(57)【要約】【課題】ハードドライブ用途においてワイヤボンドプリアンプが使用可能である集積回路テープ用アセンブリを提供すること。【解決手段】アクチュエータアームと、前記アクチュエータアーム上に装着された熱伝導性材料からなるキャリアプレートと、前記キャリアプレート上に装着された回路基板であり、伝導性材料からなる補強材層および電気回路を備える回路基板と、前記補強材層に接合されたプリアンプのワイヤボンドチップと、前記プリアンプと前記電気回路との間を接続するコンタクトワイヤとを備えるハードディスクドライブ用のアクチュエータアセンブリ。【選択図】      図４
2010506419.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性材料からなるキャリアプレートと、
前記キャリアプレートに接合される基板であって、
第１の伝導性材料からなる補強材層と、
前記基板の回路領域上に設けられて、窓が画定されている絶縁層と、
前記絶縁層上に設けられて、接点パッドを備える第２の伝導性材料からなる回路とを備える基板と、
前記窓を介して前記補強材層に接合されており、前記プリアンプと前記接点パッドとの間を接続する接点ワイヤを有するプリアンプワイヤボンドチップと
を備える集積回路チップ用アセンブリ。
【請求項２】
前記第１の伝導性材料がステンレス鋼であることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記第２の伝導性材料が銅であることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
一端が前記回路に接続されたフレキシブル回路ループをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記基板を前記キャリアプレートに接合している熱伝導性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記チップを前記補強材層に接合している熱伝導性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記チップおよびコンタクトワイヤ上に注入された電気絶縁性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記絶縁性接着剤上に設けられた電気伝導層をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記絶縁層上に設けられて、前記電気伝導層と電気的に接触している接地接点をさらに備えることを特徴とする、請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
アクチュエータアームと、
前記アクチュエータアーム上に装着された熱伝導性材料からなるキャリアプレートと、
前記キャリアプレート上に装着された回路基板であり、伝導性材料からなる補強材層および電気回路を備える回路基板と、
前記補強材層に接合されたプリアンプのワイヤボンドチップと、
前記プリアンプと前記電気回路との間を接続するコンタクトワイヤと
を備えるハードディスクドライブ用のアクチュエータアセンブリ。
【請求項１１】
前記基板は、前記補強材層の回路領域上に設けられて、窓を有する絶縁層をさらに備えており、前記電気回路は前記絶縁層上に設けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記チップは、前記絶縁層の前記窓を介して前記補強材に接合されていることを特徴とする、請求項１１に記載のアクチュエータアセンブリ。
【請求項１３】
一端が前記電気回路と接続されたフレキシブル回路ループをさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記基板を前記キャリアプレートに接合している熱伝導性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記チップを前記補強材層に接合している熱伝導性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記チップおよびコンタクトワイヤ上に注入された電気絶縁性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記絶縁性接着剤上に設けられた電気伝導層をさらに備えることを特徴とする、請求項１６に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記電気回路上に設けられて、前記電気伝導層と電気的に接触している接地接点をさらに備えることを特徴とする、請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
補強材層と、前記補強材層上に設けられて、前記補強材層を露出する窓を有する絶縁層と、前記絶縁層上に電気回路とを備えた基板を設ける工程と、
前記窓を介して前記補強材層上に前記プリアンプを接合する工程と、
前記プリアンプと前記電気回路との間を電気的に接続させるようにワイヤをワイヤボンディングする工程と、
キャリアプレート上に前記基板を接合する工程と、
を含むハードドライブ用のプリアンプアセンブリの製造方法。
【請求項２０】
前記プリアンプおよび前記コンタクトワイヤ上に注入式絶縁性接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１９に記載の製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁性接着剤上にシールド伝導層を設ける工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２０に記載の製造方法。
【請求項２２】
前記シールド伝導層に接地接点を設ける工程をさらに含むことを特徴とする、請求項２１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードドライブ、詳しくは、ハードディスクドライブヘッドのプリアンプで発生した熱を制御するハードドライブに関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献１の図１を再現したものである。図１は、一般に、電子回路に用いられるワイヤボンドチップを示す。図１において、半導体チップ４０は、伝導性基板３４に接合されており、この基板はヒートシンクとして機能する。この伝導性基板３４上には、絶縁スタック３２が設けられており、絶縁スタック３２上には、はんだバンプ７０が設けられている。チップ４０上の接点パッドと絶縁スタック（特許文献１に参照せず）上の接点パッドとの間には、ワイヤボンド接続構成を形成するように伝導ワイヤ４２が接続されている。このワイヤボンド構成およびチップ４０上には、絶縁エポキシ樹脂４４が設けられている。そして、図１に示す構成全体が、はんだバンプ７０を介してプリント回路基板（ＰＣＢ）にはんだ付けされている。図２は、特許文献１では省略されていたＰＣＢ２００にはんだバンプ７０がはんだ付けされていることが示されている以外は、特許文献１に開示の構成と同一のものを示す。
【０００３】
特許文献１に示す問題などの従来技術の構成に伴う問題には、チップが適切に熱除去されないというものがある。はんだバンプ７０を介したＰＣＢ２００への通路は、熱除去するには不十分である。一方、伝導性基板３４によって蓄積された熱は周囲空気への対流によって除去するしかないため、その伝導性基板３４では熱除去が十分でない。さらに、伝導性基板３４の下側にさらに絶縁層５０を追加するという特許文献１の提案は、周囲空気から伝導性基板３４を絶縁してしまうため、問題を悪化させるものである。したがって、熱は、矢印で示す通路を通ってほとんど大気へと放散される。しかし、当該技術において、ワイヤボンドチップからより良好に熱を除去する必要がある。
【０００４】
また、ハードドライブ産業においては、集積回路チップがプリアンプとして利用されている。しかし、かかる用途には、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる特許文献２に記載のものなど、「フリップチップ」構成を用いる従来技術の手法がある。このフリップチップは、構成要素１００として、例えば、特許文献２の図１１に示されている。周知のように、フリップチップを使用する場合、はんだバンプを用いてその回路に電気的に接触させ、またそのチップを所定の位置に物理的に保持させる。したがって、フリップチップのパッケージングはワイヤボンドチップとは異なり、また、フリップチップに接触する機械的および電気的手段はワイヤボンドチップとは異なる。
【０００５】
ハードドライブの物理的な大きさが減少するにつれて、プリアンプで発生した熱によってハードドライブの性能や信頼性が影響を受ける。したがって、当該技術において、プリアンプチップの熱除去効率を向上させる必要がある。また、市販のプリアンプチップの多様性の観点から、ハードドライブプリアンプに対してワイヤボンドチップを使用可能にするという解決策を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，７８４，５３６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４８０，３６２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ハードドライブ用途においてワイヤボンドプリアンプを使用可能にするためになされたものである。本発明は、一般的な電子装置で用いるワイヤボンドプリアンプにより発生した熱は放散されにくいという、従来技術における問題を観察することによってなされたものである。ワイヤボンドチップ構成の金属基板はヒートシンクとして用いられていたが、本願の発明者らは、現行のプリアンプチップから熱除去するには金属基板それ自体では不十分であることを見出した。したがって、発明者らは、プリアンプからキャリアアームへ熱伝達手段を設けることにより、ワイヤボンドプリアンプチップからの熱をより良好に除去する方法を発明した。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一局面によれば、熱伝導性材料からなるキャリアプレートと、前記キャリアプレートに接合される基板であって、第１の伝導性材料からなる補強材層と、前記基板の回路領域上に設けられて、窓が画定されている絶縁層と、前記絶縁層上に設けられて、接点パッドを備える第２の伝導性材料からなる回路とを備える基板と、前記窓を介して前記補強材層に接合されており、前記プリアンプと前記接点パッドとの間を接続する接点ワイヤを有するプリアンプワイヤボンドチップとを備える集積回路チップ用アセンブリを提供する。前記第１の伝導性材料はステンレス鋼またはアルミニウムでもよく、前記第２の伝導性材料はアルミニウムまたは銅でもよい。また、前記アセンブリは、一端が前記回路に接続されたフレキシブル回路ループも備えていてもよい。また、前記アセンブリは、前記基板を前記キャリアプレートに接合している熱伝導性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記チップを前記補強材層に接合している熱伝導性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記チップおよびコンタクトワイヤ上に注入された電気絶縁性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記絶縁性接着剤上に設けられた電気伝導層をさらに備えていてもよい。また、前記アセンブリは、前記絶縁層上に設けられて、前記電気伝導層と電気的に接触している接地接点をさらに備えていてもよい。
【０００９】
本発明の別の局面によれば、アクチュエータアームと、前記アクチュエータアーム上に装着された熱伝導性材料からなるキャリアプレートと、前記キャリアプレート上に装着された回路基板であり、伝導性材料からなる補強材層および電気回路を備える回路基板と、前記補強材層に接合されたプリアンプのワイヤボンドチップと、前記プリアンプと前記電気回路との間を接続するコンタクトワイヤとを備えるハードディスクドライブ用のアクチュエータアセンブリが提供される。また、前記基板は、前記補強材層の回路領域上に設けられて、窓を有する絶縁層をさらに備えていてもよく、前記電気回路は前記絶縁層上に設けられている。また、前記チップは、前記絶縁層の窓を介して前記補強材に接合されていてもよい。また、前記アセンブリは、一端が前記電気回路と接続されたフレキシブル回路ループをさらに備えていてもよい。また、前記アセンブリは、前記基板を前記キャリアプレートに接合している熱伝導性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記チップを前記補強材層に接合している熱伝導性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記チップおよびコンタクトワイヤ上に注入された電気絶縁性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記アセンブリは、前記絶縁性接着剤上に設けられた電気伝導層をさらに備えていてもよい。また、前記アセンブリは、前記電気回路上に設けられて、前記電気伝導層と電気的に接触している接地接点をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明のさらに別の局面によれば、補強材層と、前記補強材層上に設けられて、前記補強材層を露出する窓を有する絶縁層と、前記絶縁層上の電気回路とを備えた基板を設ける工程と、前記窓を介して前記補強材層上に前記プリアンプを接合する工程と、前記プリアンプと前記電気回路との間を電気的に接続させるようにワイヤをワイヤボンディングする工程と、キャリアプレート上に前記基板を接合する工程と、を含むハードドライブ用のプリアンプアセンブリの製造方法が提供される。また、前記製造方法は、前記プリアンプおよび前記コンタクトワイヤ上に注入式絶縁性接着剤をさらに含んでいてもよい。また、前記製造方法は、前記絶縁性接着剤上にシールド伝導層を設ける工程をさらに含んでいてもよい。また、前記製造方法は、前記シールド伝導層に接地接点を設ける工程をさらに含んでいてもよい。
【００１１】
本発明に関する別の態様は、以下に詳述するが、また一部はその記載より明らかであり、あるいは本発明の実施により教示されるであろう。本発明の態様は、以下の詳細な説明および特許請求の範囲で特に指摘された様々な要素および態様の構成要素および組み合わせによって実現され、達成されてもよい。
上述の説明および以下の説明は共に例示的かつ説明的なものにすぎず、いかなる方法でも特許請求される発明またはその出願を限定するものではないことが理解されよう。
【００１２】
本発明のその他の態様および特徴は、下記図面を参照して、詳細な説明から明らかとなろう。その詳細な説明および図面は、添付の特許請求の範囲に定義される、本発明の様々な実施形態の種々の非限定的な例を提供していることが理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献１の図１を再現したものである。
【図２】はんだバンプ７０が、特許文献１では省略されていたＰＣＢ２００にはんだ付けされていることが示されている以外は、特許文献１に開示の構成と同一のものを示す。
【図３ａ】本発明の実施形態を実施するのに適したハードドライブを示す。
【図３ｂ】本発明の実施形態を実施するのに適したハードドライブを示す。
【図４】本発明の実施形態による、キャリアプレート、基板、およびワイヤボンドプリアンプの構成を示す。
【図５】本発明の実施形態を示す断面図である。
【図６】本発明の別の実施形態を示す。
【図７】本発明の実施形態による基板のシートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図３ａおよび図３ｂは、本発明の実施形態を実施するのに適したハードドライブを示す。図３ａはカバーを外した状態のハードドライブ３００を示し、図３ｂはハードドライブのプリアンプ領域の拡大図を示す。ハードディスク３００には、データを記憶するために回転プラッタ（ディスク）３１０が用いられる。各プラッタは、スピンドル（図示せず）によって回転し、デジタルデータを記憶する滑らかな磁気表面を有する。アクチュエータアーム３２０に取り付けられた読み書きヘッド（図示せず）から磁場を印加することによって、ディスクに情報が書き込まれる。読み取りは、プラッタ上に書き込まれた磁気ビットが発している磁束を読み書きヘッドが検出する。読み書きへッドからの信号は微弱なため、このヘッドに非常に近接してプリアンプ３３０が設けられている。プリアンプ３３０は、基板３４０に実装されているチップである。この基板３４０は、アクチュエータアームアセンブリ３２０に接続しているキャリアプレート３５０上に装着されている。フレキシブル回路ループ３６０は、基板３４０に接続されて、プリアンプ３３０と関連電子機器（図示せず）との間の信号を転送する。かかる関連電子機器は、アクチュエータの移動およびディスクの回転を制御し、ディスク制御装置からの要求で読み取りおよび書き込みを実行するものである。
【００１５】
図４は、本発明の実施形態による、キャリアプレート、基板、およびワイヤボンドプリアンプの構成を示す。図４において、基板４４０はキャリアプレート４５０上に装着されている。破線引き出し線内の断面図に示すように、概して、基板は、ステンレス鋼製またはアルミニウム製の裏板（一般に補強材と呼ばれる）４１５と、例えば、ポリイミドなどの絶縁層４２５と、銅導通接点および銅導線４３５からなる。プリアンプチップ４３０は、絶縁層４４０の切抜きまたは窓４０５を介して基板４４０の補強材４１５に取り付けられている。プリアンプチップ４３０の接点パッド４４５は、伝導ワイヤ４５５を介して銅接点４３５に接続されている。本明細書中では見やすいように示していないが、プリアンプチップ４３０、ワイヤ４５５、および接点４３５上には、絶縁エポキシ樹脂が設けられていてもよい。図示の場合では、基板４４０は、それ自体に補強材４１５を備えており、キャリアプレート４５０上に折り返っている。キャリアプレート４５０および補強材４１５は共通の金属層から作ることができる。別の設計では、キャリアプレート４５０の機能を補強材４１５に一体化させ、キャリアプレート４５０を不要にしている。
【００１６】
図５は、本発明の実施形態を示す断面図である。図５において、キャリアプレート５５０は、アクチュエータアームアセンブリ３２０の突出部５２２（図３ｂでは３２２として示す）上にボルト締めされることによって、熱伝導路を作っている。この実施形態では、固定手段としてボルト５２４が用いられているが、他の方法を用いてもよい。しかし、熱伝導方法によって改善されるものである。また、キャリアプレート５５０はアクチュエータアームアセンブリの他の部分に接続されるが、図５には示していない。補強材５１５は、熱伝導性接着剤５７５を用いてキャリアプレート５５０に接合される。本明細書中に記載した実施形態に用いるのに適した接着剤の種類の一つとして、マサチューセッツ州サウスイーストンのレジンテクノロジーグループ（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｇｒｏｕｐ）製のＴＩＧＡ  ＨＴＲ−８１５エポキシ樹脂がある。このエポキシ樹脂の熱伝導率は、１．１５Ｗ／ｍ−Ｋである。これによって、補強材５１５とキャリアプレート５５０との間の熱伝導率を良好にすることができる。また、プリアンプチップ５３０は、絶縁層５４０に形成された窓５０５内の補強材５１５に接合される。ここでもまた、熱伝導性接着剤を用いるべきである。このように、プリアンプチップ５３０から、補強材５１５およびキャリアアーム５５０を介して、アクチュエータアームアセンブリ３２０へと良好な熱伝導率が得られ、プリアンプチップ５３０に対して比較的大きなヒートシンクを形成する。
【００１７】
プリアンプ５３０は、絶縁層５４０上に設けられた接点パッド５３５に接続されているワイヤ５５５を介して信号を受信および送信する。接点パッド５３５は、絶縁層５４０上にも形成されている配線回路に接続されており、フレキシブル回路ループ５６０に接触している。フレキシブル回路ループ５６０は、他端（図３ａを参照）が金属ブラケット３６２上に設けられたコネクタに接続されている（完全な構成は特許文献２から分かる）。このように、プリアンプチップ５３０は、キャリアプレート５５０に接合されている補強材５１５上に装着され、次いでキャリアプレート５５０はアクチュエータアームアセンブリ５２０上に装着されて、熱除去を向上させている。ＰＣＢは、プリアンプチップ５３０から離れて装着されており、フレキシブル回路ループ５６０を介してプリアンプチップ５３０に接続されている。この実施形態では、保護のためにプリアンプチップ５３０およびワイヤ５５５上に絶縁接着剤５８５が設けられている。
【００１８】
図６は、本発明の別の実施形態を示す。図６の実施形態において、伝導性塗膜などの伝導層５３３が絶縁接着剤６８５上に設けられている以外は、図６の実施形態は図５の実施形態と非常に類似している。この伝導層は、プリアンプで電磁障害（ＥＭＩ）を防ぐのに役立つ。こうした保護を向上させるために、絶縁層６４０上に伝導層６３３と接触するように接点パッド６３７が設けられている。この接点パッド６３７は、伝導層６３３も接地するように接地されている。この実施形態において、絶縁接着剤６８５として熱伝導性接着剤を用いることが有利であろう。高周波集積回路を用いると、比較的大量の熱が発生し、ＥＭＩ防止を強化する必要が生じることもあるため、この実施形態は、特に、高周波集積回路に使用することが有益である。
【００１９】
図７は、本発明の実施形態による基板のシートを示す。この基板は、一般に、補強材材料シート７１５を用いて作られ、このシート上に絶縁層と導電回路の層が形成されている。図７に示すように、ステンレス鋼またはアルミニウムなどの補強材材料シート７１５は、基板７４５を作製するための出発原料となる。各基板７４５には、電気的絶縁体として機能するように、補強材７１５上にポリイミド層などの絶縁層７２５が配置されている。絶縁層７２５は、所定の設計にしたがって配置されるため、補強材層７１５の表面全体を被覆していない。特に、プリアンプチップが補強材７１５に接合される位置に窓７２７が設けられている。絶縁層７２５上には、様々な導体素子７３５が配置されて、導電回路の接点および送信線を形成している。こうした層の作製は、従来のフォトリソグラフィ技術を用いて行われる。一般に、ハードディスクドライブの製造には、フレキシブル回路の作製におけるサブトラクティブ法およびアディティブ法の両方が用いられる。使用可能なスペースを最大限にするために、互いが「入れ子」になるように基板７４５を作製し、作製終了後、補強材シート７１５から各基板７４５を切り抜く。
【００２０】
このように、ここでは、本発明のいくつかの実施形態についてのみ具体的に説明したが、明らかなように、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、様々な改良がなされてもよい。さらに、いくつかの用語は単に明細書および特許請求の範囲の可読性を高めるためにのみ相互交換的に使用されている。注目すべき点であるが、これは、使用した用語の一般性を狭めることを意図しておらず、特許請求の範囲をここに記載した実施形態に限定するように解釈してはならない。
【図１】
2010506419.tif 000003
【図２】
2010506419.tif 000004
【図３ａ】
2010506419.tif 000005
【図３ｂ】
2010506419.tif 000006
【図４】
2010506419.tif 000007
【図５】
2010506419.tif 000008
【図６】
2010506419.tif 000009
【図７】
2010506419.tif 000010
【国際調査報告】
2010506419.tif 000011
2010506419.tif 000012
2010506419.tif 000013