JP4018702B2 - 磁気ヘッドアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル配線基板の電極パッドとスライダの電極パッドとを半田ボールを介して接合する磁気ヘッドアッセンブリに関する。

ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）で使用されるいわゆる磁気ヘッドアッセンブリは、磁気抵抗効果素子が組み込まれたスライダと、可撓性を有する金属薄板からなりスライダを弾性的に支持するフレキシャと、このフレキシャ表面に接着されたフレキシブル配線基板とを備えている。フレキシブル配線基板は、スライダの薄膜素子（磁気抵抗効果素子、インダクティブ素子、薄膜ヒータ、温度センサ等）とこの磁気ヘッドアッセンブリが装着される装置の回路系とを導通接続する。フレキシャは、例えばスポット溶接によりロードビームに固定されている。

この種の磁気ヘッドアッセンブリでは、互いに直交する位置関係でスライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドを金ボールボンディング方式により接合していた。しかし、磁気ヘッドアッセンブリ及びスライダの小型化が進む近年では、ボンディング領域（電極パッドの大きさ及び電極パッド間隔）が狭くなってきていることから、金ボールボンディング方式に替わって、金ボールよりも小さい球径で形成可能な半田ボールを用いた半田ボールボンディング方式を採ることが提案されている。

半田ボールボンディング方式は、スライダの電極パッドまたはフレキシブル配線基板の電極パッドの上に半田ボールを固定し、この半田ボールを加熱することで、溶融した半田によりスライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドとを接合することができる。従来では、スライダの電極パッドを例えばＮｉメッキ膜により形成し、このＮｉメッキ膜の上にＡｕメッキ膜からなる表面保護層を連続して形成している。
特開平１０−７９１０５号公報 特開２００３−３０８１１号公報

しかしながら、スライダの電極パッド及びその表面保護層をメッキにより連続形成すると、電極パッドを形成してから表面保護層を形成するまでの間に電極パッド表面が酸化される等して変質してしまう虞があり、この表面変質がスライダとフレキシブル配線基板の両電極パッド間の接合強度を劣化させる要因の一つになっていることが判明した。また、メッキ法を用いると表面保護層は電極パッドの上面以外には形成されないため、電極パッドの側面における半田濡れ性が悪く、スライダとフレキシブル配線基板の両電極パッド間に形成される半田フィレットが脆弱であった。

本発明は、上述の従来課題に鑑みてなされたもので、半田ボールを介してスライダとフレキシブル配線基板の両電極パッドを強固に接合可能な磁気ヘッドアッセンブリを得ることを目的としている。

本発明は、薄膜素子を通電する電極パッドを備えたスライダの該電極パッドと、フレキシブル配線基板の電極パッドとを半田ボールを介して接合した磁気ヘッドアッセンブリにおいて、半田ボールを接合する前のスライダの電極パッド表面全体は、真空成膜されたＡｕ表面保護膜によって覆われており、このスライダの電極パッドの上面と、同電極パッドのフレキシブル配線基板に近い側の側面と、前記フレキシブル配線基板の電極パッドの上面とに接合した半田フィレットが形成されていることを特徴としている。

この磁気ヘッドスライダによれば、スライダの電極パッドは真空成膜されたＡｕ表面保護膜によって覆われているため、上面だけでなく側面でも半田濡れ性が良好となるから、半田ボールによりフレキシブル配線基板の電極パッドに接合された状態では、スライダの電極パッドの上面と、スライダのフレキシブル配線基板に近い側の側面と、フレキシブル配線基板の電極パッドの上面とを接合する半田フィレットが形成され、スライダとフレキシブル配線基板の両電極パッド間の接合強度を高めることができる。またＡｕ表面保護膜は酸化されにくい性質であるから、このＡｕ表面保護膜で覆われた電極パッドは酸化等により変質することがなく、半田接合後の接合強度を劣化させることもない。

スライダの電極パッドは、Ｎｉメッキ膜またはＮｉＦｅメッキ膜で形成することができる。この電極パッド表面とＡｕ表面保護膜との間には、真空成膜されたＮｉ、ＮｉＦｅまたはＮｉＣｕからなる接着層が介在していることが好ましい。この接着層によりＡｕ表面保護膜と電極パッド表面の密着性を高めることができ、半田接合後の接合強度も高まる。

スライダの電極パッド表面にＡｕ表面保護膜を形成するには、例えば、真空雰囲気中でスライダの電極パッドに表面クリーニングを施した後、同一真空雰囲気中で、表面クリーニングにより露出させた電極パッドの新たな膜面の上にＡｕ表面保護膜を成膜することにより、スライダの電極パッド表面全体をＡｕ表面保護膜によって覆うことができる。

スライダの電極パッド表面にＡｕ表面保護膜を形成する別の態様としては、真空雰囲気中でスライダの電極パッドに表面クリーニングを施した後、同一真空雰囲気中で、表面クリーニングにより露出させた電極パッドの新たな膜面の上にＮｉ、ＮｉＦｅまたはＮｉＣｕからなる接着層を成膜し、続いてこの接着層上にＡｕ表面保護膜を成膜することにより、該接着層及びＡｕ表面保護膜によってスライダの電極パッド表面全体を覆うことができる。

本発明によれば、半田ボールを介してスライダとフレキシブル配線基板の両電極パッドを強固に接合した磁気ヘッドアッセンブリを得ることができる。

図１は、本発明の適用対象となる、スライダ及び該スライダを含むハードディスクドライブ用の磁気ヘッドアッセンブリ（完成状態）の一実施形態を示している。磁気ヘッドアッセンブリ１は、薄膜素子が組み込まれたスライダ１１と、このスライダ１１の背面を例えば熱硬化性接着剤やＵＶ硬化性接着剤、導電性接着剤接着等で接着したフレキシャ２１を備えている。本実施形態のスライダ１１に組み込まれた薄膜素子は、再生素子である磁気抵抗効果素子と記録素子であるインダクティブ素子である。

フレキシャ２１は、板ばね状の可撓性を有する薄い金属板であって、ロードビーム１５の先端部に、該ロードビーム１５に対してスライダ１１を弾性的に浮遊支持した状態で装着している。フレキシャ２１の表面には、スライダ１１の薄膜素子とこの磁気ヘッドアッセンブリ１が装着されるハードディスク装置の回路系とを導通接続するフレキシブル配線基板（ＦＰＣ）２２が、接着剤による貼り付け等により固定されている。フレキシブル配線基板２２は、図２に拡大して示すように、フレキシャ２１の先端部に配置された複数の電極パッド２３から両側縁部に別れた後に両側縁部に沿って延び、フレキシャ２１の後端縁部からさらに引き出され、中継用フレキシブル配線基板２４を介して一つにまとめられている。中継用フレキシブル配線基板２４は、磁気ヘッドアッセンブリ１が搭載されるハードディスク装置の回路系に接続される。スライダ１１は、薄膜素子に接続した複数の電極パッド１３を有し、この電極パッド１３とフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３とが互いに直交する位置関係でフレキシャ２１上に装着されている。

スライダの電極パッド１３は、スライダ１１の端面１１ａ上に形成されたＮｉメッキ膜で構成され、バンプ１７を介して薄膜素子のリード導体１８にそれぞれ接続されている。この電極パッド１３は、図３に示されるようにフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３に半田接合される前の状態では、Ａｕ表面保護膜１４によって表面全体（上面１３ａ及び両側面１３ｂ、１３ｃ）が覆われており、外方に露出しない。Ａｕ表面保護膜１４は、真空雰囲気中で、電極パッド１３（Ｎｉメッキ膜）の表面酸化膜等を表面クリーニングにより除去してから、該表面クリーニングにより露出させた電極パッド１３の新たな膜面上に成膜された保護膜である。このＡｕ表面保護膜１４は、電極パッド１３の表面変質（表面酸化）を防止する機能と、電極パッド１３の半田濡れ性を良好にする機能とを有している。Ａｕ表面保護膜１４の成膜にはスパッタ法や蒸着法が用いられる。

フレキシブル配線基板２２の電極パッド２３はＣｕからなる導体パターンで構成され、この電極パッド２３の表面にはＡｕメッキ膜２５が形成されている。

上記スライダ１１の電極パッド１３とフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３は、半田ボールボンディング（ＳＢＢ）法で接合される。この半田ボールボンディング法による接合は、次のように行なわれる。先ず、図４に示すように、キャピラリ３０及び該キャピラリ３０内を流れる窒素ガス流Ｎ₂を用いてスライダ１１の電極パッド１３とフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３の間に球状の半田ボール４０を供給し、該半田ボール４０の一部をレーザー照射して仮固定する。仮固定は、キャピラリ３０の送出口３１から送られる窒素ガス流Ｎ₂の押圧により半田ボール４０を位置決めした状態で実行する。半田ボール４０は、鉛を含まず錫を主成分とする半田材からなり、直径８０〜１３０μｍ程度の大きさである。そして、キャピラリ３０から窒素ガス流Ｎ₂を供給しながら、仮固定してある半田ボール４０に再びレーザーを照射し、該半田ボール４０をすべて溶融させる。

溶融した半田は、スライダ１１の電極パッド１３の表面全体を覆うＡｕ表面保護膜１４及びフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３の表面を覆うＡｕメッキ膜２５に濡れて広がり、スライダ１１の電極パッド１３とフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３を跨いで再固化する。本実施形態では、Ａｕ表面保護膜１４がスライダ１１の電極パッド１３の上面１３ａだけでなく側面１３ｂ、１３ｃにも形成されているので、電極パッド１３のフレキシブル配線基板２２に近い側の側面１３ｂにも溶融した半田が回りこむ。つまり、図５に示すように、スライダ１１の電極パッド１３の上面１３ａと、同電極パッド１３のフレキシブル配線基板２２に近い側の側面１３ｂと、フレキシブル配線基板２２の電極パッド１３の上面との三面に接合する半田フィレット４０’が形成される。このようにスライダ１１の電極パッド１３の側面１３ｂまで半田が至っていると、従来のようにスライダ１１の電極パッド１３の上面１３ａとフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３の上面だけで接合している場合よりも接合強度が高まる。なお、Ａｕ表面保護膜１４及びＡｕメッキ膜２５は、溶融した半田と混ざり合って半田フィレット４０’の一部となり、半田接合後は単体のＡｕ表面保護膜１４及びＡｕメッキ膜２５としては残らない。

以上のように本実施形態では、真空成膜されたＡｕ表面保護膜１４によりスライダ１１の電極パッド１３の表面全体が覆われているので、スライダ１１の電極パッド１３における半田濡れ性は表面全体（上面１３ａ及び側面１３ｂ、１３ｃ）で良好になる。よって、スライダ１１とフレキシブル配線基板２２の両電極パッド１３、２３間で半田ボール４０を溶融させると、スライダ１１の電極パッド１３の上面１３ａ及びフレキシブル配線基板２２の電極パッド２３の上面は勿論、電極パッド１３のフレキシブル配線基板２２に近い側の側面１３ｂにも接する半田フィレット４０’が形成される。この半田フィレット４０’により、スライダ１１及びフレキシブル配線基板２２の両電極パッド１３、２３間を強固に接合することができる。またＡｕ表面保護膜１４を真空成膜すれば、該Ａｕ表面保護膜１４の成膜前に同一真空雰囲気中で電極パッド１３の表面クリーニングを実行でき、この表面クリーニングにより電極パッド１３の汚染されていない新たな膜面上にＡｕ表面保護膜１４が形成されるので、スライダ１１の電極パッド１３と半田との接合強度をさらに向上させることができる。

本実施形態では、磁気抵抗効果素子（再生素子）とインダクティブ素子（記録素子）を薄膜素子として組み込んだスライダ１１を用いているが、スライダに組み込まれる薄膜素子は、これら磁気抵抗効果素子及びインダクティブ素子以外にも、薄膜ヒータや薄膜温度センサ素子等の薄膜機能素子も含むものである。つまり、スライダ１１の電極パッド１３は上記薄膜素子を通電するための電極パッドであり、薄膜素子の種類は問わない。

以上では、スライダ１１の電極パッド１３の上にＡｕ表面保護膜１４を直接成膜した実施形態について説明したが、図６に示すように、スライダ１１の電極パッド１３とＡｕ表面保護膜１４との間には、Ｎｉ、ＮｉＦｅまたはＮｉＣｕからなる接着層１６が介在していてもよい。接着層１６及びＡｕ表面保護膜１４は、半田接合前の状態ではスライダ１１の電極パッド１３の表面全体を覆い、半田接合後はＡｕ表面保護膜１４が半田フィレット４０’の一部となって残らず、接着層１６のみが残る。接着層１６は、電極パッド１３の表面クリーニング後であってＡｕ表面保護膜１４を成膜する前に、同一真空雰囲気中で、電極パッド１３の新たな膜面上に成膜することができる。この接着層１６を備える態様では、スライダ１１の電極パッド１３とＡｕ表面保護膜１４との密着性が高まることから、該電極パッド１３における半田接合強度を高めることができる。

本発明の適用対象である、スライダ及び該スライダを含む磁気ヘッドアッセンブリ（完成状態）の一実施形態を示す模式構成図である。 図１のスライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドとの接合部を拡大して示す模式図である。 半田接合前のスライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドを示す断面図である。 スライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドの半田ボールボンディングの一工程を説明する模式断面図である。 半田接合後のスライダの電極パッドとフレキシブル配線基板の電極パッドを示す断面図である。 スライダの電極パッド表面とＡｕ表面保護膜の間に接着層を介在させた態様を示す断面図である。

符号の説明

１ 磁気ヘッドアッセンブリ
１１ スライダ
１３ 電極パッド
１４ Ａｕ表面保護膜
１５ ロードビーム
１６ 接着層
２１ フレキシャ
２２ フレキシブル配線基板
２３ 電極パッド
２５ Ａｕメッキ膜
３０ キャピラリ
３１ 送出口
４０ 半田ボール
４０’ 半田フィレット

Claims (4)

1. 薄膜素子を通電する電極パッドを備えたスライダの該電極パッドと、フレキシブル配線基板の電極パッドとを半田ボールを介して接合した磁気ヘッドアッセンブリにおいて、
   前記半田ボールを接合する前の前記スライダの電極パッド表面全体は、真空成膜されたＡｕ表面保護膜によって覆われており、
   前記スライダの電極パッドの上面と、同電極パッドのフレキシブル配線基板に近い側の側面と、前記フレキシブル配線基板の電極パッドの上面とに接合した半田フィレットが形成されていることを特徴とする磁気ヘッドアッセンブリ。
2. 請求項１記載の磁気ヘッドアッセンブリにおいて、前記スライダの電極パッドはＮｉメッキ膜またはＮｉＦｅメッキ膜で形成され、この電極パッド表面と前記Ａｕ表面保護膜との間に、真空成膜されたＮｉ、ＮｉＦｅまたはＮｉＣｕからなる接着層が介在している磁気ヘッドアッセンブリ。
3. 請求項１または２記載の磁気ヘッドアッセンブリにおいて、前記半田ボールを接合する前の前記スライダの電極パッドは、真空雰囲気中で前記スライダの電極パッドに表面クリーニングを施した後、同一真空雰囲気中で、前記表面クリーニングにより露出させた前記電極パッドの新たな膜面の上にＡｕ表面保護膜を成膜し、このＡｕ表面保護膜によって前記スライダの電極パッド表面全体が覆われている磁気ヘッドアッセンブリ。
4. 請求項１記載の磁気ヘッドアッセンブリにおいて、前記半田ボールを接合する前の前記スライダの電極パッドは、真空雰囲気中で前記スライダの電極パッドに表面クリーニングを施した後、同一真空雰囲気中で、前記表面クリーニングにより露出させた前記電極パッドの新たな膜面の上にＮｉ、ＮｉＦｅまたはＮｉＣｕからなる接着層を成膜し、続いてこの接着層上にＡｕ表面保護膜を成膜することにより、該接着層及びＡｕ表面保護膜によって前記スライダの電極パッド表面全体が覆われている磁気ヘッドアッセンブリ。

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