專利名稱：焊接裝置及在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁盤驅(qū)動單元，尤指一種焊接裝置及在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的方法。
背景技術(shù)：
磁盤驅(qū)動器為一種常見的信息存儲裝置，其使用磁介質(zhì)儲存數(shù)據(jù)和一個可移動的磁頭裝置置于所述磁介質(zhì)之上用于選擇性地讀取磁介質(zhì)中的數(shù)據(jù)或?qū)懭霐?shù)據(jù)到磁介質(zhì)中。
圖1-2描述了一個典型的磁盤驅(qū)動單元10，該磁盤驅(qū)動單元10包括一個馬達基座裝配12、上蓋14以及印刷電路板裝配(printed circuit board assembly)16。如上所述，馬達基座裝配12包括具有磁頭20(見圖3)的磁頭懸臂組合(head stackassembly)18、裝在一個用以旋轉(zhuǎn)磁盤的主軸馬達24上的磁盤22、用以盛裝上述元件的馬達基座26。所述磁頭20在磁盤22表面高速飛馳并從磁盤22的中心數(shù)據(jù)軌道讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)，所述磁頭20通過一個藉由環(huán)氧膠粘(epoxy potting)或嵌入式成型(overmolding)方式嵌在磁頭懸臂組合18的扇尾間隔體30(見圖3)的音圈28進行徑向定位。
如圖3-4所示，一種典型的磁頭懸臂組合18包括兩個磁頭折片組合(HGAs)32、34、夾在磁頭折片組合32、34之間的扇尾間隔體30(與音圈28(voice coil)連在一起)、復(fù)數(shù)用于連接磁頭懸臂組合32、34和扇尾間隔體30的緊固裝置、以及通過柔性印刷電路裝配38和扇尾間隔體30相連并將磁頭懸臂組合32、34、扇尾間隔體30以及音圈28相連的柔性印刷電路(flexible printed circuit)36。
每個磁頭懸臂組合32和34包括一個支撐磁頭20的懸臂件40。如上所述，復(fù)數(shù)緊固裝置包括軸承42、墊圈44以及螺母46。一個裝配孔48形成在每個懸臂件40的懸臂件基板50上，一個裝配孔52形成于扇尾間隔體30上。所述裝配孔48，52可允許軸承42穿過，從而和圖3所示的墊圈44及螺母46一起將上述元件結(jié)合在一起。
每個磁頭折片組合32、34包括一個設(shè)于懸臂件撓性件上、并從磁頭20延伸至電纜終端54的懸臂件電纜(suspension trace)。所述磁頭20包括與鄰近的懸臂件電纜的懸臂件觸點電性相連的磁頭觸點。另外，所述電纜終端54包括和柔性印刷電路裝配38電性相連的懸臂件觸點56。
特別地，所述柔性印刷電路裝配38設(shè)有復(fù)數(shù)柔性印刷電路觸點，其包括音圈連接觸點58、接地釘連接觸點60以及柔性印刷電路觸點62。當所述磁頭懸臂組合18被裝配后，通過將音圈連接觸點58和音圈28的各個音圈導(dǎo)線64電性相連及將接地釘連接觸點60和扇尾間隔體30上的接地釘66電性相連，所述柔性印刷電路36被初裝于所述扇尾間隔體30。
然后，磁頭折片組合32、34(分別有磁頭20連于其上)通過緊固裝置被緊固于扇尾間隔體30，磁頭折片組合32、34的懸臂件觸點56和柔性印刷電路裝配38的柔性印刷電路觸點62電性相連。然后，裝配后的磁頭懸臂組合18被裝入馬達基座26，所述柔性印刷電路36和印刷電路板裝配16電性連接而形成磁盤驅(qū)動單元10。
如上所述，磁盤驅(qū)動單元10的裝配包括如下元件間的電性連接(1)磁頭20和懸臂件40；(2)懸臂件撓性件和柔性印刷電路36；(3)柔性印刷電路36和扇尾間隔體30上的接地釘66；(4)柔性印刷電路36和扇尾間隔體30上的音圈導(dǎo)線64(voice coil leads)；(5)柔性印刷電路36和印刷電路板裝配16。傳統(tǒng)的用于形成上述電性連接的方法有多個缺點。
例如，傳統(tǒng)的連接磁頭20和懸臂件40的方法包括金球連接(gold ballbonding，GBB)。然而，金球連接很難重作(rework)，并且不能被應(yīng)用到小的磁頭觸點及小的間距(pitch)。另外，金球連接還有靜電放電(ESD)的問題。
傳統(tǒng)的連接懸臂件撓性件和柔性印刷電路36的方法包括USB、ACF或傳統(tǒng)焊接。USB對于具有弱機械強度的材料十分敏感，因而需要用于保護的保形涂料。ACF很難重作，因而不能被用于多磁頭連接。然而傳統(tǒng)焊接需要大的空間用于觸點排列。
傳統(tǒng)的連接柔性印刷電路36和接地釘66的方法包括人工焊接或螺釘緊固。然而，人工焊接或螺釘緊固可導(dǎo)致元件污染。
一個傳統(tǒng)的用于連接柔性印刷電路36和音圈導(dǎo)線64的方法包括手工焊接。然而手工焊接可導(dǎo)致元件污染。
一個傳統(tǒng)的用于連接柔性印刷電路36和印刷電路板裝配16的方法包括傳統(tǒng)的焊接或公/母連接器。然而，傳統(tǒng)的焊接可導(dǎo)致元件污染，公/母連接器需要大的空間，但這樣不適合微驅(qū)動器的需要。
這樣，雖然上述方法提供了一種有效的連接方法，但是仍然有很多缺點。因此，提供一種在磁盤驅(qū)動單元上形成電性連接的方法以及改進的焊接裝置實為必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種使用加壓氣體和激光束提供熔化焊球噴射的用以在磁盤驅(qū)動單元形成電性焊接的焊接裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種在磁盤驅(qū)動單元形成電性焊接的焊接裝置。
所述焊接裝置(soldering device)包括一個焊頭(bond head)、一個激光單元、壓縮氣體供應(yīng)器、焊球供應(yīng)器。所述焊頭包括具有主通道及兩個和主通道相通的副通道的殼體。所述激光單元和主通道相連并可發(fā)射激光束穿過主通道；所述壓縮氣體供應(yīng)器和一個副通道相連并用于提供加壓氣體穿過該副通道并進入主通道。所述焊球供應(yīng)器和另一副通道相連并用于提供單一焊球穿過該另一副通道并進入主通道；其中，所述主通道具有可將焊球維持在主通道的錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)可允許從所述激光單元發(fā)出的激光束在所述焊球被加壓氣體從所述焊頭釋放出之前作用于所述焊球。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的方法。所述方法包括發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在所述通道內(nèi)用激光束熔化焊球；及通過加壓氣體從所述通道釋放(discharge)熔化的焊球到特定的焊接位置。
本發(fā)明的還一目的在于提供一種一種用于在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的焊接裝置的焊頭。所述焊頭包括具有從焊球供應(yīng)器接收焊球的主通道的殼體；所述主通道具有錐形結(jié)構(gòu)，其中該主通道的靠近出口的內(nèi)徑小于從焊球供應(yīng)器收到的焊球的直徑，從而所述焊球被維持在靠近出口的主通道內(nèi)。
為使本發(fā)明更加容易理解，下面將結(jié)合附圖進一步闡述本發(fā)明不同的具體實施例。


圖1為現(xiàn)有磁盤驅(qū)動單元的立體圖；圖2為圖1中磁盤驅(qū)動單元的分解圖；圖3為圖1中磁盤驅(qū)動單元中的現(xiàn)有磁頭懸臂組合(head stack assembly，HSA)的立體圖；圖4為圖3中磁頭懸臂組合的分解圖；圖5A-5D描述了本發(fā)明焊接裝置的一個實施例以及在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的方法；圖6為磁頭通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法和磁頭折片組合的懸臂件電性連接的立體圖；圖7-8描述了圖6中磁頭和懸臂件之間實現(xiàn)電性焊接的情形；圖9為柔性印刷電路(flexible printed circuit)連接到扇尾間隔體后的立體圖；圖10為圖9中的柔性印刷電路和扇尾間隔體在柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被連接到扇尾間隔體上的接地釘上時的立體圖；圖11為柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D所示的方法電性連接到扇尾間隔體上的接地釘后的剖視圖；
圖12為圖10-11中的柔性印刷電路和接地釘間實現(xiàn)完全電性焊接后的剖視圖；圖13為描述圖9中的柔性印刷電路和扇尾間隔體當柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D所示的方法被連接到扇尾間隔體上的音圈導(dǎo)線的立體圖；圖14為柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D所示的方法電性連接到扇尾間隔體上的音圈導(dǎo)線上時的剖視圖；圖15-16為圖13-14中的柔性印刷電路和音圈導(dǎo)線(voice coil lead)實現(xiàn)完全電性焊接的剖視圖；圖17為圖3中的磁頭懸臂組合和磁頭折片組合懸臂件撓性件通過焊接裝置和圖5A-5D所示的方法電性連接到柔性印刷電路的立體圖；圖18為圖17中磁頭折片組合懸臂件撓性件上的懸臂件觸點的放大圖；圖19為圖18中懸臂件觸點的剖視圖；圖20為圖17中柔性印刷電路上的柔性印刷電路觸點的剖視圖；圖21為圖17-20中的懸臂件撓性件和柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接的剖視圖；圖22為圖17-21中的懸臂件撓性件和柔性印刷電路之間實現(xiàn)完全電性焊接的剖視圖；圖23為包括兩個磁頭折片組合和一個具有柔性印刷電路的扇尾間隔體的磁頭懸臂組合的另一實施例的立體圖；圖24為圖23中磁頭折片組合懸臂件撓性件的懸臂件觸點的放大圖；圖25圖24中懸臂件觸點的剖視圖；圖26為圖23中柔性印刷電路上的柔性印刷電路觸點的剖視圖；圖27為可提供在圖23中磁頭折片組合懸臂件撓性件上的懸臂件觸點的另一實施例的放大圖；圖28-29為圖23中的磁頭懸臂組合在磁頭折片組合懸臂件撓性件通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接到柔性印刷電路上時的立體圖；
圖30為圖23-29中的懸臂件撓性件和柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接的剖視圖；圖31為圖23-30中的懸臂件撓性件和柔性印刷電路實現(xiàn)完全電性焊接的剖視圖；圖32為包括兩個磁頭折片組合和一個具有柔性印刷電路的扇尾間隔體的磁頭懸臂組合的又一實施例的立體圖；圖33為圖32中的磁頭懸臂組合在磁頭折片組合懸臂件撓性件通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接到柔性印刷電路上時的立體圖；圖34為圖32-33中的懸臂件撓性件和柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接的剖視圖；圖35為圖2中的磁盤驅(qū)動單元和磁頭懸臂組合的柔性印刷電路通過焊接裝置和圖5A-5D中的方法被電性連接到印刷電路板裝配(printed circuit boardassembly)的剖視圖；圖36為圖35中柔性印刷電路和印刷電路板裝配之間實現(xiàn)完全電性焊接的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參考附圖闡述本發(fā)明幾個不同的最佳實施例，其中不同的圖中相同的標號代表相同的部件。如上所述，本發(fā)明旨在改善在磁盤驅(qū)動系統(tǒng)中形成電性焊接的焊接裝置及其焊接方法。
現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例描述一種在磁盤驅(qū)動單元中形成電性焊接的焊接裝置及方法。圖中的該實施例可應(yīng)用于圖1至圖4所描述的傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動單元裝配中。但是，本發(fā)明不限于上述應(yīng)用。相反，所述焊接裝置及焊接方法可適用其它任何適合的、其內(nèi)組件之間需要電性焊接的磁盤驅(qū)動裝置中，而不論磁盤驅(qū)動單元及磁頭懸臂組合具有何種特定結(jié)構(gòu)。
圖5A所示為本發(fā)明的一個實施例所描述的焊接裝置70。該焊接裝置70包括與一個焊球供應(yīng)器74連接的焊頭72、一個壓縮氣體供應(yīng)器76及一個激光單元78。
請參照圖5B至圖5D，該焊頭72包括殼體80，其上具有一主通道82(或主毛細管)及與之連通的兩個副通道84、86。如上所述，所述主通道82為錐形結(jié)構(gòu)，從而使得主通道82的內(nèi)徑朝著頭部或出口88逐漸減小。
所述主通道82與激光單元78連接，從而使得從激光單元78產(chǎn)生的激光束90(例如，參考圖5C)可以穿過主通道82。該激光單元78可為任何可以提供適合焊接的激光束90的結(jié)構(gòu)。所述副通道84與壓縮氣體供應(yīng)器76連接，使得壓縮氣體供應(yīng)器76內(nèi)的壓縮氣體92可借助副通道84而進入主通道82內(nèi)。所述副通道86與焊球供應(yīng)器74連接，使得焊球供應(yīng)器74內(nèi)的單個焊球94可經(jīng)副通道86而進入主通道82內(nèi)。所述焊球94可由任何合適的材料制成。從焊球供應(yīng)器74發(fā)出的焊球94具有控制直徑或預(yù)定直徑。
使用時，該焊頭72被置于臨近某一焊接位置的地方，例如靠近焊接觸點P1與P2的地方，如圖5B所示。焊球供應(yīng)器74被觸發(fā)而將單個焊球94送入主通道82內(nèi)。因為主通道82呈錐形，所以其靠近頭部88處的內(nèi)徑小于單個焊球94的直徑。這樣，焊球94的直徑大于主通道82靠近頭部88處的內(nèi)徑。結(jié)果，送入主通道82內(nèi)的焊球94被卡住并維持在主通道82靠近頭部88處的位置，如圖5B所示。
接著，所述激光單元78被觸發(fā)而產(chǎn)生激光束90，該激光束90穿過主通道82而并照在頭部88附近的焊球94上，如圖5C所示。該激光束90可以將主通道82內(nèi)的焊球94熔化。這樣，在激光單元78被觸發(fā)前，所述焊球94沒有與焊接觸點P1、P2接觸。當激光束90將主通道82內(nèi)的焊球94熔化時，壓縮氣體供應(yīng)器76被觸發(fā)而產(chǎn)生的壓縮氣體92穿過主通道82而到達正在熔化的焊球94上，如圖5C所示。壓縮氣體92將已經(jīng)熔化的焊球94自焊頭72釋放或噴射到焊接觸點P1、P2上。亦即，焊頭72傳送熔化的焊球92到需要焊接的部位，如圖5C所示。熔化后的焊料9 2回流(reflow)而實現(xiàn)焊接觸點P1、P2之間的預(yù)定連接，如圖5D所示。此外，所述壓縮氣體92最好為惰性氣體，以防止在噴射過程中產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。
圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法具有許多優(yōu)點。例如，因為本發(fā)明屬于免接觸焊接，所以沒有力/壓力施加于連接觸點上，所以被焊接的部件產(chǎn)生的變形甚小，甚至不產(chǎn)生變形。這在磁頭焊接時可以極大的提高磁頭的降落靜態(tài)姿勢/擺動靜態(tài)姿勢(Pitch Static Attitude/Roll Static Attitude；PSA/RSA)性能。由于為免接觸焊接，所述焊接裝置及方法可以提高抗靜電放電(ESD)的性能。該焊接裝置及方法也不會產(chǎn)生元件污染問題，并借助激光束提供無焊劑回流。同時，該焊接裝置及方法可以提供很好的電性能及機械性能。另外，該焊接裝置及方法可以提高焊接效率(比如每秒鐘發(fā)送大約六個焊球)。此外，該焊接裝置及方法可用于焊接密度大及空間小的互連。還有，該焊接裝置及方法可使焊接十分容易被重作。
根據(jù)使用的場合不同，本發(fā)明焊接裝置及方法中焊頭72的錐度、壓縮氣體92的壓力、激光束90及焊球結(jié)構(gòu)和大小等可以被適當調(diào)整。
圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法可實現(xiàn)對磁盤驅(qū)動單元中的不同部件之間的電性焊接。例如，圖6至36描述了圖5A-5D所述焊接裝置及方法可用于形成以下部件之間的電性焊接(1)磁頭與懸臂件；(2)柔性印刷電路與扇尾間隔體的接地釘；(3)柔性印刷電路(FPC)與位于扇尾間隔體的音圈導(dǎo)線；(4)懸臂件撓性件與柔性印刷電路之間；以及(5)柔性印刷電路與印刷電路板裝配(PCBA)之間。
圖6至圖8闡述了圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法用于電性焊接磁頭20與磁頭折片組合(HGA)32的懸臂件40的情形。該磁頭20通過例如使用環(huán)氧膠的方式被初裝于懸臂件40的懸臂舌片上。所述磁頭20及懸臂件40可以具有任何適合的結(jié)構(gòu)，磁頭20可以任何適合的方式裝在懸臂件40上。
接著，磁頭20被電性連接于磁頭折片組合32的懸臂件40上的懸臂件電纜98。如圖6所示，該磁頭20具有復(fù)數(shù)與懸臂件電纜98的懸臂件觸點102相對齊的磁頭觸點100，例如四個磁頭觸點。所述磁頭觸點100通過圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法與相應(yīng)的懸臂件觸點100電性相連。
特別地，焊頭72被置于靠近對正的磁頭觸點100和懸臂件觸點102其中的一個，一個焊球94通過激光束而在焊頭72的主通道內(nèi)被熔化。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體從焊頭72中噴射到磁頭觸點100及懸臂件觸點102上(見圖6)，在那里焊球94在磁頭觸點100及懸臂件觸點102之間回流而將兩者電性連接起來。當噴射完畢后，該焊頭72被移動用以發(fā)送另一熔化焊球至另一磁頭觸點100及懸臂件觸點102。圖7及圖8描述了磁頭20的磁頭觸點100與懸臂件電纜98的懸臂件觸點102之間回流焊球連接的情況。如圖7所示，磁頭20與懸臂件電纜98之間形成四處電性連接。當然，兩者之間也可以形成其它數(shù)量的電性連接，例如4-6處電性連接。
圖9至圖16描述了使用圖5A-5D中的焊接裝置及方法在柔性印刷電路36與扇尾間隔體30之間形成電性焊接的情形。如圖9所示，該柔性印刷電路36首先與扇尾間隔體30互相對正，從而使得接地釘66和柔性印刷電路裝配38的接地釘連接觸點60互相對正，同時使得音圈導(dǎo)線64和柔性印刷電路裝配38的音圈連接觸點58互相對正。
然后，將柔性印刷電路36與扇尾間隔體30裝配起來，使得接地釘66穿過柔性印刷電路36的接地釘連接觸點60上的一個開孔(如圖10及圖11所示)，而音圈導(dǎo)線64則穿過柔性印刷電路36的音圈連接觸點58上的對應(yīng)開孔(如圖13所示)。接著，通過圖5A-5D所述的焊接裝置及方法將接地釘連接觸點60與接地釘66，以及音圈連接觸點58與音圈導(dǎo)線64電性連接起來。
圖10及11顯示了接地釘連接觸點60與接地釘66電性連接的情形。在本實施例中，柔性印刷電路裝配38包括由接地釘連接觸點60、覆蓋層110、基層112及加強層114構(gòu)成的復(fù)合層。如上所述，扇尾間隔體30上的接地釘66分別穿過開設(shè)于接地釘連接觸點60、覆蓋層110、基層112及加強層114上對應(yīng)的開孔。然而，該柔性印刷電路裝配38可以具有各種適合的結(jié)構(gòu)，該接地釘連接觸點60也可以各種適合的方式被置于靠近接地釘66的位置。
所述焊頭72被置于靠近接地釘66與接地釘連接觸點60的地方，一個焊球94借助激光束90而熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94從焊頭72中被壓縮氣體92噴射到接地釘66與接地釘連接觸點60上，在那里所述焊球94在接地釘連接觸點60與接地釘66之間被回流從而實現(xiàn)接地連接。值得指出的是，所述焊頭72可以將一個或更多熔化后的焊球噴射到接地釘66附近從而實現(xiàn)接地連接。圖12描述了柔性印刷電路36的接地釘連接觸點60和扇尾間隔體30的接地釘66之間回流焊球連接的情況。值得指出的是，接地釘連接觸點60與接地釘66之間的接地連接可使柔性印刷電路36的柔性印刷電路裝配38安裝于扇尾間隔體30上時更加安全。
圖13-14描述了音圈連接觸點58被電性連接于對應(yīng)音圈導(dǎo)線64的情況。如上所述，柔性印刷電路裝配38包括復(fù)合層(例如，音圈連接觸點58、覆蓋層110、基層112及加強層114)。每個音圈導(dǎo)線64分別穿過音圈連接觸點58、覆蓋層110、基層112及加強層114上對應(yīng)的開孔。如上所述，每個音圈導(dǎo)線64被彎曲從而使得每個音圈導(dǎo)線64基本平行于對應(yīng)的音圈連接觸點58而延伸。然而，該音圈導(dǎo)線64及柔性印刷電路裝配38可以具有各種適合的結(jié)構(gòu)，音圈導(dǎo)線64可以任何適合的方式被置于臨近音圈連接觸點58的地方。另外，在本實施例中，使用兩個音圈導(dǎo)線64將音圈連接到柔性印刷電路裝配38上。當然，也可以采用任何合適數(shù)量，例如兩個以上的音圈導(dǎo)線64將音圈連接到柔性印刷電路裝配38上。
所述焊頭72被置于靠近對正的音圈導(dǎo)線64與音圈連接觸點58其中之一的地方，而一個焊球94通過激光束90被熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體從焊頭72中噴射到音圈導(dǎo)線64與音圈連接觸點58上，在那里所述焊球94在音圈導(dǎo)線64與音圈連接觸點58之間被回流而實現(xiàn)兩者間的電性連接。值得指出的是，該焊頭72可以將一個或更多熔化后的焊球94噴射到音圈導(dǎo)線64與音圈連接觸點58上，以便實現(xiàn)兩者之間的電性連接。當噴射完畢后，所述焊頭72被移動用于發(fā)送另一熔化的焊球至另一互相對正的音圈導(dǎo)線64與音圈連接觸點58之間。圖15-16所示為柔性印刷電路36的音圈連接觸點58與扇尾間隔體30的音圈導(dǎo)線64之間回流焊球連接的情況。在該實施例中，回流后的焊球94環(huán)繞在音圈導(dǎo)線64的端部從而達到電性連接的目的。
圖17-34所示為使用圖5A-5D所述的焊接裝置及方法電性焊接柔性印刷電路與磁頭折片組合的懸臂件撓性件的情況。懸臂件撓性件與柔性印刷電路36初始裝配在一起，使得懸臂件撓性件上的懸臂件觸點與柔性印刷電路裝配38上對應(yīng)的柔性印刷電路觸點互相對正。然后，通過圖5A-5D所述的焊接裝置及方法所述懸臂件觸點與對應(yīng)的柔性印刷電路觸點電性連接起來。
圖17-22所示為磁頭折片組合的第一個實施例，該磁頭折片組合與一個柔性印刷電路電性連接。如圖17所示，所述柔性印刷電路36通過將前述音圈連接觸點58與音圈導(dǎo)線64，以及接地釘連接觸點60與接地釘66電性連接起來，從而被初始裝配到扇尾間隔體30上。然后，將磁頭折片組合32、34(每一磁頭折片組合上安裝有相應(yīng)的磁頭20)通過緊固裝置固定到扇尾間隔體30上，從而使懸臂件觸點56與柔性印刷電路裝配38上相應(yīng)的柔性印刷電路觸點62互相對正。如上所述，所述懸臂件觸點56平行于相應(yīng)的柔性印刷電路觸點62從而使得懸臂件觸點56遮蓋相應(yīng)的柔性印刷電路觸點62。另外，磁頭折片組合32、34的懸臂件觸點56分別位于扇尾間隔體30的相反兩側(cè)，使得焊接在扇尾間隔體30兩側(cè)均可進行。
請參考圖18-19，每一懸臂件觸點56包括由導(dǎo)電連接觸點120及位于其兩側(cè)的絕緣層122、124構(gòu)成的復(fù)合層。如上所述，該連接觸點120上開設(shè)有用以連接相應(yīng)柔性印刷電路觸點62的開孔126。如圖20所示，每一柔性印刷電路觸點62包括由導(dǎo)電連接觸點130、導(dǎo)電層134及絕緣層132構(gòu)成的復(fù)合層。另外，該連接觸點130上設(shè)有用以便利焊接過程的焊料鍍層136。但是，所述懸臂件觸點56和柔性印刷電路觸點62可以具有各種適合的結(jié)構(gòu)，所述懸臂件觸點56可以任何適合的方式置于柔性印刷電路觸點62附近。另外，在本實施例中，采用四個懸臂件觸點56及四個柔性印刷電路觸點62來將每一磁頭折片組合32、34連接到柔性印刷電路裝配38上。但是，用以連接每一磁頭折片組合32、34到柔性印刷電路裝配38上的觸點可為任何適合的數(shù)量，例如多于四個。
請參考圖17及圖21，首先將焊頭72置于靠近對正的懸臂件觸點56與柔性印刷電路62其中之一的地方，而一個焊球94通過激光束90被熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體92從焊頭72噴射到連接觸點120上，在那里該焊球94穿過開孔126回流到柔性印刷電路觸點62的連接觸點130上，從而實現(xiàn)兩者間的電性連接。當噴射完畢后，所述焊頭72被移動從而發(fā)送另一熔化的焊球至另一互相對正的懸臂件觸點56與柔性印刷電路觸點62之間。圖22描述了懸臂件撓性件的懸臂件觸點56與柔性印刷電路裝配38的柔性印刷電路觸點62之間的回流焊球連接的情況。如上所述，連接觸點130上的焊料涂層136與回流焊球94結(jié)合一起而形成電性連接。
圖23-31所示為磁頭折片組合的第二個實施例，該磁頭折片組合與一個柔性印刷電路電性連接。如圖23所示，所述磁頭折片組合232、234(其上均連接有相應(yīng)的磁頭220)首先分別與扇尾間隔體230上的柔性印刷電路236對正，使得磁頭折片組合232、234上的懸臂件觸點256與柔性印刷電路236的柔性印刷電路裝配238上相應(yīng)的柔性印刷電路觸點262相互對正。如上所述，懸臂件觸點256平行于對應(yīng)的柔性印刷電路觸點262，從而使得懸臂件觸點256遮蓋相應(yīng)的柔性印刷電路觸點262。同時，所述磁頭折片組合232、234的懸臂件觸點256均設(shè)置在扇尾間隔體230上的同一側(cè)面，因此焊接僅在扇尾間隔體230的單面進行。
請參考圖24和圖25，所述每一懸臂件觸點256包括由導(dǎo)電連接觸點120及位于其相反兩側(cè)的絕緣層122、124構(gòu)成的復(fù)合層。如上所述，該連接觸點120上開設(shè)有用以連接相應(yīng)柔性印刷電路觸點塊262的開孔126。如圖26所示，每一柔性印刷電路觸點262包括由導(dǎo)電連接觸點130、絕緣層132及導(dǎo)電層134構(gòu)成的復(fù)合層。該連接觸點130上設(shè)有用以實現(xiàn)焊接動作的焊料鍍層136。然而，所述懸臂件觸點256和柔性印刷電路觸點262可以具有任何適合的結(jié)構(gòu)，而且所述懸臂件觸點256可以任何適合的方式被置于相應(yīng)的柔性印刷電路觸點262附近。在本實施例中，采用四個懸臂件觸點256及四個柔性印刷電路觸點262來將每一磁頭折片組合232、234分別連接到柔性印刷電路裝配238上。但是，連接每個磁頭折片組合232、234到柔性印刷電路裝配238的觸點可具有任何適合的數(shù)量，例如圖27所示的八個懸臂件觸點256。
如圖28和圖29所示，所述每個磁頭折片組合232、234的懸臂件撓性件250與柔性印刷電路裝配238組裝在一起。如上所述，所述柔性印刷電路裝配238上設(shè)有復(fù)數(shù)導(dǎo)位銷206，所述導(dǎo)位銷206穿過每個磁頭折片組合232、234的懸臂件撓性件250上相應(yīng)的開孔，從而將磁頭折片組合232、234的懸臂件觸點256與柔性印刷電路裝配238上相應(yīng)的柔性印刷電路觸點262互相對正并定位。
如圖28-30所示，首先將焊頭72置于靠近已經(jīng)對正的懸臂件觸點256與柔性印刷電路觸點262其中之一的地方，一個焊球94通過激光束90而被熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體92從焊頭72中噴射到連接觸點120上，在那里所述焊球94穿過連接觸點120上的開孔126并回流到柔性印刷電路觸點262的連接觸點130上，從而實現(xiàn)兩者間的電性連接。
當噴射完畢后，所述焊頭72移動用以發(fā)送另一熔化的焊球至另一互相對正的懸臂件觸點256與柔性印刷電路觸點262上。圖31描述了懸臂件撓性件250的懸臂件觸點256與柔性印刷電路裝配238的柔性印刷電路觸點262之間的回流焊球連接的情況。如上所述，所述連接觸點130上的焊料涂層136與回流焊球94一起而實現(xiàn)電性連接。
圖32至圖34所示為磁頭折片組合的第三個實施例，該磁頭折片組合與一個柔性印刷電路電性連接。如圖32及圖33所示，所述磁頭折片組合332、334(其上均設(shè)有一磁頭320)的懸臂件基板350首先分別與扇尾間隔體330對正并通過復(fù)數(shù)緊固裝置，例如軸承342、墊圈344及螺母346互相連接。連接后，所述磁頭折片組合332、334上的懸臂件觸點356與柔性印刷電路裝配338上相應(yīng)的柔性印刷電路觸點362也互相對正。如圖33及圖34所示，所述復(fù)數(shù)懸臂件觸點356為橫向排列，例如，基本與相應(yīng)的復(fù)數(shù)柔性印刷電路觸點362互相垂直。另外，所述磁頭折片組合332、334的懸臂件觸點356位于扇尾間隔體330的同一側(cè)面，因此焊接僅需在扇尾間隔體330的一面進行。
所述懸臂件觸點356和柔性印刷電路觸點362可以具有各種適合的結(jié)構(gòu)，所述懸臂件觸點356可以任何適合的方式置于相應(yīng)的柔性印刷電路觸點362附近。另外，在本實施例中，采用五個懸臂件觸點356及五個柔性印刷電路觸點362來將每一磁頭折片組合332、334分別連接到柔性印刷電路裝配338上。但是，連接每個磁頭折片組合332、334到柔性印刷電路裝配338的觸點可具有任何適合的數(shù)量。
請參考圖33和圖34，所述焊頭72被置于已經(jīng)對正的懸臂件觸點356與柔性印刷電路362之間，一個焊球94通過激光束90而熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體92從焊頭72噴射到懸臂件觸點356與柔性印刷電路362之間，所述焊球94在懸臂件觸點356與柔性印刷電路362之間而實現(xiàn)兩者間的電性連接。當噴射完畢后，所述焊頭72被移動用以發(fā)送另一熔化的焊球至另一互相對正的懸臂件觸點356與柔性印刷電路362之間。圖34描述了磁頭折片組合的懸臂件撓性件的懸臂件觸點356與柔性印刷電路裝配338的柔性印刷電路觸點362之間的回流焊球連接(例如在右側(cè))的情況。
圖35及圖36所示為使用圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法電性焊接柔性印刷電路36與印刷電路板裝配16的情形。上述電性焊接實質(zhì)上類似于圖17-31所述的柔性印刷電路36、236與磁頭折片組合32、34、232、234的懸臂件撓性件之間的電性焊接。
特別地，該印刷電路板裝配16被初裝于磁盤驅(qū)動單元10的上蓋14或馬達基座26上而將印刷電路板裝配16上的印刷電路板裝配觸點140與柔性印刷電路36上的柔性印刷電路觸點142(例如，見圖2)互相對正。如圖35所示，印刷電路板裝配觸點140與柔性印刷電路觸點142互相平行，從而使得印刷電路板裝配觸點140覆蓋柔性印刷電路觸點142。然后，所述印刷電路板裝配觸點140與各個柔性印刷電路觸點142通過圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法電性連接在一起。
每個柔性印刷電路觸點142包括由導(dǎo)電連接觸點120及位于其相反兩側(cè)的絕緣層122、124構(gòu)成的復(fù)合層。該導(dǎo)電連接觸點120上開設(shè)有用以連接印刷電路板裝配觸點140的開孔126。每一印刷電路板裝配觸點140包括由導(dǎo)電連接觸點130及連接觸點130上的焊料鍍層136構(gòu)成的復(fù)合層。然而，所述柔性印刷電路觸點142與印刷電路板裝配觸點140可以具有任何適合的結(jié)構(gòu)，印刷電路板裝配觸點140可以任何適合的方式被置于靠近各個柔性印刷電路觸點142的地方。當然，任何適合數(shù)量的觸點可用于將印刷電路板裝配16連接到柔性印刷電路36上。
如圖35所示，首先將焊頭72置于靠近已經(jīng)對正的柔性印刷電路觸點142與印刷電路板裝配觸點140的地方，一個焊球94通過激光束90而熔化在焊頭72的主通道82內(nèi)。然后，熔化后的焊球94被壓縮氣體92從噴頭72中噴出到柔性印刷電路觸點142的連接觸點120上，在那里該熔化的焊球94通過印刷電路板裝配觸點142的開孔126并回流在印刷電路板裝配觸點140的連接觸點130上，從而實現(xiàn)其間的電性連接。當噴射完畢后，焊頭72被移至另一互相對正的印刷電路板裝配觸點140與柔性印刷電路142之間以便進行另一次焊球噴射。圖36描述了印刷電路板裝配16上的印刷電路板裝配觸點140與柔性印刷電路36上的柔性印刷電路觸點142之間的回流焊球連接情況。如上所述，印刷電路板裝配觸點140上的焊料涂層136與回流焊球94結(jié)合一起而形成電性接觸。
圖5A-5D所描述的焊接裝置及方法也可用于磁盤驅(qū)動單元內(nèi)其它部件之間的電性焊接。比如馬達撓性件(motor flex)與印刷電路板裝配之間以及馬達撓性件與柔性印刷電路之間的電性連接。
另外，上述電性焊接過程中的觸點可由任何適宜的材料制成，并且可具有任何適合的尺寸。
以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接(electrical solder connections)的焊接裝置(soldering device)，其特征在于包括一個焊頭(bondhead)，該焊頭包括具有主通道及兩個和主通道相通的副通道的殼體；一個和主通道相連的激光單元，所述激光單元可發(fā)射激光束穿過主通道；一個和所述副通道之一相連的壓縮氣體供應(yīng)器，所述壓縮氣體供應(yīng)器用于提供加壓氣體穿過該副通道并進入主通道；及一個和另一副通道相連的焊球供應(yīng)器，所述焊球供應(yīng)器用于提供單一焊球穿過該另一副通道并進入主通道；其中，所述主通道具有可將焊球維持在主通道的錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)可允許從所述激光單元發(fā)出的激光束在所述焊球被加壓氣體從所述焊頭釋放出之前作用于所述焊球。
2.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于所述主通道的內(nèi)徑朝著出口逐漸減小。
3.如權(quán)利要求2所述的焊接裝置，其特征在于所述主通道的靠近出口的內(nèi)徑小于從焊球供應(yīng)器收到的焊球的直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于所述焊球供應(yīng)器供應(yīng)具有控制直徑的焊球。
5.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于所述激光束用于熔化及回流(reflow)焊球。
6.如權(quán)利要求1所述的焊接裝置，其特征在于所述加壓氣體為惰性氣體。
7.一種用于在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的方法，其特征在于所述方法包括發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在所述通道內(nèi)用激光束熔化焊球；及通過加壓氣體從所述通道釋放(discharge)熔化的焊球到特定的焊接位置。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于進一步包括將焊球維持在靠近焊頭出口的通道內(nèi)，以允許激光束在所述焊球被加壓氣體從所述出口釋放出之前熔化焊球。
9.一種用于在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的焊接裝置的焊頭，所述焊頭包括具有從焊球供應(yīng)器接收焊球的主通道的殼體；所述主通道具有錐形結(jié)構(gòu)，其中該主通道的靠近出口的內(nèi)徑小于從焊球供應(yīng)器收到的焊球的直徑，從而所述焊球被維持在靠近出口的主通道內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的焊頭，其特征在于所述主通道朝向所述出口的內(nèi)徑逐漸減少。
11.一種在磁頭折片組合(head gimbal assembly)的磁頭和懸臂件之間形成電性焊接的方法，所述方法包括將磁頭安裝到懸臂件上，使得磁頭的磁頭觸點靠近懸臂件的懸臂件觸點；將焊頭靠近磁頭觸點和懸臂件觸點；發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在所述通道內(nèi)用激光束熔化焊球；通過加壓氣體從所述通道釋放(discharge)熔化的焊球到所述磁頭觸點和懸臂件觸點上，在那里所述焊球在所述磁頭觸點和懸臂件觸點之間被回流(reflowed)，從而實現(xiàn)電性焊接。
12.一種在扇尾間隔體的接地釘和柔性印刷電路之間形成電性焊接的方法，所述方法包括將柔性印刷電路安裝到扇尾間隔體上，從而使接地釘靠近柔性印刷電路的連接觸點；將焊頭靠近所述接地釘和連接觸點；發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在通道內(nèi)通過激光束熔化焊球；及通過加壓氣體從所述通道釋放(discharge)熔化的焊球到所述接地釘和連接觸點上，在那里所述焊球在所述接地釘和連接觸點之間被回流(reflowed)，從而實現(xiàn)電性焊接。
13.一種在扇尾間隔體的音圈導(dǎo)線和柔性印刷電路之間形成電性焊接的方法，所述方法包括將柔性印刷電路安裝到扇尾間隔體上，從而使音圈導(dǎo)線靠近柔性印刷電路的連接觸點；將焊頭靠近所述音圈導(dǎo)線和連接觸點；發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在通道內(nèi)通過激光束熔化焊球；及從所述通道內(nèi)通過加壓氣體釋放熔化的焊球到所述音圈導(dǎo)線和連接觸點上，在那里所述焊球在所述音圈導(dǎo)線和連接觸點之間被回流(reflowed)從而實現(xiàn)電性焊接。
14.一種在磁頭折片組合懸臂件撓性件和柔性印刷電路之間形成電性焊接的方法，所述方法包括將懸臂件撓性件安裝到柔性印刷電路上，從而使懸臂件撓性件的懸臂件觸點靠近柔性印刷電路的連接觸點；將焊頭靠近所述懸臂件觸點和連接觸點；發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在通道內(nèi)通過激光束熔化焊球；及從所述通道內(nèi)通過加壓氣體釋放熔化的焊球到所述懸臂件觸點和連接觸點上，在那里所述焊球在所述懸臂件觸點和連接觸點之間被回流(reflowed)從而實現(xiàn)電性焊接。
15.一種在印刷電路板裝配和柔性印刷電路之間形成電性焊接的方法，所述方法包括將印刷電路板裝配安裝到柔性印刷電路上，從而使印刷電路板裝配的印刷電路板裝配觸點靠近柔性印刷電路的柔性印刷電路觸點；將焊頭靠近所述印刷電路板裝配觸點和柔性印刷電路觸點；發(fā)送焊球進入焊頭的通道；在通道內(nèi)通過激光束熔化焊球；及從所述通道內(nèi)通過加壓氣體釋放熔化的焊球到所述印刷電路板裝配觸點和柔性印刷電路觸點上，在那里所述焊球在所述印刷電路板裝配觸點和柔性印刷電路觸點之間被回流(reflowed)從而實現(xiàn)電性焊接。
全文摘要
一種用于在磁盤驅(qū)動單元內(nèi)形成電性焊接的焊接裝置(soldering device)，包括一個焊頭(bond head)、一個激光單元、壓縮氣體供應(yīng)器、焊球供應(yīng)器。所述焊頭包括具有主通道及兩個和主通道相通的副通道的殼體；所述激光單元可發(fā)射激光束穿過主通道；所述壓縮氣體供應(yīng)器用于提供加壓氣體穿過一個副通道并進入主通道；所述焊球供應(yīng)器用于發(fā)送單一焊球穿過另一副通道并進入主通道；所述主通道具有可將焊球維持在主通道的錐形結(jié)構(gòu)，該錐形結(jié)構(gòu)可允許從所述激光單元發(fā)出的激光束在所述焊球被加壓氣體從所述焊頭釋放出之前作用于所述焊球。
文檔編號B23K1/00GK1855232SQ20051006862
公開日2006年11月1日 申請日期2005年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者何耀誠, 盧國洪 申請人:新科實業(yè)有限公司