JP2006026692A - スライダ・パッドから無鉛ハンダを除去する方法および磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダを再利用できるように無鉛ハンダをスライダ・パッドから除去する方法を提供する。
【解決手段】
ヘッド／スライダ１０３に設けたスライダ・パッド１０４とリード・パッド２３５とは無鉛ハンダのハンダ・フィレット２３７で接続されている。切削工具３０９は、予め無鉛ハンダの融点近辺まで加熱しておく。切削工具３０９をスライダ・パッド１０４の面に平行に移動してハンダ・フィレットを軟化させながら切断する。スライダ・パッド１０４にストレスを与えないでヘッド／スライダ１０３の再利用を可能な状態でハンダ・フィレットを除去する。
【選択図】 図９

Description

本発明は、磁気ディスク装置のスライダ・パッドから無鉛ハンダを除去する技術に関し、さらに詳細にはヘッド／スライダの再利用に適した態様でスライダ・パッドから無鉛ハンダを除去する技術に関する。

磁気ディスク装置では、スライダに形成されたヘッド（以後、ヘッドとスライダの一体構造をヘッド／スライダという。）が磁気ディスクの表面から極わずかの間隙を保ちながら浮上して磁気ディスクに対するデータの記録または再生を行う。ヘッド／スライダには磁気ディスクに対向する面に空気軸受面（以下、ＡＢＳという。）が形成されている。ＡＢＳは、回転する磁気ディスクの表面に発生した気流がＡＢＳと磁気ディスク表面との間を通過する際にスライダに浮力としての正圧が発生するように構成されており、場合によっては浮上時の姿勢安定のために負圧も発生するように構成されている。ヘッド／スライダは、フレキシャというバネ構造体に取り付けられている。フレキシャはヘッド／スライダが磁気ディスクの表面上を浮上している間、ヘッドと磁気ディスクの磁性層との間隔が所定の範囲に収まるようにピボット運動またはジンバル運動をする。

フレキシャはロード・ビームに取り付けられており、ロード・ビームはボイス・コイル・モータ（以下、ＶＣＭという。）で駆動されるアクチュエータ・アセンブリに取り付けられている。磁気ディスク装置には、データの通信や磁気ディスク装置の制御のための回路素子を搭載した回路基板が設けられており、回路基板とヘッドはリード線で電気的に接続されている。ヘッド／スライダの端面にはヘッドに接続されたスライダ・パッドが形成されており、スライダ・パッドの近辺に配置したリード線の端部に設けたリード・パッドとの間をハンダ接続している。

磁気ディスク装置の製造工程では、スライダ・パッドとリード・パッドを接続した後にリード線とヘッドを一体にした電気的な試験を行いリード線側に欠陥を見いだす場合がある。フレキシャの金属層にリード線となる配線層が一体として形成される配線一体型サスペンションでは、リード線を修理することは困難であり、また、ヘッド／スライダはコストが高いためにヘッド／スライダに欠陥がない場合は再利用している。ヘッド／スライダの再利用のためには、スライダ・パッドとリード・パッドとのハンダ接続を除去してフレキシャからヘッド／スライダを取り外す必要がある。

従来使用していた錫−鉛共晶合金ハンダは常温で比較的やわらかいため、常温で切削工具を使ってスライダ・パッドから削り落としてもスライダ・パッドを損傷させることがなく、ヘッド／スライダを再利用することができた。近年、環境汚染を防止するために多くの電気機器において無鉛ハンダ（鉛フリー・ハンダ）を使用するようになってきた。無鉛ハンダは固化すると錫−鉛共晶合金ハンダのような鉛含有ハンダに比べて硬いため、常温でスライダ・パッドから切削工具を使って削り落とそうとするとスライダ・パッドが損傷してヘッド／スライダを再利用できないという問題がある。

特許文献１は、ヒータにより実装基板をハンダ溶融点以下の温度に加熱し、フラックスに対するハンダ・ボールの剥離強度を小くし、その後吸着装置の粘着層を実装基板に転接してハンダ・ボールを粘着力で実装基板から剥離する技術を開示している。特許文献２は、フラックスの軟化温度よりも高く、ハンダ溶融温度よりも低い所定の温度に印刷配線板を加熱し、印刷配線板の表面をブラシで擦ると共に擦った実装面の領域のエアーを吸引して実装面に付着したハンダ・ボールを剥離し吸収する技術を開示している。特許文献３は、加熱水蒸気でフラックスを軟化させ、吹き付け力でフラックスおよびハンダ・ボールを除去する技術を開示している。特許文献４は、ハンダを軟化する温度まで加熱して削り刃で削り落とす技術を開示している。
特開平７−１０６７３９号公報 特開平５−１５２７２７号公報 特開平１−１３０５９０号公報 特開平１１−２６９１８号公報

スライダ・パッドはスライダの表面に形成された小さな導電領域であり機械的な強度が弱く、ハンダを除去する際にはスライダ・パッドにストレスを与えると破損してヘッド／スライダを再利用することができなくなる。そのために熱を加えて固化したハンダを軟化させる方法が考えられるが、ヘッド／スライダをリフロー炉に入れるとヘッドにも熱が加わって損傷する可能性があるので好ましくない。特に無鉛ハンダは融点が高いため、リフロー炉を融点近辺の温度に設定したとしてもヘッドを損傷する可能性が一層高まる。

レーザ・ビームなどで局所的にハンダに熱を加える方法を採用するとすれば、ハンダの表面から融解が始まって融解したハンダの飛沫がスライダ表面に付着してしまい、スライダ・パッド間が短絡してヘッド／スライダの再利用が困難になる。さらに、スライダ・パッドとリード・パッドとの再接続にレーザ照射によるハンダ・ボール接続方式を採用する場合には、スライダ・パッドの表面が平坦でないとハンダ・ボールを正確な位置に仮置きできない。この点、ハンダを融解させてスライダ・パッドから除去する方式ではスライダ・パッドの表面にハンダの凹凸が残ってしまうのでハンダ・ボール接続ができなくなる。

そこで本発明の目的は、無鉛ハンダを磁気ディスク装置のスライダ・パッドから除去する方法および装置を提供することにある。さらに本発明の目的は、スライダ・パッドから無鉛ハンダのハンダ・フィレットを切断してヘッド／スライダを再利用する方法を提供することにある。さらに本発明の目的は、無鉛ハンダを除去したヘッド・スライダを使用した磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の第１の態様は、磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドから無鉛ハンダを除去する方法であって、前記無鉛ハンダを除去する切削工具を提供するステップと、前記切削工具を前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度に加熱するステップと、前記加熱した切削工具で、前記スライダ・パッドから前記無鉛ハンダを除去するステップとを有する無鉛ハンダの除去方法を提供する。

スライダ・パッドに付着する無鉛ハンダは、加熱した切削工具で軟化させて除去する。切削工具の温度は、無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度にすることで、除去する際にスライダ・パッドを損傷することがなくなる。さらに、融解したハンダがスライダ・パッド間を短絡したり、スライダ・パッド表面に固まりとなって付着したりすることがなくなるため、ヘッド／スライダの再利用に適した除去をすることができる。切削工具の温度は、切削工具が無鉛ハンダに接触してハンダを除去している間も含めて、無鉛ハンダの融点と融点より２０℃低い温度の範囲に制御してもよい。

切削工具は、スライダ・パッドの表面に平行に移動することで、切除した跡を平坦にすることができるため、ヘッド／スライダを再利用する際ハンダ・ボール接続方式を採用することができる。スライダ・パッドに付着した無鉛ハンダがハンダ・フィレットであり、スライダ・パッドが金で形成されているときは、ハンダ・フィレットと金との間に金とハンダの合金層が形成される。切削工具でハンダを切除したスライダ・パッド側の切除面に、平坦な合金層または平坦なハンダが残ると、予備ハンダと同様の作用でハンダの再接続を容易にする。

本発明の第２の態様は、磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダを再利用する方法であって、リード線に設けたリード・パッドと前記ヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドとが無鉛ハンダのハンダ・フィレットで接続されたフレキシャ・アセンブリを提供するステップと、前記無鉛ハンダを切断する切削工具を提供するステップと、前記切削工具を前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度まで加熱するステップと、前記加熱した切削工具で、前記ハンダ・フィレットと前記スライダ・パッドとの境界近辺を切断するステップと、前記ヘッド／スライダを前記フレキシャ・アセンブリから取り外すステップと、を有するヘッド／スライダの再利用方法を提供する。

本発明の第３の態様は、磁気ディスクと、スライダ・パッドが形成されたヘッド／スライダとリード・パッドが形成されたリード線を備え、前記スライダ・パッドと前記リード・パッドがハンダ接続されているフレキシャ・アセンブリと、前記フレキシャ・アセンブリを支持するアクチュエータ・アセンブリとを有し、前記スライダ・パッドのハンダ接続の面が、前記スライダ・パッドに接続されていた無鉛ハンダのハンダ・フィレットを前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度まで加熱した切削工具で除去して形成された磁気ディスク装置を提供する。

本発明の第４の態様は、磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドから無鉛ハンダのハンダ・フィレットを切断する装置であって、前記ヘッド／スライダが取り付けられたフレキシャ・アセンブリを固定するステージと、切削工具を送り出す送出部と、前記切削工具に対する前記ヘッド・スライダの位置を検出する位置検出部と、前記切削工具の温度を前記無鉛ハンダが軟化し融点以下の温度に制御する温度制御部と、前記位置検出部の信号を受けて前記ステージ又は前記送出部に位置制御信号を送る制御部とを有する無鉛ハンダの切断装置を提供する。

本発明により、無鉛ハンダを磁気ディスク装置のスライダ・パッドから除去する方法および装置を提供することができた。さらに本発明により、スライダ・パッドから無鉛ハンダのハンダ・フィレットを切断してヘッド／スライダを再利用する方法を提供することができた。さらに本発明により、無鉛ハンダを除去したヘッド・スライダを使用した磁気ディスク装置を提供することができた。

つぎに本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図面全体をとおして同一構成要素には同一参照番号を付すことにする。図１は、本発明の実施の形態に供する磁気ディスク装置５０の概略構成を示す平面図である。ベース５２はベース・カバー（図示せず。）と共に密閉空間を形成し、内部にアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ５４、磁気ディスク６６、ランプ６４、および回路基板に接続される外部端子７１などを収納する。磁気ディスク６６は、スピンドル軸６８の周りを下部に設けたスピンドル・モータ（図示せず。）で回転するようにスピンドル・ハブ（図示せず。）に固定しており、少なくとも一面には磁性層を形成している。磁気ディスク６６は、２枚以上を積層することもできる。磁気ディスク６６が回転する方向がアクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ５４との関係で、矢印Ａの場合を正回転といい、矢印Ｂの場合を逆回転という。正回転と逆回転の相違は、主としてスライダにおけるヘッドの位置に現れるが、本発明は正回転および逆回転のいずれの磁気ディスク装置に適用することもできる。

アクチュエータ・ヘッド・サスペンション・アセンブリ５４は、アクチュエータ・アセンブリ５７とヘッド・サスペンション・アセンブリ（以下、ＨＳＡという。）６２でピボット軸５８を中心に回動可能なように構成している。アクチュエータ・アセンブリ５７は、ＨＳＡ６２を取り付けるアクチュエータ・アーム５６と、ボイス・コイル（図示せず。）を保持するコイル・サポート５９と、アクチュエータ・アーム５６とコイル・サポート５９の連絡部分に当たるピボット・ハウジングで構成している。ボイス・コイルと共にボイス・コイル・モータを構成するために、ボイス・コイル・ヨーク６０をベースに設け、ボイス・コイル・ヨーク６０の裏側には永久磁石であるボイス・コイル・マグネット（図示せず。）を取り付けている。

ＨＳＡ６２は、後に詳細を説明するロード・ビームとフレキシャ・アセンブリで構成する。ロード・ビームの先端には、マージ・リップ７０を形成し、磁気ディスク６６が回転を停止する前に、マージ・リップ７０をランプ６４の退避面まで摺動させてヘッド／スライダを磁気ディスク６６の表面上から退避させるいわゆるロード・アンロード方式を実現する。ただし本発明は、ロード・アンロード方式の磁気ディスク装置への適用に限定するものではなく、コンタクト・スタート・ストップ方式の磁気ディスク装置に適用することも可能である。マージ・リップ７０、ＨＳＡ６２、およびアクチュエータ・アーム５６は、磁気ディスク６６の記録面に対応するように積層構造として形成する。アクチュエータ・アセンブリ５７には中継端子７３を設け、一端をヘッドに接続した配線トレース（図示せず。）と、一端を外部端子７１に接続したフレキシブル・プリント回路基板７４との接続を行う。

図２は、ＨＳＡ６２の構成を説明する斜視図である。ＨＳＡ６２は、マウント・プレート７９、２ピースのロード・ビーム７５ａ、７５ｂ、ヒンジ７７、およびフレキシャ・アセンブリ１００で構成している。フレキシャ・アセンブリ１００は、後に説明するように配線一体型の構造を採用しており配線トレース１０５を有する。フレキシャ・アセンブリ１００のフレキシャ・タング（図３の参照番号１０１参照。）には、磁気ディスク６６の記録面と向き合う面側にヘッド／スライダ１０３を取り付ける。

フレキシャ・アセンブリ１００は、スポット溶接または接着剤でロード・ビーム７５ａ、７５ｂ、ヒンジ７７に固定し、さらにマウント・プレート７９、ロード・ビーム７５ａ、７５ｂ、およびヒンジ７７も、スポット溶接または接着剤で一体になるように固定する。マウント・プレート７９をスエージ加工してＨＳＡ６２をアクチュエータ・アーム５６に固定する。ロード・ビーム７５ａ、７５ｂはアクチュエータ・アセンブリ５７と共に回動してヘッド／スライダ１０３を所定のトラックまで運ぶと共に、ヘッド／スライダ１０３を磁気ディスク６６の表面に押しつける押付荷重を供給する。ヘッド／スライダ１０３は、空気軸受面が空気流から受ける浮力である正圧とロード・ビーム７５による押付荷重のバランスのもとで回転する磁気ディスク６６の表面から一定の間隔を維持して浮上する。

配線トレース１０５は、一端がヘッド・スライダに形成されたスライダ・パッド（図６、図８参照）に接続され、他端が中継端子７３に接続されている。配線一体型フレキシャ・アセンブリは一般に、ヘッド／スライダを支持する構造体としての金属層と、配線トレースを構成する導体層と、金属層と導体層とを絶縁する誘電体層を積層し、導体層の上に腐食防止のために適宜カバー層を設けたりメッキ処理を施したりする。このような積層構造を備える配線一体型フレキシャ・アセンブリには、製造方法の相違により、アディティブ・タイプ、サブトラクティブ・タイプ、およびフレキシブル基板タイプの３つのタイプがある。

アディティブ・タイプは、フォトリソグラフィ技術を用いて各層を順番に積み上げていく方法である。サブトラクティブ・タイプは、金属層、誘電体層、導体層、およびカバー層等で予め形成したシートをエッチングして所定の構造を形成する方法である。フレキシブル基板タイプは、誘電体層、導体層、およびカバー層で所定の形状に形成したフレキシブル・プリント回路基板を金属層の上に貼り付ける方法である。本実施の形態にかかるフレキシャ・アセンブリ１００はアディティブ・タイプであるが、本発明はいずれのタイプの配線一体型フレキシャ・アセンブリに適用することもできる。さらに本発明は、配線一体型フレキシャ・アセンブリに限らず、フレキシャとリード線が分離している形態のＨＳＡにも適用することができる。

図３および図４は、配線一体型フレキシャ・アセンブリ１００の構造を説明するための図である。図３は、図２に示したフレキシャ・アセンブリ１００を拡大してロード・ビームの上から見た平面図（Ａ）および下から見た平面図（Ｂ）である。図３（Ｂ）には、フレキシャ・アセンブリを組み立てるためのスポット溶接の位置を示す様々な溶接スポットを示している。図３（Ｂ）は、ヘッド／スライダ１０３の取り付け場所であるフレキシャ・タング１０１を示している。フレキシャ・アセンブリ１００はロード・ビーム７５ａに対して、溶接スポット１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃの３カ所で固定しており、フレキシャ・タング１０１は、ジンバル運動を可能にするためにロード・ビーム７５ａに固定していない。

図４は、図３に示した配線一体型フレキシャ・アセンブリ１００の積層構造を示す図である。フレキシャ・アセンブリ１００は、上述のとおりフォトリソグラフィック・エッチング工程、蒸着工程などの半導体加工技術を用いて形成する。図４（Ａ）には、複数の層を積層して完成したフレキシャ・アセンブリ１００を示し、フレキシャ・アセンブリ１００を構成する各層の構造を図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）に示す。図４（Ａ）は、完成したフレキシャ・アセンブリ１００を磁気ディスク６６側から見た図であり、ヘッド／スライダ１０３は図の簡略化のために省略してある。図４（Ｂ）〜図４（Ｅ）は、磁気ディスク表面に向かって積層していく順番で描いている。

図４（Ｂ）は金属層１１１の平面を示しており、材料として３００シリーズのステンレス鋼の中から、板厚が０．０２ｍｍのＳＵＳ３０４を選定している。また、金属層１１１の材料はステンレス鋼に限定するものではなく、ベリリウム、銅またはチタンなどの他の硬質のバネ材料を選択することもできる。金属層１１１は、フレキシャ・タング１０１およびプラットフォーム２１４を含む。

図４（Ｃ）は、金属層１１１と導体層１１５とを絶縁するためにポリイミドで形成した誘電体層１１３の平面を示す。誘電体層１１３は、導体層１１５のパターンに合わせた形状で金属層１１１の上に積層する。本実施の形態では、誘電体層の厚さを０．０１ｍｍに選択している。なお、誘電体層１１３の一部はフレキシャ・タング１０１の上にも積層している。

図４（Ｄ）は、ヘッドに対する配線パターンである導体層１１５を示している。本実施の形態では、純粋な銅（pure copper）を０．０１ｍｍの厚さになるように積層してパターン化している。導体層の材料は、銅に限定するものではなく、アルミニウムや銀等の他の材料であってもよい。図４（Ｅ）は、導体層１１５の表面を保護するためのカバー層１１７のパターンを示しており、厚さ０．００３ｍｍ程度のポリイミドの層を導体層１１５の上に付着させている。誘電体層１１３、導体層１１５、およびカバー層１１７は一体となって、配線トレース１０５を構成する。金属層１１１、誘電体層１１３、導体層１１５、およびカバー層１１７の各厚さは例示であって、本発明の範囲をこれらに限定するものではない。

図５は、図４に示したフレキシャ・アセンブリ１００の先端部を拡大した図である。本明細書において、ＨＳＡ６２のマージ・リップ７０側を先端側といい、アクチュエータ・アーム５６側を支持端側ということにする（図１参照）。フレキシャ・アセンブリ１００の先端側の溶接スポット１１２ａと支持端側の溶接スポット１１２ｂとの間には、金属層１１１の一部であるフレキシャ・タング１０１を形成している。フレキシャ・タング１０１には、溶接スポット１１２ａと１１２ｂとを結ぶ中心線上であってフレキシャ・タング１０１のほぼ中央に、ディンプル・コンタクト・ポイント（以下、ＤＣＰという。）２０５を定義している。ＤＣＰ２０５は、フレキシャ・タングが裏側（紙面の裏側に相当する。）でロード・ビーム７５ａに形成したディンプルと接触して、ジンバル運動の支点を構成する。さらに、フレキシャ・タング１０１の表側（紙面の手前に相当する。）には、接着剤でヘッド／スライダ１０３を取り付ける。

先端側の支持領域２２０は、金属層１１１の一部であり溶接スポット１１２ａでロード・ビーム７５ａにスポット溶接する。溶接スポット１１２ａの近辺の縁部からは、帯状の一対の主アーム２０４が溶接スポット１１２ａと１１２ｂを結ぶ中心線に対して対称に支持端側に延びている。主アーム２０４は、フレキシャ・タング１０１の周囲を囲んで支持端側に延びており、一対の位置２２５で副アーム２０６と一体となって、一対の支持アーム２０８を形成しフレキシャ・タング１０１のリーディング・エッジ２２３を支持する。主アーム２０４、副アーム２０６、支持アーム２０８はすべて金属層１１１の一部である。

ここでリーディング・エッジ２２３とは、フレキシャ・タング１０１にヘッド／スライダ１０３を取り付けたときにヘッドが位置する側と反対側のフレキシャ・タングの端部をいう。フレキシャ・タング１０１のリーディング・エッジに対して反対側の端部をトレイリング・エッジという。本明細書においては、リーディング・エッジおよびトレイリング・エッジという用語は、フレキシャ・タングに取り付けたヘッド／スライダ１０３に対しても用いるものとする。

本実施の形態にかかるフレキシャ・アセンブリ１００は、順回転の磁気ディスク装置に適応するものであり、図１において磁気ディスク６６はフレキシャ・タング１０１に対して支持端側から先端側に向かう矢印Ａで示す方向に回転する。磁気ディスク表面に生じた粘性気流はヘッド／スライダ１０３のリーディング・エッジ側から空気軸受面とディスク表面との間に入り込みトレイリング・エッジ側から出ていくように流れて、ヘッド／スライダ１０３に浮力を与える。

金属層１１１の一部である支持領域２２２は、溶接スポット１１２ｂでロード・ビーム７５ａにスポット溶接する。溶接スポット１１２ｂの近辺から１対の副アーム２０６が先端側に向かって対称に延びている。フレキシャ・タング１０１には、誘電体層１１３の一部である複数のポリイミドの島状領域２２４が付着している。島状領域２２４は、フレキシャ・タング１０１の上にヘッド／スライダ１０３を接着剤で接着する際のスライダの姿勢制御を目的とするものであり、図４（Ｃ）の誘電体層１１３またはカバー層１１７の付着工程で金属層１０１に積層している。さらに、一対の配線トレース１０５が支持端側の支持領域２２２からフレキシャ・タング１０１のトレイリング・エッジ側まで中心線に平行に延びている。配線トレース１０５は、支持領域２２２では金属層１１１に付着しているが、支持領域２２２から分離した後は、金属層１１１の他の領域に付着することなくフレキシャ・タング１０１近くの支持アーム２０８まで延びている。

一対の配線トレース１０５は、導体層が各２本ずつに分かれており全体で４本のリード線として構成されている。フレキシャ・タング１０１のトレイリング・エッジ側には、リード線をヘッド／スライダ１０３のトレイリング・エッジ側の端面に設けたスライダ・パッドに接続する際、リード線の端部をスライダ用パッドに位置合わせするためのプラットフォーム２１４を形成している。図６は、リード・パッドとスライダ・パッドとを無鉛ハンダでハンダ・ボール接続するときの状態を説明する図である。図６（Ａ）は、フレキシャの支持構造を構成する金属層１０１と、金属層１０１の一部であるプラットフォーム２１４が示されている。

金属層１０１と、プラットフォーム２１４の上には、それぞれ誘電体層２２４と１１３が積層されている。誘電体層１１３の上には、リード線を構成する導体層１１５が積層されている。以後、導体層１１５をリード線１１５ともいうことにする。リード線１１５の先端には、リード・パッド２３５が形成されている。誘電体層２２４の上には接着剤でヘッド／スライダ１０３が固定されている。ヘッド／スライダ１０３にはスライダ本体１１０に磁気ヘッド１０２が形成されており、スライダ本体１１０の端面１０６には、磁気ヘッド１０２に接続されたスライダ・パッド１０４が形成されている。スライダ・パッド１０４は、リード線の本数に対応して４個形成されている。磁気ヘッド１０２とスライダ・パッド１０４とは、スライダ本体１１０の内部で接続されている。スライダ本体１１０の端面１０８はＡＢＳである。

図６（Ａ）に示すように、リード・パッド２３５のハンダ接続の面とスライダ・パッド１０４のハンダ接続の面は直角に配置されている。リード・パッド２３５とスライダ・パッド１０４をハンダ・ボール接続するには、最初にリード・パッド２３５の面とスライダ・パッド１０４の面がつくる９０度の角度を４５度ずつに分ける平面が鉛直方向に向くようにＨＳＡ６２を治具に固定する。つぎに、リード・パッド２３５とスライダ・パッド１０４の間に無鉛ハンダで製造した球形のハンダ・ボール２３３を仮置きする。つづいて、図６（Ａ）の矢印Ａの方向からハンダ・ボール２３３にレーザ光線を照射してこれを融解した後レーザ光線を停止して放置・冷却すると、ハンダ・フィレット２３７が形成されてリード・パッド２３５とスライダ・パッド１０４は電気的に接続される。

ハンダ・ボール接続では、ハンダ・ボール２３３をレーザ光線でリフローする際、融解したハンダが一方のパッドに強く引き付けられてハンダ・フィレット２３７が他方のパッドに接続していなかったり、ハンダ・フィレット２３７とパッドとの接続面積や接続強度が足りなかったり、隣のパッドと短絡してしまったりというような様々な接続不良を発生することがあるため、スライダ・パッド１０４とリード・パッド２３５の相互の配置関係や表面状態を厳しく規定している。スライダ・パッド１０４とリード・パッド２３５をハンダ・ボール接続した後は、図１の中継端子から配線トレース１０５とヘッド１０２を一括した電気的な試験を行う。

配線トレース１０５またはハンダ・フィレット２３７に不良を検出したときは、フレキシャ・アセンブリ１００のうちでヘッド／スライダ１０３を再利用する。よって、再利用にかかるヘッド／スライダ１０３に設けられたスライダ・パッド１０４の寸法および表面状態が再利用時に良好なハンダ接続を実現する上で重要である。たとえば、スライダ・パッド１０４の面が傾斜していたりすると、ハンダ・ボールを仮置きした際ハンダ・ボールは図６（Ａ）の手前方向または奥行き方向に転がり落ちたり、正確な位置からずれてしまう。また、スライダ本体１１０の端面１０６に対するスライダ・パッド１０４の厚さは、元のスライダ・パッドの厚さの公差の範囲に納めないと良質なハンダ・ボール接続が困難になる。

さらに、スライダ・パッド１０４の表面は適切なハンダ濡れ性を保持していることが望ましい。したがって、ヘッド／スライダ１０３のスライダ・パッド１０４からハンダ・フィレット２３７を除去する際には、スライダ・パッド１０４を損傷させないだけでなく、ハンダ・ボールによる再接続が良好に行える状態にしておく必要がある。

図７は、無鉛ハンダ切断装置３００の概略ブロック図である。Ｘ−Ｙステージ３１３は、フレキシャ・アセンブリ１００をヘッド／スライダ１０３のＡＢＳ１０８が上を向くように固定して、制御部３０１から位置制御信号を受けとって水平面においてＸ−Ｙ方向に精密に移動することができる。Ｘ−Ｙステージ３１３は、フレキシャ・アセンブリ１００に代えてＨＳＡ６２を固定するようにしてもよい。位置検出部３１５は、ヘッド／スライダ１０３の切削工具３０９に対する位置を非接触で計測する装置で、レーザ変位形などで構成することができる。レーザ変位計は投光光学系から放射したレーザ光線をヘッド／スライダの側面に照射し、反射光を受光光学系で集光してヘッド／スライダ１０３の送出部３０３に対するＸ−Ｙ方向の位置を演算して制御部３０１に送る。

送出部３０３は、制御部３０１の制御のもとで切削工具３０９をヘッド／スライダに向けて垂直方向（Ｚ方向）に送り出してハンダ・フィレット２３７を切削する。切削工具３０９がハンダ・フィレット２３７を切削するスライダ・パッド１０４の厚さ方向（Ｘ方向）の切削位置は、図８で説明するようにヘッド／スライダ１０３のスライダ・パッドが形成されている端面１０６に対する位置として画定される。端面１０６に対する切削工具３０９の切削位置を画定するために、Ｘ−Ｙステージ３１３が制御部３０１から位置制御信号を受けとって移動することに代えて、送出部３０３が制御部３０１から位置制御信号を受けとって移動するようにしても良い。

切削工具３０９には、ヒータ３０７と温度センサ３１１が埋め込まれている。温度制御部３０５には、温度設定部が設けられておりハンダ・フィレット２３７の融点に応じてヒータ３０７に流す電流を制御することができる。温度制御部３０５は、温度設定部で切断にかかる無鉛ハンダの融点を設定すると切削工具３０９の刃３０９ａの温度がハンダ・フィレット２３７の融点を超えないで、かつ、できるだけ融点に近い温度になるようにヒータ電流を制御する。

刃３０９ａの温度を所定の値にするために、予め刃の部分に温度センサを取り付け、温度設定部の設定温度と刃３０９ａの温度の関係を実験で定めておく。切断装置３００は、温度制御部３０５の温度設定部で融点温度Ｋ℃を設定すると、ハンダ・フィレットの切断中に刃３０９ａの温度を（Ｋ−１０℃）±１０℃で制御できる。すなわち、無鉛ハンダの融点と融点より２０℃低い温度に刃３０９ａを加熱する。この結果、切削工具３０９は、切断中にハンダ・フィレット２３７を融解することもなく、かつ、切断が容易な程度まで軟化させることができる。

温度センサ３１１は、切断中にヒータの発熱が適正であるかどうかを監視し、異常がある場合は温度制御部３０５から制御部３０１に信号を出して切断作業を中断する。刃３０９ａの温度が融点より高くなるとハンダ・フィレット２３７が融解してスライダ・パッド１０４間で短絡を生じたり、スライダ・パッド１０４の表面にハンダの固まりができてスライダ・パッドの表面が平坦にならなかったりしてヘッド／スライダ１０３を再利用することが困難になる。

特に再接続にハンダ・ボール接続をする場合には、これらの影響は大きい。さらに、刃３０９ａの温度が上がりすぎるとヘッド１０２に熱が伝わって性能低下を招くことがある。刃３０９ａの温度が低すぎると、無鉛ハンダを十分に軟化させることができないため、その状態で送出部３０３が切削工具を送り出していくとスライダ・パッド１０４を損傷してしまいヘッド／スライダ１０３を再利用することができなくなる。

制御部３０１は、ハンダ除去装置３００の動作全体を制御する。制御部３０１は、位置検出部３１５から、ヘッド／スライダ１０３の送出部３０３に対する位置信号を受けとり、ヘッド／スライダ１０３が所定の位置にきたときにＸ−Ｙステージまたは送出部３０３の移動動作を停止させる。この時点で、切削工具３０９とヘッド／スライダ１０３の位置関係が画定される。制御部３０１は、温度制御部３０５から温度条件が成立していることを示す信号を受けとり、位置検出部３１５から位置条件が成立していることを示す信号を受け取ると、送出部３０３に切断開始信号を送る。制御部３０１は、切断作業中に温度制御部３０５から温度センサ３１１が検知した温度異常の信号を受けとると、送出部３０３に停止信号を送って切断作業を中断させる。

図８は、切削工具によるハンダ・フィレットの切断位置を説明する図である。図８（Ａ）は、ヘッド／スライダ１０３の部分的な断面を示し、図８（Ｂ）は、スライダ・パッド１０４の正面を示す。図８（Ｂ）には、図の簡略化のためにハンダ・フィレット２３７の記載をしていない。ヘッド／スライダ１０３には、４つのスライダ・パッド１０４にそれぞれ対応して銅パッド１０９が設けられている。銅パッド１０９は、ヘッドに接続されており、一部がスライダ本体の端面１０６から露出している。銅パッド１０９の表面には金のスライダ・パッド１０４が形成されている。

図８（Ａ）に示すようにスライダ・パッド１０４にハンダ・フィレット２３７が形成された状態では、リフロー時の熱でスライダ・パッド１０４の表面部分１０４ａがハンダと金の合金層または金属間化合物層に変質する。たとえば、無鉛ハンダとして、Ｓｎ−Ａｇ系を採用すれば、錫、銀、および金の合金層１０４ａが形成される。切削工具３０９の刃３０９ａの位置が、端面１０６から間隔Ｘ離れた矢印Ｂで示す合金層１０４ａの表面となるようにＸ−Ｙステージの位置または送出部の位置を調整する。本実施例においてスライダ・パッド１０４のスライダ端面１０６からの厚さＸは１０μｍで、合金層の厚さは約５μｍである。

このような切削位置に切削工具３０９の刃３０９ａを設定したとき、スライダ・パッド１０４の厚さＸに対する公差およびＸ−Ｙステージの位置決め精度を考慮すると、実際の刃３０９ａが通過する位置は、合金層１０４ａに近いハンダ・フィレット２３７または合金層１０４ａとなる。合金層１０４ａの下部にある金だけの層が露出すると、ヘッド／スライダ１０３を再利用してハンダ・ボール接続をする際に、スライダ・パッド１０４の厚さが変化しすぎて良質のハンダ・フィレット２３７を形成することが困難になるので好ましくない。ハンダ・フィレット２３７を切断した後に厚いハンダ・フィレット２３７の層が合金層１０４ａの上に残ることにも同様の問題がある。

いかなる場合にも銅パッド１０９が露出しないように端面１０６に対する切削工具の位置を画定する。図８（Ｂ）に示すように、４つのスライダ・パッド１０４に対して、４つの切削工具３０９が一体として動くように送出部３０３に保持され、４つのハンダ・フィレット２３７が同時に切除される。１つのスライダ・パッドの縦横の寸法は、１３５μｍないし１４０μｍである。

図９および図１０を参照して、ハンダ・フィレット２３７を切断してヘッド／スライダ１０３を再利用する手順を説明する。図９は、ハンダ・フィレット２３７を切断するときの状態を説明する図で、図１０は再利用の手順を説明するフローチャートである。ブロック４０１ではフレキシャ・アセンブリ１００をＸ−Ｙステージ３１３に固定する。ハンダ・フィレット２３７は、Sn(85-95 wt%)/Ag(1-3 wt%)/Bi(1-5 wt%)/Cu(1 wt%以下)の組成からなる無鉛ハンダで形成されており、その融点は２１０℃〜２１６℃である。ここに成分比は重量パーセントで示している。

ブロック４０３で、切削工具３０９を加熱するために温度制御部３０５の設定温度を２１０℃に設定する。ハンダ・フィレット２２７の切断を開始すると、切削工具３０９の温度は若干低下するが、温度制御部３０５の温度設定部で温度を２１０℃に設定しておくと、ハンダ・フィレット２３７の切削中も含めて刃３０９ａの温度を２００℃±１０℃にすることができる。したがって、刃３０９ａの温度がハンダの融点を超えることはなく、融点以下で装置の性能上最も高い温度に維持されていることになるため、無鉛ハンダを軟化して切断によるストレスをスライダ・パッドに与えないようにすることができる。

ブロック４０５では、制御部３０１が位置検出部３１５の信号に基づいてＸ−Ｙステージ３１３に位置制御信号を送り、Ｘ−Ｙステージは制御信号に従って動作してＸ−Ｙ方向の所定の位置で停止する。Ｘ方向は、図８（Ａ）に示した、合金層１０４ａの表面を切断位置の目標にするために端面１０６からの所定の距離として位置決めし、Ｙ方向は、図８（Ｂ）に示したように、切削工具３０９とスライダ・パッド１０４が位置整合するように位置決めする。この状態を図９（Ａ）に示す。刃３０９ａの温度条件およびヘッド／スライダ１０３の位置条件が成立すると、制御部３０１はブロック４０７で送出部３０３に切断開始信号を送りハンダ・フィレット２３７の切断を開始する。ハンダ・フィレット２３７を切断したスライダ・パッド１０４側の切断跡が平坦になるように、切削工具３０９はスライダ・パッド１０４の表面に対して平行に移動していく。

実際の切断位置は、合金層１０４ａの表面を目標位置として、スライダ・パッドの厚さＸの公差とＸ−Ｙステージの位置決め精度に依存して決まる。切断時の状態を図９（Ｂ）ないし図９（Ｄ）に示す。図９（Ｄ）においてハンダ・フィレット２３７がスライダ・パッド１０４から完全に切り離されたたとき、スライダ・パッド１０４の表面は、平坦な合金層１０４ａまたは平坦なハンダ・フィレット２３７の切断跡になっている。したがって、ヘッド／スライダ１０４を他のフレキシャ・アセンブリのリード・パッドに接続するとき、スライダ・パッドの高さは公差の範囲に収まり、表面が平坦であるためハンダ・ボール２３３をパッド間の正確な位置に仮置きすることができる。

さらに、切断跡となる合金層１０４ａまたはハンダ・フィレット２３７は、予備ハンダと同様の作用を発揮してハンダ濡れ性が向上し、ハンダの再接続を容易にする。また、ハンダ・フィレット２３７が切断される部分は、刃３０９ａで軟化させられているため、切断時にスライダ・パッド１０４に与える機械的ストレスは小さく、スライダ・パッド１０４を損傷することもない。ハンダ・フィレットの軟化は、切削工具３０９を通じて行うのでヘッド／スライダのヘッドに与える熱的ストレスも小さい。また、刃３０９ａの温度は無鉛ハンダの融点以下に制御されているため、ハンダが融解することもない。

ブロック４０９では、図９（Ｄ）のようにハンダ・フィレット２３７がスライダ・パッド１０４から切断された後、ヘッド／スライダ１０３はフレキシャ・タング１０１から取り外される。ブロック４１１では、取り外されたヘッド／スライダ１０３は他のフレキシャ・アセンブリに取り付けられて無鉛ハンダでハンダ・ボール接続方式により再接続される。スライダ・パッド１０４は、最初のハンダ・ボール接続の際に加えられるリフローの熱で収縮するが、再接続のリフローでもさらに収縮して縦横の寸法が小さくなる。したがって、一度だけハンダ接続したスライダ・パッドと再接続したスライダ・パッドでは、公差以上に縦横の寸法が異なるため、両者を区別することができる。

本発明においてハンダ・フィレットの形成は最初の接続および再接続において、無鉛ハンダ・ボールのリフローによる接続方式に限定するものではなく、無鉛の糸ハンダをハンダ・コテで接続したり、ボール形状以外の無鉛ハンダ塊をリフローして接続したりするなどの他のいかなる方法を採用しても良い。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の実施の形態にかかる磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の実施の形態にかかるＨＳＡの構成を説明する図である。 フレキシャ・アセンブリ１００の構造を説明するための図である。 フレキシャ・アセンブリ１００の構造を説明するための図である。 図４（Ａ）に示したフレキシャ・アセンブリ１００を拡大した図である。 リード・パッドとスライダ・パッドをハンダ・ボール接続するときの状態を説明する図である。 無鉛ハンダ切断装置の概略ブロック図である。 切削工具によるハンダ・フィレットの切断位置を説明する図である。 ハンダ・フィレットを切断するときの状態を説明する図である。 ハンダ・フィレットを切断してヘッド／スライダを再利用する手順を説明するフローチャートである。

符号の説明

５０ 磁気ディスク装置
５７ アクチュエータ・アセンブリ
６２ ヘッド・サスペンション・アセンブリ（ＨＳＡ）
６６ 磁気ディスク
１００ フレキシャ・アセンブリ
１０１ フレキシャ・タング
１０２ ヘッド
１０３ ヘッド／スライダ
１０４ スライダ・パッド
１０５ 配線トレース（リード線）
１０６ スライダの端面
１０８ 空気軸受面（ＡＢＳ）
１１０ スライダ本体
１１１ 金属層
１１３、２２４ 誘電体層
１１５ 導体層（リード線）
１１７ カバー層
２１４ プラットフォーム
２３３ ハンダ・ボール
２３５ リード・パッド
２３７ ハンダ・フィレット
３００ 無鉛ハンダ切断装置
３０９ 切削工具

Claims (20)

1. 磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドから無鉛ハンダを除去する方法であって、
   前記無鉛ハンダを除去する切削工具を提供するステップと、
   前記切削工具を前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度に加熱するステップと、
   前記加熱した切削工具で、前記スライダ・パッドから前記無鉛ハンダを除去するステップと
   を有する無鉛ハンダの除去方法。
2. 前記切削工具を加熱するステップが、前記切削工具の刃の温度が前記無鉛ハンダの融点と該融点より２０℃低い温度の間となるように加熱するステップを含む請求項１記載の無鉛ハンダの除去方法。
3. 前記無鉛ハンダを除去するステップが、前記無鉛ハンダに前記切削工具が接触している間前記切削工具の刃を前記無鉛ハンダの融点と前記融点より２０℃低い温度との間に維持するステップを含む請求項１記載の無鉛ハンダの除去方法。
4. 前記無鉛ハンダを除去するステップが、前記切削工具の刃を前記スライダ・パッドが形成された前記ヘッド／スライダの表面から一定の距離を保った位置にある前記スライダ・パッドの表面に平行な平面に沿って移動させるステップを含む請求項１記載の無鉛ハンダの除去方法。
5. 前記無鉛ハンダがハンダ・ボール接続されたハンダ・フィレットである請求項１記載の無鉛ハンダの除去方法。
6. 前記スライダ・パッドが金で形成されている請求項１記載の無鉛ハンダの除去方法。
7. 前記無鉛ハンダがリード・パッドと前記スライダ・パッドを接続するハンダ・フィレットであり、前記スライダ・パッドの表面に前記金と前記無鉛ハンダとの合金層が形成されている請求項６記載の無鉛ハンダの除去方法。
8. 前記無鉛ハンダを除去するステップが、前記切削工具による切削跡で前記金の上に形成された前記合金層を平坦にするステップを含む請求項７記載の無鉛ハンダの除去方法。
9. 前記無鉛ハンダを除去するステップが、前記切削工具による切削跡で前記合金層の上に付着した前記ハンダ・フィレットを平坦にするステップを含む請求項７記載の無鉛ハンダの除去方法。
10. 磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダを再利用する方法であって、
    リード線に設けたリード・パッドと前記ヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドとが無鉛ハンダのハンダ・フィレットで接続されたフレキシャ・アセンブリを提供するステップと、
    前記無鉛ハンダを切断する切削工具を提供するステップと、
    前記切削工具を前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度まで加熱するステップと、
    前記加熱した切削工具で、前記ハンダ・フィレットと前記スライダ・パッドとの境界近辺を切断するステップと、
    前記ヘッド／スライダを前記フレキシャ・アセンブリから取り外すステップと、
    を有するヘッド／スライダの再利用方法。
11. 前記フレキシャ・アセンブリが配線一体形サスペンションである請求項１０記載の再利用方法。
12. 前記取り外されたヘッド／スライダをフレキシャ・アセンブリに固定し前記スライダ・パッドと前記フレキシャ・アセンブリのリード線に設けたリード・パッドを無鉛ハンダのハンダ・ボール接続により再接続するステップを含む請求項１０記載の再利用方法。
13. 前記ハンダ・フィレットが、ハンダ・ボール接続により形成されている請求項１０記載の再利用方法。
14. 磁気ディスクと、
    スライダ・パッドが形成されたヘッド／スライダとリード・パッドが形成されたリード線を備え、前記スライダ・パッドと前記リード・パッドがハンダ接続されているフレキシャ・アセンブリと、
    前記フレキシャ・アセンブリを支持するアクチュエータ・アセンブリとを有し、
    前記スライダ・パッドのハンダ接続の面が、前記スライダ・パッドに接続されていた無鉛ハンダのハンダ・フィレットを前記無鉛ハンダが軟化しかつ融点以下の温度まで加熱した切削工具で除去して形成された磁気ディスク装置。
15. 前記スライダ・パッドと前記リード・パッドが無鉛ハンダのハンダ・ボール接続によるハンダ・フィレットで接続されている請求項１４記載の磁気ディスク装置。
16. 前記フレキシャ・アセンブリが配線一体型サスペンションである請求項１４記載の磁気ディスク装置。
17. 磁気ディスク装置に使用するヘッド／スライダに設けたスライダ・パッドから無鉛ハンダのハンダ・フィレットを切断する装置であって、
    前記ヘッド／スライダが取り付けられたフレキシャ・アセンブリを固定するステージと、
    切削工具を送り出す送出部と、
    前記切削工具に対する前記ヘッド・スライダの位置を検出する位置検出部と、
    前記切削工具の温度を前記無鉛ハンダが軟化し融点以下の温度に制御する温度制御部と、
    前記位置検出部の信号を受けて前記ステージ又は前記送出部に位置制御信号を送る制御部と
    を有する無鉛ハンダの切断装置。
18. 前記制御部が、前記切削工具による前記ハンダ・フィレットの切削位置を、前記スライダ・パッドが形成されている前記ヘッド／スライダの端面からの距離で画定する請求項１７記載の無鉛ハンダの切断装置。
19. 前記切削位置が、前記スライダ・パッドを構成する金属と前記無鉛ハンダとからなる合金層を前記ヘッド／スライダに残す位置である請求項１８記載の無鉛ハンダの切断装置。
20. 前記切削位置が、前記ハンダ・フィレットを前記ヘッド／スライダに残す位置である請求項１８記載の無鉛ハンダの切断装置。
    

Images