JP2005285178A - Laminate for hdd suspension and method for using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、HDD（ハードディスクドライブ）サスペンション基板としての好適な積層体及びそれを使用するHDDサスペンションの製造方法に関するものである。詳しくはサスペンション材料に要求されている配線の微細化において、安価且つ高精度に加工できる高機能性積層体に関するものである。 The present invention relates to a suitable laminate as an HDD (Hard Disk Drive) suspension board and a method for manufacturing an HDD suspension using the same. More specifically, the present invention relates to a highly functional laminate that can be processed at low cost and with high precision in miniaturization of wiring required for a suspension material.
HDDの高容量化に向けた技術進化は目覚しく、スライダの小型化によって面記録密度は向上し、現在その平均記憶容量は約40Gbits/in2まで達している。これら技術は、従来のワイヤ線を用いたワイヤタイプのサスペンションから配線が一体となったワイヤレスタイプのサスペンションに代替が進み、従来から問題であったワイヤ線の荷重の不均一化に基づく不安定性が解消されることによってサスペンションの浮揚姿勢は大幅に改善され、小型化するスライダを搭載する技術を可能にした。この小型化したスライダを搭載する技術が可能になったことによってトラック密度及び線記録(ビット)密度といった書き込み容量を飛躍的に向上する技術が達成された（非特許文献１及び２参照）。 The technological evolution for increasing the capacity of HDDs is remarkable, and the surface recording density has been improved by the miniaturization of the slider, and the average storage capacity has reached about 40 Gbits / in 2 at present. These technologies have been replaced by wire-type suspensions that use conventional wire wires instead of wireless-type suspensions that have integrated wiring, and the instability based on non-uniform wire load has been a problem. As a result, the suspension's floating posture has been greatly improved, enabling technology to mount a slider that can be downsized. By enabling the technology to mount this miniaturized slider, a technology for dramatically improving the write capacity such as track density and linear recording (bit) density has been achieved (see Non-Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、HDDの高容量化に対する技術ニーズが止まる様相はなく、動画用途を中心に更なる高容量化を目指した技術開発が進んでいる。具体的にはスライダを更に小型化することで記憶容量を向上させる方法、あるいはアームの動きを多段階に分けることでスライダの微小な動きを可能にしたマイクロアクチュエーターの導入、更にはチップ(アンプ)を直接サスペンション上に搭載したチップオンサスペンションといった新技術の提案がなされている。これらマイクロアクチュエーターやチップオンサスペンションの登場によって、これらを制御するための配線数の増加が進み、同時にサスペンション自体の小型化とスライダの小型化が進んでいるため、配線の微細加工性が要求されている（非特許文献２及び３参照）。 However, the technical needs for increasing the capacity of HDDs do not seem to stop, and technological development aimed at further increasing the capacity mainly for video applications is progressing. Specifically, a method of improving the storage capacity by further downsizing the slider, or introducing a microactuator that enables minute movement of the slider by dividing the movement of the arm into multiple stages, and further a chip (amplifier) Proposals have been made for new technologies such as chip-on-suspension, in which the is mounted directly on the suspension. With the advent of these microactuators and chip-on-suspensions, the number of wires used to control them has increased, and at the same time, the suspension itself and the slider have become more compact. (See Non-Patent Documents 2 and 3).
この微細配線に加工する技術として、従来ステンレス箔上にポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミック酸を形成させ、所定の形状に加工した後、熱硬化によってポリイミド樹脂に置換した後、スパッタ−メッキ法により配線を形成するアディティブ法(CIS法)や、ポリイミド樹脂上にスパッタ−メッキを施し後、直接ロードビーム上に接着剤を用いて張り合わせるFOS法などの技術が提案されている。しかしながら、これら技術は微細配線を形成した後、更にスライダや端子と配線を接続するために必要なフライングリードと呼ばれる銅配線単体の部分を形成するには、配線下のポリイミド樹脂をレーザー加工法などの方法を用いて除去しなければならず、後工程が煩雑となりコストが高くなるという問題がある。また、FOS法では接着剤を用いて直接支持基板であるロードビーム上に取り付けるため、位置精度が要求され、この小型化したスライダへの適用は技術的に難しいと言われている。更に、これまでフレクシャーブランクに中継ケーブルを後付けするショートテールタイプと呼ばれるフレクシャーブランクが主流であったが、取り付け加工時の歩留りの観点からこのショートテールと中継ケーブルが一体となったロングテールタイプに移行しつつある。これにより、各端子と接続するために必要な銅配線単独のフライングした部分が多くなるため、後工程での煩雑さが更に増長している。 As a technique for processing this fine wiring, after forming polyamic acid which is a precursor of polyimide resin on a stainless steel foil and processing it into a predetermined shape, it is replaced with polyimide resin by thermosetting, and then by a sputter plating method. Techniques such as an additive method for forming wiring (CIS method) and a FOS method in which a sputter-plating is performed on a polyimide resin and then directly bonded onto the load beam using an adhesive are proposed. However, these technologies, after forming fine wiring, to form a part of the copper wiring called a flying lead, which is necessary for connecting the slider and the terminal and the wiring further, the polyimide resin under the wiring is laser processing method etc. This method has to be removed by using this method, and there is a problem that the subsequent process becomes complicated and the cost increases. In addition, since the FOS method is directly attached onto a load beam, which is a support substrate, using an adhesive, positional accuracy is required, and it is said that it is technically difficult to apply to this miniaturized slider. Furthermore, until now, flexure blanks, called the short tail type, where a relay cable is retrofitted to a flexure blank, have been the mainstream, but from the viewpoint of yield during mounting processing, this short tail and the relay cable are integrated into a long tail type. It is moving to. As a result, the number of flying parts of the copper wiring alone necessary for connection to each terminal increases, and the complexity in the subsequent process is further increased.
ところで、特許文献１は、ステンレス箔上にポリイミド層及び銅箔を順次積層した積層体をサスペンション用として使用することを教えているが、銅箔はプレス接着法で積層する方法である。特許文献２は、特許文献１と同様な３層の積層体からサスペンションを製造する方法を開示している。特許文献３は、ステンレス箔上にポリイミド前駆体層及び銅箔層を順次形成した積層体を得て、これをサブトラクティブ法により配線パターンを形成し、次にポリイミド前駆体層をフォトリソグラフ技術によりパターニングしたのち、イミド化する工程を含むサスペンションの製造方法を開示する。ここでは、銅箔層はポリイミド前駆体層に形成するが、その方法として熱プレス法の他に、スパッタ法で銅等の金属薄膜を形成し、更にその上に電解銅箔等の金属メッキを施す方法を例示している。特許文献４はサスペンションの周辺構造の改良に係る技術を開示する。そして、特許文献３、４及び非特許文献２には、サスペンションの製造技術としてサブトラクティブ法、アデティブ法、セミアデティブ法等があることを教えており、ステンレス箔、ポリイミド層及び銅箔からなる３層の積層体はサブトラクティブ法、セミアデティブ法に有用であることを開示している。 By the way, although patent document 1 teaches using the laminated body which laminated | stacked the polyimide layer and the copper foil sequentially on the stainless steel foil as an object for suspensions, copper foil is a method of laminating | stacking by the press-bonding method. Patent Document 2 discloses a method of manufacturing a suspension from a three-layer laminate similar to Patent Document 1. Patent Document 3 obtains a laminate in which a polyimide precursor layer and a copper foil layer are sequentially formed on a stainless steel foil, forms a wiring pattern by a subtractive method, and then forms a polyimide precursor layer by a photolithographic technique. A method for manufacturing a suspension including a step of imidizing after patterning is disclosed. Here, the copper foil layer is formed on the polyimide precursor layer. In addition to the hot press method, a metal thin film such as copper is formed by sputtering, and metal plating such as electrolytic copper foil is further formed thereon. The method of applying is illustrated. Patent Document 4 discloses a technique related to improvement of the peripheral structure of the suspension. Patent Documents 3 and 4 and Non-Patent Document 2 teach that there are a subtractive method, an additive method, a semi-additive method, etc. as suspension manufacturing techniques, and three layers comprising a stainless steel foil, a polyimide layer and a copper foil. It is disclosed that this laminate is useful for the subtractive method and the semi-additive method.
本発明は、フレクシャーブランクに加工する際の工程の煩雑さを省略化し、且つ銅配線を微細に加工できる安価な加工法に適したラミネート材を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a laminate material suitable for an inexpensive processing method capable of omitting the complexity of a process when processing into a flexure blank and finely processing a copper wiring.
本発明者等はかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、ステンレス箔上にポリイミド系樹脂を形成し、更にスパッタ−メッキを施すことによって、メタルをエッチング処理した後、ポリイミド系樹脂を直接加工することで、レーザービーム照射などによる後加工を必要としない安価に加工できる好適な材料が得られることを見出し、本発明を完成した。 As a result of intensive studies to solve such problems, the present inventors have formed a polyimide resin on a stainless steel foil, and further processed the polyimide resin directly by etching the metal by sputtering-plating. Thus, the inventors have found that a suitable material that can be processed at low cost without requiring post-processing by laser beam irradiation or the like is obtained, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明は、ステンレス層Ａ、絶縁性樹脂層Ｂ、第１シード層Ｃ、第2シード層D及びメッキ層Eからなる積層体であって、第１シード層Ｃがスパッタ法により形成される厚み２〜３００nmの金属層であり、第2シード層Dがスパッタ法により形成される厚み１５１〜４００nmの良導電性の金属層であり、メッキ層Eが厚み５〜２０μmの銅又は銅合金からなる金属層であり、絶縁性樹脂層Bと第１シード層Cの間の接着力が０．６kN/m以上であることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体である。 That is, the present invention is a laminated body including a stainless steel layer A, an insulating resin layer B, a first seed layer C, a second seed layer D, and a plating layer E, and the first seed layer C is formed by sputtering. A copper layer or a copper alloy having a thickness of 2 to 300 nm, a second conductive layer 151 having a thickness of 151 to 400 nm and a plating layer E having a thickness of 5 to 20 μm. The HDD suspension laminate is characterized in that the adhesive force between the insulating resin layer B and the first seed layer C is 0.6 kN / m or more.
また、本発明において、次のいずれか１以上を満足することは、好ましいＨＤＤサスペンション用積層体を与える。
1）第１シード層Ｃと第2シード層Dの層間の接着力及び第2シード層Dとメッキ層Eの層間の接着力が、いずれも０．６kN/m以上であること。
2）第１シード層Ｃが、２〜１０nmの厚みのCr、Mo、Ni、Ti、Be、Si又はこれら合金からなる金属層であること。
3）第2シード層Dが、１００〜３００nmの厚みの金属層であって、その導電性が第１シード層を形成する金属より良導電性であること。
4）メッキ層Eが、５〜１５μmの厚みの銅又は銅を主成分とする銅合金からなる金属層からなること。
5）絶縁性樹脂層Ｂが、５〜１８μmの厚みのポリイミド系樹脂層であって、その線膨張係数が１×１０-5〜３×１０-5／℃であること。
6）ステンレス層が、５〜３０μmの厚みのSUS３０４からなること。
In the present invention, satisfying any one or more of the following provides a preferable laminate for an HDD suspension.
1) The adhesion between the first seed layer C and the second seed layer D and the adhesion between the second seed layer D and the plating layer E are both 0.6 kN / m or more.
2) The first seed layer C is a metal layer made of Cr, Mo, Ni, Ti, Be, Si or an alloy thereof having a thickness of 2 to 10 nm.
3) The second seed layer D is a metal layer having a thickness of 100 to 300 nm, and its conductivity is better than that of the metal forming the first seed layer.
4) The plating layer E is made of a metal layer made of copper having a thickness of 5 to 15 μm or a copper alloy containing copper as a main component.
5) The insulating resin layer B is a polyimide resin layer having a thickness of 5 to 18 μm, and its linear expansion coefficient is 1 × 10 −5 to 3 × 10 −5 / ° C.
6) The stainless steel layer is made of SUS304 having a thickness of 5 to 30 μm.
また、本発明は、上記のHDDサスペンション積層体を、回路加工してHDDサスペンションとすることを特徴とするHDDサスペンションの製造方法である。 The present invention is also a method for manufacturing an HDD suspension, characterized in that the HDD suspension laminate is processed into a HDD suspension.
以下、本発明のHDDサスペンション用積層体（以下、積層体とも称する）について説明する。
本発明の積層体は、ステンレス箔層Ａ／絶縁性樹脂層Ｂ／第１シード層Ｃ／第２シード層Ｄ／メッキ層Ｅからなる。以下、層構造を説明する都合上、ステンレス箔層Ａを下とし、メッキ層Ｅを上とする。
Hereinafter, the laminate for HDD suspension of the present invention (hereinafter also referred to as a laminate) will be described.
The laminate of the present invention comprises stainless steel foil layer A / insulating resin layer B / first seed layer C / second seed layer D / plated layer E. Hereinafter, for convenience of explaining the layer structure, the stainless steel foil layer A is on the bottom and the plating layer E is on the top.
本発明の積層体で使用するステンレス層は、特に制約はないが、ばね特性や寸法安定性の観点から、300℃以上の温度でアニール処理されたSUS304が特に好ましい。使用されるステンレス箔の厚さは５〜３０μm、好ましくは１０〜３０μm、より好ましくは１５〜２５μmの範囲にあることよい。ステンレス層の厚みが５μmに満たないと、SUS箔の圧延が困難になり且つコストが高くなるため実用的ではない。また、３０μmより厚くなるとステンレス箔の剛性によってスライダの浮力を調整することが困難になり適当ではない。 The stainless steel layer used in the laminate of the present invention is not particularly limited, but SUS304 annealed at a temperature of 300 ° C. or higher is particularly preferable from the viewpoint of spring characteristics and dimensional stability. The thickness of the stainless steel foil used may be in the range of 5 to 30 μm, preferably 10 to 30 μm, more preferably 15 to 25 μm. If the thickness of the stainless steel layer is less than 5 μm, rolling of the SUS foil becomes difficult and the cost becomes high, which is not practical. On the other hand, if the thickness exceeds 30 μm, it becomes difficult to adjust the buoyancy of the slider due to the rigidity of the stainless steel foil, which is not suitable.
また、本発明におけるステンレス層の上に設けられる絶縁性樹脂層は、寸法安定性や反りの観点から、低熱膨張性であるポリイミド樹脂系からなるものが好ましいが、これに限定されない。エポキシ系樹脂などの汎用樹脂はコスト的に有利な反面、熱膨張係数が大きいため、反りなどが発生し易く、反りによってスライダの安定的な位置精度が得られず記憶容量が低下するため好ましくない。 In addition, the insulating resin layer provided on the stainless steel layer in the present invention is preferably made of a polyimide resin system having low thermal expansion from the viewpoint of dimensional stability and warpage, but is not limited thereto. General-purpose resins such as epoxy resins are advantageous in terms of cost, but have a large coefficient of thermal expansion, so warpage is likely to occur, which is not preferable because stable position accuracy of the slider cannot be obtained due to warpage and storage capacity decreases. .
ポリイミド系樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドなど、その構造中にイミド結合を有するものであればよい。ポリイミド系樹脂層は、単層のみからなるものでもよいが、好ましくは、複数層のポリイミド系樹脂層からなるものとし、金属層と接する面の少なくとも１面、好ましくは両面を金属層と良好な接着性を示すものを使用し、他の層は低熱膨張性のものとすることが好ましい。金属層と良好な接着性を示すもポリイミド樹脂としては、そのガラス転移温度（Tg）が３００℃以下のものが挙げられる。また、ステンレス層と接しない中間層には、HDDサスペンションに加工した時の寸法安定性の点からも温度変化に対する寸法変化率、すなわち線膨張係数が３０×１０-6／℃以下のものを使用することが好ましい。中間層のポリイミド樹脂層を厚くし、線膨張係数が高い表面層のポリイミド樹脂層を使用して、絶縁性樹脂層全体としての線膨張係数を１０×１０-6〜３０×１０-6／℃の範囲とすることが好ましい。 Any polyimide resin may be used as long as it has an imide bond in its structure, such as polyimide, polyamideimide, or polyetherimide. The polyimide-based resin layer may be composed of only a single layer, but is preferably composed of a plurality of polyimide-based resin layers, and at least one of the surfaces in contact with the metal layer, preferably both surfaces are good with the metal layer. It is preferable to use a material exhibiting adhesiveness and to make the other layers have low thermal expansion. Examples of polyimide resins that exhibit good adhesion to the metal layer include those having a glass transition temperature (Tg) of 300 ° C. or lower. Also, the intermediate layer that is not in contact with the stainless steel layer should have a dimensional change rate with respect to temperature change, that is, a linear expansion coefficient of 30 × 10 -6 / ° C or less in terms of dimensional stability when processed into an HDD suspension. It is preferable to do. The intermediate polyimide resin layer is thickened and the surface polyimide resin layer having a high linear expansion coefficient is used, and the linear expansion coefficient of the insulating resin layer as a whole is 10 × 10 −6 to 30 × 10 −6 / ° C. It is preferable to set it as the range.
絶縁性樹脂層の厚みは５〜１８μmの範囲が好ましい。厚みが５μmに満たない場合はポリイミド系樹脂層等の絶縁性樹脂層の形成が困難で且つ十分な絶縁性を確保できないため電気信号のクロストークなどの障害が発生するため好ましくない。また、樹脂層の厚みが１８μm以上になるとスライダの浮力を制御するためのバネ性に影響を及ぼすようになり、安定的な浮力を得られないため好ましくない。 The thickness of the insulating resin layer is preferably in the range of 5 to 18 μm. When the thickness is less than 5 μm, it is difficult to form an insulating resin layer such as a polyimide resin layer, and sufficient insulation cannot be ensured. On the other hand, if the thickness of the resin layer is 18 μm or more, the spring property for controlling the buoyancy of the slider is affected, and a stable buoyancy cannot be obtained.
この絶縁性樹脂層Ｂの上には第１シード層Ｃ及び第２シード層Ｄが順次スパッタ法により積層されている。第１シード層は導体層であるメッキ層との密着力を確保するため、Cr、Mo、Ni、Ti、Be、Si等の金属又はその合金が有効である。このスパッタ層に使用される金属種に特に制限はないが、Cr、Mo又はこれらを主成分とする合金が、密着性が高く特に有効である。また、第１シード層の厚みは２〜３００nm、好ましくは２〜３０nm、より好ましくは２〜１０nmとする。スパッタ層の厚みが２nm以下になると均一に製膜することが困難であり、また３００nm以上になるとスパッタ膜に割れなどが発生し好ましくない。 On the insulating resin layer B, a first seed layer C and a second seed layer D are sequentially laminated by a sputtering method. For the first seed layer, a metal such as Cr, Mo, Ni, Ti, Be, Si, or an alloy thereof is effective in order to ensure adhesion with the plating layer as the conductor layer. There are no particular restrictions on the metal species used for the sputter layer, but Cr, Mo or alloys containing these as the main component are particularly effective because of their high adhesion. The thickness of the first seed layer is 2 to 300 nm, preferably 2 to 30 nm, more preferably 2 to 10 nm. If the thickness of the sputtered layer is 2 nm or less, it is difficult to form a uniform film, and if the thickness is 300 nm or more, the sputtered film is undesirably cracked.
第１シード層の上には、メッキ層の積層を容易にするため、予め良好な導電性を有する第２シード層Dを設ける。第２シード層に使用される金属としては、Cu又はCuとCr、Mo、Ni、Ti、Be、Siの銅合金が好ましく使用される。第２シード層は、１５〜４００nm、好ましくは５０〜３５０nm、より好ましくは１００〜３００nmの厚みのスパッタ膜とする。この厚みが１nm以下になると電流をかけた際に電流むらが発生しやすくなり、メッキ層にピンホールなどの不良が発生し易い。また、４００nmより厚い場合は、脆くなりやすく、フライングリードなどの配線を単独で形成した場合に割れが発生するなど好ましくない。この第２シード層Dの導電性は、第２シード層Cより良導電性であり、メッキ層Eに対し高い接着力を与える金属であることがよい。 On the first seed layer, a second seed layer D having good conductivity is provided in advance in order to facilitate the lamination of the plating layer. As the metal used for the second seed layer, Cu or Cu and a copper alloy of Cr, Mo, Ni, Ti, Be, Si are preferably used. The second seed layer is a sputtered film having a thickness of 15 to 400 nm, preferably 50 to 350 nm, more preferably 100 to 300 nm. If the thickness is 1 nm or less, current unevenness is likely to occur when a current is applied, and defects such as pinholes are likely to occur in the plating layer. On the other hand, when it is thicker than 400 nm, it tends to be brittle, and it is not preferable because cracks occur when a wiring such as a flying lead is formed alone. The conductivity of the second seed layer D is preferably a metal that is more conductive than the second seed layer C and gives a high adhesion to the plating layer E.
第２シード層の上に設けられるメッキ層は銅又は銅を主成分とする銅合金から形成される。銅合金に配合される金属としては、Ni、Be、Cr、Ni、Ti、Zr、Fe等がある。メッキ層の厚みが５〜２０μm、好ましくは５〜１５μmである。メッキ層の厚みが薄くなるほど銅箔配線を微細に加工することが容易であるが、メッキ層の厚みが５μm以下になると配線強度が弱く、フライングリード部の断線などが発生し易く好ましくない。また、メッキ層の厚みが２０μm以上になると、銅箔を熱圧着した積層体との比較において、配線強度などの点で劣るなどの点から好ましくない。 The plating layer provided on the second seed layer is formed of copper or a copper alloy containing copper as a main component. Examples of the metal blended in the copper alloy include Ni, Be, Cr, Ni, Ti, Zr, and Fe. The thickness of the plating layer is 5 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm. It is easier to finely process the copper foil wiring as the thickness of the plating layer is thinner. However, when the thickness of the plating layer is 5 μm or less, the wiring strength is weak, and disconnection of the flying lead portion is likely to occur. Moreover, when the thickness of the plating layer is 20 μm or more, it is not preferable from the viewpoint of inferior wiring strength and the like in comparison with a laminate obtained by thermocompression bonding of a copper foil.
次に、本発明の積層体の製造方法の一例について説明する。
積層体を製造するにあたっては、まず、基体となるステンレス層上にポリイミド系樹脂液を塗布する。ポリイミド系樹脂の塗布は公知の方法により可能であり、通常、アプリケータを用いて塗布される。ポリイミド系樹脂液は、イミド化されたポリイミド樹脂が溶媒に溶解されたものを使用してもよいが、本発明においてはポリイミド系樹脂の前駆体溶液を使用し、塗布後、予備加熱により溶媒をある程度除去した後、熱処理によりイミド化をする方法が好ましい。なお、イミド化されたポリイミド系樹脂溶液を使用する場合には、当然、イミド化のための熱処理は省略される。このようにして、ポリイミド系樹脂層を形成した後、このポリイミド系樹脂層上にスパッタ法によりポリイミド樹脂との接着性を示す金属薄膜として第１シード層を形成させる。次に、ここで形成した第１シード層の上に更に導電性を示す金属薄膜として第２シード層を形成させる。第２シード層を形成させることによって、電解−メッキ法によるメッキ層の形成を容易にする。次に、第２シード層の上に導体層となるメッキ層を形成させる。
Next, an example of the manufacturing method of the laminated body of this invention is demonstrated.
In manufacturing a laminated body, first, a polyimide resin solution is applied on a stainless steel layer serving as a base. The polyimide resin can be applied by a known method, and is usually applied using an applicator. The polyimide resin solution may be prepared by dissolving an imidized polyimide resin in a solvent. In the present invention, a polyimide resin precursor solution is used, and after application, the solvent is removed by preheating. A method of imidizing by heat treatment after removing to some extent is preferable. In addition, when using the imidized polyimide resin solution, the heat treatment for imidization is naturally omitted. Thus, after forming a polyimide-type resin layer, a 1st seed layer is formed on this polyimide-type resin layer as a metal thin film which shows adhesiveness with a polyimide resin by a sputtering method. Next, a second seed layer is formed as a conductive metal thin film on the first seed layer formed here. By forming the second seed layer, the formation of the plating layer by the electrolytic-plating method is facilitated. Next, a plating layer serving as a conductor layer is formed on the second seed layer.
次に、本発明のHDDサスペンションの製法について説明する。
HDDサスペンションは前記のようにして得られたステンレス層、樹脂層、第１シード層、第２シード層、メッキ層からなる積層体のメッキ層表面に感光性レジストをラミネート又は塗布し、露光、現像し、感光性レジストをマスクとして露出したメッキ層をエッチング処理して不要な部分を除去したのち、感光層を剥離除去することで樹脂層上に所望のパターンを形成する。次に、露出した樹脂層の不要部分を、メッキ層をマスクとしてレーザー光にて除去し、所望のパターンを有する絶縁層を形成する。更に、上記絶縁層上のメッキ層に感光性レジストをラミネート又は塗布し、同様に露光、現像、エッチング処理し、感光性レジストを剥離することで絶縁層上に回路が形成される。
この後、必要により前記回路が形成されたメッキ層に更にニッケルメッキなどの耐腐食処理を施し、パンチング加工などにて所望の形状に切り出すことでHDDサスペンションとすることができる。
Next, a method for manufacturing the HDD suspension of the present invention will be described.
The HDD suspension is obtained by laminating or coating a photosensitive resist on the surface of the laminate composed of the stainless steel layer, resin layer, first seed layer, second seed layer, and plating layer obtained as described above, and exposing and developing. Then, the exposed plating layer is etched using the photosensitive resist as a mask to remove unnecessary portions, and then the photosensitive layer is peeled and removed to form a desired pattern on the resin layer. Next, unnecessary portions of the exposed resin layer are removed with a laser beam using the plating layer as a mask to form an insulating layer having a desired pattern. Further, a photosensitive resist is laminated or applied to the plated layer on the insulating layer, and similarly, exposure, development, and etching are performed, and the photosensitive resist is peeled off to form a circuit on the insulating layer.
Thereafter, if necessary, the plated layer on which the circuit is formed is further subjected to corrosion resistance treatment such as nickel plating, and is cut into a desired shape by punching or the like, whereby an HDD suspension can be obtained.
本発明の積層体は、ＨＤＤの高容量化を目指し、多線化するＨＤＤサスペンションの微細配線加工を容易にする。また、小型化するスライダへの配線の取り付け精度を高め、且つサスペンションのスライダの浮上量を調整するためのバネ性の制御を容易にする。更には、純銅を使用するため高導電率化によりインピーダンス制御の向上や電気信号の損失の低減、及び送信速度の向上が可能であり、且つサスペンションに加工する際にレーザービーム照射など後工程を省略することが可能になることでサスペンションを安価に製造できる。 The laminate of the present invention facilitates fine wiring processing of HDD suspensions that are multi-wired with the aim of increasing the capacity of the HDD. In addition, the accuracy of attaching the wiring to the slider to be reduced is increased, and the control of the spring property for adjusting the flying height of the slider of the suspension is facilitated. Furthermore, because pure copper is used, it is possible to improve impedance control, reduce electrical signal loss, and increase transmission speed by increasing the conductivity, and omits subsequent processes such as laser beam irradiation when processing into a suspension. The suspension can be manufactured at a low cost.
以下、実施例及び比較例などに基づき本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例における基本特性の評価方法は以下の方法によるもので、HDDサスペンション用途で必要とされる基本性能は以下に併せて記載する。また、試料のポリイミド系樹脂は十分にイミド化が終了したものを用いた。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples and comparative examples. In addition, the evaluation method of the basic characteristic in an Example is based on the following method, and the basic performance required for HDD suspension use is described together below. The polyimide resin used as the sample was one that had been sufficiently imidized.
1)剥離強度の測定：金属箔とポリイミド系樹脂との間の接着力は、ステンレス箔上にポリイミド系樹脂層を形成した後、更にスパッタ‐メッキにより導体層を形成した後、回路加工により1/8インチ配線幅の測定用試験片を作成した。このサンプルを固定板にSUS箔側及び銅箔側をそれぞれ貼り付け、引張試験機(東洋精機株式会社製、ストログラフ-M1)を用いて、各金属箔を90°方向に引き剥がし強さを測定した。 1) Measurement of peel strength: Adhesive strength between metal foil and polyimide resin can be measured by forming a polyimide resin layer on a stainless steel foil, forming a conductor layer by sputtering-plating, and then processing the circuit. A test piece for measuring / 8 inch wiring width was prepared. Affix this sample to the SUS foil side and copper foil side to the fixed plate, and peel off each metal foil in 90 ° direction using a tensile tester (Toyo Seiki Co., Ltd., Strograph-M1) It was measured.
2)反りの測定：積層体の反りは、回路加工により直径65ｍｍのディスクを作成し、ノギスを用いて机上に置いた際に最も反りが大きくなる部分を測定した。 2) Measurement of warpage: For the warpage of the laminate, a disk having a diameter of 65 mm was prepared by circuit processing, and the portion where the warpage was the largest when placed on a desk using a caliper was measured.
3)線熱膨張係数の測定：線熱膨張係数の測定は、サーモメカニカルアナライザー(セイコーインスツルメンツ(株)製)を用いて255℃まで20℃/分の速度で昇温し、その温度で10分間保持した後、更に5℃/分の一定速度で冷却した。冷却時の240℃から100℃までの平均熱膨張係数(線熱膨張係数)を算出した。 3) Measurement of linear thermal expansion coefficient: The linear thermal expansion coefficient is measured at a rate of 20 ° C / min up to 255 ° C using a thermomechanical analyzer (manufactured by Seiko Instruments Inc.), and at that temperature for 10 minutes. After being held, it was further cooled at a constant rate of 5 ° C./min. The average thermal expansion coefficient (linear thermal expansion coefficient) from 240 ° C. to 100 ° C. during cooling was calculated.
また、実施例等に用いられる略号は以下の通りである。
BPDA：3,3',4,4'-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
DADMB：4,4'-ジアミノ-2,2'-ジメチルビフェニル
BAPP：2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン
DMAc：N,N-ジメチルアセトアミド
Abbreviations used in Examples and the like are as follows.
BPDA: 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride
DADMB: 4,4'-diamino-2,2'-dimethylbiphenyl
BAPP: 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane
DMAc: N, N-dimethylacetamide
合成例１
線膨張係数が30×10-6／℃以下の低熱膨張性のポリイミド系樹脂層の合成するため、9.0モルのDADMBを秤量し、40Lのプラネタリーミキサーの中で攪拌しながら溶媒DMAc25.5kgに溶解させた。次いで、8.9モルのBPDAを加え、室温にて3時間攪拌を続けて重合反応を行い、粘稠なポリイミド前駆体Aの溶液を得た。
Synthesis example 1
In order to synthesize a low thermal expansion polyimide resin layer with a linear expansion coefficient of 30 × 10 -6 / ° C or less, 9.0 mol of DADMB was weighed and stirred in a 40 L planetary mixer to 25.5 kg of solvent DMAc. Dissolved. Next, 8.9 mol of BPDA was added, and the polymerization reaction was continued by stirring at room temperature for 3 hours to obtain a viscous polyimide precursor A solution.
合成例２
ガラス転移温度が300℃以下のポリイミド系樹脂層として、6.3モルのDADMBを秤量し、40Lのプラネタリーミキサーの中で攪拌しながら溶媒DMAc25.5kgに溶解させた。次いで、6.4モルのBPDAを加え、室温にて3時間攪拌を続けて重合反応を行い、粘稠なポリイミド前駆体Bの溶液を得た。
Synthesis example 2
As a polyimide resin layer having a glass transition temperature of 300 ° C. or less, 6.3 mol of DADMB was weighed and dissolved in 25.5 kg of solvent DMAc while stirring in a 40 L planetary mixer. Next, 6.4 mol of BPDA was added, and the polymerization reaction was carried out by continuing stirring at room temperature for 3 hours to obtain a solution of a viscous polyimide precursor B.
合成例2で得られたポリイミド前駆体Bの溶液をステンレス箔(新日本製鐵株式会社製、SUS304、テンションアニール処理品、厚み20μm)上に、硬化後の厚みが1μmになるように塗布して110℃で3分乾燥した後、その上に合成例１で得られたポリイミド前駆体Aの溶液を硬化後の厚さが7.5μmになるように塗布して110℃で10分乾燥し、更にその上に合成例2で得られたポリイミド前駆体Bの溶液をそれぞれ硬化後の厚みが1.5μmになるように塗布して110℃で3分乾燥した後、更に130〜360℃の範囲で数段階、各3分間段階的な熱処理によりイミド化を完了させ、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み10μmの積層体を得た。
次に、ここで得られたステンレス／ポリイミド樹脂積層体のポリイミド樹脂面にCrを3nmスパッタし、更にそのスパッタ層の上にCuを200nmスパッタして導電性を確保した後、更にそのスパッタ層の上に電解メッキ法により12μmのCuのメッキ層を形成させた。このようにして得られた積層体について評価した結果、表１に示したようにフレクシャーブランクとしての基本性能を満たし、且つ微細加工に適した積層体が得られた。また、ポリイミド樹脂の加工においてはプラズマ照射のみで加工が可能であり、後工程の煩雑さがなく加工が可能であった。
The polyimide precursor B solution obtained in Synthesis Example 2 was applied on a stainless steel foil (manufactured by Nippon Steel Corporation, SUS304, tension annealed product, thickness 20 μm) so that the thickness after curing was 1 μm. After drying at 110 ° C. for 3 minutes, the polyimide precursor A solution obtained in Synthesis Example 1 was applied thereon so that the thickness after curing was 7.5 μm, and dried at 110 ° C. for 10 minutes. Furthermore, the polyimide precursor B solution obtained in Synthesis Example 2 was applied thereon so that the thickness after curing was 1.5 μm and dried at 110 ° C. for 3 minutes, and further in the range of 130 to 360 ° C. The imidization was completed by heat treatment in several steps for 3 minutes each to obtain a laminate having a polyimide resin layer thickness of 10 μm on stainless steel.
Next, Cr was sputtered to 3 nm on the polyimide resin surface of the obtained stainless steel / polyimide resin laminate, and Cu was sputtered to 200 nm on the sputtered layer to ensure conductivity. A 12 μm Cu plating layer was formed thereon by electrolytic plating. As a result of evaluating the laminated body thus obtained, a laminated body satisfying the basic performance as a flexure blank as shown in Table 1 and suitable for fine processing was obtained. In addition, the polyimide resin can be processed only by plasma irradiation, and can be processed without any complicated post-process.
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み10μmの積層体を作成した。
次に、ここで得られたステンレス／ポリイミド樹脂積層体のポリイミド樹脂面にMoを3nmスパッタし、更にそのスパッタ層の上にCuを200nmスパッタして導電性を確保した後、更に電解メッキ法により12μmのCuのメッキ層を形成させた。このようにして得られた積層体について評価した結果、表１に示したように実施例１と同様にフレクシャーブランクとしての基本性能を満たし、且つ微細加工に適した積層体が得られた。また、ポリイミド樹脂の加工においてはプラズマ照射のみで加工が可能であり、後工程の煩雑さがなく加工が可能であった。
A laminate having a polyimide resin layer thickness of 10 μm was formed on stainless steel by the same method as in Example 1.
Next, after sputtering 3 nm of Mo on the polyimide resin surface of the stainless steel / polyimide resin laminate obtained here and further sputtering 200 nm of Cu on the sputtered layer, the electroplating method is used. A 12 μm Cu plating layer was formed. As a result of evaluating the laminate thus obtained, as shown in Table 1, a laminate that satisfies the basic performance as a flexure blank as in Example 1 and is suitable for fine processing was obtained. In addition, the polyimide resin can be processed only by plasma irradiation, and can be processed without any complicated post-process.
比較例１
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み10μmの積層体を作成した。
次に、ここで得られたステンレス／ポリイミド樹脂積層体のポリイミド樹脂面にCrを1nmスパッタし、更にそのスパッタ層の上にCuを200nmスパッタして導電性を確保した後、更に電解メッキ法により12μmのCuのメッキ層を形成させた。このようにして得られた積層体について評価した結果、表１に示したように剥離強度にばらつきが発生し、サスペンションの要求される接着強度を満足することができなかった。
Comparative Example 1
A laminate having a polyimide resin layer thickness of 10 μm was formed on stainless steel by the same method as in Example 1.
Next, Cr was sputtered on the polyimide resin surface of the stainless steel / polyimide resin laminate obtained here for 1 nm, and Cu was sputtered on the sputtered layer for 200 nm to ensure conductivity. A 12 μm Cu plating layer was formed. As a result of evaluating the laminated body thus obtained, as shown in Table 1, the peel strength varied, and the required adhesive strength of the suspension could not be satisfied.
比較例２
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み10μmの積層体を作成した。
次に、ここで得られたステンレス／ポリイミド樹脂積層体のポリイミド樹脂面にCrを400nmスパッタしたところひび割れが発生し、更にそのスパッタ層の上にCuを200nmスパッタして導電性を確保した後、更に電解メッキ法により12μmのCuのメッキ層を形成させたところ、ピンホールの発生など安定した導体層が得られなかった。
Comparative Example 2
A laminate having a polyimide resin layer thickness of 10 μm was formed on stainless steel by the same method as in Example 1.
Next, when Cr was sputtered to 400 nm on the polyimide resin surface of the stainless steel / polyimide resin laminate obtained here, cracks occurred, and furthermore, Cu was sputtered to 200 nm on the sputtered layer to ensure conductivity, Furthermore, when a 12 μm Cu plating layer was formed by electrolytic plating, a stable conductor layer such as the generation of pinholes could not be obtained.
比較例３
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み10μmの積層体を作成した。
次に、ここで得られたステンレス／ポリイミド樹脂積層体のポリイミド樹脂面にCrを3nmスパッタし、更にそのスパッタ層の上にCuを10nmスパッタして導電性を確保した後、更に電解メッキ法により12μmのCuのメッキ層を形成させたところ、ピンホールが発生し安定した導体層を形成することができなかった。
Comparative Example 3
A laminate having a polyimide resin layer thickness of 10 μm was formed on stainless steel by the same method as in Example 1.
Next, Cr was sputtered on the polyimide resin surface of the obtained stainless steel / polyimide resin laminate by 3 nm, and Cu was sputtered on the sputtered layer by 10 nm to ensure conductivity, and further by electrolytic plating. When a 12 μm Cu plating layer was formed, pinholes were generated and a stable conductor layer could not be formed.
以上のようにして得られた実施例１、２と比較例１〜３の積層体について評価した結果を表１に示した。なお、ステンレス-ポリイミド間及び導体層-ポリイミド間の接着力及び反りの測定は、ステンレスと銅箔をそれぞれ塩化第二鉄を用いて任意の形状に加工した後、上述した方法にて評価を実施した。
また、積層体を300℃のオーブン中で1時間の耐熱試験を行ったところ、全ての系で膨れ、剥がれなどの異常は認められなかった。また、金属箔をエッチング除去して得られたポリイミドフィルムの線熱膨張係数は下記表の通りであり、全ての系で金属箔を任意の形状にエッチング加工した積層体には殆ど反りは認められなかった。
Table 1 shows the results of evaluating the laminates of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 obtained as described above. The adhesive strength and warpage between stainless steel and polyimide and between conductor layer and polyimide were measured by processing the stainless steel and copper foil into arbitrary shapes using ferric chloride, respectively, and then evaluating with the method described above. did.
When the laminate was subjected to a heat resistance test for 1 hour in an oven at 300 ° C., no abnormality such as swelling and peeling was observed in all systems. The linear thermal expansion coefficient of the polyimide film obtained by etching away the metal foil is as shown in the table below, and almost no warpage was observed in the laminate obtained by etching the metal foil into an arbitrary shape in all systems. There wasn't.
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