CN103358020A - 在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置，包括：焊嘴装置，用以在两个预焊表面进行焊接；焊球供应装置，用以向所述焊嘴装置传送一独立焊球；气泵装置，用以向所述焊嘴装置提供压缩气体；激光装置，用以向所述焊球发射激光束从而使所述焊球熔化；以及控制装置，其包括至少一传感器以及与所述至少一传感器连接的控制单元，所述至少一传感器用以检测所述焊球的状态、检测所述焊嘴装置内的气压或所述焊嘴装置和所述预焊表面之间的距离。本发明易于控制焊球、压缩气体和激光束，从而使得焊嘴装置内的气压和激光能量稳定，进而改善焊接效果。

Description

在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置和方法
技术领域
本发明涉及焊嘴装置和焊接方法，尤其涉及一种用于在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置和方法。
背景技术
磁盘驱动器为使用磁介质存储数据的信息存储装置。参考图1a，现有典型l磁盘驱动器包括装有磁头11(参考图1b)的磁头悬臂组合10、装在主轴马达13上的磁盘12，以及一个用以收容前述元件的壳体14。该主轴马达13用以驱动磁盘12旋转。
该磁头11在磁盘12表面高速飞驰并从磁盘12的同心数据轨道中读取或写入数据。该磁头11通过音圈15被径向定位，其中该音圈15被植入磁头悬臂组合10的扇尾间隔体16中(例如，通过环氧胶粘接(epoxy potting)或包覆成型(overmolding)方式)。此外，一个音圈马达16(voice coil motor，VCM)用于驱动音圈15。
请参考图1b，一种传统的磁头悬臂组合10包括驱动臂音圈组合101(actuatorcoil assembly，ACA)、通过音圈15插入至ACA 101内的扇尾间隔体16、与ACA101连接的至少一个磁头折片组合102以及用于控制磁头折片组合102的控制线路140。该ACA 101具有至少一个顶面131，用于安装及支撑磁头折片组合102，还包括一个侧面132，用于安装控制线路140。
如图1b所示，该控制线路140为柔性印刷电路组件(flexible printed circuitassembly，FPCA)，其包括用于与一前置放大器(图未示)连接的印刷电路板组件(printed circuit board assembly，PCBA)141以及与PCBA 141相连的柔性印刷线路(flexible printed circuitry，FPC)142。而且，该FPC 142与磁头折片组合102电性连接，并安装在驱动臂音圈组合101的侧面132上。
该磁头折片组合102包括悬臂件190及由悬臂件190支撑的磁头11。该悬臂件190包括挠性件126，该挠性件126具有一头部126a以及尾部126b。该尾部126b呈弯曲状，用以与FPC 142连接。尾部126b上具有若干连接触点128。具体地，该FPC 142包括形成于其上的若干排连接触点143。该磁头折片组合102通过用焊球(图未示)连接连接触点128和连接触点143而与FPC 142连接在一起。
另外，组装该磁盘驱动单元1还包括磁头11和悬臂件190之间的焊接、FPC142和扇尾间隔体16之间的焊接等。
下面对在磁盘驱动器中在两个预焊表面上形成电焊点的传统装置进行描述。
如图2所示，该传统的焊接装置180包括焊嘴装置181、焊球供应装置182、激光发生器183以及气体供应装置184。该焊嘴装置181具有锥形的主通道185。在焊嘴装置181和焊球供应装置182之间形成有第一通道187，而焊球186则从该第一通道187进入焊嘴装置181中。继而，惰性气体在第二通道188进而焊嘴装置181从而推动焊球186至出口191中，最后从第三通道189发射激光束从而使焊球186熔化及回流至预焊表面150上。
在此情况下，很难控制惰性气体和激光束。例如，激光束的发射时机难以控制，激光束的能量多少和惰性气体的量的多少也难以控制。因此，在焊嘴装置181内的激光能量和气压很不稳定，从而影响焊接的效果。此外，由于焊球、惰性气体和激光束分别从三个不同的通道进入至焊嘴装置181，而且该三个通道和焊嘴装置181的主通道185是一体式的，因此十分不利于焊嘴装置181的清洗和更换，需花费大量的时间和工作量。
因此，亟待一种改进的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置和方法以克服上述缺陷。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置，其易于控制焊球、压缩气体和激光束，从而使得焊嘴装置内的气压和激光能量稳定，进而改善焊接效果。
本发明的另一目的在于提供一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的方法，其易于控制焊球、压缩气体和激光束，从而使得焊嘴装置内的气压和激光能量稳定，进而改善焊接效果。
为实现上述目的，本发明提供的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置，包括：焊嘴装置，用以在两个预焊表面进行焊接；焊球供应装置，用以向所述焊嘴装置传送一独立焊球；气泵装置，用以向所述焊嘴装置提供压缩气体；激光装置，用以向所述焊球发射激光束从而使所述焊球熔化；以及控制装置，其包括至少一传感器以及与所述至少一传感器连接的控制单元，所述至少一传感器用以检测所述焊球的状态、检测所述焊嘴装置内的气压或所述焊嘴装置和所述预焊表面之间的距离。
作为一个优选实施例，还包括一用以将所述焊嘴装置分与所述焊球供应装置、所述气泵装置和所述激光装置连接的公共通道。
较佳地，所述焊嘴装置包括一焊嘴以及支撑所述焊嘴的支承座，所述焊嘴和所述支承座均为独立、可拆卸结构并通过一连接件连接。
较佳地，所述焊嘴具有一主通道和一焊球出口，所述支承座具有一与所述主通道和所述公共通道相连通的引导通道，所述公共通道、引导通道以及所述主通道同轴。
较佳地，所述控制装置包括第一传感器，所述第一传感器与所述公共通道相连，用以检测所述公共通道上是否有焊球。
较佳地，所述控制装置包括第二传感器，所述第二传感器与所述引导通道相连，用以检测所述引导通道中的气压是否达到一预定值。
较佳地，所述控制装置包括第三传感器，所述第三传感器设置于所述焊嘴或所述支承座上，用以检测所述焊球出口和所述预焊表面之间的距离。
本发明提供的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的方法，包括：向一焊嘴装置提供一独立的焊球；向所述焊嘴装置提供压缩气体；以及当所述压缩气体到达预定值，且所述焊嘴装置和预焊表面之间的距离达到预定距离时，向所述焊球发射激光束从而使所述焊球熔化。
较佳地，所述焊球、所述压缩气体和所述激光束通过一公共通道进入所述焊嘴装置。
较佳地，所述压缩气体包括保护气体和惰性气体。
较佳地，还包括在焊接过程中向焊嘴装置提供保护气体，从而防止所述焊球被氧化。
与现有技术相比，本发明的在磁盘驱动单元中形成电性焊接的装置，其提供的控制装置包括至少一传感器以及与该传感器连接的控制单元，该至少一传感器用以检测焊球的状态、检测焊嘴装置内的气压或焊嘴装置和预焊表面之间的距离。因此，容易控制焊球、压缩气体和激光束，从而使得焊嘴装置内的气压和激光能量稳定，进而改善焊接效果。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1a为传统的磁盘驱动器的立体分解图。
图1b为图1a中的磁盘驱动器的磁头悬臂组合的立体分解图。
图2为在硬盘驱动器的两个预焊表面之间形成电性焊点的传统装置。
图3为本发明的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置的一个实施例。
图4为图3所示的装置的焊嘴装置的示意图。
图5为本发明的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将参考附图阐述本发明几个不同的最佳实施例，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。如上所述，本发明的实质在于提供一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置和方法，其能确保焊嘴装置内的焊球不会发生堵塞，并提供稳定的激光束从而进行焊接，而且焊嘴装置内的压强易于控制。
请参考图3及图4，本发明的在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置2的一个实施例包括用于进行焊接的焊嘴装置20、用于传送焊球至焊嘴装置20的焊球供应装置21、用于向焊嘴装置20提供压缩气体的气泵装置22、用于向焊球发射激光束的激光装置23以及用于控制焊接的控制装置24。
具体地，该装置2还包括一公共通道25，通过此公共通道25将焊嘴装置20分别和焊球供应装置21、气泵装置22以及激光装置23进行连接。即，焊球30、激光束和压缩气体均通过该公共通道25而施加于焊嘴装置20之中。具体地，该公共通道25的横截面呈矩形，其具有大于焊球30的直径的第一直径(图未标示)。由于焊球30、压缩气体和激光束均通过同样的通道进入至焊嘴装置20，因此激光束的损耗会有效地降低，而且焊嘴装置20内的气压能保持稳定。
如图4所示，该焊嘴装置20包括焊嘴201和用于支承该焊嘴201的支撑座202。该焊嘴201和支撑座202为两个独立的可拆卸的结构，两者通过一连接件，如螺钉203相连。具体地，该焊嘴201具有横截面为锥形的主通道204。该主通道204包括较宽部(未标示)和较窄部(未标示)。在较窄部的末端形成焊球出口205，其具有小于焊球直径的第二直径(未标示)。该焊嘴201的类型和尺寸并不限制，其决定于预焊表面的尺寸。由于焊嘴201和支撑座202相互独立并可拆卸，因此十分便于更换和清洗焊嘴201，从而降低维护成本和维护工作了，进而提高效率。
具体地，该支撑座220具有两侧壳体部221、222和形成于其内的引导通道223。具体地，该引导通道223与焊嘴201的主通道204以及公共通道25相连通。较佳地，引导通道223、主通道204、公共通道25三者同轴。在本实施例中，该引导通道223的横截面为锥形，同样具有较宽部(未标示)和较窄部(未标示)，较宽部具有最大直径D3，较窄部具有最小直径D4，该最小直径D4大于第一直径。
本发明的焊球供应装置21具有用于储存和一次传送单一焊球的传送装置211以及用于驱动该传送装置211受控于控制装置24的控制单元241的马达212。具体地，该公共通道25的其中一个出口与传送装置211相连。
作为本发明的一个实施例，控制装置24包括与公共通道25相连的第一传感器242，其用于检测公共通道25上是否有焊球，继而将检测结果发送至控制单元241，控制单元241将作出相应的响应。
具体地，该激光装置23包括与控制单元241和公共通道25相连的激光发生器231，以及与公共通道25相连的反射玻璃232。具体地，该反射玻璃232上形成有一通孔233，与公共通道25相连通。因此，通过该通孔233，激光束被收集并引导至焊嘴装置20中。而且，激光装置23的光轴易于调整，从而确保激光束集中字啊焊球上，进而激光能量能被充分利用而损耗降低。
如上所述，该气泵装置22与公共通道25相连，从而向焊嘴装置20施加压缩气体。作为一个优选实施例，该压缩气体包括保护气体和惰性气体，该惰性气体可为氮气等，用以控制焊球的下降速度且驱动液态的焊球下降至预焊表面。而保护气体则在整个焊接过程中一直施加，从而防止焊球被空气氧化。
较佳地，控制装置24还包括与引导通道223相连的第二传感器243，具体地，该第二传感器243设置在支撑座220的壳体部221上。与控制单元241相连的第二传感器243会实时检测引导通道223和主通道204中的气压，若气压达到一预定值，则相应的信号会被发送至控制单元241，从而控制焊球供应装置21的马达212或激光装置23。
更具体地，该控制装置24包括设置在焊嘴201或支撑座202上的第三传感器244，用以检测焊球出口205和预焊表面之间的距离，若两者的距离达到预定值，则焊嘴装置20停留在该位置，相应地，相应信号会被发送至控制单元241中从而控制焊球供应装置21的马达212或激光装置23。
现结合图3及图4说明本发明的工作原理。
首先，将焊嘴201控制于预焊表面250之上的合适位置，则第三传感器244将检测到的信号发送至控制单元241从而使得焊球供应装置21的马达212运行，进而控制传送装置211向公共通道25释放一个独立的焊球30。继而，第一传感器242会检测到公共通道25被焊球30占用，则会发送此检测结果至控制单元241，进而命令气泵装置22向焊嘴装置20施加惰性气体。因此，该惰性气体相继通过公共通道25、引导通道223和主通道204。伴随于此，焊球逐渐降落。当焊嘴装置20内的气压达到预定值，则激光装置23被控制单元241驱动从而向焊球30发射激光束。继而，焊球30被熔化并在惰性气体的作用下从焊球出口205喷溅而出，最终施加在预焊表面250上，从而实现焊接。与此同时，第二传感器243实时检测气压并将其反馈至控制单元241，以进行新一轮的焊接或停止焊接。
本发明的装置2可应用在磁盘驱动单元中须焊接的任意连接上，例如，在磁头和HGA的悬臂件之间的连接、扇形间隔和FPC上的接地脚之间或音圈引线之间的连接、HGA的挠性件和FPC之间的连接，或者PCBA和FPC之间的连接等。
此外，该装置2同样可用于修补缺陷性电焊点连接。当用作修补脱焊时，首先，焊嘴201合适定位于焊接表面上的焊球之上，继而控制装置24命令激光装置23发射激光束，从而使得焊球熔融，随即气泵装置22将焊嘴装置20内的气体和空气抽出，使得熔融的焊球被焊嘴201从焊接表面上吸走，并进入焊嘴装置20内，再进行后续处理。在焊球脱焊之后，该装置2则按照上述的描述进行新的焊接。
相应地，如图5所示，本发明在磁盘驱动单元中形成电性焊点的方法的一个实施例的包括：
步骤(501)，向一焊嘴装置提供一独立的焊球；
步骤(502)，向该焊嘴装置提供压缩气体；
步骤(503)，当压缩气体到达预定值，且焊嘴装置和预焊表面之间的距离达到预定距离时，向焊球发射激光束从而使焊球熔化。
作为一个优选实施例，焊球、压缩气体和激光束通过一公共通道进入焊嘴装置。
较佳地，该压缩气体包括保护气体和惰性气体。
较佳地，该方法还包括在焊接过程中向焊嘴装置提供保护气体，从而防止焊球被氧化。
该方法包含装置2相应的技术特征，并能获得相应的有益效果，故而在此省略相同的描述。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (16)

1.一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的装置，其特征在于，包括：
焊嘴装置，用以在两个预焊表面进行焊接；
焊球供应装置，用以向所述焊嘴装置传送一独立焊球；
气泵装置，用以向所述焊嘴装置提供压缩气体；
激光装置，用以向所述焊球发射激光束从而使所述焊球熔化；以及
控制装置，其包括至少一传感器以及与所述至少一传感器连接的控制单元，所述至少一传感器用以检测所述焊球的状态、检测所述焊嘴装置内的气压或所述焊嘴装置和所述预焊表面之间的距离。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：还包括一用以将所述焊嘴装置分与所述焊球供应装置、所述气泵装置和所述激光装置连接的公共通道。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述焊嘴装置包括一焊嘴以及支撑所述焊嘴的支承座，所述焊嘴和所述支承座均为独立、可拆卸结构并通过一连接件连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述焊嘴具有一主通道和一焊球出口，所述支承座具有一与所述主通道和所述公共通道相连通的引导通道，所述公共通道、引导通道以及所述主通道同轴。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述控制装置包括第一传感器，所述第一传感器与所述公共通道相连，用以检测所述公共通道上是否有焊球。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述控制装置包括第二传感器，所述第二传感器与所述引导通道相连，用以检测所述引导通道中的气压是否达到一预定值。
7.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述控制装置包括第三传感器，所述第三传感器设置于所述焊嘴或所述支承座上，用以检测所述焊球出口和所述预焊表面之间的距离。
8.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述激光装置包括激光发生器和反射玻璃，所述激光发生装置与所述控制装置相连，所述反射玻璃通过设置于其上的一个通孔而与所述公共通道和所述引导通道。
9.如权利要求4所述的装置，其特征在于：所述公共通道具有矩形横截面，所述公共通道具有第一直径，所述第一直径大于所述焊球的直径。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述引导通道具有锥形横截面，所述引导通道具有最大直径和最小直径，所述最小直径大于所述第一直径。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于：所述主通道具有锥形横截面，所述焊球出口具有小于所述焊球直径的第二直径。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述压缩气体包括保护气体和惰性气体。
13.一种在磁盘驱动单元中形成电性焊点的方法，其特征在于，包括以下步骤：
向一焊嘴装置提供一独立的焊球；
向所述焊嘴装置提供压缩气体；以及
当所述压缩气体到达预定值，且所述焊嘴装置和预焊表面之间的距离达到预定距离时，向所述焊球发射激光束从而使所述焊球熔化。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述焊球、所述压缩气体和所述激光束通过一公共通道进入所述焊嘴装置。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于：所述压缩气体包括保护气体和惰性气体。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括在焊接过程中向焊嘴装置提供保护气体，从而防止所述焊球被氧化。
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