用于加工读/写磁头的工具及其相关方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN96198000.1

申请日:

1996.10.15

公开号:

CN1201548A

公开日:

1998.12.09

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

专利申请的视为撤回公告日:1998.12.9||||||公开

IPC分类号:

G11B5/127; B44C1/22; H01L21/00

主分类号:

G11B5/127; B44C1/22; H01L21/00

申请人:

昆腾外围设备科罗拉多公司;

发明人:

丹·W·昆塔那; 克里斯·布露萨连; 小约翰·凯尔; 乔治那·尼尔森; 乔格·杰迈尔卡; 罗伯特·切斯那特; 威廉姆·乔布里奇

地址:

美国科罗拉多

优先权:

1995.10.31 US 08/550,945

专利代理机构:

中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人:

杜日新

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内容摘要

公开一种用于通过批处理形成气浮支承表面的工具和相关方法,该表面形成在包括多个浮动块的各个条上。该工具具有一主体构件,具有沿长度方向确定Y轴,沿宽度方向确定的X轴和沿厚度方向确定的Z轴。主体构件具有的顶面形成为面向上的Z轴基准面。主体构件还形成有Y轴校准基准面和X轴校准基准面。各排行元件为了加工定位在该工具上,其中平台的上表面结合各个条的下表面,以保证在工具上沿Z轴的适当定位。Y轴校准基准面结合一锚定的条的其中一个纵向侧面,以保证沿Y轴的适当定位,X轴校准基准面贴合各个条的第二端面,以保证沿X轴的适当定位,各个条的顶面处在一公共的平面内。

权利要求书

1: 一种用于在多个条上形成气浮支承表面的工具,该条包括多个单 个浮动块,该条是细长的并形成有纵向上相对的侧面,第一端、第二端、 顶面和底面,其中一个条是锚定的条,该工具包括: 一主体构件,具有长度定义了Y轴方向、沿宽度定义了X轴方向和 厚度定义了Z轴方向,以及一顶面,形成有一平台和第一以及第二定位 面,其中定位面之一定位于在平台上的相对侧面上; 该平台具有一形成面向上的朝向Z轴基础面的平坦上表面,以及形 成一Y轴校准基准面; 第二定位面形成为X轴校准基准面,以及 平台的上表面用于结合多个条的下表面,以提供在该工具上沿Z轴 的适当定位,Y轴校准基准面,用于结合该锚定的条中的一个纵向侧 面,以提供在该工具上沿Y轴的适当定位,以及X轴校准基准面,用于 贴合多个条中的第二端面,以提供在该工具上沿X轴的适当定位,以及 其中位于在平台上表面上的顺序的各个条具有的一个纵向侧面结合前一 定位的条,以维持在各个条之间沿Y轴的适当定位,以及该第二端面贴 合X轴校准基准面,以提供在各个条之间沿X轴的适当定位,使得在每 一个条中的多个浮动块与相邻条中的相应的浮动块沿Y轴方位定位;各 个条的顶面处在一公共的平面内。
2: 如权利要求1所述的工具,其中的X轴校准基准面沿X轴方向是 可选择移动的,以便选择性地将在平台上的各个条定位,同时维持在各 个条之间沿Y轴的取向。
3: 如权利要求1所述的工具,其中的平台形成有多个沿Y轴方向延 伸的梁形件,多个梁形件中的每一个由一个槽隔开,并形成有顶端,各 梁形件的顶端处在公共的平面内,用以支承多个条上的底面。
4: 如权利要求1所述的工具,还包括: 一顶板以可松开的方式与主体构件相结合并具有面向下的平坦的Z 轴基准面,当其要与平台上的面向上的Z轴基础面结合时直接朝向该面 向上的Z轴基准面的上方,以及其中 顶板可定位在该面向上的Z轴基准面的上方,以便结合多个条中的 每一个的顶面,当使一种粘接剂定位在该主体中的面向上的Z轴基础面 和各个条之间时,将该顶面定位在公共平面内。
5: 如权利要求4所述的工具,其中: Z轴基准面形成有多个沿Y轴方向延伸的梁形件,多个梁形件中的 每一个由一个槽隔开,并形成有一底端,各梁形件的底端处在一共有的 平面内,以及 当顶板定位在该主体构件上方时,顶板中的各梁形件的底端结合其 位置直接面对平台上的各梁形件位置的各个条的顶面。
6: 如权利要求4所述的工具,其中: 当将顶板安装到主体构件上时,在顶板上的Z轴基准面和平台上的 Z轴基础面之间形成有间隙;以及 该间隙尺寸的确定,使其足以包围定位在平台上的多个条。
7: 如权利要求6所述的工具,其中平台偏置于第一和第二定位面的 下方。
8: 如权利要求1所述的工具,其中的主体构件有一底面,该底面其 中形成有一腔,其尺寸与所述平台共同伸展,用于改进与平台的热传输 特性。
9: 如权利要求1所述的工具,其中的Y轴校准基准面包括两个Y轴 基准用销,由平台的上表面向上伸出,该Y轴基准用销具有在与另一方 彼此对准定位时用的结合面,以提供对于锚定的一个条沿Y轴的适当定 位。
10: 如权利要求3所述的工具,其中 交替的各梁形件由各槽隔开,使得每个梁形件直接位于多个浮动块 的其中之一的下方;及 交替的各槽由各梁形件隔开,使得每个槽直接位于相邻的浮动块之 间,以使各个浮动块能与各个条分开。
11: 如权利要求8所述的工具,其中: 该腔包括后壁、相对的端面侧壁和相对的侧壁; 相对的侧壁沿它们的长度方向与后壁相交并由其向主体构件的底面 按一定角度向外延伸;以及 后壁具有一纵向轴线并形成有一沿纵向轴线延伸的脊,该后壁由该 脊至侧壁的交汇处向每一侧倾斜下去。
12: 一种在多个条中的每一个上形成气浮支承表面的方法,每个条包 括多个单个的浮动块,每个条有第二端和顶面,该方法包括的步骤有: 提供一具有平台的工具,该平台定义有X轴、Y轴和Z轴基准面; 将各个条安装在平台上,使每一个条上的每一浮动块同一取向,沿 X轴和Y轴方向对应于相邻的条中的浮动块; 移动各个条的顶面,使每个条的顶面处在所有其它顶面的一个共有 的平面内,提供沿Z轴的取向; 在多个条安装到平台上的同时,在各个条中的每个浮动块上形成气 浮支承表面; 在每一个条中的各浮动块之间锯断多个条 由平台取下各个浮动块。
13: 如权利要求12所述的方法,其中该方法还包括的步骤有: 在平台上安装各个条前将粘接剂涂到平台上; 在平台上安装各个条前加热粘接剂,以及 将各个条压入到粘接剂中,以使每一个条的顶面处于一公共的平面 内。
14: 如权利要求13所述的方法,其中该方法还包括的步骤有: 在各个条已压入到粘接剂后重新调节沿X轴的取向。
15: 如权利要求12所述的方法,还包括的步骤有: 在该工具中邻近平台并位于平台之后形成一个腔; 在实行安装步骤的过程中利用该腔加热平台;以及 在实行形成步骤的过程中利用该腔冷却平台;
16: 一种用于在一个条上形成气浮支承表面的工具,该条包括有多个 单个的浮动块,为细长形并形成有纵相对的侧面、第一端、第二端、顶 面和底面,该工具包括: 主体构件,具有长度定义了的Y轴方向、宽度定义了X轴方向和厚 度定义了Z轴方向、一顶面,形成有一平台和第一及第二定位面,平台 相对侧面的每一个上定位有定位表面之一; 平台具有的一平坦上表面形成面向上的Z轴基础面,并形成一Y轴 校准基准面; 第二定位面形成X轴校准基准面;以及 平台的上表面用于结合该条的下表面以便提供在该工具上沿Z轴适 当定位;  Y轴校准基准面,用于结合各个条中的一个纵向侧面,以便提 供在工具上沿Y轴适当定位;以及X轴校准基准面,用于贴合该条的第 二端面,以便提供在工具上沿X轴适当定位。
17: 如权利要求8所述的工具,还包括: 一固定装置,由其延伸有凸起部分,该凸起部分具有外壁并可容纳 在该腔中,以便在凸起部分的外壁和腔的各壁之间形成间隙;以及 一密封件,形成在固定装置和主体构件的底面之间,以隔离该间隙。

说明书


用于加工读/写磁头的工具及其相关方法

    本发明涉及一种用于加工记录磁头的工具。更确切地说,本发明涉及一种用于按批加工以便在读/写磁头上形成气浮支承表面的新颖和改进的工具以及相关方法。

    用于在浮动块上形成气浮支承的常规机加工方法可能已不再使用,因为对于在读/写磁头或浮动块上的甚小尺寸地气浮支承结构要求严格的公差。为了在浮动块上形成气浮支承结构已经研究改进了很多方法,它们需要采用更先进的技术例如当代在集成电路加工中采用的光刻技术。一种方法是等离子加工导轨法即“PDR”加工方法。该PDR加工方法在磁盘驱动器性能特别是在用在磁盘驱动器中的读/写磁头的性能方面的几个关键性改进上是起作用的。

    在一个条被分成各个浮动块之前,当各浮动块仍然综合在一起包括在一平直且薄的条中时,要确定在各浮动块上的气浮支承结构形状。然而,当将PDR加工技术应用于各单个条时,还带来一系列的制造问题,因为需要薄膜涂覆(光敏抗蚀剂沉积层)、掩膜对准和蚀刻步骤。一个PDR处理单元效率是很低的,因为单个条操纵是耗时的,各个条会有很高的损坏危险,因为每个都是易碎的,在进行PDR处理时要单独操纵几次,以及导致逐个条形成的气浮支承结构形状在很宽的范围变化。因此,虽然为了形成所需的气浮支承表面PDR加工处理是必须的,由于寿命、成本和效率问题使对于这些薄而窄的条采用PDR加工处理已受到限制。

    在本技术领域中还缺少一种以批处理方式用于在多个形成有各个浮动块的条上形成气浮支承结构形状的工具和相关的方法。这样一种工具应能保在很多个条的范围内得到均匀的处理结果、高的产品合格率,以及使由于频繁操纵引起的排行元件损坏的危险降低。

    本发明的主要目的是提供一种用于对读/写磁头按批机加工和等离子加工处理的工具。

    本发明的另一目的是提供一种工具其能使在具有各浮动块的条上对气浮支承特征部分进行PDR加工处理过程中均匀涂覆光敏抗蚀剂。

    本发明的再一目的是提供一种工具,其能在对气浮支承特征部分进行PDR加工处理时群校准和曝光能力。

    本发明的再一目的是在读/写磁头上形成气浮支承断面的过程中降低操纵带来的损害和去掉几种操作。

    根据如下的介绍和附图将会使本发明的其它目的变得更明显。

    在一用于在多个条上形成气浮支承表面的工具中使本发明得以体现,各个条是细长的,并形成有纵向相对的两侧面,第一端和第二端,顶面和底面。各个条每个包括多个单个的浮动块。

    该工具包括:一主体构件,具有长度定义了的Y轴方向、宽度定义了x轴方向和厚度定义了的z轴方向。该主体构件的顶面形成有一平台,第一和第二定位面,每个位于在平台的相对侧面上。平台具有的平直上表面形成为一面向上的z轴基础面,平台还形成有Y轴校准基准面。第二定位面形成x轴校准准基准面。

    为了加工各个条定位在该工具上,其中平台的上表面结合多个条的下表面,以保证在该工具上沿x轴适当定位。Y轴校准基准面与一锚定的条中的一个纵向侧面结合,以保证沿Y轴适当定位,x轴校准基准面贴合多个条的第二端面,以保证沿x轴的适当定位。定位在平台上表面上的顺序的各个条的一个纵向侧面贴靠先前定位的一个条以维持各个条之间的沿Y轴的适当定位;每一个条的第二端面贴合x轴校准基准面以保证在各个条之间沿x轴适当定位,使得在每一个条中的各浮动块与相邻各个条中对应的浮动块沿Y轴方向定位,以及各个条的顶面处在一共有的平面内。

    x轴校准基准面是可选择移动的,以便将各个条选择性地定位在平台上,同时维持在各个条之间的沿y轴的取向。

    平台可以形成有多个沿Y轴方向延伸的梁形件。每个梁形件由一个槽隔开并具有一顶端。各梁形件的顶端处在一共有的平面内,用以支承多个条的底面。

    一顶板以可松开的方式可与主体构件结合。顶板形成有面向下的平直的z轴基准面,当顶板结合到主体构件上时,其z轴基准面直接朝向在平台上的面向上的z轴基础面,以便当将粘接剂置于主体构件的面向上的z轴基础面和各个条之间时,将各个条的顶面定位在一共有的平面内。

    主体构件具有一底面,该底面中又可形成一个腔,其尺寸随平台共同扩展,用于改进对平台的传热特性。

    还公开了一种利用该工具的相关方法,以便在多个排行元件中的每一个上形成气浮支承表面。该方法包括的步骤有:提供一具有形成x、y和z轴基准面的平台的工具;将各个条安装在平台上,使在每一个条上的每一浮动块相同取向,沿x和y轴方向对应于在各相邻的条中的浮动块;移动各个条的顶面,使每一个条的顶面处在与其它顶面共用的平面内,以保证沿z轴取向,在多个条安装在平台上的同时,在各个条中的每个浮动块上形成气浮支承结构;在每一个条中的各浮动块之间锯断多个条,以形成单个的浮动块,以及由平台上取下各单个浮动块。

    通过理解下面概要介绍的附图,对本发明有代表性的优选实施例的如下详细介绍和所提出的权利要求,可以更完整地认识本发明和其范围。

    图1是安装到磁盘驱动器的转臂上的读/写磁头的透视图,表示在读/写磁头上的包括一些导轨的气浮支承结构外形。

    图2是图1中所示的读/写磁头的放大透视图,表示利用等离子加工导轨(PDR)法加工和机加工局部形成的结构外形。

    图3是一个条的局部放大的透视图,表示在正面上的多个线圈回路以及在顶面上的对准标志。

    图4是以X、Y和Z坐标参照系统表示的本发明组合(gang)工具的示意图。

    图5是利用本发明的工具的制造过程的流程图。

    图6是本发明的组合工具的分解图,表示该组合工具、横向基准位置围栏、顶板、多个条(每个包括多个读/写磁头)以及片状粘接剂。

    图7是本发明的组合工具的透视图,表示在组合工具的后侧形成的一个腔。

    图8是一结合本发明的组合工具使用的电阻加热器的透视图。

    图9是结合本发明的组合工具使用的固定装置和密封环的分解图。

    图10是顶板的放大透视图,表示Z基准面和一对凹槽。

    图11是运用本发明的组合工具的操作过程的流程图。

    图12是本发明的组合工具的透视图,表示位于在组合工具顶面上的片状粘接剂。

    图13是本发明的组合工具的透视图,表示位于在组合工具顶面上的多个条,每条包括多个读/写磁头。

    图14是本发明的组合工具的透视图,表示组合工具及其上安装的顶板。

    图15是如在图17中所示的本发明的放大透视图。

    图16是本发明的组合工具代表性的分解图,表示组合工具,粘接剂片、一条读/写磁头,横向定位围栏和顶板。

    图17是沿图14中的断面线17-17所取的断面。

    图18是本发明的组合工具的透视图,表示组合工具及其上安装的顶板以及通过一些槽缝插入的用于调节围栏的叉形结构件。

    图19是沿图20中的断面线19-19所取的放大断面图。

    图20是本发明的组合工具代表性的断面图,表示位于在组合工具背部形成的腔中的背部板面和密封环。

    图21是本发明的组合工具的代表性的局部断面图,表示位于在由一些凹槽隔开的多个梁形件的顶部的粘接剂片,以及位于在粘接剂顶部上的一个条。

    图22是本发明的组合工具的局部代表性的断面图,表示位于在多个条顶面上的粘接剂片位于粘接剂顶面上一个条,以及位于该条的顶面上的光敏抗蚀剂层。

    图23是本发明的组合工具的局部代表性的断面图,表示位于该条的一顶面上的形成图形的光敏抗蚀剂层。

    图24是本发明的组合工具的局部代表性的断面图,表示PDR加工方法中的等离子蚀刻之后该条上的结构形状。

    图25是本发明的组合工具的局部代表性的断面图,表示在PDR加工方法中的蚀刻步骤之后对各个条上机加工的锯以及沟槽切口之间的位置关系。

    图26是本发明的组合工具的局部代表性的断面图,表示通过PDR加工和机加工形成的各单个读/写磁头。

    图27是本发明的组合工具的放大局部代表性的示意图,表示位于组合工具上的各个读/写磁头。

    首先参阅图1,该图表示安装在支臂34上的具有通过PDR加工和机加工形成的气浮支承表面32的类型的读/写磁头或浮动块。正如公知的,需要一定形状的气浮支承表面32,以便在浮支动块30和旋转的磁盘媒体(未表示)之间产生气浮支承作用。

    参阅图2,该图更详细地表示气浮支承表面,其包括一对导轨36;一些台阶38,形成在导轨的每一侧并且位置低于导轨的顶面40;以及一中心沟槽42。用于对记录媒体(未表示)读写数据的线圈回路44形成在浮动块的正面46。

    在制备浮动块30时,多个单个的线圈回路44按排序的行列矩阵形式形成在一个盘(puck)(未表示)的顶面上。该盘(puck)被锯成各条48,每一条包括多个线圈回路44,由图3可清楚地看出。在该条48中的每一线圈回路44具有在一相邻侧面面形成的对应的气浮支承表面并变成为一浮动块30,该表面是在部分由PDR加工过程中形成的。对于取向问题,进行更详细的介绍,每一条48具有一正面50,在其上定位多个线圈回路44,还具有加工形成为气浮支承表面的顶面52和底面55。每个细长的条48还形成相反的纵向侧面53、相反的第一端部54和第二端部56,以及在该条48的顶面58上与该条的每个第一端部54和第二端部56邻近的对准标志58。各个条48是由碳化钛氧化铝构成的。每一个条48沿正面50的长度方向包括多个线圈回路44,最好为28个。

    为了由该条48制备一浮动块30,该条48的顶面必须进行加工以便形成与每一线圈回路44对应的所需气浮支承表面32,每组线圈回路和相关的气浮支承表面32必须彼此分开以便形成单个的浮动块30。为了避免由于单个处理每一个条48而使效率下降,本发明的组合工具60(图6)作了改进。以便能在一次之中对多个条48进行成批加工处理。

    利用PDR和手机加工处理对各个条48进行成批加工需要沿X轴62、Y轴64和Z轴66方向将各个条48彼此精确对准,如图4中所示。x轴是沿主体构件的宽度取向的,Y轴是沿主体构件的长度取向的,Z轴是沿主体构件的厚度取向的。

    各个条48必须沿它们的长度彼此相邻定位,这样在每个条48的正面上的多个线圈回路44(图3)就与在每一个相邻的一个条48中的线圈回路44共同扩展并精确对准。这样就满足了沿x轴62的对准要求。此外,重要的是,各个条48要这样定位,即在各相邻回路44之间彼此共同扩展的线圈回路44以与该条48的长度成直角的方式对准,用以使在浮动块30上的气浮支承适当对准。这样就满足了沿Y轴64的对准要求。每一个条48的顶面52必须与在该批中的每一其它的条48的顶面52相齐平,使得各顶面52保持在同一平面内,满足了沿Z轴的对准要求。

    对于在PDR和机加工处理过程中的几个步骤都需要将多个条48精确定位,正因如此,必须设计组合工具以便易于在每个处理步骤中使用,以及提供一个平台,用以在各处理步骤之间能安全操纵这些条,无大的损坏风险。PDR加工处理采用在本行业公知的光刻和蚀刻方法,以形成具有密配合容差的各气浮支承表面。机加工处理采用本技术领域公知的研磨或锯加工。

    图5总地表示在通过PDR处理利用组合工具对各个条48进行成批处理时的概要操作。方块68代表将各个条48安装在组合工具60上,其方式按照上面简单介绍的以及下面更完整介绍的。接着按照PDR方法利用光刻和蚀刻方法对各个条48进行加工处理。以便形成气浮支承表面32,如在方块70所表示的。然后进一步形成气浮支承表面32,并通过机加工将各个条分成为各单个的浮动块,如在方块72所表示的。最后,由组合工具60取出各单个的浮动块30,如在方块74中所表示的。

    参阅图6和图7,本发明的组合工具60包括主体构件76,其具有顶面78、底面80,它们一起形成厚度;纵向上限定长度的相反的二端第一端82和第二端83;以及横向上限定宽度的相反的二个侧面84。位于在相反的二侧面84之间的是位于中间的平台结构86。在组合工具60的顶面78中形成第一定位面88和第二定位面90,以及沿工具60的二横向侧面84延伸在相反的二端82和83之间。第一定位面88形成有螺纹孔92,用于接纳一带螺纹的紧固件94,如下所述。第二定位面90形成有多个螺纹孔96、98,每个用于接纳带螺纹的紧固件94,下面将进一步介绍。

    继续参阅图7,组合工具60中的主体构件76形成有邻近底面80的下部部分100,该下部部分100具有的外表面102沿主体构件76的周边104朝上朝向倾斜。主体构件76中的朝上朝内倾斜的下部部分100的特定形状用于在进行各种处理步骤的过程中为了牢固地固定组合工具60按照需要容纳在顺应形状的容座(未表示)中。

    再来参阅图6,组合工具60中的中央平台86总体形成一平直的上表面87,接着再形成一朝上面向Z轴的基准面89。更确切地说,是在相反的二端82之间延伸的,在组合工具60上沿长度方向取向的多个平行的梁形件106。各梁形件106延伸横过平台86的宽度处于第一定位面88和第二定位面90之间。各梁形件106由横过平台宽度的位于在各相邻梁形件之间的凹槽108所隔开。各梁形件106沿它们的长度方向是连续的,朝上延伸形成平直的顶端110,其横截面为矩形(图15)。所有梁形件106的顶端110处在遍及平台86的宽度和长度范围的一个平面内。

    继续参阅图6,一对Y轴基准用销112位于在平台上处在组合工具60的第一端82,并构成平台86的上端114。二Y轴基准用销112最好为实心圆柱形形成有贴合表面113,并稍微延伸高于梁形件106的顶端110。Y轴基准用销112在平台86上的位置使得当将该条48定位在平台86上以便贴住Y轴基准用销时,使该条48的方向垂直于梁形件106和凹槽108的长度方向。Y轴基准用销形成一锚定件,利用它当将各个条48置于平台上时使各个条48沿Y轴64的方向取向。以与Y轴基准用销贴住定位的该条48被称为“锚定”的条。

    各个条48按照对于PDR和机加工处理所要求的沿X轴62、Y轴64和Z轴66适当取向和定位,将它们定位在平台86的顶端110上。图4表示,X轴62是沿组合工具的宽度方向取向的,在相反的二侧面84之间的一条直线上;Y轴64是沿组合工具60的长度方向取向的;Z轴66是沿与X轴62和Y轴垂直的方向进入并离开底面80和顶面78通过组合工具66中的主体构件76取向的。

    参阅图7,图中示有一形成在组合工件60的底面80中的腔116。腔116中心位于在组合工具60的底面80上,并且其尺寸随平台86共同扩展腔116用于有效地加热和冷却平台86,下文将予介绍。腔116形成有一对在纵向上相对的端面侧壁118,一对横向上相对的侧壁120以及一后壁122。二侧壁120由后壁122按一定角度向上向外倾斜,而端面侧壁118由后壁122垂直延伸。后壁122形成为沿腔116的纵向轴线纵向延伸在端面侧壁118之间的脊124。后壁122由脊124朝向与侧壁120的交线向下向外倾斜。腔116因此形成一横向定向的和纵向延伸的M形。腔116的形状是特定设计的,以便按照需要形成均匀的热分布和保证冷却能力。

    如在图6、12、13和16中所示一纵向槽126沿着组合工具60的长度方向延伸在第二定位面90和平台86的边缘128之间。槽126的外壁130由第二接触面90向下延伸到槽126的底面132,形成沿X轴的校准面。该沿X轴的校准面平行于在平台86中的梁形件106。

    图8表示用于在粘接过程中加热平台86的电阻加热元件134。电阻加热元件134设计得适配装入腔116,以便有效、安全地加热平台86,下将进一步介绍。电阻加热元件134包括一对细长圆柱形加热元件136,它们由延伸在二圆柱形元件136之间的一对横接元件138隔开。每个加热元件136封装在导热覆盖件137之中。每个覆盖件137的形状与该腔116与之接触的部分一致。二加热元件136按照规定的尺寸隔开,使得在使用过程中每个覆盖件137沿腔116的每一纵向侧面接触侧壁120和后壁122。电阻加热器134按照公知的方式启动使用和控制。虽然在这里电阻加热器134是按照独立的结构表示的,但也可以置入一固定装置中(未表示),在粘接操作过程中组合工具就放在该装置上。在这一实施例中,加热元件136嵌入腔116,如在图14和17中所示。

    参阅图6和10,介绍顶板140。顶板140用于在各个条48安装在平台86上之后将各个条48的顶面52对齐。顶板140的形状与组合工具60相似,它包括的矩形主体构件142具有顶面144、底面146,两个纵向上相反的端面148以及两个横向上相反的侧面150。位于在二相反的侧面150之间的是中心位于Z轴的基准面152。

    参阅图10,在顶板140的底面146上形成有第一定位面154和第二定位面156,它们沿顶板140的横向侧面150延伸在二相反的端面148之间。第一定位面154形成有一螺纹孔150,用于接纳带螺纹的紧固件,下面将介绍。第二定位面156形成有一螺纹孔160,用于接纳一带螺纹的紧固件94,(下文将进一步介绍),还有一通孔162。第一定位面154形成有邻近每一端面148的二间隔薄片164,第二定位面156形成有一个沿第二定位面156的长度方向处在中心位置的薄片166。薄片164、166具有预定的尺寸厚度。沿顶板140的长度方向形成有细长的凹槽168,其位置处在第二定位面156和Z轴基准面152。第一和第二槽170形成在第二定位面156中,每个槽由凹槽168延伸通过顶板140的外缘172。

    参阅图10,顶板140的Z轴基准面152包括多个在顶板140上沿长度方向取向的平行的梁形件174,延伸在二相反的端面148之间。各梁形件174延伸在第一校准面154和第二校准面156之间,分布在Z轴基准面152的宽度范围内。各梁形件174由位于在各相邻梁形件174之间且分布在Z轴基准面152的宽度范围内的各槽176所隔开。梁形件174沿它们的长度方向是连续的,向下延伸形成平直的底端178,横截面呈矩形(图15)。每个梁形件174的底端178处在沿Z轴基准面152的宽度和长度范围内分布的一个平面内。

    在图6、13、16、17和19中示有一具有L形横截面的细长的围栏元件180。该围栏元件180形成有一向下延伸的角边182和一横向延伸的角边184,这些角边成直角整体形成在一起。横向延伸的角边184形成有底面186、面向外的贴合面188、以及一贯通角边184形成的斜孔190,用于接纳一紧固件94。向下悬垂的角边182形成有一贴合面192以及一外校准面194,它们彼此平行。围栏元件180与平台86具有相同的长度。

    围栏元件180中的向下悬垂的角边182以可移出的方式容纳在组合工具60上的凹槽126中,并使外校准面194结合X轴校准面130。横向延伸的角边184与第二定位面90相贴合,一个紧固件94例如螺栓通入到分别在角边184和第二接触面90中的对准的孔190和98中,以围栏180的外校准面194与X轴校准面130相结合的方式,将围栏180以可松开的方式固定到组合工具60上。由于外校准面194和贴合面192彼此平行,以及外校准面194和x轴校准面130彼此完全接触,X轴校准面130在接近平台86的位置处其功能由贴合面192代表如图17所示。

    图9表示用于在PDR加工处理过程中的蚀刻步骤期间冷却组合工具60的固定装置196和密封件198,该过程下文将介绍。固定装置的第一表面200形成有一凸起部分202,它的形状与腔116的形状成镜像关系。然而该凸起部分202的尺寸刚好小于腔116。固定装置196形成有围绕凸起部分202的周边延伸的凸缘204。

    如图20所示,凸起部分202与腔116的各侧壁118、120、122非常接近配对,当将组合工具60安装到固定装置196上时,凸起部分容纳在腔116的内部。连续的密封件198位于在固定装置196上的凸缘204和组合工具60的底面之间,围绕腔116形成一不能透过的密封。

    密封件198还应具有适当的尺寸,即当将组合工具60安装在固定装置196上时,凸起部分202适配装入腔116,在凸起部分202和腔116的各侧壁118、120、122之间形成间隙208。间隙208的尺寸小于在蚀刻过程中用作冷却剂的氦的平均自由行程。

    下面详细介绍组合工具60的功能特征以及其它结构细节。然而,简而言之,在使用中各个条48的适当在组合工具上定向是通过:利用将一端面56贴靠由围栏180中的贴合面192代表的X轴校准面130各个条48定位在平台86上。各个条48还依靠Y轴基准用销112对准。于是,各个条48相对于平台86在X轴62和Y轴64的方向正确地定向。然后将顶板140定位于组合工具60上方,即在顶板140的定位面154和156上的薄片164和166分别贴合在组合工具60上的第一和第二定位面154和156。在顶板140上的梁形件174的底端178贴合各个条48的顶面52,以将各个条48的顶面52定位于一个平面内。在顶板140上的梁形件174的底端178由在组合工具60上的梁形件106的顶端110隔开一为此目的特别预定的距离,下面将进一步介绍。

    在图11中表示了在形成气浮支承表面32的过程中利用组合工具60对各个条进行成批处理的方法,下面将进一步详细介绍。

    首先,如在图11中由210所示,按照上述将围栏元件180定位在组合工具60上,使外校准面194贴合X轴校准面130。然后利用该通过斜孔190进入孔96定位的可松开的紧固件94将围栏元件180固定到组合工具60上。围栏元件180形成有用于将各个条48在平台86上沿X维方向对准的贴合面192。参阅图17,将组合工具定位在电阻加热器134上,以使加热器然后定位在组合工具60的底面80上形成的腔内部(如上所述),并且启动以有效和隔离的方式加热平台86,不影响操作者。专门设计的腔116的形状保证平台的均匀热分布。参阅图11中的步骤212,以及图14和17。

    然后将一片状粘接剂214置于在组合工具60中的平台86上,如在图11中的步骤216所表示的以及在图12中所表示的。该片状粘接剂214是一种热熔性粘接剂,它的粘接粘度易于由电阻加热器134进行控制,使得各个条48易于移动以便精确定位。热熔性粘接剂214是具有预定尺寸的预切割片,适于装到台86上,其包括具有一定尺寸始终在粘接剂214中均匀散布的微粒218,下面将介绍。在组合工具60的底面80上形成的腔116的形状与电阻加热器134的综合作用保证在平台86范围内的均匀热分布,使得粘接剂214稳定地熔化,可以密切控制粘接剂粘度。

    各个条48然后通过人工置于粘接剂214上,如在步骤220所表示的,及图13和20所表示的。通过与Y轴基准用销112相接触将第一条定位在平台86的顶端82上,即第一条48的相反的二端贴住Y轴基准用销112,以便确立适当的Y轴上的位置。然后将第一个条48滑向在围栏180上的贴合面192,直到该条48的端面56接触该贴合面192。这样就将该条48沿X轴方向适当定向的方式定位。以相似的方式将其它各个条48定位在平台86上,每一后续的条48位置靠住前面的一个条,从而确定沿Y轴的正确位置。然后沿X轴方向移动每一个条48以便接触贴合面192,以此确定沿X轴的正确位置。

    按照这种方式,在每一个条48上的多个线圈回路44中的每一个都相对于在每一相邻的条48中的对应线圈回路44定位。于是线圈回路44构成精确隔开的在各相邻的条48之间沿组合工具60的纵向平行定向的各列。这些平行的各列的构成对后面的加工处理是关键性的。

    在组合工具60中的平台86上的梁形件106的间隔也是十分关键的,如在图15和25中所表示的。沿平台86表面分布的梁形件106隔开,这样当各个条48定位在各梁形件106的顶端110上以及贴合在最终的沿X轴的位置处的贴合面192上时(图19),梁形件106的顶端110直接位于在该条48中的每一线圈回路的下方。因此,在各梁形件106之间的槽108直接位于在该条48上的每个顺序的线圈回路44之间间隔的下方。

    在该条布置操作过程中,粘接剂214维持在特定的温度下,这样它的粘度就适合于将该条48固定到平台86上,不会影响该为了将该条48贴靠相邻各个条48及贴合面92正确定位所需的轻微移动。最好,将40个条粘接到组合工具60的平台86上,以便能够在一次之中通过PDR和机加工处理对各个条48进行处理。

    然后将顶板140定位在组合工具60上方并下降到其上,如在图11中的步骤222和图14和17中所表示的。下降顶板140,使顶板140上的各薄片分别接触在组合工具60上的第一定位面88和第二定位面90,将顶板140上的梁形件174的底端178正确地位于各个条48上方。将顶板140上的梁形件174的底端178结合各个条48的顶面52,并使各个条48中的每一个的顶面52相齐平位于在一个平面内,如前所述。由于各个条48落坐于粘接剂上,因而可实现某种调节。

    顶板140上的各梁形件174由各槽176所隔开,这样梁形件174的底端178在各个位置接触该条48的顶面52,在这些位置之间在后面的加工处理中要形成各导轨36,如在图15中所示,使得不可能损坏线圈回路44。梁形件174与各个条48的布置沿横向走向,因此,按照要求平稳地迫使各个条48进入粘接剂214中,形成多个条48组成的平直表面。

    利用接纳围栏180的,形成在顶板140中的尺寸精确的凹槽168,将顶板140相对于组合工具60适当地定向。

    通过使可松开的紧固件94穿过在顶板140上的第一定位面154和第二定位面156中的孔158和160定位,并由在组合工具60的第一定位面88和第二定位面90中形成的对应孔92和98所接纳将顶板140以可松开的方式固定到组合工具60上。正因如此,当顶板140定位在组合工具160上并向下紧固时,在顶板140的第一定位面154和第二定位面156上的薄片164、166完全贴合在组合工具60上的第一定位面88和第二定位面90。

    在这一位置下,在顶板140上的梁形件174的底端178和组合工具160上的梁形件106的顶端之间的间隙224的尺寸是十分关键的。间隙224等于在粘接剂片214中存在的一定尺寸的微粒218的直径加上该条48的厚度。当在顶板140上的梁形件174的底端178接触并下压到该条48上时,该条48可沿向下的方向移动,直到接触在粘接剂214中的微粒218中,于是阻止该条48的进一步向下移动。由于各该条48具有相同的厚度,使各个条48的顶面52在相邻的一个条48之间以齐平的方式定位,因此,所有的条48的顶面52处在一个平面内。这样就满足了Z轴方向上的要求。

    在将顶板140仍然装在组合工具60上时候,提高加热器134的温度,又提高了粘接剂片214的温度,由高粘稠度变为近于液体状态。在这时,松开将围栏180固定到组合工具60上的紧固件。在顶板140中的孔162成为紧固件94的通道。然后使用一叉形结构件226将围栏180重新校准,以保证与该条48的适当接触,用以沿X轴方向适当定位,如步骤228所示。

    如在图18和19中所示,叉形结构件226包括两个由一基体件232延伸的平行的叉部230。二叉端230按照与顶板140中的二槽170的精确的相同距离分开。叉端230的形状严格适配伸入槽170中,以便利用槽170将非轴线方向的移动降低到最小。二叉端具有相同的长度使得当它们插入通到槽170中时,二叉端230同时接触围栏180的横向角边184的面向外的表面188。二叉端通过槽170进一步插入使围栏180朝平台86移动,因此,使外校准面194与X轴定向面130相脱开。随着围栏180朝平台86移动,与贴合面192接触的该条48沿相同的方向移动。围栏180朝平台移动直到该贴合面192接触平台的外缘234。围栏180的这种重新调节对直到此点产生的该条48的横向移动进行补偿,并将该条48置于在梁形件106上方的最终位置(图15)。然后通过上紧该紧固件94使围栏180重新固定到组合工具60上,二叉端230由槽170移出。

    将组合工具60由加热器134取下,以使加热器覆盖件137与腔脱开,使与顶板140仍然结合的组合工具60例如通过放置一冷却板(未表示)上由底部向上冷却,如在步骤236所示。随着粘接剂214由底部向上冷却,各个条48便固定在正确的沿X轴62、Y轴64和Z轴66的位置上,以便进一步加工处理。各个条48的顶面52处在一个平面内,在每一个条48上的线圈回路44如上所述被适当地定位。一旦粘接剂214已固定,取下顶板140和围栏180,以便露出已对准的各个条48(图21),如在图11中的步骤229所示。

    然后利用旋转涂敷或其它公知的方法将光敏抗蚀剂238涂在各个条48的顶面52上,如在图11中的步骤240和图22中所示。由于所有安装在组合工具60上的各个条48适当地对准,由各个条48的顶面52形成的整个平面可以在一次相同的操作中涂上光敏抗蚀剂238。

    在将抗蚀剂238涂好之后,以公知的方式将一光栅或掩膜(未表示)在平台86上方校准,以便形成导轨36,在这一实例中在一次之中在由多个条48的顶面52形成的平整表面上全都形成导轨。在图11中用步骤242表示这一切。对于气浮支承表面32的其它结构可能需要每一个条单独校准。

    利用一位于在顶板52上的该条48的每一端54、56的基准校准标志58将掩膜对准在各个条48的上方。每一个条48具有校准标志58,然而在这一实例中,由于各个条48彼此精确地对准,掩膜仅需要在一个条48上的校准,最好将第二十一个条48用作校准条。

    利用对准的和处于各个条48上的光敏抗蚀剂238上方的掩膜,按公知的方法例如用紫外线对光敏抗蚀剂曝光。通过喷施显影剂或浸入显影液箱以便按公知方式除去已曝光于紫外线的抗蚀剂,除去掩膜和使已曝光的抗蚀剂显影。未曝光的抗蚀剂238保留在要形成为导轨36的位置,这些位置沿平台86的长度的梁形件106的方向连续地分布在每一个条48上,如在图23中所示意表示的。

    在该条结合部(220)产生的各个条48的顶面52的分布形状保证所需的平整表面,这是为了高质量地涂敷抗蚀剂逐个条一致优异地蚀刻所需要的。在这一实例中在组合工具60上的各个条48于是对准并利用全范围的掩膜来曝光。单个条校准方式使所有各个条48同时对准,并处在所需校准允许误差范围内。此外,由于平整表面的分布形状,曝光的焦距对逐个条是恒定的,导致能均匀地控制线条宽度。组合工具60的尺寸和规格使得能利用标准的摄影器具和设备。粘接剂214不受显影剂的影响。

    接着利用等离子反应加工最好在电子回旋加速器谐振式蚀刻器中对各个条48进行蚀刻,如在步骤244中所示的。众所周知,在蚀刻步骤进行期间,没有由光敏抗蚀剂238覆盖的材料被除去,而在光敏抗蚀剂238下方的材料不受影响形成导轨36,如图24中所示。可以使用深色暗区的遮蔽件(未表示)来覆盖除去要蚀刻的各个条48部分之外的线合工具60的所有部分,这样就消除了蚀刻环境对于组合工具60表面的有害影响。

    为了保证所需的蚀刻过程和结果将组合工具60冷却是十分关键的。在组合工具60的底面80上形成的腔116对于进行这种冷却是十分关键的。冷却和均匀的温度控制影响蚀刻的均匀性以及抗蚀剂对基片的蚀刻的选择性。组合工具60越冷会使抗蚀剂腐蚀速度越低,使得能够利用较薄的抗蚀剂涂覆层,这又保证更好地校准控制和分辨率。组合工具60的尺寸和结构使得在蚀刻处理中一次能操作多个组合工具60。这一因素与各个条的紧凑间隔使得能进行高数量低成本的处理。

    在蚀刻过程中,将组合工具60置于具有与腔116的形状相配合的凸起部分202的固定装置上,如图20中所示。形成在凸起部分202和腔116的后壁122、侧壁120及端面侧壁118之间的间隙208是十分关键的。为了达到预期的冷却效果,重要一点是在两个表面之间的间隙(208)尺寸如上所述不大于氦的平均自由行程。为了由气源(未表示)将氦引入该间隙,在固定装置中形成一孔246(图9)并且维持在优选压力。

    在蚀刻过程中氦气引入间隙208,通过腔116由各个条48的顶面52带走热量。通过使气体尽可能接近各个条48,实现有效的冷却。

    在蚀刻过程之后,除去剩余的抗蚀剂,以露出由于蚀刻过程形成的导轨,如步骤248和图25中所示。

    对于每一浮动块30在两个导轨36之间形成在底区的沟槽42,该沟槽42也是在这一实例中的气浮支承表面32的特征。参阅图11中的步骤252和图25。由于各个条48精确地沿所有三维方向在组合工具60中的平台86上对准,可以方便地使用一个锯(示意表示)250,以便沿所需的方向和在组合工具60上的遍及所有的条48的所需深度研磨沟槽42。再者,通过使在其中一个条48的一个特征简单地校准,可以实现研磨沟槽42所需的对准。结合在一起的各个条48的顶面52的平整形状分布使得遍及整个平台86的各个条48中的沟槽42深度均匀。沿与对于每个浮动块30(如图5中所示)形成的各导轨36方向平行并介于其间开该沟槽42。

    如在图11中的步骤254和图26中所示,为了由其中要保留浮动块30的该条48形成每一单个浮动块30并使之分开,使用锯250,如在图25中示意表示的。将锯250定位,以便沿一直线将顺序的各个条48自始至终锯开,该锯位于槽108上方并在各组在每个浮动块30上形成的导轨36之间。锯250锯断该条48的材料和粘接剂214,形成的结果由图27中清楚地看出。由于各个条48沿X轴62、Y轴64和Z轴66方向都彼此相对精确对准,锯对准的操作是很便利的,正像对于曝光和沟槽研磨操作的标准一样。

    为了进一步加工处理将每一单个的浮动块30由梁形件106的顶端110重新粘接,将溶液涂在组合工具60上,使其通过槽108和在浮动块30下方流动,以便沿几个方向溶解粘接剂214。参阅图11中的步骤256。在平台86上的每一梁形件106比浮动块30的宽度窄,这样在浮动块30已经与它的一个条48中的其它浮动块单个分开之后,浮动块30伸出于在每一侧的梁形件106,如图26中所示。这样就使得能使溶剂更好地接近粘接剂。一旦粘接剂214已被充分地溶解,各单个的浮动块30就由组合工具60上移走,以便进一步单独处理,如在图11中的步骤258所示。

    将组合工具60用于对各个条48进行批处理,以便在单个浮动块30上形成气浮支承表面32,使得产量大量增加,提高加工处理效率和产品的一致性。使用组合工具60能保证光敏抗蚀剂均匀,组合校准和提高曝光能力,降低操纵形成的损伤,在机加工过程中消除几次粘接/去粘接操作,以及提高总的产品率,制造低成本的读/写磁头。

    已经对本发明的有代表性的优选实施例和很多改进进行具体介绍。本说明书是以优选实施例介绍的,并且根据与本发明相关的知识可以理解的。然而,应当理解,本发明的范围是由如下的权利要求限定的,不是需由对优选实施例的详细介绍限定的。

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公开一种用于通过批处理形成气浮支承表面的工具和相关方法,该表面形成在包括多个浮动块的各个条上。该工具具有一主体构件,具有沿长度方向确定Y轴,沿宽度方向确定的X轴和沿厚度方向确定的Z轴。主体构件具有的顶面形成为面向上的Z轴基准面。主体构件还形成有Y轴校准基准面和X轴校准基准面。各排行元件为了加工定位在该工具上,其中平台的上表面结合各个条的下表面,以保证在工具上沿Z轴的适当定位。Y轴校准基准面结合一锚。

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