JP2837377B2 - 超音波接着用ボンディングツール、接着構造の製造方法、接着構造及びその超音波接着構造を用いた磁気ディスク記憶装置 - Google Patents

超音波接着用ボンディングツール、接着構造の製造方法、接着構造及びその超音波接着構造を用いた磁気ディスク記憶装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波接着に使
用するボンディングツールに関するもので、特に磁気デ
ィスク記憶装置の磁気ヘッドとワイアの接続に利用する
超音波接着を高信頼度で可能にするボンディングツー
ル、そのボンディングツールを用いた超音波接着構造の
製造方法、製造された超音波接着構造及びその超音波接
着構造を用いた磁気ディスク記憶装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク記憶装置に収納される磁気
ヘッドサスペンションアセンブリは、磁気ディスク上の
磁気の変化を読み取り又は電気信号を磁気の変化として
ディスク上に書き込む磁気ヘッドと、磁気ヘッドと制御
部間の電気信号の伝送のための金めっき銅線（以下、
「ワイア」という。）と、ワイア及び磁気ヘッドを支持
するアームにより構成され、アームはアクチュエータに
取付けられて、磁気ヘッドを磁気ディスク上の所定の位
置に移動させるために制御された動作を行う。ワイアの
径は、約３０μｍと極細であり、磁気ヘッドの被接着面
（約０．２ｍｍ四方で、銅の表面に金属が施された材料
で形成されており、以後、「接着パッド」という。）と
は、超音波接着技術を利用して接着されている。超音波
接着には、被接着物と接触しこれに超音波振動を与える
ボンディングツール（以下単に、「ツール」という。）
が使用される。図１は、ボンディングツール１０によ
り、磁気ヘッド２１の表面に形成された接着パッド２４
にワイア４０を超音波接着する工程の一部及び該工程を
経由して組立てられた磁気ヘッドサスペンションアセン
ブリ２０を示す。なお、以下の記述においては、磁気ヘ
ッド２１とワイア４０の接着は、磁気ヘッド２１側はす
べて接着パッド２４において行われることを前提にし
て、「磁気ヘッドとワイアを接着する」とは磁気ヘッド
の接着パッドにおける接着を意味するものとし、図面上
には接着パッドの記載を省略する。
【０００３】このような磁気ヘッド２１とワイア４０の
接着工程は、図２に示すような超音波ボンダ３０によ
り、顕微鏡３１下で実施される。ホーン３２にはツール
（図示せず）が取付けられ、ワーク取付け台３３には治
具を介して被接着物としての磁気ヘッド及びワイア（図
示せず）が装着される。ホーン３２には、超音波ボンダ
３０内部で生成した超音波振動が供給され、ツールに該
振動が伝達される。ツールの先端部は、所定の圧力で直
接ワイアと接触し、超音波振動をワイアを経由してワイ
アと磁気ヘッドの間に生成する。該振動により生ずる磁
気ヘッド及びワイア間の摩擦により、被接触表面の酸化
物層が除去され、局部温度上昇が加わり、被接着金属原
子間に結合力が生じて磁気ヘッドとワイアが接着され
る。
【０００４】この接着工程において、被接着物と接触し
て超音波振動を被接着物に伝達するツールは非常に重要
な役割を有する。ツールとその振動が供給されるワイア
間では、振動エネルギーをワイアに確実に伝達してワイ
アと磁気ヘッド間に超音波振動を生じさせるために、接
着工程中すべりを生ずることなく、確実にエネルギーの
供給が行われることが好ましく、従ってツール先端部の
形状が接着工程の信頼性に大きく影響を与える。従来か
らツールの材料としては、アルミチタンカーバイトや超
鋼等が使用されているが、ツール自体の耐摩耗性の点か
らはジルコニアが好ましい。ツール材料にジルコニアを
使用する場合、その先端部表面の形状は、従来一般に、
図３に示すＧＲＯＯＶＥ型及び図４に示すＣＯＮＣＡＶ
Ｅ型が用いられていた。ＧＲＯＯＶＥ型は、ツール先端
部１１に一本のツール溝１２を形成し、この溝１２（径
は約０．０３ｍｍ）によりツールのワイアに対する保持
性を確保させている。さらに、平坦な先端部表面にダイ
アモンドピンで機械的に傷をつけたり、固くて表面の粗
い物と摺合せたりするいわゆる表面粗しなる方法も試み
られていた。これら従来型のツールで超音波接着をした
場合、磁気ヘッド側の被接着面（接着パッド）の表面状
態（粗さ）が変化してくるとツールがワイアを十分に保
持することができず、超音波振動がツールとワイア間で
起こり、外観上接着がなされているようにみえても、実
際は被接着面に何ら接着されていないということが生じ
ていた。また、ツール先端部の摩耗が早く、交換頻度が
増大していた。
【０００５】図５には、ＧＲＯＯＶＥ型のツール１０に
より超音波接着するときの状態及び超音波接着したワイ
ア４０と磁気ヘッド２１の断面を示す。ＧＲＯＯＶＥ型
では、図５の断面形状で示されるようにワイヤの接着部
分と接着されていない部分の間に極端な肉厚の変化が生
じ（寸法Ｘはもとのワイア径よりかなり小さい）、その
境界となるヒール部４１に外力が集中してこの部分から
の破断が生じ易くなっていた。これを補うために、接着
後図６に示すように保護用の接着剤保護膜４２を使用す
る必要があった。さらに、このような不安定な接着強度
のもとでは、接着構造の信頼性の確保のために定期的に
接着強度をモニターする強度試験（破壊試験）を実施せ
ざるを得ない状況にあった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の従来型ツールの欠点をなくし、ワイアの保持性がよく
高品質の超音波接着を可能にするために、ツール先端部
表面に改良された形状を形成したツールを提供すること
である。該ツールの提供には、従来型の先端部表面形状
に比べて、耐摩耗性に優れている形状を提供するという
目的も含まれる。また、本発明の目的は、ジルコニアの
ツール先端部表面に本発明の形状を形成し、特に材質面
と先端部形状面の両面から耐摩耗性に優れたツールを提
供することである。さらに、本発明の目的は、耐摩耗性
の高いジルコニアに前記改良された先端形状をエキシマ
レーザにより加工したツールを提供することである。ま
た、本発明の目的は、本発明による改良されたツールを
使用した極細な配線一般に適用可能な、超音波接着構造
の製造方法を提供することである。さらに本発明の目的
は、前記製造方法を使用して製造された超音波接着構造
並びにその超音波接着構造を備えた磁気ヘッドサスペン
ションアセンブリ及び磁気ディスク記憶装置を提供する
ことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波接着用ボ
ンディングツールは、被接着物と接触して該被接着物に
超音波振動エネルギーを供給する先端部を備える超音波
接着用ボンディングツールにおいて、前記先端部に、規
則正しく複数の山部と谷部を形成し、超音波接着時に前
記被接着物の保持性を高めている。ここに、規則正しく
山部と谷部を形成するとは、ほぼ平坦な面の一部が規則
的に窪ませられたり、ほぼ平坦な面の一部に規則的にそ
の平面よりも高くなる部分を形成することをいい、高く
なる部分はツールの母材と同一材質でも異なる材質でも
よい。規則正しい山部と谷部は、前記先端部に、第１の
軸に平行な第１の複数の溝と、前記第１の軸と所定の角
度を有する第２の軸に平行で前記第１の複数の溝と交差
する第２の複数の溝を有し、前記第１及び第２の複数の
溝部分が谷部となり、前記溝部分以外の部分が山部とな
る形状として形成することが可能である。ここに、所定
の角度とは、０度を越え９０度以内の範囲で選択され
る。また、前記ツールの材料としてジルコニアを選択
し、前記先端部の溝がエキシマレーザの照射により形成
されることを含む。
【０００８】前記エキシマレーザによる形成は、エキシ
マレーザビームを発射するレーザ光源を用意するステッ
プと、ボンディングツールを用意するステップと、前記
レーザビームを受け、前記ボンディングツール先端部に
前記ビームを集光し得る位置にレンズを配置するステッ
プと、前記レンズと前記レーザ光源の間に、前記ビーム
を透過させ前記先端部に溝を形成するためのスリットパ
ターンを備えたマスクを配置するステップと、前記ビー
ムを前記マスクのパターンを通過させ、前記レンズで前
記ビームを縮小し、該縮小したビームを所定の時間前記
ボンディングツールの先端部に照射するステップとを有
する。ワイアの超音波接着構造の製造方法の構成として
は、超音波ボンダのホーンにボンディングツールを装着
するステップと、前記超音波ボンダのワーク台にワイア
とワイアが接着される金属からなる被接着物を固定する
ステップと、前記ボンディングツールを前記ワイアに加
圧しがら接触させるステップと、前記ボンディングツー
ルに前記ボンダで生成された超音波振動を前記ホーンを
通じて所定時間伝達するステップからなる超音波接着構
造の製造方法において、前記ボンディングツールとして
本発明のボンディングツールを用いる。ツールを装着す
る際、被接着物表面に対して、ツール先端部表面を傾斜
させて接着構造を製造する方法を含む。
【０００９】超音波ボンダのホーンに傾斜されて取付け
られ本発明に係るツールは、超音波接着構造のヒール部
からの接着破壊が生じにくい超音波接着を可能にするボ
ンダを提供する。また、前記製造方法により製造された
ワイアの超音波接着構造は、超音波接着時にワイアとツ
ールが接触し潰されたワイア表面に、ツール先端部表面
に形成された本発明の形状に応じた模様が形成され、ヒ
ール部での潰れ量が少ないという特徴的な構造を有す
る。さらに、磁気ヘッドサスペンションアセンブリにお
いて、磁気ヘッドと、該磁気ヘッドに接続されるワイア
と、前記磁気ヘッド及びワイアの接続部と、前記磁気ヘ
ッド及び前記ワイアを支持するアームと、を有する磁気
ヘッドサスペンションアセンブリにおいて、前記接着構
造に本発明の接着構造を使用する。さらにこのような磁
気ヘッドサスペンションアセンブリを用いた磁気ディス
ク記憶装置を含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】図７は、本発明によるボンディン
グツールの外形図及び先端部の拡大図である。耐摩耗性
に優れるジルコニアのほぼ平坦なツール先端部６１に、
エキシマレーザを照射して、クロス状の複数の溝を形成
する。図７の先端部６１の拡大図では、白抜きの山部６
４は基の先端部６１の表面が残ったものであり、塗り潰
しの谷部６３はエキシマレーザで先端部６１の表面が後
退させられたものである。本実施例の溝パターンは、ツ
ール先端部の寸法は０．２ｍｍ四方で、谷部を形成する
溝の幅は０．０１ｍｍ、溝ピッチは０．０２ｍｍ及び溝
深さは０．００３〜０．００４ｍｍで形成している。
【００１１】図８は、エキシマレーザを用いて、ジルコ
ニアの先端部６１に本発明の溝パターンを形成する方法
を示す。高度の硬さを有するジルコニアに微細かつ規則
的な溝パターンを形成するには、エキシマレーザを用い
た加工が最適である。エキシマレーザは、ビームの強度
分布上、本発明の溝を形成するのに適しているが、ツー
ル材料との関係では、他の種類のレーザを使用すること
も可能である。レーザビームは、先端部に溝を形成する
ためにビームを透過させるスリット５３が形成されたマ
スク５０を透過し、反射板５１により反射されたのち先
端部表面上６１で、集光レンズ５２で溝幅に適合するま
で縮小させられ、先端部６１に照射される。本実施例で
は、マスク５０には、先端部の１本の溝に対応する１つ
のスリットが形成されており、先端部６１に全溝パター
ンを形成するためには、ビームが所定の位置に順次照射
されるように、ツール６０を移動する。尚、マスク５０
にスリット５３と平行に複数のスリットを形成し、一旦
先端部６１の全体に渡って一方向に溝パターンを形成し
た後、マスク５０を９０度回転し、クロスする方向の溝
パターンを先端部６１の全域に渡って形成すれば、ツー
ルの移動工程を削減できる。さらにレーザビームの透過
性がある材料でマスクを形成すれば、先端部６１上の全
溝パターンを一度に形成することも可能である。
【００１２】図９は、前記溝パターンの形成方法を用い
て、先端部６１に溝６２を形成した時のツール先端部の
加工工程を示している。エキシマレーザの出力５０Ｗ、
レーザ光縮小率６．５、集光レンズ焦点距離１００ｍ
ｍ、レーザ発信周波数１０Ｈｚ、１つの溝当たりのレー
ザショット数２０パルスの条件でジルコニアで製作され
たツール６０の先端部６１にビームを照射し、先端部６
１に０．０１１ｍｍの溝幅で、０．０２ｍｍの溝ピッチ
の溝パターンを形成した。最初に一の方向に等ピッチで
ほぼ平行に溝を形成し、次に前記の溝６２とクロスする
他の方向に同様に等ピッチで溝６５を形成する。本実施
例で適用した溝のピッチ、溝の幅及び両溝がクロスする
角度は、本実施例に限定されるものではなく、被接着物
及びツール材料に応じ適宜選択され得る。溝ピッチ及び
溝の幅はすべて等しくする必要もなく、設計上任意に選
択できる。図１０は、クロスする溝６２、６５を形成し
て、山部６４と谷部６３を形成した他の実施態様であ
る。
【００１３】超音波ボンダ３０のワーク台３３で磁気ヘ
ッドの表面上にワイアを配置し、ツール６０を所定の圧
力でワイアに接触させ、ワイアに水平方向に超音波振動
を加えると先端部６１に形成された溝パターンは、ツー
ルとワイアを前後左右方向に強固に結合し、超音波振動
をワイアと磁気ヘッド間で有効に生じさせて両者を接着
させる。最初にワイアと磁気ヘッド間で接着現象が生
じ、次にツールとワイアの接触面において、ワイア表面
がツールにより、窪ませられる（潰される）現象が生ず
る。従って、本発明に係るツールを用いて超音波接着す
ると、接着部にツール先端部形状に対応した模様が形成
された特有の接着構造が得られる。
【００１４】図１１は、本発明によるツールを用いて超
音波接着した磁気ヘッドと金めっき銅線の接続部を示す
断面図及び上部からみた平面図である。ワイア径０．０
３６ｍｍ、加圧力９０ｇ、超音波振動数６０ＫＨｚであ
る。ボンダ３０への本発明に係るツールの好ましい装着
方法は、図１４に示すように被接着面に対してほぼ３〜
４度傾斜させることである。これにより、ヒール部の潰
れ量を少なくしてヒール部の強度を確保すると共に、接
着部の先端の方の潰れ量Ｚを大きくして接着力を確保す
ることができる。従来型のツールを同様に傾斜して装着
した場合は、十分な接着力が得られず傾斜させない取付
け方法よりも接着強度が低下するので、このような方法
は採用できなかった。ツール６０をワイアと接触させ、
ツールに対してワイアと平行に超音波振動を供給する
と、ツールはワイア面を摺動し、その加圧力によりワイ
ア表面を押し潰すようにワイア内部にくい込み、ツール
先端部がワイアを十分に保持する状態になる。このと
き、ツール先端部表面６１に規則的に形成された山部６
４と谷部６３の全体がワイアの保持に有効に作用し、従
来型のツールに比べて強力な保持力が得られ、ツール６
０に供給された振動は、効率的にワイアに伝達され、ワ
イアと磁気ヘッドが超音波接着される。さらにツールに
振動を加えていくと、ツールはその傾斜角度を維持して
ワイアをさらに押し潰し、図１１の特徴的な接着構造が
得られる。平面的にみると、ワイア４０とツール６０と
の接触面となる接着構造上面４５には、本発明のツール
先端部の特徴的な山部と谷部に対応する山部４４と谷部
４３による凹凸の模様が形成される。
【００１５】ツール先端部の加工寸法及び形状は、本実
施例で保持性及び耐摩耗性が最適になるように選択され
ている。また、本実施例では、金めっき銅線について適
用しているが、本ツールの効果が得られる被接着物はこ
れに限られるものではなく、超音波接着の可能なアルミ
ニウム線その他の配線材料にも適用可能である。従っ
て、接着対象物は磁気ヘッドとそのワイアに限られるも
のではなく、極微細なワイアを接着する必要があるよう
な例えばＩＣチップのリードの接続等にも使用できる。
ジルコニアは耐摩耗性の点で優れているが、本発明の先
端部表面形状を備えるツールは、ジルコニア以外にエキ
シマレーザ加工の可能なアルミナ、窒化珪素等の他の材
料でも製造可能である。
【００１６】図１２は、本発明によるツールと従来のＧ
ＲＯＯＶＥ型のツールを用いてワイアを超音波接着をし
た場合の接着強度の測定結果を比較した図である。接着
時の条件は、加圧力９０プラスマイナス１０ｇ、超音波
振動数６０ＫＨｚ、ワイア径０．０３６ｍｍで、超音波
振動の供給時間が０．３５秒に到達するか又は図５及び
図１１の寸法Ｚで示されるワイア潰れ量が６μｍに到達
するかの何れか早い方で、超音波振動の供給を停止し
た。本発明のツール６０は、図１４に示すようにワイア
に対して傾斜してボンダに装着している。図１２は接着
後にワイアを水平面から４５度上方に引張ったときの破
断強度分布を示している。本試験結果では、本発明のツ
ールを使用した接着構造は、接着部及びヒール部から破
断することはなく、すべてヒール部より引張り方向に位
置するワイア自体（即ち、潰されていない部分）が破断
している。従来型の接着構造では、多くはヒール部から
破断しさらに接着面４６自体の剥がれや接着構造での破
断等が観察された。本ツールの引張り強度の平均は２
５．２ｇで従来型ツールでは２０．３ｇとなっている。
【００１７】ワイア接着構造の図５及び図１１の寸法Ｚ
で規定する潰れ量は、接着強度と重要な関係を有してい
る。接着面の接着強度を確保するためには、ある程度の
潰れ量を確保する必要があるが、潰れ量が大き過ぎる
と、ヒール部や接着部自体の破断等が生じ、全体として
の強度が低下する。図１３は、ワイアの潰れ量と接着強
度の関係を調べるために３つの本発明のツールについて
試験した結果である。点線は、ＧＲＯＯＶＥ型のツール
を使用した場合の一般的な強度分布で、潰れ量が約１０
μｍの所に最大接着強度を有する。１０μｍより小さい
潰れ量では、接着強度が十分でなく、１０μｍ以上で
は、潰れ量が多過ぎて、ヒール部が弱くなる。従って、
ＧＲＯＯＶＥ型のツールを使用して超音波接着する場合
は、最大強度が得られる近辺に潰れ量を制御する必要が
あった。その結果接着部の潰れ量が比較的大きくなり、
ヒール部に応力が生じ破断しやすくなっていた。本発明
のツールを使用した場合の潰れ量は、ツールを傾斜させ
て装着し、接着構造先端の最も潰れ量が多いところで測
定しておりヒール部の潰れ量は先端に比べ傾斜分だけ少
なくなる。図１３で、本発明のツールを使用した場合
は、潰れ量が小さい値から大きい値まで接着強度はほぼ
一定に安定して分布している。なお、本発明の潰れ量
は、傾斜したツールの装着方法のもとで、６〜９μｍの
小さい範囲に設定することにより、ヒール部の厚さを十
分に確保し許容応力を従来型に比べて向上できた。
【００１８】本発明のツールを用いて超音波接着するに
は、特殊な超音波ボンダを使用する必要はなく、ツール
の交換だけでよい。超音波振動の供給時間、加圧力、潰
れ量はツール及び被接着物の種類に応じて適宜選択され
る。また、本発明のツールをボンダに装着するときは、
必ずしも被接着面に対して傾斜させる必要はなく、潰れ
量を接着構造上面４５の全体に渡って一定にしても、該
潰れ量を従来型より少なくすることができ十分に接着強
度を維持できる。ツールを傾斜させない場合の一実施例
では、潰れ量を４．２μｍにし、２２．９ｇの接着破壊
強度が得られ従来型よりも十分な接着強度上の効果が上
がっている。
【００１９】本発明のツールを超音波ボンダに装着し、
所定の潰れ量又は超音波供給時間により設定される時
間、所定の加圧力で接着することにより、本発明の超音
波接着構造が得られる。この接着構造は、磁気ヘッドと
ワイアの接続部に採用することができ、図１１に示す接
着構造を製造することができ、両者の接続の信頼度の高
い磁気ヘッドサスペンションアセンブリおよびその製造
方法が提供できる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によるボンディングツールは、超
音波接着時にツールによるワイアの保持性を向上させる
ことができ、接着されたワイアは引張り強度にすぐれ、
ワイア潰れ量の軽減によるヒール部の破断の少ない接着
が可能になった。特に接着強度は、引張り試験において
接着領域以外のワイア自体が先に破断するほど十分に確
保することができた。その結果、従来接着部に適用して
いた接着剤による保護膜や信頼性管理のための強度試験
が不要になった。本発明に係るボンディングツールを接
着面に傾斜してセットすることにより、ヒール部の潰れ
量を少なくして接着強度を向上させると共に、ワイアの
先端不要部の切断を容易に行うことができるようになっ
た。また、ヒール部の接着強度を向上させることができ
る超音波ボンダの提供が可能になった。
【００２１】ジルコニアで製作した本発明に係るボンデ
ィングツールは、先端部表面形状の特徴により、同一材
料のＧＲＯＯＶＥ型及びＣＯＮＣＡＶＥ型のものに比べ
て耐摩耗性に優れ、交換頻度を低減できた。ツールの使
用回数を増加していくと、金めっき銅線表面の金に剥が
れ現象が生ずる。これは、ツールと金めっき銅線の間で
ツールの保持性が低下したことによるもので、ツールの
交換時期判断の目安になる。ツールの交換頻度は、従来
型（ＧＲＯＯＶＥ型）では約１０，０００回の使用に耐
えていたものが、ジルコニアによる本発明のツールで
は、約２０，０００回の使用に耐え約２倍になったこと
が確認できた。本発明の先端部形状は、山部と谷部が全
体的にワイアの保持に作用するため、従来型に比べて摩
耗が少ない。本発明では、レーザ加工によりツール先端
部表面へ耐摩耗性に優れた規則的な溝パターンを正確に
形成することが可能になった。
【００２２】本発明によるツールを及びその使用方法を
採用して超音波接着することにより、ヒール部の潰れ量
が少なく、接着強度に優れた、高品質の超音波接着構造
の製造方法が実現できた。さらにこの製造方法により、
極細の電線の接着一般に適用可能な超音波接着構造の提
供が可能になり、磁気ヘッドとワイアの接着に適用する
ことにより、信頼度の高い磁気ヘッドサスペンションア
センブリを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気ヘッドサスペンションアッセンブリ及び超
音波接着工程を示す図である。
【図２】ボンディングツールが装着される超音波ボンダ
の外形図である。
【図３】従来のＧＲＯＯＶＥ型ツールの外形図および先
端部の拡大図である。
【図４】従来のＣＯＮＣＡＶＥ型ボンディングツールの
外形図である。
【図５】ＧＲＯＯＶＥ型ツールを使用して超音波接着す
るときの状況及び接着構造断面図を示す図である。
【図６】補強用接着剤により接着面を補強した状況を示
す図である。
【図７】本発明によるボンディングツールの外形図及び
先端部の拡大図である。
【図８】エキシマレーザにより先端部に溝パターンを形
成する方法を示す図である。
【図９】先端部に溝パターンを形成するステップを示す
図である。
【図１０】本発明による先端部の他の溝パターンを示す
図である。
【図１１】本発明によるツールを用いて接着した接着構
造を示す図である。
【図１２】本発明のツールと従来のＧＲＯＯＶＥ型ツー
ルを用いた接着強度を比較した図である。
【図１３】ワイアの潰れ量と接着強度の関係の試験結果
を示す図である。
【図１４】本発明によるツールを傾斜状態に取付けた接
着状況を示す図である。
【符号の説明】
１０ ボンディングツール １１ ツール先端部 １２ 従来型ツールのツール溝 ２０ 磁気ヘッドサスペンションアセンブリ ２１ 磁気ヘッド ２２ アーム ２３ 治具 ２４ 接着パッド ３０ 超音波ボンダ ３１ 顕微鏡 ３２ ホーン ３３ ワーク取付け台 ４０ ワイア ４１ ヒール部 ４２ 接着剤保護膜 ４３ 接着構造上面の谷部（白抜き部分） ４４ 接着構造上面の山部（塗り潰し部分） ４５ 接着構造上面 ４６ 接着面 ５０ マスク ５１ 反射板 ５２ 集光レンズ ５３ スリット ６０ 本発明のツール ６１ 本発明のツール先端部 ６２、６５ レーザで形成された溝 ６３ 本発明のツール先端部表面の谷部（塗り潰し部
分） ６４ 本発明のツール先端部表面の山部（白抜き部分）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｒ 4/00 Ｈ０１Ｒ 4/00 Ｚ (72)発明者 吉田 達仕 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (72)発明者 伊藤 健司 神奈川県藤沢市桐原町１番地 日本ア イ・ビー・エム株式会社 藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 昭52−65668（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−121830（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−85014（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263478（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−155051（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−139986（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−86983（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−105948（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−98383（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−47880（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−142891（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−185380（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 20/00 - 20/26

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】被接着物に超音波振動エネルギーを供給す
    る先端部を備える超音波接着用ボンディングツールにお
    いて、超音波接着時に前記被接着物と接触する先端部を有し、 前記先端部に、規則正しく形成された複数の山部と谷部
    を備え、 前記先端部が、第１の軸に平行な第１の複数の溝と、前
    記第１の軸と所定の角度を有する第２の軸に平行で前記
    第１の複数の溝と交差する第２の複数の溝を有し、前記
    第１及び第２の複数の溝部分が前記谷部となり、前記溝
    部分以外の部分が前記山部となり、 前記ツールの材料がジルコニアであり、 前記先端部の溝が、エキシマレーザの照射により形成さ
    れたことを特徴とする超音波接着用ボンディングツー
    ル。
  2. 【請求項２】前記エキシマレーザの照射による形成が、 ボンディングツールを用意するステップと、 エキシマレーザビームを発射するレーザ光源を用意する
    ステップと、前記ビームを 透過させ前記先端部に溝を形成するための
    スリットパターンを備えたマスクを配置するステップ
    と、前記スリットを透過した 前記レーザビームを受け、前記
    ボンディングツール先端部に前記ビームを集束し得る位
    置にレンズを配置するステップと、前記集束され たレーザビームを所定の時間前記ボンディ
    ングツールの先端部に照射するステップとを有する、 請求項２記載のボンディングツール。
  3. 【請求項３】超音波ボンダのホーンにボンディングツー
    ルを装着するステップと、 前記超音波ボンダのワーク台に、ワイアと該ワイアが接
    着される金属からなる被接着物を固定するステップと、前記ボンディングツールの先端部で前記ワイアを加圧す
    るステップと、 前記ボンディングツールに前記ボンダで生成された超音
    波振動を前記ホーンを通じて所定時間伝達するステップ
    からなるステップを有し、 前記ボンディングツールが請求項１又は２記載のボンデ
    ィングツールであるワイアの超音波接着構造の製造方
    法。
  4. 【請求項４】前記装着するステップが、 前記ボンディングツールの先端部表面が前記被接着物の
    接着面に対して所定の角度を有するように前記超音波ボ
    ンダのホーンに接着するステップを含むことを特徴とす
    る、 請求項３記載の製造方法。
  5. 【請求項５】請求項３又は４記載の製造方法により製造
    されたワイアの超音波接着構造。
  6. 【請求項６】磁気ヘッドと、該磁気ヘッドに接続される
    ワイアと、前記磁気ヘッド及び前記ワイアの接着構造
    と、前記磁気ヘッド及び前記ワイアを支持するアームと
    を有し、 前記接着構造が、請求項５記載の接着構造であることを
    特徴とする磁気ヘッドサスペンションアセンブリ。
  7. 【請求項７】請求項６記載の磁気ヘッドサスペンション
    アセンブリを備える、 磁気ディスク記憶装置。
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JPH11169791A (ja) * 1997-12-08 1999-06-29 Ngk Spark Plug Co Ltd 超音波ホーン
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KR101482597B1 (ko) * 2012-09-26 2015-01-14 토토 가부시키가이샤 본딩 캐필러리
JP2017152224A (ja) * 2016-02-25 2017-08-31 住友電装株式会社 芯線と接合対象物との接合物、端子、超音波接合装置、及び、芯線と接合対象物との接合方法
JP2019013959A (ja) * 2017-07-06 2019-01-31 イーグル工業株式会社 超音波接合治具、接合構造及び接合方法
JP2019030888A (ja) * 2017-08-08 2019-02-28 イーグル工業株式会社 超音波接合治具、超音波接合方法および接合構造
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