環(huán)境溫度的球焊接頭的制作方法
【專利摘要】本申請公開了環(huán)境溫度的球焊接頭。本公開的技術描述了使用超聲波焊接能量但未對下層焊墊進行加熱的條件下，使用直徑小于0.001英寸的金引線來獲得球焊接頭的系統(tǒng)和方法。所述的球焊接頭允許使用特別小的焊墊，該焊墊與相鄰的微電子器件結構特別接近，而這限制了具有淺的離源角的其他焊接技術的使用。
【專利說明】環(huán)境溫度的球焊接頭
【背景技術】
[0001]在半導體和/或儲存裝置的制造過程中，在焊墊中，例如位于集成電路(IC)裝置和/或印制電路板(PCB)上的那些，引線接合法為制造電氣互聯(lián)的方法。此外，引線結合法可以用于連接IC與其他電子器件，或者由一個PCB連接另一個PCB。引線結合法通常被認為是成本有效的且撓性的互聯(lián)技術，其用于組裝種類廣泛的半導體包裝。有兩種主要類型的引線結合法，楔行焊接和球焊。通常使用熱、壓縮力和超聲波能量的組合來完成楔行焊接和球焊，從而將引線與一個或多個焊墊焊接。
[0002]楔行焊接通常在室溫下實施，但是具有多種限制。首先，離源角和方向基本上是有限的。第二，楔行焊接創(chuàng)建了相對大的焊腳尺寸。第三，額外的楔行焊接可能不會堆疊在焊墊上之前的焊接點上。結果，楔行焊接在具有極小焊墊，或者在擠出物位于楔行焊接引線的離源方向之前時是不加利用的選擇。此外，由于焊接點由于氧化(例如，在使用鋁合金引線時)而不可以被再利用，其在焊墊尺寸小且必須再接電線是可能成為問題。
[0003]與楔行焊接不同，球焊通常加熱焊墊，從而創(chuàng)建焊接。但是，由于熱潛在地損害了與焊墊相鄰的敏感IC裝置或者IC的其他部件(例如，粘合劑)，所以加熱焊墊不是加以利用的選擇。球焊具有優(yōu)于楔行焊接的多個益處，例如，在未在焊接上引入不可接受的應力的條件下，在與焊墊的離源方向和角度中具有更大的撓性，從而大幅降低了焊接的尺寸以及疊球的堆疊能力。
[0004]發(fā)明概述
[0005]提供一種方法，其包括在大約環(huán)境溫度下，使用高于60kHz且低于200kHz的超聲波焊接頻率，將直徑為低于大約0.001英寸的金合金引線球焊到金合金接觸墊上。
[0006]此外，本文還描述并列舉了氣體實施方式。
[0007]附圖簡述
[0008]圖1示出了示例性的圓盤驅動組件，其包含滑動器焊墊上的球焊接頭的殘余部分，其位于驅動臂的遠端并定位在儲存介質(zhì)圓盤上。
[0009]圖2示出了示例性搭接載體組件的側視圖，其中所述的組件包含球焊到印制電路板上的滑動器的長形條(row bar)。
[0010]圖3示出了示例性搭接載體組件的頂視圖，其中所述的組件包含具有一對焊墊的滑動器長形條，其被球焊到印制電路板上相應對數(shù)的焊墊上。
[0011]圖4示出了示例性搭接載體組件的側視圖，其中所述的組件包含球焊在印制電路板上的滑動器長形條，其中所述的滑動器長形條具有滑動器長形條的研磨的空氣軸承表面，該表面與嵌入在滑動器長形條中的平面?zhèn)鞲衅鞴裁妗?br> [0012]圖5示出了其上附著有球焊接頭殘余部分的示例性滑動器長形條的側視圖。
[0013]圖6示出了示例性搭接載體組件的立體圖，其中所述的組件包含在被球焊到印制電路板上的長形條中的示例性滑動器。
[0014]圖7示出了使用球焊的示例性操作，從而在未加熱滑動器長形條上的接觸墊的條件下在滑動器長形條上的接觸墊與PCB上的接觸墊之間形成引線互聯(lián)。[0015]發(fā)明詳述
[0016]圖1示出了示例性圓盤驅動組件100，其包含滑動器120 (例如AlTiC滑動器)焊墊118上的球焊接頭的殘余部分116，其位于驅動臂110的遠端并定位在儲存介質(zhì)圓盤108上。具體參見圖A (χ-y平面)，圓盤108包含外徑102和內(nèi)徑104，它們之間為大量的通過圓形虛線示出的基本圓形的數(shù)據(jù)集(例如數(shù)據(jù)集106)。在一些實施方式中，具有比圖1所示更多的數(shù)據(jù)集。圓盤108圍繞旋轉圓盤軸112以高速旋轉，由此信息被寫入或者由圓盤108上的數(shù)據(jù)集讀取。圓盤旋轉速度可以是固定的或可變的。
[0017]通過使用滑動器120上的讀/寫元件可以由圓盤108讀取信息或者將信息寫入圓盤108上，其中滑動器120定位于驅動臂110的遠端。在搜尋操作中，驅動臂110圍繞旋轉驅動軸114旋轉，從而使所需的數(shù)據(jù)集或扇區(qū)定位在圓盤108上。在介質(zhì)圓盤108上的具體定位可以通過任何可利用的尋址方案來定義(例如，柱面磁頭扇區(qū)(CHS)尋址方案和邏輯塊尋址(LBA)方案)。驅動臂110延伸至圓盤108，并且滑動器120位于驅動臂110的遠端。滑動器120在圓盤108上方以非常接近的方式飛行，同時讀取或者將數(shù)據(jù)寫入圓盤108上。在其他的實施方式中，圓盤驅動組件100中具有多于一個的滑動器120、驅動臂110和/或圓盤108。
[0018]柔性電纜122提供了由印制電路板(PCB，未示出)與電子部件(其附著在滑動器120(例如讀取元件和寫入元件))的必要的電聯(lián)通路，同時在操作過程中允許驅動臂110的重要移動。柔性電纜122可以沿著驅動臂110由PBC到滑動器120設定路線。PCB可以包含用于用于在寫入操作中控制寫入電流(其被施加到寫入元件上)以及在讀取操作中擴增由讀取元件產(chǎn)生的讀取信號的電路(例如，預擴增器(前置放大器))。
[0019]滑動器120的后緣的側視圖詳細地示于圖1的x-z平面的圖B中?；瑒悠?20包含焊墊118 (例如，其上附著有球焊接頭殘余部分116的電子研磨向導(ELG)焊墊)。球焊接頭殘余部分116為由之前球焊到焊墊118上的引線得到的殘余部分。在一些實施方案中，除去球焊接頭的殘余部分116 (例如通過機械方式將其由焊墊118上刮掉)。此外，滑動器120可以包含額外的焊墊、焊墊118后面的球焊接頭殘余部分(未示出)以及負y方向的球焊接頭的殘余部分116。
[0020]滑動器120可以進一步包含突出于滑動器120的微電子部件126 (例如熱輔助磁記錄(HAMR)裝置中的激光器)。在一個實施方式中，之前焊接在焊墊118上的引線有意地圍繞微電子部件126設定路線，從而避免與突出的微電子部件126接觸，如圖2和4中詳細示出的那樣。此外，滑動器120可以包含在負y方向中在微電子部件126后面的其他微電子部件(未不出)。
[0021]滑動器120進一步包含嵌入其中的平面?zhèn)鞲衅?40 (也稱為“電子研磨向導”或“ELG”)。在滑動器120內(nèi)，平面?zhèn)鞲衅?40在至少兩個焊墊處一起電連接。平面?zhèn)鞲衅?40的y_z平面中的橫截面積在至少兩個焊墊之間定義了平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值。在形成空氣軸承表面(ABS) 130之前，將滑動器120平面化(例如使用研磨和/或化學-機械剖光(CMP))，平面?zhèn)鞲衅?40的y-z橫截面積縮小，并且其電阻值增加?？梢詼y量平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值，并用于測定ABS130上材料移除的量。結果，可以使用在研磨載體中的平面?zhèn)鞲衅?40和嵌入式驅動器的測量電阻值來精確地控制ABS130的平面化(未示出)。
[0022]在圓盤108運轉時，在滑動器120的ABS130和圓盤108的頂表面之間創(chuàng)建由空氣動力產(chǎn)生的空氣軸承?；瑒悠?20的ABS130面對圓盤108的表面，并且與圓盤108表面大致平行(即，在x-y平面內(nèi)，二者是近似的)。結果，滑動器120的任何部分均未大量地突出于ABS130而接近圓盤108的表面。參見下圖2-5，詳細地描述了用于創(chuàng)建這種基本光滑表面的示例性方法。
[0023]滑動器120的表觀以及組件100的其他特征僅是示例性的目的，并且未按比例描繪。此外，除了圖1所描繪的圓盤驅動組件100，目前公開的球焊接頭技術還可以用于儲存驅動組件。此外，目前公開的技術可以用于將引線球焊到除了滑動器(在電子儲存裝置以外的裝置中使用)以外的微電子裝置上。
[0024]圖2示出了示例性研磨載體組件200的側視圖，其中所述的組件包含球焊在印制電路板234上的滑動器長形條232。組件200用于獲得精確平板的且高度光滑的表面，該表面圖案化從而形成空氣軸承表面(ABS)(未示出，參見圖1、4和5)。長形條232包含例如包含在儲存裝置組件(例如，圖1的圓盤驅動組件100)中的一排滑動器(例如，圖1的滑動器124)。在其他實施方案中，長形條232包含除了滑動器以外的一排微電子裝置。
[0025]使用粘合劑238 (例如晶片夾或粘合劑)可以以可釋放的方式使長形條與研磨載體236的結合。長形條232包含由長形條232上突出來的微電子部件226。在一個實施方式中，微電子部件226為熱輔助磁記錄(HAMR)裝置中的激光器。長形條232進一步包含焊墊218，其提供了嵌入在長形條232中的平面?zhèn)鞲衅?40的電連接。參見圖3和4將更詳細地討論平面?zhèn)鞲衅?40。在多個實施方式中，焊墊218可以由或者涂敷有金或金屬合金。在一個實施方式中，焊墊218是很小的(例如，127 μ m χ85 μ m或者50 μ m χ50 μ m方形)并且具有厚度小于I微米(例如0.25微米厚)的金涂敷層。
[0026]PCB234包含PCB焊墊242，其提供了與PCB234的電連接，所述的焊墊242依次可以與研磨控制單元連接，所述的控制單元實時監(jiān)控并調(diào)節(jié)長形條232上的研磨操作。PCB234通過電伴熱244 (或引線)與長條形232連接，其中所述的電伴熱244與焊墊218、242連接。在多個實施方式中，電伴熱244可以由金或銅合金制成。PCB234可以安裝在任何位置處，并相對于方便的長條形232進行取向。在一個示例性實施方式中，PCB焊墊242的平面焊接表面相對于焊墊218的平面焊接表面(例如，y-z平面)以一定角度(例如,大約5° )安裝，并通過例如一條雙面膠帶或機械鎖安裝在組件200的頂表面上(未示出)。
[0027]在這種實施方式中，電伴熱244的一個末端球焊到焊墊218上(通過球焊接頭216所示)。鑒于多種原因，使用球焊接頭替代楔行焊接。第一，楔行焊接的離源角限于與焊墊表面成相對淺的角(例如，小于45° )，并且通常在x-z平面的方向(基于楔行焊接的腳的取向)。由于焊墊218與突出于長形條232的微電子部件226臨近，以及由長形條232突出的微電子部件226在負X-方向的相對高度，在PCB234的一般方向中，這種淺的離源角在與微電子部件226相碰是不可能的。此外，楔行焊接的腳可能太大，以至于不能容納小尺寸的焊墊218，和/或楔行焊接可以使得焊墊218在對焊墊218的表面未進行額外加工的條件下不能用于后期的電連接。
[0028]此外，球焊接頭通常需要對焊墊218加熱，從而創(chuàng)建與電伴熱244足夠強的結合。在許多實施方式中，焊墊218的溫度超過125°C，從而形成足夠強的結合。這種相對高的溫度可以導致粘合劑238熔融或變軟，這可以使長形條232變松或者與載體236分離，特別是如果以及在通常X-方向對長形條232施加任何剪切力的時候，更是如此。此外，使研磨載體組件200進行熱循環(huán)可以改變粘合劑的機械性質(zhì)，并對組件200引起額外的應力和應變，這可以使組件200變形并不利地影響研磨性能。
[0029]為了在使組件200未進行熱循環(huán)的條件下進行球焊，球焊工具(未示出)可以使用超聲波能量(例如，120kHz)和壓縮力(例如，0.2N，使用直徑為0.8mil的金引線)，從而在未加熱焊墊218的條件下使電伴熱244與焊墊218結合。使用高的超聲波頻率(例如，120kHz,超過60kHz)并適當?shù)夭料春笁|218以清潔焊墊218會在電伴熱244與焊墊218結合的過程中增強能量轉移效率和原子間的移動。結果，電伴熱244可以在未向焊墊218直接施加任何熱的條件下與焊墊218結合。簡言之，電伴熱244可以與相對冷的焊墊218結合(例如，在環(huán)境溫度或室溫)。更具體而言，環(huán)境溫度在本文中是指大約15_25°C的溫度。在其他實施方式中，本文所述的球焊方法可以使用焊墊218在18-30°C或者在15-50°C的溫度下成功地實施。在示例性的實施方式中，所施加的以形成電伴熱244的超聲波頻率為大約120kHz，并且電伴熱244主要為直徑大約0.7mil的金。在其他實施方式中，施加給電伴熱244的超聲波頻率為高于60kHz至低于200kHz。
[0030]電伴熱244的相對末端與焊墊242形成針腳式結合。在其他實施方式中，電伴熱244被球焊在焊墊242上，并與焊墊218形成針腳式結合。
[0031]在一個實施方式中，電伴熱244的直徑為金合金引線直徑的不到大約0.001英寸。電伴熱244的直徑可以小于大約千分之一英寸，以便產(chǎn)生尺寸(例如，橫截面積)顯著小于接觸墊218表面積的球焊接頭。例如，0.0007英寸的電伴熱在60 μ mx60 μ m的接觸墊上可以產(chǎn)生直徑為大約33 μ m的球焊接頭。當電伴熱244的直徑變小時，在未施加熱能量的條件下將電伴熱244球焊在接觸墊上很快變得更困難。
[0032]首先，由于在電伴熱244末端在結合工具的固定超聲波能量(例如，120kHz)與球相關的共振頻率快速增加之間的不一致性增加，隨著電伴熱244直徑的減小，球焊中，超聲
波能量的轉移會變得低效。共振頻率的增加與成比例，其中m表示在電伴熱244末端處
球的質(zhì)量。由于質(zhì)量接近零，所以共振頻率接近無限。第二，由于電伴熱244直徑減小，電伴熱244更易斷裂，這使得電伴熱244的操作難度增加并易于斷裂。即使使用直徑為0.5mil的金引線，電伴熱244變得特別脆，因此特別難以使用此類直徑小的引線來實施一致性的球焊。結果，球焊直徑小于大約Imil (例如，0.7mil)的電伴熱244在能量轉移中效率是非常低的，因此，球焊直徑在Imil至2mil、或更大的電伴熱是更大的挑戰(zhàn)。
[0033]此外，如上文所討論，在可接受的限度內(nèi)，用于球焊電伴熱244的超聲波能量應該與電伴熱244球的共振頻率相匹配，從而使能量最大地轉移至球和墊218。由于共振頻率升高，對電伴熱244施加超聲波能量變得更難。在一個示例性的實施方式中，電伴熱244的共振頻率被限制，使得200kHz的超聲波焊接頻率有效地工作，從而在焊墊218處未直接加入熱能的條件下創(chuàng)建球焊接頭。在其他的實施方式中，120kHz超聲波焊接頻率有效地工作，從而在未加熱電伴熱的條件下球焊直徑為0.7mil的電伴熱。本文考慮了其他的超聲波焊接頻率。
[0034]圖3示出了示例性研磨載體組件300的頂視圖，其中所述的組件包含長形條332中的滑動器324，其具有球焊于印制電路板334上的相應對數(shù)的焊墊342、343上的一對焊墊318、319。長形條332包含一排滑動器(例如，滑動器324)，每個滑動器都可以被包含在儲存裝置組件(例如，圖1的圓盤驅動組件100)或其他電子裝置。在其他實施方式中，除了滑動器以外，長形條332包含一排微電子裝置。
[0035]在ABS制圖后，可以通過使用切割線(例如，切割線348)通過切割長形條332來分離單個的滑動器。所描繪的長形條332包含6個分離的滑動器，但是其他實施方式可以包含更多或更少數(shù)量的分離的滑動器。在一個示例性的實施方式中，長形條在長形條的各個末端包含62個分離的功能滑動器以及2個非功能(或“仿制”)滑動器。盡管參見圖3特意地討論了滑動器324，但是可以以相似的方式使用任何一種或多種其他的描繪的滑動器。
[0036]使用粘合劑338使長形條332以可釋放的方式與載體336結合?；瑒悠?24包含突出于長形條332 (在負X-方向)的微電子部件326。在一個實施方式中，微電子部件326為用于熱輔助磁記錄(HAMR)裝置的激光器?；瑒悠?24進一步包含焊墊(例如，焊墊318、319)，每個焊墊可以為嵌入在滑動器324中的平面?zhèn)鞲衅?未示出)提供電連接。在此，滑動器324描繪為具有用于實時原位監(jiān)控和控制研磨工藝的兩個焊墊，但是其他實施方式可以具有更多或更少的具有不同功能性的焊墊。
[0037]PCB334包含PCB焊墊(例如，PCB焊墊342、343)，每個焊墊為PCB334提供電連接(例如，為PCB334上的研磨控制單元(未示出)提供，或者被電連接在PCB334上)。在此，PCB334描繪為12個PCB焊墊，但是其他實施方式可以具有更多或更少的PCB焊墊。PCB334通過電伴熱或引線與滑動器324連接。例如，焊墊318通過電伴熱344與PCB焊墊342連接，并且焊墊319通過電伴熱345與PCB焊墊343連接。在此，描繪兩個電伴熱，但是其他實施方式可以具有更多或更少的電伴熱。PCB334可以安裝在任何位置，并相對于方便的長形條332進行取向。
[0038]滑動器324進一步包含嵌入其中的平面?zhèn)鞲衅?40 (以虛線示出)。平面?zhèn)鞲衅?40與滑動器324上的焊墊318、319電連接。平面?zhèn)鞲衅?40的橫截面積相對于平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值成比例。當滑動器324平面化時(例如，使用研磨和/或化學-機械剖光(CMP))，平面?zhèn)鞲衅?40的橫截面積隨著其電阻值的增加而降低。平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值與滑動器324的研磨表面上材料移除的量相關。結果，使用平面?zhèn)鞲衅?40的測量的電阻值精確地使滑動器324表面平面化。
[0039]在這種實施方式中，電伴熱344、345分別被球焊在焊墊318、319上(例如，參見球焊接頭316)。鑒于多種原因，使用球焊接頭替代楔行焊接。第一，楔行焊接的離源角限于與焊墊表面成相對淺的角(例如，小于45° )，并且通常在x-z平面的方向(基于楔行焊接的腳的取向)。由于焊墊318、319與突出于長形條332的微電子部件326緊密相鄰，以及由長形條332突出的微電子部件326在負X-方向的相對高度，在PCB234的一般方向中，這種淺的離源角不與微電子部件326相碰是不可能的。此外，楔行焊接的腳可能太大，以至于不能容納小尺寸的焊墊318，和/或楔行焊接可以使得焊墊318在對焊墊318的表面未進行額外加工的條件下不能用于后期的電連接。
[0040]然而，球焊接頭通常需要對焊墊318加熱，從而創(chuàng)建與電伴熱344足夠強的結合。在許多實施方式中，焊墊318的溫度超過125°C，從而形成足夠強的結合。這種高溫可以導致粘合劑338熔融或變軟，這可以使長形條332變松或者與載體336分離，特別是如果以及在通常X-方向對焊墊318或長形條332的其他部件施加任何剪切力的時候，更是如此。此夕卜，使組件300進行熱循環(huán)可以改變粘合劑的機械性質(zhì)，并對組件300引起額外的應力和應變，這可以是組件300變形并不利地影響研磨性能和/或長形條332的輸出規(guī)格。
[0041]為了在使組件300未進行熱循環(huán)的條件下進行球焊，在適當?shù)夭料春笁|表面的條件下，球焊工具(未示出)可以使用相對高頻的超聲波能量和壓縮力，從而使電伴熱344、345分別與焊墊318、319結合。相對高頻的超聲波信號會減小超聲波頻率與球焊共振頻率之間的能量隙，由此在將電伴熱344、345分別焊接于墊318、319上的過程中增強超聲波能量轉移的效率。由此，在未向焊墊318、319直接施加任何熱能的條件下，以及在未向焊墊318、319直接施加熱能的條件下使焊墊318、319通常保持在室溫的同時，電伴熱344、345可以與墊318,319結合。
[0042]電伴熱344、345的相對末端在焊墊342、343處于PCB334形成針腳式結合。在其他實施方式中，電伴熱344、345被球焊在焊墊342、343上，并與焊墊318、319形成針腳式結
八
口 ο
[0043]圖4示出了示例性研磨載體組件400的側視圖，其中所述的組件包含球焊在印制電路板434上的滑動器長形條432，其中所述的滑動器長形條具有滑動器長形條432的研磨的空氣軸承表面430，該表面與嵌入在滑動器長形條432中的平面?zhèn)鞲衅?40共面。平面化組件400用于精確地研磨滑動器長形條432，從而獲得長形條432的精確平面化且高度光滑的空氣軸承表面430。長形條432包含例如包含在儲存裝置組件(例如，圖1的圓盤驅動組件100)中的一排滑動器(例如，圖1的滑動器124)。在其他實施方案中，長形條432包含除了滑動器以外的一排微電子裝置。
[0044]使用粘合劑438使長形條432以可釋放的方式與載體436結合。長形條432包含突出于長形條432的微電子部件(例如，微電子部件426)。在一個實施方式中，微電子部件426為熱輔助磁記錄(HAMR)裝置中的激光器。長形條432進一步包含焊墊(例如，焊墊418)，每個焊墊為長形條432提供電連接(例如，特異為平面?zhèn)鞲衅?40提供電連接)。
[0045]長形條434進一步包含嵌入其中的平面?zhèn)鞲衅?例如，平面?zhèn)鞲衅?40)(以虛線示出)。平面?zhèn)鞲衅骶c一對焊墊形成電連接。例如，平面?zhèn)鞲衅?40與焊墊418以及在y方向上與焊墊418 (未示出)相鄰的第二焊墊形成電連接。平面?zhèn)鞲衅?40的橫截面積(例如，在x-z平面內(nèi))定義了平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值。
[0046]當滑動器324平面化時(例如,使用研磨和/或化學-機械剖光(CMP)),平面?zhèn)鞲衅?40的橫截面積隨著其電阻值的增加而降低。平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值與滑動器324的研磨表面上材料移除的量相關。結果，使用平面?zhèn)鞲衅?40的測量的電阻值精確地使滑動器324表面平面化。當空氣軸承表面430 (ABS)被平面化(例如，使用機械和/或化學-機械剖光(CMP))時,與圖4的平面?zhèn)鞲衅?40相比,平面?zhèn)鞲衅?40的x_z平面面積減小,而其電阻值增加(參見圖2的平面?zhèn)鞲衅?40)。平面?zhèn)鞲衅?40的電阻值為指示在空氣軸承表面430上平面化的量的可測量。結果，可以使用平面?zhèn)鞲衅?40以及研磨載體436中的嵌入式驅動器的測量電阻值來精確地使空氣軸承表面430平面化。
[0047]PCB434包含PCB焊墊(例如，PCB焊墊442 )，其提供了與PCB434的電連接(例如，與研磨空氣單元，未示出)。PCB434通過與焊墊連接的電伴熱或引線(例如電伴熱444)與長形條432連接。例如，電伴熱444連接焊墊418、442。PCB434可以被安裝在任何位置處，并相對于方便的長形條432進行取向。在這種實施方式中，電伴熱444被球焊在焊墊418上(如球焊接頭416所描繪)，并與焊墊442形成針腳式結合(如針腳式結合446所描繪)。在其他實施方式中，電伴熱444被球焊在焊墊442上，并與焊墊418形成針腳式結合。
[0048]圖5示出了其上附著有球焊接頭殘余部分516的示例性滑動器524的側視圖?；瑒悠?24包含在負X-方向上突出于滑動器524的微電子部件526。在一個實施方式中,微電子部件526為用于滑動器內(nèi)激光(LIS)熱輔助磁記錄(HAMR)技術的激光器?；瑒悠?24進一步包含焊墊518，以及嵌入在滑動器524內(nèi)的平面?zhèn)鞲衅?40，其中所述的焊墊518提供了與滑動器524的電連接。
[0049]在滑動器長形條(未示出，分別為圖2、3和4的長形條232、332和432)的空氣軸承表面530被充分研磨后，將相應的電伴熱(未示出，分別參見圖2、3和4的244、344或444)由滑動器長形條移至PCB處。此外，在ABS制圖操作后，滑動器長形條被切割成單個的滑動器(例如，滑動器524)，并在儲存裝置組件(例如，圖1的圓盤驅動組件100)中用作(例如)
滑動器。
[0050]圖6示出了示例性研磨載體組件600的立體圖,其中所述的組件包含球焊在印制電路板634上的示例性滑動器長形條632。長形條632包含一排滑動器(例如，滑動器634)，每個滑動器均可以被包含在儲存裝置組件(例如，圖1的圓盤驅動組件100)或其他電子裝置。在其他實施方式中，除了滑動器以外，長形條包含一排微電子裝置。在ABS經(jīng)完全制圖后，可以通過使用切割線(例如，切割線648)切碎長形條632來分離單個的滑動器。在此，可以使用切割線將長形條632分成4個分離的滑動器，但是其他實施方式可以具有更多或更少的分離的滑動器。盡管參見圖6具體地討論了滑動器624，但是可以以相似的方式使用任何一種或多種其他的描繪的滑動器。
[0051]使用粘合劑638使長形條632以可釋放的方式與載體636結合?；瑒悠?24包含突出于長形條632 (在負X-方向)的微電子部件626。在一個實施方式中，微電子部件626為用于滑動器內(nèi)激光(LIS)熱輔助磁記錄(HAMR)裝置的激光器?；瑒悠?24進一步包含焊墊(例如，焊墊618)。在此，滑動器624描繪為具有6個焊墊，其中的4個焊墊提供了與滑動器624內(nèi)的平面?zhèn)鞲衅?40、641的電連接。其他實施方式可以具有更多或更少的焊墊，其中任意數(shù)量的焊墊均可以與滑動器624形成電連接。
[0052]具有用于實時原位監(jiān)控和控制研磨工藝的兩個焊墊，但是其他實施方式可以具有更多或更少的具有不同功能性的焊墊。平面?zhèn)鞲衅?40、641 (例如，讀取器平面?zhèn)鞲衅?40和記錄儀平面?zhèn)鞲衅?41)均嵌入在滑動器624中。每個平面?zhèn)鞲衅?40、641均與至少兩個焊墊形成電連接，并且可以用于監(jiān)控長形條632上的平面化操作(如上文詳細描述的那樣)。
[0053]PCB634包含PCB焊墊(例如，PCB焊墊642)，每個PCB焊墊均提供了與PCB634的電連接(例如，與研磨空氣單元，未示出)。在此，PCB634描繪為具有4個PCB焊墊，但是其他實施方式可以使用更多或更少的PCB焊墊。PCB634通過與焊墊618、642連接的電伴熱或引線(例如電伴熱644)與滑動器624連接。在此，描繪了 4個電伴熱，但是其他實施方式可以使用更多或更少的電伴熱。PCB634可以被安裝在任何位置處，并相對于方便的長形條632進行取向。
[0054]在這種實施方式中，電伴熱被球焊在滑動器624上的焊墊上(如球焊接頭616所描繪)。鑒于多種原因，使用球焊接頭替代楔行焊接。第一，楔行焊接的離源角限于與焊墊表面成相對淺的角(例如，小于45° )，并且通常在x-z平面的方向(基于楔行焊接的腳的取向)。此外，楔行焊接的腳可能太大，以至于不能容納小尺寸的滑動器624焊墊，和/或楔行焊接可以使得滑動器焊墊在對焊墊表面未進行額外加工的條件下不能用于后期的電連接。
[0055]球焊接頭通常需要對焊墊加熱，從而創(chuàng)建與電伴熱足夠強的結合。在許多實施方式中，滑動器624的溫度超過125°C，從而形成足夠強的結合。這種高溫可以導致粘合劑638熔融或變軟，這可以使長形條632具有變松或者與載體636分離的風險，特別是如果以及在通常X-方向對焊墊618或長形條632的其他部件施加任何剪切力的時候，更是如此。此外，使組件600進行熱循環(huán)可以改變粘合劑的機械性質(zhì)，并對組件600引起額外的應力和應變，這可以使組件600變形并不利地影響研磨性能。
[0056]為了在使組件600未進行熱循環(huán)的條件下進行球焊，球焊工具(未示出)可以使用相對高頻的超聲波能量和壓縮力，適當?shù)夭料春笁|表面以清潔焊墊表面，從而使電伴熱與滑動器624上的焊墊結合。相對高頻率的超聲波信號會在電伴熱與滑動器624上的焊墊結合的過程中增強超聲波能量轉移的效率。結果，電伴熱可以在未向焊墊直接加熱(例如，施加熱能)的條件下與滑動器624上的焊墊結合，同時焊墊被保持在室溫。
[0057]4個所描繪的電伴熱的任一個電伴熱的相對末端與PCB634上的焊墊形成針腳式結合(如針腳式結合646所描繪的那樣)。在其他實施方式中，電伴熱被球焊在PCB634上的焊墊642上，并與滑動器624上的焊墊形成針腳式結合。
[0058]由于4個所描繪的電伴熱緊密相鄰，球焊接頭均可以使用與滑動器624上的焊墊形成獨特的離源角，其中所述的滑動器允許電伴熱在彼此未接觸的條件下延伸至PCB634。撓性以及獨特的離源角允許電伴熱在焊墊之間衍生，其中實際上所述的焊墊在滑動器624和PCB634上具有任何物理排布。
[0059]圖7示出了示例性操作700，其使用了球焊，從而在未加熱滑動器長形條上的接觸墊的條件下在滑動器長形條上的接觸墊與PCB上的接觸墊之間形成引線互聯(lián)。球焊為一種類型的引線接合法，其中可以作為微電子裝置制造的一部分形成電互聯(lián)。定位操作705將包含滑動器長形條和印制電路板的載體定位于球焊機器內(nèi)。長形條包含一排滑動器，每個滑動器均讀取和/或寫入頭，并且可以被包含在儲存裝置組件或其他電子裝置中。長形條可以包含用于提供與長形條(例如，長形條內(nèi)的平面?zhèn)鞲衅?形成電連接的接觸墊(例如，電子研磨向導(ELG)墊)。使用用于支撐及運輸?shù)恼澈蟿㈤L形條以可釋放的方式與載體結
八
口 ο
[0060]決策操作710確定是否存在無引線的接觸墊保持為有待進行球焊。如果如此，則成形操作715在與滑動器長形條上的接觸墊結合的引線末端形成球。成形操作715可以使用電火炬(EFO)技術來進行。例如，將引線供入被稱為焊接機器的毛細管的針狀一次性工具。在引線尖端附近施加高壓電弧，這會使毛細管尖端的引線熔融。由于熔融金屬的表面張力，引線尖端形成了球。在施加電弧后，引線末端的熔融球快速固化。
[0061]焊接操作720使球與接觸墊結合。在一個實施方式中，將毛細管降低以接觸焊墊的表面。焊接機器施加超聲波能量以及會使球和焊墊結合的向下的力。在一些實施方式中，焊墊可以為在焊接操作720之前清潔的等離子體。在其他實施方式中，焊墊并非為清潔的等離子體。焊接操作725使引線的相對末端與印制電路板結合(例如，使用針腳式結合或其他可利用的結合技術)。
[0062]重復操作710、715、720和725，直到?jīng)]有保持的有待進行球焊的無引線接觸墊。在另一個實施方式中，在完成操作710、715和720后，實施研究操作725。[0063]平面化操作730使滑動器長形條的空氣軸承表面平整。在一個實施方式中，印制電路板用于連接長形條和研磨控制單元中的平面?zhèn)鞲衅?，其檢測由于表面研磨而產(chǎn)生的平面?zhèn)鞲衅鞯碾娮枳兓?。研磨控制單元使用該信息來控制研磨載體中的嵌入式驅動器，從而由滑動器長形條的后面賦予所需數(shù)量的壓力。例如，一個或多個平面?zhèn)鞲衅骺梢郧度朐陂L形條中，并與至少兩個焊墊形成電連接。平面?zhèn)鞲衅鞯碾娮柚惦S著施加到長形條的平面化的數(shù)量而變化。在一個實施方式中，將恒定的電流或電壓(即，激發(fā)信號)施加到一對接觸墊上，并且電壓或電流的相應變化(即，電反應)表明電阻變化，該變化相應于施加到滑動器長形條上的給定量的去除的材料或者平面化的數(shù)量。該數(shù)據(jù)可以反饋回平面化操作730中，從而得到所需的平面化的數(shù)量。在這種方式中，滑動器長形條可以精確地平面化。
[0064]一旦滑動器長形條被充分平面化，除去操作735中斷，并除去了在滑動器長形條與PCB之間運行的經(jīng)球焊的引線。在一個實施方式中，通過施加脈沖空氣噴霧吹走在滑動器長形條和印制電路板上接觸墊之間的互聯(lián)引線來完成除去操作735。在其他實施方式中，將引線以機械方式由滑動器長形條上切除。在經(jīng)球焊的引線被除去后，球焊接頭的剩余物可以保留在一些或所有的接觸墊上。繼續(xù)操作740繼續(xù)加工滑動器長形條，以便使ABS圖案化，并且完整的圖案化長形條切割成單個的滑動器或其他的微電子部件。在一個實施方式中，實施額外的加工步驟來給與滑動器長形條所需的特征，然后，將滑動器長形條分離長單個的滑動器以用于電子儲存裝置或其他電子裝置中。在一個實施方式中，在長形條上相鄰的滑動器之間設置切割線，其用于將長形條切割成單個的滑動器，此外，由研磨載體上除去長形條，并放置在切割載體上，然后再將長形條切割成單個的滑動器。
[0065]作為本文所述的本發(fā)明的實施方案的邏輯操作多樣化地稱為操作、步驟、目標或模塊。此外，應該理解的是可以以任何順序實施邏輯操作，按照需要加入和/或省略操作，除非以其他方式清楚地要求或者特定的順序以權利要求書中的語言固定的要求。
[0066]上述說明書、實施例和數(shù)據(jù)提供了本發(fā)明的示例性實施方案的結構和用途的完整描述。由于本發(fā)明的許多實施方案可以在不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的條件下形成，所以本發(fā)明在于本文所附的權利要求書。此外，在不脫離所述的權利要求的條件下，不同實施方案的結構特征可以與另一個實施方案結合。
【權利要求】
1.一種方法，其包括: 在大約環(huán)境溫度下，使用大于60kHz且小于200kHz的超聲波焊接頻率，將直徑小于大約0.001英寸的金合金引線球焊于金合金接觸墊上。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述的金合金接觸墊的厚度小于大約I微米厚。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述的金合金接觸墊在球焊操作之前并非為清潔的等離子體。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述的金合金引線的直徑小于大約0.0008英寸。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述的超聲波焊接頻率為大約120kHz。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述的環(huán)境溫度為15°C至25°C。
7.如權利要求1所述的方法，其進一步包括: 在所述的金合金引線的末端形成金球，其中所述的球焊操作將所述的金球與所述的金合金接觸墊結合。
8.一種系統(tǒng)，其包含: 電子儲存裝置滑動器，其具有厚度小于I微米的金合金接觸墊，其中直徑小于35微米的金合金球焊接頭在大約環(huán)境溫度下，使用大于60kHz且小于200kHz的超聲波焊接頻率，與所述的金合金接觸墊結合。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述的金合金引線的直徑小于大約0.001英寸。
10.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述的超聲波焊接頻率為大約120kHz。
11.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述的環(huán)境溫度為15°C至25°C。
12.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述的電子儲存裝置滑動器包含與所述的金合金接觸墊相鄰的突出的微電子部件。
13.—種系統(tǒng),其包含: 印制電路板，其具有由其上延伸的直徑為小于大約0.001英寸的金引線；以及 一排微電子裝置，每個微電子裝置都具有一個或多個厚度小于I微米的金合金接觸墊，其中所述的金引線在大約環(huán)境溫度下，使用大于60kHz且小于200kHz的超聲波焊接頻率，被球焊在所述的微電子裝置上。
14.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的超聲波焊接頻率為大約120kHz。
15.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的印制電路板的平坦焊接表面相對于所述的金合金接觸墊的平坦焊接表面以大約15°取向。
16.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其進一步包含: 平面?zhèn)鞲衅?，其電阻值隨著在一排所述的微電子裝置上施加的平面化的數(shù)量而改變。
17.如權利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述的印制電路板被構造用于監(jiān)控所述的平面?zhèn)鞲衅鞯碾娮柚?，從而測量在所述的一排微電子裝置上施加的平面化的數(shù)量。
18.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中被球焊到所述的微電子裝置上的兩個或多個所述的金引線的每一個均以不同的角度由所述的微電子裝置上延伸。
19.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的微電子裝置的每一個均包含與所述的一個或多個金合金接觸墊相鄰的突出的激光器。
20.如權利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述的微電子裝置為電子儲存裝置滑動器。
【文檔編號】H05K3/34GK103962714SQ201410043880
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月29日 優(yōu)先權日:2013年1月31日
【發(fā)明者】L·李, S·科歐, K·L·梅塔格, P·P·帕里克, J·R·歐康斯基, M·A·赫倫丁, J·W·赫恩, R·L·希普韋爾, J·J·斯戈布爾, J·L·伊貝爾, R·瑪卡特, E·納特森 申請人:希捷科技有限公司