专利名称：将磁记录头接地的方法和装置的制作方法
本申请要求2002年10月11日申请的美国申请第60/417665号的优先权。
本发明涉及一种磁硬盘驱动器。更加具体的说，本发明涉及一种可避免使用导电粘合剂而将磁记录头接地的方法和装置。
用于进行数据记录的盘驱动器使用磁记录头在记录盘上写入和读取数据。记录头被构建在基片上，称作晶片，其由导电材料例如AlTiC，通过与用于半导体器件的工艺相同的工艺制成。记录头的外表面上的金垫通过在晶片等级的处理期间创建的内部电气路径而电连接至记录装置。然后将晶片切割成矩形块，使得在附加有基底的每个块上具有一单独的记录头，其被称作滑块。然后，将滑块安装在悬架上。所述组件被称作头万向架组件，或HGA。然后使用胶粘剂将滑块粘接在悬架上，所述胶粘剂包括导电胶粘剂以在基底和悬架的不锈钢部件之间形成电连接。使用包括超声波焊接或锡料焊接的方法在记录头上的金垫和悬架上的金属迹线之间产生另外的电连接。最后，将HGA装配到硬盘驱动器装置中，使得悬架迹线与其它电气部件连接，典型的为与前置放大器连接，且悬架的不锈钢部分与驱动器的电气地线连接。
通常有两种类型的HGA-有线的和无线的。有线HGA是这样一个，其中分开的导线连接在HAS的挠性电路和读写头之间。无线HGA是这样一个，其中导电迹线与挠性梁(flexure)集成在一起并且在HAS的挠性电路和滑块的读写头之间提供电导。在现有技术中，典型的有两种类型的无线悬架。在第一种类型中，例如迹线悬架组件(TSA)和集成电路悬架(CIS)，通过在不锈钢挠性梁上进行的去除处理(例如，蚀刻操作)或通过添加处理(例如，喷镀或沉积处理)使得绝缘层在迹线和挠性梁之间来构建迹线。在将迹线设置在适当的位置上之后，那么就可将挠性梁焊接至悬架的其它部分。在第二种类型中，例如挠性悬架组件(FSA)和悬架上之挠性梁(FOS)，迹线被构建在一绝缘层上，然后用另一绝缘层来覆盖它以形成一挠性电路。然后就可用粘合剂将该电路附着至悬架。可选择的，可在附着于悬架之前，将一称作地平面的附加金属层附着于挠性电路。在FSA中，挠性梁与负载梁和安装板连同用于进行连接的集成迹线集成在一起。
如图1所示，一头万向架组件40通常对滑块提供了多个自由度，例如垂直间隔、倾斜角和翻滚角，它们表述了滑块的飞行高度。如图1所示，悬架74将HGA40保持在移动盘76(具有边缘)上并在由箭头80所示的方向上移动。在图1所示的盘驱动器操作时，致动器72在圆弧78上移动HGA跨过盘760的各种直径(例如，内径(ID)、中间直径(MD)和外径(OD))。
典型的一前置放大器与所述磁头相连以对写入头提供写电流和从读取头接收电流。前置放大器存在于通常称作致动器挠性前置放大组件(AFPA)的配件中。前置放大器通常被焊接至挠性电路。该挠性电路提供有这样的区域HGA迹线将连接至该区域以使该电路将前置放大器连接至所述头的读写元件。
悬架提供了两个功能机械支撑和在头和前置放大器之间提供电连接。与使用物理线将头连接至前置放大器相反，通常使用的是悬架上的金属迹线。
使用导电胶粘剂将记录头基片以电气方式接地的方法具有许多缺点。最主要的，导电胶粘剂的电阻是不可靠的并且难于控制。所述电阻可能非常高并且在制造处理期间各部分之间可能发生广泛的变化。另外，难于控制安装到HGA上的滑块的平坦度，其是另一个关键参数。另外，为了在HGA中施加和固化导电胶粘剂，装配过程需要许多处理，从而增加了制造工艺的成本和周期。
使用不锈钢悬架作为HGA和提供在盘驱动器中的电气地线之间的电气接地连接也可能具有缺陷。不锈钢悬架的电阻可能在这种部件之间发生相当大的变化。如果不锈钢电阻是高的，那么在接地通道(例如，致动器)中与其它金属结构将存在很不可靠的连接。
考虑到上述，需要一种改进的方法和装置来使读/写头/滑块接地以克服这些已知系统的缺点。
图1表示现有技术中已知的配置用于从和至磁硬盘进行读写的硬盘驱动器装置中的驱动臂；图2表示在本发明实施例中使用的金球焊接结构；图3为表示根据本发明第一实施例的添加有用于将读/写头/滑块接地的焊接垫和迹线的悬架的一部分的透视图；图4为表示根据本发明第二实施例的添加有用于将读/写头/滑块接地的焊接垫和迹线的悬架的一部分的透视图；图5为表示根据本发明第二实施例的添加有用于将读/写头/滑块接地的焊接垫和迹线的悬架的一部分的透视图；图6为表示根据本发明一个实施例的添加有用于将滑块部件接地的分段迹线的悬架的透视图；图7为表示根据本发明第一实施例的位于迹线段和悬架的不锈钢基片之间的电连接的悬架的剖面图；图8为表示根据本发明第二实施例的位于迹线段和悬架的不锈钢基片之间的电连接的悬架的剖面图；图9为表示根据本发明的在迹线段和不锈钢基片之间进行电连接和将基片连接至前置放大器的接地端的悬架的剖面图。
具体实施例方式
参照图2，其示出了一个典型的球焊结构。如上所述，滑块5包括电气部件和促使从存储介质例如旋转硬盘读取数据和将数据写入存储介质的部件。为了便于将读写“头”的电气部件连接至盘驱动器中的其它部件，在滑块的外部提供有一外部焊接垫13。类似的，悬架也包括耦接至滑块的读写部件的电气部件。典型的，这些电气部件包括结合到悬架11中的金属迹线，或连接至悬架的分离的挠性电路。在任一种情况下，焊接垫9典型的提供在悬架11的表面上。一导电材料，例如金球或焊料球等被堆积在滑块5的焊接垫13上和悬架11的焊接垫9上。在本实施例中，以传统的方式使用金球7。类似的，焊接垫9和13也是由金制成。
根据本发明的一个实施例，通过悬架11上的额外接地迹线和记录头/滑块上的额外接地金垫之间的电连接可对记录头5的基底获得更加可靠的和良好控制的接地，所述额外的接地金垫通过在晶片处理等级上构建在记录头/滑块中的内部导电通路而被电连接至基底。用于连接其它金焊接垫和悬架迹线的相同方法可用于连接接地金焊接垫和悬架接地迹线，与使用导电胶粘剂相比，这种方法能够是更加可靠和良好受控的。然后再次使用将其它迹线连接至盘驱动器中的其它电气部件(典型的为前置放大器)的相同或类似的方法，就可将悬架接地迹线电连接至硬盘驱动器的电气地线。
参照图3，其示出了本发明的第一实施例。在该实施例中，对滑块201进行布置在滑块的后缘包括读写电气部件。在滑块上布置有焊接垫209和211用于将读写电气部件电连接至悬架上的电气部件。在该实施例中，悬架的电气部件包括四个导电迹线205、207，它们分别耦接至焊接垫215、217用于读/写信号。在现有技术已知的典型悬架中，导电迹线205、207可并到悬架221中，或者可以单独的产生在与悬架耦接的挠性电路或类似装置中。此外，迹线可以电连接至盘驱动器的电气部件(例如，前置放大器，特定的在图3中未示出)用于控制从存储介质读取数据和将数据写入存储介质。
根据本发明的这个实施例，滑块201以传统的方式(例如，使用电绝缘粘合剂)与悬架的舌片203耦接。一单独的焊接垫213布置在滑块201的外表面上。例如，焊接垫可与滑块201内的将耦接至电气地线的电气部件相耦接。一单独的接地垫片220连同接地迹线219一起布置在悬架上以对盘驱动器装置中的电气接地部件提供导电通路(例如，通过前置放大器)。在将滑块201附接至舌片203之后，可通过例如图2中所示的金球焊接结构将滑块的焊接垫209、211、213电连接至悬架的焊接垫217、215、220。可以使用其它电连接方法，包括超声波焊接和锡焊。
图4示出了本发明的一个可选择实施例。在该实施例中，一单独的接地垫片225布置在滑块的侧表面上，而不是布置在滑块201的尾沿侧上。如同图3的实施例，接地垫225与滑块201内的将被电连接至地线的部件进行电耦接。类似的，一单独的接地垫227连同导电迹线223一起布置在悬架221上以将焊接垫225电连接至硬盘驱动器装置内的电气地线。如同图3的实施例，可使用如图2中所示的金球焊接将滑块201的焊接垫209、211、225电连接至悬架的焊接垫217、215、227。
从至此所示的本发明的各实施例可获得许多好处。首先，可使接地电阻变得非常低并且始终如一。第二，滑块平直度控制将得到改善。另外，可大大简化HGA装配处理。例如，在制造过程中可消除导电胶粘剂应用处理。脚粘剂设置处理也可得到简化，因为可不需要使用导电环氧树脂。
上述发明不限于这些实施例。例如，所述单独的接地垫可放置在滑块上的除图3和4中所示的位置之外的位置处。例如，可以将所述垫片放置在滑块的前缘上。此外，可使用除并入到悬架的任一侧中的迹线之外的导体，包括分离的导线。在图3和4的一个实施例中，单独的垫片与滑块的基底连接使得它能够接地。单独的垫片可根据需要与滑块中的其它部件耦接。同样，所述单独的垫片可以与盘驱动器装置中的其它部件耦接。当当读/写电路和单独的垫片处在滑块的尾沿时(如图3)，在晶片制造处理过程中可使用各种已知的分离技术中的任何一种将从所述垫片至滑块基底的电连接从滑块中的读/写电路隔离开。此外，图3和4的实施例仅仅是用于说明的目的，且它们不一定是按比例绘出的。
参照图5，其示出了本发明的一附加实施例。如上所述，可设法通过将滑块结合至HGA的导电粘合剂在滑块和滑块的地线外侧之间设置电气接地连接。在图5的实施例中，悬架252上的接地垫251与悬架主体内的接地平面254耦接。在该实施例中，悬架252包括可以连接至地线(例如，通过前置放大器)的金属平面。接地垫251到接地平面254之间的连接可通过各种已知方法中的任一种来实现(例如，镀金通孔连接253)。
参照图6-9，其示出了本发明的另外的实施例，这些实施例例如涉及用于将滑块接地的分段迹线的应用。
参照图6，悬架261被示出具有一整体挠性梁262和一附接的滑块部件263。在本实施例中，滑块部件263包括四个垫片265a-d，这些垫片以传统的方式提供滑块263的记录头部件268的读和写信号。这些垫片265a-d被电连接至挠性梁262上的其它垫片，而挠性梁262上的垫片接下来又与连接至前置放大器269的读/写迹线267a-d连接。在本实施例中，悬架包括不锈钢基片271和有助于将迹线267a-d从不锈钢基片271进行电隔离的介电层273。
根据本发明的一个实施例，提供分段迹线将滑块电耦接至地线。在本实施例中，滑块包括如上所述的接地垫273。当将滑块263耦接至挠性梁262时，滑块的接地垫273可与挠性梁上的相应接地垫274进行电耦接。迹线的第一段275被电连接至接地垫274。另外，迹线的第二段276被电连接至地线(例如，前置放大器的接地端275)。所述第一和第二段迹线275、276可通过如下所述的悬架261的不锈钢基片271电耦接起来。
参照图7，其示出了用于将迹线段电连接至悬架的不锈钢基片的方法的第一实施例。在图7的实施例中，用于将前置放大器电耦接至滑块的迹线通过去除处理例如迹线悬架组件(TSA)来构建。在TSA中，悬架至少包括三层顶部导体层283(例如，由铜制成)、中间介电层282和基础层286(例如，由不锈钢制成)。然后，就可除去材料(例如，通过蚀刻)以形成迹线导体(例如，以图6中所示的形式)。根据本发明的一个实施例，通过铜层283和中间介电层282产生一个开口280和/或产生一个边缘284以暴露不锈钢基片286。然后，可将导电材料281(例如，金、焊锡)沉积到开口280中或边缘284处以便在铜迹线283和不锈钢基片之间产生电连接。再回头参照图6，这种电连接将产生在所述第一和第二迹线段处以便在滑块(例如，接地垫273)和接地端275之间产生电连接。
参照图8，其示出了用于将一迹线段电连接至不锈钢基片的第二实施例。在本实施例中，通过例如在集成电路悬架(CIS)中进行的添加处理来产生迹线。在这样一种添加处理中，介电层291被沉积到不锈钢基片292上，然后将导电迹线293沉积在介电层291的顶部。在本实施例中，在介电层291中产生一个开口290。例如，在将介电层291沉积到不锈钢基片292上之后，可通过蚀刻处理将开口290形成到介电层中。可选择的，可以这样一种方式沉积介电层291以便在沉积处理期间对基片292形成一个开口。在产生开口之后，将导电迹线293沉积到所述开口中以便产生电连接(例如，在图6中的迹线段275、276之一和不锈钢基片271之间)。
参照图9，其示出了用于将迹线段电连接至不锈钢基片的第三实施例。在该实施例中，铜迹线被形成为挠性悬架组件(FSA)的一部分。参照图9，FSA包括铜接地平面301、介电层303和包括迹线段305的金属迹线。一旦形成，然后就可将FSA附接至悬架315，所述悬架整体是由不锈钢制成的。然后就可将滑块307附接至悬架的挠性梁并通过滑块307的表面上的单独接地垫308与铜迹线段电耦接。在本实施例中，一开口310形成在介电层303中使得迹线段305能够与铜接地平面301产生电接触。如同图7中所示的实施例，可以通过在开口中提供单独的、导电材料(例如，金球或焊锡球)来产生电连接以将迹线段连接至接地平面。同样，使用图8的实施例，可跨越开口形成铜迹线段305以连接至铜接地平面。虽然可提供单独的迹线段以将前置放大器317的接地端耦接至不锈钢基片315，但在本实施例中，铜接地平面301可直接耦接至接地端316。
注意虽然在上面的实施例中只提供了一个或两个迹线段，但本发明不局限于此。可在滑块和地线之间使用多个迹线段。此外，已经示出使用迹线段将滑块连接至前置放大器的接地端，但可使用这种迹线段将其它部件电连接起来。例如，可使用迹线段将滑块连接至盘驱动器中的其它接地部件。此外，迹线段也可用于将滑块内的电路连接至盘驱动器中的其它部件。
虽然此处具体描述和说明了若干个实施例，但应该意识到在不脱离本发明的精神和预期范围的情况下，本发明的各种修改和变形可由上面的教导涵盖并且在后附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种滑块，包括滑块主体，其包括至少一个用于读/写信号的焊接垫和一个单独的接地焊接垫。
2.如权利要求1所述的滑块，其中所述单独的接地垫将被电耦接至硬盘驱动器装置中的电气地线。
3.一种滑块悬架组件，包括滑块，包括一个滑块主体，其具有至少一个用于读/写信号的焊接垫和一个单独的接地焊接垫；和耦接至所述滑块的悬架。
4.如权利要求3所述的滑块悬架组件，其中所述悬架包括至少一个将耦接至所述滑块的所述至少一个焊接垫的焊接垫和一个将耦接至所述滑块的所述单独接地焊接垫的单独焊接垫。
5.如权利要求4所述的滑块悬架组件，其中通过金球焊接将滑块的焊接垫电耦接至悬架的焊接垫。
6.如权利要求5所述的滑块悬架组件，其中所述悬架包括与所述焊接垫耦接的导电迹线。
7.一种制造悬架组件的方法，包括提供一个滑块，该滑块包括至少一个用于读/写信号的焊接垫和一个单独的接地焊接垫；和将所述滑块耦接至悬架。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包括在所述悬架上提供至少一个用于读/写信号的焊接垫和一个单独的接地焊接垫。
9.如权利要求8所述的方法，进一步包括将所述滑块的焊接垫电耦接至所述悬架的焊接垫。
10.如权利要求9所述的方法，其中使用金球焊接来对所述焊接垫进行电耦接。
11.如权利要求9所述的方法，进一步包括在所述悬架上提供耦接至悬架的焊接垫的导电迹线。
12.如权利要求7所述的方法，其中在没有使用导电胶粘剂的情况下将所述滑块耦接至所述悬架。
13.一种悬架，包括基片；将耦接至滑块部件中的读/写电路的多个金属迹线，所述滑块部件与所述悬架相耦接；和一个将耦接至所述滑块部件上的接地垫的单独金属迹线.
14.如权利要求13所述的悬架，其中所述悬架进一步包括将耦接至盘驱动器中的接地部件的接地平面。
15.如权利要求14所述的悬架，其中所述接地平面将与所述滑块部件上的所述接地垫相耦接。
16如权利要求13所述的悬架，进一步包括包括读/写电路的滑块部件。
17.一种悬架，包括基片；布置在所述基片上的介电层；耦接至所述介电层的多个金属迹线，其与耦接至所述悬架的滑块部件上的读/写电路相耦接；和一个将电耦接至所述滑块部件的单独迹线段。
18.如权利要求17所述的悬架，其中所述单独的迹线段通过所述介电层中的一个开口耦接至所述基片。
19.如权利要求18所述的悬架，其中所述基片由不锈钢制成。
20.如权利要求19所述的悬架，进一步包括电耦接至所述基片的第二迹线段。
21.如权利要求20所述的悬架，其中所述第二迹线将被耦接至盘驱动器中的电气部件。
22.如权利要求20所述的悬架，其中所述第二迹线将被耦接至前置放大器的接地端。
23.如权利要求22所述的悬架，进一步包括包括读/写电路的滑块，所述读/写电路电耦接至所述悬架上的所述多个迹线和迹线段。
24.如权利要求17所述的悬架，其中所述单独的迹线段越过所述介电层的边缘耦接至所述基片。
25.如权利要求24所述的悬架，其中所述基片由不锈钢制成。
26.如权利要求25所述的悬架，进一步包括电耦接至所述基片的第二迹线段。
27.如权利要求26所述的悬架，其中所述第二迹线段将耦接至前置放大器的接地端。
28.如权利要求21所述的悬架，进一步包括包括读/写电路的滑块，所述读/写电路电耦接至所述悬架上的所述多个迹线和迹线段。
29.一种悬架，包括挠性悬架组件，包括接地平面；介电层；将耦接至滑块部件中的读/写电路的多个金属迹线；和将电耦接至所述滑块部件的一个单独迹线段。
30.如权利要求29所述的悬架，其中所述单独的迹线段将电耦接至所述滑块部件上的接地垫片。
31.如权利要求30所述的悬架，进一步包括耦接至所述挠性悬架组件的基片。
32.如权利要求31所述的悬架，其中所述接地平面将耦接至盘驱动器中的前置放大器部件上的接地端。
33.如权利要求31所述的悬架，进一步包括包括读/写电路的滑块，所述读/写电路电耦接至所述挠性悬架组件上的所述多个迹线和所述单独迹线段。
34.一种盘驱动器，包括头悬架组件，包括包括读/写电路的滑块；耦接至所述滑块上的垫片的多个迹线，所述滑块与所述读/写电路相耦接；耦接至所述滑块的单独迹线段；介电层；和金属基片，使得所述单独的迹线段电耦接至所述金属基片。
35.如权利要求34所述的盘驱动器，进一步包括前置放大器，包括电耦接至所述头悬架组件的金属基片的接地端。
36.如权利要求35所述的盘驱动器，其中所述头悬架组件进一步包括耦接在所述前置放大器的接地端和所述头悬架组件的金属基片之间的第二迹线段。
37.如权利要求34所述的盘驱动器，其中所述头悬架组件进一步包括位于所述金属基片和所述介电层之间的接地平面，其中所述接地平面与所述前置放大器上的接地端电耦接。
38.一种滑块，包括滑块主体，包括基底、在记录盘上写和读数据的电路、传送读/写信号的至少一个焊接垫和电耦接至所述基底的单独接地焊接垫。
39.如权利要求38所述的滑块，其中所述单独的接地焊接垫位于所述滑块的尾沿处并通过邻近所述在记录盘上写和读数据的电路的电气接线电耦接至所述基底。
40.如权利要求39所述的滑块，其中所述单独的接地焊接垫和所述基底之间的所述电气接线与滑块中的其它电路电隔离。
41.如权利要求39所述的滑块，其中所述电气接线在单独的接地焊接垫和滑块内的一个部件之间。
42.如权利要求38所述的滑块，其中所述单独的接地焊接垫位于所述滑块的前沿和侧沿之一处。
全文摘要
本发明披露了一种用于将滑块(201)电耦接至地线的方法和装置。在一个实施例中，焊接垫(227)布置在滑块主体的一个侧面上，与用于读/写信号的焊接垫片分开。该分开的焊接垫被电耦接至滑块主体内的将要接地的部件。一布置在悬架上的单独导体(223)(例如，迹线、挠性电路等)可通过金球焊接电耦接至所述分开的焊接垫。所述导体在硬盘驱动器装置中还被接地(例如，通过前置放大器)。使用分开的焊接垫和迹线可不需要使用导电粘合剂通过其附接至滑块的舌片而将滑块电接地。
文档编号B24B37/00GK1726534SQ200380105843
公开日2006年1月25日 申请日期2003年10月14日 优先权日2002年10月11日
发明者E·查, P·-K·王, H·田, M·赫南德兹, Y·-S·汤, Y·傅, B·胡 申请人:新科实业有限公司