JP2000339648A - 磁気ヘッド装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
目の簡略化が図れ、製造コストの低減化を図ることがで
きる磁気ヘッド装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 薄膜磁気ヘッド素子用の回路を搭載した
ICチップを実装すべき位置にアンダーフィル材を添着
し、添着したアンダーフィル材の上からICチップを載
置してICチップを超音波ボンディングする。
Description
に用いられる磁気ヘッド装置の製造方法に関する。
ッド装置のサスペンションの先端部に取り付けられた磁
気ヘッドスライダを、回転する磁気ディスクの表面から
浮上させ、その状態で、この磁気ヘッドスライダに搭載
された薄膜磁気ヘッド素子により磁気ディスクへの記録
及び/又は磁気ディスクからの再生が行われる。
密度記録化に伴い、記録周波数の高周波数化が進んでお
り、これを実現する手段の一つとして提案されているの
が、磁気ヘッド素子用の駆動回路をICチップ化し、支
持機構であるサスペンション上に搭載するようにした磁
気ヘッド装置構造である。この構造をとることにより、
駆動回路から磁気ヘッド素子までの配線距離が短くなる
ので、ヘッド駆動信号に付加される不要なノイズを低減
することが可能となり、その結果、高周波領域における
記録特性が向上する。
場合、そのICチップの実装には、ハンダリフロー工程
によるフリップチップボンディング技術が用いられてい
た。即ち、ICチップのバンプボールとしてハンダ材料
を使用し、フラックスを塗布し、リフロー加熱による接
合を行なっていた。より具体的には、C4と呼ばれる以
下の工程、フラックス転写工程→フリップチップボンデ
ィシグ工程→ハンダリフロー工程→洗浄工程→乾燥工程
→アンダーフィル材注入充填工程を実施していた。
リフロー工程を用いると、接合後に洗浄工程を行うこと
が必須となる。即ち、リフロー加熱接合では、リフロー
時のハンダ溶融促進と仮接着効果を狙い、ICチップを
載せる位置にフラックスを塗布するが、このフラックス
がアウトガス等の悪影響を及ぼす可能性を含んでいるの
で、接合後に必ず洗浄工程を行うことが必要となる。
配線部材との間隙には、放熱特性の向上、機械的強度の
向上及びICチップの被覆を図る目的で、アンダーフィ
ル材を充填することが望ましいが、このアンダーフィル
材の充填は、必ず洗浄工程の後に行う必要がある。そこ
で、従来技術においては、前述のごとく、ICチップが
配線部材に接合されさらに洗浄工程が終了した後、注入
によって、このICチップと配線部材と間にアンダーフ
ィル材を充填していた。
ップがボンディングされた後に、そのわずかな隙間(典
型的には50μm以下)にアンダーフィル材を注入充填
することは、非常に難しく、そのための作業時間及び検
査時間が長くなることから、製造工程全体の処理時間で
あるリードタイムが長くなり、また、製造コストが高く
なってしまう。
点を解消するものであり、その目的は、作業時間及び検
査時間の短縮化並びに検査項目の簡略化が図れ、製造コ
ストの低減化を図ることができる磁気ヘッド装置の製造
方法を提供することにある。
気ヘッド素子用の回路を搭載したICチップを実装すべ
き位置にアンダーフィル材を添着し、添着したアンダー
フィル材の上からICチップを載置してICチップを超
音波ボンディングする磁気ヘッド装置の製造方法が提供
される。
の薄膜磁気ヘッド素子を有する磁気ヘッドスライダと、
磁気ヘッドスライダを支持する支持機構と、薄膜磁気ヘ
ッド素子用の回路を搭載したICチップと、ICチップ
がボンディングされる配線部材と、ICチップの底面と
配線部材との間隙に充填されているアンダーフィル材と
を備えた磁気ヘッド装置の製造方法であって、配線部材
のICチップを実装すべき位置にアンダーフィル材を添
着した後、ICチップを超音波ボンディングする磁気ヘ
ッド装置の製造方法が提供される。
ボンディング前にこれを添着するのみで済むので、その
工程が著しく簡易となり、作業時間及び検査時間の短縮
化が図れるのみならず、検査項目の簡略化が図れ、その
結果、製造コストの低減化を図ることができる。
り、熱ストレスに弱いICチップを高熱のリフロー炉内
に通す必要がなくなり、完成品の信頼性向上及び歩留ま
りの向上を図ることができる。さらに、処理時間の非常
に長いリフロー工程がなくなるので、その意味でも作業
時間の短縮化が図れる。
工程も不用となる。一般に、磁気ヘッドスライダは、磁
気ディスク表面との間にごく微小な隙間を確保しつつ、
ある姿勢を保ちながら浮上して動作する。この姿勢を保
つために、スライダ支持機構であるサスペンションのバ
ネ曲げ角度のコントロールが非常に重要となっている。
洗浄工程では、多くの場合、洗浄液を噴射するか超音波
振動させるために、このバネの曲げ角度を変化させない
ように洗浄を行なう工夫が重要なポイントになる。本発
明のように、洗浄工程がなくなることは、この問題をも
改善させることとなる。さらに、フラックスが不要とな
るのでフラックス塗布工程自体も不要となり、工程数が
より低減する。
け量の制御が難しく、ICチップの自重によって沈み込
みさせている従来技術によると、接合後の寸法安定性が
十分に得られないが、本発明のごとく超音波接合を用い
れば、エネルギーコントロールによる接合後の寸法安定
性の大幅な改善が可能となる。
支持機構は板バネ構造のため、取付け部に対してある傾
きを持っている。従来のリフロー工程では、熱伝導の効
率化の点とICチップのハンダバンプの溶け量の均一性
の点で、接合部を水平に保つ必要があったが、本発明の
ように、超音波溶着により接合することにより、この傾
きを大きく意識せずに、ただ、接合面を水平にしておく
ことだけを考えれば良く、組立が非常に容易となる。
支持機構より外に伸びる配線部材上に搭載されているこ
とが好ましい。
の接続電極にボンディングされる接続電極上に、Au又
はCuバンプを形成して、超音波ボンディングを行うこ
とが好ましい。この場合、Au又はCuバンプがAu又
はCuボールを用いて形成されることがより好ましい。
る接続電極又はICチップの接続電極がAu又はCuパ
ッドを用いていることも好ましい。
ため、従来のごとくハンダボールを用いると、そのバン
プサイズボールを小さくし、バンプ間のピッチを大きく
とる必要がある。しかしながら、本発明のごとくAu又
はCuボールを用いることにより、リフロー工程が行わ
れないのでバンプサイズを小さくすることが可能であ
り、バンプ形成を非常に容易に行うことができる。逆
に、バンプピッチを小さくできるのでバンプの高密度化
を図ることができ、その結果、チップサイズをより小さ
くすることが可能となる。
ると、ハンダの機械的強度が低下するため、ハンダボー
ルを用いる従来技術によると、配線部材側の接続電極に
おけるAu層は非常に薄くする必要があった。しかし、
ICチップのバンプをハンダボールからAuボールとす
ることにより、接続電極側のAu層の厚みを自由に設定
可能となる。
よると、ハンダバンプの溶け高さの制御手段がなく、I
Cチップ側のバンプレイアウトによっては、ICチップ
が自重による沈み込みで傾く可能性があったが、本発明
のように、Au又はCuボールを超音波接合することに
よって、ICチップの接合部を水平に保つと共にICチ
ップ底面と配線部材との距離を所望値に制御することが
可能となる。
実装すべき位置にアンダーフィル材を滴下してなされる
ことが好ましい。この場合、アンダーフィル材は、添着
後に中央部が上方に向かって凸形状となるように滴下さ
れることがより好ましい。中央部が上方に向かって凸形
状となるようにアンダーフィル材を滴下することによ
り、その上にICチップを載置した際に、その底面と配
線部材表面との隙間に空隙が残るような不都合を未然に
防止することができる。
て、磁気ヘッド装置の全体を示す平面図である。
スペンション10の先端部に磁気ヘッド素子を備えたス
ライダ11を固着すると共に、そのサスペンション10
の途中にヘッド駆動用ICチップ12を装着して構成さ
れるヘッド−サスペンションアセンブリである。スライ
ダ11及びヘッド駆動用ICチップ12は、磁気ディス
ク媒体の表面に対向するように、サスペンション10の
磁気ディスク媒体と対向する側の面上に取り付けられて
いる。
方の端部に設けられた舌部で担持しかつICチップ12
をその途中で支持する弾性を有するフレクシャ13と、
フレクシャ13を支持固着しておりこれも弾性を有する
ロードビーム14と、ロードビーム14の基部に設けら
れたベースプレート15とから主として構成されてい
る。
ディスク方向に押さえつけるための弾性を持っている。
一方、フレクシャ13は、ロードビーム14との間に設
けられたディンプルを中心とする軟らかい舌部を持ち、
この舌部でスライダ11を柔軟に支えるような弾性を持
っている。本実施形態のように、フレクシャ13とロー
ドビーム14とが独立した部品である3ピース構造のサ
スペンションでは、フレクシャ13の剛性はロードビー
ム14の剛性より低くなっている。
る駆動回路がIC化されて搭載されている。ICチップ
12の大きさとしては、単なる一例であるが、1.0m
m×1.0mm×0.25mmである。また、ICチッ
プ12の取り付け位置は、本実施形態では、サスペンシ
ョン10上の、冷却効果及び電磁気特性の向上、並びに
実装における容易性等から決まる位置とする。
約25μmのステンレス鋼板(例えばSUS304T
A)によって構成されており、ロードビーム14の幅よ
り小さい一様な幅を有する形状に形成されている。
号線として薄膜パターンによる複数のリード導体16が
形成されており、これらリード導体16の一端はフレク
シャ13の先端に設けられた磁気ヘッドスライダ11の
端子電極に接続されており、他端はICチップ12を介
して外部回路と接続するための接続パッド17に接続さ
れている。
くなる形状の約60〜65μm厚の弾性を有するステン
レス鋼板で構成されており、フレクシャ13をその全長
に渡って支持している。ただし、フレクシャ13とロー
ドビーム14との固着は、複数の溶接点によるピンポイ
ント固着によってなされている。
鉄で構成されており、ロードビーム14の基部に溶接に
よって固着されている。このベースプレート15を取り
付け部18で固定することによって、サスペンション1
0の可動アーム(図示なし)への取り付けが行われる。
なお、フレクシャ13とロードビーム14とを別個に設
けず、ベースプレートとフレクシャ−ロードビームとの
2ピース構造のサスペンションとしてもよい。
端部において、フレクシャ13の舌部上には、磁気ヘッ
ド素子を備えたスライダ11が実装されている。図に示
すように、必要数の入出力信号線を構成するリード導体
16は、スライダ11の両側を通り、フレクシャ13の
先端に延びており、この先端から折り返されて、スライ
ダ11に設けられた入出力電極に接続されている。この
接続部は、樹脂による絶縁性材料層により覆われてい
る。
方向の中間部には、スライダ11が取り付けられる面と
同一の面上(磁気ディスク媒体と対向する側の面上)に
ICチップ12が実装されている。
り、サスペンション10のフレクシャ13上に絶縁性材
料層を介して形成されている導体層の途中に設けられた
接続パッド上に接合されている。ICチップ12の底面
と薄膜パターンとの間隙には、放熱特性の向上、機械的
強度の向上及びICチップ12の被覆のためのアンダー
フィル材が充填されている。
アンダーフィル材の充填工程について、図2を用いて説
明する。
によって構成されるフレクシャ13上には、フレクシブ
ルプリント基板(Flexible Print Ci
rcuit、FPC)のごとく金属薄板上にプリント基
板を作成するのと同じ公知のパターニング方法で薄膜パ
ターンが形成されている。例えば、厚さ約5μmのポリ
イミド等の樹脂材料による第1の絶縁性材料層20、パ
ターン化された厚さ約4μmのCu層(導体層)21及
び厚さ約5μmのポリイミド等の樹脂材料による第2の
絶縁性材料層22をこの順序でフレクシャ13側から順
次積層することによって形成される。ただし、磁気ヘッ
ドスライダ及び外部回路と接続するための接続電極部分
並びにICチップ12との接続パッド23の部分は、C
u層21上にAu層24が積層形成されており、その上
に絶縁性材料層は形成されていない。
パターンの接続パッド23の部分に、放熱特性の向上、
機械的強度の向上及びICチップ12の被覆のためのア
ンダーフィル材、例えば、エポキシのような樹脂と高熱
伝導率の絶縁材との混合物のごとき熱伝導性の良好な液
状の材料25を滴下して添着する。この場合、添着され
たアンダーフィル材25の中央部が上方に向かって凸形
状となるようにする。このような形状とすることによ
り、その上にICチップ12を載置して荷重を印可した
際に、その底面と薄膜パターン表面との隙間に空隙が残
るような不都合を未然に防止することができる。
性樹脂としては、例えば、溶融シリカを含む例えばエポ
キシ樹脂のごとき樹脂(熱伝導率が約12×10−4c
al/cm sec deg)、アルミナを含む樹脂
(熱伝導率が約40×10−4cal/cm sec
deg)、結晶シリカを含む樹脂(熱伝導率が約35×
10−4cal/cm sec deg)、及び窒化ア
ルミを含む樹脂(熱伝導率が約40×10−4cal/
cm sec deg)等がある。
プ12の底面上に設けられた図示のない接続電極には、
Auボールによるバンプ26があらかじめ形成されてい
る。このICチップ12を、同図(B)に示すように、
超音波ヘッド27をその表面に押し当てた状態で把持
(ピックアップ)し、接続パッド23の部分に位置合わ
せする。
ップ12のAuボールバンプ26が薄膜パターンの接続
パッド23にそれぞれ押し当たるように、添着されたア
ンダーフィル材25の上からこのICチップ12を矢印
28方向に押圧し、さらに、矢印29方向(横方向)に
振動する超音波を超音波ヘッド27から印加する。
圧と超音波振動が印加されることにより、ICチップ1
2のAuボールバンプ26と接続パッド23のAu層2
4とが溶融接合される。
チップ12の接続電極が接続パッド23に接合され、同
時にアンダーフィル材25もICチップ12の底面と薄
膜パターンの表面との間隙に空隙なく全て満たされる。
このアンダーフィル材25は、その後に行われる加熱乾
燥により硬化せしめられる。特に、添着されたアンダー
フィル材25の中央部が上方に向かって凸形状となるよ
うにこれを滴下することにより、その上にICチップ1
2を載置して押圧した際に、その底面と薄膜パターン表
面との隙間に空隙が残ることがなく、両者の間隙が完全
にアンダーフィル材25で満たされる。
合でICチップ12のAuボールバンプ26と接続パッ
ド23のAu層24とが電気的及び機械的接合がなされ
るため、仮固定及びリフローを必要としない。しかも、
超音波と荷重負荷との両方により接合をとること等から
アンダーフィル材25の充填も、ICチップ接合前に行
なうことが可能となっている。前述したように、従来
は、リフロー工程及び洗浄工程の後にしかアンダーフィ
ル材の充填を行えなかったため、その注入充填工程が難
しいのみならず、リフロー工程後に再加熱する必要があ
り、さらに、アンダーフィル材の選定にもタクトタイム
(機械処理時間)からの制約が多かった。しかしなが
ら、Auボールバンプによる超音波接合を行う本実施形
態によれば、アンダーフィル材を事前にサスペンション
のICチップ接合位置に対応する位置に添着しておき、
ICチップ接合後に加熱乾燥が可能となる。このため、
アンダーフィル材用の樹脂選定及び工程設計の自由度が
高まるのみならずタクトタイムの大幅な短縮化も期待で
きる。
ラックスの転写工程が不要となり、リフロー工程が不要
となり、さらに、洗浄工程が不要となる。しかも、アン
ダーフィル材の充填がICチップ接合前に可能となるの
で、その充填工程が著しく簡易となる。その結果、タク
トタイムの大幅短縮化、品質の向上という両者を達成さ
せることが可能となる。
uボールバンプ26と接続パッド23のAu層24とを
超音波接合しているが、Auボール及びAu層の代わり
にCuボール及びCu層、又はその他の金属ボール及び
金属層を用いて超音波接合してもよいことは明らかであ
る。また、バンプを薄膜パターンの接続パッド側に設け
てもよいことも明らかである。
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
ば、アンダーフィル材の充填がICチップのボンディン
グ前に、これを添着するのみで済むので、その工程が著
しく簡易となり、作業時間及び検査時間の短縮化が図れ
るのみならず、検査項目の簡略化が図れ、その結果、製
造コストの低減化を図ることができる。
体を示す平面図である。
工程の一部を示す断面図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 薄膜磁気ヘッド素子用の回路を搭載した
ICチップを実装すべき位置にアンダーフィル材を添着
し、該添着したアンダーフィル材の上から前記ICチッ
プを載置して該ICチップを超音波ボンディングするこ
とを特徴とする磁気ヘッド装置の製造方法。 - 【請求項2】 少なくとも1つの薄膜磁気ヘッド素子を
有する磁気ヘッドスライダと、該磁気ヘッドスライダを
支持する支持機構と、前記薄膜磁気ヘッド素子用の回路
を搭載したICチップと、該ICチップがボンディング
される配線部材と、該ICチップの底面と該配線部材と
の間隙に充填されているアンダーフィル材とを備えた磁
気ヘッド装置の製造方法であって、前記配線部材の前記
ICチップを実装すべき位置に前記アンダーフィル材を
添着した後、該ICチップを超音波ボンディングするこ
とを特徴とする磁気ヘッド装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記ICチップが、前記支持機構上の配
線部材上に搭載されていることを特徴とする請求項2に
記載の方法。 - 【請求項4】 前記ICチップが、前記支持機構より外
に伸びる配線部材上に搭載されていることを特徴とする
請求項2に記載の方法。 - 【請求項5】 前記ICチップの接続電極上にAu又は
Cuバンプを形成して、前記超音波ボンディングを行う
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載
の方法。 - 【請求項6】 前記Au又はCuバンプがAu又はCu
ボールを用いて形成されることを特徴とする請求項5に
記載の方法。 - 【請求項7】 前記ICチップの接続電極にボンディン
グされる接続電極がAu又はCuパッドを用いているこ
とを特徴とする請求項5又は6に記載の方法。 - 【請求項8】 前記ICチップの接続電極にボンディン
グされる接続電極上にAu又はCuバンプを形成して、
前記超音波ボンディングを行うことを特徴とする請求項
1から4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 前記Au又はCuバンプがAu又はCu
ボールを用いて形成されることを特徴とする請求項8に
記載の方法。 - 【請求項10】 前記ICチップの接続電極がAu又は
Cuパッドを用いていることを特徴とする請求項8又は
9に記載の方法。 - 【請求項11】 前記アンダーフィル材の添着が、前記
ICチップを実装すべき位置に該アンダーフィル材を滴
下してなされることを特徴とする請求項1から10のい
ずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 前記アンダーフィル材は、添着後に中
央部が上方に向かって凸形状となるように滴下されるこ
とを特徴とする請求項11に記載の方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11143414A JP2000339648A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 磁気ヘッド装置の製造方法 |
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