磁头产品简介课件

(新进职员培训教材)产品及生产流程简介培训内容培训目的时间安排第一章硬碟驱动器及磁头产品简介

通过HDD结构的介绍，了解磁头的工作状态及过程。

具体介绍磁头的读写原理。

2小时第二章MR磁头的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时第三章HGA的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时第四章HSA的基本生产流程通过关键工序的介绍，全面了解产品的制造过程，为岗位培训打下基础。2小时课程大纲第一章硬碟驅動器及磁頭產品簡介

一磁頭產品簡介二硬碟驅動器結构三硬碟驅動器工作原理簡介

四磁阻磁頭(MRHead)介紹

SAEProductsOverview

(磁頭產品概觀)Wafer--Slider--HGA–HSA-HDD集磁塊-磁頭-磁頭折片組合-磁頭臂組合HardDiskDrive硬碟驱动器二、硬碟驅動器結构一、硬盤驅動器結构

HDD(HardDiskDrive)FPCSystem(FlexiblePrintedCircuitSystem)軟線路板組件HDA(HeadDiskAssembly)磁頭碟片組合PCBA(PrintedCircuitBoardAssembly)印刷線路板硬碟驅動器三硬碟驅動器工作原理1)電感式写原理--电感式写功能磁极

2)磁阻式讀原理--磁阻式读功能磁极

3)磁头在硬碟驱动器内如何工作1、電感式写原理

如圖所示，寫入資料的電流訊號流經磁頭的讀寫線圈，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，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，而磁片旋轉一周所轉出的圖形路徑)。這就完成將資料存入磁片中的動作，也就是寫入動作。Howtowrite?(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→讀寫線圈→產生磁場→磁化磁芯→磁場從磁隙流出→磁化磁碟→磁信號

Howtoread?(如何读？)(磁碟磁場)(磁碟運動)MRSENSOR(磁敏感電阻)讀過程：(磁信號→電信號)碟旋轉→小磁場變化→電阻變化→電信號(信號)

SIGNALSIGNALVOLTAGE(信號電壓)CURRENT(電流)3、Howtowork?(如何工作？)与其它磁記錄設備相同，硬盤是通過磁頭對磁記錄介質的讀寫來存取信息的，而与其它磁記錄設備不同的是：硬盤片以每分鐘數千及至上万轉的速度運動，其帶動气流高速運動產生的浮力使磁頭在工作時，實際上是懸浮在盤片之上的。磁头工作时，磁头和磁碟之间的距离称为飞行高度，大约为5nm-10nm。DiskSliderFlyingHeight(~10nm)AirFlowPitchAngle四、磁阻磁頭(MRHead)介紹MR磁頭讀寫磁极电感式写功能磁极磁阻式读功能磁极磁阻磁頭(MRHead)Writegap(写隙口)MRsensor(磁敏感电阻)A-A剖面图Poletip(极尖)MRsensor(磁敏感电阻)Writegap(写隙口)SAE目前生產的磁頭有30%的GMR磁頭与25%的TMR磁头。一個磁頭的外形尺寸(長度、寬度、厚度)是規格化的，通常稱外形尺寸為4.064mmX3.186mmX0.871mm的磁頭為100%標准磁頭，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磁头发展到目前出现过AMR，GMR，TMR三种类型。磁阻磁頭(MRHead)第二章Slider生產流程介紹Slider----磁头Slider生产阶段最终产品----Slider(磁头)Slider各部位名稱磁座HousingStepArea气墊面(ABS)AirBearingSurface通气槽Airgroove焊線位(BondPad)尾隨面TrailingSurface极尖PoleTip功能區域ElementArea磁头生产流程的基本过程

WaferSliderBigBlockRowBarSmallBlockRowBar----磁条块状的Wafer首先加工成条状RowBar，进行机械切割、机械研磨、离子镀膜和刻蚀等加工，使Back&ABS的表面精度、ABS的形状和外形轮廓、喉节高度/敏感电阻等达到要求。Writegap(写隙口)MRsensor(磁敏感电阻)Poletip(极尖)Poletip(极尖)ThroatHeight(喉节高度)MRHeight磁敏感电阻高度磁条局部图MR磁头的基本生产流程之五大工序WaferMachiningLappingVacuumRowMachiningPQC/QA将条状RowBar切割成粒状的Slider对RowBar的Back&ABS面研磨达到喉节高度、MR电阻、粗糙度和外形轮廓等要求将Wafer来料切割加工，先切成块状，再切成条状的RowBar给RowBar的ABS覆盖一层DLC保护膜，用离子蚀刻的方法做出ABS的形状对Slider的尺寸和各类坏品进行检查和挑选一、WaferMachining(wafer机械加工阶段)主要工序介绍1、BackGrinding/BuffLap(磨底)

---WaferBackGrinding的目的是通過磨削Wafer的底面使Wafer的厚度滿足

SliderLength的要求。整個磨料過程大致可分為二部分:粗磨段,精磨段。2、EarSlice/QuadCut(切耳/切块)---对磨好的Wafer进行切块工序，直至将其分割成SmallBlock。3、DoubleSideLapping(双面磨)---就是将SmallBlock切的两个比较粗糙的面进行研磨以去处条加工痕，保证Block表面的粗糙度，平面度及厚度等加工精度4、BBS/RowBowSorting

---对双面磨后的Block重新固定在夹具上，加热冷却后进行弯曲度测量，以衡量一条RowBar上所有slider的排列的直线性状况5、ThroatHeightGrinding(喉節高度研磨)---对来料进行ABS面研磨，使其喉节高度保持在规定范围内，以方便RLG工序的研磨，此为粗磨过程，它以RowBar上表侧LapMark为测量点二、LappingProcess(研磨机械加工)主要工序介绍1.RLG/2.RowSeparation用胶水将PCB板粘合到带RowBar的Tool条上。通过超声波焊接方法将RowBar上RLGSensor与PCB焊接起来，将其导通，并测试焊接效果，检查短路及断路效果。然后通过PCB将RowBar的RLGSensor与研磨机上探针连接起来，测量RowBar的RLGSensor的电阻值，使研磨机在研磨过程中不断测量磁头各感应器电阻值来调校磁条的受研磨平面，控制磨削程度，以达到MR电阻。将焊线及PCB板移去，用单片磨轮

机将已做完Lapping之RowBar从上至下再分割三次，先将最上层割去，余下部分循环前工序，继续切割。

THGPCBBonding

WireBondingWireBondingTestRLGLappingGoldWireRemoveRowSeparationUntillastbar二、LappingProcess(研磨机械加工)主要工序介绍3、BackSideLapping检查上道工序来料RowBar，将RowBar固定在夹具上，然后将其放在Lapping坯上进行磨底，直到厚度磨到目标值为止4、PointScribe(划线)在RowBar上的ABS面上各粒Slider之间划线，以利于下道工序进行，为CrownTouchLapping制作准备。5、Pre-Lapping将切线后Row研磨，去除划线毛刺。并对其用震荡的方式清洗，以去除污秽。6、SSCL(单粒研磨)对冷却后rowbar放在夹具上，用相应机器进行测量其电阻值，并据此对其研磨，直到电阻值达到所测电阻要求为准。7、1/10O1ACrownTouchLapping对SSCL研磨后的RowBar，用球形坯重新研磨ABS面，以改善花痕，磨出弧度，并达到电阻目标值三、VACUUM(真空)主要工序介绍1、DLC(极尖加保護膜)

在rowbar的ABS面覆盖一层DLC(非晶碳类金钢石保护膜)，以防止极尖被腐蚀，同时可提高磁头的耐磨损性，改善磁头的CSS(ContactStartStop)性能2、Y/RPROCESS(黃房工序)

1)Laminate(过菲林)，将菲林通过敷热压接，覆在rowbar上。2)Exposure(曝光)：曝光过后，菲林被照射部分和未照射部分会产生化学性质的差异3)Developer(显像)：曝光后的rowbar放入显像液中，通过此工序后，可获得ABS图形。3、IonMilling(离子喷射蝕刻)属于一种对薄膜进行超精细加工的工艺，由氩气离子在磁场作用下对RowBar表面进行物理溅射，从而将末覆盖菲林部分蚀刻掉，形成通气槽4、RIE(反应离子蝕刻)由氟离子与Rowbar反应，在蚀刻了Shallow面后，将ABS面和Shallow面用菲林保护起来，蚀刻通气槽。这样，rowbar上就会出现我们所需要的ABS形状。四、ROWMachining(磁条机械加工阶段)1、R-HTesting(R-H測試)對MR磁頭做的最基本的測試是：當給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。在R-H测试工序中，需测磁头的电阻、输出电压、不对称度、噪声系数等参数，这些参数是磁头的读写性能参数。2、Pro(外形轮廓检查)用精密的光学测量设备测量磁头表面的外形轮廓。3、HeadParting(磁头切粒)利用高速旋转的磨轮，将rowbar切割成符合要求的Slider。4、Cleaning(清洗)去除上述工序中产生的不属于slider的附着物。五、PQC&QAAUDIT(外觀檢查&QA抽检)

来料检查检查来料是否混乱、是否有污迹。QA抽检QA用30X镜抽检Slider的五个面(除ABS)是否有坏品PQC检查用100X检查ABS面，用200X检查极尖QA抽检用100X检查ABS面，用200X检查极尖Mark检查及清洗QA抽检后包装入仓SliderGeneralProcessFlow

MR磁头的基本生产流程(举例)*MR磁头各品种生产流程详细过程参考QCFC(品质控制流程图)第三章HGA生產流程介紹HGA(HeadGimbalAssembly)各部位名称荷重力位LoadGram折片Loadbeam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) Silverepoxy

Potting

(粘合)WirelessSuspensionsGoldBallBond

(金球焊接)

GoldBallBondingHGAGeneralProcessFlowChartHGA

主要工序生產流程圖 IncomingInspection來料檢查Potting粘合GoldBallBond金球焊接AddSilverEpoxy加銀油ResistanceCheck電阻檢查DPTest動態性能測試OvenCure焗烤爐烘干Loadgramcheck荷重力測試HGAVisual外观检查StaticPitch/RollCheckFHTest飛行高度測試BFCcutting/folding切BFC/折BFCpolish/Cleaning清洗FinalPQC外觀檢查QAAuditQA抽檢HGA1.來料檢查(IncomingInspection)

檢查所有來料，如Slider(磁頭)、Suspension(折片或飛机仔)、BFC(BridgeFlexCable橋線路板等，不合格品不得投入生產。2.加銀油(AddSilverEpoxy)

在磁頭与折片之間加銀油，導通磁頭与折片，并使靜電釋放，防止ESD產生。3.粘合(Potting)

先将UV胶加在飞机仔俐仔片的一定位置上，再将磁头粘合在俐仔片上，这个过程通过mounter机自动完成。

檢測:1)外觀磁頭PAD位和飛机仔上軟線路板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确(A-BDimension)。 3)粘合拉力测试。HGA(HeadGimbalAssembly)的工藝簡介

4.金球焊接(GoldBallBond)

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位和飛机仔軟線路PAD位之間，從而使磁頭与軟線路導通。 檢測:1)外觀金球形狀，金球之间是否短路。

2)金球拉力测试。

5.HGA外观检查(HGAVisual)

根据品质要求及时发现Potting与GBB工序过程中可能造成的外观方面的品质问题

6.StaticPitchandRollCheck

确保HGA的Pitch值与Roll值符合规定的要求。

7.荷重力測試(LoadGramCheck)

荷重力直接影响HGA的飞行高度和其它参数，客户对HGA的荷重力有严格要求，HGA的荷重力平均值应当等于或接近于品种的平均值，并且标准偏差越小越好，我们根据客户的要求进行抽测。HGA(HeadGimbalAssembly)的工藝簡介

8.烤爐烘干(OvenCure)

在一定溫度和時間下，可使胶固化增強Potting膠的粘合力，并排出一些有害的揮發物。9.電阻檢查(ResistanceCheck)

用電阻表檢查MR电阻值，并可判定HGA是否ESD损坏，同時检查寫電路，读、写电路之间是否短路，读寫電路与飛机仔之间是否短路。10.動態性能測試(DPTest)

模擬硬盤正常工作狀態，測試磁頭的讀寫性能參數。主要參數有：轨道平均辐值、分辨率,不对称度、半波寬等。11.飛行高度測試(FHTest)

利用光的干涉原理，測試磁頭正常工作状态下的飛行高度是否達到設計要求。HGA(HeadGimbalAssembly)的工藝簡介

12.切BFC/折BFC(BFCCutting/Folding)

切掉BFC尾部多余部分。并在BFC規定位置折角角度一般為90°±10°，以便于HSA工序焊接BFC。

13.清洗(Polish/Cleaning)

通過Polish机器磨洗HGA，將ABS上污漬去掉。通過去离子水超聲波震洗，將HGA上的各种臟物清洗掉，保証產品清洁度。14.外觀檢查(FinalPQC)

100%檢查Slider、BFC、Suspension的外觀。

15.QA抽檢(QAAudit)

由QA部門对HGA的外觀和其他性能进行抽检，采用CSP方式抽查，抽檢合格的产品方可出貨。HGA(HeadGimbalAssembly)的工藝簡介

HGA主要工序生產流程(举例)HGAGeneralProcessFlow(English)HGAGeneralProcessFlow(Chinese)*HGA各品种生产流程详细过程参考QCFC(品质控制流程图)第四章HSA生產流程介紹HSAAFABearingHGAAPFAHGA磁頭折片組合VoiceCoil音圈Bearing軸承FPC軟線路板Arm磁頭臂HSA(HeadStackAssembly)

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BallStacking

(沖壓鉚合)

Z-Height

裝入HGA

鉚合裝配孔

鋼珠鉚合裝配鋼珠

HSAGeneralProcessFlowChart

HSA

主要工序生產流程圖

IncomingInspection來料檢查Auto-HGALoading裝配HGABallStacking沖壓鉚合UVCuring烘干BFCDressing排列BFCTabBonding片焊接QuasiStaticTest靜態測試ConformalCoating加膠Unload卸貨DPTest動態性能測試CSPStation連續抽樣計划Cleaning清洗QAAuditQA抽檢Packing包裝FinalPQC外觀檢查HSAHSA(HeadStackAssembly)的工藝簡介1.來料檢查(IncomingInspection)對制造HSA的來料：HGA/AFA(ArmFlexcableAssembly)，制動線圈，軸承按有關文件進行檢查，檢查合格后才能投入生產。檢查結果反饋給相關部門。2.裝配HGA(AutoLoading)利用自動裝配机將HGA及平衡片准确安裝至制動臂相應位置。主要有兩個步驟：(1)將制動臂安裝至流動夾具上。(2)HGA和平衡片將由机械手安裝至相應位置。此工序的關鍵點是HGA和平衡片的定位准确程度。3.排列BFC(BFCDressing)將BFC嵌入相應的制動臂槽內，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。此工序的關鍵點是BFC和FPC的對位准确程度及BFC是否有外觀損坏。4.片焊接(TABBonding)

將BFC与FPC焊接位用超聲波焊机焊接在一起。此工序的關鍵點是BFC定位准确度、焊接后BFC是否有离起及

FPC是否有裂紋，Bonding拉力是否符合要求。5.靜態測試(QuasiStaticTest)

此測試的目的是：(1)檢查磁頭是否有ESD產生；(2)軟線路板是否有損傷；(3)IC功能是否正常：(4)軟線路板与磁頭線路是否連接正确：(5)制動線圈電阻及极性是否接反。6.加膠(ConformalCoating)用UV膠將焊接位固定和保護，防止其松脫或焊點暴露在空气而產生腐蝕。此工序的關鍵點是加膠的位置及加膠量的控制。HSA(HeadStackAssembly)的工藝簡介

7.烘干(UVCuring)將加膠后的HSA通過UV爐，經過UV光照射，固化UV