(57)【要約】【課題】高信頼性ののハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態のＨＤＤにおいて、ヘッド・スライダ１５のパッド１５１と伝送線２１のパッド２１２との接合を行う半田接合部１９の半田は、Ｓｎを主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む。この半田は、−１５０℃から１２０℃の範囲でγ相となる。従って、ＨＤＤ１が低温に長時間放置された場合であっても半田接合部１９が破損しない。【選択図】図３
2009151898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクにアクセスするヘッドと、
前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを前記ディスク上で移動するアクチュエータと、
前記アクチュエータ上に配設され、前記ヘッドの信号を伝送する伝送線と、
前記アクチュエータ上において前記伝送線を接続し、第１主成分である錫と第２主成分であるインジウムとがなす結晶構造は少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である、半田と、
を有するディスク・ドライブ装置。
【請求項２】
前記半田は、前記ヘッドの電極バッドと前記配線との接続に使用されている、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項３】
前記電極バッドの半田接触面には金の膜が形成されており、
前記パッドと前記半田との間に、金と錫とインジウムとからなる金属間化合物あるいは固溶体を主成分とする層を有する、
請求項２に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項４】
前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む、
請求項１に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項５】
前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む、
請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項６】
前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む、
請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項７】
前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む、
請求項４に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項８】
ディスクにアクセスするヘッドと、
前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを前記ディスク上で移動するアクチュエータと、
前記アクチュエータ上に配設され、前記ヘッドの信号を伝送する伝送線と、
前記アクチュエータ上において前記伝送線を接続し、錫を主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む、半田と、
を有するディスク・ドライブ装置。
【請求項９】
前記半田は、前記ヘッドの電極バッドと前記配線との接続に使用されている、
請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１０】
前記電極バッドの半田接触面には金膜が形成されており、
前記パッドと前記半田との間に、金と錫とインジウムとからなる金属間化合物あるいは固溶体を主成分とする層を有する、
請求項９に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１１】
前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む、
請求項８に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１２】
前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む、
請求項１１に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１３】
前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む、
請求項１１に記載のディスク・ドライブ装置。
【請求項１４】
前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む、
請求項１１に記載のディスク・ドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク・ドライブ装置に関し、特にディスク・ドライブ装置内に実装されたアクチュエータ上に配設され、ヘッドの信号を伝送する配線の半田接合部に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、光ディスク、磁気ディスクあるいは光磁気ディスクなどの様々なメディアを使用する装置がデータ記憶装置として知られている。その中でも、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及している。さらに、ＨＤＤの用途は、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーションシステム、デジタルカメラ、あるいは携帯電話などにも使用されている。
【０００３】
ＨＤＤは、磁気ディスクにアクセス（リードあるいはライト）するヘッド・スライダと、そのヘッド・スライダを保持し、揺動することによってヘッド・スライダを磁気ディスク上で移動するアクチュエータを有している。アクチュエータはサスペンションを有し、そのサスペンションにヘッド・スライダが固定されている。ヘッド・スライダと回転する磁気ディスクとの間の気流の粘性と、サスペンションがヘッド・スライダに与える力とがバランスすることで、ヘッド・スライダは磁気ディスク上を浮上する。
【０００４】
スライダとサスペンション（アクチュエータ）上の伝送線とを電気的に接合する方法として、ＳＢＢ（Solder Ball Bonding）が知られている。従来のＳＢＢ法は、スライダの接続端子とサスペンション上に配設された伝送線の接続端子との間に半田ボールを配置し、レーザー光によってそれらのリフローを行い、スライダの接続端子とサスペンション上の伝送線とを電気的に相互接続する（例えば、特許文献１を参照）。また、伝送線の他端は、アクチュエータに固定されるプリアンプＩＣを実装する基板に半田により接続される。近年の鉛フリー化への要求により、上記半田ボールや伝送線と基板との接続に使用する半田接合部を、無鉛半田で形成することが求められている。
【特許文献１】特許２００７−１２８５７４号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１９４８号公報
【特許文献３】特開２００７−１０５７５０号公報
【非特許文献１】長崎誠三、固体物理、１（１９６７）４７−５１、"スズの第３の顔."
【非特許文献２】Y. Koyama and H. Suzuki, Acta metal., 37 (1989) 597-602, "The Simple Hexagonal to β-Sn Martensitic Transformation in Sn-(7.0-9.5)at.% In Alloys."
【非特許文献３】H. Okamoto, Phase Diagrams for Binary Alloys, ASM International, Materials Park, OH, (2000) 491.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＨＤＤのアプリケーションの多様化により、ＨＤＤの使用環境も多様化している。例えば、カーナビゲーションシステムのように、温度変化が極めて大きい環境下において使用される例もでてきている。具体的には、ＨＤＤは、９０℃（３６３Ｋ）や−４０℃（２３３Ｋ）といった過酷な条件下でも動作可能なことが求められている。環境温度変化によって、半田接合部に大きな熱応力が加わる。これに対して、一般的に使用される半田は、材料耐力が低い。このため、ＨＤＤの使用時における温度環境の変化に伴う熱応力に対して、伝送線の半田接合、特に、伝送線とヘッド・スライダとの半田接合における十分な接合信頼性を確保することが要求される。
【０００６】
一般的な無鉛半田材料は錫(Ｓｎ)を主成分とする合金である。この合金は、上記非特許文献１に記載のように、相変態（転移）を起こす。すなわち、動作温度を−４０℃（２３３Ｋ）まで下げた場合、β−Ｓｎ構造からα−Ｓｎ構造へ相変態が起き、半田接合部が破損する可能性が高まる。また、上記非特許文献２に記載のように、錫とインジウム（Ｉｎ）の合金系でＳｎ−（７．０−９．５）ａｔ．％Ｉｎ合金はマルテンサイト変態することが報告されている。単純六方構造とβ−Ｓｎ構造間でマルテンサイト変態が起きると、レンズ状のマルテンサイトに起因した表面起伏が生じ、起伏凹凸に起因した応力集中から、亀裂進展の可能性がある。
【０００７】
上記特許文献２は、半導体素子搭載基板と放熱板との間の半田接合において、Ｓｎ−Ｉｎ系合金を使用することを開示している。また、好ましい半田の組成として、Ｉｎ組成率が１４．５％以上のＳｎ−Ｉｎ系合金を開示している。しかし、この組成範囲のＳｎ−Ｉｎ系合金は、広い温度範囲で機械的な信頼性を得ることができない組成を含んでいる。具体的には、温度変化に伴うマルテンサイト変態、β相の固溶限の変化に伴う粒界の変形、あるいは低温でのα−Ｓｎの変態などが考慮されていない。
【０００８】
また、上記特許文献３は、サイクル条件−４０℃〜１２５℃保持時間３０分間サイクル移行時間５分間１０００サイクルの試験について開示している。しかしながら、低温に長い時間放置することによる時効効果について配慮した錫合金の最適な組成範囲は提案されていなかった。従って、広い温度範囲で機械的な信頼性を得るため、−４０℃から９０℃の間におけるＨＤＤの実使用において信頼性が高く、低温に長時間放置された場合であっても破損しない半田接合部が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係るディスク・ドライブ装置は、ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを前記ディスク上で移動するアクチュエータと、前記アクチュエータ上に配設され、前記ヘッドの信号を伝送する伝送線と、前記アクチュエータ上において前記伝送線を接続し、第１主成分である錫と第２主成分であるインジウムとがなす結晶構造は少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である半田とを有するものである。この組成及び結晶構造を有する半田は、−４０℃から９０℃の温度範囲おいて構造相変態を起こさないため、半田接合の信頼性を高めることができる。
【００１０】
本発明の他の態様に係るディスク・ドライブ装置は、ディスクにアクセスするヘッドと、前記ヘッドを支持し、前記ヘッドを前記ディスク上で移動するアクチュエータと、前記アクチュエータ上に配設され、前記ヘッドの信号を伝送する伝送線と、前記アクチュエータ上において前記伝送線を接続し、錫を主成分とし、１５原子％から２７原子％のインジウムを含む半田とを有するものである。この組成及び結晶構造を有する半田は、−４０℃から９０℃の温度範囲おいて構造相変態を起こさないため、半田接合の信頼性を高めることができる。
【００１１】
好ましくは、前記半田は、添加元素として、コバルト、銀及び銅から選択された少なくとも一つの元素を含む。これらの添加元素は錫と金属間化合物を形成し、亀裂進展速度を遅くすることができる。さらに好ましくは、前記半田は、０．００１原子％〜１原子％のコバルトを含む。あるいは、前記半田は、０．１原子％〜３．８原子％の銀を含む。もしくは、前記半田は、０．１原子％〜１．３原子％の銅を含む。これらにより、半田の融点が低下し、欠陥密度を低減すると共に、亀裂進展速度が遅くできる金属間化合物を形成することができる。
【００１２】
本発明の半田は、前記ヘッドの電極バッドと前記配線との接続に特に有用である。また、前記電極バッドの半田接触面には金膜が形成されている場合、前記パッドと前記半田との間に、金と錫とインジウムとの金属間化合物や固溶体を主成分とする層を有する。このため、金膜との間において疲労伝播しにくくなり錫半田と同等以上の強度を有する半田接合を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、半田組成を最適化することにより、−４０℃に放置した場合にも半田の亀裂を回避し、亀裂の進展による部品破断を回避でき、信頼性の高いディスク・ドライブ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態を説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。本形態においては、ディスク・ドライブ装置の一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）について詳細に説明する。本形態は、アクチュエータ上に配設され、ヘッド信号を伝送する伝送線の半田接合部、特に伝送線とヘッド・スライダとを接続する半田接合部に特徴を有している。半田接合部の半田は、第１主成分である錫（Ｓｎ）とＳｎよりも組成率の小さい第２主成分であるインジウム（Ｉｎ）とを有しており、広い温度範囲で機械的な信頼性を得ることができるように、インジウムの組成率が最適な組成範囲内にある。
【００１５】
まず、ヘッド・スライダ及びアクチュエータが実装されるＨＤＤの構造について図１を参照して説明する。ＨＤＤ１のベース１８において、スピンドル・モータ１３が磁気ディスク１１を回転する。アクチュエータ１６は、回動軸１６１に回動自在に保持されており、駆動機構としてのＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）１２によって駆動される。アクチュエータ１６は、ヘッド・スライダ１５が配置された長手方向におけるその先端部から、サスペンション１６２、アーム１６３、及びフラットコイル１６４の順で結合された各構成部材を有している。尚、サスペンション１６２の構成については後に詳述する。
【００１６】
ＶＣＭ１２は、コントローラ（不図示）からフラットコイル１６４に流される駆動信号に応じて、回動軸１６１を中心としてアクチュエータ１６をその短手方向において回動する。アクチュエータ１６は磁気ディスク１１上において半径方向にヘッド・スライダ１５を移動し、ヘッド・スライダ１５は所望のトラックにアクセス（リードもしくはライト）する。
【００１７】
伝送線２１は、ヘッド・スライダ１５とコントローラ（プリアンプＩＣ１４１）との間の信号を伝送する。伝送線２１の一端側はヘッド・スライダ１５に接続され、他端側はプリアンプＩＣ１４１が実装された基板１４２に接続される。基板１４２は、アクチュエータ１６の回動軸１６１近傍に固定されている。伝送線２１は、ヘッド・スライダ１５及び基板１４２に半田により接続される。配線１７は、プリアンプＩＣ１４１と筐体外部に存在するコントローラとの間の信号を伝送する。
【００１８】
ＨＤＤ１の製造は、アクチュエータ１６とヘッド・スライダ１５とのアセンブリであるヘッド・スタック・アセンブリ（ＨＳＡ）の他、ＳＰＭ１３、磁気ディスク１１などをベース１８内に実装し、その後、トップ・カバー（不図示）をベース１８に固定する。最後に、制御回路基板（不図示）を実装してＨＤＤ１が完成する。
【００１９】
図２は、サスペンション１６２とヘッド・スライダ１５のアセンブリである、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）２０の構造を示す分解斜視図である。ＨＧＡ２０は、ヘッド・スライダ１５、サスペンション１６２、そして伝送線２１を有している。サスペンション１６２は、ジンバル２２、ロード・ビーム２３及びベース・プレート２４を有している。
【００２０】
伝送線２１はヘッド・スライダ１５上の素子の信号を伝送する。伝送線２１のリード数は、ヘッド・スライダ１５の構成によって変化しうる。伝送線２１の一端は各リードの接続端子を有するマルチコネクタ２１５である。マルチコネクタ２１５は、プリアンプＩＣ１４１が実装された基板１４２に半田で接続される。各リードの他端はジンバル２２上に形成されている各接続端子に接続される。この接続端子は伝送線２１の接続端子であり、半田ボールによってヘッド・スライダ１５上の接続パッドと接続される。この点については後述する。
【００２１】
ロード・ビーム２３は、ステンレス鋼などによって形成され、精密な薄板ばねとして機能する。ロード・ビーム２３の形状は、回動方向と垂直に長く延在し、薄くて軽量であると共に必要な剛性を有する。ロード・ビーム２３の弾性により、ヘッド・スライダ１５の浮上力に対抗する荷重を発生させる。この荷重と、ヘッド・スライダ１５のＡＢＳ（Air Bearing Surface）と回転している磁気ディスク１１との間の空気の粘性による圧力（浮上力）と、がバランスすることによって、ヘッド・スライダ１５が所望高さで浮上する。
【００２２】
ジンバル２２は、ロード・ビーム２３の磁気ディスク１１面側に、レーザー・スポット溶接によって溶着される、あるいは、かしめにより固定される。ジンバル２２は、例えばステンレス鋼で形成される。ジンバル２２は所望の弾性を有し、変形可能に形成されている。ジンバル２２の前部において、舌片状のジンバル・タング２２１が形成されている。ヘッド・スライダ１５はジンバル・タング２２１に固定される。ジンバル・タング２２１は、ヘッド・スライダ１５をピッチ方向あるいはロール方向に傾動させることができる。
【００２３】
図３は、ヘッド・スライダ１５と伝送線２１との間の半田接合のためのリフロー処理を模式的に示している。ヘッド・スライダ１５の半田接合は、半田ボール３１を使用する。本形態は、半田ボール３１の組成に特徴を有している。具体的には、半田ボール３１は、錫（Ｓｎ）を第１主成分とし、インジウム（Ｉｎ）を第２主成分とする合金で形成されている。半田ボール３１の組成の詳細については後述する。
【００２４】
図３（ａ）に示すように、ヘッド・スライダ１５は、ジンバル・タング２２１上に接着層２２３で固定されている。ヘッド・スライダ１５は接続パッド１５１を有し、半田ボール３１は、接続パッド１５１と伝送線２１の接続端子２１２との間に配置される。接続パッド１５１と接続端子２１２の表面には、メッキにより金の薄膜が形成されている。接続パッド１５１と接続端子２１２との上に配置されている半田ボール３１に対してレーザー光を照射し、半田ボール３１を溶解してリフローする。このとき、半田ボール３１は不活性ガス雰囲気中にある。リフロー時に不活性ガスが半田ボール３１を覆い、半田ボール３１の酸化を防止することができる。
【００２５】
図３（ｂ）に示すように、リフロー後、接続パッド１５１と接続端子２１２とは、半田接合部１９により接続される。図３（ｃ）は、半田接合部１９の拡大図である。半田接合部１９は、主に三つの層を有している。これらは、金（Ａｕ）の組成率が大きい第１金分散層１９１、単純六方構造を有するＳｎ−Ｉｎ系合金層１９２、そして、金の組成率が大きい第２金分散層１９３である。
【００２６】
半田ボール３１をレーザー光によりリフローするとき、接続パッド１５１と接続端子２１２の表面金膜が溶融し、半田接合部１９内に溶け込む。このため、半田接合部１９に、金原子が分散した第１金分散層１９１と第２金分散層１９３が形成される。第１金分散層１９１の金の組成率は、接続パッド１５１から離れるに従って徐々に減少する。同様に、第２金分散層１９３の金の組成率は、接続端子２１２から離れるに従って徐々に減少する。
【００２７】
本形態の半田ボール３１は適切に選択された組成のＳｎ−Ｉｎ系合金で形成されており、広い温度範囲おいて、Ｓｎ−Ｉｎ系合金層１９２は単純六方構造を維持する。これに対して、金の結晶構造は面心立方構造である。第１金分散層１９１と第２金分散層１９３とは、結晶構造が異なる金層とＳｎ−Ｉｎ系合金層１９２との間のバッファ層であり、金と錫とインジウムとからなる金属間化合物あるいは固溶体を主成分とする。
【００２８】
Ｓｎ−Ａｕ系合金のβ相とＩｎ−Ａｕ系合金のα１相は、Ｎｉ３Ｔｉ型のＤＯ２４構造を有している。また、Ｓｎ−Ａｕ系合金のζ相とＩｎ−Ａｕ系合金のζ相は共に稠密六方充填構造をとることが知られている。従って、Ｓｎ−Ｉｎ系合からなる半田は、Ｓｎ半田と同様に金と接合する。さらに、Ｉｎ−Ａｕ系合金のα１相は、Ｓｎ−Ａｕ系合金のβ相よりも融点が高く、Ｉｎ−Ａｕ系合金のζ相は、Ｓｎ−Ａｕ系合金のζ相よりも融点が高い。従って、Ｉｎを添加することにより、Ｓｎ−Ａｕ系合金よりも高融点のＤＯ２４構造をとる金属間化合物や稠密六方充填構造をとる固溶体が安定して生成し、Ｓｎ半田よりも好ましい半田接合部１９を構成することができる。
【００２９】
以下において、本形態の半田ボール３１に使用する半田材料について具体的に説明する。半田は材料としての耐力がスチール、アルミニウムなどの一般的な金属と比べて低い。ＨＤＤ１の使用時における温度環境の変化に伴う変形によって、耐力の低い半田接合部１９に応力が加わる。
【００３０】
半田接合部１９の耐力が低すぎる場合、この応力によって半田接合部１９のクラックが発生する。従って、半田接合部１９は、相応の応力に耐えることができる半田で形成されていることが必要となる。ここで、錫（Ｓｎ）を主成分とする無鉛半田を使用する場合、温度変化に伴う構造相変態を考慮することが必要となる。好ましい無鉛半田は、錫を第１主成分とし、インジウム（Ｉｎ）を第２主成分とする合金である。第１主成分は含有率が最も大きい成分であり、第２主成分はその次の含有率の成分である。
【００３１】
錫合金は、温度に応じて相変態（転移）を起こすことが知られている。典型的な相変態は、β−Ｓｎ構造とα−Ｓｎ構造の間の相変態である。この相変態が起きると、半田接合部１９が破損する可能性が高まる。また、錫とインジウムの合金系でＳｎ−（７．０−９．５）ａｔ．％Ｉｎ合金は、マルテンサイト変態する。単純六方構造とβ−Ｓｎ構造間でマルテンサイト変態が起きると、半田接合部１９にレンズ状のマルテンサイトに起因した表面起伏が生じ、起伏凹凸に起因した応力集中から、亀裂進展の可能性がある。
【００３２】
本形態においては、氷点下も動作温度保証範囲であるＨＤＤ１において、−４０℃から９０℃の温度範囲で構造相変態が起こらない組成範囲の半田を使用する。具体的には、半田材料としてＳｎ−Ｉｎ系の合金を使用し、上記温度範囲においてγ相であり、他の相へ相転移しない組成を選択する。これによって、ＨＤＤ１の設計使用（動作）条件における高信頼性を実現することができる。
【００３３】
図４は、Ｓｎ−Ｉｎ系の平衡状態図を示している。図４において、縦軸は温度を示し、横軸は原子％もしくは重量％による組成を示している。横軸における最も左の点はＩｎが１００％の組成であり、最も右の点はＳｎが１００％の組成である。横軸において左から右に移動するにつれてＩｎの含有率が低下し、Ｓｎの含有率が増加する。このダイアグラムにおいて、Ｌは液体であることを示し、α、β及びγはそれぞれの固体の相を示している。ｘ＋ｙとの符号は、ｘとｙの二つの相が共存していることを意味する。なお、このダイアグラムは上記非特許文献３からの引用である。
【００３４】
本形態においては、半田接合部１９の形成する半田ボール３１に使用する半田材料として、少なくとも−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造である組成のＳｎ−Ｉｎ系合金を使用する。これは、図４のダイアグラムにおける斜線で囲まれた領域に入る組成のＳｎ−Ｉｎ系合金である。より具体的には、具体的には、−１５０℃から１２０℃の範囲でγ相となるＳｎ−(１５〜２７)ａｔ．％Ｉｎ合金を用いる。
【００３５】
この組成の合金は、−１５０℃から１２０℃の範囲で単純六方構造をとる単相領域であり、常圧では構造相変態が起こらないため、機械的な信頼性が向上する。なお、気圧の大きな変化があると結晶構造が変化する場合もありうるが、ＨＤＤ１の実際の使用環境化においては、結晶構造が変化するほどの気圧変化は実質的に起きない。従って、１気圧において−４０℃から９０℃の温度範囲において単純六方構造が維持されるＳｎ−Ｉｎ系合金を使用すれば、高信頼性の半田接合部１９を実現することができる。
【００３６】
図４の平衡状態図から理解されるように、１５ａｔ．％よりもＩｎ濃度を低下したＳｎ−Ｉｎ合金は、温度低下に伴い、単純六方構造からβ−Ｓｎ構造へ相変態するか、或いは二相共存状態となる。析出するβ−Ｓｎは更に温度低下或いは応力集中によりα−Ｓｎへ変態する可能性があるため、好ましくない。また、２７ａｔ．％よりもIn濃度を高めたＳｎ−Ｉｎ合金は、ｆｃｔ（ｂｃｔ）構造をとるβ相が第２相としてγ相の母相から析出し、二相分離が進行し、結晶粒界に応力集中する可能性がある偏析が生じるため、好ましくない。
【００３７】
半田接合部１９（半田ボール３１）に使用する半田材料として、Ｓｎ−Ｉｎ合金に少量の特定の他の元素を添加することが好ましい。具体的には、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）あるいはコバルト（Ｃｏ）のいずれかを添加することが好ましい。これらの添加元素は、Ｓｎと金属間化合物を形成し、半田接合部１９における亀裂進展速度を遅くすることができる。
【００３８】
特に好ましい含有率は、Ｃｏ、Ａｇ、そしてＣｕのそれぞれに対して、０．００１〜１ａｔ．％、０．１〜３．８ａｔ．％、そして０．１〜１．３ａｔ．％である。これらの範囲にある各添加元素は、半田の融点を低下させ、欠陥密度を低減すると共に、亀裂進展速度を遅くする金属間化合物を形成することができる。これにより、半田接合部１９の製造容易性や信頼性をより高めることができる。なお、添加元素を加えた場合であっても、第１及び第２主成分であるＳｎとＩｎとは単純六方構造を構成し、第２の添加元素が第２相として微量の金属間化合物を生成させる。
【００３９】
以上のように半田の組成を制御して、ＨＤＤ１の動作保証温度範囲内でβ−Ｓｎ構造をとらない半田を用いることにより、温度変化に伴う半田の相変態が起きなくなる。これにより、低温側の動作保証範囲である−４０℃にＨＤＤ１を放置した場合にも半田接合部１９の亀裂が発生する可能性を回避し、亀裂の進展による部品破断の危険を回避でき、信頼性の高い密閉されたＨＤＤ１を提供できる。
【００４０】
次に、本発明に従った組成の半田とその比較例の実験結果について説明する。半田合金として、Ｓｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金を用いた。代表的な組成としてＳｎ−１５ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２１ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２７ａｔ．％Ｉｎ合金の３組成の合金を選択した。ＳｎとＩｎの原子量としてそれぞれ１１８．７１と１１４．８１８を用いると、前記３合金の重量（ｗｔ．）％表示は、それぞれ、ほぼＳｎ−１４．５８ｗｔ．％Ｉｎ、Ｓｎ−２０．４５ｗｔ．％Ｉｎ、Ｓｎ−２６．３５ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。
【００４１】
各合金を真空溶解し、０．８ｍｍの厚さに室温で圧延して脱脂後、真空封入し融点直下で３日間溶体化処理を行なった。その後、１Ｋ／ｓ程度の温度変化で室温に戻し、弗酸と硝酸の混合液で化学研磨を行ない室温で組織観察を行なった。結果、粒界に偏析は認められなかった。また、Ｘ線ディフラクトメータを用いてこれらの合金のＸ線反射曲線を測定したところ、−４０℃（２３３Ｋ）から９０℃（３６３Ｋ）の温度範囲において単純六方構造で説明できるＸ線回折ピークだけが観測された。Ｘ線源としてＮｉフィルタを用いて単色化した銅の特性Ｘ線を用いた。この結果から、これらの結果から、動作保証温度範囲でＳｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金の相分離が進行せず、機械的に高い信頼性が得られることが明らかとなった。
【００４２】
上記本発明に従う例であるＳｎ−（１５〜２７）ａｔ．％Ｉｎ合金に代わり、Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金を用いたことを除き、上記例と同様の熱処理を経て合金組織観察を行った。また、これらの３組成の半田を用いて試作を行なった。Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金は重量（ｗｔ．）％表示でＳｎ−１１．６５ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当し、Ｓｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金はＳｎ−１２．６３ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。また、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金はＳｎ−２８．３２ｗｔ．％Ｉｎ合金に相当する。
【００４３】
合金組織観察の結果、室温に冷却直後のＳｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金とＳｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金の場合、室温冷却直後に粒界偏析は認められなかった。Ｓｎ−１２ａｔ．％Ｉｎ合金では室温放置後２日間経過すると粒界析出が確認され、またＳｎ−１３ａｔ．％Ｉｎ合金では室温放置後３日間経過すると粒界析出が確認された。この析出はＸ線反射回折曲線の測定からβ−Ｓｎの析出であるとすれば、平衡状態図からも矛盾なく説明できることを確認した。一方、Ｓｎ−２９ａｔ．％Ｉｎ合金で粒界偏析が認められた。この析出に対応したＸ線反射回折曲線も観測されたことから、粒界にはＩｎ濃度の高いβ相が析出していると考えられる。このβ相は放置温度の変化によりＩｎ濃度の固溶限が異なるため、熱履歴による粒界の形状変化が生じることが明らかになった。
【００４４】
以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加することが可能である。本発明のＳｎ−Ｉｎ系金属からなる半田は、ヘッド・スライダと伝送線との接続に特に好適であるが、伝送線とプリアンプＩＣ基板との間の相互接続に使用することができる。伝送線と接続される接続パッドはめっきによる金膜が形成されていることが好ましいが、本発明はそれとことなるパッドの半田接合に使用することができる。また、本発明はＨＤＤに特に有用であるが、それ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態において、ＨＤＤ本体の内部構成を模式的に示す上面図である。
【図２】本実施形態において、ヘッド・ジンバル・アセンブリの構造を示す分解斜視図である。
【図３】本実施形態において、ヘッド・スライダと伝送線との間の半田接合のためのリフロー処理を模式的に示している。
【図４】Ｓｎ−Ｉｎ系の平衡状態図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ハードディスク・ドライブ、１１  磁気ディスク
１３  スピンドル・モータ（ＳＰＭ）、１５  ヘッド・スライダ
１６  アクチュエータ、１７  配線、１８  ベース、１９  半田接合部
２０  ヘッド・ジンバル・アセンブリ、２１  伝送線、２２  ジンバル
２３  ロード・ビーム、２４  ベース・プレート、３１  半田ボール
１４１  プリアンプＩＣ、１４２  基板、１５１  接続パッド、１６１  回動軸
１６２  サスペンション、１６３  アーム、１６４  フラットコイル
１９１、１９３  金分散層、１９２  Ｓｎ−Ｉｎ系合金層、２１２  接続端子
２１５  マルチコネクタ、２２１  ジンバル・タング、２２３  接着層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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