JPH1186252A - ボンディング構造及びボンディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ボンディングツールとの接触面です
べりが生じることなく、接続部へ超音波振動が伝播しや
すく安定した接続を行う。 【解決手段】例えば磁気ヘッド装置におけるサスペンシ
ョン１の金属性薄板２に磁気ヘッドを搭載したスライダ
５を電気的に接続する場合、金属性薄板２の上面に各磁
気ヘッド接続ランド６の配置位置に対応して金属性薄板
２の硬度よりも軟質な材料、例えば銅又はニッケルから
形成された４つの金属薄膜１０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば磁気ディス
ク装置における磁気ヘッドを搭載する磁気ディスク用回
路基板を組み立てるためのボンディング構造及びボンデ
ィング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置に対しては、記
憶情報量の増大から、記録密度向上の要求が強まってい
る。このような要求に応えるためには、磁気ヘッドを搭
載したスライダと記録媒体との間隔を狭くする必要があ
るが、磁気ヘッドの低浮上化に限界があってスライダと
記録媒体との間隔を所望通りに狭くできず、今後は接触
走行技術を用いて記録密度を高めること等が検討されて
いる。

【０００３】これまでの浮上型磁気ディスク装置におけ
る一般的な磁気ヘッドの組立て構造は、磁気ヘッドをス
ライダに搭載し、このスライダを薄板状のサスペンショ
ンに接着し、かつ磁気ヘッドの記録・再生端子をワイヤ
ーにより引き出す構造となっている。

【０００４】しかしながら、このような構造では、記録
密度を高めるためにスライダと記録媒体との間隔を狭く
した場合、磁気ヘッドの走行中にワイヤーのテンション
により安定した浮上特性が得られないという問題があ
る。

【０００５】このような問題を解決する方法としては、
例えば磁気ヘッドの記録・再生端子の引き出しを、ワイ
ヤーを用いずにサスペション上に直接配線パターンを形
成し、この配線パターンを用いて引き出す構造が考えら
れている。

【０００６】図１１はかかる高記録密度の磁気ディスク
用回路基板装置の構成図である。サスペンション１は、
ステンレス等により形成された金属性薄板２の一方の面
上に絶縁層３が形成され、さらにこの絶縁層３上に所望
の配線パターン４が形成されている。

【０００７】このうち絶縁層３は、金属性薄板２の面上
にポリイミド等の液状ワニスをキャスティング法等によ
り形成されるものであり、又配線パターン４は、絶縁層
３上にスパッタ法等により全面に銅等の金属膜を形成
し、この後にエッチングを行って所望のパターンに形成
される。

【０００８】一方、スライダ５には磁気ヘッドが搭載さ
れており、このスライダ５と配線パターン４付のサスペ
ンション１とが電気的に接続される。すなわち、サスペ
ンション１の磁気ヘッド接続ランド６とスライダ５の記
録・再生用パッド７とが金等のバンプ８を介して電気的
に接続される。

【０００９】この後、サスペンション１は、記録媒体に
対する記録・再生を行うために図１２に示すようにその
先端部が９０°折り曲げられる等により、接触部９がサ
スペンション１の下部に配置されるような構造とする。

【００１０】図１３はかかる製造工程により作製された
磁気ヘッド装置の全体構成図であり、サスペンション１
の先端部に磁気ヘッドの搭載されたスライダ５が接続さ
れている。

【００１１】このような構造にすれば、磁気ヘッドの記
録・再生端子からワイヤーを用いずに引き出すことが可
能となり、安定した浮上特性を得ることができ、かつ接
触走行型磁気ディスク装置に適用した場合でも磁気ヘッ
ドと記録媒体との間の安定した接触力が得られる。

【００１２】しかしながら、上記装置では、磁気ヘッド
を搭載したスライダ５とサスペンション１とを電気的に
接続する際、各々の接続端子同士を直接接続するフリッ
プチップ実装を行う例を示したが、一般的なフリップチ
ップ実装法であるはんだバンプを用いた接続を行った場
合、接続温度が２００℃を越えるために磁気ヘッドを破
壊する虞がある。

【００１３】又、金等のバンプ８を形成して、例えば銀
ペーストや異方性導電膜等のような接続部材を介して接
続を行うことも可能であるが、いずれも樹脂の硬化等を
行う必要があり、工数が多く生産性が劣るという問題が
生じる。

【００１４】これに対して金等のバンプ８を用いた超音
波振動を印加しての接続（熱併用）により上記問題を解
決できるが、サスペンション１の材料として、その機械
的特性から一般的に用いられるステンレスは、硬質な材
料であるため、例えばサスペンション１の裏面からボン
ディングツールを用いて超音波振動を印加する場合、ボ
ンディングツールとの接触面ですべりが生じ、接続部へ
超音波振動が伝播しにくくなり、安定した接続ができな
い。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように磁気ヘッ
ドを搭載したスライダ５とサスペンション１とを電気的
に接続する方法として最も生産性の高い超音波振動によ
る接続を行った場合、ボンディングツールとサスペンシ
ョン１との接触面ですべりが生じ、接続部へ超音波振動
が伝播しにくくなり、安定した接続ができない。

【００１６】そこで本発明は、ボンディングツールとの
接触面ですべりが生じることなく、接続部へ超音波振動
が伝播しやすく安定した接続ができるボンディング構造
及びボンディング方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、少な
くとも一方の面に配線層が形成された金属性薄板と、こ
の金属性薄板に形成された配線層に対してボンディング
ツールにより接続される電子部品と、金属性薄板の他方
の面における電子部品の接続される位置に対応する金属
性薄板の他方の面上でかつボンディングツールの接触位
置に形成されかつボンディングツール及び金属性薄板の
硬度よりも軟質な金属薄膜と、を備えたボンディング構
造である。

【００１８】請求項２によれば、少なくとも一方の面に
配線層が形成された金属性薄板と、この金属性薄板に形
成された配線層に対してボンディングツールにより電気
的に接続される電子部品と、金属性薄板の他方の面にお
ける電子部品の接続される位置に対応する金属性薄板の
他方の面上でかつボンディングツールの接触位置に形成
された粗面化部と、を備えたボンディング構造である。

【００１９】請求項３によれば、請求項１記載のボンデ
ィング構造において、金属性薄板としてステンレス製薄
板を用いた場合、金属薄膜として銅又はニッケルを用い
る。請求項４によれば、請求項１又は２記載のボンディ
ング構造において、配線層は互いに離間して列設された
複数の接続ランドからなり、かつ金属薄膜又は粗面化部
は接続ランドごとに各別に設けられ、金属薄膜又は粗面
化部の各間には、それぞれスリットが形成された。

【００２０】請求項５によれば、少なくとも一方の面に
配線層が形成された金属性薄板の配線層に対して電子部
品をボンディングツールにより接続するボンディング方
法において、電子部品の接続される位置に対応する金属
性薄板の他方の面上でかつボンディングツールの接触位
置に形成されかつボンディングツール及び金属性薄板の
硬度よりも軟質な金属薄膜を形成し、この金属薄膜にボ
ンディングツールを接触してボンディング動作するボン
ディング方法である。

【００２１】請求項６によれば、少なくとも一方の面に
配線層が形成された金属性薄板の配線層に対して電子部
品をボンディングツールにより接続するボンディング方
法において、電子部品の接続位置に対応する金属性薄板
の他方の面に粗面化部を形成し、この粗面化部にボンデ
ィングツールを接触してボンディングするボンディング
方法である。

【００２２】請求項７によれば、請求項５又は６記載の
ボンディング方法において、配線層は互いに離間して列
設された複数の接続ランドからなり、かつ金属薄膜又は
粗面化部は接続ランドごとに各別に設けられ、金属薄膜
又は粗面化部の各間にそれぞれスリットを形成する。請
求項８によれば、請求項５又は６記載のボンディング方
法において、ボンディングツールの先端に突起部又は粗
面化部のいずれか一方又は両方を形成する。

【００２３】

【発明の実施の形態】

(1) 以下、本発明の第１の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１１と同一部分には同一符号
を付してその詳しい説明は省略する。図１は磁気ヘッド
装置に適用したボンディング構造を示す図である。

【００２４】磁気ヘッドを搭載するスライダ５は、アル
ミナチタンカーバイドにより例えば１×１．２５ｍｍ、
厚さ０．３ｍｍの形状に形成されている。このスライダ
５には、４つの記録・再生用パッド７が一列に設けら
れ、かつサスペンション１の金属性薄板２の一方の面
（下面）には、各記録・再生用パッド７の配置位置に対
応して４つの磁気ヘッド接続ランド６が設けられてい
る。

【００２５】又、金属性薄板２の他方の面（上面）に
は、４つの磁気ヘッド接続ランド６の配置位置に対応し
て４つの金属薄膜１０が形成されている。すなわち、配
線パターン４は互いに離間して列設された各磁気ヘッド
接続ランド６からなり、かつ各金属薄膜１０は各磁気ヘ
ッド接続ランド６ごとに各別に設けられている。

【００２６】これら金属薄膜１０は、ボンディングツー
ル１１及び金属性薄板２の硬度よりも軟質な材料から形
成されるもので、例えば金属性薄板２としてステンレス
製薄板が用いられている場合、銅又はニッケルから形成
されている。

【００２７】ボンディングツール１１は、例えばサファ
イヤや超硬合金などの硬質材料からなり、先端１２の形
状が約１００〜１５０μｍ角に形成された小型のもの
で、ボンディングの対象に熱を加える共に超音波振動を
印加する加熱と超音波との併用となっている。

【００２８】次に、上記磁気ヘッド装置のボンディング
による製造方法を図１及び図２を参照して説明する。サ
スペンション１を形成する金属性薄板２は、ステンレス
により厚さ約１５〜３０μｍに形成されている。

【００２９】先ず、この金属性薄板２上には、ポリイミ
ド等の液状ワニスがキャスティング法等により絶縁層３
として約３〜１０μｍの厚さに形成される。次に、絶縁
層３上には、スパッタ法等によりその全面に厚さ約３〜
１０μｍの厚さに銅等の金属膜が形成され、この後にエ
ッチングが行われ、所望の配線パタン４が形成されると
ともに磁気ヘッド接続ランド６が形成される。

【００３０】又、スライダ５における各記録・再生用パ
ッド７上には金、はんだ、銅等の各バンプ８が形成され
るが、これらバンプ８の形成方法は、一般にはメッキ法
等により形成するが、ワイヤボンディング法を利用した
ボールバンプ形成を行ってもよい。

【００３１】この後、サスペンション１の磁気ヘッド接
続ランド６とスライダ５の記録・再生用パッド７とがバ
ンプ８を介して電気的に接続するが、この接続方法を図
３に示す接続部の拡大図を参照して説明する。

【００３２】サスペンション１に形成された磁気ヘッド
接続ランド６上には、バンプ８との接続性を向上させる
ために、厚さ約３〜５μｍのニッケル等の下地層１３が
形成される。

【００３３】これと同時に、各磁気ヘッド接続ランド６
の形成されたサスペンション１の下面とは反対の上面に
は、各磁気ヘッド接続ランド６の位置に対応して各金属
薄膜１０が形成される。

【００３４】これら金属薄膜１０は、下地層１３と同一
材料で、厚さ約３〜５μｍに形成される。すなわち、金
属薄膜１０は、ボンディングツール１１及び金属性薄板
２の硬度よりも軟質な材料、例えば金属性薄板２として
ステンレス製薄板が用いられている場合、ニッケルから
形成される。

【００３５】次に、下地層１３上には、厚さ約０．５〜
１．５μｍの金等の金属膜１４がメッキ法等により形成
される。次に、図１に示すようにサスペンション１に形
成された磁気ヘッド接続ランド６とスライダ５に形成さ
れた記録・再生用パッド７とが位置合わせされ、この後
にボンディングツール１１の先端１２が金属薄膜１０に
接触され、加熱を併用しながら超音波振動を印加し、サ
スペンション１の磁気ヘッド接続ランド６とスライダ５
の記録・再生用パッド７とがバンプ８を介して電気的に
接続される。

【００３６】そして、これら磁気ヘッド接続ランド６と
記録・再生用パッド７との電気的接続は、１パッド毎に
順次行われる。このとき、金属薄膜１０は、ボンディン
グツール１１及び金属性薄板２の硬度よりも軟質な材
料、例えばニッケルから形成されているので、ボンディ
ングツール１１が接触して押し当てられた際に変形し、
ボンディングツール１１の先端１２が金属薄膜１０に食
い込むようになる。

【００３７】これにより、ボンディングツール１１の先
端１２と金属薄膜１０との間の密着性が良くなり、これ
ら間ですべりが生じることなく、接続部に安定して超音
波振動が伝播する。

【００３８】最後に、サスペンション１は、図４に示す
ように記録媒体に対する記録・再生を行うために、その
先端部が９０°折り曲げられる等により、接触部９がサ
スペンション１の下部に配置される。

【００３９】このように上記第１の実施の形態において
は、金属性薄板２の上面に各磁気ヘッド接続ランド６の
配置位置に対応して金属性薄板２の硬度よりも軟質な材
料、例えば銅又はニッケルから形成された４つの金属薄
膜１０を形成したので、ボンディングツール１１が接触
して押し当てられた際に、ボンディングツール１１の先
端１２が金属薄膜１０に食い込み、ボンディングツール
１１の先端１２と金属薄膜１０との間の密着性が良くな
り、すべりが生じることなく、接続部に安定して超音波
振動を伝播でき、良好な接続ができる。

【００４０】例えば、高さ３０μｍ、径φ１００μｍの
金バンプ８を介して厚さ２５μｍのサスペンション１と
スライダ５とを、超音波出力１５０ｍＷ、荷重７０ｇ
ｆ、ボンデング時間３０ｍsec でボンディングすると、
金属薄膜１０が形成されていない場合は、ボンディング
ツール１１とサスペンション１との間ですべりが生じ、
０（未接続）〜約５０（ｇｆ／バンプ）の接続強度とな
って不安定な接続状態となるが、上記本発明の構造であ
れば、例えばニッケルの金属薄膜１０を２〜５μｍの厚
さで形成すると、５０〜１００（ｇｆ／バンプ）の非常
に安定した接続強度が得られる。

【００４１】又、金属薄膜１０は、従来のサスペンショ
ン１の製造プロセス内の１工程を用いて形成が可能であ
り、プロセスを増大させることなく、安定した接続が得
られる。 (2) 以下、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１及び図３と同一部分には同
一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００４２】図５は磁気ヘッド装置に適用したボンディ
ング構造の側面図である。金属性薄板２の上面には、４
つの磁気ヘッド接続ランド６の配置位置に対応して４つ
の粗面化部１５が形成されている。

【００４３】これら粗面化部１５は、金属性薄板２の上
面を、例えば予め研磨材、やすり等で機械的に、又は
酸、アルカリ等の表面処理法等で化学的に粗面化したも
のとなっている。

【００４４】このような構成であれば、サスペンション
１に形成された磁気ヘッド接続ランド６とスライダ５に
形成された記録・再生用パッド７とが位置合わせされ、
この後に、ボンディングツール１１の先端１２が粗面化
部１５に接触され、加熱を併用しながら超音波振動が印
加されて、サスペンション１の磁気ヘッド接続ランド６
とスライダ５の記録・再生用パッド７とがバンプ８を介
して電気的に接続されるが、このとき、粗面化部１５
は、ボンディングツール１１との間の摩擦力が大きく作
用し、ボンディングツール１１の先端１２と粗面化部１
５との間の密着性が良くなり、これら間ですべりが生じ
ることなく、接続部に安定して超音波振動が伝播する。

【００４５】このように上記第２の実施の形態において
は、金属性薄板２の上面に各磁気ヘッド接続ランド６の
配置位置に対応して粗面化部１５を形成したので、ボン
ディングツール１１が接触して押し当てられた際に、ボ
ンディングツール１１の先端１２と粗面化部１５との間
の摩擦力が大きくなり、ボンディングツール１１の先端
１２と金属薄膜１０との間の密着性が良くなり、すべり
が生じることなく、接続部に安定して超音波振動を伝播
でき、良好な接続ができる。

【００４６】なお、本発明は、上記第１及び第２の実施
の形態に限定されるものでなく次の通り変形してもよ
い。例えば、ボンディングツール１１の先端１２の形状
は、約１００〜１５０μｍ角に形成されたものに限ら
ず、例えば図６に示すように棒状突起部２０に形成され
たものや、図７に示すように十字状突起部２１に形成さ
れたものを用いてもよい。

【００４７】このように先端１２に棒状突起部２０又は
十字状突起部２１が形成されたボンディングツール１１
を用いてボンディング動作を行えば、ボンディングツー
ル１１の先端１２の金属薄膜１０に対する食い込みが更
に良くなってその密着性が良くなり、すべりが生じるこ
となく、接続部に安定して超音波振動を伝播でき、さら
に良好な接続ができる。

【００４８】一方、先端に棒状突起部２０又は十字状突
起部２１を形成したボンディングツール１１をサスペン
ション１の粗面化部１５に接触すれば、上記同様にボン
ディングツール１１の先端１２と粗面化部１５との密着
性が良くなり、すべりが生じることなく、接続部に安定
して超音波振動を伝播でき、さらに良好な接続ができ
る。

【００４９】又、ボンディングツール１１の先端１２
は、棒状突起部２０や十字状突起部２１の各先端面２０
ａ、２１ａを粗面化して、ボンディングツール１１の先
端１２と金属薄膜１０との密着性、又はボンディングツ
ール１１の先端１２と粗面化部１５との密着性をさらに
向上させてもよい。

【００５０】さらに、金属薄膜１０の面上を粗面化し
て、ボンディングツール１１の先端１２との密着性をさ
らに向上させてもよい。しかるに、ボンディングツール
１１の先端１２の形状は、これら棒状突起部２０又は十
字状突起部２１に限らず、突起部が形成されていれば同
様の効果を奏することは言うまでもない。

【００５１】又、図８に示すように金属薄膜２２は、ニ
ッケルに限らず、配線パターン４と同一材料である銅で
あっても上記第１の実施の形態と同様の効果を奏するこ
とができ、すなわちサスペンション１を形成するステン
レスよりも硬度の低い、軟質な金属であれば同様の効果
を奏することができる。

【００５２】さらに上記第１及び第２の実施の形態で
は、サスペンション１の磁気ヘッドとの接続を行う先端
部が一体構造となっているが、この先端部を図９に示す
ように各パッド毎、すなわち各金属薄膜１０の各間にそ
れぞれ各スリット２３を形成してもよい。これは上記第
２の実施の形態における各粗面化部１５の各間にそれぞ
れ各スリット２３を形成してもよいことは言うまでもな
い。

【００５３】このようにスリット２３を形成すれば、ボ
ンディングツール１１を金属薄膜１０又は粗面化部１５
に接触してボンディング動作を行うと、超音波振動の伝
播が分散されず、より安定した接続が可能になる。

【００５４】一方、サスペンション１にスライダ５を配
置する際、高い位置合わせ精度が要求されている。一般
的に記録・再生用パッド７は、上記図１に示すように１
列に配列されているが、これに限らず図１０に示すよう
に少なくとも２列以上に配列してもよい。

【００５５】このように配列すれば、接続高さ等のばら
つきによりスライダ５が傾いて配置されることなく、寸
法精度が高く、より特性のよい磁気ディスク装置を得る
ことができる。

【００５６】又、ボンディングは、小型のボンディング
ツール１１を用いて１パッドづつ接続を行うに限らず、
大型のボンディングツールによって一括して超音波接続
を行ってもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項１〜
４によれば、ボンディングツールとの接触面ですべりが
生じることなく、接続部へ超音波振動が伝播しやすく安
定した接続ができるボンディング構造を提供できる。

【００５８】又、本発明の請求項５〜８によれば、ボン
ディングツールとの接触面ですべりが生じることなく、
接続部へ超音波振動が伝播しやすく安定した接続ができ
るボンディング方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるボンディング構造を磁気ヘッド
装置に適用した第１の実施の形態を示す構造図。

【図２】同磁気ヘッド装置を側面から見た構造図。

【図３】スライダとサスペンションとの接続部の拡大
図。

【図４】同磁気ディスク用回路基板装置の組立て完了を
示す構成図。

【図５】本発明に係わるボンディング構造を磁気ヘッド
装置に適用した第２の実施の形態を示す構造図。

【図６】ボンディングツールの先端に形成された棒状突
起部を示す構成図。

【図７】ボンディングツールの先端に形成された十字状
突起部を示す構成図。

【図８】金属薄膜の他の構成を示す図。

【図９】サスペンションの先端部にスリットを形成した
構成図。

【図１０】記録・再生用パッドの配置例を示す図。

【図１１】従来の磁気ディスク用回路基板装置の構成
図。

【図１２】同磁気ディスク用回路基板装置の組立て完了
を示す構成図。

【図１３】磁気ヘッド装置の全体構成図。

【符号の説明】

１…サスペンション、 ２…金属性薄板、 ３…絶縁層、 ４…配線パターン、 ５…スライダ、 ６…磁気ヘッド接続ランド、 ７…記録・再生用パッド、 ８…バンプ、 １０…金属薄膜、 １１…ボンディングツール、 １３…下地層、 １４…金属膜、 １５…粗面化部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも一方の面に配線層が形成され
   た金属性薄板と、 この金属性薄板に形成された前記配線層に対してボンデ
   ィングツールにより接続される電子部品と、 前記金属性薄板の他方の面における前記電子部品の接続
   される位置に対応する前記金属性薄板の他方の面上でか
   つ前記ボンディングツールの接触位置に形成されかつ前
   記ボンディングツール及び前記金属性薄板の硬度よりも
   軟質な金属薄膜と、を具備したことを特徴とするボンデ
   ィング構造。
2. 【請求項２】 少なくとも一方の面に配線層が形成され
   た金属性薄板と、 この金属性薄板に形成された前記配線層に対してボンデ
   ィングツールにより電気的に接続される電子部品と、 前記金属性薄板の他方の面における前記電子部品の接続
   される位置に対応する前記金属性薄板の他方の面上でか
   つ前記ボンディングツールの接触位置に形成された粗面
   化部と、を具備したことを特徴とするボンディング構
   造。
3. 【請求項３】 前記金属性薄板としてステンレス製薄板
   を用いた場合、前記金属薄膜として銅又はニッケルを用
   いることを特徴とする請求項１記載のボンディング構
   造。
4. 【請求項４】 前記配線層は互いに離間して列設された
   複数の接続ランドからなり、かつ前記金属薄膜又は前記
   粗面化部は前記接続ランドごとに各別に設けられ、前記
   金属薄膜又は前記粗面化部の各間には、それぞれスリッ
   トが形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載の
   ボンディング構造。
5. 【請求項５】 少なくとも一方の面に配線層が形成され
   た金属性薄板の前記配線層に対して電子部品をボンディ
   ングツールにより接続するボンディング方法において、 前記電子部品の接続される位置に対応する前記金属性薄
   板の他方の面上でかつ前記ボンディングツールの接触位
   置に形成されかつ前記ボンディングツール及び前記金属
   性薄板の硬度よりも軟質な金属薄膜を形成し、この金属
   薄膜にボンディングツールを接触してボンディング動作
   することを特徴とするボンディング方法。
6. 【請求項６】 少なくとも一方の面に配線層が形成され
   た金属性薄板の前記配線層に対して電子部品をボンディ
   ングツールにより接続するボンディング方法において、 前記電子部品の接続位置に対応する前記金属性薄板の他
   方の面に粗面化部を形成し、この粗面化部に前記ボンデ
   ィングツールを接触してボンディングすることを特徴と
   するボンディング方法。
7. 【請求項７】 前記配線層は互いに離間して列設された
   複数の接続ランドからなり、かつ前記金属薄膜又は前記
   粗面化部は前記接続ランドごとに各別に設けられ、前記
   金属薄膜又は前記粗面化部の各間にそれぞれスリットを
   形成することを特徴とする請求項５又は６記載のボンデ
   ィング方法。
8. 【請求項８】 前記ボンディングツールの先端に突起部
   又は粗面化部のいずれか一方又は両方を形成することを
   特徴とする請求項５又は６記載のボンディング方法。