CN102290054B - 悬浮臂用基板、其制备方法、磁头悬浮臂和硬盘驱动器 - Google Patents

悬浮臂用基板、其制备方法、磁头悬浮臂和硬盘驱动器 Download PDF

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Abstract

悬浮臂用基板(10)具备金属基板(1)、在金属基板(1)上形成的绝缘层(2)、在绝缘层(2)上形成的布线层(3)、和覆盖布线层(3)的覆盖层(4)。绝缘层(2)的材料和覆盖层(4)的材料由不同材料构成,两者的吸湿膨胀系数在3×10-6/%RH~30×10-6/%RH的范围内,两者的吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。

Description

悬浮臂用基板、其制备方法、磁头悬浮臂和硬盘驱动器
本申请是申请日为2008年4月14日、申请号为200880012241.0、发明名称为“悬浮臂用基板、其制备方法、磁头悬浮臂和硬盘驱动器”的发明专利申请的分案申请。
相关申请的参照
本专利申请享受2007年4月18日提交的日本申请特愿2007-109279和2007年5月11日提交的日本申请特愿2007-126588的利益。这些在先申请的全部公开内容通过引用作为本说明书的一部分。
技术领域
本发明涉及在硬盘驱动器(HDD)等中使用的悬浮臂用基板,具体来说,涉及即使在低刚性化的情况下翘曲也少的悬浮臂用基板。
背景技术
近年来,由于互联网的普及等,要求个人电脑的信息处理量增大或信息处理速度加快。与此相伴,个人电脑中的硬盘驱动器(以下有时简称为HDD)也需要加大容量或提高信息传递速度。该HDD中使用的支撑磁头的、被称为磁头悬浮臂的部件,也由原来的将金丝等信号线连接的形式转变为在不锈钢弹簧上直接形成铜布线等信号线的、所谓无线悬浮布线一体型(Flexer)。
最近,对以便携用途为代表的各种小型仪器上搭载的HDD的需求日益增多。与此相伴,用于记录信息的硬盘尺寸变小,同时记录密度提高。为了在该直径变小的硬盘的轨道上进行数据的读取和写入,必须使硬盘缓慢旋转,硬盘与磁头的相对速度(周速)为低速。因此,悬浮臂用基板必须以较弱的力接近硬盘,需要将悬浮臂用基板低刚性化。
作为悬浮臂用基板,通常使用将形成为图案状的金属基板、绝缘层、布线层和覆盖层等依次层合而成的基板。作为将这种悬浮臂用基板低刚性化的方法,对降低刚性较高的材料——金属基板的残留比例的方法进行了研究。
然而,如果将刚性高的金属基板的残留比例降低,则上述悬浮臂用基板发生翘曲。
以往认为发生翘曲的原因是上述金属基板与上述绝缘层的热膨胀系数的差异,专利文献1中公开了通过使用与金属基板的热膨胀系数同等的绝缘层用树脂,来降低悬浮臂用基板的翘曲的方法。
但是,在如上所述通过降低金属基板的残留比例而低刚性化的悬浮臂用基板中,如果只减小上述金属基板与上述绝缘层用树脂的热膨胀系数之差,是难以充分抑制翘曲的。
专利文献1:日本特开2006-248142号公报
发明内容
本发明鉴于上述实际情况而设,其主要目的是提供即使在低刚性化的情况下翘曲也少的悬浮臂用基板。
本发明的目的还在于:以良好的产量获得低刚性的悬浮臂用基材。
本发明人为解决上述课题进行了深入的研究,结果发现:通过减小层合在上述金属基板上的上述绝缘层和覆盖层的吸湿膨胀系数、减小上述绝缘层和覆盖层的吸湿膨胀系数之差,即使在低刚性化的情况下,也可以得到翘曲小的基板,从而完成了本发明。
即,本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板:该基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在0~5×10-6/%RH的范围内。
本发明还是具有如下特征的悬浮臂用基板:该基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由不同的材料构成,两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
根据本发明,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数、两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围内,即使在将本发明的悬浮臂用基板低刚性化的情况下,也可以使吸湿引起的翘曲较小。
另外,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料,例如在形成覆盖层时,可以容易地使上述绝缘层为不溶解的材料。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板:上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数在15×10-6/℃~30×10-6/℃的范围内,且上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数之差在10×10-6/℃以下的范围内。
通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数、两者的热膨胀系数之差在上述范围内,即使在低刚性化的情况下,也可以使温度变化导致的翘曲较小。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板:上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料两者或任一者由非感光性材料构成。
通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为非感光性材料,无需添加赋予感光性的成分,因此可以容易地调节上述吸湿膨胀系数或热膨胀系数等物性值。
这种情况下,非感光性材料是指仅凭该材料本身无法通过光的作用形成图案的材料,是指需要通过下述方式等形成图案的材料:经由通过用金属或抗蚀剂形成的掩膜设置的开口部分,用液体或气体、等离子体除去不需要的部分;或者通过喷墨或丝网印刷等方法预先涂布成图案的形状。
更普遍来说,是指在不含感光性成分的状态下形成图案的材料。
使用非感光性材料虽然使图案的形成工序变得复杂,但是可以应用不含感光性成分的更纯的材料,由此具有可在大范围内选择材料的优点。因此,可以使用兼具本发明所必须的低吸湿膨胀、低线性热膨胀等特性的材料。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板:该基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内。
根据本发明,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是同一非感光性材料,且两者的吸湿膨胀系数在上述范围内,由此可以容易地调节上述吸湿膨胀系数或热膨胀系数等物性值,并且,即使在将本发明的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使吸湿导致的翘曲较小。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板:上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数在15×10-6/℃~30×10-6/℃的范围内。
通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数在上述范围内,即使在将本发明的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使温度变化导致的翘曲较小。
本发明中,从防止悬浮臂翘曲的角度考虑,优选上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料含有下述通式的重复单元。
(R1为4价有机基团,R2为2价有机基团,R1和R2可以是单一结构,也可以是2种以上的组合,n为1以上的自然数)
本发明中要求上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是低吸湿膨胀、低线性热膨胀的,因此优选为上式所示的聚酰亚胺。聚酰亚胺具有来自其刚性骨架的高耐热性或绝缘特性,同时显示与金属同等的线性热膨胀。并且,吸湿膨胀也可减小。
本发明中,从防止悬浮臂翘曲的角度考虑,优选上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料使用含芳族骨架的聚酰亚胺。聚酰亚胺中,含芳族骨架的聚酰亚胺由于具有刚直且平面性高的骨架,其耐热性或作为薄膜的绝缘特性优异,线性膨胀系数也低,因此可优选用在本用途中。
本发明中,从防止悬浮臂翘曲的角度考虑,优选上述绝缘层形成材料以及覆盖层形成材料的上式所示重复单元中,R1的33摩尔%以上由下式表示。
含有上式结构,则显示来自这些刚性骨架的低线性热膨胀和低吸湿膨胀。并且,还具有容易购得、成本低的优点。
本发明中,从防止悬浮臂翘曲的角度考虑,优选上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的上式所示重复单元中,R2的33摩尔%以上由下式表示。
(R3为2价有机基团、氧原子、硫原子或磺基,R4和R5为1价有机基团或卤素原子)
含有上式的结构,则显示来自这些刚性骨架的低线性热膨胀和低吸湿膨胀。并且,还具有容易购得、成本低的优点。
本发明中,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的任意一者或两者的前体可通过碱性水溶液显影,这从确保作业环境的安全性、以及降低工艺成本的角度考虑是优选的。
碱性水溶液可以低价获得,废液处理的费用或用于确保作业安全性的设备费用低廉,因此可以以更低成本进行生产。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:该悬浮臂用基板具有金属基板;在上述金属基板上形成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分的覆盖层;该方法具有以下步骤:将由绝缘层形成材料构成的绝缘层在上述金属基板上形成图案状的绝缘层形成步骤;将由覆盖层形成材料构成的覆盖层在上述绝缘层上形成图案状的覆盖层形成步骤;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由不同材料构成,两者的吸湿膨胀系数在0×10-6/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
根据本发明,通过使用上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数、和两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围的材料来形成绝缘层和覆盖层,则用本发明的制备方法制备的悬浮臂用基板即使在低刚性化的情况下,也可以使吸湿导致的翘曲较小。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:上述覆盖层形成步骤具有以下步骤:在上述绝缘层上配置层合体的步骤,其中所述层合体含有由非感光性的覆盖层形成材料构成的非感光性覆盖层形成用层,以及在上述非感光性覆盖层形成用层上形成的由感光性树脂构成的感光耐蚀层;将层合体的上述感光耐蚀层曝光成图案状,在对上述曝光的感光耐蚀层进行显影的同时对上述非感光性覆盖层形成用层进行显影,由此将上述覆盖层形成图案状的步骤。
上述覆盖层形成步骤是将上述感光耐蚀层曝光成图案状,在对上述曝光的感光耐蚀层进行显影的同时对上述非感光性覆盖层形成用层进行显影,由此将上述覆盖层形成图案状,这样可以减少形成上述覆盖层所必须的操作次数。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:上述覆盖层形成步骤具有以下步骤:在上述绝缘层上涂布含有上述覆盖层形成材料的液状覆盖层形成材料的步骤。
通过涂布含有上述覆盖层形成材料的液状覆盖层形成材料来形成上述覆盖层,可以使上述覆盖层容易薄膜化。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:该方法具备以下步骤:准备按顺序配置了金属基板、绝缘层和金属镀层的层合体的层合体准备步骤;在上述金属基板的表面和上述金属镀层的表面形成图案状的抗蚀层,进行蚀刻,在上述金属基板上形成夹具孔,在上述金属镀层上形成布线图案层的第一金属蚀刻步骤。
根据本发明,通过使用上述层合体可获得低刚性的悬浮臂用基板。并且,在第一金属蚀刻步骤中,虽然在金属基板上形成夹具孔或冲孔等,但金属基板的大部分不蚀刻。因此,可以在较高保持层合体刚性的状态下进行绝缘层的蚀刻等,在进行各步骤间的搬运时,可以抑制加工中途层合体的变形。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:该方法进一步具备以下步骤:覆盖层形成步骤,使用覆盖材料在上述布线图案层上形成具有布线图案层露出开口部分的覆盖层,使上述布线图案层的一部分表面露出;在形成上述覆盖层之后,进行上述绝缘层的蚀刻的绝缘层蚀刻步骤;在从上述布线图案层露出开口部分露出的布线图案层的表面形成保护镀层部分的保护镀层部分形成步骤;在上述绝缘层蚀刻步骤和上述保护镀层部分形成步骤之后,进行上述金属基板的外形加工的第二金属蚀刻步骤。
可获得刚性更低的悬浮臂用基板。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:上述金属镀层的最大膜厚部分和最小膜厚部分之差为2μm以下。
通过对金属镀层进行蚀刻,可获得具有均匀膜厚的布线图案层。需要说明的是,通过叠加法(additive process)形成布线图案层时,布线图案层的膜厚的偏差变大,难以获得具有所需刚性的图案形成体。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:上述覆盖层的布线图案层上的最大膜厚部分和最小膜厚部分的膜厚之差为1μm以下。
本发明是具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:在覆盖层形成步骤中,使用液状覆盖材料形成覆盖层。
本发明是具有如下特征的磁头悬浮臂:在具有悬浮臂用基板的磁头悬浮臂中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在0~5×10-6/%RH的范围内。
本发明是具有如下特征的磁头悬浮臂:在具有悬浮臂用基板的磁头悬浮臂中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由不同材料构成,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
本发明是具有如下特征的磁头悬浮臂:在具有悬浮臂用基板的磁头悬浮臂中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内。
本发明是具有如下特征的硬盘驱动器:在具有悬浮臂用基板的硬盘驱动器中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在0~5×10-6/%RH的范围内。
本发明是具有如下特征的硬盘驱动器:在具有悬浮臂用基板的硬盘驱动器中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由不同材料构成,并且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
本发明是具有如下特征的硬盘驱动器:在具有悬浮臂用基板的硬盘驱动器中,悬浮臂用基板具备金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内。
本发明具有如下效果:即使在降低金属基板的残留比例而低刚性化的情况下,也可提供翘曲较小的悬浮臂用基板。
附图简述
图1是显示本发明的实施方案1的悬浮臂用基板的一个例子的示意截面图。
图2是说明本发明的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子的步骤图。
图3是说明本发明的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子的流程图。
图4是说明本发明的实施方案2的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子的图。
图5是说明本发明的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子的图。
图6是说明层合体的层构成的示意截面图。
图7是说明常规的覆盖层形成步骤的图。
图8是说明本发明的覆盖层形成步骤的图。
图9是说明保护镀层部分的图。
图10是表示磁头悬浮臂和硬盘驱动器的图。
实施发明的最佳方式
实施方案1
本发明涉及悬浮臂用基板及其制备方法。
以下对本发明的实施方案1的悬浮臂用基板和悬浮臂用基板的制备方法进行详细说明。
A.悬浮臂用基板
本发明的悬浮臂用基板具有金属基板;在上述金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分、由覆盖层形成材料构成的覆盖层。上述悬浮臂用基材可分成两种方案:上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由不同材料构成,且该非感光性材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内(方案1);和上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,且该非感光性材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内(方案2)。以下按照各方案对本发明的悬浮臂用基板进行说明。
1.方案1
首先,对本发明的悬浮臂用基板的方案1进行说明。本方案的悬浮臂用基板具有如下特征:上述的悬浮臂用基板中,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一或不同的材料构成,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
参照附图对本方案的悬浮臂用基板进行说明。图1(a)是表示本方案的悬浮臂用基板的一个例子的示意截面图。如图1(a)所示,本方案的悬浮臂用基板10具有金属基板1;在上述金属基板1上形成的绝缘层2;在上述绝缘层2上形成的布线层3;在上述绝缘层2上形成的、至少覆盖上述布线层3的一部分的覆盖层4。另外,上述布线层3被保护镀层5覆盖。为了将悬浮臂用基板10低刚性化,金属基板1的一部分被除去,在绝缘层2上形成绝缘层2的一个表面未被金属基板1覆盖的低刚性化区域6。
通过由这样的悬浮臂用基板10构成的磁头悬浮臂31、和保持在磁头悬浮臂31尖端的磁头32构成硬盘驱动器30(参照图10)。
这里,上述绝缘层和覆盖层分别由绝缘层形成材料和覆盖层形成材料形成,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一或不同的材料构成,且是两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内、两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内的材料。
这里,吸湿膨胀系数的测定方法如下。
S-TMA:将温度固定在25℃,使湿度变化为15%、20%、50%。由湿度20%和50%的伸长量计算每1%湿度的伸长,以此作为湿度膨胀系数。
计算式如下:
湿度膨胀率[ppm%RH]=每1%湿度的伸长/初始长度×1000000=湿度20~50%的伸长量/30/初始长度×1000000
1)样品形态
样品尺寸宽5mm×长15mm(把手+5mm)
厚度    7-8μm左右
初始状态充分干燥的状态
2)测定条件
装置RIGAKU制造S-TMA(带湿度发生装置的TMA)
载重5g
温度25℃
3)测定方法
1.样品的环境为湿度15%Rh,稳定,从样品长度一定、不变化开始保持0.5小时以上。
2.接着,样品的环境为湿度20%Rh,稳定,从样品长度一定、不变化开始保持0.5小时以上(测定样品长度)。
3.接着,样品的环境为湿度50%Rh,稳定,从样品长度一定、不变化开始保持0.5小时以上(测定样品长度)。
4.计算湿度20%和湿度50%时的测定值之差,乘以1/30得到每1%湿度的伸长量。
5.用每1%湿度的伸长量除以初始长度(15μm),以此作为变化率。
根据本方案,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数、两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化的情况下,也可以使吸湿导致的翘曲较小。
这里,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料在上述吸湿膨胀系数的范围内,且两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围内,由此,即使在减少金属基板的比例而低刚性化的情况下,也可以获得吸湿导致的翘曲较小的悬浮臂用基材,其理由如下。
即,以往,绝缘层的一个表面被金属基板覆盖的面积较大,难以吸湿。这样,即使上述绝缘层的吸湿膨胀系数大,也几乎不吸湿膨胀,几乎不发生吸湿膨胀导致的翘曲。因此,只要使上述金属基板和上述绝缘层的热膨胀系数一致,就可以在一定程度上抑制悬浮臂用基板的翘曲。
但是,为了实现低刚性化而减少金属基板的残留比例时,绝缘层的金属基板一侧中,未被金属基板覆盖的区域大,上述绝缘层可容易地吸湿而膨胀。以往,金属基板对于上述膨胀有足够的抵抗力,但由于为了实现低刚性化而减小了残留比例,难以抵抗吸湿膨胀系数大的绝缘层和覆盖层吸湿膨胀时产生的应力。因此,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数大时,两者的吸湿膨胀会使悬浮臂用基板产生翘曲。
另一方面,本方案中,通过使形成上述绝缘层和覆盖层的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在上述范围内,即使在低刚性化的情况下,也可以使上述绝缘层和覆盖层吸湿膨胀导致的翘曲较少发生。
以往,由于作为高刚性材料的金属基板的残留比例大,即使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差较大,也可以在一定程度上抑制由于上述绝缘层和覆盖层的吸湿膨胀之差导致的翘曲。但是,刚性降低、残留比例低的金属基板中,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差大时,无法抵抗两者的吸湿膨胀之差产生的应力,会使悬浮臂用基板产生翘曲。
另一方面,本方案中,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差在上述范围内,即使在低刚性化的情况下,也可以使上述覆盖层形成材料和绝缘层形成材料的吸湿膨胀系数之差导致的翘曲较少发生。
通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料,还具有以下的优点。
即,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为同一材料时,例如,于在后述的金属基板上形成的、由绝缘层形成材料构成的绝缘层上,层合由覆盖层形成材料构成的覆盖层形成用层,接着将覆盖层形成用层溶解为图案状,由此形成图案状的覆盖层时,将覆盖层形成用层溶解为图案状的溶剂可以同时溶解至绝缘层。因此,在将上述覆盖层形成图案状时,可以预先将绝缘层充分烧固,使其不被将覆盖层溶解成图案状的溶剂所溶解;或者在形成覆盖层后将绝缘层形成图案状时,将绝缘层(绝缘层形成用层)充分烧固,由此使得难以将上述绝缘层形成图案状。
上述悬浮臂用基板由金属基板、绝缘层、布线层、覆盖层的材料层合的层合体构成,还要求上述材料之间以良好的粘合性层合,因此,例如要求绝缘层与金属基板和布线层的粘合性良好,覆盖层与绝缘层和布线层的粘合性良好。但是,形成上述绝缘层和覆盖层的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为同一材料时,难以同时满足这种与别的部件的粘合性,出现材料选择性变得非常狭窄的问题。
本方案中,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料,例如在形成上述覆盖层时,可以使用上述绝缘层不溶解的材料作为上述绝缘层形成材料,可以容易地选择适合各自要求的粘合性的材料。因此,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料,例如在形成覆盖层时,可以容易地使上述绝缘层为不溶解的材料。
本方案的悬浮臂用基板至少具有金属基板、绝缘层、布线层和覆盖层。
以下对本方案的悬浮臂用基板的各构成进行详细说明。
(1)绝缘层2和覆盖层4
本方案中使用的绝缘层是在后述的金属基板上形成的,由绝缘层形成材料构成。
本方案中使用的覆盖层在上述绝缘层上形成,至少覆盖后述的布线层的一部分,由覆盖层形成材料构成。
绝缘层和覆盖层可以由单一的材料构成,也可以将2层以上不同材料层合而成。绝缘层或覆盖层为不同材料的层合物时,将绝缘层和覆盖层的2层以上层合物整体的吸湿膨胀或线性热膨胀等特性作为本发明的绝缘层和覆盖层的特性。
由不锈钢-绝缘层-铜构成的层合体制作悬浮臂时,将它们这3种层合来制作时,绝缘层大多为粘合性材料-低膨胀性材料-粘合性材料的3层结构,这是因为低膨胀性材料的粘合性通常较低。这样,通过层合形成的金属与绝缘层的层合体具有可以使用压延钢或合金钢的优点,并且具有绝缘层与金属层的粘合性高的特征。另一方面,从层合的稳定性的观点考虑,具有对使用的铜箔的厚度有限制、铜层难以变薄的缺点。
制作上述层合体的方法还有:在不锈钢上形成绝缘层,然后通过溅射或镀敷形成铜层。这种情况下,绝缘层可由1种材料形成,也可薄薄地形成铜层,但具有只能形成电解铜箔的缺点。
(a)绝缘层形成材料2’和覆盖层形成材料4’
本方案中使用的绝缘层形成材料2’和覆盖层形成材料4’由同一或不同的材料构成,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
需要说明的是,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料是指:所含聚合物的主链或取代基的种类和含量不同,不包括后述的光引发剂或添加剂的种类和含量不同的情形。
根据本方案,通过使上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数、两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,吸湿导致的翘曲也较小。
上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为不同的材料,因此例如在形成覆盖层时,可容易地使上述绝缘层为不溶解的材料等。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内即可,其中优选在0/%RH~20×10-6/%RH的范围内,特别优选在0/%RH~12×10-6/%RH的范围内。
通常,可适合本用途的伴随吸湿而收缩的、具有负的湿度膨胀系数的材料非常稀少,这种情况下,材料选择范围变窄,因此不优选。比上述范围大,则吸湿导致的翘曲变大,不优选。
需说明的是,上述吸湿膨胀系数是指材料的长度相对于相对湿度的变化的变化率。这里,材料的长度是指通过放置于各相对湿度环境下,各材料达到在各相对温度环境下的平衡含水率时的长度。材料的长度变化率是指将相对湿度变化时的长度变化(变化后的材料长度减去变化前的材料长度所得数值)除以材料的全长所得的值。
吸湿膨胀系数的值为正时,相对湿度提高时,表示材料的长度变长;吸湿膨胀系数的值为负时,相对湿度提高时,表示材料的长度变短。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下即可,其中优选在4×10-6/%RH以下,特别优选在3×10-6/%RH以下。这是因为在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使吸湿导致的翘曲较小。
上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差是上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差的绝对值。
作为本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸水系数,优选在0.01%~2.5%的范围内,其中优选在0.1%~1.5%的范围内。这是因为在上述范围内,则可以使上述绝缘层和覆盖层的吸湿减少,可抑制上述绝缘层和覆盖层吸湿膨胀。因此,即使在使后述的金属基板的残留比例减少、将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使翘曲较小。另外,比上述范围小,则覆盖层和绝缘层的粘合性有降低的可能性;比上述范围大,则吸湿导致的翘曲变大。
这里,吸水系数是指用Karl Fischer法求出的、上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料在达到饱和水分率(将上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料在85℃、85%RH的环境下静置1小时使其吸水时的吸水率)时和干燥时的重量变化率,是将达到饱和水分率时的重量减去干燥时的重量所得的数值再除以干燥时的重量所得的值。
作为本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数,只要后述的金属基板与上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料之间的热膨胀系数之差导致的、上述悬浮臂用基板的翘曲较小即可,优选在15×10-6/℃~30×10-6/℃的范围内,其中,优选在15×10-6/℃~25×10-6/℃的范围内,特别优选在15×10-6/℃~20×10-6/℃的范围内。这是因为在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使温度变化导致的翘曲较小。
需要说明的是,上述热膨胀系数是指材料的长度相对于温度变化的变化率。这里,材料的长度是指材料在各种温度下时的长度。材料的长度的变化率是指各材料在温度发生变化时的长度变化(变化后的材料长度减去变化前的材料长度所得数值)除以材料的全长所得的值。
热膨胀系数的值为正时,表示材料在温度升高时长度变长;热膨胀系数的值为负时,表示材料在温度升高时长度变短。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数之差优选在10×10-6/℃以下的范围内,特别优选在5×10-6/℃以下的范围内。这是因为在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使温度变化导致的翘曲更小。
上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数之差是指上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数之差的绝对值。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料只要吸湿膨胀系数在上述范围内、具有绝缘性即可,没有特别限定,可以是感光性材料,也可以是非感光性材料。本方案中,优选为非感光性材料。这种情况下,非感光性材料是指仅凭该材料本身无法通过光的作用形成图案的材料,是指需要通过下述方式等形成图案的材料:经由通过用金属或抗蚀剂形成的掩膜设置的开口部分,用液体或气体、等离子体除去不需要的部分;或者通过喷墨或丝网印刷等方法预先涂布成图案的形状。
更普遍来说,是指在不含感光性成分的状态下形成图案的材料。
使用非感光性材料虽然使图案的形成工序变得复杂,但是可以应用不含感光性成分的更纯的材料,由此具有可在大范围内选择材料的优点。因此,可以使用兼具本发明所必须的低吸湿膨胀、低线性热膨胀等特性的材料。
上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为感光性材料时,必须使在后述的非感光性绝缘材料的分子骨架中导入了感光基团的感光性绝缘材料与光聚合引发剂一起聚合;或者在上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料中添加与上述非感光性绝缘材料或感光性绝缘材料不同的感光性单体,与光聚合引发剂一起聚合;或者添加其溶解性根据光的作用而变化的感光剂。因此,即使经过加热等在后步骤之后,上述感光性赋予成分或其分解残余物仍残留在材料中,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数增大,极难使粘合性适当。
作为感光性绝缘材料,通常使用的感光性聚酰亚胺系树脂(PI)必须用γ-丁内酯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺等高沸点溶剂作为显影溶剂,干燥需要时间。而且,上述感光性聚酰亚胺系树脂用的显影溶剂本身昂贵,显影时的设备必须是防爆型的,在成本方面非常不利。另外,上述感光性聚酰亚胺系树脂用的显影溶剂还有可能损害上述感光性聚酰亚胺系树脂自身的问题。
另一方面,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为非感光性材料时,通过向上 述非感光性绝缘材料中导入感光基团、不需要其它的添加剂,就可以容易地调节上述吸湿膨胀系数等。此外,显影时可以使用有机和无机碱,无需上述防爆型设备,因此可以以低成本形成上述绝缘层和覆盖层,并且损害也小。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为非感光性时,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料通常具有非感光性的绝缘特性。
上述非感光性绝缘材料可以使用聚酰亚胺系树脂、丙烯酸系树脂、聚醚腈系树脂、聚醚砜系树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、聚萘二甲酸乙二醇酯系树脂、聚氯乙烯系树脂等合成树脂,其中,可优选使用聚酰亚胺系树脂,这是因为该树脂是绝缘性、耐热性和耐化学试剂性优异的化合物。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为感光性时,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料通常具有向上述非感光性绝缘材料中导入了感光基团的感光性绝缘材料或感光性单体的聚合物。
上述感光性绝缘材料可优选使用感光性聚酰亚胺系树脂、感光性丙烯酸系树脂、感光性聚醚腈系树脂、感光性聚醚砜系树脂、感光性聚对苯二甲酸乙二醇酯系树脂、感光性聚萘二甲酸乙二醇酯系树脂、感光性聚氯乙烯系树脂等感光性的合成树脂,其中,可优选使用感光性聚酰亚胺系树脂。该感光性聚酰亚胺树脂是绝缘性优异的化合物,是绝缘性、耐热性和耐化学试剂性优异的化合物。
作为上述感光基团、感光性单体、以及聚合时使用的光聚合引发剂,可以使用常用于通过曝光、显影来形成悬浮臂用基板的绝缘层和覆盖层的那些。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料可以根据需要含有增感剂、阻聚剂、链转移剂、均化剂、增塑剂、表面活性剂、消泡剂等添加剂。
(R1为4价有机基团,R2为2价有机基团,R1和R2可以是单一结构,也可以是2种以上的组合,n为1以上的自然数)
式(1)中,通常,R1是来自四羧酸二酐的结构,R2是来自二胺的结构。
可用于本发明中使用的聚酰亚胺的酸二酐例如有:乙烯四甲酸二酐、丁烷四甲酸二酐、环丁烷四甲酸二酐、环戊烷四甲酸二酐、均苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、2,2’,3,3’-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,2’,3,3’-联苯四甲酸二酐、2,2’,6,6’-联苯四甲酸二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、2,2-双(2,3-二羧基苯基)丙烷二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、双(3,4-二羧基苯基)砜二酐、1,1-双(2,3-二羧基苯基)乙烷二酐、双(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、双(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-双(2,3-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、1,3-双[(3,4-二羧基)苯甲酰基]苯二酐、1,4-双[(3,4-二羧基)苯甲酰基]苯二酐、2,2-双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}丙烷二酐、
2,2-双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}丙烷二酐、双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、4,4’-双[4-(1,2-二羧基)苯氧基]联苯二酐、4,4’-双[3-(1,2-二羧基)苯氧基]联苯二酐、双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}酮二酐、双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}砜二酐、双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}砜二酐、双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}硫醚二酐、双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}硫醚二酐、2,2-双{4-[4-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-双{4-[3-(1,2-二羧基)苯氧基]苯基}-1,1,1,3,3,3-丙烷二酐、2,3,6,7-萘四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐、1,2,5,6-萘四甲酸二酐、1,2,3,4-苯四甲酸二酐、3,4,9,10-苝四甲酸二酐、2,3,6,7-蒽四甲酸二酐、1,2,7,8-菲四甲酸二酐等。
它们可以单独或将2种以上混合使用,
从本发明中使用的聚酰亚胺的耐热性、线性膨胀系数等的观点考虑,优选使用的四羧酸二酐为芳族四羧酸二酐,特别优选使用的四羧酸二酐有:均苯四甲酸二酐、偏苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,2’,3’-联苯四甲酸二酐、2,2’,6,6’-联苯四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐、2,2-双(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐。
其中,从使吸湿膨胀降低的角度考虑,特别优选3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,2’,3’-联苯四甲酸二酐、双(3,4-二羧基苯基)醚二酐。
如果使用导入了氟的酸二酐作为联合使用的酸二酐,则聚酰亚胺的吸湿膨胀率降低。但是,具有含氟骨架的聚酰亚胺的前体难以溶解于碱性水溶液中,必须用醇等有机溶剂和碱性水溶液的混合溶液进行显影。
如果使用均苯四甲酸二酐、偏苯四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,2’,3’-联苯四甲酸二酐、1,4,5,8-萘四甲酸二酐等刚性酸二酐,则最终得到的聚酰亚胺的线性热膨胀系数减小,因此优选。其中,从线性膨胀系数和湿度膨胀系数平衡的角度考虑,特别优选3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,3’,4’-联苯四甲酸二酐、2,3,2’,3’-联苯四甲酸二酐。
酸二酐具有脂环骨架时,聚酰亚胺前体的感光性提高,成为高灵敏度的感光性树脂组合物。另一方面,与芳族聚酰亚胺比较,形成聚酰亚胺后的耐热性或绝缘性有变差倾向。
使用芳族的四羧酸二酐时,优点是形成耐热性优异、显示低线性热膨胀系数的聚酰亚胺。因此,在本发明的感光性树脂组合物中,优选上述聚酰亚胺中,上式(1)中R1的33摩尔%以上为下式(3)所示的结构。
具有上述结构的聚酰亚胺是高耐热、显示低线性热膨胀系数的聚酰亚胺。因此,上式(2)所示结构的含量越接近上式(1)中R1的100摩尔%,越容易实现本发明的目标,但至少占上式(1)中R1的33%以上即可实现目的。其中,上式(2)所示结构的含量优选为上式(1)中R1的50摩尔%以上,进一步优选为70摩尔%以上。
另一方面,可用于本发明的聚酰亚胺的二胺成分也可以单独使用1种二胺或结合使用2种以上的二胺。所使用的二胺成分并没有限定,可以使用对苯二胺、间苯二胺、邻苯二胺、3,3’-二氨基二苯基醚、3,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基醚、3,3’-二氨基二苯硫、3,4’-二氨基二苯硫、4,4’-二氨基二苯硫、3,3’-二氨基二苯砜、3,4’-二氨基二苯砜、4,4’-二氨基二苯砜、3,3’-二氨基二苯甲酮、4,4’-二氨基二苯甲酮、3,4’-二氨基二苯甲酮、3,3’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2-二(3-氨基苯基)丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)丙烷、2-(3-氨基苯基)-2-(4-氨基苯基)丙烷、2,2-二(3-氨基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-二(4-氨基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2-(3-氨基苯基)-2-(4-氨基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、1,1-二(3-氨基苯基)-1-苯基乙烷、1,1-二(4-氨基苯基)-1-苯基乙烷、1-(3-氨基苯基)-1-(4-氨基苯基)-1-苯基乙烷、1,3-二(3-氨基苯氧基)苯、1,3-二(4-氨基苯氧基)苯、1,4-二(3-氨基苯氧基)苯、1,4-二(4-氨基苯氧基)苯、1,3-二(3-氨基苯甲酰基)苯、1,3-二(4-氨基苯甲酰基)苯、1,4-二(3-氨基苯甲酰基)苯、1,4-二(4-氨基苯甲酰基)苯、1,3-二(3-氨基-α,α-二甲基苄基)苯、1,3-二(4-氨基-α,α-二甲基苄基)苯、1,4-二(3-氨基-α,α-二甲基苄基)苯、1,4-二(4-氨基-α,α-二甲基苄基)苯、1,3-二(3-氨基-α,α-二(三氟甲基)苄基)苯、1,3-二(4-氨基-α,α-二(三氟甲基)苄基)苯、1,4-二(3-氨基-α,α-二(三氟甲基)苄基)苯、1,4-二(4-氨基-α,α-二(三氟甲基)苄基)苯、2,6-二(3-氨基苯氧基)苄腈、2,6-二(3-氨基苯氧基)吡啶、4,4’-二(3-氨基苯氧基)联苯、4,4’-二(4-氨基苯氧基)联苯、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]酮、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]酮、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]硫、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]硫、
二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]砜、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]砜、二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]醚、二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]醚、2,2-二[4-(3-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-二[3-(3-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、2,2-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、1,3-二[4-(3-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、1,4-二[4-(3-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、1,4-二[4-(4-氨基苯氧基)苯甲酰基]苯、1,3-二[4-(3-氨基苯氧基)-α,α-二甲基苄基]苯、1,3-二[4-(4-氨基苯氧基)-α,α-二甲基苄基]苯、1,4-二[4-(3-氨基苯氧基)-α,α-二甲基苄基]苯、1,4-二[4-(4-氨基苯氧基)-α,α-二甲基苄基]苯、4,4’-二[4-(4-氨基苯氧基)苯甲酰基]二苯基醚、4,4’-二[4-(4-氨基-α,α-二甲基苄基)苯氧基]二苯甲酮、4,4’-二[4-(4-氨基-α,α-二甲基苄基)苯氧基]二苯砜、4,4’-二[4-(4-氨基苯氧基)苯氧基]二苯砜、3,3′-二氨基-4,4’-二苯氧基二苯甲酮、3,3′-二氨基-4,4’-二联苯氧基二苯甲酮、3,3-二氨基-4-苯氧基二苯甲酮、3,3′-二氨基-4-联苯氧基二苯甲酮、6,6′-二(3-氨基苯氧基)-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺联茚满、6,6′-二(4-氨基苯氧基)-3,3,3’,3’-四甲基-1,1’-螺联茚满、1,3-二(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷、1,3-二(4-氨基丁基)四甲基二硅氧烷、α,ω-二(3-氨基丙基)聚二甲基硅氧烷、α,ω-二(3-氨基丁基)聚二甲基硅氧烷、二(氨基甲基)醚、二(2-氨基乙基)醚、二(3-氨基丙基)醚、二[(2-氨基甲氧基)乙基]醚、二[2-(2-氨基乙氧基)乙基]醚、二[2-(3-氨基丙氧基)乙基]醚、
1,2-二(氨基甲氧基)乙烷、1,2-二(2-氨基乙氧基)乙烷、1,2-二[2-(氨基甲氧基)乙氧基]乙烷、1,2-二[2-(2-氨基乙氧基)乙氧基]乙烷、乙二醇二(3-氨基丙基)醚、二甘醇二(3-氨基丙基)醚、三甘醇二(3-氨基丙基)醚、亚乙基二胺、1,3-二氨基丙烷、1,4-二氨基丁烷、1,5-二氨基戊烷、1,6-二氨基己烷、1,7-二氨基庚烷、1,8-二氨基辛烷、1,9-二氨基壬烷、1,10-二氨基癸烷、1,11-二氨基十一碳烷、1,12-二氨基十二碳烷、1,2-二氨基环己烷、1,3-二氨基环己烷、1,4-二氨基环己烷、1,2-二(2-氨基乙基)环己烷、1,3-二(2-氨基乙基)环己烷、1,4-二(2-氨基乙基)环己烷、二(4-氨基环己基)甲烷、2,6-二(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷、2,5-二(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷、以及上述二胺的芳环上的氢原子部分或全部被选自氟基、甲基、甲氧基、三氟甲基、或三氟甲氧基的取代基取代所得的二胺。
根据目的,还可以将成为交联点的乙炔基、苯并环丁烯-4’-基、乙烯基、烯丙基、氰基、异氰酸酯基、以及异丙烯基的任意1种或2种以上导入,用作上述二胺的芳环上的一部分或全部氢原子的取代基。
二胺可根据目标物性进行选择,如果使用对苯二胺等刚性二胺,则最终得到的聚酰亚胺将具有低膨胀率。作为刚性二胺、作为2个氨基与同一芳环结合的二胺,有对苯二胺、间苯二胺、1,4-二氨基萘、1,5-二氨基萘、2,6-二氨基萘、2,7-二氨基萘、1,4-二氨基蒽等。
还有2个以上的芳族环通过单键结合、2个以上的氨基分别直接或作为取代基的一部分结合在各个芳族环上所得的二胺,例如有下式(3)所示的二胺。具体例子有联苯胺。
(a为0或1以上的自然数,氨基相对于苯环之间的键,在间位或对位结合。)
还可以使用在上式(3)中不参与与其它苯环的键合、在苯环上的氨基未被取代的位置上具有取代基的二胺。这些取代基是1价有机基团,它们也可以互相结合。
具体例子有:2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯、2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二氯-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二氨基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基联苯等。
如果导入氟作为芳环的取代基,则可以使吸湿膨胀率降低。但是,含氟的聚酰亚胺前体、特别是聚酰胺酸难以溶解于碱性水溶液中,有时必须用与醇等有机溶剂的混合溶液显影。
另一方面,如果使用1,3-二(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷等具有硅氧烷骨架的二胺作为二胺,则可以改善与基板的贴合性,最终得到的聚酰亚胺的弹性模量降低,玻璃化转变温度降低。
这里,从耐热性的角度考虑,所选择的二胺优选为芳族二胺,但根据目标物性,在不超过二胺总量的60摩尔%、优选40摩尔%的范围内,也可以使用脂族二胺或硅氧烷系二胺等芳族以外的二胺。
上述聚酰亚胺中,优选上式(1)的R2中的33摩尔%以上为下式(4)所示的结构。
(R3为2价有机基团、氧原子、硫原子或磺基,R4和R5为1价有机基团或卤素原子。)
具有上述结构时,最终得到的聚酰亚胺的耐热性提高,线性热膨胀系数变小。因此,越接近上式(1)中R2的100摩尔%,则越容易达到本发明的目标,但只要占上式(1)中R2的至少33摩尔%以上即可达到目的。其中,上式(4)所示结构的含量优选为上式(1)中R2的50摩尔%以上,进一步优选为70摩尔%以上。
除上述聚酰亚胺之外,也可以根据需要适当组合粘合性的聚酰亚胺等,用作本发明的绝缘层和覆盖层。
利用上述聚酰亚胺作为感光性聚酰亚胺时,可以使用公知的方法。例如有:通过酯键或离子键,向聚酰胺酸的羧基上导入烯属双键,在所得的聚酰亚胺前体中混合光自由基引发剂,制成溶剂显影负型感光性聚酰亚胺;在聚酰胺酸或其部分酯化物中添加萘醌重氮化合物,制成碱显影正型感光性聚酰亚胺;在聚酰胺酸中添加硝苯吡啶系化合物,制成碱显影负型感光性聚酰亚胺等,但并不限于此。
这些感光性聚酰亚胺添加有相对于聚酰亚胺的重量为15%~35%的感光性赋予成分,因此,在形成图案后,即使在300℃~400℃加热,来自感光性赋予成分的残余物仍残留在聚酰亚胺中。这些残余物是使线性膨胀系数或吸湿膨胀系数增大的原因,因此,本发明中,不优选使用感光性聚酰亚胺。
需说明的是,绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的任一者或两者的前体可通过碱性水溶液显影。这里,碱性水溶液优选pH 8以上的水溶液,有机溶剂的含量低于碱性水溶液重量的20重量%;进一步优选pH 8以上的水溶液,不含有机溶剂。碱性水溶液中所含的碱性物质可以是任何碱性物质,只要是公知的有机/无机的碱性物质即可,没有特别限定,从显影后图案中的离子残余物或绝缘可靠性的角度考虑,优选为氢氧化四甲基铵。
(b)绝缘层2
本方案中使用的绝缘层的膜厚只要可发挥所希望的绝缘性即可,没有特别限定,例如优选在5μm~30μm的范围内,其中,优选在5μm~18μm的范围内,特别优选在5μm~12μm的范围内。比上述范围薄,则可能无法发挥足够的绝缘性,比上述范围厚,则难以将悬浮臂用基板低刚性化。
本方案中使用的绝缘层的下面被金属基板覆盖,其覆盖比例(低刚性化区域以外的比例)只要可以使本方案的悬浮臂用基板的翘曲小即可,具体优选在30%~70%的范围内,其中,优选在40%~70%的范围内。通过使覆盖比例在上述范围内,可以将本方案的悬浮臂用基板低刚性化,可以更好发挥本方案的效果。
需说明的是,上述绝缘层的残留比例是指上述绝缘层的平面视面积占本方案的悬浮臂用基板的平面视面积的比例。上述悬浮臂用基板的平面视面积是指上述悬浮臂用基板的外径线所包围的面积,在内部形成有通孔时,也包括该通孔的平面视面积。
(c)覆盖层4
本方案中使用的覆盖层的膜厚只要使覆盖层覆盖后述布线层的至少一部分即可,没有特别的限定,例如优选在3μm~30μm的范围内,其中,优选在3μm~15μm的范围内,特别优选在3μm~10μm的范围内。这是因为比上述范围薄,则难以覆盖上述布线层,难以保护上述布线层不受腐蚀等,比上述范围厚,则难以将本方案的悬浮臂用基板低刚性化。
(2)金属基板1
本方案中使用的金属基板具有导电性,并且用于悬浮臂用途,因此通常具有适度的弹性。
上述金属基板的材料例如有SUS等。
本方案中,上述金属基板在形成接地端子的表面一侧具有导电层。这种情况下,通过设置导电层,接地端子产生的导通更有效。上述导电层的材料具体有铜(Cu)等。上述导电层例如可通过镀敷法等形成。
上述金属基板的厚度只要可发挥所需的弹性即可,没有特别限定,可根据金属基板的材料等而不同,通常在10μm~30μm的范围内,其中优选在15μm~25μm的范围内。这是因为金属基板的膜厚过薄,则机械强度可能降低,金属基板的膜厚过厚,则难以将本方案的悬浮臂用基板低刚性化。
本方案中使用的金属基板的残留比例只要可以使本方案的悬浮臂用基板的翘曲少即可,具体优选在30%~100%的范围内,其中优选在30%~60%的范围内。通过使残留比例在上述范围内,可以充分地将本方案的悬浮臂用基板低刚性化,可以更好发挥本方案的效果。
需说明的是,上述金属基板的残留比例是指上述金属基板的平面视面积占本方案的悬浮臂用基板的平面视面积的比例。上述悬浮臂用基板的平面视面积是指上述悬浮臂用基板的外径线所包围的面积,在内部形成有通孔时,也包括该通孔的平面视面积。
(3)布线层3
本方案中使用的布线层是在上述绝缘层上形成的,将本方案的悬浮臂用基板用于HDD时,将经由滑块写入硬盘的数据、或由硬盘读出的数据以电信号的形式传送。
本方案中使用的布线层的材料例如有铜(Cu:压延铜、电解铜)等。
本方案中使用的布线层的厚度只要可发挥所希望的导电性即可,没有特别限定,通常优选在6μm~18μm的范围内,其中优选在8μm~12μm的范围内。通过使厚度在上述范围内,可以将本方案的悬浮臂用基板低刚性化。
本方案中使用的布线层的线宽只要可发挥所希望的导电性即可,没有特别限定,通常优选在10μm~100μm的范围内,其中优选在15μm~50μm的范围内。通过使线宽在上述范围内,可以将本方案的悬浮臂用基板低刚性化。
本方案中使用的布线层通常优选在其表面形成镍(Ni)或金(Au)的保护镀层。因为这可以使上述布线层耐腐蚀。
上述保护镀层的膜厚优选为5μm以下,其中优选在1μm~2μm的范围内。
(4)悬浮臂用基板10
本发明的悬浮臂用基板的制备方法只要可以使金属基板、绝缘层、布线层和覆盖层精度良好、且贴合性良好地层合即可,没有特别限定,可采用通常的悬浮臂用基板的制备方法,具体来说,可以使用与后述的“B.悬浮臂用基板的制备方法”中记载的方法同样的方法。
(5)用途
本方案的悬浮臂用基板的用途是用于硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂等,其中,优选用于即使是在低刚性化的情况下也要求翘曲小的硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂。
2.方案2
对本发明的悬浮臂用基板的方案2进行说明。本方案的悬浮臂用基板具有如下特征:上述的悬浮臂用基板中,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是同一非感光性材料,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内。
这种本方案的悬浮臂用基板可以与已经说明的图1所示的基板同样。
这里,构成上述绝缘层2和覆盖层4的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是同一非感光性材料,且是两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内的材料。
根据本方案,由于形成上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的非感光性材料的吸湿膨胀系数在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,吸湿导致的翘曲也较小。
由于上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料之间没有吸湿膨胀系数等物性值的差,并且不会由于由上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料形成的绝缘层和覆盖层吸湿导致的膨胀比例差异而发生翘曲。另外,由于上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,上述吸湿膨胀系数等物性的调节等变得容易,并且无需高价的溶剂等,因此可以降低成本。
本方案的悬浮臂用基板至少具有金属基板、绝缘层、布线层和覆盖层。
以下对本方案的悬浮臂用基板的各构成进行说明。需要说明的是,上述金属基板和布线层可以使用上述“1.方案1”中记载的同样的物质,这里省略其描述。
(1)绝缘层2和覆盖层4
本方案中使用的绝缘层是在上述金属基板上形成的,由绝缘层形成材料构成。
本方案中使用的覆盖层是在上述绝缘层上形成的,覆盖上述布线层的一部分,由覆盖层形成材料构成。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料由同一非感光性材料构成,且两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内。
需要说明的是,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料为同一材料是指:所含聚合物的主链或取代基的种类和含量相同,并不需要使后述的添加剂的种类、含量也相同。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内即可,其中优选在5×10-6/%RH~20×10-6/%RH的范围内,特别优选在5×10-6/%RH~15×10-6/%RH的范围内。通过使吸湿膨胀系数在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,吸湿导致的翘曲也较小。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的吸水系数优选在0.01%~2.5%的范围内,其中优选在0.7%~1.5%的范围内。通过使吸水系数在上述范围内,可以减少上述绝缘层和覆盖层的吸湿,可以抑制上述绝缘层和覆盖层的吸湿膨胀。因此,可以减少上述金属基板的残留比例,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,也可以使翘曲较小。吸水系数比上述范围小,则覆盖层和绝缘层的贴合性可能降低;比上述范围大,则吸湿导致的翘曲增大。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数只要可以使本方案的悬浮臂用基板因上述金属基板、上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料的热膨胀系数之差导致的翘曲少即可,优选在15×10-6/℃~30×10-6/℃的范围内,其中优选在15×10-6/℃~25×10-6/℃的范围内,特别优选在15×10-6/℃~20×10-6/℃的范围内。通过使热膨胀系数在上述范围内,即使在将本方案的悬浮臂用基板低刚性化时,温度变化导致的翘曲也较小。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是两者的吸湿膨胀系数在上述范围内、并且具有绝缘性的材料即可,通常包括绝缘性的绝缘材料。
上述绝缘材料可以是与上述“1.方案1”中所记载的非感光性绝缘材料同样的材料,这里省略其描述。
本方案中使用的绝缘层形成材料和覆盖层形成材料还可以根据需要含有增塑剂、表面活性剂、消泡剂等添加剂。
需要说明的是,由上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料形成的绝缘层和覆盖层与上述“1.方案1”中所记载的内容同样,这里省略其描述。
(2)悬浮臂用基板10
本方案的悬浮臂用基板的制备方法只要可以使金属基板、绝缘层、布线层和覆盖层精度良好、且贴合性良好地层合即可,没有特别限定,可以使用常规的悬浮臂用基板的制备方法,具体来说,可以使用与后述的“B.悬浮臂用基板的制备方法”中记载的方法同样的方法。
(3)用途
本方案的悬浮臂用基板的用途是用于硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂等,其中,优选用于即使是在低刚性化的情况下也要求翘曲较小的硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂。
B.悬浮臂用基板的制备方法
本发明的悬浮臂用基板的制备方法具有如下特征:该悬浮臂用基板具有金属基板;在上述金属基板上形成的绝缘层;在上述绝缘层上形成的布线层;以及在上述绝缘层上形成的、至少覆盖上述布线层的一部分的覆盖层;该方法具有以下步骤:将由绝缘层形成材料构成的上述绝缘层在上述金属基板上形成图案状的绝缘层形成步骤;将由覆盖层形成材料构成的上述覆盖层在上述绝缘层上形成图案状的覆盖层形成步骤;上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料是不同材料,两者的吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
参照附图,对这种本发明的悬浮臂用基板的制备方法进行说明。图2是表示本发明的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子的步骤图。本发明的悬浮臂用基板的制备方法如图2(a)所示,准备金属基板用层1’、由上述绝缘层形成材料构成的绝缘层形成用层2’、和布线层形成用层3’层合而成的层合体,然后设置干膜等的感光耐蚀层11,形成规定的图案形状(图2(b))。接着,通过蚀刻对金属基板用层1’和布线层形成用层3’进行制图,剥离上述感光耐蚀层11,使金属基板1和布线层3形成图案状(图2(c))。接着,设置干膜等的感光耐蚀层11,形成规定的图案形状(图2(d)),通过蚀刻对绝缘层形成用层2’进行制图(图2(e)),剥离上述感光耐蚀层11,使绝缘层2形成图案状(图2(f))。
再将布线层3作为供电层,通过电镀在布线层3的表面形成保护镀层5(图2(g))。
接着,如图3(a)所示,在绝缘层2上形成由上述覆盖层形成材料构成的覆盖层形成用层4’,进一步在上述覆盖层形成用层4’上设置干膜等感光耐蚀层11(图3(b)),将感光耐蚀层11形成规定的图案形状(图3(c))。接着,通过蚀刻对覆盖层形成用层4’进行制图,形成覆盖层4(图3(d))。接下来剥离上述感光耐蚀层11,制备悬浮臂用基板10(图3(e))。另外,在形成的悬浮臂用基板10所含的绝缘层2上形成有为了低刚性化而除去金属基板1的、绝缘层2的一个表面未被金属基板1覆盖的低刚性化区域6。
这里,上述绝缘层形成材料和覆盖层形成材料两者是不同的材料,且两者的吸湿系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,并且两者的上述吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。
需要说明的是,图2(a)-(c)是金属基板和布线层形成步骤,图2(d)-(f)是绝缘层形成步骤。另外,图2(g)是保护镀层形成步骤,图3(a)-(e)是覆盖层形成步骤。
根据本发明,通过使用上述覆盖层形成材料和绝缘层形成材料的吸湿膨胀系数、以及两者的上述吸湿膨胀系数之差在上述范围内的材料来形成绝缘层和覆盖层,并按照本发明的制备方法制备的悬浮臂用基板即使为低刚性时,也可以使吸湿导致的翘曲较小。
本发明的悬浮臂用基板的制备方法至少具有绝缘层形成步骤、覆盖层形成步骤。以下对本发明的悬浮臂用基板的制备方法的各步骤进行详细说明。
1.绝缘层形成步骤
本发明中的绝缘层形成步骤是在上述金属基板上,将由绝缘层形成材料构成的绝缘层形成图案状的步骤。
本步骤中使用的绝缘层形成材料是与在后述的覆盖层形成步骤中使用的覆盖层形成材料不同的材料,且吸湿膨胀系数在0/%RH~30×10-6/%RH的范围内,与后述的覆盖层形成材料的吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。作为这种绝缘层形成材料,可以使用特性和构成与上述“A.悬浮臂用基板”中的记载同样的材料,这里省略其记载。
本步骤中,作为将绝缘层形成为图案状的方法,只要可以将由上述绝缘层形成材料构成的绝缘层形成为所需图案状即可,没有特别限定,例如有以下的方法:在上述金属基板的整个面上形成由上述绝缘层形成材料构成的绝缘层形成用层,然后如已说明的图2(d)所示,在上述绝缘层形成用层2’的未蚀刻区域上形成图案状的感光耐蚀层11,用规定的蚀刻液蚀刻绝缘层形成用层2’,形成绝缘层2(图2(e)),然后如图2(f)所示,除去感光耐蚀层11。
作为由上述绝缘层形成材料构成的绝缘层形成用层的形成方法,只要可以以均匀的膜厚形成上述绝缘层形成用层即可,没有特别限定,可以使用直接涂布上述绝缘层形成材料来形成绝缘层形成用层的方法;也可以使用将上述绝缘层形成材料分散或溶解在溶剂中,形成液状绝缘层形成用材料,涂布该材料,干燥来形成绝缘层形成用层的方法。
涂布方法只要可以使上述绝缘层形成用层的膜厚均匀即可,没有特别限定,可以采用模头涂布法等公知的方法。
另外,上述图案状的感光耐蚀层的形成方法有:通过涂布并干燥液状的感光性树脂形成感光耐蚀层,经由光掩模等进行曝光、显影;或者将干膜状的感光性树脂----干膜抗蚀剂作为感光耐蚀层贴在上述绝缘层的整个面上,经由光掩模等进行曝光、显影。
上述感光性树脂以及曝光、显影的方法可以采用悬浮臂用基板的制备中通常使用的方法。
需要说明的是,上述金属基板和形成的绝缘层可以与上述“A.悬浮臂用基板”中的记载同样,因此这里省略记载。
2.覆盖层形成步骤
本发明中的覆盖层形成步骤是在通过上述绝缘层形成步骤形成的绝缘层上,将由覆盖层形成材料构成、至少覆盖上述布线层的一部分的覆盖层形成图案状的步骤。
本步骤中使用的覆盖层形成材料是与上述绝缘层形成步骤中使用的绝缘层形成材料不同的材料,且吸湿膨胀系数在3×10-6/%RH~30×10-6/%RH的范围内,与上述绝缘层形成材料的吸湿膨胀系数之差在5×10-6/%RH以下的范围内。作为这样的覆盖层形成材料,可以使用特性和构成与上述“A.悬浮臂用基板”中的记载同样的材料,这里省略其记载。
本步骤中,作为将覆盖层形成图案状的方法,只要可以将上述由覆盖层形成材料构成的覆盖层形成所需的图案状即可,没有特别限定,例如有以下的方法:如已说明的图3所示,在通过上述绝缘层形成步骤形成的绝缘层2的整个面上形成由覆盖层形成材料构成的覆盖层形成用层4’(图3(a))。接着,在覆盖层形成用层4’的未蚀刻区域形成图案状的感光耐蚀层11(图3(b)-(c)),然后用规定的蚀刻液蚀刻覆盖层形成用层4’,进行显影,形成覆盖层4(图3(d))。然后除去感光耐蚀层11。这里,未蚀刻区域选择至少与上述布线层的一部分重叠的区域。
本步骤中,其中,上述覆盖层形成材料为非感光性时,优选在上述绝缘层2的整个面上设置由非感光性覆盖层形成用层4’(由非感光性的覆盖层形成材料构成)和感光耐蚀层(在上述非感光性覆盖层形成用层4’上、由感光性树脂构成)形成的层合体11A。接着,将该层合体11A的上述感光耐蚀层11曝光成图案状,在对曝光成图案状的感光耐蚀层11进行显影的同时,进行上述非感光性覆盖层形成用层4’的显影,将上述覆盖层4形成为图案状。
上述覆盖层形成步骤是将上述感光耐蚀层11曝光成图案状,在对上述曝光的感光耐蚀层11进行显影的同时,进行上述非感光性覆盖层形成用层4’的显影,将上述覆盖层4形成为图案状的,由此可以减少形成上述覆盖层4所必须的操作数。
作为由上述覆盖层形成材料构成的覆盖层形成用层的形成方法,只要可以以均匀的膜厚形成上述覆盖层形成用层即可,没有特别限定,例如可以使用如下方法:将薄膜状的覆盖层形成材料作为覆盖层形成用层,贴合在上述绝缘层的整个面上形成覆盖层形成用层;将上述覆盖层形成材料分散或溶解于溶剂中,形成液状覆盖层形成用材料,涂布该材料,干燥来形成覆盖层形成用层。
本步骤中,其中,优选上述覆盖层使用覆盖层形成用层形成,该覆盖层形成用层是通过涂布含有上述覆盖层形成材料的液状覆盖层形成材料形成的。上述覆盖层通过使用含有上述覆盖层形成材料的液状覆盖层形成材料来形成,则上述覆盖层的薄膜化变得容易。
这里,上述覆盖层形成材料为感光性材料时,上述液状覆盖层形成材料可以使用含有上述感光性绝缘材料或感光性单体、以及光聚合引发剂的材料。
作为上述图案状的感光耐蚀层的形成方法,可以采用与上述“1.绝缘层形成步骤”中所述方法同样的方法。
作为上述布线层和形成的覆盖层,可以与上述“A.悬浮臂用基板”中的记载同样。
3.悬浮臂用基板的制备方法
本发明的悬浮臂用基板的制备方法只要至少具有上述绝缘层形成步骤和覆盖层形成步骤即可,通常具有将金属基板形成为所需图案状的金属基板形成步骤和将布线层形成为所需图案状的布线层形成步骤。还可以根据需要,具有在布线层的表面形成保护镀层的保护镀层形成步骤。
在上述金属基板形成步骤和布线层形成步骤中,作为形成金属基板和布线层的方法,只要可分别在所需位置以良好的精度形成金属基板和布线层即可,具体来说例如有下述方法:与上述绝缘层形成步骤和覆盖层形成步骤同样,在未蚀刻区域形成图案状的感光耐蚀层,然后用规定的蚀刻液进行蚀刻。
在上述保护镀层形成步骤中,形成保护镀层的方法有:使用上述布线层作为供电层,通过电镀来形成保护镀层。
本发明中,作为上述绝缘层形成步骤和覆盖层形成步骤的形成顺序,任一步骤在先均可,可以根据由本发明的制备方法制备的悬浮臂用基板的用途等进行适当设定。
作为由本发明的悬浮臂用基板的制备方法制备的悬浮臂用基板的用途,可用于硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂等,其中,优选用于即使是在低刚性化的情况下也要求翘曲小的硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂。
需要说明的是,本发明并不限于上述实施方案。上述实施方案是示例性的,只要具有与本发明的权利要求范围所述的技术思想实质上相同的构成、发挥同样的作用效果,无论任何情况均包括在本发明的技术范围中。
实施例1
下面使用实施例,进一步具体说明本发明。
[制备例1]
将4.0g(20mmol)4,4’-二氨基二苯基醚(ODA)和8.65g(80mmol)对苯二胺(PPD)加入到500ml可分离式烧瓶中,溶解于200g脱水的N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),在氮气流下,用油浴加热,用热电偶监控,使液温为50℃,同时搅拌。确认它们完全溶解,然后至少用30分钟,向其中添加29.1g(99mmol)3,3’,4,4’-联苯四甲酸二酐(BPDA),添加结束后,在50℃下搅拌5小时,然后冷却至室温,得到聚酰亚胺前体溶液1。
[制备例2-12]
调节反应温度,调节NMP的量使溶液的浓度为17重量%~19重量%,除此之外按照与制备例1所示同样的方法,按照下表1所示的配比合成聚酰亚胺前体溶液2-12、和比较聚酰亚胺前体溶液。
均苯四甲酸二酐:PMDA
1,4-二(4-氨基苯氧基)苯:4APB
2,2’-二甲基-4,4’-二氨基联苯:TBHG
2,2’-二(三氟甲基)-4,4’-二氨基联苯:TFMB
[表1]
为了得到感光性聚酰亚胺,以溶液的固型成分的30重量%向聚酰亚胺前体溶液1中添加硝苯吡啶(东京化成),得到感光性聚酰亚胺前体溶液。
[线性热膨胀系数评价][吸湿膨胀系数评价]
将上述聚酰亚胺前体溶液1-12和比较聚酰亚胺前体溶液1涂布在贴在玻璃上的Eupirex S 50S(商品名:宇部兴产)薄膜上。在80℃的热板上干燥10分钟,然后剥离,得到膜厚15~20μm的薄膜。之后,将该薄膜固定在金属框中,在氮气氛下、在350℃下热处理1小时(升温速度10℃/分钟,自然放置冷却),得到膜厚9~15μm的聚酰亚胺1-12和比较例聚酰亚胺1的薄膜。
将上述感光性聚酰亚胺前体溶液1涂布在贴在玻璃上的Eupirex S50S(商品名:宇部兴产)薄膜上。在80℃的热板上干燥10分钟,然后通过高压汞灯、以365nm的波长进行照度换算为500mJ/cm2的曝光,之后用热板在180℃加热3分钟,从薄膜上剥离,得到膜厚17μm的薄膜。然后,将该薄膜固定在金属框中,在氮气氛下、在350℃下热处理1小时(升温速度10℃/分钟,自然放置冷却),得到膜厚12μm的感光性聚酰亚胺1的薄膜。
<线性热膨胀系数>
将按照上述方法制备的薄膜裁成宽5mm×长20mm,作为评价样品使用。线性热膨胀系数通过热机械分析装置Thermo Plus TMA8310(RIGAKU制造)来测定。测定条件是:评价样品的观测长度15mm;升温速度10℃/分钟;评价样品的拉伸载荷为1g/25000μm2,以使样品截面面积的载荷相同;将100℃-200℃之间的平均线性热膨胀系数作为线性热膨胀系数(C.T.E)。
<湿度膨胀系数>
将按照上述方法制备的薄膜裁成宽5mm×长20mm,作为评价样品使用。湿度膨胀系数通过湿度可调机械分析装置Thermo PlusTMA8310改(RIGAKU制造)来测定。使温度在25℃下保持恒定,首先以湿度15%RH的环境下作为样品稳定的状态,将该状态保持大约30分钟-2小时,然后使测定部位的湿度为20%RH,再将该状态保持30分钟-2小时,直至样品稳定。然后将湿度变化为50%RH,将其稳定时的样品长度和在20%RH下达到稳定状态下的样品长度之差除以湿度变化(此时是50-20等于30),将该值除以样品长度,以所得的值作为湿度膨胀系数(C.H.E)。评价样品的拉伸载荷为1g/25000μm2,以使样品截面面积的载荷相同。
[基板翘曲评价]
在厚度20μm的SUS304(金属基板)上,使用上述聚酰亚胺前体溶液和感光性聚酰亚胺前体溶液,在与制备线性热膨胀系数评价的样品同样的工艺条件下形成聚酰亚胺薄膜、和感光性聚酰亚胺膜,使酰亚胺化后的膜厚为10μm±1μm。之后,如图1(b)所示,将该复合基板加工成聚酰亚胺膜为10mm×50mm,在该聚酰亚胺上距离两端留出2mm的空间,形成2条间隔2mm、宽2mm的SUS图案,以此作为基板翘曲用的样品。
仅将该样品的一个短的端部用Kapton胶带固定在SUS板上,在100℃的烘箱中加热1小时,之后在加热至100℃的烘箱内,测定相对一侧端部距SUS板的距离。将此时的距离为0~0.5mm的样品判定为○,为0.5mm~1.0mm的样品判定为△,大于1.0mm的样品判定为×。
同样,仅将该样品的一个短的端部用Kapton胶带固定在SUS板上,在85℃85%Rh状态的恒温恒湿槽中静置1小时,测定此时相对一侧端部距SUS板的距离。将此时的距离为0~0.5mm的样品判定为○,为0.5mm~1.0mm的样品判定为△,大于1.0mm的样品判定为×。
评价结果如下表2所示。
[表2]
由该结果可知:本发明的湿度膨胀系数越小,则高湿环境下基板的翘曲越小。
[显影性评价]
在厚度20μm的SUS304(金属基板)上涂布上述聚酰亚胺前体溶液、比较聚酰亚胺前体溶液和感光性聚酰亚胺前体溶液,在80℃的热板上干燥10分钟,得到膜厚15μm±1μm的聚酰亚胺前体1-12、比较聚酰亚胺前体1和感光性聚酰亚胺前体1的膜。
感光性聚酰亚胺1的膜之后再在180℃的热板上加热3分钟。
使用这些膜,观测在23℃下对于下述4种溶液的溶解性:
(A)1重量%的四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液、
(B)5重量%的TMAH水溶液、
(C)3重量%的TMAH水溶液和乙醇按照9∶1混合得到的溶液、
(D)5重量%的TMAH水溶液和乙醇按照1∶1混合得到的溶液。
关于溶解性,完全溶解的记为○,溶胀或有溶解残余物的记为×,结果如表3所示。
由该结果可知:含氟的聚酰胺酸对水溶液的溶解性差,显影必须采用大量含有醇的溶液。
[表3]
  A   B   C   D
  聚酰亚胺1   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺2   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺3   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺4   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺5   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺6   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺7   ×   ×   ×   ○
  聚酰亚胺8   ×   ×   ×   ○
  聚酰亚胺9   ×   ×   ×   ○
  聚酰亚胺10   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺11   ○   ○   ○   ○
  聚酰亚胺12   ○   ○   ○   ○
  感光性聚酰亚胺1   ○   ○   ○   ○
  比较聚酰亚胺1   ○   ○   ○   ○
[实施例2]
使用第1非感光性聚酰亚胺作为绝缘层形成材料,用涂布法在厚度20μm的SUS304(金属基板)上形成厚度10μm的绝缘层。进一步采用溅射法在该绝缘层上涂布约300nm的种子层Ni-Cr-Cu,将其作为导通层,通过镀Cu形成厚度9μm的Cu镀层(金属镀层),得到4层的层合体(参照图1(a))。使用该4层的层合体,制备低刚性、具有精细布线的悬浮臂用基板。
这里,上述绝缘层形成材料(第1非感光性聚酰亚胺)的物性值是:吸湿膨胀系数10.7×10-6/%RH,热膨胀系数21×10-6/℃。
接着,使用干膜同时进行制图,以在SUS一侧形成位置精度很重要的夹具孔、在Cu镀层一侧形成目标布线层,得到图案状的抗蚀层。然后使用氯化铁溶液进行蚀刻,蚀刻后进行抗蚀层的剥膜。这里,通过同时对干膜进行制图,可以提高SUS一侧和布线层一侧的两个面的位置精度。需要说明的是,形成图案状的布线层的宽度为20μm,布线层间的间隔为20μm。认为在布线层上没有固定形状(anchor shape)、以及使用高灵敏度的DFR抗蚀剂对实现布线的精细化起到了很大的作用。
接着,用模头涂布仪涂布非感光性聚酰亚胺系的液状覆盖层形成材料,干燥后进行抗蚀剂制版,在显影的同时蚀刻覆盖层形成材料,然后使其固化,得到由覆盖层形成材料(第2非感光性聚酰亚胺)构成的覆盖层。固化后的覆盖层的膜厚在布线层上为5μm。通过形成这样的覆盖层,可控制翘曲和降低刚性,且可保护布线图案层。
需要说明的是,这里形成上述覆盖层的覆盖层形成材料(第2非感光性聚酰亚胺)的物性值是:吸湿膨胀系数为8.0×10-6/%RH,热膨胀系数为17×10-6/℃。另外,上述绝缘层形成材料(第1非感光性聚酰亚胺)的物性值是:吸湿膨胀系数为10.7×10-6/%RH,热膨胀系数为21×10-6/℃,使用了上述绝缘层形成材料和上述覆盖层形成材料的物性值之差小的材料。
接着,对厚度10μm的聚酰亚胺(绝缘层)进行抗蚀剂制版,使用有机碱蚀刻液进行蚀刻,得到图案状的绝缘层。之后对露出的布线图案层进行厚度2μm的镀Au,形成保护镀层部分。本发明中,先实施布线覆盖,可仅在未被覆盖层覆盖的部位进行镀Au,可在降低刚性和削减Au量方面获得较大的效果。
接着,为了进行SUS的外形加工,再次进行抗蚀剂制版,只进行SUS一侧的蚀刻。最后使用无铅焊膏,通过丝网印刷形成焊盘。这样得到的悬浮臂用基板可以确保常温状态下的翘曲为0.5mm,并且即便在高温高湿(85℃、85%RH)环境下保持1小时,翘曲也仅为0.5mm,可抑制翘曲。
翘曲的测定是由加工片切取一块长20mm的悬浮臂用基板,使铜布线面为上面,放置在平台上,以高精度标尺由平台表面沿垂直方向测定至上述悬浮臂用基板的尖端的距离,得到翘曲的值。
[比较例]
使用物性值为热膨胀系数23×10-6/℃、吸湿膨胀系数31×10-6/%RH的第3非感光性聚酰亚胺作为绝缘层形成材料,使用物性值为热膨胀系数200×10-6/℃、吸湿膨胀系数155×10-6/%RH的感光性聚酰亚胺作为覆盖层形成材料,除此之外与实施例同样地制备悬浮臂基板。
所得悬浮臂用基板在常温状态下的翘曲为2.0mm,且高温高湿(85℃、85%RH)环境下保持1小时后的翘曲为2.0mm,无法充分抑制翘曲。
实施方案2
以下对本发明的实施方案2的悬浮臂用基板的制备方法进行详细说明。
本发明的悬浮臂用基板的制备方法的特征在于具有以下步骤:准备金属基板、绝缘层、种子层和金属镀层按该顺序配置得到的层合体的层合体准备步骤;在上述金属基板的表面和上述金属镀层的表面形成图案状的抗蚀层,进行蚀刻,在上述金属基板上形成夹具孔,且在上述金属镀层上形成布线图案层的第一金属蚀刻步骤。
根据本发明,通过使用上述层合体,可获得低刚性的悬浮臂用基板。并且,在第一金属蚀刻步骤中,在金属基板上形成夹具孔或冲孔等,金属基板的大部分不蚀刻。因此,可以在较高保持层合体刚性的状态下进行绝缘层的蚀刻等,在进行各步骤间的搬运时,可以抑制加工中途层合体发生变形。需要说明的是,由本发明得到的悬浮臂用基板例如可用于硬盘驱动器(HDD)的磁头悬浮臂等。
接着,使用附图对本发明的悬浮臂用基板的制备方法进行说明。图4和图5用于说明本发明的悬浮臂用基板的制备方法的一个例子。本发明中,首先,如图4(a)所示,准备金属基板21、绝缘层22、种子层23和金属镀层24按该顺序配置得到的层合体30(层合体准备步骤)。这里,准备具有如下构成的层合体30:作为金属基板1的SUS、作为绝缘层22的聚酰亚胺、作为种子层23的NiCr-Cu溅射层、和作为金属镀层24的Cu镀层。
接着,对该层合体30进行金属蚀刻用抗蚀层的制版。具体来说,在层合体30的两面设置金属蚀刻用的抗蚀层,通过光刻法形成如图4(b)所示图案的抗蚀层31、32。这种情况下,在布线一侧,按照与目标布线图案层对应的图案形成抗蚀层31,在基板一侧,按照除去夹具孔部分的图案来形成抗蚀层32。另外,抗蚀层32是除夹具孔之外还除去跨线部分(flying lead)后形成的。
接下来,如图4(c)所示,使用化学蚀刻液蚀刻金属基板21和金属镀层24,剥离抗蚀层31、32。由此,由金属镀层24形成布线图案层24a,在金属基板21上形成夹具孔21a(第一金属蚀刻步骤)。图中21b是形成跨线部分的冲孔。
接着,如图4(d)所示,使用液状覆盖材料在布线图案层24a上形成覆盖层25(覆盖层形成步骤)。此时,形成覆盖层25,使布线图案层24a的表面的一部分24b露出,在该露出部分形成后述的保护镀层部分。
接着,进行绝缘层22的蚀刻用抗蚀层的制版。具体来说,在层合体30的两面设置聚酰亚胺蚀刻用抗蚀层,通过光刻法形成如图4(e)所示图案的抗蚀层33、34。这种情况下,在布线一侧形成覆盖布线图案层24a和覆盖层25的抗蚀层33,在基板一侧形成除去对应于跨线部分的冲孔21b的部分的抗蚀层34。
接下来,如图4(f)所示,在蚀刻液中使用有机碱液,蚀刻绝缘层22,剥离抗蚀层33、34。由此,介由绝缘层22在金属基板21上一体性形成布线图案层24a和覆盖层25(绝缘层蚀刻步骤)。另外,金属基板21上形成了夹具孔21a和跨线部分的冲孔21b。需要说明的是,绝缘层22的加工可以通过等离子蚀刻进行。
接着,如图5(g)所示,对布线图案层24a露出的部分实施镀Au或镀Ni-Au,形成保护镀层部分26(保护镀层部分形成步骤)。
接着,为了进行金属基板21的外形加工,在层合体30的两面进行金属蚀刻用抗蚀层的制版。本发明中,“进行金属基板的外形加工”是指根据目标悬浮臂用基板的形状,对在第一金属蚀刻步骤中未加工的金属基板的区域进行加工。具体来说,在层合体30的两面设置金属蚀刻用抗蚀层,通过光刻法形成如图5(h)所示图案的抗蚀层35、36。这种情况下,在布线一侧形成覆盖整个面的抗蚀层35,在基板一侧形成按照目标外形形状进行制图得到的抗蚀层36。
如图5(i)所示,使用化学蚀刻液蚀刻金属基板21,剥离抗蚀层35、36。由此得到所需形状的悬浮臂用基板(第二金属蚀刻步骤)。然后根据需要,如图5(j)所示,通过印刷在布线图案层24a的端子部分形成焊盘部分27。需要说明的是,图中A是形成焊盘的端子部分,B是跨线部分,C是布线部分,可以根据需要具有金属基板21。
本发明的悬浮臂用基板的制备方法通常具有层合体准备步骤和第一金属蚀刻步骤。优选具有后述的覆盖层形成步骤、绝缘层蚀刻步骤、保护镀层部分形成步骤、第二金属蚀刻步骤、以及焊盘形成步骤。
以下,对本发明的悬浮臂用基板的制备方法的各步骤进行说明。
1.层合体准备步骤
首先对本发明的层合体准备步骤进行说明。本发明的层合体准备步骤是准备金属基板、绝缘层、种子层和金属镀层按该顺序配置得到的层合体的步骤。
本发明中,通过使用具有上述层构成的层合体,可得到低刚性的悬浮臂用基板。通常,用于获得悬浮臂用基板的原材料使用5层层合体。具体来说,如图6(a)所示,使用具有如下构成的5层层合体:作为金属基板41的SUS、作为粘合层42的热塑性聚酰亚胺(TPI)、作为绝缘层43的聚酰亚胺、作为粘合层44的TPI、和作为布线图案形成层45的Cu。
但是,该层合体通常是通过压合层合作为弹簧铜的压延铜等形成的,由于使用压延铜,无法实现薄板化和低刚性化。并且,由于上述5层的层合体是将各构成部件压制形成的,因此布线图案形成层(例如压延铜)的粗化表面的图案转印在绝缘层(例如聚酰亚胺)上。结果,绝缘层的表面变粗,该粗面成为妨碍布线精细加工的一个要因。
与此相对,本发明中使用的层合体如图6(b)所示,通常是金属基板21、绝缘层22、种子层23和金属镀层24按该顺序配置得到的4层层合体30。该4层层合体的金属镀层是通过电镀法等形成的,因此与以往的压延铜等比较,可实现薄板化和低刚性化。另外,还可形成精细的布线图案层。此外,由于上述4层层合体的金属镀层是通过电镀法等形成的,因此绝缘层的表面不会像上述5层层合体那样变粗。因此,具有不会产生杂质残留的问题等优点。
接着,对本发明中使用的层合体的构成部件进行说明。本发明中使用的层合体通常具有金属基板、绝缘层、种子层和金属镀层。
作为上述金属基板的材料,只要具有导电性、具有适度的弹性即可,没有特别限定,例如有SUS等。上述金属基板的膜厚例如在10μm~30μm的范围内,其中优选在15μm~25μm的范围内。这是因为金属基板的膜厚过薄,则机械强度可能降低,金属基板的膜厚过厚,则难以将悬浮臂用基板低刚性化。
作为上述绝缘层的材料,只要具有绝缘性即可,没有特别限定,例如有聚酰亚胺(PI)等。上述绝缘层的膜厚例如在5μm~30μm的范围内,其中优选在5μm~20μm的范围内,特别优选在5μm~10μm的范围内。这是因为绝缘层的膜厚过薄,则可能无法发挥充分的绝缘性,绝缘层的膜厚过厚,则难以将悬浮臂用基板低刚性化。
作为上述种子层的材料,只要可提高绝缘层与金属镀层的贴合性即可,没有特别限定,例如有Ni、Cu、Cr及其合金等。另外,上述种子层优选是通过溅射法形成的层。上述种子层的膜厚只要可获得所需的贴合性即可,没有特别限定,通常在10nm~300nm的范围内。
作为上述金属镀层的材料,只要导电性良好即可,没有特别限定,例如有铜(Cu)。上述金属镀层的膜厚例如在6μm~18μm的范围内,其中优选在8μm~12μm的范围内。这是因为金属镀层的膜厚过薄,则有机械强度降低的可能性,金属镀层的膜厚过厚,则难以将悬浮臂用基板低刚性化。
上述金属镀层可通过常规的镀敷法形成。其中,本发明中,优选上述金属镀层通过电镀法形成,原因是可以以良好的精度形成金属镀层。本发明中,金属镀层的最大膜厚部分与最小膜厚部分之差例如为2μm以下,其中优选1.6μm以下。
需要说明的是,本发明通过称为扣除法(subtractive process)的方法形成布线图案层,该扣除法通过进行金属镀层的蚀刻来形成布线图案层。与此相对,通过叠加法形成布线图案层的方法是已知的。具体来说,该方法是在绝缘层上形成规定的抗蚀图、通过电镀法等在未形成抗蚀图的绝缘层表面形成布线图案层。通过上述叠加法形成布线图案层时,存在抗蚀图的疏密导致电场不均匀、布线图案层的膜厚偏差变大的问题。与此相对,在如本发明所示,通过扣除法形成布线图案层时,布线图案层的膜厚由作为原材料的层合体的金属镀层的膜厚来确定,因此具有膜厚偏差小的优点。
作为本发明中使用的层合体的形成方法,只要可获得上述层合体即可,没有特别限定,例如有以下的方法:在作为金属基板的SUS的表面上涂布含有聚酰亚胺前体的涂布液,进行热处理,形成由聚酰亚胺构成的绝缘层,接着通过溅射法形成种子层,最后通过电镀法形成由Cu镀层构成的金属镀层。
2.第一金属蚀刻步骤
以下对本发明的第一金属蚀刻步骤进行说明。本发明中的第一金属蚀刻步骤是在上述金属基板的表面和上述金属镀层的表面形成图案状的抗蚀层,通过进行蚀刻在上述金属基板上形成夹具孔,且在上述金属镀层上形成布线图案层的步骤。
具体来说,如上述图4(b)和图4(c)所示,在金属基板41的表面和金属镀层24的表面形成图案状的抗蚀层31、32,在金属基板41的表面形成夹具孔21a,将金属镀层24加工成布线图案层24a。本发明中,可以根据需要与夹具孔21a同时形成形成跨线部分的冲孔21b。需要说明的是,在如跨线部分那样不进行双面连接、单面连接即可的情况下,则没有必要形成冲孔21b。
本发明中,在第一金属蚀刻步骤中,在金属基板上形成夹具孔或冲孔等,但金属基板的大部分未被蚀刻。因此,可以在较高保持层合体的刚性的状态下进行绝缘层的蚀刻,在进行各步骤间的搬运时,可以抑制加工中途层合体发生变形。本发明中,夹具孔以外的金属基板的加工通常在后述的第二金属蚀刻步骤中进行。
本发明中,将金属镀层加工成布线图案层时,在金属基板上形成夹具孔。由此,首先,可确定夹具孔与布线图案层的相对位置关系。本发明中,“夹具孔”是指用夹具固定层合体的孔,以该夹具孔作为基准,进行各种位置的校正。本发明中,通过将位置校正的基准统一为夹具孔,可以以良好的精度进行层合体的加工。夹具孔的形状根据所使用的夹具的形状而不同,通常为圆形或长方形等。夹具孔的直径没有特别限定,例如在0.5mm~3mm的范围内。
第一金属蚀刻步骤中,在金属基板上至少形成夹具孔,根据需要同时形成跨线部分的冲孔。如果第一金属蚀刻步骤结束后,层合体的金属基板保持一定程度的刚性,则可以在搬运时防止加工中途层合体发生变形。在金属基板的表面上,以通过第一金属蚀刻步骤加工的区域的面积作为SA、总面积作为ST时,SA/ST例如为0.6以下、其中优选在0.01~0.5的范围内。
另一方面,在布线一侧通过蚀刻金属镀层形成布线图案层。本发明中使用的金属镀层的膜厚通常比以往的压延钢等薄,因此可形成精细的布线图案层。布线图案层的宽度例如为10μm以上,其中优选在15μm~25μm的范围内。相邻的布线图案的间隔例如为10μm以上,其中优选在15μm~25μm的范围内。
作为本发明中使用的抗蚀剂,可以使固体状的抗蚀剂,也可以是液体状的抗蚀剂,但由于液体状的抗蚀剂会增加步骤,因此优选固体状的抗蚀剂。具体来说,优选使用干膜抗蚀剂(DFR)。这是因为可以获得精细的布线图案层。
对在金属基板的表面和金属镀层的表面形成图案状的抗蚀层的方法没有特别限定,可以使用常规方法。具体来说例如有如下方法:在金属基板的表面和金属镀层的表面分别配置抗蚀剂,曝光为所需图案,然后进行显影。
蚀刻金属基板和金属镀层的方法例如有湿法蚀刻等。优选湿法蚀刻中使用的蚀刻液根据所使用的金属基板和金属镀层的材料进行适当选择。例如金属基板为SUS时,可以使用氯化铁系蚀刻液。金属镀层为铜镀层时,可以使用氯化铁系蚀刻液或氯化铜系蚀刻液。本发明中,形成图案状的抗蚀层后,可以分别蚀刻金属基板和金属镀层,但优选同时蚀刻金属基板和金属镀层。这是因为可以使步骤数减少。
3.覆盖层形成步骤
下面对本发明的覆盖层形成步骤进行说明。本发明的覆盖层形成步骤是使用液状覆盖材料形成覆盖层的步骤,该覆盖层具有布线图案层露出开口部分以使上述布线图案层的一部分表面露出。
具体来说,如上述图4(d)所示,形成具有布线图案层露出开口部分25a的覆盖层25,以使布线图案层24a的一部分表面24b露出。在通过布线图案层露出开口部分露出的布线图案层24a的表面形成后述的保护镀层部分。
本发明中,通过在进行绝缘层的蚀刻之前形成覆盖层,可以防止液状覆盖材料流入夹具孔等。由此可以形成具有均匀膜厚的覆盖层。这里,图7用于说明常规的覆盖层形成步骤。需要说明的是,为了方便起见,省略了种子层的描述,对于与图4重复的一部分符号,也省略其说明。以往,如图7(a)所示,在形成覆盖层之前已经对绝缘层22进行了蚀刻,因此夹具孔21b是贯通的状态。因此,使用液状覆盖材料形成覆盖层时,必须在夹具孔21b的下面配置防流出材料51(图7(b)),但即使在配置了防流出材料51的情况下,液状覆盖材料25’有时也会流入夹具孔21b(图7(c))。结果,存在所得覆盖层25的膜厚不均匀、产生未被覆盖层25覆盖的布线图案层24a的区域等问题(图7(d))。
还存在如下问题:在形成有较多上述夹具孔或冲孔的位置的布线图案层上形成的覆盖层的膜厚与在未形成夹具孔或冲孔的位置上形成的覆盖层的膜厚之间的差异较大。
在按照上述常规方法形成液状覆盖层的试验例中,测定干燥后的覆盖层的膜厚,结果膜厚之差平均为2.9μm,不均匀(样品数为8个)。
特别是在形成膜厚较薄、例如为2.8~3.5μm的覆盖层时,在夹具孔附近的布线层上形成的覆盖层为0.6~1.5μm,进一步变薄,产生未被覆盖层覆盖的布线图案层的区域。
另外,即使在覆盖层不是由液状覆盖材料、而是由干膜形成时,也是先蚀刻绝缘层,因此存在干膜落入夹具孔中、在夹具孔附近的布线部分形成的覆盖层比其它区域的膜厚薄的问题。
在使用该干膜、按照上述常规方法形成覆盖层的试验例中,与液状覆盖材料相比,膜厚较厚,因此未产生未被覆盖层覆盖的布线图案层的区域,但夹具孔附近的布线图案层的覆盖层的膜厚与远离夹具孔的布线部分的覆盖层的膜厚之差平均为3.4μm,不均匀。
与此相对,本发明中,通过在进行绝缘层的蚀刻之前形成覆盖层,可以防止液状覆盖材料的流入。这里,图8用于说明本发明的覆盖层形成步骤。需要说明的是,为了方便起见,省略对种子层的描述,对于与图4重复的一部分符号,也省略其说明。本发明中,如图8(a)所示,在蚀刻绝缘层22之前的阶段形成覆盖层。与常规方法不同,夹具孔21b是未贯通的状态。因此,液状覆盖材料25’不会流入夹具孔21b(图8(b)),可获得膜厚均匀的覆盖层25,可防止产生未被覆盖层25覆盖的布线图案层24a的区域(图8(c))。形成覆盖层25之后进行绝缘层22的蚀刻(图8(d))。
本发明中使用的液状覆盖材料至少含有覆盖层形成用树脂。还可以根据需要含有使覆盖层形成用树脂溶解的溶剂。覆盖层形成用树脂例如有聚酰亚胺树脂、环氧系树脂等。另外,覆盖层形成用树脂可以是感光性树脂,也可以是非感光性树脂,其中优选非感光性树脂。这种情况下,可形成膜厚较薄的覆盖层。
上述液状覆盖材料优选粘度较低。这种情况下,可获得膜厚较薄的覆盖层。液状覆盖材料的粘度例如常温下在500cP~5000cP的范围内,其中优选在500cP~1000cP的范围内。
对布线图案层上形成的覆盖层的膜厚没有特别限定,例如在3μm~20μm的范围内,其中优选在5μm~10μm的范围内。
在本发明的使用液状覆盖材料形成覆盖层,然后进行绝缘层的蚀刻的试验例中,在使设在干燥后的布线图案层上的覆盖层的膜厚形成得较厚时,夹具孔附近的布线图案部分平均为6.4μm,夹具孔附近以外的布线图案部分平均为6.7μm,膜厚之差为0.3μm,可以以良好的精度形成均匀的膜厚(样品数为8个)。
覆盖层的膜厚形成得较薄时,夹具孔21b(参照图8)附近的布线图案部分平均为3.6μm,夹具孔附近以外的布线图案部分平均为3.8μm,膜厚之差为0.2μm,可以以良好的精度形成均匀的膜厚(样品数为8个)。
由此,在本发明中,布线上的覆盖层的最大膜厚部分和最小膜厚部分之差例如为1.3μm以下,其中优选1.0μm以下。
这里,夹具孔21b附近的布线图案部分未必仅限于夹具孔,也可以是冲孔或形成布线图案层的绝缘层被蚀刻的部分。夹具孔附近以外的布线图案部分可以是布线图案部分的绝缘层未被蚀刻的部分。
本发明中,可以在布线图案部分的整个区域以良好的精度均匀地形成覆盖层的膜厚,以往的方法中形成的覆盖层的膜厚偏差较大,因此无法较薄地形成,但本发明中,可以以良好的精度形成薄的膜厚。
本发明中,通过减薄膜厚可以减少材料,可以抑制悬浮臂用基材的制造成本。另外,可以减轻在本发明的悬浮臂用基材上搭载了滑块的磁头悬浮臂的重量,因此,驱动悬浮臂的惯性力减小,可提供省电的HDD装置。
作为形成覆盖层的方法,只要是使用液状覆盖材料的方法即可,没有特别限定。例如,在液状覆盖材料含有感光性树脂时,有如下方法:涂布液状覆盖材料,以覆盖布线图案层,使其干燥、进行曝光显影。在液状覆盖材料含有非感光性树脂时,可采用以下的方法:首先,涂布液状覆盖材料,以覆盖布线图案层,使其干燥,形成非感光性树脂层。接着,在该非感光性树脂层上形成感光性树脂层,将该感光性树脂层曝光为图案状。接着,在对曝光的感光性树脂层进行显影的同时进行非感光性树脂层的蚀刻,最后,剥离感光性树脂层。通过该方法,可以获得膜厚较薄的覆盖层。
4.绝缘层蚀刻步骤
接着,对本发明的绝缘层蚀刻步骤进行说明。本发明的绝缘层蚀刻步骤是在形成上述覆盖层之后进行上述绝缘层的蚀刻的步骤。
具体来说,如上述图4(e)和图4(f)所示,在层合体30的两面形成聚酰亚胺蚀刻用的图案状抗蚀层33、34,使用蚀刻液蚀刻绝缘层22。通过本步骤,夹具孔21a才贯通。另外,还可根据需要同时形成跨线部分的冲孔21b。
需说明的是,本发明中,绝缘层蚀刻步骤和后述的保护镀层部分形成步骤的任一步骤在先均可,例如,在形成具有可两面连接的跨线部分的悬浮臂用基板时,通常先进行绝缘层蚀刻步骤,再进行保护镀层部分形成步骤。这是因为必须形成跨线部分的冲孔。另一方面,在如跨线部分那样不进行双面连接、单面连接即可的情况下,绝缘层蚀刻步骤和保护镀层部分形成步骤的任一步骤在先均可。
本发明中,绝缘层的蚀刻图案优选根据目标悬浮臂用基板的形状等适当设定。蚀刻绝缘层的方法例如有:如上所述,在未蚀刻区域形成图案状的抗蚀层,然后用规定的蚀刻液蚀刻绝缘层。本发明中,优选使用干膜抗蚀层。还可以通过等离子蚀刻等进行绝缘层的蚀刻。
5.保护镀层部分形成步骤
接着,对本发明的保护镀层部分形成步骤进行说明。本发明的保护镀层部分形成步骤是在从上述布线图案层露出开口部分露出的布线图案层的表面上形成保护镀层部分的步骤。
具体来说,如上述图5(g)所示,在从覆盖层形成步骤形成的布线图案层露出开口部分25a露出的布线图案层24a的一部分24b的表面上形成保护镀层部分26。
本发明中,首先形成覆盖层,只在从该覆盖层的布线图案层露出开口部分露出的布线图案层的表面上形成保护镀层部分,由此可获得低刚性的悬浮臂用基板。通常,在形成覆盖层之前形成保护镀层部分,例如如图9(a)所示,在布线图案层24a的表面和侧面形成保护镀层部分26。因此,存在无法充分地将悬浮臂用基板低刚性化的问题。
与此相对,本发明中,通过在形成保护镀层部分之前形成覆盖层,例如如图9(b)所示,可以只在布线图案层24a的表面必须的部分形成保护镀层部分26,可充分地将悬浮臂用基板低刚性化。需说明的是,图9中,对于与图4重复的一部分符号,省略其说明。
作为本发明中使用的保护镀层部分的材料,只要可以防止布线图案层等的腐蚀即可,没有特别限定,例如有镍(Ni)、金(Au)等,其中优选金(Au),因为耐腐蚀性优异。
上述保护镀层部分的膜厚例如在5μm以下,其中优选在1μm~2μm的范围内。通过使膜厚在上述范围内,可以有效地防止布线图案层的腐蚀等。
上述保护镀层部分可通过常规的镀敷法形成。其中,在本发明中,优选上述保护镀层部分通过电镀法形成。这是因为可以以良好的精度形成保护镀层部分。
6.第二金属蚀刻步骤
以下对本发明的第二金属蚀刻步骤进行说明。本发明的第二金属蚀刻步骤是在上述绝缘层蚀刻步骤和上述保护镀层部分形成步骤之后,进行上述金属基板的外形加工的步骤。
具体来说,如上述图5(h)和图5(i)所示,在层合体30的两个面上形成金属蚀刻用的图案状的抗蚀层35、36,使用蚀刻液进行金属基板41的外形加工。
本发明中,在第一金属蚀刻步骤中,在金属基板上形成夹具孔或冲孔等,但金属基板的大部分未被蚀刻。因此,可在较高保持层合体的刚性的状态下进行绝缘层的蚀刻等,可以在搬运时抑制加工中途层合体发生变形。然后,在绝缘层等的蚀刻等结束后,按照规定的形状对未加工的金属基板进行蚀刻,由此可以以良好的产量制备低刚性的悬浮臂用基板。
需要说明的是,蚀刻金属基板的方法、以及使用的蚀刻液的种类等与上述“1.第一金属蚀刻步骤”中的记载同样。这里省略其说明。
7.焊盘部分形成步骤
本发明中,在第二金属蚀刻步骤之后,可以进行在端子部分的保护镀层部分上形成焊盘部分的焊盘部分形成步骤。焊盘部分形成步骤如上述图5(J)所示,是在端子部分A的保护镀层部分26的表面形成焊盘部分27的步骤。
用于形成上述焊盘部分的焊料可大致分为含铅焊料和无铅焊料。其中,本发明中优选使用无铅焊料,因为可以减低对环境的压力。上述无铅焊料具体有Sn-Sb系、Sn-Cu系、Sn-Cu-Ni系、Sn-Ag系、Sn-Ag-Cu系、Sn-Ag-Cu-Bi系、Sn-Zn系、Sn-Ag-In-Bi系、Sn-Zn系、Sn-Bi系和Sn-In系、Sn-Sb系的焊料等。
作为形成上述焊盘部分的方法,只要可形成所需焊盘部分即可,没有特别限定,例如有丝网印刷法、分散法、喷墨法等,其中优选丝网印刷法。
8.其它
如上面“3.覆盖层形成步骤”中所述,本发明中,通过在绝缘层的蚀刻之前形成覆盖层,可以防止液状覆盖材料流入夹具孔。从该观点来看,本发明可提供具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:具有层合体准备步骤、第一金属蚀刻步骤、覆盖层形成步骤、绝缘层蚀刻步骤、第二金属蚀刻步骤。各步骤与上述内容同样,这里省略其说明。
本发明中,也可以进行使用覆盖层形成用干膜来形成覆盖层的干式覆盖层形成步骤,以此来代替上述覆盖层形成步骤。这是因为通过在进行绝缘层的蚀刻之前形成覆盖层,在将覆盖层形成用干膜层合在上述布线图案层上时,可以防止上述覆盖层形成用干膜流入夹具孔等中。由此,可以形成具有均匀膜厚的覆盖层,还可以使上述悬浮臂用基板内的覆盖层的膜厚均匀。
上述干式覆盖层形成步骤中,形成覆盖层的方法只要使用覆盖层形成用干膜即可。具体来说有如下方法:配置上述覆盖层形成用干膜以覆盖上述布线图案层表面,然后通过热压合层合。接着,对层合的覆盖层形成用干膜进行曝光和显影。
这里,曝光和显影的方法可以与上述“3.覆盖层形成步骤”中的记载同样。另外,上述覆盖层形成用干膜可以使用通常用于制备悬浮臂用基板的干膜。
本发明中,也可以根据需要在形成上述覆盖层之前实施覆盖层形成前绝缘层蚀刻步骤,以此代替上述绝缘层蚀刻步骤。
如上面“5.保护镀层部分形成步骤”中所述,本发明中,首先形成覆盖层,只在从该覆盖层的布线图案层露出开口部分露出的布线图案层的表面形成保护镀层部分,由此可以获得低刚性的悬浮臂用基板。由该观点来看,本发明可以提供具有如下特征的悬浮臂用基板的制备方法:具有层合体准备步骤、第一金属蚀刻步骤、覆盖层形成步骤、保护镀层部分形成步骤、第二金属蚀刻步骤。各步骤与上述内容同样,这里省略其说明。
需要说明的是,本发明并不限于上述实施方案。上述实施方案是示例性的,只要具有与本发明的权利要求范围所述的技术思想实质上相同的构成、发挥同样的作用效果,无论任何情况均包括在本发明的技术范围中。
实施例2
以下使用实施例进一步具体说明本发明。
[实施例1]
通过涂布法在厚度20μm的SUS304(金属基板)上形成厚度10μm的聚酰亚胺(绝缘层),进一步用溅射法在该绝缘层上涂布约300nm的种子层Ni-Cr-Cu,将其作为导通层,通过镀Cu形成厚度9μm的Cu镀层(金属镀层),得到4层的层合体(参照图4(a))。使用该4层的层合体,制备低刚性、具有精细布线的悬浮臂用基板。
首先,使用干膜,同时进行制图,以在SUS一侧形成位置精度很重要的夹具孔,在Cu镀层一侧形成目标布线图案层,得到图案状的抗蚀层。然后使用氯化铁溶液进行蚀刻,蚀刻后进行抗蚀层的剥膜(参照第一金属蚀刻步骤、图4(b)、(c))。这里,通过同时对干膜进行制图,可以提高SUS一侧和布线图案层一侧的两个面的位置精度。需要说明的是,布线图案层上形成的铜布线的宽度为20μm,铜布线的间隔为20μm。认为在布线图案层上没有固定形状(anchor shape)、以及使用高灵敏度的DFR抗蚀剂对实现布线的精细化起到了很大的作用。
接着,用模头涂布仪涂布非感光性聚酰亚胺系的液状覆盖材料,干燥后进行抗蚀剂制版,在显影的同时蚀刻液状覆盖材料,然后使其固化,得到覆盖层(参照图4(d))。固化后的覆盖层的膜厚在布线层上为5μm。通过形成这样的覆盖层,可控制翘曲和降低刚性,且可保护布线图案层。接着,对厚度10μm的聚酰亚胺(绝缘层)进行抗蚀剂制版,使用有机碱蚀刻液进行蚀刻,得到图案状的绝缘层(参照图4(e)、(f))。之后对露出的布线图案层进行厚度2μm的镀Au,形成保护镀层部分(参照图5(g))。本发明中,先实施布线覆盖,可仅在未被覆盖层覆盖的部位进行镀Au,可在降低刚性和削减Au量方面获得较大的效果。
接着,为了进行SUS的外形加工,按照与上述第一金属蚀刻步骤同样的方法进行抗蚀剂制版,只进行SUS一侧的蚀刻(第二金属蚀刻步骤,参照图5(h)、(i))。最后,在第二金属蚀刻步骤之后,使用无铅焊膏,通过丝网印刷形成焊盘(图5(j))。与以往的产品相比,这样得到的悬浮臂用基板刚性低且具有精细布线。

Claims (4)

1.悬浮臂用基板的制备方法,其特征在于:该方法具备以下步骤:
准备按顺序配置了金属基板、绝缘层和金属镀层的层合体的层合体准备步骤;
在上述金属基板的表面和上述金属镀层的表面形成图案状的抗蚀层,进行蚀刻,在上述金属基板上形成夹具孔,在上述金属镀层上形成布线图案层的第一金属蚀刻步骤;
所述方法进一步具备以下步骤:
覆盖层形成步骤,使用覆盖材料在上述布线图案层上形成具有布线图案层露出开口部分的覆盖层,将上述布线图案层的一部分表面露出;
在形成上述覆盖层之后,进行上述绝缘层的蚀刻的绝缘层蚀刻步骤;
在从上述布线图案层露出开口部分露出的布线图案层的表面形成保护镀层部分的保护镀层部分形成步骤;
在上述绝缘层蚀刻步骤和保护镀层部分形成步骤之后,进行上述金属基板的外形加工的第二金属蚀刻步骤。
2.权利要求1所述的悬浮臂用基板的制备方法,其特征在于:上述金属镀层的最大膜厚部分和最小膜厚部分之差为2 μm以下。
3.权利要求1所述的悬浮臂用基板的制备方法,其特征在于:上述覆盖层的布线图案层上的最大膜厚部分和最小膜厚部分的膜厚之差为1 μm以下。
4.权利要求1所述的悬浮臂用基板的制备方法,其特征在于:在覆盖层形成步骤中,使用液状覆盖材料形成覆盖层。
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