CN1191568C - 无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺，除了置备TSA与BFC组件的步骤外还包括，以单一工装完成的以下步骤：上浮动块，点胶，上TSA与BFC组件，进行紫外线预固化，球焊。还包括从所述单一工装上取下HGA后对其进行热烘烤的步骤。这种Pico TSA HGA装配工艺，满足了Pico GMR HGA产品的各项技术指标要求，产品合格率高；工艺流程短，生产线成本低；工艺流程适合自动化、大批量生产；生产的自动化增加了装配的可靠性，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及计算机硬盘磁头制造技术领域，具体涉及无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺即Pico TSA HGA装配工艺。
背景技术
为说明本发明的技术背景，对所用术语作如下交代：1)Pico：用于计算机硬盘磁头的一种数量级，即代表磁头的型式。迄今为止磁头有四种型式，分别为Standard、Micro、Nano、Pico，分别代表第一代、第二代、第三代和第四代计算机硬盘磁头。下面的表给出了不同产品的浮动块型式及尺寸情况比较：
表一：浮动块型式及尺寸一览表
| 型式序列 | 型式代号 | 尺寸相对于标准浮动块的比例 | 浮动块尺寸 |
| 第一代 | Standard | 100％ | 0.16×0.125×0.035inch |
| 第二代 | Micro | 70％ | 0.112×0.088×0.024inch |
| 第三代 | Nano | 50％ | 0.080×0.063×0.017inch |
| 第四代 | Pico | 30％ | 0.049×0.039×0.012inch |
2)TSA：即“无线弹性臂”(Traced Suspension Assemblies)，是一种新型弹性臂，它是将从浮动块到驱动器电路的引线电路直接印制在弹性臂基体表面，使引线电路与弹性臂基体合为一体，而非以往的采用磁线连接。
3)HGA即磁头弹架组件(Head Gimbal Assembly)：是磁头的核心部分，它主要由浮动块和弹性臂以及连接浮动块和驱动器的连线组成。
随着新一代Pico GMR HGA的磁头产品的诞生，(GMR为GiantMagnetic Resistive缩写，表示巨磁阻的，亦指浮动块的内部组织型式，在容量上大大超过MR型。主要应用于Pico级的HGA中)，磁头的容量已经显著增大，读写灵敏度也显著提高。随着计算机市场竞争的日趋激烈，原先的Nano MR HGA(MR是Magnetic Resistive的缩写，表示磁阻的，指浮动块的内部组织型式，主要应用于Nano级的HGA中)的磁头产品将面临全面的挑战，并最终被新一代PicoGMR HGA的磁头产品所取代。新一代Pico GMR HGA相对于NanoMR HGA，在结构和技术要求上都有很大区别，主要表现在1)浮动块尺寸减少，容量加大；2)读写灵敏度要求更高，从而使得HGA的各项技术指标要求(加载力、静态姿态、飞行姿态)也显著提高；3)ESD(Electrostatic Discharge，即静电释放，是磁头生产中一项很重要的环境要求，因为磁头对电磁场非常敏感，极易被外部电磁场击穿，所以生产中将尽量控制静电的产生以及使产生的静电被旁路释放掉以保护磁头不被击穿)要求更加严格。具体技术指标对照如下表所示。
表二：技术指标对照表
| 技术指标 | Nano MR(磁阻磁头)HGA | Pico GMR(巨磁阻磁头)HGA |
| 浮动块尺寸 | 2.05×1.60×0.43mm | 1.25×1.00×0.30mm |
| 加载力 | 4.0±0.4g | 2.5±0.2g |
| 静态姿态横摇纵摇 | 0°±0.75°不测量 | 0°±0.75°0.4°±0.75° |
| 飞高 | 1.7±0.5mil | 1.2±0.3mil |
| ESD要求感应电流静电电 | ＜50mA＜50V | ＜10mA＜10V |
本发明的目的在于提供一种无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺即Pico TSA HGA装配工艺，可以满足Pico TSA HGA制造要求，无论是工艺效率还是成本、质量，均能达到要求。
发明内容
本发明的目的是这样实现的，构造一种无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺即Pico TSA HGA装配工艺包括以下工序，置备TSA与BFC组件的步骤，以单一工装完成以下步骤：上浮动块，点胶，上TSA与BFC组件，进行紫外线预固化，球焊，还包括从所述单一工装上取下HGA后对其进行热烘烤的步骤。
其中，球焊是指用高压电弧将金线熔融成一个金球，然后通过超声波焊接将金球焊接到浮动块读写电极端与TSA引线端，连接浮动块与TSA，其中，浮动块焊盘与TSA焊盘在装配中成90°夹角，即分别使浮动块和TSA的焊盘与水平成45°和135°夹角，使焊针垂直方向进行超声波焊接。
其中，所述点胶是指利用自动点胶机在浮动块上点胶。
其中，弹性臂置于浮动块之上后进行紫外线初始固化。
其中，置备TSA与BFC(Bridge Flex Cable，指桥电缆，是弹性臂上的引线电路和驱动电路的连接电缆)组件的步骤包括以下步骤：上BFC；将TSA与BFC焊接，点保护膜，进行紫外线预固化，下TSA与BFC组件。
实施本发明提供的无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺即Pico TSAHGA装配工艺，此工艺装配技术基本满足了Pico GMR HGA产品的各项技术指标要求，产品合格率高，具体有以下几点：工艺流程短，生产线成本低；工艺流程适合自动化、大批量生产；生产的自动化增加了装配的可靠性，提高了生产效率。
附图说明
结合附图进一步说明本发明的特点，附图中：
图1是Pico TSA GMR HGA工艺流程图；
图2是Nano HGA工艺流程图；
图3是Pico TSA GMR HGA结构示意图；
图4是超声波金球焊接时的结构示意图；
图5是本发明工艺超声波金球焊接完成后的结构示意图；
图6是本发明工艺采用的三点式点胶模式的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本发明提供的工艺流程中，要完成将BFC、TSA(无线弹性臂)和浮动块组装成其性能可满足Pico HGA的要求，具体过程是这样，在框101，上桥电缆(上BFC)；在框102，将TSA与BFC焊接，在框103，点保护膜，在框104，进行紫外线预固化，在框105，下TSA与BFC组件，与此同时，在框106，上浮动块，在框107，点胶，在框108，上TSA与BFC组件，在框109，进行紫外线预固化，在框110，球焊，在框111，从单一工装上取下HGA，最后在框112中对其进行热烘烤固化。此时完成的HGA如图3所示。
与图2示出的现有Nano HGA工艺流程相比较，本发明工艺的特点包括：
1.采用TSA
针对Pico GMR HGA的技术要求，并结合Nano MR HGA的装配工艺特点，采用TSA作为Pico GMR HGA的结构件之一。这是因为
a)Nano MR HGA采用的是细小的磁线连接浮动块与驱动器电路，而Pico GMR HGA的浮动块尺寸更小，用于连接驱动器电路的焊盘的尺寸和间距也更小，如果仍然采用细小磁线连接，在工装制造以及装配操作上将难以达到要求。同时、磁线的引出回线对HGA的静态姿态有影响，从而影响HGA工作时的飞行姿态。所以如果仍然采用磁线连接将很难满足Pico HGA的技术要求。而采用TSA就不存在飞行姿态受引出回线影响的问题。
b)采用TSA即省去了所有与磁线有关的工艺，使装配流程更简化，同时，因为有关磁线的工艺存在不可靠性，如断线、导通不良等缺陷。采用TSA将大大增加电路连接的可靠性。
综上所述，采用TSA将大大优化Pico GMR HGA的装配工艺技术要求。
2.采用超声波金球焊接技术
由于采用TSA，在浮动块与TSA电路的连接上即不采用磁线连接，而采用超声波金球角焊接技术，其原理是用高压电弧将金线熔融成一个金球，然后通过超声波焊接将金球3焊接到浮动块读写电极端与TSA引线端，连接浮动块2与TSA1。(如图3所示)。
3.装配的其他工艺与Nano近似，只是在流程中的位置有所调整(具体详见图1、图2的流程图)。
由上可知，Pico HGA与Nano HGA的装配工艺的区别在于：
1.弹性臂不同，使得装配工艺有很大区别。由于Pico HGA没有磁线，所以省略了有关磁线的工艺。
2.由于Pico HGA没有磁线连接，所以浮动块与驱动电路的连接采用金球焊接的连接方法。
3.Pico HGA采用在浮动块上的点胶，Nano HGA采用在弹性臂上的点胶。工艺的关键技术及特点：
本发明的装配工艺的关键技术及特点在于：1)采用超声波金球焊接技术连接浮动块2和TSA1(图3-图5)。浮动块2的焊盘与TSA1焊盘在装配中成90°夹角，为使焊接质量稳定，分别使浮动块和TSA的焊盘与水平成45°和135°夹角，使焊针垂直方向进行超声波焊接，保证了金球同时与浮动块焊盘和TSA焊盘的焊接良好；2)将胶点在浮动块上(图5)，弹性臂置于浮动块之上进行紫外线初始固化。Nano产品的生产中的点胶工艺普遍采用将胶点在弹性臂上，然后将浮动块置于弹性臂上进行胶的紫外线初始固化。在Pico产品的生产中则是将胶点在浮动块上，这样易于对点胶工艺进行自动化设计操作，即使用自动点胶机，采用图象识别系统，使生产率大大提高，同时也保证了粘接的质量和可靠性；3)热烘炉固化工序置于球焊之后，胶初始固化后即做金球焊接，装配过程完后再用热烘炉彻底固化。从而消除所有装配过程中所产生的内应力，同时，由于胶水热烘炉彻底固化时间较长，所以将此道工序置于金球焊接后，使在线工装数量少，并且减少了工装冷却时间，从而降低了生产线成本，减少了装夹次数，从而减少了装配时间。
本发明的工艺与国外同类技术比较如下：1)国外的Pico TSA HGA装配工艺中随行工装只是随行到“紫外线预固化”，而“球焊”工序则采用另一个工装，即HGA在完成“紫外线预固化”后须下工装，然后再重新上“球焊”工装。本发明的工序则将球焊工序也作为随行路线，整个装配工序采用一个精密加工的五位装配随行工装(该工装已单独申请专利)加多个各工位的辅助工装共同完成所有装配工序，这样保证了整个装配过程中的装配精度及重复定位精度。避免了因球焊须重新装夹HGA而引起装配误差；2)国外的装配工艺中主要由操作者完成物料的装夹及工装的转移。实施本发明工艺的装配生产线则采用随行装配工装的自动化流水作业，实现了完全的“操作者不直接接触产品”。减少了操作者对HGA的意外损害；3)本发明成功地应用三点式点胶模式，如图6所示，其中导电胶点在两侧紫外线胶点之间，使得紫外线胶的点状执行操作比线状执行操作更易实行，并且胶的位置靠近TSA上的紫外线光孔，紫外线固化效果更好，经实验达到了较高的技术要求。
Claims (3)
1、一种无线弹性臂磁头弹架组件装配工艺，包括以下两个独立的装配步骤：TSA弹架与BFC组件的装配步骤和HGA装配步骤；其中，所述TSA弹架与BFC组件装配包括以下步骤：上TSA弹架和BFC组件，将TSA弹架与BFC组件焊接，点保护胶，并进行紫外线固化，下TSA与BFC组件；所述HGA装配包括以下步骤：在同一工装上完成上浮动块，点胶，上TSA与BFC组件，进行紫外线预固化，球焊；还包括从所述工装上取下HGA后对其进行热烘烤的步骤，其特征在于，所述点胶是利用自动点胶机在浮动块上进行三点式点胶，其中导电胶胶点位于两个紫外线胶胶点之间。
2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述球焊步骤是指用高压电弧将金线熔融成一个金球，然后通过超声波焊接将金球焊接到浮动块读写电极端与TSA引线端之间，连接浮动块与TSA。
3、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于，浮动块ABS面向下安放在所述工装上，弹性臂置于浮动块之上后对粘接胶进行紫外线初始固化。
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