磁頭產(chǎn)品簡介

1、( 新進(jìn)職員培訓(xùn)教材 )產(chǎn)品及生產(chǎn)流程簡介1培訓(xùn)內(nèi)容培訓(xùn)目的時間安排第一章硬碟驅(qū)動器及磁頭產(chǎn)品簡介通過HDD結(jié)構(gòu)的介紹，了解磁頭的工作狀態(tài)及過程。具體介紹磁頭的讀寫原理。2小時第二章MR磁頭的基本生產(chǎn)流程通過關(guān)鍵工序的介紹，全面了解產(chǎn)品的制造過程，為崗位培訓(xùn)打下基礎(chǔ)。2小時第三章HGA的基本生產(chǎn)流程通過關(guān)鍵工序的介紹，全面了解產(chǎn)品的制造過程，為崗位培訓(xùn)打下基礎(chǔ)。2小時第四章HSA的基本生產(chǎn)流程通過關(guān)鍵工序的介紹，全面了解產(chǎn)品的制造過程，為崗位培訓(xùn)打下基礎(chǔ)。2小時課程大綱第一章 硬碟驅(qū)動器及磁頭產(chǎn)品簡介 一 磁頭產(chǎn)品簡介 二 硬碟驅(qū)動器結(jié)構(gòu) 三 硬碟驅(qū)動器工作原理簡介 四 磁阻磁頭(MR Hea

2、d)介紹 一、 磁頭產(chǎn)品簡介4SAE Products Overview(磁頭產(chǎn)品概觀)Wafer- Slider- HGA HSA - HDD集磁塊-磁頭-磁頭折片組合-磁頭臂組合Hard Disk Drive硬碟驅(qū)動器二、 硬碟驅(qū)動器結(jié)構(gòu)6一、硬盤驅(qū)動器結(jié)構(gòu) HDD(Hard Disk Drive) FPC System(Flexible Printed Circuit System) 軟線路板組件HDA(Head Disk Assembly) 磁頭碟片組合PCBA(Printed Circuit Board Assembly) 印刷線路板硬碟驅(qū)動器 HDA-磁頭碟片組合介紹：1. Hea

3、d(HSA)-磁頭(磁頭臂組合) 將資料寫入磁碟或從磁碟讀出資料。2. Disk-磁碟 記錄(儲存)資料。3. Spindle motor-主軸馬達(dá) 帶動磁碟高速旋轉(zhuǎn)。4. Voice coil motor-音圈馬達(dá) 通過磁頭臂帶動磁頭沿碟的徑向移動，使磁頭能在不同的軌 道上讀寫。5. Base plate /Top Cover/Gasket-底板/蓋子/墊圈 HDA的密封部件，防止外部臟污空氣的進(jìn)入。6. Re-circulating filter-再循環(huán)過濾網(wǎng) 保持HDA內(nèi)部空氣的潔凈度。三 硬碟驅(qū)動器工作原理 1) 電感式寫原理 - 電感式寫功能磁極 2) 磁阻式讀原理 - 磁阻式讀功能

4、磁極 3) 磁頭在硬碟驅(qū)動器內(nèi)如何工作91、電感式寫原理 如圖所示，寫入資料的電流訊號流經(jīng)磁頭的讀寫線圈，將磁芯磁化，又因磁芯形狀之故，磁場在磁隙部份流出，而將此時位于其下方的磁片磁性層磁化。磁片不停地旋轉(zhuǎn)，寫入的電流訊號也不時地變換方向，造成磁片磁化的方向也跟隨著變換。如此一來，就在磁片上形成如圖所示，有很多小磁鐵排列成一軌(Track:磁頭不動，而磁片旋轉(zhuǎn)一周所轉(zhuǎn)出的圖形路徑)。這就完成將資料存入磁片中的動作，也就是寫入動作。How to write? (如何寫？)(寫電流)(軌道寬度)(磁場)(寫電流)(線圈)(磁芯) CORE(磁碟運動)(磁隙)GAP寫過程：(電信號磁信號)電信號讀寫

5、線圈產(chǎn)生磁場磁化磁芯磁場從磁隙流出磁化磁碟磁信號2、磁阻式讀原理磁阻材料的性能是，它的電阻變化對應(yīng)磁化角度的變化，磁化角度是電流方向和MR磁場方向的夾角，所以磁阻材料在磁場中,它的電阻率會隨著外加磁場的變化而變化，但與磁場變化率無關(guān)。因此，由電阻值的變化，便可推知磁場的變化，進(jìn)而讀回磁片上的資料。在實際應(yīng)用中，提供一個恒定的直流電給磁頭讀磁極，當(dāng)MR電阻對應(yīng)磁場變化，我們就可以得到一個電壓變化，那么就可以實現(xiàn)讀回。 How to read ? ( 如何讀 ？)(磁碟磁場)(磁碟運動)MR SENSOR(磁敏感電阻)讀過程：(磁信號電信號)碟旋轉(zhuǎn)小磁場變化電阻變化電信號(信號)SIGNALSIG

6、NAL VOLTAGE(信號電壓)CURRENT(電流)3、 How to work ? ( 如何工作 ？)與其它磁記錄設(shè)備相同，硬盤是通過磁頭對磁記錄介質(zhì)的讀寫來存取信息的，而與其它磁記錄設(shè)備不同的是：硬盤片以每分鐘數(shù)千及至上萬轉(zhuǎn)的速度運動，其帶動氣流高速運動產(chǎn)生的浮力使磁頭在工作時，實際上是懸浮在盤片之上的。磁頭工作時，磁頭和磁碟之間的距離稱為飛行高度，大約為5 nm -10 nm。DiskSliderFlying Height (10nm)Air FlowPitch Angle四、磁阻磁頭(MR Head)介紹153.磁阻磁頭(MR Head)磁阻磁頭將讀寫功能分別由兩個不同性質(zhì)的磁極完

7、成，其中一個是電感式寫功能磁極，一個是磁阻式讀功能磁極。MR磁頭的讀工作原理是利用磁頭敏感電阻的電阻率隨磁場強度的大小與方向變化而發(fā)生變化而與磁場強度變化率無關(guān)，讀回信號時，無交調(diào)失真現(xiàn)象，而且讀出信號強，這種磁頭的優(yōu)點是存貯密度高、容量大、信號強。在制造工藝上，引進(jìn)取薄膜光刻技術(shù)，它的磁阻式讀磁極與電感式寫磁極是通過wafer薄膜技術(shù)直接集成在磁座里面，然后通過機加工得到一粒粒磁頭成品。MR磁頭讀寫磁極電感式寫功能磁極磁阻式讀功能磁極磁阻磁頭(MR Head)Write gap(寫隙口)MR sensor(磁敏感電阻)A-A剖面圖Pole tip(極尖)MR sensor(磁敏感電阻)Wri

8、te gap(寫隙口)SAE目前生產(chǎn)的磁頭有30%的GMR磁頭與25%的TMR磁頭。一個磁頭的外形尺寸(長度、寬度、厚度)是規(guī)格化的，通常稱外形尺寸為4.064mmX3.186mmX0.871mm的磁頭為100%標(biāo)準(zhǔn)磁頭，30%的磁頭的外形尺寸是將100%磁頭長度、寬度、厚度各乘以30%，25%的磁頭的外形尺寸是將100%磁頭長度、寬度、厚度各乘以25%，MR磁頭發(fā)展到目前出現(xiàn)過AMR，GMR，TMR三種類型。磁阻磁頭(MR Head)第二章 生產(chǎn)流程介紹第一節(jié) Slider 生產(chǎn)流程介紹第二節(jié) HGA 生產(chǎn)流程介紹第三節(jié) HSA 生產(chǎn)流程介紹第二章 Slider生產(chǎn)流程介紹Slider-磁頭

9、Slider生產(chǎn)階段最終產(chǎn)品-Slider(磁頭)Slider 各 部 位 名 稱磁座HousingStep Area氣墊面(ABS)Air Bearing Surface通氣槽Air groove焊線位( Bond Pad)尾隨面Trailing Surface極尖Pole Tip功能區(qū)域Element AreaWafer-集磁塊(來料)Wafer是制造Slider的薄餅狀的磁片，由于Wafer或Slider的規(guī)格不同，每塊wafer具有的磁性讀寫端個數(shù)不同，所以加工的Slider個數(shù)不同。Wafer的厚度為磁頭的長度方向，而磁頭的上、下兩面(ABS&Back),兩側(cè)面均需經(jīng)過切割或其它加工

10、，來達(dá)到Slider的最終要求。磁頭生產(chǎn)流程的基本過程 WaferSliderBig Block Row BarSmall BlockRow Bar-磁條塊狀的Wafer首先加工成條狀Row Bar，進(jìn)行機械切割、機械研磨、離子鍍膜和刻蝕等加工，使Back&ABS的表面精度、ABS的形狀和外形輪廓、喉節(jié)高度/敏感電阻等達(dá)到要求。Write gap(寫隙口)MR sensor(磁敏感電阻)Pole tip(極尖)Pole tip(極尖)Throat Height(喉節(jié)高度)MR Height磁敏感電阻高度磁條局部圖Bonding Pads (Write Side)Bonding Pads (Re

11、ad Side)RLG PatternChip AddressThroat Height MarkerSlider use patternBack Lap MarkerMR磁頭的基本生產(chǎn)流程之五大工序Wafer Machining Lapping VacuumRow MachiningPQC/QA將條狀Row Bar切割成粒狀的Slider對Row Bar的Back&ABS面研磨達(dá)到喉節(jié)高度、MR電阻、粗糙度和外形輪廓等要求將Wafer來料切割加工，先切成塊狀，再切成條狀的Row Bar給Row Bar的ABS覆蓋一層DLC保護膜，用 離子蝕刻 的方法做出ABS的形狀對Slider的尺寸和各類

12、壞品進(jìn)行檢查和挑選一、Wafer Machining(wafer機械加工階段)主要工序介紹1、Back Grinding/Buff Lap(磨底)- Wafer Back Grinding 的目的是通過磨削Wafer 的底面使Wafer 的厚度滿足 Slider Length 的要求。整個磨料過程大致可分為二部分: 粗磨段, 精磨段。2、Ear Slice / Quad Cut (切耳/切塊) - 對磨好的Wafer進(jìn)行切塊工序，直至將其分割成Small Block 。3、Double Side Lapping (雙面磨) - 就是將Small Block切的兩個比較粗糙的面進(jìn)行研磨以去處條加

13、工痕， 保證Block表面的粗糙度，平面度及厚度等加工精度4、 BBS/Row Bow Sorting - 對雙面磨后的Block重新固定在夾具上， 加熱冷卻后進(jìn)行彎曲度測量， 以衡量一條Row Bar上所有slider的排列的直線性狀況5、Throat Height Grinding (喉節(jié)高度研磨) - 對來料進(jìn)行ABS面研磨，使其喉節(jié)高度保持在規(guī)定范圍內(nèi)，以方便RLG工序 的研磨，此為粗磨過程 ，它以 Row Bar 上表側(cè)Lap Mark為測量點二、Lapping Process(研磨機械加工)主要工序介紹 1.RLG/2.Row Separation用膠水將PCB板粘合到帶Row B

14、ar的Tool條上。通過超聲波焊接方法將Row Bar上RLG Sensor 與PCB焊接起來，將其導(dǎo)通，并測試焊接效果，檢查短路及斷路效果。然后通過PCB將 Row Bar的RLG Sensor與研磨機上探針連接起來，測量Row Bar 的RLG Sensor的電阻值，使研磨機在研磨過程中不斷測量磁頭各感應(yīng)器電阻值來調(diào)校磁條的受研磨平面，控制磨削程度，以達(dá)到MR電阻。將焊線及PCB板移去，用單片磨輪 機將已做完 Lapping 之Row Bar 從上至下再分割三次，先將最上層割去，余下部分循環(huán)前工序，繼續(xù)切割。 THGPCB Bonding Wire BondingWire Bonding

15、TestRLG LappingGold Wire RemoveRow SeparationUntil last bar二、Lapping Process(研磨機械加工)主要工序介紹3、Back Side Lapping檢查上道工序來料Row Bar，將 Row Bar固定在夾具上，然后將其放在Lapping坯上進(jìn)行磨底，直到厚度磨到目標(biāo)值為止4、 Point Scribe(劃線)在Row Bar 上的ABS面上各粒Slider之間劃線，以利于下道工序進(jìn)行，為Crown Touch Lapping制作準(zhǔn)備。5、Pre-Lapping將切線后Row研磨，去除劃線毛刺。并對其用震蕩的方式清洗，以去除

16、污穢。6、 SSCL (單粒研磨)對冷卻后row bar 放在夾具上，用相應(yīng)機器進(jìn)行測量其電阻值，并據(jù)此對其研磨，直到電阻值達(dá)到所測電阻要求為準(zhǔn)。7、 1/10 O1A Crown Touch Lapping對SSCL研磨后的Row Bar ，用球形坯重新研磨ABS面，以改善花痕，磨出弧度，并達(dá)到電阻目標(biāo)值三、VACUUM(真空)主要工序介紹1、DLC (極尖加保護膜) 在row bar的ABS面覆蓋一層DLC(非晶碳類金鋼石保護膜)，以防止極尖被腐蝕，同時可提高磁頭的耐磨損性，改善磁頭的CSS(Contact Start Stop)性能2、Y/R PROCESS (黃房工序) 1)Lamin

17、ate(過菲林)，將菲林通過敷熱壓接，覆在row bar上。 2)Exposure(曝光)：曝光過后，菲林被照射部分和未照射部分會 產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)的差異 3)Developer(顯像)：曝光后的row bar放入顯像液中，通過此工序 后，可獲得ABS圖形。3、Ion Milling (離子噴射蝕刻) 屬于一種對薄膜進(jìn)行超精細(xì)加工的工藝，由氬氣離子在磁場作用下對Row Bar 表面進(jìn)行物理濺射，從而將末覆蓋菲林部分蝕刻掉，形成通氣槽4、RIE (反應(yīng)離子蝕刻) 由氟離子與Row bar反應(yīng)，在蝕刻了Shallow面后，將ABS面和Shallow 面用菲林保護起來，蝕刻通氣槽。這樣，row bar上

18、就會出現(xiàn)我們所需要的ABS形狀。四、 ROW Machining(磁條機械加工階段)1、R-H Testing (R-H測試) 對MR 磁頭做的最基本的測試是：當(dāng)給MR 磁頭施加一恒定的電流時，在不同的外加磁場下，MR 的電壓響應(yīng)。在R-H測試工序中，需測磁頭的電阻、輸出電壓、不對稱度、噪聲系數(shù)等參數(shù)，這些參數(shù)是磁頭的讀寫性能參數(shù)。2、Profile Check (外形輪廓檢查) 用精密的光學(xué)測量設(shè)備測量磁頭表面的外形輪廓。3、Head Parting (磁頭切粒) 利用高速旋轉(zhuǎn)的磨輪，將row bar切割成符合要求的Slider。 4、Cleaning (清洗) 去除上述工序中產(chǎn)生的不屬于s

19、lider的附著物。五、 PQC&QA AUDIT(外觀檢查&QA抽檢)來料檢查檢查來料是否混亂、是否有污跡。QA抽檢QA用30X鏡抽檢Slider的五個面(除ABS)是否有壞品PQC檢查用100X檢查ABS面，用200X檢查極尖QA抽檢用100X檢查ABS面，用200X檢查極尖Mark檢查及清洗QA抽檢后包裝入倉Slider General Process Flow MR磁頭的基本生產(chǎn)流程(舉例)*MR磁頭各品種生產(chǎn)流程詳細(xì)過程參考QCFC(品質(zhì)控制流程圖)第三章 HGA生產(chǎn)流程介紹HGA ( Head Gimbal Assembly ) 各部位名稱荷重力位Load Gram折片 Load

20、beam底片Base-plate軟線路板Trace磁頭SliderBFC(磁頭)SliderHGA(磁頭折片組合)suspension(折片)Epoxy (UV123S)Silver epoxy Potting (粘合)Wireless SuspensionsGold Ball Bond (金球焊接)Gold Ball BondingHGA General Process Flow Chart HGA 主要工序生產(chǎn)流程圖IncomingInspection 來料檢查Potting粘合Gold BallBond金球焊接Add SilverEpoxy加銀油ResistanceCheck電阻檢查DP

21、 Test動態(tài)性能測試Oven Cure焗烤爐烘干Load gramcheck荷重力測試HGA Visual外觀檢查Static Pitch/RollCheckFH Test飛行高度測試BFC cutting/folding 切BFC/折BFCpolish/Cleaning清洗Final PQC外觀檢查QA AuditQA抽檢HGA1.來料檢查(Incoming Inspection)檢查所有來料，如Slider(磁頭)、Suspension(折片或飛機仔)、BFC(Bridge Flex Cable橋線路板等，不合格品不得投入生產(chǎn)。2.加銀油(Add Silver Epoxy)在磁頭與折片之

22、間加銀油，導(dǎo)通磁頭與折片，并使靜電釋放，防止ESD產(chǎn)生。3.粘合(Potting)先將UV膠加在飛機仔俐仔片的一定位置上，再將磁頭粘合在俐仔片上，這個過程通過mounter 機自動完成。檢測: 1)外觀磁頭PAD位和飛機仔上軟線路板PAD位是否對齊、是否膠太多。 2)位置尺寸檢查檢測磁頭的粘合位置是否正確(A-B Dimension)。 3)粘合拉力測試。HGA(Head Gimbal Assembly)的工藝簡介4.金球焊接( Gold Ball Bond )用超聲波加熱熔化金線，由于表面張力，熔化的金線成球形滴在磁頭AD位和飛機仔軟線路PAD位之間，從而使磁頭與軟線路導(dǎo)通。 檢測: 1)外

23、觀金球形狀，金球之間是否短路。 2)金球拉力測試。5.HGA 外觀檢查 ( HGA Visual )根據(jù)品質(zhì)要求及時發(fā)現(xiàn)Potting與GBB工序過程中可能造成的外觀方面的品質(zhì)問題6.Static Pitch and Roll Check確保HGA的Pitch值與Roll 值符合規(guī)定的要求。 7.荷重力測試( Load Gram Check )荷重力直接影響HGA的飛行高度和其它參數(shù)，客戶對HGA的荷重力有嚴(yán)格要求，HGA的荷重力平均值應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蚪咏谄贩N的平均值，并且標(biāo)準(zhǔn)偏差越小越好，我們根據(jù)客戶的要求進(jìn)行抽測。HGA(Head Gimbal Assembly)的工藝簡介8. 烤爐烘干(Ov

24、en Cure) 在一定溫度和時間下，可使膠固化增強Potting膠的粘合力，并排出一些有害 的揮發(fā)物。9.電阻檢查( Resistance Check ) 用電阻表檢查MR電阻值，并可判定HGA是否ESD損壞，同時檢查寫電路， 讀、寫電路之間是否短路，讀寫電路與飛機仔之間是否短路。10.動態(tài)性能測試(DP Test) 模擬硬盤正常工作狀態(tài)，測試磁頭的讀寫性能參數(shù)。 主要參數(shù)有：軌道平均輻值、分辨率,不對稱度、半波寬等。11.飛行高度測試(FH Test) 利用光的干涉原理，測試磁頭正常工作狀態(tài)下的飛行高度是否達(dá)到設(shè)計要求。HGA(Head Gimbal Assembly)的工藝簡介12.切B

25、FC/折BFC(BFC Cutting/Folding) 切掉BFC尾部多余部分。并在BFC規(guī)定位置折角角度一般為9010， 以便于HSA工序焊接BFC。 13.清洗(Polish/Cleaning) 通過Polish機器磨洗HGA ，將ABS上污漬去掉。 通過去離子水超聲波震洗，將HGA上的各種臟物清洗掉，保証產(chǎn)品清潔度。14.外觀檢查(Final PQC) 100%檢查Slider、BFC、Suspension的外觀。15.QA抽檢(QA Audit) 由QA部門對HGA的外觀和其他性能進(jìn)行抽檢，采用CSP方式抽查，抽檢合 格的產(chǎn)品方可出貨。 HGA(Head Gimbal Assembl

26、y)的工藝簡介HGA主要工序生產(chǎn)流程(舉例)HGA General Process Flow(English)HGA General Process Flow(Chinese)*HGA各品種生產(chǎn)流程詳細(xì)過程參考QCFC(品質(zhì)控制流程圖)第四章 HSA生產(chǎn)流程介紹HSAAFABearingHGAAPFAHGA磁頭折片組合Voice Coil音圈Bearing軸承FPC軟線路板Arm磁頭臂HSA(Head Stack Assembly) 各 部 位 名 稱 磁頭臂的前端孔 磁頭臂的前端 磁頭臂 HGA HGA 外孔壁Ball Stacking (沖壓鉚合) Z-Height 裝入HGA 鉚合裝配孔

27、 鋼珠鉚合裝配 鋼珠 HSA General Process Flow Chart HSA 主要工序生產(chǎn)流程圖Incoming Inspection來料檢查Auto-HGA Loading裝配HGABallStacking沖壓鉚合UV Curing烘干BFC Dressing排列BFC Tab Bonding片焊接Quasi StaticTest靜態(tài)測試Conformal Coating加膠Unload卸貨DP Test動態(tài)性能測試CSP Station連續(xù)抽樣計劃Cleaning清洗QA AuditQA 抽檢Packing包裝Final PQC外觀檢查HSAHSA (Head Stack A

28、ssembly) 的工藝簡介1. 來料檢查(Incoming Inspection)對制造HSA的來料：HGA/AFA(Arm Flexcable Assembly)，制動線圈，軸承按有關(guān)文件進(jìn)行檢查，檢查合格后才能投入生產(chǎn)。檢查結(jié)果反饋給相關(guān)部門。2. 裝配HGA (Auto Loading)利用自動裝配機將HGA及平衡片準(zhǔn)確安裝至制動臂相應(yīng)位置。主要有兩個步驟：(1)將制動臂安裝至流動夾具上。(2)HGA和平衡片將由機械手安裝至相應(yīng)位置。此工序的關(guān)鍵點是HGA和平衡片的定位準(zhǔn)確程度。3. 排列BFC (BFC Dressing)將BFC嵌入相應(yīng)的制動臂槽內(nèi)，同時對齊BFC和FPC的焊接位，操作員工在10X顯微鏡下，用防靜電鉗逐個將BFC排齊。此工序的關(guān)鍵點是BFC和FPC 的對位準(zhǔn)確程度及BFC是否有外觀損壞。4. 片焊接(TAB Bonding) 將BFC與FPC焊接位用超聲波焊機焊接在一起。 此工序的關(guān)鍵點是BFC定位準(zhǔn)確度、焊接后BFC是否有離起及 FPC是否有裂紋，Bonding拉力是否符合要求。5. 靜態(tài)測試(Quasi Static Test) 此測試的目的是：(1)檢查磁頭是否有ESD產(chǎn)生； (2)軟線路板是否有損傷； (3) IC功能是否正常： (4)軟線路板與磁頭線路是否連接正確： (5)制動線