(57)【要約】【課題】本開示の技術は、超音波ボンディングエネルギーを使用し、下にあるボンディングパッドを加熱することなく、直径が１０００分の１インチ未満の金ワイヤを使用したボールボンディングを達成するためのシステムおよび方法について記載する。【解決手段】このボールボンディングは、浅い射出角を有する他のボンディング技術の使用を制限する、隣接するマイクロ電子構造に特に近接する、特に小さなボンディングパッドの使用を可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が約１０００分の１インチ未満の金合金ワイヤを、約周囲温度で、６０ｋＨｚを上回って２００ｋＨｚ未満の超音波ボンディング周波数を使用して、金合金コンタクトパッドにボールボンディングすることを含む、方法。
【請求項２】
前記金合金コンタクトパッドは、厚さが約１ミクロン未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金合金コンタクトパッドは、前記ボールボンディング操作の前にプラズマ洗浄されない、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記金合金ワイヤは、直径が約１０００分の０．８インチ未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記超音波ボンディング周波数は、約１２０ｋＨｚである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記周囲温度は、摂氏１５度〜摂氏２５度である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記金合金ワイヤの末端に金のボールを形成することをさらに含み、前記ボールボンディング操作により、前記金のボールを前記金合金コンタクトパッドにボンディングする、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
厚さが１ミクロン未満の金合金コンタクトパッドを有し、直径が３５ミクロン未満の金合金ボールボンドが、約周囲温度で、６０ｋＨｚを上回って２００ｋＨｚ未満の超音波ボンディング周波数を使用して、前記金合金コンタクトパッドにボンディングされている、電子ストレージデバイススライダを備える、システム。
【請求項９】
前記金合金ワイヤは、直径が約１０００分の１インチ未満である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記超音波ボンディング周波数は、約１２０ｋＨｚである、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記周囲温度は、摂氏１５度〜摂氏２５度である、請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記電子ストレージデバイススライダは、前記金合金コンタクトパッドに隣接して突出するマイクロ電子部品を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
プリント回路基板であって、そこから延在する直径が約１０００分の１インチ未満の金ワイヤを有する、プリント回路基板と、
それぞれが厚さ１ミクロン未満の１つ以上の金合金コンタクトパッドを有するマイクロ電子デバイスのバーであって、前記金ワイヤは、約周囲温度で、６０ｋＨｚを上回って２００ｋＨｚ未満の超音波ボンディング周波数を使用して、前記マイクロ電子デバイスにボールボンディングされる、マクロ電子デバイスのバーと、を備える、システム。
【請求項１４】
前記超音波ボンディング周波数は、約１２０ｋＨｚである、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記プリント回路基板の平坦なボンディング表面は、前記金合金コンタクトパッドの平坦なボンディング表面に対して、約５度で配向される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記マイクロ電子デバイスのバー上で行われる平坦化の量によって変化する、抵抗値を有する平坦化センサをさらに備える、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プリント回路基板は、前記マイクロ電子デバイスのバー上で行われる平坦化の前記量を測定するために、前記平坦化センサの前記抵抗値を監視するように構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記マイクロ電子デバイスにボールボンディングされる前記金ワイヤのうちの２つ以上のそれぞれは、異なる角度で前記マイクロ電子デバイスから延在する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１９】
前記マイクロ電子デバイスのそれぞれは、前記金合金コンタクトパッドのうちの１つ以上に隣接して突出するレーザーを含む、請求項１３に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マイクロ電子デバイスは、電子ストレージデバイススライダである、請求項１３に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
ワイヤボンディングは、半導体および／またはストレージデバイスの製造時に、集積回路（ＩＣ）デバイスおよび／またはプリント回路基板（ＰＣＢ）上に設置されるもの等、ボンディングパッド間の電気的相互接続を行う方法である。さらに、ワイヤボンディングを使用して、ＩＣを他の電子機器に接続するか、または１つのＰＣＢから別のものに接続することができる。ワイヤボンディングは、一般的に、費用効率が良く、柔軟性のある相互接続技術であると考えられており、これを使用して、広範な種類の半導体パッケージを組み立てることができる。ワイヤボンディングには、ウエッジボンディングおよびボールボンディングの２つの主要な分類がある。ウエッジボンディングおよびボールボンディングのいずれも、典型的には、熱、圧縮力、および超音波エネルギーの組み合わせを使用して、１つ以上のボンディングパッドへのワイヤのボンディングを達成する。
【０００２】
ウエッジボンディングは、典型的には室温で行われるが、いくつかの制限を有する。第１には、射出角および方向が実質的に制限される。第２には、ウエッジボンディングは、比較的大きなフット寸法を作出する。第３には、追加のウエッジボンドは、ボンディングパッド上の既にボンディングされた領域の上に重ねることができない。結果として、ウエッジボンディングは、非常に小さなボンディングパッドでの用途、または押し出された物体がウエッジボンディングされたワイヤの射出方向の前にある場合、利用可能な選択肢ではない。さらに、ボンディングされた領域は、酸化（例えば、アルミニウム合金ワイヤを使用する場合等）のために再使用することができず、これは、ボンディングパッド寸法の寸法が小さく、再接続が必要な場合に問題となり得る。
【０００３】
ウエッジボンディングとは異なり、ボールボンディングは、典型的にボンディングパッドを加熱して接合もたらす。しかしながら、ボンディングパッドを加熱することは、熱によりボンディングパッドに隣接する繊細なＩＣデバイスまたはＩＣの他の構成要素（例えば、接着剤）を損傷する可能性があるため、利用可能な選択肢ではない場合がある。ボールボンディングは、許容できない応力をボンディングに誘導することなしにボンディングパッドからの射出方向および角度がより柔軟であること、大いに減少されたボンディング寸法、ならびにボールの上にボールを積み重ねることができること等、ウエッジボンディングよりも優れた複数の利点を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
直径が約１０００分の１インチ未満の金合金ワイヤを、約周囲温度で、６０ｋＨｚを上回って２００ｋＨｚ未満の超音波ボンディング周波数を使用して、金合金コンタクトパッドにボールボンディングすることを含む、方法。
【０００５】
他の実装もまた、本明細書に記載および列挙される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】アクチュエータアームの遠位端に設置され、ストレージ媒体ディスクの上に配置される、スライダのボンディングパッド上のボールボンディング残材を含む、ディスクドライブアセンブリ例を図示する。
【図２】プリント回路基板にボールボンディングされたスライダローバーを含む、ラッピングキャリアアセンブリ例の側面図を図示する。
【図３】１対のボンディングパッドがプリント回路基板上の対応するボンディングパッド対にボールボンディングされている、スライダローバーを含む、ラッピングキャリアアセンブリ例の上面図を図示する。
【図４】スライダローバーの空気保持表面がスライダローバー内に埋め込まれた平坦化センサと同一平面でラッピングされている、プリント回路基板にボールボンディングされたスライダローバーを含む、ラッピングキャリアアセンブリ例の側面図を図示する。
【図５】ボールボンディング残材がそこに付着した状態のスライダローバー例の側面図を図示する。
【図６】プリント回路基板にボールボンディングされた、ローバー内のスライダ例を含む、ラッピングキャリアアセンブリ例の斜視図を図示する。
【図７】ボールボンディングを使用して、スライダローバー上のコンタクトパッドを加熱することなく、スライダローバー上のコンタクトパッドとＰＣＢ上のコンタクトパッドとの間にワイヤ相互接続を形成する、操作例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、アクチュエータアーム１１０の遠位端に設置され、ストレージ媒体ディスク１０８の上に配置される、スライダ１２０（例えば、ＡｌＴｉＣスライダ）のボンディングパッド１１８上のボールボンディング残材１１６を含む、ディスクドライブアセンブリ例１００を図示する。具体的に表示Ａ（ｘ−ｙ平面）を参照して、ディスク１０８は、外径１０２および内径１０４を含み、その間には、円形の点線で図示される実質的に円形の多数のデータトラック（例えば、トラック１０６）がある。いくつかの実装では、図１に図示されるものよりも多いデータトラックが存在する。ディスク１０８は、情報がディスク１０８のデータトラックに書き込まれ、そこから読み出されるとき、ディスクの回転軸１１２を中心に高速で回転する。ディスクの回転速度は、固定または可変であり得る。
【０００８】
情報は、アクチュエータアーム１１０の遠位端に設置されるスライダ１２０上の読み出し／書き込み要素の使用を通じて、ディスク１０８から読み出すか、またはそこに書き込むことができる。アクチュエータアーム１１０は、ディスク１０８上の所望されるデータトラックおよびセクタの位置を特定する検索操作中に、アクチュエータの回転軸１１４を中心に回転する。媒体ディスク１０８上の特定の位置は、任意の利用可能なアドレス指定スキーム（例えば、シリンダ−ヘッド−セクタ（ＣＨＳ）アドレス指定および論理ブロックアドレス指定（ＬＢＡ）スキーム）によって、定義することができる。アクチュエータアーム１１０は、ディスク１０８に向かって延在し、スライダ１２０は、アクチュエータアーム１１０の遠位端に設置される。スライダ１２０は、ディスク１０８のデータの読み出しおよび書き込み中に、ディスク１０８の上に金接近して移動する。他の実装において、ディスクドライブアセンブリ１００には、１つを上回るスライダ１２０、アクチュエータアーム１１０、および／またはディスク１０８が存在する。
【０００９】
フレックスケーブル１２２は、プリント回路基板（ＰＣＢ、示されない）から、スライダ１２０に接続された電子部品（例えば、読み出し要素および書き込み要素）への必要な電気接続経路を提供し、同時に、操作中のアクチュエータアーム１１０の枢動移動を可能にする。フレックスケーブル１２２は、アクチュエータアーム１１０に沿って、ＰＣＢからスライダ１２０へ通すことができる。ＰＣＢは、書き込み操作中に書き込み要素に加えられる書き込み電流を制御し、読み出し操作中に読み出し要素によって生成される読み出し信号を増幅するための電気回路（例えば、前増幅器（プリアンプ））を含み得る）。
【００１０】
スライダ１２０の後端部の側面図は、図１のｘ−ｚ平面の表示Ｂに詳細に示される。スライダ１２０は、ボンディングパッド１１８（例えば、電子ラッピングガイド（ＥＬＧ）ボンディングパッドを含み、ボールボンディング残材１１６がそこに付着している。ボールボンディング残材１１６は、以前にボンディングパッド１１８にボールボンディングされたワイヤからの残材である。いくつかの実装において、ボールボンディング残材１１６は、（例えば、それをボンディングパッド１１８から機械的に削り取ることによって）除去される。さらに、スライダ１２０は、負のｙ軸方向に、ボンディングパッド１１８およびボールボンディング残材１１６の後部に追加のボンディングパッドおよびボールボンディング残材（示されない）を含んでもよい。
【００１１】
スライダ１２０は、さらに、スライダ１２０から突出するマイクロ電子部品１２６（例えば、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）デバイスにおけるレーザー）をさらに含んでもよい。一実装において、以前にボンディングパッド１１８にボールボンディングされたワイヤは、図２および４に詳細に示されるように、突出するマイクロ電子部品１２６との接触を避けるために、意図的にマイクロ電子部品１２６の周囲を通される。さらに、スライダ１２０は、負のｙ軸方向に、マイクロ電子部品１２６の後部に追加のマイクロ電子部品（示されない）を含んでもよい。
【００１２】
スライダ１２０は、その中に埋め込まれた平坦化センサ１４０（「電子ラッピングガイド」または「ＥＬＧ」とも称される）をさらに含む。平坦化センサ１４０は、スライダ１２０内で少なくとも２つのボンディングパッドを一緒に電気接続する。平坦化センサ１４０のｙ−ｚ平面の断面積は、最低２つのボンディングパッド間の平坦化センサ１４０の抵抗値を定義する。空気保持表面（ａｉｒ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）（ＡＢＳ）１３０を形成する前に、スライダ１２０は（例えば、ラッピングおよび／または化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を使用して）平坦化され、平坦化センサ１４０のｙ−ｚの断面積は縮小し、その抵抗値は増加する。平坦化センサ１４０の抵抗値を測定し、それを使用して、ＡＢＳ１３０上の材料除去量を判定することができる。結果として、ＡＢＳ１３０の平坦化は、測定された平坦化センサ１４０の抵抗値およびラッピングキャリア（示されない）に内蔵されるアクチュエータを使用して、正確に制御することができる。
【００１３】
空気力学的な力によってもたらされる空気保持部１２８は、ディスク１０８が動作しているときに、スライダ１２０のＡＢＳ１３０と、ディスク１０８の上面との間に作出される。スライダ１２０のＡＢＳ１３０は、ディスク１０８の表面に面しており、ディスク１０８の表面とおおよそ平行である（すなわち、いずれもおおよそｘ−ｙ平面にある。結果として、実質的にＡＢＳ１３０からディスク１０８の表面に向かって突出するスライダ１２０の部分は存在しない。この実質的に平滑な表面を作出するためのプロセス例は、図２〜５に関して以下に詳細に説明される。
【００１４】
スライダ１２０およびアセンブリ１００の他の特徴部の外観は、例示のみの目的であり、原寸に比例して描画されていない。さらに、本開示のボールボンディング技術は、図１に示されディスクドライブアセンブリ１００以外のストレージドライブアセンブリに適用することができる。なおもさらに、本開示の技術を使用して、電子ストレージデバイス以外のデバイスに使用される、スライダ以外のマイクロ電子デバイスにワイヤをボールボンディングすることが可能である。
【００１５】
図２は、プリント回路基板２３４にボールボンディングされたスライダローバー２３２を含む、ラッピングキャリアアセンブリ例２００の側面図を図示する。アセンブリ２００を使用して、正確に平坦化された高度に平滑な（例えば、ナノメートル以下の変動）表面を得、これにパターン形成を行って空気保持表面（ＡＢＳ）（示されない、図１、４、および５を参照されたい）を形成する。ローバー２３２は、例えば、ストレージドライブアセンブリ（例えば、図１のディスクドライブアセンブリ１００）に含まれる、一列のスライダ（例えば、図１のスライダ１２４）を含む。他の実装において、ローバー２３２は、スライダ以外の一列のマイクロ電子デバイスを含む。
【００１６】
ローバー２３２は、接着剤２３８（例えば、ウエハーグリップまたは接着剤）を使用して、ラッピングキャリア２３６に剥離可能に接合される。ローバー２３２は、ローバー２３２から突出するマイクロ電子部品２２６を含む。一実装において、マイクロ電子部品２２６は、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）デバイスにおけるレーザーである。ローバー２３２は、ボンディングパッド２１８をさらに含み、これが、ローバー２３２内に埋め込まれた平坦化センサ２４０への電気接続を提供する。平坦化センサ２４０は、図３および４を参照してより詳細に説明される。種々の実装において、ボンディングパッド２１８は、金または金属合金製であるか、またはそれによってコーティングされてもよい。一実装において、ボンディングパッド２１８は、非常に小さく（例えば、１２７μｍ×８５μｍまたは５０μｍ×５０μｍ四方）、厚さ１ミクロン未満（例えば、厚さ０．２５ミクロン）の金コーティング層を有する。
【００１７】
ＰＣＢ２３４は、ＰＣＢ２３４への電気接続を提供するＰＣＢボンディングパッド２４２を含み、これが、ローバー２３２上でのラッピング操作を即時に監視および調整するラッピング制御ユニットに接続し得る。ＰＣＢ２３４は、ボンディングパッド２１８、２４２を接続する電気配線２４４（またはワイヤ）を介して、ローバー２３２に接続される。種々の実装において、配線２４４は、金または銅合金製であり得る。ＰＣＢ２３４は、ローバー２３２に対して、便宜的な任意の位置および配向で載置することができる。１つの例示的な実装において、ＰＣＢボンディングパッド２４２の平坦なボンディング表面は、ボンディングパッド２１８の平坦なボンディング表面（例えば、ｙ−ｚ平面）に対して角度をなして（例えば、おおよそ５度）載置され、アセンブリ２００の上面（示されない）に、例えば、一片の両面テープまたは機械的締結を介して載置される。
【００１８】
この実装において、配線２４４の１つの末端は、ボンディングパッド２１８にボールボンディングされている（ボールボンド２１６によって示される）。ボールボンドは、いくつかの理由によりウエッジボンドの代わりに使用される。１つには、ウエッジボンドの射出角が、ボンディングパッド表面から比較的浅い角度（例えば、４５度未満）、および一般的にｘ−ｚ平面の方向（ウエッジボンドのフットの配向に基づいて）に制限される。ボンディングパッド２１８とローバー２３２から突出するマイクロ電子部品２２６との近位性、およびローバー２３２から突出するマイクロ電子部品２２６の負のｘ軸方向への相対的高さのため、ＰＣＢ２３４の一般的な方向でのこのような浅い射出角は、マイクロ電子部品２２６と衝突しなければ達成することができない。さらに、ウエッジボンドのフットは、ボンディングパッド２１８の小さな寸法に対応するには大きすぎる場合がある、および／またはウエッジボンドは、ボンディングパッド２１８の表面をさらに処理することなく、ボンディングパッド２１８をその後の電気接続に使用することができないようにする可能性がある。
【００１９】
しかしながら、ボールボンディングは、典型的に、配線２４４との十分に強い接合を作出するために、ボンディングパッド２１８に熱を加えることを必要とする。多数の実装においては、ボンディングパッド２１８の温度は、十分に強い接合を形成するために、摂氏１２５度を上回る。この比較的高い温度は、接着剤２３８の溶融または軟化をもたらし得、これにより、特にいくらかの剪断力が一般的にｘ軸方向でローバー２３２に加えられる場合およびその際、ローバー２３２を緩ませるか、またはキャリア２３６から引き離し得る。さらに、ラッピングキャリアアセンブリ２００の熱サイクリングは、接着剤の機械的性質を変化させ、アセンブリ２００にさらなる応力および歪みを誘導し得、これによって、アセンブリ２００を変形させ、ラッピング性能に負の影響を及ぼし得る。
【００２０】
アセンブリ２００の熱サイクリングなしにボールボンディングを行うために、ボールボンディングツール（示されない）により、超音波エネルギー（例えば、１２０ｋＨｚ）および圧縮力（例えば、直径０．８ミルの金ワイヤを使用して０．２Ｎ）を適用して、ボンディングパッド２１８を加熱することなく配線２４４をボンディングパッド２１８にボンディングすることができる。高い超音波周波数（例えば、１２０ｋＨｚ〜６０ｋＨｚ超）を利用すること、およびボンディングパッド２１８を適切にスクラブしてボンディングパッド２１８を洗浄することにより、配線２４４をパッド２１８へボンディングする際のエネルギー伝達効率および原子間移動を強化する。結果として、配線２４４を、ボンディングパッド２１８に直接熱を全く加えることなく、パッド２１８にボンディングすることができる。換言すると、配線２４４を、比較的低温のボンディングパッド２１８にボンディングすることができる（例えば、周囲温度または室温で）。より具体的には、周囲温度は、本明細書において、摂氏約１５〜２５度の範囲を指す）。他の実装において、本明細書に記載のボールボンディングプロセスは、摂氏１８〜３０度または摂氏１５〜５０度のボンディングパッド２１８を用いての実行が成功し得る。例示的な実装において、配線２４４を形成するために適用される超音波周波数は、おおよそ１２０ｋＨｚであり、配線２４４は、主におおよそ直径０．７ミルの金である。他の実装において、配線２４４に適用される超音波周波数は、６０ｋＨｚを上回って２００ｋＨｚ未満の範囲である。
【００２１】
配線２４４の反対側の末端は、ボンディングパッド２４２にスティッチボンディングされる。他の実装において、配線２４４は、ボンディングパッド２４２にボールボンディングされ、ボンディングパッド２１８にスティッチボンディングされる。
【００２２】
一実装において、配線２４４の直径は、金合金ワイヤの直径が約１０００分の１インチ未満である。配線２４４は、コンタクトパッド２１８の表面積よりも著しく小さい寸法（例えば、断面積）を有するボールボンドをもたらすために、直径が約１０００分の１インチ未満であり得る。例えば、１０００分の０．７インチの配線は、６０μｍ×６０μｍのコンタクトパッド上で、直径がおおよそ３３μｍのボールボンドをもたらすことができる。配線２４４の直径が小さくなるにつれて、熱エネルギーを加えることなく配線２４４をコンタクトパッドへボールボンディングすることは、急速により困難なものとなる。
【００２３】
第１に、ボールボンディング時の超音波エネルギーの伝達は、配線２４４の直径が小さくなるにつれて、ボンディングツールの固定超音波エネルギー（例えば、１２０ｋＨｚ）と、配線２４４の末端でボールと関連して急速に増加する共振周波数との間の差が増加するため、効率が悪くなる。増加する共振周波数は、
【００２４】
【数１】
2014150258.tif 000003
【００２５】
に比例し、式中、ｍは配線２４４の末端におけるボールの質量を表す。質量がゼロになると、共振周波数は、無限に達する。第２に、配線２４４の直径が小さくなるにつれて、配線２４４は、より破損しやすくなり、これが、配線２４４の扱いをますます困難にし、破損の可能性を高める。直径０．５ミルの金ワイヤを用いてさえも、配線２４４は極めて脆弱となり、したがって、このような小さな直径のワイヤを使用して一定したボールボンディングを行うことは極めて困難となる。結果として、直径が約１ミル未満（例えば、０．７ミル）の配線２４４のボールボンディングは、エネルギー伝達の効率が極めて悪く、したがって、直径が１ミル〜２ミル、またはそれ以上の配線のボールボンディングよりも、さらにより困難である。
【００２６】
さらに、上述のように、配線２４４をボールボンディングするために使用される超音波エネルギーは、ボールおよびパッド２１８へのエネルギー伝達を最大限に引き出すために許容範囲内で配線２４４のボールの共振周波数と合致する必要がある。配線２４４に超音波エネルギーを適用することは、共振周波数が増加するにつれて、より困難となる。１つの例示的な実装において、配線２４４の共振周波数は、２００ｋＨｚの超音波ボンディング周波数が、ボンディングパッド２１８に熱エネルギーを直接加えることなくボールボンドの作出に効果的に機能するように、制限される。他の実装において、１２０ｋＨｚの超音波ボンディング周波数は、配線を加熱することなく直径０．７ミルの配線をボールボンドするように効果的に機能する。他の超音波ボンディング周波数が、本明細書において企図される。
【００２７】
図３は、１対のボンディングパッド３１８、３１９が、プリント回路基板３３４上の対応するボンディングパッド対３４２、３４３にボールボンディングされている、ローバー３３２内のスライダ３２４を含むラッピングキャリアアセンブリ例３００の上面図を図示する。ローバー３３２は、一列のスライダ（例えば、スライダ３２４）を含み、そのそれぞれは、ストレージドライブアセンブリ（例えば、図１のディスクドライブアセンブリ１００）または他の電子デバイス内に含まれ得る。他の実装において、ローバー３３２は、スライダ以外の一列のマイクロ電子デバイスを含む。
【００２８】
ＡＢＳのパターン形成を行った後、個々のスライダは、ダイシングレーン（例えば、ダイシングレーン３４８）を使用して、ローバー３３２をダイシングすることによって分割することができる。表示されるローバー３３２は、６つの別個のスライダ含むが、他の実装では、より多いかまたはより少ない数の別個のスライダを含んでもよい。１つの例示的な実装において、ローバーは、ローバーの各末端に、６２個の機能性スライダおよび２つの非機能性（または「ダミー」）スライダを含む。スライダ３２４は、図３を参照して具体的に説明されるが、他の表示されるスライダのうちの任意の１つ以上を、類似の方法で使用することができる。
【００２９】
ローバー３３２は、接着剤３３８を使用して、キャリア３３６に剥離可能に接合される。スライダ３２４は、ローバー３３２から（負のｘ軸方向に）突出するマイクロ電子部品３２６を含む。一実装において、マイクロ電子部品３２６は、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）デバイスで使用するためのレーザーである。スライダ３２４は、ボンディングパッド（例えば、ボンディングパッド３１８、３１９）をさらに含み、そのそれぞれは、スライダ３２４内に埋め込まれた平坦化センサ（示されない）への電気接続を提供することができる。本明細書において、スライダ３２４は、ラッピングプロセスの即時現場監視および制御のために、２つのボンディングパッドを有して表示されているが、他の実装では、多様な機能性を有するより多いかまたはより少ない数のボンディングパッドを有してもよい。
【００３０】
ＰＣＢ３３４は、ＰＣＢボンディングパッド（例えば、ＰＣＢボンディングパッド３４２、３４３）を含み、そのそれぞれは、ＰＣＢ３３４（例えば、ＰＣＢ３３４上またはそこに電気接続されるラッピング制御ユニット（示されない））への電気接続を提供する。本明細書において、ＰＣＢ３３４は、１２個のＰＣＢボンディングパッドを有して表示されているが、他の実装では、より多いかまたはより少ない数のＰＣＢボンディングパッドを有してもよい。ＰＣＢ３３４は、電気配線またはワイヤを介してスライダ３２４に接続される。例えば、ボンディングパッド３１８は、電気配線３４４を介してＰＣＢボンディングパッド３４２に接続され、ボンディングパッド３１９は、電気配線３４５を介してＰＣＢボンディングパッド３４３に接続される。本明細書では、２つの電気配線が表示されているが、他の実装では、より多いかまたはより少ない数の電気配線を有してもよい。ＰＣＢ３３４は、ローバー３３２に対して、便宜的な任意の位置および配向で載置することができる。
【００３１】
スライダ３２４は、その中に埋め込まれた平坦化センサ３４０をさらに含む（点線で図示される）。平坦化センサ３４０は、スライダ３２４上のボンディングパッド３１８、３１９と電気接続する。平坦化センサ３４０の断面積は、平坦化センサ３４０の抵抗値と比例関係にある。スライダ３２４が平坦化されると（例えば、ラッピングおよび／または化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を使用して）、平坦化センサ３４０の断面積は、その抵抗値が増加するため、減少する。平坦化センサ３４０の抵抗値は、スライダ３２４のラッピング表面における材料除去量と相関する。結果として、スライダ３２４の表面は、測定された平坦化センサ３４０の抵抗値を使用して、正確に平坦化することができる。
【００３２】
この実装において、配線３４４、３４５は、それぞれ、ボンディングパッド３１８、３１９にボールボンディングされる（例えば、ボールボンド３１６を参照されたい）。ボールボンドは、いくつかの理由によりウエッジボンドの代わりに使用される。１つには、ウエッジボンドの射出角が、ボンディングパッド表面から比較的浅い角度（例えば、４５度未満）、および一般的にｘ−ｚ平面の方向（ウエッジボンドのフットの配向に基づいて）に制限される。ボンディングパッド３１８、３１９と、ローバー３３２から突出するマイクロ電子部品３２６との近位性、およびローバー３３２から突出するマイクロ電子部品３２６の負のｘ軸方向への相対的高さのため、ＰＣＢ３３４の一般的な方向でのこのような浅い射出角は、マイクロ電子部品３２６と衝突しなければ達成することができない。さらに、ウエッジボンドのフットは、ボンディングパッド３１８の小さな寸法に対応するには大きすぎる場合がある、および／またはウエッジボンドは、ボンディングパッド３１８の表面をさらに処理することなく、ボンディングパッド３１８をその後の電気接続に使用することができないようにする可能性がある。
【００３３】
しかしながら、ボールボンディングは、典型的に、配線３４４との十分に強い接合を作出するために、ボンディングパッド３１８に熱を加えることを必要とする。多数の実装においては、スライダ３２４の温度は、十分に強い接合を形成するために、摂氏１２５度を上回る。この高い温度は、接着剤３３８の溶融または軟化をもたらし得、これにより、特にいくらかの剪断力が一般的にｘ軸方向でボンディングパッド３１８またはローバー３３２の他の構成要素に加えられる場合およびその際、ローバー３３２を緩ませるか、またはキャリア３３６から引き離し得る。さらに、アセンブリ３００の熱サイクリングは、接着剤の機械的性質を変化させ、アセンブリ３００にさらなる応力および歪みを誘導し得、これによって、アセンブリ３００を変形させ、ラッピング性能および／またはローバー３３２の出力仕様に負の影響を及ぼし得る。
【００３４】
アセンブリ３００の熱サイクリングなしにボールボンディングを行うために、ボールボンディングツール（示されない）によって、ボンディングパッド表面の適切なスクラブを行うとともに、比較的高周波数の超音波エネルギーおよび圧縮力を適用して、配線３４４、３４５を、それぞれボンディングパッド３１８、３１９にボンディングすることができる。比較的高周波数の超音波信号は、超音波周波数とボールボンドの共振周波数との間のエネルギーギャップを減少させ、それによって、配線３４４、３４５をパッド３１８、３１９にボンディングする際の超音波エネルギー伝達の効率を高める。結果として、配線３４４、３４５は、ボンディングパッド３１８、３１９に直接熱エネルギーを全く加えることなく、パッド３１８、３１９にボンディングすることができ、その間、ボンディングパッド３１８、３１９は、概して、ボンディングパッド３１８、３１９に直接熱エネルギーが全く加えられることなく、室温で維持される。
【００３５】
配線３４４、３４５のそれぞれの反対側の末端は、ボンディングパッド３４２、３４３においてＰＣＢ３３４にスティッチボンディングされる。他の実装において、配線３４４、３４５は、ボンディングパッド３４２、３４３にボールボンディングされ、ボンディングパッド３１８、３１９にスティッチボンディングされる。
【００３６】
図４は、スライダローバー４３２の空気保持表面４３０がスライダローバー４３２内に埋め込まれた平坦化センサ４４０と同一平面でラッピングされている、プリント回路基板４３４にボールボンディングされたスライダローバー４３２を含む、ラッピングキャリアアセンブリ例４００の側面図を図示する。平坦化アセンブリ４００を使用してスライダローバー４３２を正確にラッピングし、正確に平坦化された高度に平滑なローバー４３２の空気保持表面４３０を得る。ローバー４３２は、例えば、ストレージドライブアセンブリ（例えば、図１のディスクドライブアセンブリ１００）に含まれる、一列のスライダ（例えば、図１のスライダ１２４）を含む。他の実装において、ローバー４３２は、スライダ以外の一列のマイクロ電子デバイスを含む。
【００３７】
ローバー４３２は、接着剤４３８を使用して、キャリア４３６に剥離可能に接合される。ローバー４３２は、ローバー４３２から突出するマイクロ電子部品（例えば、マイクロ電子部品４２６）を含む。一実装において、マイクロ電子部品４２６は、熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）デバイスにおけるレーザーである。ローバー４３２は、ボンディングパッド（例えば、ボンディングパッド４１８）をさらに含み、これが、ローバー４３２（例えば、具体的には平坦化センサ４４０）への電気接続を提供する。
【００３８】
ローバー４３２は、その中に埋め込まれた平坦化センサ（例えば、平坦化センサ４４０（点線で図示される）をさらに含む。平坦化センサのそれぞれは、１対のボンディングパッドに電気接続される。例えば、平坦化センサ４４０は、ボンディングパッド４１８に、そしてｙ軸方向でボンディングパッド４１８に隣接する第２のボンディングパッド（示されない）に、電気接続される。平坦化センサ４４０の断面積（例えば、ｘ−ｚ平面）は、平坦化センサ４４０の抵抗値を定義する。空気保持表面４３０（ＡＢＳ）が平坦化されると（例えば、機械的および／または化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を使用して）、平坦化センサ４４０のｘ−ｚ平面積は減少し、その抵抗値は増加する（図２の平坦化センサ２４０を図４の平坦化センサ４４０と比較して参照されたい。平坦化センサ４４０の抵抗値は、空気保持表面４３０における平坦化の量を示す、測定可能な数である。結果として、空気保持表面４３０は、測定された平坦化センサ４４０の抵抗値およびラッピングキャリア４３６に内蔵されるアクチュエータを使用して、正確に平坦化することができる。
【００３９】
ＰＣＢ４３４は、ＰＣＢボンディングパッド（例えば、ＰＣＢボンディングパッド４４２）を含み、これは、ＰＣＢ４３４（例えば、ラッピング制御ユニット（示されない）への電気接続を提供する。ＰＣＢ４３４は、ボンディングパッドに接続する電気配線またはワイヤ（例えば、電気配線４４４）を介してローバー４３２に接続される。例えば、電気配線４４４は、ボンディングパッド４１８、４４２と接続する。ＰＣＢ４３４は、ローバー４３２に対して、便宜的な任意の位置および配向で載置することができる。この実装において、配線４４４は、ボンディングパッド４１８にボールボンディングされ（ボールボンド４１６によって示される）、ボンディングパッド４４２にスティッチボンディングされる（スティッチボンド４４６によって示される）。他の実装において、配線４４４は、ボンディングパッド４４２にボールボンディングされ、ボンディングパッド４１８にスティッチボンディングされる。
【００４０】
図５は、ボールボンディング残材５１６がそこに付着した状態のスライダ例５２４の側面図を図示する。スライダ５２４は、負のｘ軸方向でスライダ５２４から突出するマイクロ電子部品５２６を含む。一実装において、マイクロ電子部品５２６は、スライダ内レーザー（ＬＩＳ）熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）技術のためのレーザーである。スライダ５２４は、ボンディングパッド５１８をさらに含み、これが、スライダ５２４およびスライダ５２４内に埋め込まれた平坦化センサ５４０への電気接続を提供する。
【００４１】
スライダローバー（示されない、それぞれ、図２、３、および４のローバー２３２、３３２、４３２を参照されたい）の空気保持表面５３０を適切にラッピングした後、プリント回路基板（示されない、それぞれ、図２、３、および４のＰＣＢ２３４、３３４、４４４を参照されたい）およびスライダローバーからＰＣＢへの対応する配線（複数可）（示されない、それぞれ、図２、３、および４の配線２４４、３４４、４４４を参照されたい）を除去する。さらに、スライダローバーは、ＡＢＳのパターン形成操作後に個々のスライダ（例えば、スライダ５２４）にダイシングされ、例えば、ストレージドライブアセンブリ（例えば、図１のディスクドライブアセンブリ１００）でスライダとして使用される。
【００４２】
図６は、プリント回路基板６３４にボールボンディングされたスライダローバー例６３２を含む、ラッピングキャリアアセンブリ例６００の斜視図を図示する。ローバー６３２は、一列のスライダ（例えば、スライダ６２４）を含み、そのそれぞれは、ストレージドライブアセンブリ（例えば、図１のディスクドライブアセンブリ１００）または他の電子デバイスに含まれ得る。他の実装において、ローバー６３２は、スライダ以外の一列のマイクロ電子デバイスを含む。ＡＢＳに完全なパターン形成を行った後、個々のスライダは、ダイシングレーン（例えば、ダイシングレーン６４８）を使用して、ローバー６３２を切断することによって分割することができる。本明細書において、ローバー６３２は、ダイシングレーンを使用して４つの別個のスライダに分割することができるが、他の実装では、より多いかまたは少ない数の別個のスライダを有してもよい。スライダ６２４は、図６を参照して具体的に説明されるが、他の表示されるスライダのうちの任意の１つ以上を、類似の方法で使用することができる。
【００４３】
ローバー６３２は、接着剤６３８を使用して、キャリア６３６に剥離可能に接合される。スライダ６２４は、ローバー６３２から（負のｘ軸方向に）突出するマイクロ電子部品６２６を含む。一実装において、マイクロ電子部品６２６は、スライダ内レーザー（ＬＩＳ）熱補助型磁気記録（ＨＡＭＲ）デバイスのためのレーザーである。スライダ６２４は、ボンディングパッド（例えば、ボンディングパッド６１８）をさらに含む。本明細書において、スライダ６２４は、６つのボンディングパッドを有して表示され、そのうちの４つがスライダ６２４内の平坦化センサ６４０、６４１に電気接続を提供する。他の実装は、より多いかまたはより少ないボンディングパッドを有してもよく、そのうちの任意の数が、スライダ６２４への電気接続を有する。平坦化センサ６４０、６４１（例えば、読み出し平坦化センサ６４０および書き込み平坦化センサ６４１）はスライダ６２４内に埋め込まれている。平坦化センサ６４０、６４１のそれぞれは、ボンディングパッドのうちの少なくとも２つに電気接続されており、（上で詳述のように）ローバー６３２上での平坦化操作を監視するために使用することができる。
【００４４】
ＰＣＢ６３４は、ＰＣＢボンディングパッド（例えば、ＰＣＢボンディングパッド６４２）を含み、そのそれぞれは、ＰＣＢ６３４（例えば、ラッピング制御ユニット（示されない））への電気接続を提供する。本明細書では、ＰＣＢ６３４は、４つのＰＣＢボンディングパッドを有して表示されているが、他の実装では、より多いかまたはより少ない数のＰＣＢボンディングパッドを利用してもよい。ＰＣＢ６３４は、ボンディングパッド６１８、６４２に接続する電気配線またはワイヤ（例えば、電気配線６４４）を介してスライダ６２４に接続される。本明細書では４つの電気配線が表示されているが、他の実装では、より多いかまたはより少ない数の配線を利用してもよい。ＰＣＢ６３４は、ローバー６３２に対して、便宜的な任意の位置および配向で載置することができる。
【００４５】
この実装において、配線は、スライダ６２４上のボンディングパッドにボールボンディングされる（ボールボンド６１６によって示される）。ボールボンドは、いくつかの理由によりウエッジボンドの代わりに使用される。１つには、ウエッジボンドの射出角が、ボンディングパッド表面から比較的浅い角度（例えば、４５度未満）および一般的にｘ−ｚ平面の方向（ウエッジボンドのフットの配向に基づいて）に制限される。さらに、ウエッジボンドのフットは、スライダ６２４のボンディングパッドの小さな寸法に対応するには大きすぎる場合がある、および／またはウエッジボンドは、ボンディングパッドの表面をさらに処理することなく、スライダ６２４のボンディングパッドをその後の電気接続に使用することができないようにする可能性がある。
【００４６】
ボールボンディングは、典型的に、配線との十分に強い接合を作出するために、ボンディングパッドに熱を加えることを必要とする。多数の実装においては、スライダ６２４の温度は、十分に強い接合を作出するために、摂氏１２５度を上回る。この温度の高さは、接着剤６３８の溶融または軟化をもたらし得、これは、特にいくらかの剪断力が一般的にｘ軸方向でボンディングパッド６１８またはローバー６３２の他の構成要素に加えられる場合およびその際、ローバー６３２を緩ませるか、またはキャリア６３６から引き離すようになる危険性を有する。さらに、アセンブリ６００の熱サイクリングは、接着剤の機械的性質を変化させ、アセンブリ６００にさらなる応力および歪みを誘導し得、これによって、アセンブリ６００を変形させ、ラッピング性能に負の影響を及ぼし得る。
【００４７】
アセンブリ６００の熱サイクリングなしにボールボンディングを行うために、ボールボンディングツール（示されない）によって、ボンディングパッド表面の適切なスクラブを行ってボンディングパッド表面を洗浄するとともに、比較的高周波数の超音波エネルギーおよび圧縮力を適用して、配線を、スライダ６２４上のボンディングパッドにボンディングすることができる。比較的高周波数の超音波信号は、配線をスライダ６２４上のボンディングパッドにボンディングする際の超音波エネルギー伝達の効率を高める。結果として、配線は、ボンディングパッドを直接加熱する（例えば、熱エネルギーを加える）ことなく、スライダ６２４上のボンディングパッドにボンディングすることができ、その間、ボンディングパッドは、概して室温にある。
【００４８】
４つの表示される配線のそれぞれの反対側の末端は、ＰＣＢ６３４上のボンディングパッドにスティッチボンディングされる（スティッチボンド６４６によって示される）。他の実装において、配線は、ＰＣＢ６３４上のボンディングパッド６４２にボールボンディングされ、スライダ６２４上のボンディングパッドにスティッチボンディングされる。
【００４９】
４つの示される配線が非常に近位にあるため、ボールボンドは、それぞれ、スライダ６２４上のボンディングパッドから固有の射出角を利用することができ、これにより配線が互いに接触することなくＰＣＢ６３４に延在することを可能にする。柔軟で固有の射出角により、配線が、スライダ６２４およびＰＣＢ６３４上で実質的にいずれの物理的配置においても、ボンディングパッド間に延在することを可能にする。
【００５０】
図７は、ボールボンディングを使用して、スライダローバー上のコンタクトパッドを加熱することなく、スライダローバー上のコンタクトパッドとＰＣＢ上のコンタクトパッドとの間にワイヤ相互接続を形成するための操作例７００を図示する。ボールボンディングは、マイクロ電子デバイス製造の一部として、電気的相互接続を作製するために使用可能なワイヤボンディングの一種である。配置操作７０５は、スライダローバーおよびプリント回路基板を含むキャリアを、ボールボンディングマシン内に配置する。ローバーは、一列のスライダを含み、そのそれぞれは、読み出しおよび／または書き込みヘッドを有し、ストレージドライブアセンブリまたは他の電子デバイスに含まれ得る。ローバーは、ローバー（例えば、ローバー内の平坦化センサ）への電気接続を提供するためのコンタクトパッド（例えば、電子ラッピングガイド（ＥＬＧ）パッド）を含み得る。ローバーは、支持および移送のために、接着剤を使用してキャリアに剥離可能に接合される。
【００５１】
判定操作７１０は、ボールボンディングされることになる未接続のコンタクトパッドが存在するかどうかを判定する。存在する場合、形成操作７１５により、スライダローバー上のコンタクトパッドにボンディングされるワイヤの末端にボールを形成する。形成操作７１５は、電気トーチ（ＥＦＯ）技術を使用して行うことができる。例えば、ボンディングマシンのキャピラリと称される針のような使い捨てツールを介して、ワイヤを供給する。高圧の電気アークを、ワイヤの先端付近に適用し、これによって、キャピラリの先端でワイヤを溶解する。溶融金属の表面張力のために、ワイヤの先端にボールが形成される。電気アークを適用した後、ワイヤの末端の溶融されたボールは、すぐに固化する。
【００５２】
ボンディング操作７２０は、ボールをコンタクトパッドにボンディングする。一実装において、キャピラリを、ボンディングパッドの表面に接触するように降下させる。ボンディングマシンが、超音波エネルギーおよび下向きの力を適用し、ボールとボンディングパッドとの間にボンディングを作出する。いくつかの実装において、ボンディングパッドは、ボンディング操作７２０の前にプラズマ洗浄してもよい。他の実装では、ボンディングパッドはプラズマ洗浄されない。ボンディング操作７２５により、ワイヤの反対側の末端を、プリント回路基板に（例えば、スティッチボンディングまたは他の利用可能なボンディング技術を使用して）ボンディングする。
【００５３】
操作７１０、７１５、７２０、７２５を、ボールボンディングされる未接続のコンタクトパッドが残っていない状態になるまで、反復する。別の実装において、ボンディング操作７２５は、操作７１０、７１５、７２０が完了した後に実行される。
【００５４】
平坦化操作７３０は、スライダローバーの空気保持表面を平坦化する。一実装において、プリント回路基板を使用して、ローバー内の平坦化センサとラッピング制御ユニットを接続し、これは、表面のラッピングに起因する平坦化センサの抵抗の変化を検出する。ラッピング制御ユニットは、この情報を使用して、ラッピングキャリアに内蔵されるアクチュエータを制御して、スライダローバーの後部から所望の圧力を印加する。例えば、１つ以上の平坦化センサをローバー内に埋め込むことができ、これらをボンディングパッドのうちの少なくとも２つに電気接続する。平坦化センサの抵抗値は、ローバーに適用される平坦化の量によって変化する。一実装において、固定電流または電圧（すなわち、励磁信号）を、１対のコンタクトパッドに適用し、対応する電圧または電流の変化（すなわち、電気的応答）が、所定の材料除去量およびスライダローバーに適用された平坦化の量に対応する抵抗の変化を示す。このデータは、所望される平坦化の量を達成するために、平坦化操作７３０に返すことができる。この方法で、スライダローバーを、正確に平坦化することができる。
【００５５】
スライダローバーが適切に平坦化された後、除去操作７３５により、スライダローバーとＰＣＢとの間に通っているボールボンディングされたワイヤを切断して除去する。一実装において、除去操作７３５は、パルスエアジェットを適用して、スライダローバーおよびプリント回路基板の上のコンタクトパッド間の相互接続ワイヤを吹き飛ばすことによって、達成される。他の実装において、ワイヤは、スライダローバーから機械的に剪断される。ボールボンディング残材は、ボールボンディングされたワイヤを除去した後に、コンタクトパッドのうちのいくつかまたは全てに残っている場合がある。継続操作７４０により、ＡＢＳのパターン形成のためスライダローバーの処理を継続し、完全にパターン形成されたローバーを個々のスライダまたは他のマイクロ電子部品にダイシングする。一実装において、追加のプロセスステップを実行して、スライダローバーに所望される特徴を与え、次いで、スライダローバーを、電子ストレージデバイスまたは他の電子デバイスでの使用のために個々のスライダに分割する。一実装において、ダイシングレーンが、ローバー上の隣接するスライダの間に提供され、ローバーを個々のスライダにダイシングするために使用される。さらに、ローバーは、ラッピングキャリアから除去され、個々のスライダにダイシングする前にダイシングキャリア上に設置される。
【００５６】
本明細書に記載される発明の実施形態を構成する論理的操作は、操作、ステップ、オブジェクト、またはモジュールと様々に称される。さらに、論理的操作は、別途明確に主張されるか、または特定の順序が特許請求の文言によって本質的に強制されない限り、任意の順序で、操作を追加および／または省略して実行することができることを理解されたい。
【００５７】
上述の明細書、実施例、およびデータは、本発明の例示的な実施形態の構造および使用の完全な説明を提供する。本発明の多数の実施形態は、本発明の精神と範囲を逸脱することなく行うことができるため、本発明は、以下に添付される特許請求の範囲に属する。さらに、異なる実施形態の構造的特徴は、列挙される特許請求の範囲から逸脱することなく、さらに別の実施形態において組み合わせることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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