(57)【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、
前記サスペンションの電極配置面と、前記サスペンションの電極配置面から略垂直に立ち上がった、前記スライダーの電極配置面と、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たサスペンション電極画像である虚像と、前記スライダー電極面で反射された前記照明光によって照らされたサスペンション電極画像である実像とを捕捉し、
前記捕捉された、前記虚像及び前記実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】
前記実像及び前記虚像の配列方向を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、前記実像及び前記虚像を含む領域の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】
前記実像及び前記虚像の配列方向を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、前記実像及び前記虚像を含む領域の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、
前記サスペンションの電極配置面と、前記サスペンションの電極配置面から略垂直に立ち上がった、前記スライダーの電極配置面と、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°となるように前記谷の部分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、
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たサスペンション電極画像である虚像及び前記スライダー電極面で反射された前記照明光によって照らされたサスペンション電極画像である実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、前記虚像及び前記実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】
▲１▼  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】
▲２▼  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】
▲３▼  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、
前記サスペンションの電極配置面と、前記サスペンションの電極配置面から略垂直に立ち上がった、前記スライダーの電極配置面と、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たサスペンション電極画像である虚像と、前記スライダー電極面で反射された前記照明光によって照らされたサスペンション電極画像である実像とを捕捉し、
前記捕捉された、前記虚像及び前記実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、前記実像及び前記虚像の配列方向を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、前記実像及び前記虚像を含む領域の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、前記実像及び前記虚像の配列方向を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、前記実像及び前記虚像を含む領域の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、
前記サスペンションの電極配置面と、前記サスペンションの電極配置面から略垂直に立ち上がった、前記スライダーの電極配置面と、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°となるように前記谷の部分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、
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たサスペンション電極画像である虚像及び前記スライダー電極面で反射された前記照明光によって照らされたサスペンション電極画像である実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、前記虚像及び前記実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の電極配置面とこれから略垂直に立ち上がったスライダー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４Ｐ（前記スライダー電極面で反射された前記照明光によって照らされたサスペンション電極画像である実像）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、サスペンション電極画像の虚像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（サスペンション電極画像の実像４Ｐ、虚像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、サスペンション電極画像の実像４Ｐとサスペンション電極画像の虚像４Ｑとを捕捉し、前記サスペンション電極画像の実像及び虚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、サスペンション電極画像の実像及び虚像の配列方向を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、前記実像及び虚像を含む領域の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、サスペンション電極画像の実像及びサスペンション電極画像の虚像を捕捉し、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サスペンション電極画像の実像及び虚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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するための説明図である。
【図２】実施の形態で用いる構成部分のブロック図である。
【図３】実施の形態における濃度投影によるボンディング位置算出手順を示す説明図である。
【図４】実施の形態の場合にサスペンションとスライダーとの位置関係にかかわらすボンディング位置を正確に求められることを示す説明図である。
【図５】ＨＤＤ用磁気ヘッドの全体構成を示す平面図である。
【図６】ＨＤＤ用磁気ヘッドにおけるサスペンション電極とスライダー電極のボールボンディング工程を示す説明図である。
【図７】従来のボンディング位置決め方法の欠点を示す説明図である。
【符号の説明】
１  ＨＤＤ用磁気ヘッド
２  ジンバル
３  ロードビーム
４  サスペンション
４ａ  サスペンション電極
４Ｐ，４Ｑ  電極画像
４Ｓ  サスペンション電極面
５  装着部
１０  スライダー
１０ａ  スライダー電極
１０Ｓ  スライダー電極面
２０  支持手段
３０  照明手段
４０  カメラ
５０  画像処理手段
６０  ボールボンディング装置
【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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