JP4247919B2 - 導電性材料の供給装置及び供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、半田等導電性の材料からなるボールを所定位置に供給し、複数の電極等を電気的に接続する導電性材料の供給装置及び供給方法に関する。

例えば、磁気ヘッドの製造において、所謂磁気ヘッドコアに設けられた電極と該コアを支持する所謂ジンバル上の配線端部とを接続する工程が存在する。当該工程向けに、例えば特許文献１に開示されるような、電極-配線端部との近接部分に導電性のボールを供給し、該ボールを介してこれらの電気的接続を図る方法が知られている。当該方法では、ハンダボールを導電性材料として用い、且つ該ボールが多数個保持された部分より一個ずつ分離するために複数の貫通孔が回転中心より所定距離を開け且つ一定に角度間隔で配置された円盤状部材を用いている。該円盤状部材が回転することにより該貫通孔に入り込んだハンダボールが個別に分離、移送され、貫通孔が該ボールの搬送経路と連通することにより自重によって該搬送経路内を略落下し、これにより該ボールが所定の供給位置に移動する。更に、該ボールは当該供給位置にてレーザ光の照射を受け、溶融することによって電極‐配線端部間の電気的接続を行っている。当該方法においては、該搬送経路をハンダボールの酸化を防止するために供給される窒素ガスの供給経路としても用いており、該窒素ガスによってハンダボールの供給位置への移動のアシストを行っている。

ここで、磁気ヘッドはこれを搭載する磁気記録装置（所謂HDD：Hard Disk Drive装置）の小型化、高性能化に伴って、近年益々微小化及び構造の複雑化が進められている。磁気ヘッドと同様にハンダボールも小径化が著しく、特許文献１に開示する方法の場合電極‐配線端部間の所定位置に対してこれを確実に保持することが困難となってきている。このような状況に対処する手法が特許文献２に開示されている。当該手法においては、内部に設けられた空間内にハンダボールを保持するホルダにおいて該ハンダボールの供給用開口を小径化し、当該開口の内側に詰まるようにして該ハンダボールを保持する。保持状態のホルダを電極等に接触させること無くこれらに対して位置決めし、その後該ハンダボールをレーザ光にて溶融すると共に該ホルダ内部の圧力を高くして溶融ハンダボールを開口部から略射出させて、該電極上の所定位置に溶融半田を融着させることとしている。

特開２００２−１７０３５１号公報 特表２００４−５３４４０９号公報

特許文献２に開示される構成においても、特許文献１に開示される構成と同様の貫通孔を有する回転円盤を用いてハンダボールの個別搬送を行っており、自由落下及び窒素ガスによるアシストによってレーザ光照射位置にハンダボールを移送することとしている。当該構成において、ホルダの内部空間はハンダボールによって略密閉状態とされ、この状態にて該内部空間に窒素ガスを送ることによって溶融ハンダボールの射出に要する内部空間内の圧力上昇を行っている。ここで、磁気ヘッド等の小型化による電極サイズ或いは電極ピッチの縮小に伴って、用いるハンダボールの径は60μm程度にまで小さくなってきている。当該サイズのハンダボールにおいては、静電気等による回転円盤への吸着等が生じることから自由落下を主体とする場合にはハンダボールの移送は好適に行われず、ある程度以上の流量を有する窒素ガス流によるアシストが必須となる。また、作業速度を高めるためにハンダボールを素早くホルダ開口に移送する必要があり、当該観点からも窒素ガスの流量は大きくする必要があると考えられる。

しかしながら、当該流量を保持した場合に得られるホルダ内部空間の圧力は実際の溶融ハンダボールの射出に要する圧力とは一致せず、具体的には射出圧に対して過剰に大きな圧力となってしまう。特にハンダボールの移送速度を高めようとした場合、この圧力差は顕著なものとなる。回転円盤等を収容する空間、該円盤の回転機構等の存在によって構成される窒素ガスの流出経路、或いはハンダボールが略閉鎖しているホルダ開口の隙間部分より窒素ガスは流出可能である。従ってハンダボールの移送が終了したと思われる時点で窒素ガスの供給を一端停止することによって該内部空間内の圧力を射出圧力まで低下させることは容易である。しかし、この圧力低下に要する時間は作業効率の低下を招く。また、窒素ガスの供給停止を行った場合、複数の経路から窒素ガスの流出が生じる関係上、射出圧力を正確に制御することも実際には困難となる。

また、引用文献１に開示する構成においても、ハンダボールを電極上所定位置に移送する際に窒素ガスによって移送をアシストしている。当該構成においても、実際の移送アシスト時の窒素ガスの供給流量と接合位置に保持された際の窒素ガスの供給量とが異なる場合、この流量変換に要するタイムラグが問題となると考えられる。また、当該構成においては、この窒素ガスによって溶融半田の酸化を抑制するというメリットがある反面、該窒素ガスの供給量が過剰或いは安定しない場合には半田の溶融状態が安定せず融着半田の接合強度にばらつきが生じる場合も考えられる。更に、移送時間に基づいて、例えばハンダボールが電極上所定位置に達する直前或いは到達時にレーザ照射等を行ってハンダボールの溶融を行おうとした場合、移送アシストを行う窒素ガスの流量或いは圧力が不安定であると適切な位置でのハンダボールの溶融が困難となる。

本発明は以上述べた状況に鑑みて為されたものであり、例えば微小径のハンダボール等の導電性材料を所定位置に供給して複数の電極を電気的に接合する装置において該導電性材料を供給する装置及び供給方法に関し、該導電性材料を供給する際の所定の保持位置に迅速に移送することを可能とするために、所定位置に供給する際の供給（射出）圧力を正確に制御することを可能とする装置及び方法の提供を目的とする。また、本発明は、所定の接合位置に供給される導電性材料の溶融或いは固体の状態によらず、該位置に対する迅速な供給と該位置で溶融される導電性材料に対する安定した所定気体の供給を可能とし、所定位置での安定した溶融を可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る導電性材料の供給装置は、複数の電極の間の所定部位に導電性材料を射出固定させて該複数の電極の電気的接合を行う導電性材料の供給装置であって、導電性材料を通過させるノズル開口部を有し且つ該ノズル開口部が導電性材料により略閉鎖されることで略密閉空間となる内部空間を有するノズル組立体と、前記導電性材料を加熱して溶融する加熱手段と、第一の圧力に設定された第一のガスの流れを介在させて導電性材料を内部空間に移送する導電性材料供給部と、内部空間内に第二の圧力に設定された第二のガスを供給するガス供給系と、内部空間内に充満された第一のガスを内部空間から外部空間に対して放出可能な弁部材と、を有することを特徴としている。

なお、上述した供給装置においては、加熱手段は、熱線を照射する熱線源と該熱線を透過可能であって内部空間を構成する壁の一部を構成する熱線透過部材とを有することが好ましい。また、該供給装置においては、ノズル開口に配置されて該ノズル開口を導電性材料が通過不可な略閉鎖状態及び開放状態を生成する遮蔽部材を更に有することが好ましい。また、該供給装置における弁部材は、開閉動作を制御可能なリリース弁を有することが好ましい。更にこの場合、当該供給装置は、導電性部材を供給する際の第一のガスの流れの停止のタイミング、第二のガスの供給開始のタイミング、及びリリース弁の開閉のタイミングを制御する供給装置用制御ユニットを更に有することが好ましい。或いは、該供給装置における弁部材は、弁部材を介して所定の流量にて前記第一のガスの流出を可能とし、且つ常に開放状態を維持可能なニードルバルブを有することが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明に係る導電性材料の供給方法は、複数の電極の間の所定部位に導電性材料を射出固定させて複数の電極の電気的接合を行う導電性材料の供給方法であって、導電性材料を通過させるノズル開口部を有し且つ該ノズル開口部が導電性材料により略閉鎖されることで略密閉空間となる内部空間を有するノズル組立体における該内部空間に対して、第一の圧力に設定された第一のガス流れを介在させて導電性材料を移送し、導電性材料が内部空間内部に移送された後に、内部空間と外部空間とを連通させ且つ内部空間に第二の圧力に設定された第二のガスを供給し、第二のガスの供給を維持した状態で導電性材料がノズル開口部を略閉鎖することにより内部空間内を第二の圧力に近い所定圧力とし、第二の圧力の作用により導電性材料を所定部位に射出することを特徴としている。

なお、上述した供給方法においては、導電性材料によるノズル開口部の略閉鎖状態は導電性材料がノズル開口部を通過することを不可とする遮蔽部材が導電性材料の移送を止めることにより為され、導電性材料が所定部位に射出される際に遮蔽部材は導電性材料が前記ノズル開口を通過することを可能とすることが好ましい。なお、上述した供給方法においては、内部空間を外部空間と連通させる操作は該内部空間に連結されたリリース弁を開放することにより為され、第二のガス供給時においては該リリース弁が閉鎖されていることが好ましい。或いは、当該供給方法において、内部空間と外部空間との連通は内部空間に連結されて内部空間から外部空間に流出するガスの流量を制御可能なニードル弁により為され、該ニードル弁は第一のガスの内部空間への流入時及び第二のガスの内部空間への供給時の何れにおいても一定のガス流量を維持する開放状態とされていることが好ましい。さらに、これら第一のガス及び第二のガスは共に不活性ガスであることが好ましい。

微小径を有する導電性材料からなるボールをホルダにおける所定の保持位置に対して迅速に移送することが可能となる。また、実際に導電材料を溶融、射出させて所定位置に供給する際の射出圧力を正確且つ容易に制御できることが可能となりより微小な電極等の接合を行うことが可能となる。また、導電性材料をホルダ所定位置に移送後、該材料を射出する際のホルダ内部空間内での設定圧力への変更が簡易な構成によって容易に行うことが可能となり、且つ該圧力変更は迅速に行われることから電極接合に要する作業時間を大幅に短縮することが可能となる。
また、本発明によれば、ノズル内部或いはノズル外部で導電性材料を溶融するいずれの場合においても、該導電性材料に対して流される窒素等不活性ガスの流量を安定させることが可能となり、導電性材料における一定の溶融状態を常に提供することが可能となる。

（第一の実施形態）
本発明の一実施形態について、以下に図面を参照して説明する。図１Ａ及び１Ｂは本発明の一実施形態に係る導電性材料の供給装置の主要部構成を模式的に示すものであり、供給装置本体を軸方向に切断した断面を含む構成図である。導電性材料の供給装置は、供給装置本体１００、導電性材料吸引系１３３、ガス供給系１３５、及び熱線１３７を供給する不図示の熱線照射装置を有する。供給装置本体１００は、導電性部材供給部１０１とノズル組立体１０３とを有する。以下、これら各構成関係及び各構成の詳細について述べる。

導電性材料供給部１０１は略円筒形状を有し、熱線通過経路１１９及び吸引・ガス供給経路１２９を有する。熱線通過経路１１９は導電性材料供給部１０１の略円筒形状における軸方向貫通孔に対応し、該貫通孔は該導電性材料供給部１０１におけるノズル組立体１０３と対向する端面とは異なる端面（上面）１０１ａ側を閉鎖する熱線透過部材１２７により閉鎖されている。熱線透過部材１２７はレーザ光等の熱線１３７を透過可能な例えばガラス板により構成されている。レーザ光等の熱線１３７は、熱線光源１３８（図２参照）より発せられ、必要に応じて配置される不図示の光学系を介した後に、熱線透過部材１２７を透過し、更に熱線通過経路１１９を経て、ノズル組立体１０３から射出された導電性材料からなるボールに照射される。

吸引・ガス供給経路１２９は上面１０１ａからノズル組立体１０３と対向する端面（下面）１０１ｂにおける後述するノズル組立体１０３における内部空間１０９に面する領域に貫通し、該内部空間１０９と上面１０１ａ側に位置する空間との間において気体の流通を可能としている。吸引・ガス供給経路１２９は、上面１０１ａ側の開口においてチューブ等により構成される気体流通路１３９と接続される。また、吸引・ガス供給経路１２９における下面１０１ｂ側の開口には、略球体（ボール）として供給される導電性材料一個のみを収容可能な内部形状、例えば該ボールの径よりも僅かに大きな内径と深さとを有する円筒状凹形状からなる凹部１３１が形成されている。導電性材料供給部１０１におけるノズル組立体１０３と対向する端面（下面）１０１ｂの外周近傍は鏡面仕上げ等が施されており、後述するノズル組立体１０３が有するＯリング１２１と協働して略密閉空間を構成する。

気体流通路１３９は三系統に分岐しており、個々の系統は第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ及び第三の開閉弁１３９ｃを介して夫々導電性材料吸引系１３３、低圧側ガス流路１３５ａ及び高圧側ガス流路１３５ｂに接続されている。導電性材料吸引系１３３は例えば開閉弁と排気ポンプとから構成されている。第一の開閉弁１３９ａを開放し且つ他の開閉弁を閉鎖することにより当該系統を気体流通路１３９と連通させることにより、気体の排気によって気体流通路１３９及び吸引・ガス供給経路１２９を介して凹部１３１に吸引力を作用させることが可能となる。ガス供給系１３５は、第一の圧力にてガスを流す高圧側ガス流路１３５ｂ及び第二の圧力にてガスを流す低圧側ガス流路１３５ａの二系統の気体供給用の流路を有する。低圧側ガス流路１３５ａに繋がる第三の開閉弁１３９ｃを開放し且つ他の開閉弁を閉鎖することにより、ガス供給系１３５において大気圧よりも高く且つ後述する高圧側ガス流路１３５ｂに供給されるガスの圧力より低い所定の圧力とされた所定気体が気体流通路１３９に供給される。また、高圧側ガス流路１３５ｂに繋がる第二の開閉弁１３９ｂを開放し且つ他の開閉弁を閉鎖することにより、気体流通路１３９に所定の高圧力とされた気体を供給することが可能となる。

ノズル組立体１０３は、ノズル本体１０５、ノズル１０７、リリース弁１４３、シャッタ１１１、及びＯリング１２１を有する。ノズル本体１０５は導電性材料供給部１０１と向かい合う面（上面１０５ａ）を底面とする略円錐形状を有し、該底面（上面１０５ａ）側から頂部側に貫通する略円錐形状を有する内部空間１０９を有する。内部空間１０９の軸心は、ノズル組立体１０３と導電性材料供給部１０１とが所定の位置関係にて接合された際に該導電性材料供給部１０１における円筒状の内周面を形成する熱線通過経路１１９の軸心と一致する。また、該内部空間１０９における上面１０５ａ側開口１０９ａは、ノズル組立体１０３と導電性材料供給部１０１との接合時において、吸引・ガス供給経路１２９の内部空間１０９側開口である凹部１３１が該内部空間１０９の開口１０９ａに画定される領域の内側に存在する大きさを有する。

内部空間１０９の上面１０５ａ側開口１０９ａの周囲は平坦面によって画定されており、該平坦面上には該開口１０９ａを囲むように０リング１２１が配置される。ノズル組立体１０３と導電性材料供給部１０１との接合時では、導電性材料供給部１０１の下面１０１ｂにおける鏡面部とノズル本体１０５の上面１０５ａとの間に存在する該Ｏリング１２１によってシールが為され、内部空間１０９及び熱線通過経路１１９とから略閉鎖空間が形成される。内部空間１０９は、ノズル組立体１０３の側面外部に連通可能なリーク経路１０９ｂを更に有する。該リーク経路１０９ｂにはリリース弁１４３が配置されており、該リリース弁１４３の開放操作によって、略閉鎖状態にある内部空間１０９内部に保持される気体の外部空間に対する排出を可能とする。

軸方向に貫通する貫通孔１１３を有する略円筒形状からなるノズル１０７は、ノズル本体１０５における内部空間１０９の円錐頂部開口１０９ｃと該貫通孔１１３とが同軸で連通するように、ノズル本体１０５の略円錐形状の頂部に取り付けられる。なお、内部空間１０９の円錐頂部開口１０９ｃの開口径及び貫通孔１１３の内径は、ボール状の形態で供給装置本体１００に供給される導電性材料の直径よりも大きく設定されている。該貫通孔の非連通部分（ノズル本体１０５と繋がっていない側の端部）における開口部１１５は導電性材料を所定位置に供給する際の供給開口、即ち導電性材料が通過可能なノズル開口部として作用する。本実施形態において、該開口部１１５の開口径は、前述した導電性材料からなるボールの直径よりも僅かに大きな径に設定されている。シャッタ１１１は、ノズル開口部１１５の開口を狭まるようにノズル開口部１１５或いはその近傍に突出可能な機能を有する部材からなる。同図においては支点１１１ａを中心として不図示の駆動系によって回動可能であり、一方の回転端となる位置において先端部がノズル開口部１１５を閉ざすように配置されている。該シャッタ１１１はノズル開口部１１５の開口を狭めることによって導電性材料の該開口部１１５の通過を止め、開口を開放することによって通過を可能とする遮蔽部材として作用する。ここで、内部空間１０９及び連通する貫通孔１１３は軸が鉛直方向と略一致すると共に、開口部１１５が鉛直下方に配置される。従って、内部空間１０９に供給される該導電性材料は自重によって開口部１１５に向かって落下し、該開口部１１５を狭める或いは略閉鎖するシャッタ１１１等と当接して貫通孔１１３内に収容、保持される。即ち、貫通孔１１３は導電性材料の収容部１１３として作用する。

続いて、前述した供給装置本体１００を含む導電性材料の供給装置に関して、実際の装置構成を模式化したブロック図を用いて説明する。図２は本発明の一実施形態に係る導電性材料の供給装置１を示すブロック図である。導電性材料供給部１０１は、該供給部１０１をノズル組立体１０３に対する接合或いは分離の動作を行わせるための供給部駆動ユニット１４５を有している。供給部駆動ユニット１４５は、更に第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ、及び第三の開閉弁１３９ｃを有している。ノズル組立体１０３は、制御ブロック上リリース弁１４３及びシャッタ１１１を有している。これら該供給部駆動ユニット１４５、第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ、第三の開閉弁１３９ｃ、リリース弁１４３、熱線源１３８、導電性材料吸引系１３３、及びガス供給系１３５は、供給装置用制御ユニット１４７に接続されている。供給装置用制御ユニット１４７は、供給部駆動ユニット１４５、第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ、第三の開閉弁１３９ｃ、リリース弁１４３、及び熱線源１３８が導電性材料を所定位置に押し付ける際の一連の動作タイミングを特に制御している。

図１Ａ、導電性材料供給部１０１がノズル組立体１０３に対して分離された状態を図１Ａと同様の様式にて示す図１Ｂ、ブロック図である図２及び導電性材料の供給動作フローを示すフローチャートである図３を参照し、本発明に係る導電性材料の供給方法の一態様である供給部駆動ユニット１４７の制御の一形態を以下に説明する。なお、本例においては、導電性材料として一般的なハンダを用いることとする。また、被接合電極として、図１Ａに示されるように、所謂磁気ヘッドにおける磁気ヘッドスライダ１５１におけるスライダ電極１５３と、該磁気ヘッドスライダ１５１を支持する所謂フレキシャ１５５に設けられた配線電極１５７を例示する。ハンダ供給時においては、図に示すようにスライダ電極１５３の延在面と配線電極１５７の延在面とが９０度の角度を為すように隣接配置され、ノズル１０７の中心軸（ハンダの供給方向）が該これら二平面の交差線上であって各々の被接合電極の中心位置を結ぶ線と該交差線の交点を通る位置に配置されている。なお、これら被接合電極を実際にノズル１０７の中心軸下の所定位置に配置するために、供給装置本体１００或いは磁気ヘッドを支持する構成等が駆動されるが、該駆動操作に関連する構成に関してはここでの説明は省略する。

実際のハンダ供給操作に際しては、まず供給部駆動ユニット１４５によって導電性材料供給部１０１が多数のハンダボールが収容された不図示の材料保管系まで駆動される。材料保管系におけるハンダボール受け取り位置において当該駆動は停止される。当該停止位置において、供給装置用制御ユニット１４７が第一の開閉弁１３９ａを開放させて吸引・ガス導入経路１２９を導電性材料吸引系１３３と接続させる。導電性材料吸引系１３３は常時排気操作（吸引力生成操作）を続けており、吸引・ガス導入系路１２９と導電性材料吸引系１３３との接続により、導電性材料供給部１０１に設けられた収容凹部１３１には吸引力が発生する。収容凹部１３１はハンダボール１１７一個に対応した大きさであり、該吸引力が作用可能な一個のハンダボール１１７のみを収容保持する。供給装置用制御ユニット１４７は、第一の開閉弁１３９ａにこの状態を維持させたままで、図１Ｂに示す状態を経過して、供給部駆動ユニット１４５による導電性材料供給部１０１をノズル組立体１０３上の接合位置までの駆動を行わせる（ステップ１）。

導電性材料供給部１０１がノズル組立体１０３上の所定位置に停止すると、熱線通過経路１１９と内部空間１０９とがＯリング１２１により外部空間に対してシールされた状態にて接合され略密閉空間が形成される。当該状態において、該略密閉空間はノズル開口部１１５のみにより外部空間と連通する状態となる（ステップ２）。供給装置用制御ユニット１４７は、第一の開閉弁１３９ａを閉鎖し、吸引・ガス導入経路１２９と気体流通路１３９とを分断する。当該操作により、収容凹部１３１に生じていた吸引力がなくなる。その際、第二の開閉弁１３９ｂも開放され、気体流通路１３９は同時にガス供給系１３５における高圧側ガス流路１３５ｂに接続される。上述した操作によって、収容凹部１３１にはガス供給系１３５から高圧のガスが供給される。該高圧ガスは、収容凹部１３１の奥側から概略ノズル開口部１１５方向に向けて供給される（ステップ３）。

ハンダボール１１７はこの高圧ガスに付勢され、ノズル開口部１１５に向けて略落下する（ステップ４）。前述したように例えば６０μｍ径のハンダボールには静電気による吸着力等が容易に作用し、単なる重力の作用のみでは収容凹部１３１から容易に離脱しないことも考えられる。また、内部空間１０９内をノズル開口部１１５に向けて落下する際にも、内部空間１０９の内壁面との相互作用等により落下速度が低下する恐れもある。本形態の如く高圧ガスを収容部１１３の奥側から供給することにより、ハンダボール１１７の収容凹部１３１からの離脱を迅速に行うことが可能となる。また、略閉鎖空間に供給された高圧ガスはノズル開口部１１５に向かうことから、当該高圧ガスの流れに付勢されたハンダボール１１７もノズル開口部にむけて急速に移送される。従って、静電気による吸着力等が作用せずに重力のみの作用によるハンダボールの移送が行われる場合と比較しても、ハンダボール１１７をより迅速にノズル開口部１１５まで移送することが可能となる。

第二の開閉弁１３９ｂ操作後所定の時間が経過した後に、供給装置用制御ユニット１４７によりリリース弁１４３が開放される。同時に、第二の開閉弁１３９ｂの閉鎖と第三の開閉弁１３９ｃの開放とが行われ、ガス供給の経路を低圧側ガス流路１３５ａに切り替える操作も行われる。該切り替え操作に連動して、リリース弁１４３の閉鎖動作が更に行われる（ステップ５）。以上の弁操作によって内部空間１０９及び熱線通過経路１１９からなる略閉鎖空間内の圧力は高圧ガスの供給圧に近い圧力まで上昇（本実施の形態においては大気圧より約14.4kPa高い圧力）した後、低圧ガスの供給圧に近い圧力まで急激に低下する（ステップ６）。また、以上の操作が行われる間に、ハンダボール１１７はシャッタ１１１によって移動が制限されてノズル開口部１１５にてとどめられた状態となるまで移送される。ハンダボール１１７が当該状態で収容部１１３に保持されることにより、内部空間１０９及び熱線通過経路１１９からなる略密閉空間の密閉性が急激に高くなる。その結果、該略密閉空間内の圧力は供給される低圧ガスの供給圧に近い圧力（本実施の形態においては約1.0kPa大気圧より高い圧力）まで変化し、当該圧力にて安定する。不図示の圧力センサ等によって当該圧力状態を検知することにより、ハンダボール１１７のノズル開口部１１５での保持状態が確認されることとしても良い（ステップ７）。

第一の開閉弁１３９ａ及び第二の開閉弁１３９ｂが閉鎖され且つ第三の開閉弁１３９ｃのみが開放されて気体流通路１３９が低圧側ガス流路１３５ａ側に接続した状態を維持することにより、当該圧力状態は維持される。この圧力状態を維持したまま、供給装置用制御ユニット１４７はシャッタ１１１を動作させノズル開口部１１５がハンダボール１１７が通過可能な状態とする。熱線通過経路１１９、内部空間１０９及びハンダボール１１７により形成される密閉空間内は大気圧よりも高い圧力にあるため、ハンダボール１１７は、該圧力の作用によりノズル開口部１１５より外方に対して射出される（ステップ８）。その際、大気圧と密閉空間内の圧力との差圧を適切に制御することにより、ハンダボール１１７を所定の方向に対して所定速度にて射出させることが可能となる。ハンダボール１１７の射出直後、供給装置用制御ユニット１４７は熱線源１３８を動作させ、熱線透過部材１２７熱線通過経路１１９、内部空間１０９における円錐頂部開口１０９ｃ、貫通孔１１３及びノズル開口部１１５を介して熱線（本実施形態においてはレーザ光）を保持状態にあるハンダボール１１７に照射させる。当該熱線の照射によってハンダボール１１７は溶融或いは略溶融状態となる（ステップ９）。

より詳細に、ノズル開口部１１５から射出されたハンダボール１１７は、ノズル開口部１１５の直下に配置された所定位置１５９であってスライダ電極１５３と配線電極１５７との両者に接触可能な位置に向けて供給される。該ハンダボール１１７が熱線によって一旦溶融状態とされ、当該溶融ハンダが両電極と電気的に接合され、固化（射出固定）することによりこれら電極の接合操作が完了する。以上の操作終了後、供給装置用制御ユニット１４７は、吸引・ガス供給経路１２９を導電性材料吸引系１３３と接続するように第一の開閉弁１３９ａを開放し、且つ第二の開閉弁１３９ｂ及び第三の開閉弁１３９ｃを閉鎖状態として気体流通路１３９とガス供給部１３５との接続を遮断する。同時に供給部駆動ユニット１４５動作させ導電性材料供給部１０１を前述した不図示の材料保管系におけるハンダボール受け取り位置まで駆動する。同時に、次なる被接合電極をノズル組立体１０３直下の所定位置に配置する。以下、上述した工程を順次繰り返すことにより該被接合電極の接合操作が行われる。

（第二の実施形態）
次に、本発明の第二の実施形態に係る供給装置について説明する。図４は図１Ａと同様の様式にて当該装置の主要部を模式的に示すものである。なお、図１Ａに示す構成と同様の作用効果を呈する構成に関しては同一の参照符号を用いて説明することとする。また、以下の説明においては、第一の実施形態と異なる部分に関してのみ述べることとする。図４に示す実施形態においては、図１Ａに示す実施形態におけるリリース弁１４３が常時所定の流量のガスを流出可能とするニードル弁１６１と置き換えられている。従って、供給装置用制御手段１４７は、該ニードル弁１６１を除いた第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ、及び第三の開閉弁１３９ｃ等の動作を制御する。

以下、第二の実施形態に係る供給装置におけるハンダボールの供給操作に関して、図３と同様の様式からなる図５に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図３に示す各ステップと同一の操作を行うステップに関しては図３と同様の参照番号を用いることとし、その説明に関しては省略することとする。図５に示す本発明の第二の実施形態においては、図３におけるリリース弁１４３の開閉を行ったステップ５の操作に換えて、ステップ５１に示す操作が実行される。具体的には、ニードル弁１６１を通じて略密閉空間内部から外部空間に流出する基体の流量が常に一定量となるように設定された状態にて、熱線通過経路１１９及び内部空間１０９から構成される略密閉空間に対してガス供給部１３５から供給されるガスが、高圧側ガス流路からのものから低圧側ガス流路からのものに切り替えられる。

本実施形態におけるニードル弁１６１は該ニードル弁を通じて略密閉空間内部から外部空間に流出する基体の流量の設定が可能である反面、供給装置用制御ユニット１４７等による自動の開閉制御行われない。本実施形態によれば、ニードル弁１６１によるガス放出流量を予め設定することにより供給ガスの流量に応じて容易に設定圧力が得られるが、所定圧力を得る関係上放出流量を極端に大きくすることができない。このため、ハンダボール射出に応じた適切な圧力状態を得るために要する時間については第一の実施形態の場合と比較して長くなる。しかし、該ニードル弁の開閉動作が不要であることから装置構成の簡易化及び供給装置用制御ユニット１４７の負荷低減が可能となる。

（第三の実施形態）
次に、本発明の第三の実施形態に係る供給装置について説明する。図６は図１Ａと同様の様式にて当該装置の主要部を模式的に示すものである。なお、図１Ａに示す構成と同様の作用効果を呈する構成に関しては同一の参照符号を用いて説明することとする。また、以下の説明においては、第一の実施形態と異なる部分に関してのみ述べることとする。図６に示す実施形態においては、図１Ａに示す実施形態における低圧側ガス流路１３５ａ及びこれに繋がる第三の開閉弁１３９ｃをなくしている。第一の実施形態における低圧力のガスを供給した経路はガス供給部１３５から分離され、新たに配された第二のガス供給部１６３から低圧力のガスを供給することとしている。第二のガス供給部１６３は吸引・ガス供給経路１２９とは別個の第二のガス供給経路１６５より、熱線通過経路１１９及び内部空間１０９より構成される略密閉空間に接続される。なお、図６に示す形態においては第二のガス供給経路１６５が導電性材料供給部１０１に設けられているが、これをノズル組立体１０３側に配置することとしても良い。リリース弁１４３は、気体流通路１３９に対して取り付けられているが、これを導電性材料供給部１０１内に設けられた吸引・ガス供給経路１２９に対して取りつけることとしても良い。供給装置用制御手段１４７は、第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ及びリリース弁１４３の動作制御、及び第二のガス供給部１６３からのガス供給操作等を制御する。

以下、第三の実施形態に係る供給装置におけるハンダボールの供給操作に関して、図３と同様の様式からなる図７に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図３に示す各ステップと同一の操作を行うステップに関しては図３と同様の参照番号を用いることとし、その説明に関しては省略することとする。図７に示す本発明の第三の実施形態においては、図３におけるリリース弁１４３の開閉を行ったステップ５の操作に換えて、ステップ５２に示す操作が実行される。当該ステップにおいて、具体的には、第二の開閉弁１３９ｂの操作後所定の時間が経過した後に、供給装置用制御ユニット１４７によりリリース弁１４３が開放される。同時に、供給装置用制御ユニット１４７が第二のガス供給部１６３を動作させ、第二のガス供給経路１６５を介して内部空間１０９に対する所定の低圧力に維持されたガスの供給操作も実施する。リリース弁１４３は当該操作に連動し、再度閉鎖される（ステップ５２）。以上の弁操作によって内部空間１０９及び熱線通過経路１１９からなる略閉鎖空間内の圧力は高圧ガスの供給圧に近い圧力まで一端上昇し（本実施の形態においては大気圧より約14.4kPa高い圧力）た後、低圧ガスの供給圧に近い圧力まで急激に低下する。なお、ステップ６以降の動作は先の実施例と同様であるため、ここでの説明は省略する。

一般的に複数の経路から異なる圧力のガスを導入し、当該ガス導入に伴う圧力の変化を正確に且つ応答性良く制御しようとする場合、これら経路の長さを極力短くすることが好ましい。即ち、弁を介して被圧力制御空間にガス導入をする場合には、当該弁を被圧力制御空間に近づけて配置することが好ましい。第一の実施形態に示す構成の場合、可動部である導電性材料供給部１０１に対して、第一の開閉弁１３９ａ、第二の開閉弁１３９ｂ、第三の開閉弁１３９ｃ、高圧側ガス流路１３５ｂを構成するガス配管、低圧側ガス流路１３５ａを構成するガス配管、及び導電性材料吸引系１３３に繋がる配管が付随することとなる。このため、当該構成においては、導電性材料供給部１０１の可動範囲、或いは駆動速度等に対してこれら配管等による制限が課せられる可能性がある。本実施形態によれば、配管を伴った第二の切り替え弁をなくすることが可能となり、導電性材料供給部１０１の駆動の容易化、更には駆動装置の簡易化が可能となる。

なお、以上述べた実施形態に於いて、ノズル開口部１１５の開口方向及びハンダボール１１７の供給方向は鉛直方向としている。しかし、本発明においてはハンダボール１１７を供給する際の供給ガス圧を正確に制御可能であり、従って該ハンダボールの供給速度も正確に制御可能である。このため、ハンダボールの供給方向は鉛直方向に限定されず、むしろ接合対象電極の配置に併せて種々変更されることが好ましい。また、ノズル開口部にシャッタ１１１を配置し、これによりハンダボール１１７をノズル内部に保持し、且つノズル外部に射出されたハンダボール１１７に熱線を照射して溶融状態とし、これを被接合電極に供給することとしている。しかし、例えばノズル開口部の開口径をハンダボール径より小さくし、該開口部に詰まったような状態にあるハンダボールを熱線によって溶融し、これを射出する構成においても本発明は適用可能である。この場合も溶融半田の射出圧力を正確に制御できることから上記実施形態と同様の効果が期待できる。従って、ノズル開口部１１５を通過する部材は、固体状、溶融状を含め、導電性材料として定義されることが好ましい。なお、上述した実施形態においてはシャッタ１１１によってハンダボール１１７をノズル開口部１１５近傍に止めることとしているが、ハンダボールの径はノズル開口の径より小さく設定されている。従って、該ハンダボールの停止によってノズル開口部は略閉鎖され、該開口部に連なる空間は略閉鎖空間とされる。

また、以上述べた実施形態においては、ハンダボールを開口部に保持可能な略密閉空間内部に当該ハンダボールを供給する構成として、導電性材料供給部１０１を例示している。本構成においては、ハンダボールは自重及び高圧ガス流のアシストによって該導電性材料供給部１０１からノズル組立体１０３の内部空間に供給される。しかしながら、本発明の実施形態における略密閉空間に対する導電性材料の供給形態は当該構成に限定されず、例えば導電性材料からなるボールが高圧ガスによって配管の内部を搬送されて該空間に供給される形態であっても良い。即ち、高圧力のガス流によるアシストによって導電性材料が略密閉空間内に供給される構成であり、且つ所定の圧力にて該略密閉空間内部から導電性材料を接合電極上に供給する構成であれば、本発明の一実施形態を適用することが可能である。また、接合電極上所定位置に高圧力のガス流によるアシストを利用して導電性材料を供給し、レーザ等熱線による導電性材料の溶融・接合操作時に低圧力のガス流を該材料上に供給して該材料の酸化を防止する構成に対しても適用可能である。この場合、本発明の実施によって高圧ガス流から低圧ガス流への切り替えを迅速に行うことが可能となる。以上より、本発明においては、導電性材料たるハンダボールは第一の圧力たる高圧力とされたガスの流れを介在させることにより内部空間１０９内部まで移送されるとして把握されることが好ましい。また、当該操作は導電性材料供給部の操作として行われることが好ましい。

また、以上述べた実施形態においてはノズル組立体１０３としてノズル本体１０５及びノズル１０７からなる構成を示しているが、本発明が適用可能なノズル組立体は当該構成に限定されない。具体的には、導電性材料を開口部に保持可能であり、該開口部を有する略密閉空間が形成可能であり、且つ熱線を該導電性材料に照射可能であれば当該構成に限定されない。また、以上述べた実施形態においては、導電性材料からなるボールとしてハンダボールを例示しているが、当該材料はこれに限定されず金、金表面にハンダ層を形成したもの等、種々の材料からなるボールを用いることが可能である。また、ガス供給系から供給されるガスについては特に例示していないが、溶融時における酸化防止効果及び低コストといった観点から窒素ガス等の不活性ガスを用いることが好ましい。或いは、導電性材料の移送には第一のガスとして純度の低い窒素ガスを用い、導電性材料の射出固定時においては第二のガスとして純度の高い窒素ガスを用いることとしても良い。また、熱線としては、現在取り扱い方法が容易且つ確立されたレーザ光を用いることが好ましい。更に、本実施形態においては導電性材料を加熱溶融する加熱手段として、熱線源及び熱線透過部材からなる構成が示されているが、例えばノズル開口部近傍に所謂ヒータ等の加熱源を配置し、これにより導電性部材を加熱するような構成としても良い。

次に、上述した第一の実施形態に係る導電性材料（ハンダボール）の供給装置を用いた実際の磁気ヘッドにおける電極接合装置を本発明の一実施例として以下に例示する。図８は、磁気ヘッドにおける電極接合を行う装置の概略構成を示す当該装置の側面図である。電極接合装置２００は、本発明に係る供給装置１たるボンディングヘッド、第一のヘッド移動ステージ２０１、第二のヘッド移動ステージ２０３、ワーク移動ステージ２０５、ワークトレイ２０７、及び架台２０９を有している。架台２０９は、第二のヘッド移動ステージ２０３とワーク移動ステージ２０５とを略水平状態に維持される同一平面内に支持している。第二のヘッド移動ステージ２０３は、不図示の公知のリニアスライダ及びモータ、ボールネジ、及びボールネジ受け等の構成により、第二のヘッド移動ステージ２０３に対して図中Ｙ方向に駆動可能に第一のヘッド移動ステージ２０１を支持している。

第二のヘッド移動ステージ２０３は、不図示の公知のリニアスライダ及びモータ、ボールネジ、及びボールネジ受け等の構成により、第一のヘッド移動ステージ２０１に対して図中Ｚ方向に駆動可能にボンディングヘッド１を支持している。なお、熱線源１３８であるレーザ照射装置とノズル組立体１０３とは、該照射装置より照射されるレーザ光の光軸がノズル組立体１０３及びノズル１０７の中心軸と一致するように各々の位置関係が固定されている。導電性材料供給部１０１は、図中一点鎖線で示される位置と実線で示される位置との間を移動し、その際にハンダボールをノズル組立体１０３の内部空間１０９に供給している。

ワーク移動ステージ２０５は、不図示の公知のリニアスライダ及びモータ、ボールネジ、及びボールネジ受け等の構成により、ワーク移動ステージ２０５に対して図中Ｘ方向（紙面に垂直な方向）に駆動可能にワークトレイ２０７を支持している。ワークトレイ２０７上には、所定の位置関係を維持するように固定された磁気ヘッドスライダ１５１及びフレキシャ１５５が載置されている。なお、磁気ヘッドスライダ１５１等はワークトレイ２０７上において、Ｘ方向に複数個が並置されている。また、実際には磁気ヘッドスライダ１５１等をワークトレイ２０７上に保持するための構成、磁気ヘッドスライダ１５１やボンディングヘッド等の位置を検出する構成等も電極接合装置２００は有しているが、本発明と直接的な関係を有さないことからここでの説明は省略する。

次に、図９に示すフローチャートを参照し、当該電極接合装置２００を用いた実際の電極接合工程について説明する。電極接合工程においては、まず複数の磁気ヘッドスライダ１５１等が並置されたワークトレイ２０７がワーク移動ステージ２０５上の所定位置にセットされる（ステップ１１）。続いて、最初に接合対象とされる磁気ヘッドスライダ１５１等が、所定の操作位置にあるボンディングヘッド１とが概略所定の位置関係となるように、ワークトレイ２０７が移動される（ステップ１２）。更に、例えばレーザ光の光軸と一致する撮影視野を有する不図示の撮像装置等を用い、被接合対象たる磁気ヘッドスライダ１５１等とボンディングヘッド１との位置関係を正確に把握する。把握された位置関係に基づいて、第一のヘッド移動ステージ２０１及び第二のヘッド移動ステージ２０３を動作させ、ボンディングヘッド１の接合操作に向けた位置決めを行う。同時に導電性材料供給部１０１を駆動し、ハンダボール１１７をボンディングヘッド１に向けて供給する（ステップ１３）。

以降、図３等に示したフローチャートに従って、スライダ電極及び配線電極の所定位置に対するハンダボール１１７の供給が為され、これら電極の接合が為される。続いて、次の被接合対象たる磁気ヘッドスライダ１５１等がボンディングヘッド１に対し概略所定の位置関係となるように、ワーク移動ステージ２０５がワークトレイ２０７をＸ方向に移動させる。以下、上述した工程が順次繰り返されることにより、ワークホルダ２０７上の載置された全ての磁気ヘッドスライダ１５１等の電極接合操作が行われる。なお、当該接合装置はあくまで本発明を適用した場合の一実施例であり、ＸＹＺ各々の方向に対する駆動ステージ或いは駆動系をどのように配置するか等は適時変更可能である。

本発明は、微小化、高性能化する磁気ヘッドの製造工程における磁気ヘッドスライダの電極と該スライダを支持するフレキシャ上の配線電極との電気的接合を行うことを目的として、当該接合部位への導電性材料の供給を行うものである。しかしながら、本発明の適用対象は当該磁気ヘッドの製造工程に限定されず、小型且つ近接する複数の電極における特定の電極を接合する各種工程に用いられる装置に対しても適用可能である。

本発明の第一の実施形態に係る導電性材料の供給装置の概略構成を示す図であって、当該装置の主要部を軸方向に切断した断面を示す図である。 図１Ａに示す装置であって、導電性材料を当該装置内に供給する際の状態を模式的に示す図である。 本発明の第一の実施形態に係る導電性材料の供給装置の概略構成を模式的に示すブロック図である。 本発明の第一の実施形態に係る導電性材料の供給方法の具体的工程を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に係る導電性材料の供給装置の概略構成を示す図であって、当該装置の主要部を軸方向に切断した断面を示す図である。 本発明の第二の実施形態に係る導電性材料の供給方法の具体的工程を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る導電性材料の供給装置の概略構成を示す図であって、当該装置の主要部を軸方向に切断した断面を示す図である。 本発明の第三の実施形態に係る導電性材料の供給方法の具体的工程を示すフローチャートである。 本発明の一実施例に係る磁気ヘッド向けの電極接合装置の概略構成を示す装置側面図である。 図８に示す装置を用いた磁気ヘッドにおける電極接合工程を示すフローチャートである。

符号の説明

１：供給装置、 １００：供給装置本体、 １０１：導電性材料供給部、 １０３:ノズル組立体：、 １０５：ノズル本体、 １０７：ノズル、 １０９：内部空間、 １１３：収容部、 １１５：ノズル開口部、 １１７：ハンダボール、 １１９：熱線通過経路、 １２１：Ｏリング、 １２７：熱線透過部材、 １２９：吸引・ガス導入経路、 １３１：収容凹部、 １３３：導電性材料吸引系、 １３５：ガス供給系、 １３７：熱線、 １３８：熱線源、 １３９：気体流通路、 １４３：リリース弁、 １４５：供給部駆動ユニット、 １４７：供給装置用制御ユニット、 １５１：磁気ヘッドスライダ、 １５３：スライダ電極、 １５５：フレキシャ、 １５７：配線電極、 １５９：所定位置、 １６１：ニードル弁、 １６３：第二のガス供給部、 １６５:第二のガス供給経路、 ２００：電極接合装置、 ２０１：第一のヘッド移動ステージ、 ２０３：第二のヘッド移動ステージ、 ２０５：ワーク移動ステージ、 ２０７：ワークトレイ、 ２０９：架台

Claims (6)

1. 複数の電極の間の所定部位に導電性材料を射出固定させて前記複数の電極の電気的接合を行う導電性材料の供給装置であって、
   前記導電性材料が通過可能な開口径を有するノズル開口部と連通し、且つ前記ノズル開口部を介して外部空間と連通する内部空間を有するノズル組立体と、
   前記導電性材料を加熱して溶融する加熱手段と、
   第一の圧力に設定された第一のガスの流れを介在させて前記導電性材料を前記内部空間に移送する導電性材料供給部と、
   前記内部空間内に第二の圧力に設定された第二のガスを供給するガス供給系と、
   前記内部空間内に充満された前記第一のガスを前記内部空間から外部空間に対して放出可能な弁部材と、を有することを特徴とする導電性材料の供給装置。
2. 前記加熱手段は、熱線を照射する熱線源と前記熱線を透過可能であって前記内部空間を構成する壁の一部を構成する熱線透過部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の導電性材料の供給装置。
3. 前記ノズル開口に配置されて前記ノズル開口を前記導電性材料が通過不可な閉鎖状態及び開放状態を生成する遮蔽部材を更に有することを特徴とする請求項１或いは２の何れかに記載の供給装置。
4. 前記弁部材は開閉動作を制御可能なリリース弁を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の導電性材料の供給装置。
5. 前記導電性部材を供給する際の第一のガスの流れの停止のタイミング、前記第二のガスの供給開始のタイミング、及び前記リリース弁の開閉のタイミングを制御する供給装置用制御ユニットを更に有することを特徴とする請求項４に記載の導電性材料の供給装置。
6. 前記弁部材は、前記弁部材を介して所定の流量にて前記第一のガスの流出を可能とし、且つ常に開放状態を維持可能なニードルバルブを有することを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の導電性材料の供給装置。

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