在该连接触点113、116表面附近被形成有金锡合金层。并且，其他部位上被形成有锡合金。为此，连接部位的焊料140被分成金锡合金与锡合金，在各合金分界面上容易产生焊料裂纹，进而，由于锡合金的强度弱，因此，容易产生焊料隔离。其结果，焊接的可靠性下降。并且，特别是如图4C所示，离加热中心部位最远的、加热不充分的部位(符号141所示部位)上产生形成所述金锡合金层而连接不充分的部位。
发明内容根据上述状况，为了改善所述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种具有高可靠性的焊接方法及其装置。
作为本发明的一个实施例，其是一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点的焊接方法，该方法包括在所述焊料被配置在加热激光束的照射路径上的状态下，在熔化该焊料之前，对所述各连接触点照射加热激光束而使其被加热的触点加热工序；用所述加热激光束熔化所述焊料并使其附着于所述各连接触点上的焊料熔融工序，其中，在所述触点加热工序与焊料熔融工序中照射所述加热激光束的动作几乎同时发生；以及之后在所述连接触点上，进一步利用所述加热激光束对所述被熔化了的焊料进行加热的熔融焊料加热工序。
通过上述发明，首先，通过照射加热激光束，使设置在其照射路径上的焊料被加热，同时连接触点也被加热。并且，通过该加热激光束的照射，其后焊料被熔化，并在连接触点上被附着熔化了的焊料。如上所述，通过在熔化焊料之前对连接触点进行加热，并利用该连接触点的热量可实现清洗、活性化，并提高对于连接触点的焊料的润湿性，提高焊接的可靠性。并且，进而，通过继续对被熔化的焊料照射加热激光束，从而加热熔融焊料，从而使连接触点上的金元素扩散到整个焊料上。为此，提高焊接强度，从而可以提高焊接的可靠性。通过如上所述，可实现通过加热激光束的加热的效率化的同时，可以通过简单方法提高焊接可靠性。
并且，在触点加热工序中，将使加热激光束通过焊料的周围并照射在连接触点上。由此，可以利用加热激光束高效地对焊料与连接触点进行加热，从而可以有效利用能量。
并且，在触点加热工序中，在规定时间的照射下焊料不被熔化而照射加热激光束。并且，在触点加热工序中，所照射的加热激光束的强度弱于所述焊料熔融工序中所照射的加热激光束。并且，在熔融焊料加热工序中，所照射的加热激光束的强度弱于所述焊料熔融工序中所照射的加热激光束。由此，实现所述连接触点的加热以及金元素的扩散，从而提高焊接可靠性的同时可抑制连接对象的过度加热，从而可以抑制该连接对象因受热而产生的障碍。
并且，在各工序中连续进行加热激光束的照射。由此，可以通过一次照射实现焊接，并且，如上所述，可提高焊接可靠性的同时，可实现焊接工序的简单化。
并且，在连接触点上预先设置焊料的状态下进行所述触点加热工序。或者，在加热激光束照射装置的前端上保持焊料的状态下进行触点加热工序。进而，在所述触点加热工序中，从在加热激光束的照射路径上配置焊料之前开始对各连接触点照射加热激光束，同时，在对各连接触点照射加热激光束的状态下，在该照射路径上配置焊料。并且，在焊料熔融工序中，从加热激光束照射装置的前端将已被熔化或者熔化之前的焊料排出到连接触点上，从而将所述焊料附着于该连接触点上。由此，本发明可以利用在各种焊接方法上，并在各种方法中可以实现高可靠性的焊接。
并且，在熔融焊料加热工序中，对连接触点上的被熔化的焊料的至少外周附近进行加热。此时，在熔融焊料加热工序中，使连接触点的金元素扩散到所述被熔化的焊料之中而进行加热。由此，加热不充分的熔融焊料的外周部位也可以高效地被加热，并连接触点的金元素扩散到熔融焊料之中，因此可以抑制在连接触点附近形成金锡合金层的现象，从而可以提高焊料的连接强度。
并且，至少在触点加热工序中照射加热激光束时，通过限制该加热激光束的照射部位的照射罩而进行照射。此时，在所述熔融焊料加热工序中照射所述加热激光束时也通过所述照射罩而进行照射为佳。由此，容易设定加热激光束的照射部位，从而可以通过更简单的方法来实现所述高可靠性的焊接。
并且，照射所述加热激光束时，以各连接触点为照射目标而分别进行照射。此时，照射加热激光束时，对分别位于多个连接部位上的连接触点同时进行照射。进而，照射加热激光束时，以对应连接触点的位置，或者，对应各连接触点而分别以预先被设定的强度进行照射。由此，可以在焊料熔化之前仅对各连接触点进行高效地加热，同时，在焊料熔化之后也可以进一步促进从连接触点附近对熔融焊料的金元素的扩散。从而，可以抑制连接对象等的过度加热，从而可以防止这些部件的损伤，同时，可以实现坚固的焊接，从而可以提高焊接的可靠性。并且，通过同时进行对多个连接触点的照射，可以实现焊接工序的简易化。进而，对应连接触点的位置或各连接触点而设定激光束的强度并照射激光，从而可以对各触点施加恰当热量，进而可以进一步抑制连接对象的受热损伤。
并且，在本发明中制造出利用所述焊接方法将磁头滑块连接在悬臂件上的磁头折片组合，进而，制造出搭载有所述磁头折片组合的磁盘装置。如上所述，将所述焊接方法利用在磁头滑块的连接上，从而形成磁头折片组合或者磁盘装置，由此，可以制造出可靠性更高的磁盘装置。
本发明的其他实施例是一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点时使用的焊接装置，该装置包括具有对连接部位照射加热激光束的管嘴的照射装置，以及控制该照射装置的动作并控制加热激光束的照射状态的控制装置，同时，在所述管嘴前端上形成有对配置在所述加热激光束的照射路径上的焊料照射所述加热激光束的焊料照射孔以及对所述连接触点照射所述加热激光束的连接触点照射孔；所述控制装置在熔化所述焊料之前以及之后可控制所述照射装置的动作，从而分别对所述连接部位照射加热激光束。
并且，控制装置控制照射装置的动作，从而在熔化焊料之前，通过照射规定时间，照射使焊料不被熔化的热量相当的加热激光束。并且，控制装置控制照射装置的动作，从而在熔化焊料之前，通过照射规定时间，照射出强度弱于焊料熔化强度相当的加热激光束。并且，控制装置控制照射装置的动作，从而在熔化焊料之后，照射出强度弱于熔化该焊料时的强度的加热激光束。并且，控制装置使加热激光束连续进行照射而控制照射装置的动作。
并且，照射装置对预先配置在连接触点上的焊料照射加热光束。或者，照射装置是在管嘴的前端保持焊料的状态下进行焊接。进而，照射装置在开始对各连接触点照射加热光束之后，将焊料提供给管嘴的前端并进行焊接。并且，照射装置把设置在管嘴前端的焊料排出到连接触点上，并在该连接触点上附着焊料，从而进行焊接。
另外，所述连接触点照射孔具有使所述加热激光束穿过所述焊料周围并可照射到所述连接触点的形状及大小、并且形成在使所述加热激光束穿过所述焊料周围并可照射到所述连接触点的位置上。并且，连接触点照射孔的大小为，通过连接触点照射孔的加热激光束的、被照射在连接触点时的照射面积不超过该连接触点的面积的大小。
还有，作为焊接装置的另一种结构，该装置是一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点时使用的焊接装置，该装置包括具有对连接部位照射加热激光束的管嘴的照射装置；以及控制该照射装置的动作并控制所述加热激光束的照射状态的控制装置；同时，所述照射装置的管嘴以所述各连接触点为照射目标分别可以照射所述加热激光束而构成的同时，所述控制装置在熔化所述焊料之前以及之后可控制所述照射装置的动作，从而分别对所述连接部位照射加热激光束。
并且，照射装置分别对位于多个连接部位上的多个连接触点同时照射加热激光束。进而，控制装置对应连接触点的位置而以预先分别被设定的强度照射加热激光束。
具有所述结构的焊接装置也起到相同于所述焊接方法的作用，因此，也可以实现作为所述本发明目的的高可靠性的焊接。
本发明如上述那样构成并起作用，从而，通过在用于连接的焊料被熔化之前对连接触点进行加热，并利用该连接触点的热量可实现清洗、活性化，并提高对于连接触点的焊料的润湿性，提高焊接的可靠性。并且，对被熔化的焊料持续照射加热波束，从而熔融焊料被加热，连接触点上的金元素被扩散到全体焊料上，因此，进一步提高焊接强度，进一步提高焊接的可靠性，即，具有现有技术中从未有过的优异效果。
图1A表示现有技术相关的焊接装置的说明图，其表示焊接对象。
图1B是表示相对图1A所示的焊接对象的焊接状态的示意图。
图2A是表示现有技术中的一个实施例相关的焊接方法的示意图。
图2B是表示图2A所示的焊接方法中的被照射在焊料上的激光强度分布的示意图。
图3A是表示现有技术中的一个实施例相关的焊接方法的示意图。
图3B是表示图3A所示的焊接方法中的被照射在焊料上的激光强度分布的示意图。
图4A是现有技术相关的焊接装置的结构示意图。
图4B是图4A所示的管嘴前端部的主视图。
图4C是表示根据图4A所示的焊接装置的焊接后状态的示意图。
图5A是表示现有技术中的焊接后的焊料结晶的照片。
图5B是图5A的局部扩大照片。
图6A是第一实施例相关的焊接装置的简略结构示意图。
图6B是图6A所示的管嘴前端部的主视图。
图7A是表示开始第一实施例相关的激光束的照射时的状态的示意图。
图7B是表示第一实施例相关的激光束的照射状态的示意图。
图8A是在第一实施例相关的连接部位上焊料熔化后的状态示意图。
图8B是图8A之后进一步继续照射激光时的焊料状态示意图。
图8C是图8B之后的焊料状态示意图。
图9A是表示焊接后的焊料状态的结晶照片。
图9B是图9A的局部扩大照片。
图10是第一实施例相关的焊接装置的动作的流程图。
图11是第二实施例相关的焊接装置的动作的流程图。
图12A是第三实施例相关的焊接装置的简略结构示意图。
图12B是图12A所示的管嘴前端部的主视图。
图13是第三实施例相关的焊接装置的动作的流程图。
图14A是第四实施例相关的焊接装置的简略结构示意图。
图14B是第四实施例相关的焊接装置的简略结构示意图。
图15是第四实施例相关的焊接装置的动作的流程图。
图16A是第五实施例相关的管嘴前端部的主视图。
图16B是表示第五实施例相关的从管嘴照射出的激光束的照射状态的示意图。
图17A是表示第六实施例相关的照射激光时的状态示意图。
图17B是表示第六实施例相关的照射激光时的状态示意图。
图18A是表示第六实施例相关的针对每个连接触点的激光照射强度的一个例子相关示意图。
图18B是表示第六实施例相关的对连接触点照射激光时的状态示意图。
图18C是表示第六实施例相关的照射激光时的连接触点上的温度分布示意图。
图18D是表示第六实施例相关的照射激光时的连接触点上的温度分布示意图。
图19是第七实施例相关的焊接装置的结构示意图。
具体实施方式本发明的特征在于，在连接触点之间进行焊接时，在连接部位上，焊料熔化之前对连接触点进行加热，同时，焊料熔化之后继续进行进一步的加热。由此，提高相对连接触点的焊料的润湿性，同时，熔化连接触点上的金元素，并扩散到全体焊料上，从而提高连接强度，由此实现高可靠性的焊接。
在下述实施例中，针对把磁头滑块连接在悬臂件上的例子进行说明。即，针对将把作为连接对象的磁头滑块的、作为连接端子连接触点与一体形成在悬臂件上的、被形成有布线的、作为软性线路板的连接端子的连接触点相互焊接时的场合进行说明。但是，本发明可以适用于焊接任何连接对象时的场合。
参照图6至图10，对本发明的第一实施例进行说明。图6表示焊接装置的简略结构示意图。图7至图8是表示焊接时的状态的说明图。图9是表示焊接后的焊料状态的结晶照片。图10是表示利用焊接装置焊接时的动作的流程图。
本实施例相关的焊接装置20是一种将磁头滑块14(连接对象)焊接在悬臂件11(连接对象)上，从而制造出磁头折片组合1的装置。并且，如图6A所示，其包括具有输出对焊料进行加热的激光束(加热光束)的管嘴2的激光照射装置，以及控制整个装置的动作的控制装置3。接下来，对各结构进行详细说明。
首先，本实施例相关的焊接对象(连接对象)为磁头滑块14以及悬臂件11。具体来讲，利用焊料连接作为形成在磁头滑块14的磁头元件部15上的连接端子的连接触点16(磁头滑块侧连接触点)以及作为形成在一体形成于悬臂件11上的软性线路板12上的连接端子的连接触点13(基板侧连接触点)。即，所述部位是焊接部位。由此，本发明在连接大致垂直而设的两个焊接触点13、16时特别有效。另外，被使用的焊料为无铅焊料，但对其不做限制。
并且，激光照射装置从管嘴2输出二极管激光。并且，利用控制装置3控制从管嘴2输出的激光束的照射动作。即，利用控制装置3分别控制激光束的输出值、照射时间、以及照射位置等。对此在后详述。
并且，该激光照射装置所采用的方式为，在管嘴2的前端部21与连接触点13、16之间设置焊球4并保持住，在此状态下照射激光，从而熔化焊球4并进行焊接的方式。但是，如其他实施例所示，该装置也可以采用，仅用管嘴2保持住焊球4，并从分离于连接触点13、16的位置将焊料排出于连接部位上，从而使被熔化的焊料附着于连接部位上的方式。并且，也可以采用，不用管嘴2保持焊球4，而是对预先设置在连接触点13、16(连接部位)上的焊料照射激光，从而进行焊接的方式。另外，激光照射装置的激光种类以及构成不限于上述状况。还有，作为对焊料进行加热的装置，也可以使用利用其他加热光束的照射装置。
在此，图6B表示管嘴2的前端部21的主视图。如该图所示，在管嘴前端部21上形成有使输出的激光束通过的激光输出口(照射罩)。在该激光输出口上形成有，由外形小于焊球4的圆形孔构成的焊料照射孔22，以及横切该焊料照射孔22的大致中心位置的裂缝状连接触点照射孔23、24，并通过各孔22、23、24而输出激光束，从而可以限制其照射部位。还有，特别是从所述焊料照射孔22输出的激光束照射在后述的主要是被前端部21所保持的焊球4上。并且，如后所述，从连接触点照射孔23、24输出的激光束照射在连接触点13、16上。另外，在所述说明中，作为激光输出口的所述各孔22、23、24直接被形成在管嘴2的前端部21上，但是，也可以通过在前端部21上安装形成有所述孔的部件(照射罩)，从而如同上述地限制激光束的照射部位。
控制装置3在焊接时控制激光束的照射状态。在本实施例中，特别是开始照射后一直连续照射激光束，从而熔化焊球4，其后也控制它照射一定时间的激光束。并且，控制此时的照射时间。接下来，结合图7至图8对照射时的激光束的状态，以及焊料的状态进行说明。
首先，利用管嘴2的前端部21保持焊球4的状态下照射激光束。则，如图7A中的符号L1、L2、L3所示，激光束被输出，其中，激光束L1从焊料照射孔22输出，激光束L2、L3从连接触点照射孔23、24输出。从而，激光束L1被照射在焊球4上，激光束L2、L3通过设置在激光束照射路径上的焊球4的周围，并照射在各连接触点13、16上。此时的激光束的照射区域如图7B中的符号L10所示。并且，激光束被设定为焊球4不被熔化的强度而在短时间内被照射，因此，通过照射一定时间的激光束才能给焊球4施加可熔化焊料的热量。从而，在焊球4被熔化之前的一段时间内，如图7B中的符号L10所示，对焊球4进行加热的同时，也在各连接触点13、16上照射激光束L2、L3，从而使各连接触点13、16被加热。
其次，经过一定时间的激光束的照射，如图8A所示，焊料40被熔化并附着在各连接触点13、16之间。并且，控制装置3在其后也继续一定时间的加热。即，如图8A、图8B所示，从被形成在管嘴3的前端部22上的焊料照射孔22与连接触点照射孔23、24输出的激光束L1、L2、L3照射在熔融焊料40上。从而，特别是通过激光束L2、L3，不仅是熔融焊料40的中央，而且熔融焊料40的外周附近也被加热。
在此，结合图8A、图8B所示，对如上所述的、焊料被熔化之后对该熔融焊料40进行一定时间的激光束L1、L2、L3的照射时的焊料40的状态进行说明。首先，如图8A所示，通过焊料40的持续加热，存在于两个连接触点13、16表面附近的、连接触点13、16上的金元素41扩散到该整个焊料40上。即，如图8B的焊料40中的箭头所示，电子线路板侧连接触点13表面附近的金元素扩散到整个焊料上，同时，磁头滑块侧连接触点16表面附近的金元素可吸附于作为相反侧的电子线路板侧连接触点13方向而被扩散。由此，如图8C所示，金元素被扩散到整个焊料40上，从而金锡合金被均匀地分布。
另外，图9A表示通过所述焊接的焊料40的结晶照片，其中，白色针状以及点状部位为金锡合金，由此可知，金锡合金被均匀扩散在整个焊料上。并且，图9B是扩大表示磁头滑块侧连接触点16附近的焊料40的照片，与图5A、图5B所示的现有技术相比，金锡合金并不集中在该连接触点16表面附近，而是被均匀分布。
通过如上所述，连接触点13、16上的金元素扩散到整个焊料40上，由此，金锡合金被均匀分布，从而可提高焊接强度。此时，由于可以控制磁头滑块14(磁头元件部15)使其被恰当地加热，从而可以保护该磁头滑块14。
并且，如上所述，照射一定时间的激光束后，操作控制装置3使其停止激光束的照射。
另外，激光束的照射时间设定为，即使以设定强度照射上述时间也磁头滑块的磁头元件不会被受热破坏，并且，对于如上所述的金元素的扩散恰当的时间。另外，该时间是通过预先实验、解析、理论上的计算、以及经验导出来的时间。
接下来，结合图10所示的流程图以及图6至图9，对通过上述焊接装置20的焊接工作进行说明。
首先，将焊球4安装在管嘴2的前端部21上(步骤S1)。其次，如图6A所示，使焊球4接触于被形成在悬臂件11上的连接触点13以及被形成在磁头滑块14上的连接触点16而移动管嘴2，并固定住该管嘴2的位置(步骤S2)。此时，例如，利用管嘴2的前端侧吸引焊球4并保持住也可，或者，移动管嘴2的前端部21到预先接触于连接触点13、16而被设置的焊球4上，并利用该管嘴2的前端部21与连接触点13、16夹持住也可以。
并且，在上述状态下，如图7A所示，管嘴2开始照射激光束(步骤S3)，并以预先设定的强度以及时间进行照射。则，首先，从管嘴2的焊料照射孔22输出的激光束L1被照射在焊球4上。并且，从管嘴2的连接触点照射孔23、24(缝隙状孔)输出的激光束L2、L3通过焊球4的周围并照射在连接触点13、16上(参照图7B中的符号L10)。上述照射状态一直继续到使焊球4熔化为止的规定时间，在此期间，各连接触点13、16也被加热(步骤S4，触点加热工序)。另外，如上所述，激光束的强度较弱，具体来件，在利用通过连接触点照射孔23、24的激光束L2、L3加热连接触点13、16到不适合焊接的状态为止的短时间内，不施加焊球4被熔化的热量。
其后，继续规定时间的照射，并利用所述激光束L1施加仅仅熔化焊球4的热量，则，如图8A所示，焊料被熔化(步骤S5，焊料熔融工序)。则，被熔化的焊料40附着于两个连接触点13、16上。此时，由于两个连接触点13、16被加热，因此该连接触点13、16通过加热而被清洗以及被活性化，由此，提高焊料的润湿性，从而可以提高焊接的可靠性。
其后，进一步继续照射规定时间的激光束L1、L2、L3(熔融焊料加热工序)。则，如图8A所示，整个熔融焊料40被加热，而且，不仅是熔融焊料40的中心部，其周边附近也被加热。则，如图8B、图8C所示，原集中存在于熔融焊料40与连接触点13、16的连接部位附近的、连接触点13、16上的金元素41通过进一步的加热而被扩散到整个焊料40上(步骤S6)。并且，焊料熔化后经过规定时间，从开始照射激光(步骤S3)后经过预先设定时间后，停止照射激光束(步骤S7)。即，完成步骤S3～S7的一次连续的激光束的照射。
由此，通过一次激光束的照射，焊料熔化前连接触点13、16被加热，从而提高其湿润性，同时，焊料熔化后进一步加热熔融焊料40，从而可以实现金元素的扩散。从而，利用简单方法可以提高利用激光束的加热效率、以及焊接的可靠性，并提高焊接而得的制品的品质，同时，可以降低制造成本。
接下来，结合图11对本发明的第二实施例进行说明。本实施例相关的焊接装置20具有大致相同于上述第一实施例所示的结构，其不同之处在于，利用控制装置3控制激光束的照射。下面，对其进行详细说明。另外，由于其它结构相同于第一实施例，因此，在此省略其说明。
本实施例相关的控制装置3控制激光束，并使在焊料熔化之前照射的强度设定为弱于后述的焊料熔化时的强度。即，自开始照射激光开始到预先设定时间为止照射焊球4不被熔化的低强度的激光束。并且，控制装置3控制激光束，使其在经过上述预先设定时间后照射出强度大于之前强度的激光束。照射该高强度激光的时间为，预先使焊球4熔化的时间。进而，其后，控制装置3控制激光束，使其在焊料被熔化之后照射出强度弱于上述焊料熔化时的强度的激光束。由此，该装置通过控制激光束，使其自从开始照射激光后，以弱-强-弱的顺序按照分别设定的时间照射激光束。
接下来，结合图11对具有所述结构的焊接装置20进行说明。首先，如同上述，进行在管嘴2的前端部21上安装焊球4、并可移动地设定管嘴2的位置等准备工作(步骤S11、S12)。
其次，开始照射激光束(步骤S13)，首先，以较弱强度照射不使焊球4熔化的规定时间(步骤S14、触点加热工序)。在此期间，加热连接触点13、16，并提高其湿润性。其后，利用强度高于之前强度的激光束照射规定时间(步骤S15、焊料熔融工序)。则，焊球4被熔化，熔融焊料40被附着于两个连接触点13、16上。进而，其后，利用强度弱于之前强度的激光束照射规定时间(步骤S16、熔融焊料加热工序)。由此，金元素被扩散到整个熔融焊料40内，从而增强连接强度。并且，经过规定时间之后，停止照射激光(步骤S17)。
如上所述，熔化焊球4的前后的激光束的设定为低强度，由此，可以抑制作为连接对象的磁头滑块以及悬臂件的过度加热，可以抑制磁头元件部以及悬臂件的受热破损现象的产生，由此，可提高制品的品质。
另外，上述步骤S13～S17为止的激光束的照射是一次连续照射，但是，也可以在强度变化时停止照射激光束，并在设定新的强度之后进行照射。即，在一个焊接操作中，可以通过多次照射激光束而实现上述焊接。
接下来，结合图12至图13对本发明的第三实施例进行说明。图12为本实施例相关的焊接装置的结构示意图，图13为其工作流程图。
如图12A、12B所示，本实施例相关的焊接装置是一种，在管嘴2的前端部21上保持住焊球4的状态下照射激光束L1、L2、L3，通过该激光照射而被熔化的焊料40排出到位于连接部位的连接触点13、16上(参照图12A中的点划线箭头Y1)，从而，使焊料40附着于该连接触点13、16上，由此进行焊接的装置。
接下来对焊接装置的结构进行进一步的详细说明。如图12A所示，管嘴2的形状如同上述，在被形成在其前端部21的、输出激光束的激光输出口内的焊料照射孔22上保持住焊球4。在此，作为该焊球4的保持方法，可以为通过吸引方式保持在焊料照射孔22的方法，也可以为将焊球4插入到该焊料照射孔22内而进行保持的方法。
在此，图12B表示管嘴2的前端部21的主视图。如图所示，横切保持有焊球4的焊料照射孔22而被形成有细长的大致椭圆状的连接触点照射孔23、24。并且，在所述管嘴2上，如后所述，通过照射激光束而熔化焊球4，并且，该熔融焊料通过气体等按压力的作用下从前端部21排出。在此，从管嘴2排出到连接触点13、16上的焊料也可以为熔化之前的焊球状焊料。并且，通过预先被加热的连接触点13、16的热量以及进一步被照射的激光束而被熔化在连接触点13、16上也可以。
接下来，结合图13所示的流程图以及图12，对具有所述结构的焊接装置的动作进行说明。首先，将焊球4安装在管嘴2的前端部21上(步骤S21)，并且，如图12A所示，把焊料可以从管嘴前端部21排出到连接触点13、16的位置上可移动地设置管嘴2(步骤S22)。
并且，当开始照射激光束时(步骤S23)，首先，从管嘴2的焊料照射孔22输出的激光束L1被照射在焊球4上。并且，从管嘴2的连接触点照射孔23、24输出的激光束L2、L3通过焊球4的周围并照射在连接触点13、16上(参照图12A)。并且，焊球4被熔化为止继续保持一定时间的所述照射状态(触点加热工序)。由此，焊球4熔化为止的在此期间，连接触点13、16被加热(步骤S24)，并通过该热量进行清洗并使其活性化，由此提高焊料的润湿性。
其后，继续照射规定时间，并利用所述激光束L1施加仅仅熔化焊球4的热量，则，焊料在管嘴前端部21上被熔化(步骤S25，焊料熔融工序)。则，被溶化的焊料通过管嘴2内的气体的按压力从焊料照射孔22排出，并附着在连接触点13、16上(步骤S26)。在此，焊料也可以以未熔化的球状焊料状态排出到连接触点13、16上。并且，排出之后，通过连接触点13、16的热量以及激光束L1被熔化在连接触点13、16上。
其后，进一步继续照射规定时间的激光束L1、L2、L3(熔融焊料加热工序)。则，如同上述，整个熔融焊料在连接触点13、16上被加热，而且，不仅是熔融焊料的中心部，其周边附近也被加热。则，原来集中在熔融焊料与连接触点13、16的连接部位附近的、连接触点13、16上的金元素41通过进一步的加热而被扩散到整个焊料上(步骤S27)。并且，焊料熔化后经过规定时间，从开始照射激光(步骤S23)后经过预先设定时间后，停止照射激光束(步骤S28)。
由此，上述焊接方法也可以实现如同上述的高可靠性的焊接。
另外，如同上述第二实施例所述，在上述步骤S23～S28中照射激光时，利用变化激光束强度的控制装置3，或者，手动控制也可以。即，刚开始照射激光时的触点加热与焊料熔化之后的金元素扩散时，设定为照射强度较低的激光束也可以。
接下来，结合图14至图15对本发明的第四实施例进行说明。图14为本实施例相关的焊接装置的结构示意图，图15为其工作流程图。
如图14A所示，本实施例相关的焊接装置具有，不在管嘴2的前端部21上预先保持焊球4，而是开始照射激光束之后，往前端部21提供焊球4或者被熔化的焊料的结构。例如，如图14A所示，照射激光束时，将焊球4投入到管嘴2内(参照箭头Y2)，其后，移动前端部21(参照点划线箭头Y3)。则，如图14A所示，在前端部21的焊料照射孔22上暂时保持住焊球4或者在管嘴2内熔化了的焊料，如同上述，该焊料排出到连接触点13、16上(参照点划线箭头Y4)。由此，使焊料附着于连接触点13、16上，并进行焊接。
接下来，结合图15所示的流程图以及图14，对具有所述结构的焊接装置的动作进行说明。首先，如图14A所示，把焊料可以从管嘴前端部21排出到连接触点13、16的位置上可移动地设置管嘴2(步骤S31)。其次，开始照射激光(步骤S32)。
在本实施例中，由于没有在管嘴2的前端部21上配置焊球4，因此，被输出的激光束L1、L2、L3全部照射在连接部位即连接触点13、16上，由此加热该连接触点13、16(步骤S33)。并且，在所述激光照射过程中，将焊球4投入到管嘴2之内(步骤S34)，如图14B所示，将焊球4配置在管嘴前端部21上(触点加热工序)。
其次，施加仅仅熔化在管嘴2内或者管嘴前端部21上的焊球4的热量相当的激光束，由此，管嘴前端部21上的熔融焊料通过管嘴2内的气体按压力从焊料照射孔22排出。由此，熔融焊料被附着在连接触点13、16上(步骤S35、焊料熔融工序)。
其后，进一步继续照射规定时间的激光束L1、L2、L3(熔融焊料加热工序)。则，如同上述，整个熔融焊料在连接触点13、16上被加热，而且，不仅是熔融焊料的中心部，其周边附近也被加热。则，原来集中在熔融焊料与连接触点13、16的连接部位附近的、连接触点13、16上的金元素41通过进一步的加热而被扩散到整个焊料上(步骤S36)。并且，焊料熔化后经过规定时间，从开始照射激光(步骤S32)后经过预先设定时间后，停止照射激光束(步骤S37)。
由此，上述焊接方法也可以实现如同上述的高可靠性的焊接。
另外，如同上述第二实施例所述，在上述步骤S32～S37中照射激光时，利用变化激光束强度的控制装置3，或者，手动控制也可以。即，刚开始照射激光时的触点加热与焊料熔化之后的金元素扩散时，设定为照射强度较低的激光束也可以。
接下来，结合图16对本发明的第五实施例进行说明。图16A表示管嘴2的前端部21的主视图，图16B表示从管嘴2照射出的激光束的照射状态。
在上述实施例中所例示的、被形成在管嘴2的前端部21上的、连接触点照射孔23、24为横切焊料照射孔22的细长缝隙状孔，但是其形状不受限制。例如，如图16A所示，连接触点照射孔23、24可以具有宽度更大的形状。并且，图16B中的符号L11、L12表示从所述连接触点照射孔23、24照射到连接触点13、16上的激光束的照射状态。连接触点照射孔23、24的形状大于上述的其他实施例，由此，对于连接触点13、16的激光束的照射面积更大，从而可以对连接触点13、16进行更有效的加热。
另外，连接触点照射孔23、24并不一定非要连接到焊料照射孔22不可，其可以为各自独立的孔。并且，孔的数量、形状、以及大小也并不局限于上述所示的例子。但是，如图16B所示，其应该形成在，通过连接触点照射孔23、24的激光束对于连接触点13、16的照射面积不超过该连接触点13、16的面积，并且，照射在不脱离于连接触点13、16的位置的形状、大小、以及位置上。
接下来，结合图17至图18对本发明的第六实施例进行说明。图17为本实施例相关的焊接装置的结构示意图，图18为激光照射状态示意图。
如图17A所示，本实施例相关的焊接装置的管嘴2上形成有多个激光照射口。该激光照射口形成为，对应位于连接部位上的连接触点(即，形成在悬臂件11上的电子线路板侧连接触点13与形成在磁头滑块14上的磁头滑块侧连接触点16)的焊接时的位置，而分别照射各自相关的激光束。例如，如图17B所示，在本实施例中，各连接触点13、16分别6个成对排列，对应于此，纵向两列、横向六列，共12个位置上可照射激光束而形成激光照射口。由此，可以对各个连接触点13、16个别照射激光束L11、L12。
特别是在本实施例中，激光管2内组合有多个激光照射管，并在激光管2内，激光束通过各管(tube)，并从该管对各连接触点13、16照射上述激光束L11、L12。即，由各管形成激光照射口。此时，例如，大致正方形的各连接触点13、16的一边长为80μm时，可以照射具有大致相同于该长度的直径的圆形激光束而形成激光照射管的直径。另外，其直径可以任选，只要该激光束可以照射到面积不超出连接触点的面积的范围即可。
并且，通过控制装置3可分别设定各照射到各连接触点13、16的各激光束L11、L12的强度。该激光束强度的控制例如图18所示。如图18A所示，对于横向排列的连接触点13、16所设定的强度为，对于外侧的强度大于对于各自中央的连接触点(编号3、4)的强度。换言之，设定强度时，对于外侧连接触点(编号1、6)的激光束照射强度最大，并靠近中央其强度逐渐变小。并且，对于纵向排列的另一连接触点也采用相同的设定方式。具体来讲，设定为可以使连接触点加热到220～350℃的强度。
则，对各连接触点13、16照射激光时的纵向(图18B中的Y方向)、横向(图18B中的X方向)温度分布如图18C、图18D所示。即，首先，纵向(Y方向)温度分布为，由于在磁头滑块侧连接触点16与电子线路板侧连接触点13之间不照射激光束L11、L12，因此，如图18C所示，中央附近的温度下降。并且，横向(X方向)温度分布为，由于根据照射部位分别控制激光束L11、L12的强度，因此，伴随于此，位于外侧的连接触点的温度高，越靠近中央温度越低。
在此，如上所述而控制激光束的强度的原因在于，根据连接触点13、16的配置以及激光束的入射角度而各触点13、16所必要的温度不同的缘故。例如，由于中央附近的触点由于不易散热，因此，相较于外侧触点，可以以较少的热量实现焊接。
并且，利用上述管嘴2控制激光束L11、L12的强度的状态下，从焊料熔化之前的触点加热开始到熔化之后的金元素扩散为止一直照射激光。由此，在焊料熔化之前对各连接触点13、16进行加热的同时，还可以抑制对于连接触点13、16之外的部位，例如，磁头滑块14的磁头元件部15以及软性件11的FPC(软性线路板)12等的过渡加热，从而可以防止这些部件受损。进而，焊料熔化之后也对连接触点13、16进行加热，从而可以促进从该连接触点13、16附近向熔融焊料的金元素的扩散。并且，进行上述一系列的加热操作时，利用激光束可施加对应于各连接触点13、16位置的恰当热量，由此，可以更加恰当地进行加热。
另外，利用控制装置3控制的对于各连接触点13、16照射的各激光束L11、L12的强度不局限于上述例子。在此，由于磁头滑块14为吸热设备(heat sink)，因此，被照射激光束L12的连接触点13(磁头滑块14侧)具有吸热效果较高的倾向。即，连接触点16一侧由于受磁头滑块14的吸热效果影响而容易散热，因此，不如连接触点13暖和。因此，例如，也可以使所照射的激光束L12的强度大于激光束L11的强度而控制光束强度。由此，在相同照射时间下对各自焊接部位施加所必要的热量，从而可以同时且均匀地实现焊接。
接下来，结合图19对本发明的第七实施例进行说明。图19为本发明相关的磁盘装置50。
如上所述，通过本发明的焊接方法将磁头滑块14焊接在悬臂件11上，从而抑制不良磁头滑块14并实现高可靠性的焊接。从而，制造出搭载有上述磁头折片组合1的磁盘装置50，由此可以满足该磁盘装置所要求的高可靠性、高品质的条件。
产业上的利用可能性本发明相关的焊接方法以及焊接装置可以利用在被要求高可靠性的焊接的电子部品等的焊接上，因此，其具有产业上的利用可能性。
权利要求
1.一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点的焊接方法，其特征在于包括在所述焊料被配置在加热激光束的照射路径上的状态下，在熔化该焊料之前，对所述各连接触点照射加热激光束而使其被加热的触点加热工序；用所述加热激光束熔化所述焊料并使其附着于所述各连接触点上的焊料熔融工序，其中，在所述触点加热工序与焊料熔融工序中照射所述加热激光束的动作几乎同时发生；以及之后在所述连接触点上，进一步利用所述加热激光束对所述被熔化了的焊料进行加热的熔融焊料加热工序。
2.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述触点加热工序中，使所述加热激光束穿过所述焊料的周围而照射在所述连接触点上。
3.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述触点加热工序中，以在规定时间的照射下所述焊料不熔化的热量照射所述加热激光束。
4.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述触点加热工序中，所照射的加热激光束的强度弱于所述焊料熔融工序中所照射的加热激光束的强度。
5.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述熔融焊料加热工序中，所照射的加热激光束的强度弱于所述焊料熔融工序中所照射的加热激光束的强度。
6.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述各工序中连续照射所述加热激光束。
7.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，所述触点加热工序是在预先在所述连接触点上配置焊料的状态下进行的。
8.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，所述触点加热工序是在所述加热激光束的照射装置的前端上保持所述焊料的状态下进行的。
9.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述触点加热工序中，从在加热激光束的照射路径上配置所述焊料之前开始对所述各连接触点照射加热激光束，同时，在对各连接触点照射加热激光束的状态下，在该照射路径上配置所述焊料。
10.如权利要求
8所述的焊接方法，其特征在于，在所述焊料熔融工序中，从所述加热激光束照射装置的前端将所述已被熔化或者熔化之前的焊料排出到所述连接触点上，从而使所述焊料附着于该连接触点上。
11.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，在所述熔融焊料加热工序中，对所述连接触点上的所述熔融焊料的至少外周附近进行加热。
12.如权利要求
11所述的焊接方法，其特征在于，在所述熔融焊料加热工序中，使所述连接触点的金元素扩散到所述被熔化的焊料之中而进行加热。
13.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，至少在所述触点加热工序中照射所述加热激光束时，所述加热激光束通过限制该加热激光束的照射部位的照射罩而进行照射。
14.如权利要求
13所述的焊接方法，其特征在于，在所述熔融焊料加热工序中照射所述加热激光束时，所述加热激光束通过所述照射罩而进行照射。
15.如权利要求
1所述的焊接方法，其特征在于，照射所述加热激光束时，以所述各连接触点为照射目标而分别进行照射。
16.如权利要求
15所述的焊接方法，其特征在于，照射所述加热激光束时，对分别位于多个连接部位上的所述连接触点同时进行照射。
17.如权利要求
15所述的焊接方法，其特征在于，照射所述加热激光束时，对应所述连接触点的位置而分别以预先设定的强度进行照射。
18.如权利要求
15所述的焊接方法，其特征在于，照射所述加热激光束时，对应所述各连接触点而分别以预先设定的强度进行照射。
19.一种磁头折片组合，其特征在于，磁头滑块通过权利要求
1所述的焊接方法被连接在悬臂件上。
20.一种磁盘装置，其特征在于，其上搭载有如权利要求
19所述的磁头折片组合。
21.一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点时所使用的焊接装置，其特征在于包括具有对连接部位照射加热激光束的管嘴的照射装置；以及控制该照射装置的动作并控制所述加热激光束的照射状态的控制装置；同时，在所述管嘴前端上形成有对配置在所述加热激光束的照射路径上的焊料照射所述加热激光束的焊料照射孔以及对所述连接触点照射所述加热激光束的连接触点照射孔；所述控制装置在熔化所述焊料之前以及之后可控制所述照射装置的动作，从而分别对所述连接部位照射加热激光束。
22.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述控制装置控制所述照射装置的动作，从而在熔化所述焊料之前，以在规定时间的照射下所述焊料不熔化的热量照射所述加热激光束。
23.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述控制装置控制所述照射装置的动作，从而在熔化所述焊料之前，所照射的加热激光束的强度弱于熔化所述焊料时的加热激光束的强度。
24.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述控制装置控制所述照射装置的动作，从而在熔化所述焊料之后，所照射的加热激光束的强度弱于熔化所述焊料时的加热激光束的强度。
25.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述控制装置控制所述照射装置的动作，从而使所述加热激光束连续进行照射。
26.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述照射装置对预先配置在所述连接触点上的焊料照射加热激光束。
27.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述照射装置是在所述管嘴的前端保持所述焊料的状态下进行焊接的。
28.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述照射装置在开始对所述各连接触点照射加热激光束之后，将焊料供给所述管嘴的前端并进行焊接。
29.如权利要求
27所述的焊接装置，其特征在于，所述照射装置把设置在所述管嘴前端的焊料排出到所述连接触点上，并在该连接触点上附着所述焊料，从而进行焊接。
30.如权利要求
21所述的焊接装置，其特征在于，所述连接触点照射孔具有使所述加热激光束穿过所述焊料周围并可照射到所述连接触点的形状及大小、并且形成在使所述加热激光束穿过所述焊料周围并可照射到所述连接触点的位置上。
31.如权利要求
30所述的焊接装置，其特征在于，所述连接触点照射孔的大小为穿过所述连接触点照射孔的所述加热激光束的被照射在所述连接触点时的照射面积不超过该连接触点的面积的大小。
32.一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点时所使用的焊接装置，其特征在于包括具有对连接部位照射加热激光束的管嘴的照射装置；以及控制该照射装置的动作并控制所述加热激光束的照射状态的控制装置；同时，所述照射装置的管嘴以所述各连接触点为照射目标分别可以照射所述加热激光束而构成的同时，所述控制装置在熔化所述焊料之前以及之后可控制所述照射装置的动作，从而分别对所述连接部位照射加热激光束。
33.如权利要求
32所述的焊接装置，其特征在于，所述照射装置分别对位于多个连接部位上的所述多个连接触点同时照射加热激光束。
34.如权利要求
32所述的焊接方法，其特征在于，所述控制装置对应所述连接触点的位置，以预先分别设定的强度照射加热激光束。
35.如权利要求
32所述的焊接方法，其特征在于，所述控制装置对应所述连接触点而分别以预先设定的强度照射加热激光束。
专利摘要
本发明提供一种利用焊料连接分别形成在被相互连接的各连接对象上的各连接触点的焊接方法，该方法包括在所述焊料被配置在加热波束的照射路径上的状态下，在熔化该焊料之前，对所述各连接触点照射加热波束而使其被加热的触点加热工序；用所述加热激光束熔化所述焊料并使其附着于所述各连接触点上的焊料熔融工序，其中，在所述触点加热工序与焊料熔融工序中照射所述加热激光束的动作几乎同时发生；以及之后在所述连接触点上，进一步利用所述加热激光束对所述被熔化了的焊料进行加热的熔融焊料加热工序。
文档编号B23K1/20GK1990148SQ200610136570
公开日2007年7月4日 申请日期2006年10月20日
发明者深谷浩, 山口哲 申请人:新科实业有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan