CN1780533A - 利用导电材料的接合装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用导电材料的接合装置。在该接合装置中，将焊料输送到预定电极上，该焊料通过激光束的照射熔融并且接合到所述电极上，本发明的目的是防止焊料粘结到装置的焊料输送系统上。为了实现上述目的，在该接合装置中，将相对于焊料具有低可湿性并具有预定厚度的膜例如DLC膜涂覆在焊料保持和输送部件的与焊料接触的区域和其附近。

Description

利用导电材料的接合装置

本申请要求2004年9月29日提交的日本专利申请No.2004-282924的优先权，其全文引用在此作为参照。

技术领域

本发明涉及一种利用导电材料例如焊料的接合装置，更具体地，本发明涉及一种适合于执行由形成在磁头的滑块上的接合垫与形成在引线框上的垫之间的接合所体现的瞬间接合的利用导电材料的接合装置。

背景技术

在过去，公知一种接合方法，其中在将焊料球安装在待接合的电极之间后，通过激光束的照射使焊料球熔融，由此实现电极之间的电气连接。

图2是通过利用焊料球来执行电极之间的连接的一种常规接合装置的截面图。如图2所示，作为第一常规示例的接合装置1设置有锥形喷嘴2。在喷嘴2中，设定成位于喷嘴远端处与喷嘴内部的空间相连通的开口的内径至少大于待熔融的焊料球3的外径。即，供给进喷嘴2的内部的焊料球3能够从喷嘴的远端分离。此外，在喷嘴的后端附近设置有激光照射单元(未示出)。来自激光照射单元的激光束7能够使保持在形成在滑块4和背板(flexor)5上的被接合在一起的电极6之间的焊料球3熔融。

此外，接合装置不限于上述装置，还公知其它的接合装置。图3是作为第二常规示例的接合装置的截面图，在该接合装置中，通过利用焊料球将电极彼此连接。顺便提一下，在第二常规示例中，用相同的附图标记表示与第一常规示例中类似或相同的部件。

如图3所示，与第一常规示例类似，根据第二常规示例的接合装置8包括锥形喷嘴2和设置在喷嘴2上方的激光照射单元(未示出)。然而，喷嘴2远端处的内径小于焊料球3的直径，喷嘴2的内部与抽吸装置(未示出)连通。通过操纵抽吸装置，焊料球3能够从喷嘴2的远端吸取并且能够保持在喷嘴2的远端。在具有这种布置的接合装置8中，在焊料球3从焊料球供应装置(未示出)拾取并且移动到电极6上之后，通过激光束的照射使焊料球3熔融，由此执行电极6之间的连接。在这种情况下，喷嘴2的远端用作用于激光束的掩模，以便穿过掩模或喷嘴的开口的激光束能够使焊料球3熔融。

作为通过掩模照射激光束使得激光束仅照射在需要被焊接的部位上的布置，公知在日本实用新型公开No.6-41174中公开的一种技术。此外，还公知包括将熔融焊料(焊料球)的颗粒卸放在电极上的步骤以及然后将激光束照射在焊料颗粒和电极上的步骤由此改进焊料接合到电极上的接合能力的一种技术(例如，参见日本专利公开No.2002-76043)，以及用于保护气体的排放口呈细长缝隙形并且激光束的光轴位于用于保护气体的排放口内的一种技术(例如，参见日本专利公开No.2003-204149)。

在用于处理熔融焊料的步骤中，在具有适合于保持焊料并且被加热到温度等于或高于焊料的温度的任何元件(例如上述日本实用新型公开No.6-41174中公开的喷嘴)的布置的情况下，必须避免焊料粘结到这种元件上。此外，在上述日本专利公开No.2002-76043中公开的布置的情况下，还必须考虑焊料颗粒从喷嘴卸放期间焊料粘结到喷嘴本身以及激光束照射期间焊料的散射。如果发生焊料的这种粘结，喷嘴的内径会减小，结果随着操作时间的增加焊料供应量减少，并且在极端情况下，焊料供应本身可能变得困难。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而作出的，本发明的目的是提供一种能够防止熔融导电材料例如熔融焊料粘结到喷嘴等上并且能够优选和稳定地供应导电球例如焊料球的接合装置。

为解决上述问题，本发明提供这样一种接合装置，其中将导电材料供应到电极并将激光束照射到该导电材料上以使导电材料熔融，由此将导电材料接合到电极上，该接合装置包括：适合于保持所述导电材料并且能够将所述导电材料搁在所述电极上的导电材料接合位置的喷嘴；以及用于将激光束照射在位于所述接合位置处的所述导电材料上的激光照射装置，该接合装置的特征在于，用具有绝缘性能和相对于所述导电材料具有低可湿性并且难以被熔融导电材料粘结的膜涂覆所述喷嘴的与所述导电材料接触的区域。

顺便提一下，在上述接合装置中，从相对于导电材料的可湿性、绝缘性能以及膜成形的容易度的角度来看，优选由DLC制成的膜。此外，在上述接合装置中，优选地，喷嘴具有可通风并且与设置在喷嘴中的开口连通的内部空间，导电材料由该开口保持。在这种情况下，优选地，激光照射装置能够以预定位置关系安装在该喷嘴上，并且激光束通过该内部空间和喷嘴的开口中的至少一个照射到导电材料上。此外，优选地，导电材料由喷嘴的开口抽吸和保持。

具体地，本发明采取使得导电材料难以粘结或接合到喷嘴的远端的措施。作为简单而有效的措施，考虑用相对于熔融导电材料具有低可湿性的材料涂覆拾取喷嘴的远端，更具体地，喷嘴的易于与导电材料接触的部位。作为这种材料，优选碳基材料。通常，碳基材料相对于熔融金属具有低可湿性并且能够容易通过CVD方法、PVD方法等涂覆。此外，包括作为主体材料的碳的DLC膜(金刚石类碳膜)具有优良的强度和耐磨性，以及低可湿性，并且还具有能够容易地成层剥离的性能。因而，通过将DLC膜涂覆在拾取喷嘴的远端上，熔融导电材料粘结到喷嘴远端的可能性减小，如果导电材料粘结到该远端，导电材料所粘结的部位会成层剥离。因此，能够有效地防止导电材料的粘结。

在本发明中，如上所述，将由相对于熔融导电材料具有低可湿性的材料制成的涂层涂覆到易于接触熔融导电材料的部位。由于该涂层的存在，能够有效地防止熔融导电材料粘结到喷嘴，并且能够适当地供应导电球。此外，通过利用作为涂覆材料的DLC，通过利用DLC的特殊层状剥离性能，总是能够维持该涂层作为最外层。因此，能够长时间维持该涂层的作用。

顺便提一下，在使用微导电球的情况下，公知的是，由于摩擦作用，尤其是在导电球供应期间在导电球容器中的导电球之间的摩擦作用，静电会积聚在导电球上。此外，关于由导电材料例如所谓的超硬合金制成的喷嘴，公知的是，由于各种动作会给喷嘴施加一定电势。如果导电球由这种喷嘴保持并且与待接合的电极接触或接近该电极附近，聚积在喷嘴和导电球上的所有电荷会流入电极。如果以这种方式产生的电流很大，则可能发生会破坏与待接合的对象相连接的各种电路的所谓的ESD(静电破坏)。

DLC膜公知具有10^-2-10^-10Ωm的高电阻率值。因此，通过将DLC膜涂覆在拾取喷嘴的远端上，拾取喷嘴与导电球之间的电阻增大，由此产生大大减小从拾取喷嘴流入导电球的电流的副效应。因此，由于涂覆有DLC膜，还大大减小了接合操作期间静电破坏发生的可能性。

尽管在本发明中焊料适合用作导电材料，但还可使用金、合金或其它导电材料。

通过以下结合附图的详细说明会更清楚本发明的上述和其它目的、特征以及优点。

附图说明

图1是示出通过使用根据本发明一实施例的导电球接合装置使导电球在电极区上熔融的状况的说明性视图；

图2是示出用于通过利用导电球来执行电极之间的连接的接合装置的第一常规示例的视图；以及

图3是示出用于通过利用导电球来执行电极之间的连接的接合装置的第二常规示例的视图。

具体实施方式

现在参照附图全面地说明根据本发明的焊料球接合装置的具体优选实施例。在该实施例中，将焊料用作导电材料的示例。图1是示出通过利用根据本发明一实施例的焊料球接合装置使焊料球在电极区上熔融的状况的说明性视图。

如图1所示，根据所示实施例的焊料球接合装置10能够通过移动装置(未示出)在用于供应焊料球12的供应装置(未示出)与作为待接合的对象的磁头构成部分之间往复移动。顺便提一下，在此说明的磁头构成部分是GMR元件等嵌入其中的滑块16以及用于支承滑块16的背板18。

顺便提一下，在所示实施例中，在滑块16上形成有滑块侧电极24，并且设置有数量与滑块侧电极的数量相对应的背板侧电极26。滑块侧电极24和背板侧电极26布置成它们的边缘彼此抵靠，并且电极彼此垂直。换句话说，在电极24和电极26之间限定有V形凹槽。这些电极24和26构成将通过焊料球接合的电极区59。

在供应装置与磁头之间往复移动的接合装置10主要包括形成该装置的主体的锥形圆筒30，设置在该锥形圆筒下方的拾取喷嘴32，以及设置在锥形圆筒30的与拾取喷嘴32相对的一侧的激光照射单元34。在锥形圆筒30内设置有内部空间38。内部空间38与空气供给和排放装置以及作为惰性气体供应装置的氮气供应装置(未示出)连通。通过空气供给和排放装置，能够执行用于通过减小内部空间的压力而经由拾取喷嘴32产生抽吸(作用)的操作，用于产生所谓的真空破裂以将内部空间38内的压力减小环境释放成大气压力的操作，或者用于通过将氮气供给进内部空间38而经由拾取喷嘴32喷射氮气的操作。在拾取喷嘴32的开口附近形成有DLC膜48。

在拾取喷嘴32中，通过在实际接触焊料球的区域上形成DLC膜48，能够有效防止焊料尤其是熔融焊料粘结到拾取喷嘴32上。此外，通过在拾取喷嘴32的接触焊料球的区域上设置具有高电阻率的DLC膜，能够防止电荷从喷嘴流到焊料球。顺便提一下，在图1中，虽然优选示出了仅在拾取喷嘴的远端表面涂覆涂层的示例，但还可将DLC膜涂覆在可接触焊料球的任意区域上，或者涂覆在用于支承焊料球的部件上。

接下来说明用于通过利用如此构造的焊料球接合装置来将形成在磁头的滑块16上的滑块侧电极24接合到形成在背板18上的背板侧电极26上的工序。顺便提一下，在此，在滑块侧电极24与背板侧电极26之间的连接中使用的焊料球12是外径约为80-150微米的小球或者微球。

在磁头的接合操作中，首先，将接合装置10向焊料球供应装置移动，并由拾取喷嘴32吸取位于供应装置中的焊料球12，以将焊料球12移动到拾取喷嘴32。在接合装置10移动到焊料接合位置后，操纵空气供给和排放装置以使内部空间38中的压力恢复到大气压力(真空破裂)，然后，通过氮气供应装置将氮气引入内部空间38，由此从拾取喷嘴32喷射氮气。此外，在维持喷射氮气的状况的同时，操纵激光照射单元34以向焊料球12照射激光束50。

通过经由拾取喷嘴32的开口将激光束50照射在焊料球12和电极24和26上，能够使焊料球12熔融，同时电极24和26能够被加热。即，当电极24和26被加热时，熔融焊料(熔融前的焊料球)与电极之间的温度差能够减小，结果能够提高焊料可湿性。因而，能够提高电极区59的电气连接，即，滑块侧电极24与背板侧电极26之间的电气连接的可靠性。

顺便提一下，还可在喷嘴的贯通开口的内表面上涂覆涂层。由于拾取喷嘴接触焊料并且保持焊料，所以当焊料球熔融时，熔融焊料可进入喷嘴的贯通开口的内部。由于激光束照射在贯通开口及其周围，所以被照射区域的温度会增加到与熔融焊料的温度相同的程度。因而，进入贯通开口的熔融焊料可粘结在被加热的区域而阻塞贯通开口。通过在这种区域上也涂覆DLC膜，能够大大减少发生这种阻塞的可能性。此外，还要注意，焊料球通过激光束的照射会突然熔融并且一部分熔融焊料会散射。因而，优选地，在考虑这种情形的情况下确定要涂覆的区域。

此外，在所示实施例中，虽然说明了将DLC膜用作优选的涂覆膜的示例，但本发明不限于该示例。在本发明中可考虑使用对所使用的导电材料具有低可湿性的材料和具有高电阻值即绝缘材料的任何材料作为涂覆膜。具体地，可使用硅，硅系元素的氮化物和氧化物，硼系元素的氮化物等。此外，在本发明中，在导电材料可粘结到的区域上或者导电球可接触或电连接喷嘴的区域上涂覆诸如DLC膜之类的膜，并且接合装置的构造不限于所示实施例中示出的情况。即，本发明还可应用于第一和第二常规示例中所示的接合装置。

更具体地，喷嘴可通过静电抽吸或吸取以及真空抽吸而保持导电球。在这种情况下，应注意，如果导电材料粘结在抽吸表面上，则在保持其它导电球时，可改变保持位置或保持姿势。通过将本发明应用于执行静电抽吸的喷嘴，可提供具有恒定抽吸表面的喷嘴。此外，激光束的照射方向不必与穿过喷嘴内部的方向一致。本发明可应用于在供应导电球之后激光束从与导电球保持方向不同的方向照射的接合装置。在激光束从与保持方向不同的方向照射的布置中，应注意，熔融的导电材料的散射范围变得比所示实施例中大。在这种情况下，通过进一步加宽或增大涂覆区域，可维持能够减小熔融导电材料的粘结的优选装置环境。

在上述实施例中，作为根据本发明使用焊料的接合装置，说明了实现形成在磁头的滑块上的接合垫与形成在引线框上的垫之间的接合的装置。然而，本发明的应用不仅限于这种接合装置，本发明可应用于其中通过由超硬合金制成的部件在待接合的对象附近输送焊料并且通过激光束突然熔融焊料的所有装置，例如，上述日本专利特开平No.2002-76043中说明的装置。在这种情况下，可将涂层涂覆在焊料输送部件的可接触焊料的部位。

显然，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以实施本发明的许多不同的实施例，应理解，本发明除了如所附权利要求所限定的之外不限于特定实施例。

Claims (5)

1、一种接合装置，其中将导电材料供应到电极并将激光束照射到所述导电材料上以使所述导电材料熔融，由此将所述导电材料接合到所述电极，所述接合装置包括：

适合于保持所述导电材料并且能够将所述导电材料搁在所述电极上的导电材料接合位置的喷嘴；以及

用于将激光束照射在位于所述接合位置处的所述导电材料上的激光照射装置；

并且其中，

用具有绝缘性能和相对于所述导电材料的低可湿性并且难以被熔融导电材料粘结的膜涂覆所述喷嘴的至少与所述导电材料接触的区域。

2、根据权利要求1所述的接合装置，其特征在于，所述膜包括金刚石类碳膜(DLC膜)。

3、根据权利要求1所述的接合装置，其特征在于，所述喷嘴具有可通风并且与设置在所述喷嘴中的开口连通的内部空间，所述导电材料经由所述开口保持。

4、根据权利要求3所述的接合装置，其特征在于，所述激光照射装置可以预定位置关系安装在所述喷嘴上并且激光束经由所述内部空间和所述开口中的至少一个照射到所述导电材料上。

5、根据权利要求4所述的接合装置，其特征在于，所述导电材料由所述喷嘴的所述开口抽吸和保持。

Images