[发明专利]带有静电放电检测的导电金属球焊的设备和方法

说明书

技术领域

【0001】本发明一般涉及导电金属球焊(conductive metal ball bonding)，并且具体地涉及通过导电金属球焊与磁性读磁头的电连接。

背景技术

【0002】导电金属球焊是用在电子工业中用于将导电引线电连接到电 子器件例如由晶圆制成的器件(例如芯片)的方法之一。典型地，导 电引线和电子器件上相应的接合焊盘涂覆有与用于电连接的导电金属 球相同的导电金属，从而有利于金属在附加能量下结合。典型地，导 电金属涂层和导电金属球包含金，并且增加的能量包含超声波和/或者 加热。例如，美国专利4,925,083描述了用于金球焊(gold ball bonding) 的方法和设备。

【0003】金球焊(GBB)的一个应用是制造用于硬盘驱动器的磁头悬 浮组件(HGA)。HGA包括用于从磁盘读取数据和将数据写入到磁盘的 磁头。在磁记录的应用中，磁头典型地包括滑动件和包含记录器和读部 件的磁传感器。滑动件从陶瓷晶圆(典型地是AlTiC)上切下，在该陶 瓷晶圆上磁传感器由照相平版印刷和真空淀积以及蚀刻技术制成。在光 和磁-光记录的应用中，磁头可能包括用于将激光集中到邻近的磁盘表面 的镜子和物镜。在操作期间，通过被典型地称作“空气轴承”的稀薄气 体润滑薄膜使滑动件的“空气轴承表面”(ABS)与磁盘分离。

【0004】例如，图1图示了包括磁记录磁头102的现有HGA 100的末 端部分。磁头102包含空气轴承滑动件104和磁传感器106。磁传感器 的刻录器可能是纵向的或者垂直的设计，并且磁传感器的读部件是典型 的磁阻(MR)部件。磁头102帖附于悬置组件110的悬置臂112。悬置 组件110也包括负载梁114、弯曲区域(没有示出)以及压筋板(没有 示出)。悬置组件110起到向磁盘的表面预加载空气轴承滑动件的作用。

【0005】HGA的悬置组件限制磁头沿或者绕某些轴线的运动，但是允 许磁头沿和绕其他轴线的运动。例如，悬置组件包括从弯曲区域延伸出 的一个负载梁，其允许朝向和远离磁盘的运动，同时向磁盘预加载磁头 并且限制平行于磁盘表面的平移。再例如，悬置组件包括磁头可以绕其 转动的微坑，但是微坑限制在磁头和负载梁之间的平移。再例如，悬置 组件包括焊接有磁头的悬置臂，该悬置臂允许磁头的倾斜和滚转运动， 但是限制磁头的偏航运动。

【0006】在现代磁盘驱动器中，悬置臂也执行承载用于电连接到磁头的 引线的功能。典型地，现代悬置臂包括具有被绝缘层分离的结构层和导 电引线的叠层结构。引线终止于接近滑动件的正面，该滑动件包括用于 磁传感器器件的焊盘。包括焊盘的滑动件的正面典型地正交于悬置臂的 导电引线的平面。因此相应的电连接必须在90°角完成，90°角的要求可 以通过导电金属球焊来满足。

【0007】例如，在图1中悬置臂磁轨116通过导电球120被电连接到磁 头上的焊盘108。注意图1的HGA以未制造完成的状态被示出，因为并 不是所有的焊盘108都已经通过导电球120被连接到悬置臂磁轨116。

【0008】在滑动件上的焊盘和悬置臂的导电引线的终端区域通常涂覆有 金(例如通过电镀)，其中金球用于将悬置臂的导电引线连接到磁传感 器器件的焊盘。使用超声波能量，金球可以被熔接到悬置臂的导电引线 上的金涂层以及磁传感器器件的焊盘上。

【0009】然而，用在磁盘驱动器的读磁头中的现代磁传感器器件对静 电放电(ESD)非常敏感。例如，所有类型的MR读部件都很容易被 ESD损坏，并且隧道式MR读部件(又称作“TMR”读部件)即使在 适度的电压下也特别容易被ESD损坏。用于保护MR读部件使其免受 由ESD引起的损坏的现有技术方法由于各种原因具有有限的效果。例 如，一些现有技术方法在生产磁记录磁头的过程中具有非期望的和/ 或过度复杂的晶圆处理步骤。其他的现有技术方法太不方便以至于不 能在高产量的生产环境中使用，或者需要很昂贵的设备以至于不能在 高产量的生产环境中实行。其他的现有技术方法提供不充分的ESD保 护和/或在生产过程中不能尽早地给予保护。例如，在磁头的焊盘被电 连接到悬置臂的导电引线(引线可能本身连接到某保护电路上)之前的 生产过程中TMR读部件特别易被ESD损坏。