JP2004017349A - ポリイミド金属積層板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特定熱可塑性ポリイミドをステンレスのエッチングストップ層として用いることにより、ステンレス箔を微細加工できるポリイミド金属積層板を提供すること。
【解決手段】非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性樹脂層の両面にステンレス３０４からなるステンレス箔が積層されたポリイミド金属積層板であって、熱可塑性ポリイミドが、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル及び、３，３’−ジアミノベンゾフェノンからなる群から選ばれた少なくとも一種のジアミンと、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物からなる群から選ばれた少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から合成された熱可塑性ポリイミドであるポリイミド金属積層板。
【選択図】　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリイミド金属積層板及びその製造方法に関するものである。詳しくは、金属箔としてステンレス箔を用い、かつ、ポリイミド層をステンレスのエッチングストップ層として用いることによりステンレスの高精度のエッチング加工に適するポリイミド金属積層板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク用サスペンションは、通常ロードビームを成形加工する工程、フレクシャを成形加工する工程、ロードビームとフレクシャを貼り合わせる工程、その後フレクシャの上に磁気ヘッドスライダに接続される配線を形成する工程により、製造される。フレクシャは薄く、かつ、剛性が小さいため、成形加工時においてゆがみ等の不具合をもたらし、最終製品信頼性にも大きく影響を及ぼすものであった。
【０００３】
さらに、ロードビームおよびフレクシャは、成形後、溶接・半田付け等により接着されるため、位置合わせ不良等の不具合をもたらし、これも最終製品の信頼性に大きく影響を及ぼすものであった。
【０００４】
従来、ハードディスク用サスペンションを製造する際には、ステンレスそのものを部分的にエッチングし、厚みを変化させる方法等が知られているが、これらの方法では、エッチングにより無視できない厚みのばらつきが発生し、厚みを変化させた機能部分を精密に作成することが困難であった。
【０００５】
また、特開２００１−４３６４８号公報には、ステンレス鋼の間にエッチングストップ層を設けてエッチングにより厚みを変化させた機能部分を形成する方法が開示されている。しかしながら、該公報には、具体的にストップ層に使用できるものについては特に開示しておらず、エッチングストップ層にアクリル樹脂、エポキシ樹脂を使用した場合、ドライエッチングで除去できない残査が発生するという問題点等が存在していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、ロードビームとフレクシャを一体成形することにより、金属成形工程数が削減でき、かつ、磁気ヘッドサスペンションを歩留まり良く成形可能なポリイミド金属積層体を提供するものであって、ロードビーム用金属箔の接着層と接しない面にレジストパターンを形成する工程と、フレクシャ用金属箔の接着層と接しない面にレジストパターンを形成する工程と、金属箔をエッチングする工程を含む方法で製造されるハードディスク用サスペンション用途に適したポリイミド金属積層板、及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、検討の結果、非熱可塑性ポリイミド層、熱可塑性ポリイミド層および金属箔を順次積層されたポリイミド金属積層体において、金属箔にステンレス３０４を使用し、特定熱可塑性ポリイミド層をステンレス３０４のエッチングストップ層にすることにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明に至った。
【０００８】
即ち、本発明は、非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性樹脂層の両面にステンレス３０４からなるステンレス箔が積層されたポリイミド金属積層板であって、熱可塑性ポリイミドが、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル及び、３，３’−ジアミノベンゾフェノンからなる群から選ばれた少なくとも一種のジアミンと、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれた少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から合成された熱可塑性ポリイミドであり、その厚みが０．５〜１０μｍであることを特徴とするポリイミド金属積層板及びその製造方法、該ポリイミド金属積層板により製造されたハードディスク用サスペンションに関するものである。
【０００９】
本発明によれば、ステンレス３０４箔と熱可塑性ポリイミド層との密着性が良好で、ステンレスの微細加工が可能なポリイミド金属積層板が得られる。そのため、本発明のポリイミド金属積層板は、特に金属部分をパターン形成してロードビームとフレクシャとして使用されるポリイミド金属積層板に使用される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳しく説明する。
本発明のポリイミド金属積層板は、非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミドまたは該熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を含むワニスを塗布し、乾燥・キュアして熱可塑性ポリイミド層を形成し、さらに熱可塑性ポリイミド層の表面に、ステンレス３０４箔を熱圧着することにより製造される。
【００１１】
熱可塑性ポリイミドの両面に接合されるステンレス３０４箔は、エッチング加工され最終的に金属部分をパターン形成してロードビームとなるものと、金属部分をパターン形成してフレクシャとなるものの２種類の用途に好適には使用される。
【００１２】
また、ステンレス３０４箔の厚みは、テープ状に利用できる厚みであれば制限はないが、５〜１５０μｍが好ましく利用できる。使用可能なステンレス３０４箔としては、例えば、市販の新日本製鉄株式会社製、商品名：ＳＵＳ３０４ＨＴＡ、東洋精箔社製、商品名：ＳＵＳ３０４ＨＴＡ等が挙げられる。
【００１３】
ステンレス箔の引張弾性率として５０ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下であることが好ましい。
【００１４】
熱可塑性ポリイミド層を形成する熱可塑性ポリイミドとしては、特定のジアミンと特定のテトラカルボン酸二無水物から合成される組成物が利用できる。特定のジアミンとは、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン（以下、ＡＰＢと略す）、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル（以下、ｍ−ＢＰと略す）及び、３，３’−ジアミノベンゾフェノン（以下、ＤＡＢＰと略す）から選ばれた少なくとも一種のジアミンである。
【００１５】
特定のテトラカルボン酸二無水物とは、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物（以下、ＯＤＰＡと略す）、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（以下、ＢＴＤＡと略す）、ピロメリット酸二無水物（以下、ＰＭＤＡと略す）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（以下、ＢＰＤＡと略す）から選ばれる少なくとも一種もテトラカルボン酸二無水物である。
【００１６】
言いかえれば、本発明の熱可塑性ポリイミドは、ＡＰＢ、ｍ−ＢＰ、ＤＡＢＰからなるジアミン群から選ばれる少なくとも一種のジアミン成分と、ＯＤＰＡ、ＢＴＤＡ、ＰＭＤＡ及ぶＢＰＤＡからなる群から選ばれる少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物成分を用いて得られる重縮合ポリマーである。ジアミン成分とテトラカルボン酸二無水物の反応モル比は、通常、０．７５〜１．２５の範囲である。
【００１７】
熱可塑性ポリイミド層の厚みは、目的により選択され、０．５〜１０μｍの範囲が好適である。非熱可塑性ポリイミド層の厚みは、目的により制限はないが、５〜２５０μｍの範囲が好適に利用できる。
【００１８】
非熱可塑性ポリイミド層を形成する非熱可塑性ポリイミドは、特定ジアミン類と特定テトラカルボン酸二無水物より製造されるものであれば特に限定されるものではなく、特定ジアミン類として、例としてｏ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、４，４’−ジアミノフェニルエーテル、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、３，３’−ジアミノジフェニルエーテル等が挙げられる。これらは、単独または２種類以上使用しても良い。また、前記のアミン化合物を併用する場合、特定のジアミン成分の使用量は、少なくとも７０モル％以上、好ましくは８０モル％以上である。
【００１９】
特定のテトラカルボン酸二無水物としては、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，２’，３，３’−ビフェニルテトラカルボン酸等が挙げられる。これらは、単独または、二種類以上使用してもよい。
【００２０】
また、非熱可塑性ポリイミドとして市販の非熱可塑性ポリイミドフィルムも使用できる。例えば、ユーピレックスＳ、ユーピレックスＳＧＡ、ユーピレックスＳＮ（宇部興産株式会社製、商品名）、カプトンＨ、カプトンＶ、カプトンＥＮ（東レ・デュポン株式会社製、商品名）、アピカルＡＨ、アピカルＮＰＩ、アピカルＨＰ（鐘淵化学工業株式会社製、商品名）が挙げられる。非熱可塑性ポリイミドの表面はプラズマ処理、コロナ放電処理等を施してもよい。
【００２１】
本発明のポリイミド金属積層板の製造方法について更に詳細に述べる。本発明の方法は、非熱可塑性ポリイミド基体の両面に熱可塑性ポリイミド層を形成し、該熱可塑性ポリイミド層を接着層とする。熱可塑性ポリイミド層にステンレス３０４箔を熱圧着する方法で製造できる。
【００２２】
ここで、非熱可塑性ポリイミド基体の両面に熱可塑性ポリイミド層を形成する方法、すなわち、接着テープの製造方法について詳細に説明する。非熱可塑性ポリイミド基体上に熱可塑性ポリイミドの溶液、または、該熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液（以下、これらを総称してワニスという）を直接塗布・乾燥することにより製造することが出来る。ワニスは、前記の特定のジアミンとテトラカルボン酸二無水物を溶媒中で重合して得られた溶液である。
【００２３】
非熱可塑性ポリイミド基体上に直接塗布する方法としては、ダイコーター、コンマコーター、ロールコーター、グラビアコーター、カーテンコーター、スプレーコーター等の公知の方法が採用できる。塗布する厚み、ワニスの粘度等に応じて適宜利用できる。
【００２４】
塗布したワニスを乾燥・キュアする方法は、通常の加熱乾燥炉が利用できる。乾燥炉の雰囲気としては、空気、イナートガス（窒素、アルゴン）等が利用できる。乾燥の温度としては、溶媒の沸点により適宜選択するが、６０〜６００℃の温度範囲が好適に利用される。乾燥の時間は、厚み、濃度、溶媒の種類により適宜選択するが０．０５〜５００分程度で行なうのが望ましい。
【００２５】
次いで、接着テープの熱可塑性ポリイミド層の表面にステンレス３０４箔を熱圧着する方法について述べる。熱圧着する方法について制限はないが、例えば、代表的方法として、加熱プレス法及び／又は熱ラミネート法が挙げられる。加熱プレス法としては、例えば、接着テープとステンレス箔をプレス機の所定のサイズに切りだし、重ね合わせを行ない加熱プレスにより熱圧着することにより製造できる。加熱温度としては、１５０〜６００℃の温度範囲が望ましい。加圧力としては、制限は無いが、好ましくは０．１〜５００ｋｇ／ｃｍ^２で製造できる。加圧時間としては、特に制限はない。
【００２６】
ラミネート方法としては、特に制限は無いが、ロールとロール間に挟み込み、張り合わせを行なう方法が好ましい。ロールは金属ロール、ゴムロール等が利用できる。材質に制限はないが、金属ロールとしては、鋼材やステンレス材料が使用される。表面にクロムメッキ等が処理されたロールを使用することが好ましい。ゴムロールとしては、金属ロールの表面に耐熱性のあるシリコンゴム、フッ素系のゴムを使用することが好ましい。ラミネート温度としては、１００〜３００℃の温度範囲が好ましい。加熱方式は、伝導加熱方式の他、遠赤外等の輻射加熱方式、誘導加熱方式等も利用できる。
【００２７】
熱ラミネート後、加熱アニールすることも好ましい。加熱装置として、通常の加熱炉、オートクレーブ等が利用できる。加熱雰囲気として、空気、イナートガス（窒素、アルゴン）等が利用できる。加熱方法としては、フィルムを連続的に加熱する方法またはフィルムをコアに巻いた状態で加熱炉に放置する方法のどちらの方法も好ましい。加熱方式としては、伝導加熱方式、輻射加熱方式、及び、これらの併用方式等が好ましい。加熱温度は、２００〜６００℃の温度範囲が好ましい。加熱時間は、０．０５〜５０００分の時間範囲が好ましい。
【００２８】
本発明により提供されるポリイミド金属積層板は、ステンレス箔と熱可塑性ポリイミドとの間の接着力が優れ、また、ポリイミド層をステンレスのエッチングストップ層にすることにより、ハードディスクドライブのサスペンション用途として、フレクシャ、ロードビームを微細加工が可能となる。
【００２９】
また、本発明のポリイミド金属積層体は、磁気ヘッドサスペンションを歩留まり良く成形可能なものであるため、ロードビームとフレクシャを一体成形することができ、金属成形工程数が削減できる。
【００３０】
本発明のハードディズク用サスペンションは、ロードビーム用金属箔の接着層と接しない面にレジストパターンを形成する工程と、フレクシャ用金属箔の接着層と接しない面にレジストパターンを形成する工程と、金属箔をエッチングする工程を含む方法で製造することが可能である。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
尚、実施例に示したステンレス箔の引張弾性率及び熱可塑性ポリイミドとステンレス箔の剥離強度はＪＩＳ６３７１に示される方法により測定した。
【００３２】
合成例１
＜熱可塑性ポリイミド前駆体の合成＞
ジアミン成分としてＡＰＢを２０モルとテトラカルボン酸成分としてＢＴＤＡを１９．４モル秤量し、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセト溶媒中で混合した。混合温度及び時間は、２３℃、８時間であった。また、混合時の固形分濃度は１７重量％で実施した。得られたポリアミック酸ワニスの粘度は２５℃において４００ｃｐｓであり塗工に適したものであった。
【００３３】
実施例１
＜接着テープの製造＞
非熱可塑性ポリイミド層として、市販のポリイミドフィルム（東レデュポン株式会社製、商品名：カプトンＥＮ、厚み；５０μｍ）を用い、その両面にコータードライヤー装置を用いて、合成例１のポリアミック酸ワニスを塗布し、乾燥を行なって、非熱可塑性ポリイミド層に熱可塑性ポリイミド層を形成した。塗布には、リバースロールコーターを使用し、塗布厚みは乾燥後の厚みで７μｍであった。乾燥の最高温度は２９５℃で行なった。
【００３４】
＜ラミネートの実施＞
ステンレス箔として、市販のステンレス箔（新日本製鉄社製、商品名：ＳＵＳ３０４ＨＴＡ箔、厚み：３０μｍ及び８０μｍ）を使用した。ステンレス箔、接着テープを重ね合わせ熱ラミネートを実施し、ステンレス箔／熱可塑性ポリイミド／非熱可塑性ポリイミド／熱可塑性ポリイミド／ステンレス箔の５層からなるポリイミド金属積層板を製造した。熱ラミネートは、シリコンゴムラミネートを使用し、ロール内部加熱方式のラミネート機を使用した。ラミネートロールの表面温度を２４０℃に加熱した。
【００３５】
＜アニールの実施＞
５層からなるポリイミド金属積層板をバッチ式オートクレーブ中でアニールを実施した。条件は、温度２８０℃において、４時間、窒素ガス雰囲気中で行った。
【００３６】
＜ポリイミド金属積層板の評価＞
得られたポリイミド金属積層板の評価を上記方法により実施した。その結果、ステンレス箔の引張弾性率３５０Ｇｐａ、剥離強度は両面ともに１．５Ｎ／ｍｍであった。また、ポリイミド層をエッチングストップ層として、片面のステンレスを完全に除去し、均一な厚みのエッチング加工ができた。よって、サスペンション材料として適した材料であった。
【００３７】
実施例２
＜接着テープの製造＞
非熱可塑性ポリイミド層として、市販のポリイミドフィルム（鐘淵化学株式会社製、商品名：アピカルＮＰＩ、厚み：２５μｍ）を用いた以外、実施例１と同様にして接着テープを製造した。
【００３８】
＜加熱圧着の実施＞
金属箔として、市販のステンレス箔〔東洋精箔社製、商品名：ＳＵＳ３０４ＨＴＡ、厚み：１８μｍ及び５０μｍ〕を使用した。接着テープの両面に、１辺が３００ｍｍの正方形のステンレス箔を重ね合わせたものを２０セット重ね合わせ、それをクッション材（金陽社製、商品名：キンヨーボードＦ２００）で挟み、さらにその外側を鏡面板ではさみ加熱プレス機で２３０℃、７０ｋｇ／ｃｍ^２の条件下で、１時間加熱圧着してステンレス箔／熱可塑性ポリイミド／非熱可塑性ポリイミド／熱可塑性ポリイミド／ステンレス箔の５層からなるポリイミド金属積層板を製造した。
【００３９】
＜ポリイミド金属積層板の評価＞
実施例１と同様にして評価した。その結果、ステンレス箔の引張弾性率は４００Ｇｐａであり、剥離強度は両面とも２．１Ｎ／ｍｍであった。また、ポリイミド層をエッチングストップ層として、片面のステンレスを完全に除去し、均一な厚みのエッチング加工ができた。以上の結果、サスペンション材料として適した材料であった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のポリイミド金属積層板は、ステンレス箔と熱可塑性ポリイミドの密着性に優れ、かつステンレスをロードビーム及びフレクシャとして微細加工できるポリイミド金属積層板である。そのため、微細加工を必要とする、ハードディスクドライブのサスペンション材料として有効に利用できる。ポリイミド金属積層板におけるステンレスのエッチング精度を向上し、高い信頼性を有するハードディスクドライブのサスペンション材料を提供することができる。

Claims (6)

1. 非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミド層が形成され、該熱可塑性樹脂層の両面にステンレス３０４からなるステンレス箔が積層されたポリイミド金属積層板であって、熱可塑性ポリイミドが、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル及び、３，３’−ジアミノベンゾフェノンからなる群から選ばれた少なくとも一種のジアミンと、３，３’，４，４’−ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物からなる群から選ばれた少なくとも一種のテトラカルボン酸二無水物から合成された熱可塑性ポリイミドであり、その厚みが０．５〜１０μｍであることを特徴とするポリイミド金属積層板。
2. ステンレス箔の引張弾性率が、５０ＧＰａ以上４００ＧＰａ以下である請求項１記載のポリイミド金属積層板。
3. 非熱可塑性ポリイミド層の厚みが５〜２５０μｍである請求項１又は２記載のポリイミド金属積層板。
4. 非熱可塑性ポリイミド層の両面に熱可塑性ポリイミドまたは該熱可塑性ポリイミドの前駆体であるポリアミック酸溶液を塗布し、６０〜６００℃において乾燥・キュアして熱可塑性ポリイミド層を形成し、さらに、熱可塑性ポリイミドと接合する金属箔であるステンレス３０４を熱可塑性ポリイミドと１５０〜６００℃において熱圧着することを特徴とするポリイミド金属積層板の製造方法。
5. 請求項１記載のポリイミド金属積層板をエッチング加工する際に、ポリイミド層をステンレス３０４のエッチング加工のストップ層として使用することを特徴とする請求項１記載のポリイミド金属積層板のエッチング加工方法。
6. 請求項１記載のポリイミド金属積層板から製造されたハードディスクドライブ用サスペンション。