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      在制造工藝期間保護(hù)巨磁阻頭免受靜電損傷的方法

      文檔序號:6757540閱讀:130來源:國知局
      專利名稱:在制造工藝期間保護(hù)巨磁阻頭免受靜電損傷的方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明一般地涉及磁讀取和寫入頭的制造,特別涉及消除或顯著減小制造工藝期間對GMR讀取頭的靜電放電損傷的發(fā)生的制造方法。
      背景技術(shù)
      磁數(shù)據(jù)記錄硬盤驅(qū)動器采用多個滑塊安裝式電磁換能器(slider-mounted electromagnetic transducer),一個常見的現(xiàn)有技術(shù)的電磁換能器在圖1中示意性地示出。在當(dāng)前技術(shù)水平的硬盤驅(qū)動器中,形成在滑塊襯底(20)(通常由AlTiC形成)上的每個換能器(1)還包括讀取頭(2)和寫入頭(4)。組合的讀取頭、寫入頭及附加的封裝和覆蓋層(12)一起稱作滑塊安裝式換能器,在基本呈圓形的晶片(見圖2b)上以大量的相同單元生產(chǎn)。晶片隨后沿圓形晶片的弦切割為行(所謂行條(row-bar)),然后經(jīng)過處理并形成為更加復(fù)雜的組件,這將在下面進(jìn)行描述。
      讀取頭(2)通常是其操作基于巨磁阻(GMR)效應(yīng)的多層傳感器,因為其磁性層極薄,其對靜電放電(ESD)極其敏感。寫入頭通常為卷繞磁芯(18)的感應(yīng)線圈(線圈橫截面如(6)所示),其相當(dāng)?shù)夭皇蹺SD影響。讀取頭通常通過上屏蔽(8)和下屏蔽(10)被保護(hù)免于在磁盤驅(qū)動器操作期間受雜散電磁場影響。通常為氧化鋁的介電層(11)使下屏蔽與GMR傳感器(13)絕緣,并且相同的層(也示為(11))也使GMR元件與上屏蔽(8)絕緣。屏蔽、介電層、GMR讀取頭和封裝/防護(hù)覆蓋層依次形成在襯底(20)上,在適當(dāng)切割時,其將形成滑塊安裝式換能器(下面討論)。組合的讀取/寫入頭(換能器)通常封裝在絕緣氧化鋁沉積物(12)中,并且來自GMR元件和寫入頭線圈的導(dǎo)電引線(未示出)穿過封裝并連接至尾緣表面(15)上的導(dǎo)電的襯墊形狀的接線端(通常為金或類似的高導(dǎo)電材料)(14)。此處,術(shù)語“尾”表示相對于磁盤運(yùn)動方向的邊緣的位置。外部電路最后連接至這些接線端,并用于激發(fā)寫入頭的磁場、為讀取頭提供傳感電流及從讀取頭引出信號。通常(如圖2a所示),存在一組用于讀取頭的兩個接線端、一組用于寫入頭的兩個接線端以及用于穿過氧化鋁與襯底(20)及與屏蔽((10)和(8))連接的附加接線端。
      寫入頭的線圈(6)纏繞的磁芯(18)和由絕緣層(11)以及上(8)和下(10)屏蔽包圍的讀取頭的GMR傳感器元件(13)顯現(xiàn)在封裝氧化鋁沉積物(12)的表面處。此表面與滑塊(22)的表面共面并稱作空氣軸承表面(ABS),因為其懸浮于空氣(或其它氣體)層上完全在盤的表面之上飛行?;瑝K和換能器部分的表面通常通過高耐磨的碳覆蓋層(21)保護(hù),該覆蓋層經(jīng)過研磨從而提供光滑表面。每個滑塊及其所安裝的換能器安裝在不銹鋼懸架(100)上,該組合形成所謂的磁頭萬向組件(head-gimbals assemblyHGA)。
      在其工作期間,如上所述,滑塊表面完全在快速旋轉(zhuǎn)的盤的表面之上飛行??焖傩D(zhuǎn)的盤易于積累靜電荷,其因此可以向滑塊放電并損傷滑塊內(nèi)的傳感器。本領(lǐng)域中大量的工作人員已經(jīng)嘗試解決傳感器工作期間靜電放電的問題。然而,本發(fā)明涉及在導(dǎo)致磁頭萬向組件的形成的多個制造工藝期間保護(hù)傳感器免于靜電放電的危害。
      在組裝工藝期間有多個步驟,其中靜電荷可以積累到足夠嚴(yán)重的水平使得放電成為問題。在晶片制造層次有多個真空工藝,包括離子束沉積、等離子體蝕刻等,其中電荷可在暴露的表面上聚集。晶片必須被切割從而建立各個換能器和滑塊,這也產(chǎn)生靜電荷。滑塊的ABS必須研磨,同樣產(chǎn)生靜電荷積累。
      Bajorek等人(美國專利No.5,465,186)提供了一種方法,用于通過在滑塊表面處將GMR傳感器引線接線端一起焊接而將放電電流從讀取頭分流,由此在放電發(fā)生期間轉(zhuǎn)移瞬時電流。
      Hughbanks等人(美國專利No.5,491,605)提出,將讀取和寫入頭的引線分路到一起(shunting together)并將其通過形成在ABS處的諸如鎢的導(dǎo)電層連接至滑塊襯底。
      Erpelding等人(美國專利No.5,699,212)將焊料分路(solder shunt)橫跨鄰近的讀取頭引線放置。
      Girard等人(美國專利No.6,631,052)提供了其上形成ESD易感部件的通用導(dǎo)電通路。然后該通路的選定區(qū)域可以通過切除而去除。
      Lam等人(美國專利No.6,704,173)提供了一種經(jīng)導(dǎo)電帶和二極管連接至懸架組件的傳感器。
      Bougtagahou等人(美國專利No.6,643,106)提出形成由焊料制成的分路(shunt)。
      Zak(美國專利No.5,021,907)提供了一種方法,使用將電接觸置于滑塊上的萬向彈簧設(shè)備在磁盤驅(qū)動器工作期間從滑塊釋放積累的靜電荷。
      Zarouri等人(美國專利No.6,034,851)公開了可以安排成使到磁換能器的連接器上的焊盤短路的鉸式短路條和測試夾。
      上述引用的發(fā)明都要求對工具、工藝或傳感器本身的顯著修改,這可能潛在地增大成本和導(dǎo)致制造工藝低效。例如,多余短路引線或焊料連接或夾的去除本身可以產(chǎn)生ESD事件或損傷傳感器。
      通過使用易于應(yīng)用且易于去除的導(dǎo)電粘接劑(conducting adhesive)作為用于將讀取頭引線短路在一起的機(jī)構(gòu),本發(fā)明提出了對現(xiàn)有技術(shù)方法的明顯改進(jìn)。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于抑制在構(gòu)造盤頭組件或其各個子部件期間由于經(jīng)GMR頭積累的靜電荷的產(chǎn)生及放電而導(dǎo)致的對GMR讀取頭(或?qū)ο嚓P(guān)的電感寫入頭(inductive write-head))的ESD損傷的方法。
      本發(fā)明的第二目的在于提供一種無需改動工具、工藝或傳感器本身的抑制方法。
      本發(fā)明的第三目的在于提供一種有成本效益且易于集成在讀取頭、寫入頭和盤驅(qū)動器組件制造的當(dāng)前方法中的抑制方法。
      實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的方法將參照圖2a所示工藝的初始步驟詳細(xì)示出。圖2a示意性示出了滑塊覆蓋層(overcoat)部分的尾緣表面(圖1的(14)),其上有兩寫入頭接線端焊盤(50)、兩讀取頭接線端焊盤(60)、提供到傳感器屏蔽的連接的焊盤(65)和提供到覆蓋層之下的襯底的連接的焊盤(67)。簡言之,本發(fā)明的方法使用環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電球(70、72、74)將讀取頭的連接焊盤分路(形成導(dǎo)電路徑)至彼此、至傳感器屏蔽(70)、至滑塊襯底(72),并且將寫入頭連接焊盤分路到一起(74)。
      分路路徑(shunting path)的選擇取決于磁頭形成在晶片上時磁頭的特定構(gòu)造。在任何情況下,目的在于形成臨時導(dǎo)電路徑,用于消散所積累的靜電荷,而不允許這些電荷經(jīng)過讀取頭(或?qū)懭腩^),并且不必改動工具、工藝或換能器設(shè)計本身而達(dá)到此目的。導(dǎo)電熱塑樹脂(諸如含金或銀顆粒的環(huán)氧樹脂)可以容易地使用并容易地去除而不引起焊盤或磁頭的任何退化。樹脂通過幾種方法可以施用,絲網(wǎng)印刷法為一個示例,沒有一種方法涉及重大費(fèi)用或制造工藝的中斷。方法的簡便性還使得其本身適合于應(yīng)用在制造工藝的需要磁頭的臨時防護(hù)的其它部分。


      在下述的優(yōu)選實(shí)施例的描述中可以理解本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。參照附圖來理解優(yōu)選實(shí)施例的描述,附圖中圖1(現(xiàn)有技術(shù))為滑塊安裝式換能器的示意性橫截面圖;圖2a為滑塊安裝式換能器的尾緣表面上的導(dǎo)電焊盤的示意性俯視圖(overhead view),示出通過本發(fā)明的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂短路到滑塊襯底焊盤和屏蔽焊盤的讀取頭的焊盤以及被分路的寫入頭焊盤;圖2b示意性示出換能器被切下從而形成各個滑塊安裝式換能器之前環(huán)氧樹脂處理的行條,其為相同的滑塊安裝式換能器的行條;圖3為曲線圖,示出作為分路機(jī)構(gòu)的環(huán)氧樹脂球用于分路工藝中時的功效。
      具體實(shí)施例方式
      本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了一種通過沉積易于去除的導(dǎo)電環(huán)氧樹脂(或其它導(dǎo)電熱塑樹脂)球-該球?qū)鞲衅鞯钠疬B接作用的接線端焊盤分路到其上安裝傳感器的滑塊的襯底或?qū)⒑副P分路到周圍的屏蔽-而保護(hù)包括GMR讀取頭、電感寫入頭、以及周圍的屏蔽的換能器在磁盤驅(qū)動器制造期間免受靜電放電(ESD)事件的影響的簡單方法。
      現(xiàn)在參照圖2a,其示出了滑塊的尾緣表面(圖1的表面(15))的俯視示意圖,示出了覆蓋層(overcoat)表面(15)、內(nèi)部連接至寫入頭的兩寫入頭接線端焊盤(50)、內(nèi)部連接至讀取頭的兩讀取頭接線端焊盤(60)、提供至傳感器屏蔽(圖1的(8)和(10))的內(nèi)部連接的焊盤(65)和提供至滑塊襯底(圖1的(20))的內(nèi)部連接的焊盤(67)。傳感器以虛線輪廓(80)示出,因其在圖平面之下。根據(jù)本發(fā)明的方法,導(dǎo)電環(huán)氧樹脂球被形成為導(dǎo)電地接觸讀取頭焊盤和屏蔽焊盤,由此將兩讀取頭焊盤分路至屏蔽焊盤(70);另一球被形成為導(dǎo)電地接觸一讀取頭焊盤和襯底連接焊盤,由此將讀取頭焊盤分路至襯底連接焊盤(72);并且導(dǎo)電環(huán)氧樹脂球被形成為導(dǎo)電地接觸每個寫入頭導(dǎo)電焊盤,由此導(dǎo)電地連接寫入頭導(dǎo)電焊盤(74)。這些球迅速且有效地將焊盤電連接至彼此、至屏蔽焊盤以及至其下的滑塊襯底,從而可能積累在讀取頭傳感器或其屏蔽上或?qū)懭腩^上的靜電荷立刻傳送到電荷能無害地消散至地(ground)的滑塊襯底處。取決于換能器的構(gòu)造,可以沒有至屏蔽的連接,在此情況下,讀取頭導(dǎo)電焊盤將僅被分路(be shunted)到襯底。
      圖2b示意性示出了制造工藝中較早的階段,其中從具有約6英寸直徑的晶片(目前)上切割行條(row-bar)。本領(lǐng)域公知,多個相同的、氧化鋁封裝且覆蓋的換能器形成在公共的晶片襯底上,并且晶片襯底在切割時形成每個封裝的換能器下面的各個滑塊襯底。該圖示出了晶片(10)、沿晶片的弦切取的行條切片(12)、以及由圓圈起的放大部分(11)中的沿著行條(15)的被覆蓋的表面的接線端焊盤的布局(15)。為效率考慮,恰在行條被研磨并切割從而形成各個滑塊安裝式換能器之前、當(dāng)滑塊仍處于行條形式時,環(huán)氧樹脂球可以設(shè)置在焊盤上。環(huán)氧樹脂球可以使用自動分配單元設(shè)置在焊盤上。分配尺寸取決于焊盤的間隔。在僅應(yīng)視作為示例的本應(yīng)用中,直徑約100微米的銀環(huán)氧樹脂球足以覆蓋圖中所示的兩焊盤。若顧慮退火工序期間銀到金接線端焊盤中的遷移,分路還可以使用金環(huán)氧樹脂完成。施用環(huán)氧樹脂后,切割的條可以在常規(guī)的爐內(nèi)在大約120℃處理約15分鐘,從而確保環(huán)氧樹脂的適當(dāng)固化及其中溶劑的排出。施用環(huán)氧樹脂的優(yōu)選時間可取決于制造的特定工藝流程。然后可研磨行條。當(dāng)加工中ESD不再成為問題時,環(huán)氧樹脂球可以通過將行條置于清潔容器中并使用諸如丙酮或加熱的CM10(一種市場上可買得到的溶劑)的常規(guī)溶劑同時應(yīng)用超聲能量而輕易去除。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此方法去除環(huán)氧樹脂而沒有對焊盤的損傷或在焊盤上留下的殘余環(huán)氧樹脂。注意,環(huán)氧樹脂球可以在制造工藝的任何階段去除,并且在后面的階段再形成,或者可以允許其在幾個階段期間保留。環(huán)氧樹脂球的易于形成和去除及不留殘余是該方法的主要優(yōu)點(diǎn)。
      為檢測該方法的效果,設(shè)置于行條的滑塊剛好在表面研磨之前用手工施用的銀環(huán)氧樹脂處理。在分路工藝之前和之后,以歐姆計檢測滑塊來測量讀取頭傳感器的焊盤到焊盤的磁阻電阻(magnetoresistive MRR),從而確保已經(jīng)獲得了到滑塊襯底的適當(dāng)分路。參照圖3,示出了作為行條上滑塊的數(shù)量(x軸)的函數(shù)的以歐姆為單位的傳感器MRR(y軸)在分路工藝之前和之后的曲線圖。分路后的零電阻表示傳感器已有效地通過該工藝被分路。
      分路和未分路的滑塊隨后經(jīng)歷正常的研磨,并在從處理過的滑塊去除環(huán)氧樹脂后,使用其磁滯曲線和最大(峰對峰)輸出幅度作為基準(zhǔn),對兩組滑塊測試(準(zhǔn)靜態(tài)測試(QST))其磁性能。ESD標(biāo)志包括峰對峰幅度的減小和磁滯曲線的退化(包括形狀和形狀方向翻轉(zhuǎn)的改變)。
      從兩組滑塊獲得的數(shù)據(jù),特別是去除分路后測量的MRR值的分布,顯示出更多的未分路的滑塊比分路的滑塊表現(xiàn)出性能退化。這是成品率和磁盤驅(qū)動器的長期可靠性通過分路工藝將明顯改善的明顯標(biāo)志。還要強(qiáng)調(diào)這些結(jié)果是僅在研磨工藝之后獲得的??梢院侠淼仡A(yù)期,當(dāng)分路在整個制造工藝中始終持續(xù)有效時將獲得成品率的更大改善,因為多個其它工藝步驟也產(chǎn)生靜電荷積累和放電。
      本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例僅為本發(fā)明的說明而非對本發(fā)明的限制。根據(jù)由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍,可以對用于在制造工藝期間保護(hù)GMR讀取頭免受靜電放電(ESD)損傷的本方法中所使用的方法、材料、結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行修正和更改,同時仍提供用于在制造工藝期間保護(hù)GMR讀取頭免受靜電放電(ESD)損傷的方法。
      權(quán)利要求
      1.一種用于保護(hù)磁讀取/寫入換能器在制造工藝期間免受靜電放電損傷的方法,包括提供滑塊襯底安裝式磁讀取/寫入換能器,所述換能器封裝在覆蓋層電介質(zhì)中,且所述換能器包括GMR讀取頭、電感寫入頭及設(shè)置在所述讀取頭周圍的防護(hù)屏蔽,且所述覆蓋層封裝介質(zhì)具有尾緣表面,該表面上形成有導(dǎo)電接線端焊盤,該導(dǎo)電接線端焊盤包括提供到所述讀取頭的內(nèi)部連接的讀取頭焊盤、提供到所述寫入頭的連接的寫入頭焊盤和提供到所述滑塊襯底的連接的襯底焊盤;在所述讀取頭和寫入頭接線端焊盤上形成導(dǎo)電熱塑樹脂球,所述球在所述讀取頭焊盤之間以及在所述寫入頭焊盤之間形成導(dǎo)電路徑;在固化溫度將所述球固化一固化時間;進(jìn)一步處理所述滑塊安裝式換能器從而形成磁頭萬向組件,同時所述球保留于其上;以及去除所述球。
      2.如權(quán)利要求1的方法,其中所述尾緣表面還包括提供至所述屏蔽的內(nèi)部連接的屏蔽焊盤,且其中所述球在所述讀取頭焊盤與所述屏蔽焊盤之間形成導(dǎo)電路徑。
      3.如權(quán)利要求1的方法,其中該導(dǎo)電熱塑樹脂為含金或銀顆粒的環(huán)氧樹脂。
      4.如權(quán)利要求1的方法,其中所述固化溫度為大約120℃,且所述固化時間為大約15分鐘。
      5.如權(quán)利要求1的方法,其中該熱塑樹脂通過溶劑去除。
      6.如權(quán)利要求1的方法,其中該熱塑樹脂使用溶劑和超聲能量去除。
      7.一種用于防止GMR讀取頭在制造工藝期間受靜電放電損傷的方法,包括提供基本相同的磁讀取/寫入換能器的行條,每個所述換能器形成在滑塊襯底上且每個所述換能器封裝在覆蓋層電介質(zhì)中,并且每個所述換能器包括GMR讀取頭、電感寫入頭及設(shè)置在所述讀取頭周圍的防護(hù)屏蔽,并且所述覆蓋層封裝介質(zhì)具有其上形成有包括提供到所述讀取頭的內(nèi)部連接的讀取頭焊盤、提供到所述寫入頭的連接的寫入頭焊盤和提供到所述襯底的連接的襯底焊盤的導(dǎo)電接線端焊盤的表面;在所述讀取頭和寫入頭接線端焊盤上及所述襯底焊盤上形成導(dǎo)電熱塑樹脂球,所述球在所述讀取頭焊盤之間、在所述讀取頭焊盤與所述襯底焊盤之間以及在所述寫入頭焊盤之間形成導(dǎo)電路徑;在固化溫度將所述球固化一固化時間;研磨所述行條;以及切割所述行條從而形成各個滑塊安裝式換能器。
      8.如權(quán)利要求7的方法,包括去除所述球。
      9.如權(quán)利要求7的方法,其中所述球允許保留在所述滑塊安裝式換能器上并且所述滑塊安裝式換能器安裝在磁頭萬向組件內(nèi)。
      10.如權(quán)利要求7的方法,其中在所述封裝表面上還包括提供至所述屏蔽的內(nèi)部連接的屏蔽焊盤,并且其中所述球在所述讀取頭焊盤、所述襯底焊盤和所述屏蔽焊盤之間也形成導(dǎo)電路徑。
      11.如權(quán)利要求7的方法,其中該導(dǎo)電熱塑樹脂為包含金或銀顆粒的環(huán)氧樹脂。
      12.如權(quán)利要求7的方法,其中所述固化溫度為大約120℃,并且所述固化時間為大約15分鐘。
      13.如權(quán)利要求7的方法,其中該熱塑樹脂通過溶劑去除。
      14.如權(quán)利要求7的方法,其中該熱塑樹脂使用溶劑和超聲能量去除。
      全文摘要
      本發(fā)明一般地涉及磁讀取和寫入頭的制造。提供了一種簡單的方法,用于保護(hù)滑塊安裝式讀取/寫入換能器在磁盤驅(qū)動器制造期間免受靜電放電損傷。該方法包括將諸如金或銀環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電熱塑樹脂的球設(shè)置在換能器的接線端焊盤之間,并使用該球來將所述焊盤分路至讀取頭屏蔽和滑塊襯底并由此至地。環(huán)氧樹脂球易于施用且易于去除,且可以在制造工藝中的不同階段使用。
      文檔編號G11B5/10GK1722232SQ200510073860
      公開日2006年1月18日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月25日
      發(fā)明者尼拉杰·馬哈迪夫, 安田和正, 魯?shù)稀ぐ喞?申請人:Sae磁學(xué)(H.K.)股份有限公司
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