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発明の名称 磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−28113(P2001−28113A)
公開日 平成13年1月30日(2001.1.30)
出願番号 特願平11−198817
出願日 平成11年7月13日(1999.7.13)
代理人 【識別番号】100079290
【弁理士】
【氏名又は名称】村井 隆
【テーマコード(参考)】
5D042
5D059
【Fターム(参考)】
5D042 NA01 TA01 TA05 
5D059 AA01 BA01 CA02 CA03 DA02 DA03 EA02
発明者 水野 亨 / 中山 均
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 サスペンションに固着されたスライダー側のスライダー電極と前記サスペンション側のサスペンション電極とをボールボンディングで電気的に接続する際の、ボンディング位置を決定する磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法において、前記スライダーの電極配置面と前記サスペンションの電極配置面とが成す谷の部分にサスペンション電極面への入射角が略45°となるように照明光を当て、前記サスペンション電極の像をスライダー電極面に反射させて、反射前のサスペンション電極画像と反射後のサスペンション電極画像とを捕捉し、反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を決定することを特徴とする磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法。
【請求項2】 前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像の配列方向をX軸方向、X軸方向に直交する向きをY軸方向としたとき、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像を含む領域のY軸方向の輝度を積算した積算値が急変する2個のX軸方向位置を見いだし、当該2個のX軸方向位置の中点を前記ボンディング位置と決定する請求項1記載の磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法。
【請求項3】 前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像の配列方向をX軸方向、X軸方向に直交する向きをY軸方向としたとき、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像を含む領域のY軸方向の輝度を積算した積算値が最低値となるX軸方向位置を見いだし、当該X軸方向位置を前記ボンディング位置と決定する請求項1記載の磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法。
【請求項4】 サスペンションに固着されたスライダー側のスライダー電極と前記サスペンション側のサスペンション電極とをボールボンディングで電気的に接続する際の、ボンディング位置を決定する磁気ヘッド用ボンディング位置決め装置において、前記スライダーの電極配置面と前記サスペンションの電極配置面とが成す谷の部分を上向きに支える支持手段と、サスペンション電極面への入射角が略45°となるように照明光を当てて前記サスペンション電極の像をスライダー電極面に反射させる照明手段と、反射前のサスペンション電極画像及び反射後のサスペンション電極画像の両方を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の画像信号を受けて、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を決定するとともにボールボンディング装置にボンディング位置情報を出力する画像処理手段とを備えたことを特徴とする磁気ヘッド用ボンディング位置決め装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピュータ等の記憶装置として用いられるHDD(ハードディスク・ドライブ)装置の磁気ヘッドの製造に係り、とくに磁気ヘッドのジンバル先端側に固着されたスライダー側の電極とジンバル側の電極とをボールボンディングで電気的に接続する際の、ボンディング位置を適切に設定する磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は本出願人の特願平10−56046号に開示されているこの種のHDD用磁気ヘッドの1例を示す。この図において、HDD用磁気ヘッド1は、弾性金属薄板等で形成されたロードビーム3と、弾性金属薄板上に絶縁層を介して配線用の導体パターンを形成したサスペンション(フレキシャー)4とを貼り合わせるとともにロードビーム3基部にベースプレート7を溶接等で固着してジンバル2を構成し、ジンバル2の先端側、つまりサスペンション4の先端側の装着部5にスライダー10(ディスク面に対して微小間隔で浮上するためのもので、磁気−電気変換部が設けられている)を固着したものである。
【0003】この種のHDD用磁気ヘッドの中でも、高密度記録用に位置付けされている製品の中には、その製造過程で弾性金属薄板等で形成されたジンバル2上に固着されたスライダー10の電極とサスペンション4上の導体パターンの端部に形成された電極とを電気的に接続するため、超音波によるボールボンディング方法を用いて導体ボールを形成しボンディングを行う方法で製造されているものがある。
【0004】図6はスライダーの電極配置面とサスペンションの電極配置面とが成す谷の部分であり、サスペンション4に形成されたサスペンション電極4aと、スライダー10に形成されたスライダー電極10aとをボールボンディングする前の状態及びボンディング後の状態を示す。ボールボンディング後の状態では、サスペンション電極4aとスライダー電極10aとは導体ボール20で電気的に接続される。電極4a,10a及びボール20の材質は例えば金、金合金等である。
【0005】図6のように、ボールボンディングによりサスペンション電極4aとスライダー電極10aとを接続する場合、ボンディング位置を正確に計測するために、カメラを用いてサスペンション電極4a及びスライダー電極10aの画像を認識してボンディング位置を決定することにより、ボンディングを実行するのが一般的である。その際、その画像認識からボンディング位置を算出する方法は、従来、パターンマッチング法(図7にて後述する)により行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ボンディングの品質に大きく影響を及ぼすのが、図6のX軸方向(サスペンション電極とスライダー電極の配列方向)のボンディング位置である。そして、このX軸方向の位置決めが難しい。本発明は、X軸方向の位置決めに関するものである。
【0007】上記ボールボンディングの場合、サスペンション4の電極配置面とスライダー10の電極配置面とが成す谷の部分に位置するそれぞれの電極4a,10aを認識し、谷底の位置を算出してボンディングすることが必要となる。しかし、それぞれの電極の表面状態あるいはそれらの位置関係のばらつきにより、カメラを用いて認識した電極の画像が変化するため、常に正確に谷底の位置を捕らえるのが難しく、ボンディングする位置がずれて、ボンディングの品質(接合強度等)の低下につながっていた。
【0008】最適なX軸方向のボンディング位置は、図6に示すようにサスペンション4とスライダー10の電極配置面同士で成す谷の底の部分を中心にした位置であるが、これをパターンマッチングで認識する場合に以下の理由により、認識位置が不正確になる問題が生じる。
【0009】■ サスペンションとスライダーの位置関係が製造上ばらつくため、サスペンション電極とスライダー電極間の距離が違って写る。また、それら2つの電極が、つながってしまう場合がある。
【0010】■ サスペンション電極の表面状態が一定でないため、均一の明るさで写らず安定した画像にならない。
【0011】■ スライダー電極が鏡面状態であるため、照明との関係より、サスペンション電極がスライダー電極に写ってしまい、スライダー電極を正しく写し出すことが難しい。
【0012】図7(A)のようにテンプレート(基準とする画像)を登録し、それを基準にパターンマッチングを行った場合、図7(B)乃至(E)の例で示すような状態の画像では、X軸方向の位置認識精度が低下することは明白である。
【0013】本発明は、スライダー電極面が鏡面状態でサスペンション電極が反射して写ることに着目し、サスペンションとスライダーの位置関係にばらつきが存在しても従来のパターンマッチングとは異なる画像処理により最適ボンディング位置を見いだすことを可能にした磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法及び装置を提供することを目的とする。
【0014】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述の実施の形態において明らかにする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明の磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法は、サスペンションに固着されたスライダー側のスライダー電極と前記サスペンション側のサスペンション電極とをボールボンディングで電気的に接続する際の、ボンディング位置を決定する場合において、前記スライダーの電極配置面と前記サスペンションの電極配置面とが成す谷の部分にサスペンション電極面への入射角が略45°となるように照明光を当て、前記サスペンション電極の像をスライダー電極面に反射させて、反射前のサスペンション電極画像と反射後のサスペンション電極画像とを捕捉し、反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を決定することを特徴としている。
【0016】また、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像の配列方向をX軸方向、X軸方向に直交する向きをY軸方向としたとき、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像を含む領域のY軸方向の輝度を積算した積算値が急変する2個のX軸方向位置を見いだし、当該2個のX軸方向位置の中点を前記ボンディング位置と決定するとよい。あるいは、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像の配列方向をX軸方向、X軸方向に直交する向きをY軸方向としたとき、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像を含む領域のY軸方向の輝度を積算した積算値が最低値となるX軸方向位置を見いだし、当該X軸方向位置を前記ボンディング位置と決定することができる。
【0017】本発明の磁気ヘッド用ボンディング位置決め装置は、サスペンションに固着されたスライダー側のスライダー電極と前記サスペンション側のサスペンション電極とをボールボンディングで電気的に接続する際の、ボンディング位置を決定する構成において、前記スライダーの電極配置面と前記サスペンションの電極配置面とが成す谷の部分を上向きに支える支持手段と、サスペンション電極面への入射角が略45°となるように照明光を当てて前記サスペンション電極の像をスライダー電極面に反射させる照明手段と、反射前のサスペンション電極画像及び反射後のサスペンション電極画像の両方を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の画像信号を受けて、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を決定するとともにボールボンディング装置にボンディング位置情報を出力する画像処理手段とを備えたことを特徴としている。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気ヘッド用ボンディング位置決め方法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【0019】図1乃至図4で本発明の実施の形態を説明する。これらの図において、1はHDD用磁気ヘッドであり、図5に示した全体構造を有するものである。このHDD用磁気ヘッド1は、図2の支持手段20によりサスペンション4の電極配置面とスライダー10の電極配置面とが成す谷の部分を上向きに支えられている。照明手段30は前記谷の部分に対向配置され、サスペンション4のサスペンション電極面4S(サスペンション電極4aからなる面)への入射角が略45°となるように照明光を当ててサスペンション電極4aの像をスライダー10の鏡面状態のスライダー電極面10S(スライダー電極10aからなる面)に反射させている。CCDカメラ等の2次元カメラ40はサスペンション4の電極配置面とスライダー10の電極配置面とが成す谷の部分を撮像して、図1(A)乃至(C)のようにサスペンション電極4aの実像(以下、反射前のサスペンション電極画像4Pという)及びサスペンション電極4aがスライダー電極面10Sに写った(反射された)画像(以下、反射後のサスペンション電極画像4Qという)を同一視野内で捕捉する。画像処理手段50は前記カメラ40からの画像信号を受けて最適なボンディング位置を決定してボールボンディング装置60にボンディング位置情報として出力する。画像処理手段50によるボンディング位置決めについては後述する。
【0020】この実施の形態の構成において、スライダー10の電極配置面とサスペンション4の電極配置面とが成す谷の部分に、サスペンション電極面4Sに対して略45度の入射角度で(図1では上から)照明光を当てると、サスペンション電極4aがスライダー10側の鏡面状態のスライダー電極面10Sに反射して図1(A)乃至(C)の様な画像が得られる。前述したとおり、サスペンション4とスライダー10の位置関係や電極4a,10aの表面状態によって得られる画像は様々なケースが考えられるが、図1(A)のサスペンション電極4aとスライダー電極10a間の距離が大きい場合、同図(B)のサスペンション電極4aとスライダー電極10a間の距離が普通の場合、同図(C)のサスペンション電極4aとスライダー電極10a間の距離が近接している場合のいずれであっても、最適なボンディング位置は上記の方法で当てた照明により捕らえた2つの電極端縁(反射前及び反射後の電極画像4P,4Qの相互に近接対向する端縁)の中点であることがわかる。
【0021】このことから、濃度投影の方法等によって目的とするボンディング位置を算出することで、従来、パターンマッチングにて生じていた問題点を解決することができる。
【0022】図3で濃度投影を用いた位置算出方法について述べる。図3(A)のように認識しようとするボンディング位置を含む領域について、X軸方向に直交するY軸方向の画像データ(輝度)を積算すると、電極部分は明るいため大きな数値になり、電極間の中央部分は小さな数値になる。こうして得られた数列をグラフ化したものを図3(B)に示す。この図3(B)のグラフで分かるとおり、電極と中央部分の境界部は輝度を積算すると数値の変化が大きくなる。これを利用することによりボンディング位置を正確に算出することができる。この数値からボンディング位置を算出する方法は、例えば、図3(C)の如く、この値を微分し、変化が大きい場所を算出することで境界部の位置(2点)を求めることができ、境界部の2点からそれらの中点のX軸方向の位置、つまりX軸方向でのボンディング位置を求めることができる。
【0023】この方法を用いることで、図4のように、中央部の間隔が広い場合でも電極が近寄った場合でも、さらには電極が多少汚れている場合でもボンディング位置を正確に算出することができる。
【0024】この実施の形態によれば、サスペンション電極4aの像をスライダー電極面10Sに反射させて、反射前のサスペンション電極画像4Pと反射後のサスペンション電極画像4Qとを捕捉し、反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を正確に認識することができる。これにより、サスペンション電極4aとスライダー電極10aとをボールボンディングで接合する際の、ボンディング品質の向上、ボンディング強度のばらつき低減を図ることができ、接合不良をなくすことができる。
【0025】なお、上記実施の形態では、反射前及び反射後のサスペンション電極画像の配列方向をX軸方向、X軸方向に直交する向きをY軸方向としたとき、図3(C)のように微分により、前記反射前及び反射後のサスペンション電極画像を含む領域のY軸方向の輝度を積算した積算値が急変する2個のX軸方向位置を見いだし、当該2個のX軸方向位置の中点をボンディング位置と決定したが、前記積算値の最低値が直接的に検出可能な条件下では前記積算値が最低値となるX軸方向位置を見いだし、当該X軸方向位置をボンディング位置と決定してもよい。
【0026】品種によっては、スライダーの電極配置面の全面が鏡面である場合もあるが、この場合にも本発明が有効であることは勿論である。
【0027】以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当業者には自明であろう。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、スライダー電極面が鏡面状態でサスペンション電極が反射して写ることに着目し、前記サスペンション電極の像を前記スライダー電極面に反射させて、反射前のサスペンション電極画像及び反射後のサスペンション電極画像を捕捉し、サスペンションとスライダーの位置関係にばらつきが存在しても反射前及び反射後のサスペンション電極画像からボンディング位置を正確に決定可能である。従って、前記サスペンション電極とスライダー電極とをボールボンディングで接合する際の、ボンディング品質の向上、ボンディング強度のばらつき低減を図ることができ、接合不良を解消可能である。




 

 


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