專利名稱：磁頭組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤用Sn焊錫接合的磁頭組件。
背景技術(shù)：
在硬盤驅(qū)動器(HDD)中使用的所謂的磁頭組件具備組裝磁頭的滑塊、彈性地支撐滑塊的撓性體、和粘接在該撓性體表面的撓性布線基板。在這種磁頭組件中，以往一般將在磁頭的滑塊表面露出的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤以相互正交的位置關(guān)系通過金屬球接合方式接合，但是近年來，提出一種使用能夠以比金屬球小的球徑形成的焊錫球以便能夠?qū)?yīng)接合區(qū)域(電極焊盤的大小及電極焊盤間隔)的窄小化的焊錫球接合方式。
焊錫球接合方式例如能夠使用以熔融狀態(tài)將焊錫球吹向接合面的SJB方式的安裝器進行，通過使從該安裝器供給到接合面的熔融焊錫凝固，將滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤接合。為了提高焊錫浸潤性，在滑塊的電極焊盤的焊錫接觸面形成有由Au構(gòu)成的表面保護層，在該Au表面保護層和電布線層之間形成有使熔融焊錫和Au表面保護層牢固地接合的粘接層。以往，在該粘接層中使用NiFe。另一方面，在撓性布線基板的電極焊盤上，在焊錫接觸面形成有由Au構(gòu)成的表面保護層，在該Au表面保護層和電布線層之間形成有Cu粘接層。
特許文獻1(日本)特開平10-79105號公報但是，在上述以往的電極焊盤結(jié)構(gòu)中，如果在滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤之間將焊錫球熔融，則熔融焊錫的大部分會流向撓性布線基板側(cè)，與滑塊的電極焊盤相比在撓性布線基板的電極焊盤上焊錫浸潤性變差。因此，有時產(chǎn)生滑塊的電極焊盤的接合強度弱、導(dǎo)通不良。為了避免這些，需要提高滑塊的電極焊盤的焊錫浸潤性，需要預(yù)先加熱滑塊的電極焊盤等的工序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述以往的課題而做出的，目的是得到能夠以簡單的工序?qū)⒒瑝K的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤牢固地接合的磁頭組件。
本發(fā)明注意到存在于Au表面保護層的正下方位置的粘接層的導(dǎo)熱率的不同帶來焊錫浸潤性的不同，著眼于如果滑塊側(cè)和撓性布線基板側(cè)的粘接層由相同材料(Cu)形成，則焊錫浸潤性變得相同而能夠整體地接合兩個電極焊盤，進而，在焊錫接合后殘留的Cu層(粘接層)越薄就越提高粘接強度。
即，本發(fā)明的磁頭組件，在磁頭的滑塊表面露出的電極焊盤、和連接該磁頭和外部電路的撓性布線基板的電極焊盤被焊錫接合，其特征在于，滑塊的電極焊盤形成在與磁頭連接的電布線層上，具有在焊錫接觸面露出的Au表面保護層、及夾在該Au表面保護層和電布線層之間的Cu粘接層，該Cu粘接層的焊錫接合前的厚度被規(guī)定為在焊錫接合后成為0.05μm以上。
撓性布線基板的電極焊盤實際上形成在該撓性布線基板的電布線層上，具有在焊錫接觸面露出的Au表面保護層及夾在該Au表面保護層和電布線層之間的Cu粘接層。如果將滑塊及撓性布線基板的電極焊盤的粘接層由相同材料形成，則兩者的粘接層的熱導(dǎo)電率一致，兩個電極焊盤的焊錫浸潤性相同。
Au表面保護層優(yōu)選較薄，具體而言，其厚度優(yōu)選為0.5μm以下。
滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤實際上用Sn焊錫材料接合。
滑塊的電極焊盤導(dǎo)熱率通過在Au表面保護層的正下方位置存在Cu粘接層而被改善，因此，也可以在Cu粘接層和電布線層之間存在NiFe層。
滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤通過焊錫球接合法接合。焊錫球接合法包括對設(shè)置在滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤之間的焊錫球進行激光照射使其熔融的方法(SBB)、和將熔融狀態(tài)的焊錫球供給到滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤之間的方法(SJB)，但是，采用哪種方法都能夠確保相同程度的接合強度。
根據(jù)本發(fā)明，能夠得到能夠以簡單工序?qū)⒒瑝K的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤牢固地接合的磁頭組件。


圖1是表示作為本發(fā)明方法的適用對象的磁頭組件(完成狀態(tài))的一實施方式的示意結(jié)構(gòu)圖。
圖2是放大表示圖1的滑塊的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤的接合部的示意圖。
圖3(a)是表示焊錫接合前的滑塊的電極焊盤結(jié)構(gòu)及撓性布線基板的電極焊盤結(jié)構(gòu)的示意截面圖。圖3(b)是表示焊錫接合后的滑塊的電極焊盤結(jié)構(gòu)及撓性布線基板的電極焊盤結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
圖4是表示在以SBB方式接合時的電極焊盤的粘接層和粘接強度的關(guān)系的曲線圖。
圖5是表示在以SJB方式接合時的電極焊盤的粘接層和粘接強度的關(guān)系的曲線圖。
具體實施例方式
圖1表示作為本發(fā)明的適用對象的、硬盤驅(qū)動器用的磁頭組件(完成狀態(tài))的一實施方式。磁頭組件1具備組裝有包括磁阻效應(yīng)元件及磁記錄元件等的磁頭12的滑塊11，以及，例如由熱固化性粘接劑和UV固化性粘接劑及導(dǎo)電性粘接劑粘接等粘接了該滑塊11的背面的撓性體21。
撓性體21是板簧狀的具有撓性的薄的金屬板，在承載梁的前端部，以彈性地浮游支撐在該承載梁上的狀態(tài)安裝有滑塊11。在撓性體21的表面，通過粘接劑的粘貼等固定有將滑塊11的磁阻效應(yīng)元件和安裝該磁頭組件的硬盤驅(qū)動器裝置的電路系統(tǒng)導(dǎo)通連接的撓性布線基板(FPC)22。如圖2放大表示，撓性布線基板22從配置在撓性體21的前端部的多個電極焊盤23向兩側(cè)緣部離開后沿著兩側(cè)緣部延伸，再從撓性體21的后端緣部引出，通過中繼用撓性布線基板24匯集成1個。中繼用撓性布線基板24與搭載磁頭組件1的硬盤裝置的電路系統(tǒng)連接。
撓性布線基板22的電極焊盤23形成在該撓性布線基板22內(nèi)的電布線層230上，如圖3(a)、圖3(b)所示，具有在最表面露出的Au表面保護層231以及夾在該Au表面保護層231和電布線層230之間的Cu粘接層232。電布線層230在本實施方式中由Ti形成。
在滑塊11上，位于滑塊端面11a而形成有磁頭12用的電極焊盤13。滑塊11的電極焊盤13形成在電布線層130上，該電布線層130的一端部與磁頭12連接，而另一端部露出在該滑塊端面11a，如圖3(a)所示，焊錫接合前具有作為焊錫接觸面的、形成在最表面的Au表面保護層131、和夾在該Au表面保護層131和電布線層130之間的Cu粘接層132。Au表面保護層131以0.5μm以下的較薄的膜厚形成，使電極焊盤13的焊錫浸潤性提高并且防止Cu粘接層132的腐蝕。Cu粘接層132規(guī)定焊錫接合前的膜厚，以便在Sn焊錫接合后得到0.05μm以上的膜厚。電布線層130在本實施方式中由Ti形成。
上述滑塊11和撓性布線基板22以相互的電極焊盤13、23正交的位置關(guān)系安裝在撓性體21上。以該相互地正交的位置關(guān)系設(shè)置的滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23使用不含鉛并以錫為主體的Sn焊錫，進行焊錫球接合。作為不含鉛并以錫為主體的Sn焊錫可以使用Sn-Bi類、Sn-Ag類、Sn-Cu類、Sn-Zn類、Sn-In類、或Sn-Au類。如上所述，由于滑塊11的電極焊盤結(jié)構(gòu)與撓性布線基板22的電極焊盤結(jié)構(gòu)相同，所以這些粘接層132、232都由Cu形成。由此，電極焊盤13表面及電極焊盤23表面的導(dǎo)熱率相同，在滑塊11側(cè)和撓性布線基板22側(cè)焊錫浸潤性的偏差消失。即，成為滑塊11的電極焊盤13整體焊錫浸潤的狀態(tài)。
作為焊錫球接合方式使用通過1次或多次激光照射使設(shè)置在滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23之間的未熔融狀態(tài)的Sn焊錫球熔融的SBB方式、將熔融狀態(tài)的Sn焊錫球供給到滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23之間的SJB方式均可。焊錫接合后的電極焊盤結(jié)構(gòu)、焊縫、及接合強度使用SBB方式及SJB方式的哪一種都同樣，所以以下對通過SBB方式接合的情況進行說明。
眾所周知，在SBB方式中首先在滑塊11及撓性布線基板22的電極焊盤13、23之間設(shè)置Sn焊錫球，通過激光照射(第1次)使該Sn焊錫球的一部分熔融，將該Sn焊錫球臨時固定。因為在電極焊盤13、23的表面分別形成有Au表面保護層131、231，所以在電極焊盤13、23和固化的Sn焊錫球之間產(chǎn)生AuSn化合物。接著，一邊通過氮氣流防止Sn焊錫球的氧化，一邊通過第2次激光照射使Sn焊錫球完全熔融。當Sn焊錫球完全熔融時，在電極焊盤13、23的表面產(chǎn)生的AuSn化合物分散到該熔融焊錫內(nèi)，熔融焊錫在含有該分散的Au原子的狀態(tài)下固化而形成焊縫41(圖3(b))。通過焊縫41，接合滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23。
在焊縫41上，至少在電極焊盤13、23和固化的Sn焊錫的邊界產(chǎn)生分散有Au原子的AuSn分散層43。在熔融焊錫內(nèi)，位于Au表面露出層131、231的正下方的Cu粘接層132、232的Cu原子也有一部分被分散，所以在AuSn分散層43中包含CuSn化合物。這樣，通過第1次的激光照射產(chǎn)生的脆弱的AuSn化合物，通過第2次的激光照射分散到焊錫內(nèi)而形成CuSn化合物，從而提高了焊縫41的接合強度。
由于通過激光照射形成CuSn化合物，所以Cu粘接層132、232的膜厚在焊錫接合后與焊錫接合前相比變薄。通過實驗確認，在焊錫接合后殘留的Cu粘接層132、232的膜厚變得越薄，則焊縫41的接合強度越高(參照圖4及圖5)。
圖4及圖5示出對于以不同的材料及不同的膜厚形成了滑塊11的電極焊盤13的粘接層的實施例1～4及比較例1，研究其膜厚[μm]和粘接強度[g]的關(guān)系的結(jié)果。圖4表示通過SBB(Solder Ball Bonding)方式接合時的結(jié)果，圖5表示通過SJB(Solder Jet Bonding)方式接合時的結(jié)果。具體而言，在通過SBB方式的接線中，通過安裝器將未熔融狀態(tài)的焊錫球供給到電極焊盤13的上表面(粘接面)，在將焊錫球定位于該電極焊盤13上的規(guī)定位置的狀態(tài)下，通過激光照射使該焊錫球熔融，將滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23接合。另一方面，在通過SJB方式的接線中，通過安裝器將熔融狀態(tài)的焊錫球供給到電極焊盤13的上表面(接合面)，通過熔融焊錫再凝固而將滑塊11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23接合。在圖4及圖5中，A～C、D表示實施例1～3、4，E表示比較例1。此外，圖4及圖5的○標記表示在各實施例及比較例中分別測量的多個樣品的平均值。
各實施例1～4及比較例1的粘接層結(jié)構(gòu)及粘接前的膜厚如表1所示。在各實施例1～4及比較例1中，滑塊11的電布線層130由Ti層(400)形成，Au表面保護層131由Au層(0.3μm)形成。
粘接層(μm)實施例1Cu(0.2)實施例2Cu(0.5)實施例3Cu(1.0)實施例4從電布線層130側(cè)，NiFe(0.2)/Cu(0.2)比較例1NiFe(0.2)此外，在表2中表示圖4所示的通過SBB方式接合時的各實施例1～4及比較例1中的電極焊盤13的粘接層的膜厚變化。粘接后的膜厚及粘接前后的膜厚變化以多個樣品的平均值表示。


在表3中，表示圖5所示的通過SJB方式接合時的各實施例1～4及比較例1中的電極焊盤13的粘接層的膜厚變化。


觀察圖4或圖5可知，因為具有Cu粘接層132的實施例1～3與比較例1相比粘接強度增大，所以在Au表面保護層131的正下方位置存在Cu，從而與具有NiFe粘接層的情況相比提高粘接強度。此外，在具有Cu粘接層132的實施例1～3中，很明顯粘接后的膜厚越小，粘接強度越高。進而，即使在具有NiFe/Cu粘接層的實施例4中粘接強度也變得比比較例1高，由此可知至少在Au表面保護層131的正下方位置存在Cu，則即使在電極焊盤13中含有NiFe，粘接強度也會改善。這可以推測為，由于在Au表面保護層131的正下方位置存在Cu，所以電極焊盤13的表面的導(dǎo)熱率與撓性布線基板22的電極焊盤表面的導(dǎo)熱率大體相同地被改善。
如果比較圖4和圖5，則哪種情況下各實施例1～4中與比較例1相比粘接強度都會提高，如果比較表2和表3，則電極焊盤13的接合后的粘接層的膜厚大體相等。由此可知，在通過SBP方式和SJB方式的哪一種接合的情況下，都可以得到相同的粘接強度。即，可知與接合法無關(guān)，只要至少在Au表面保護層131的正下方位置存在Cu，粘接強度就會改善。
根據(jù)以上的結(jié)果，在本實施方式中，設(shè)定焊錫接合前的Cu粘接層132的膜厚，以便滑塊11的電極焊盤13能夠確保充分的接合強度，并在焊錫接合后留下0.05μm以上的膜厚。具體而言，因為焊錫接合前后的Cu粘接層132的膜厚變動為0.15μm左右，所以接合前的膜厚設(shè)為0.2μm以上。
根據(jù)本實施方式，因為滑塊11的電極焊盤13由Au表面保護層131和Cu粘接層132形成，所以滑塊11的電極焊盤13的導(dǎo)熱率與撓性布線基板22的電極焊盤23的導(dǎo)熱率大體同等地被改善，能夠確保良好的焊錫浸潤性。由此，在滑塊11的電極焊盤13的整個面上形成焊縫41，可靠性提高。此外，根據(jù)本實施方式，因為規(guī)定Cu粘接層132的焊錫接合前的厚度，以便在焊錫接合后成為0.05μm以上，所以進一步提高了滑塊11的電極焊盤13的接合強度。由此，在焊錫接合前不需要加熱滑塊11的電極焊盤13，能夠以簡單的工序?qū)⒒瑝K11的電極焊盤13和撓性布線基板22的電極焊盤23牢固地接合。
在本實施方式中使用了不含鉛的Sn焊錫，但是也可以使用以鉛和錫為主要成分的焊錫。
權(quán)利要求
1.一種磁頭組件，在磁頭的滑塊表面露出的電極焊盤、和連接該磁頭和外部電路的撓性布線基板的電極焊盤被焊錫接合，其特征在于，上述滑塊的電極焊盤形成在與上述磁頭連接的電布線層上，具有在焊錫接觸面露出的Au表面保護層、及夾在該Au表面保護層和上述電布線層之間的Cu粘接層，該Cu粘接層的焊錫接合前的厚度被規(guī)定為在焊錫接合后成為0.05μm以上。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭組件，其特征在于，上述撓性布線基板的電極焊盤形成在該撓性布線基板的電布線層上，具有在焊錫接觸面露出的Au表面保護層及夾在該Au表面保護層和上述電布線層之間的Cu粘接層。
3.如權(quán)利要求1所述的磁頭組件，其特征在于，上述Au表面保護層的厚度為0.5μm以下。
4.如權(quán)利要求1所述的磁頭組件，其特征在于，上述滑塊的電極焊盤和上述撓性布線基板的電極焊盤由Sn焊錫材料接合。
5.如權(quán)利要求1所述的磁頭組件，其特征在于，上述滑塊的電極焊盤在上述Cu粘接層和上述電布線層之間具有NiFe層。
6.如權(quán)利要求1所述的磁頭組件，其特征在于，上述滑塊的電極焊盤和上述撓性布線基板的電極焊盤通過焊錫球接合法接合。
全文摘要
本發(fā)明得到以簡單工序?qū)⒒瑝K的電極焊盤和撓性布線基板的電極焊盤牢固地接合的磁頭組件。在滑塊表面露出的磁阻效應(yīng)元件用的電極焊盤、和連接磁阻效應(yīng)元件和外部電路的撓性布線基板的電極焊盤被焊錫接合的磁頭組件中，滑塊的電極焊盤形成在與磁阻效應(yīng)元件連接的電布線層上，具有在焊錫接觸面露出的Au表面保護層及夾在該Au表面保護層和電布線層之間的Cu粘接層，并規(guī)定為該Cu粘接層的焊錫接合前的厚度在焊錫接合后成為0.05μm以上。
文檔編號H05K3/34GK101051472SQ20071009671
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月7日
發(fā)明者品田正人, 山口巨樹 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社