JP2007250041A - Ｈｄｄサスペンション用積層体 - Google Patents

Abstract

【課題】極薄の導体層を有し、反り、変形がなく、高密度、超微細配線化するＨＤＤサスペンションの要求に応える信頼性の高い高精度のＨＤＤサスペンション用積層体を提供すること。
【解決手段】ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層から構成されるＨＤＤサスペンション用積層体の材料において、ステンレス層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内にあり、ポリイミド樹脂層の厚みが５〜５０μｍの範囲内であり、導体層が１０μｍ以下の極薄銅箔であり、且つ該極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層を結合させていることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ＨＤＤサスペンションに用いられる積層体に関し、より詳しくは極薄銅箔を導体層として使用したＨＤＤサスペンション用積層体用の材料に関するものである。

ハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤ）に搭載されているサスペンションは、高容量化が進むに従い、従来使用されてきたワイヤレスタイプのサスペンションから、記憶媒体であるディスクに対し浮力と位置精度が安定した配線一体型のサスペンションへ大半が置き換わっている。この配線一体型サスペンションの中で、ＴＳＡ（トレース サスペンション アッセンブリ）法と呼ばれるステンレス箔−ポリイミド樹脂−銅箔の積層体をエッチング加工により所定の形状に加工するタイプがある。

ＴＳＡ方式サスペンションは高強度を有する合金銅箔を積層することによって、容易にフライングリードを形成させることが可能であり、形状加工での自由度が高いことや比較的安価で寸法精度が良いことから幅広く使用されている。ここで、ステンレス基体上にポリイミド樹脂層及び導体層が遂次に形成されてなるＨＤＤサスペンション用積層体は既に開示され、例えば、ＷＯ９８／０８２１６号公報（特許文献１）では、ＨＤＤサスペンション用積層体に適した積層体とするためにポリイミド樹脂層の線膨張係数やポリイミド樹脂層−導体層間の接着力を規定したものが記載されている。また、ＷＯ２００５／０９６２９９号公報（特許文献２）では、導体層の厚みが１０μｍ以下のＨＤＤサスペンション用積層体が開示されている。しかしながら、この積層体は、導体層を化学的エッチングすることにより、導体層の薄肉化を行っており、設備の煩雑さや手間がかかるという問題があった。また、特許第３７０４９２０号公報（特許文献３）では、ポリイミド樹脂フィルムと銅箔とを熱圧着によって積層する方法が開示されている。しかしながら、銅箔が１０μｍ以下である場合、熱圧着によるハンドリング性が良くなく、銅箔がシワになりやすいという問題があった。

ＷＯ９８／０８２１６号公報 ＷＯ２００５／０９６２９９号公報 特許第３７０４９２０号公報

ＨＤＤサスペンション用積層体において、通常はステンレス箔上にポリイミド樹脂などからなる絶縁層を形成したのち、銅箔を導体層として加熱加圧して後からラミネートして製造するため、１０μｍ以下の極薄銅箔では積層体製造工程におけるハンドリング性や価格に難があり、導体層として極薄銅箔を有するＨＤＤサスペンション用積層体は実施されていないのが現状である。本発明の目的は、上記の問題点を鑑みて、導体層として１０μｍ以下の極薄銅箔を有するＨＤＤサスペンション用積層体を提供することにある。

すなわち、本発明は、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層から構成されるＨＤＤサスペンション用積層体用材料において、ステンレス層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内にあり、且つポリイミド樹脂層の厚みは５〜５０μｍの範囲内であって、導体層が１０μｍ以下の極薄銅箔であり、且つ該極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層と積層していることを特徴とする。

また本発明は、ステンレス層とポリイミド樹脂層との接着強度が０．５ｋＮ／ｍ以上であり、且つ極薄銅箔とポリイミド樹脂層との接着強度が０．５ｋＮ／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用材料である。

また本発明は、支持体金属層と極薄銅箔の剥離強度が１Ｎ／ｍ以上１００Ｎ／ｍ以下であること、支持体金属層の厚みが５〜１００μｍの金属箔であること、金属箔が銅又は銅合金であること、又は剥離層が無機系剥離層であることのいずれか１以上を満足することを特徴とする。

本発明のＨＤＤサスペンション用積層体の材料は、ＨＤＤサスペンション用積層体（以下、積層体とも称する）の製造に使用される材料である。この材料は、剥離層を剥離することによりＨＤＤサスペンション用積層体を与えるので、これも積層体の１種であるが、ＨＤＤサスペンション用積層体と区別するため、本発明の材料という。本発明の材料は、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層／剥離層／支持体金属層を有するものであるので、ＨＤＤサスペンション用積層体とは、支持体金属層と剥離層の有無が相違するだけである。したがって、ＨＤＤサスペンション用積層体の必須の構成層及び接着強度等は、本発明の材料と共通するので、一方の説明で他方が理解される。

ＨＤＤサスペンション用積層体は、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層からなる。本発明におけるステンレス層は、特に制限はないが、ばね特性や寸法安定性の観点から、ＳＵＳ３０４のような高弾性、高強度のステンレス箔が好ましく、３００℃以上の温度でアニール処理されたＳＵＳ３０４が特に好ましい。用いられるステンレス層の厚みの範囲は１０〜１００μｍがよく、より好ましくは１５〜７０μｍがよく、更に好ましくは１５〜５０μｍがよい。ステンレス層の厚みが１０μｍ未満であると、スライダの浮上量を十分に抑えるバネ性を確保できない問題が生じ、一方、１００μｍを越えると剛性が高くなり、搭載されるスライダの低浮上化が困難となる。

また、ポリイミド樹脂層を構成するポリイミド樹脂は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、ポリイミドエステル、ポリエーテルイミド、ポリシロキサンイミド等の構造中にイミド基を有するポリマーからなる耐熱性樹脂をいう。ポリイミド樹脂層は、単層もしくは複数層のポリイミド樹脂層で形成されてもよいが、ポリイミド層全体の厚みの範囲は５〜５０μｍである必要がある。好ましくは５〜２０μｍである。ポリイミド樹脂層の全体厚みが、５μｍ未満では電気的な絶縁の信頼性が低下する傾向にあり、一方、５０μｍを超えるとポリイミド樹脂層を形成させる際に乾燥効率が低下する傾向にある。

また、導体層は、１０μｍ以下の極薄銅箔であり、極薄銅箔の厚みの範囲としては、０．１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜５μｍ、更に好ましくは０．１μｍ以上５μｍ未満がよい。極薄銅箔とは純銅又は銅合金を意味し、該極薄銅箔は剥離層を介して支持体金属層を積層している支持体付きの極薄銅箔に由来する。極薄銅箔の表面粗度は特には規定しないが、フラッシュエッチング性の観点から好ましくはＲｚがＪＩＳ＝２．０μｍ以下、より好ましくはＲｚがＪＩＳ＝１．５μｍ以下がよい。なお、上記Ｒｚは、表面粗さにおける十点平均粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）を示す。

ＨＤＤサスペンション用積層体において、ステンレス層又は極薄銅箔と接するポリイミド樹脂層の接着強度がそれぞれ０．５ｋＮ／ｍ以上であることがよい。より好ましくは０．８ｋＮ／ｍ以上である。なお、ここでいう接着強度とは、金属箔１ｍｍ幅９０°引き剥がし法（ＪＩＳ Ｃ６４７１）を示す。

また、本発明の材料における支持体金属層と極薄銅箔の剥離強度は、１Ｎ／ｍ以上１００Ｎ／ｍ以下であることがよい。好ましくは１Ｎ／ｍ以上５０Ｎ／ｍ未満がよく、より好ましくは３Ｎ／ｍ以上１５Ｎ／ｍ以下がよく、更に好ましくは４Ｎ／ｍ以上１０Ｎ／ｍ以下がよい。剥離強度が１Ｎ／ｍ未満では、ポリイミド樹脂層と極薄銅箔との熱圧着工程において、極薄銅箔が支持体金属層から剥離する場合があり、安定操業に問題がある。また、剥離強度が１００Ｎ／ｍを超えると、支持体金属の剥離後の積層体に反りが生じ易くなる。なお、ここでいう剥離強度とは、金属箔１ｍｍ幅９０°引き剥がし法（ＪＩＳ Ｃ６４７１）を示す。この剥離強度は支持体金属層と極薄銅箔の接着強度を調整すること（剥離剤や低粘着性材料の使用により）変化可能である。

本発明の材料における支持体金属層の厚みは、安定した搬送性を得るために、好ましくは５〜１００μｍであることがよい。より好ましくは１２〜５０μｍであることがよい。支持体金属層の厚みは、積層体として使用する極薄銅箔の厚みによって適切な厚みを選択することが好ましい。ポリイミド樹脂層を積層するときのハンドリング性を考慮すれば、極薄銅箔と支持体金属層との厚みの総和の範囲が、１２〜５０μｍであることが更に好ましい。

また、本発明の材料における支持体金属層に用いられる素材は、耐熱性のあるものがよく、コスト面も考慮して、特に銅又は銅合金であることがよい。

本発明の材料から積層体を得るには、支持体金属層を剥離する。この際、剥離層は支持体金属層と共に剥離されることが望ましいが、洗浄又は積層体からＨＤＤサスペンションを製造する工程等で除去可能なら積層体側に残っても差し支えない。剥離層は支持体金属層を極薄銅箔に上記剥離強度で接着又は粘着させる作用を有するものが適する。

本発明の材料を製造するには、加熱加圧による積層工程を経たのち、更には支持体金属を極薄銅箔より剥離する工程を経る。このため、本発明にかかる剥離層は、加熱温度による剥離強度の変化が小さく、剥離強度が安定していることが必要であり、無機物より構成される無機系剥離層がよい。より好ましくは、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏのいずれかを含むものがよい。

以下に、本発明の材料及びＨＤＤサスペンション用積層体を製造する方法について説明する。

本発明の材料を製造する方法は特に限定されないが、例えば、以下の方法が好適に採用される。すなわち、先ず、ポリイミド前駆体溶液をステンレス箔上に塗布した後に熱処理（乾燥、硬化）を施してステンレス箔上にポリイミド樹脂層を形成せしめた後に、支持体付きの極薄銅箔を張り合わせる。次に、支持体金属層を剥離してＨＤＤサスペンション用積層体を製造することができる。

前記ポリイミド前駆体溶液は、ジアミノ化合物と酸二無水物とを反応させてポリアミック酸の樹脂溶液を合成する。これらの反応は有機溶媒中で行わせることが好ましく、このような有機溶媒としては特に限定されないが、具体的には、ジメチルスルフォキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、N−メチル−２−ピロリドン、ヘキサメチルホスホルムアミド、フェノール、クレゾール、γ−ブチロラクトン等が挙げられ、これらは単独で又は混合して用いることができる。また、このような有機溶剤の使用量としては特に制限されるものではないが、重合反応よって得られるポリアミック酸溶液の濃度が重量部において５〜３０重量％程度になるような使用量に調整して用いることが好ましい。

また、このような溶媒を用いた反応において、用いるジアミノ化合物と酸二無水物との配合割合は、ジアミノ化合物に対して酸二無水物のモル比が０．９５から１．０５の割合で混合することが好ましい。

また、ジアミノ化合物と酸二無水物との反応は、０℃から６０℃の範囲の温度条件で１〜２４時間反応させることが好ましい。このような温度条件が前記下限未満では、反応速度が遅くなって分子量の増加が進まない傾向にあり、他方、前記上限を超えるとイミド化が進行して反応溶液がゲル化し易くなる傾向にある。このような温度条件で反応させることで効率的にポリアミック酸の樹脂溶液を得ることができる。

次に、前記ポリアミック酸の樹脂溶液をステンレス箔上に塗布した後に熱処理（乾燥、硬化）を施してステンレス箔上にポリイミド樹脂層を形成せしめるが、ポリアミック酸の樹脂溶液をステンレス箔上に塗布する方法としては特に制限されず、コンマ、ダイ、ナイフ、リップ等のコーターにて塗布することが可能である。

また、前記熱処理（乾燥、硬化）の方法も特に制限されず、例えば、８０℃〜４００℃の温度条件で１〜６０分間加熱するといった熱処理条件が好適に採用される。このような熱処理を行うことで、前記ポリアミック酸の脱水閉環が進行してステンレス箔上にポリイミド樹脂層を形成させることができる。

その後、前記ポリイミド樹脂層の表面に更に支持体付きの極薄銅箔を張り合わせるが、その方法は特に制限されず、適宜公知の方法を採用することができる。例えば、通常のハイドロプレス、真空タイプのハイドロプレス、オートクレーブ加圧式真空プレス、連続式熱ラミネータ等を挙げることができる。この中でも、十分なプレス圧力が得られ、残存揮発分の除去も容易に行え、更に導体の酸化を防止することができるという観点から真空ハイドロプレス、連続式熱ラミネータを用いる方法が好ましい。また、このようにして導体層を張り合わせる際には、２００〜４００℃程度に加熱しながら支持体付きの極薄銅箔をプレスすることが好ましい。また、プレス圧力については、使用するプレス機器の種類にもよるが、通常、１００〜１５０kgf/cm²程度が適当である。支持体付きの極薄銅箔は、極薄銅箔面をポリイミド樹脂層の表面に積層するように張り合わせる。

このようにしてポリイミド樹脂層の表面に支持体付きの極薄銅箔を張り合わせることで、本発明の材料を製造することができる。

なお、前記製造方法においては、ステンレス箔上に前記ポリアミック酸の樹脂溶液を塗布、熱処理した後にさらに支持体付きの銅箔を張り合わせているが、予め前記ポリアミック酸の樹脂溶液によりポリイミドフィルムを作成し、フィルム化したポリイミドフィルムの両面に、ステンレス箔と支持体付きの極薄銅箔を、加熱圧着等の手段により張り合わせもよい。

また、ポリイミド樹脂層を必要に応じて複数のポリイミド樹脂層からなる層とすることも可能である。複数のポリイミド樹脂層を積層させる方法としては特に制限されず、例えば以下の方法が好適に採用される。すなわち、複数のポリイミド樹脂層を形成させるための樹脂溶液を順次塗布、乾燥後、一括して熱処理することでポリイミド樹脂を繰り返して積層させる方法や、複数の樹脂溶液の塗布を同時に行った後に熱処理して複数の層を形成させることで積層させる方法等を挙げることができる。

このようにして得られる本発明のＨＤＤサスペンション用積層体に回路を形成する方法も特に制限されず、適宜公知の方法で回路形成を行うことでＨＤＤサスペンションを得ることができる。

本発明によれば、薄い導体層を有し、反り、変形のないＨＤＤサスペンション用積層体が得られるため、高密度、超微細配線化するＨＤＤサスペンションの要求に答え、信頼性の高い高精度のＨＤＤサスペンションとすることが可能である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。なお、実施例における各種物性の測定は以下の方法による。

［厚みの測定］
支持体金属層を剥離した後の積層体を幅３０５ｍｍ×長さ１０ｍｍの短冊試験片に切り出し、ダイヤルゲージ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ製）を用いて、幅方向に１０ｍｍ間隔で３０点厚みを測定した。その後銅部分をエッチングし、ステンレス層／ポリイミド樹脂層の２層体の厚みを同様に測定した。２つの厚みの差より極薄銅箔の厚みを算出した。

［ポリイミド樹脂層と極薄銅箔との接着強度の測定方法］
支持体金属層を剥離した後、極薄銅箔上に電解銅めっきを行い、極薄銅箔の厚みを１２μｍにした後、テンシロンテスター（東洋精機製作所社製）を使用して、幅１ｍｍの銅張品の樹脂側を両面テープによりステンレス板に固定し、銅を９０°方向に５０ｍｍ／分の速度で剥離して求めた。

［支持体金属と極薄銅箔との剥離強度の測定方法］
テンシロンテスター（東洋精機製作所社製）を使用して、幅１ｍｍのサンプルの銅箔側を両面テープによりステンレス板に固定し、キャリアを９０°方向に５０ｍｍ／分の速度で剥離して求めた。

［極薄銅箔の表面粗度の測定］
超深度形状測定顕微鏡（ＫＥＹＥＮＣＥ製、ＶＫ−８５００）を用いて、２０００倍で極薄銅箔面の長さ方向に１４０μｍ測定した。ここでの極薄銅箔面とは、支持体金属層を結合させている極薄銅箔において、支持体金属層側とは反対側の面のことをいう。

本実施例等に用いた略号は以下の化合物を示す。
PMDA：ピロメリット酸二無水物
BTDA：３，３´，４，４´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
APB：１，３−ビス−（３−アミノフェノキシ）ベンゼン
DANPG：１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）−２，２−ジメチルプロパン
MABA：４，４´−ジアミノ−２´−メトキシベンズアニリド
DAPE：４，４´−ジアミノジフェニルエーテル
DMAc：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド

合成例１
５００ｍｌのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながらAPB２９．５ｇ（０．１モル）をDMAc３６７ｇに溶解させた。次に、その溶液を窒素気流中でPMDA９．１ｇ（０．０４モル）及びBTDA２０．２ｇ（０．０６モル）を加えた。その後、約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樹脂液Ａを得た。

合成例２
５００ｍｌのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながらDANPG３０．３ｇ（０．１モル）をDMAc３５２ｇに溶解させた。次に、その溶液を窒素気流中でPMDA９．３ｇ（０．０４モル）及びBTDA２０．５ｇ（０．０６モル）を加えた。その後、約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樹脂液Ｂを得た。

合成例３
５００ｍｌのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながらMABA２０．７ｇ（０．０８モル）をDMAc３４３ｇに溶解させた。次に、その溶液を窒素気流中でPMDA２８．５ｇ（０．１３モル）及びDAPE１０．３ｇ（０．０５モル）を加えた。その後、約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樹脂液Ｃを得た。

合成例１の樹脂液Ａ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）に塗工し、１３０℃で５分間乾燥して樹脂層１Ａを形成した後、合成例３の樹脂液Ｃを塗工し、１３０℃で１０分間乾燥して樹脂層１Ｃを形成し、さらにその樹脂層上に合成例１の樹脂液Ａを塗工し、１３０℃で５分間乾燥して樹脂層１Ａを形成し、１５分かけて３８０℃まで昇温させることによりイミド化反応を行って、ステンレス上にポリイミド樹脂層が積層した積層体を得た。

次に、上記の方法により得られた積層体と、支持体銅箔層付き極薄銅箔(日本電解製 ＹＳＮＡＰ−3Ｂ, 支持体銅箔厚み１８μm、極薄銅箔厚み3μm)とを、真空プレス機を用いて、面圧１５０ｋｇ／ｃｍ²、温度３２０℃、プレス時間２０分の条件で加熱圧着して厚み１０μのポリイミド樹脂層を有する本発明の積層体用材料を得た。支持体銅箔層剥離後の積層体は、しわ、反りがなく、外観も良好であった。得られた測定結果を表１に示す。

支持体銅箔層付き極薄銅箔（日本電解製 YSNAP‐3B、キャリア銅箔厚み１８μm、極薄銅箔厚み１μm）の極薄銅箔上に、合成例１の樹脂液Ａを塗工し、１３０℃で５分間乾燥して樹脂層２Ａを形成した後、合成例３の樹脂液Ｃを塗工し、１３０℃で１０分間乾燥して樹脂層２Ｃを形成し、さらにその樹脂層上に合成例２の樹脂液Ｂを塗工し、１３０℃で５分間乾燥して樹脂層２Ｂを形成し、１５分かけて３６０℃まで昇温させることによりイミド化反応を行って、中間の積層体を作製した。

次に、上記の方法により得られた中間の積層体と、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）とを、真空プレス機を用いて、面圧１５０ｋｇ／ｃｍ²、温度３２０℃、プレス時間２０分の条件で加熱圧着して厚み１０μのポリイミド樹脂層を有する本発明の積層体用材料を得た。支持体銅箔層剥離後の積層体は、しわ、反りがなく、外観も良好であった。得られた測定結果を表１に示す。

参考例１
支持体銅箔層付き極薄銅箔（YSNAP‐3B）の代わりに、厚み５μｍの銅箔を使用した以外は、実施例１と同様にして積層体を製造した。得られた積層体は、銅箔側のしわが認められた。

参考例２
支持体銅箔層付き極薄銅箔（YSNAP‐3B）の代わりに、厚み３μｍの銅箔を使用した以外は、実施例１と同様にして積層体製造を試みたが、ステンレス箔上にポリイミド樹脂層が積層した積層体と、銅箔を熱圧着する際に、銅箔にたわみが生じたため、熱圧着できなかった。

以上の結果をまとめて表１に示す。

Claims (6)

1. ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層から構成されるＨＤＤサスペンション用積層体の材料において、ステンレス層の厚みが１０〜１００μｍの範囲内にあり、ポリイミド樹脂層の厚みが５〜５０μｍの範囲内にあり、導体層が１０μｍ以下の極薄銅箔であり、且つ該極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層と積層されていることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体の材料。
2. ステンレス層とポリイミド樹脂層との接着強度が０．５ｋＮ／ｍ以上であり、且つ極薄銅箔とポリイミド樹脂層との接着強度が０．５ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とする請求項１記載のＨＤＤサスペンション用積層体の材料。
3. 支持体金属層と極薄銅箔の剥離強度が１Ｎ／ｍ以上１００Ｎ／ｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のＨＤＤサスペンション用積層体の材料。
4. 支持体金属層の厚みが５〜１００μｍの金属箔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＨＤＤサスペンション用積層体の材料。
5. 支持体金属層が、銅又は銅合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＨＤＤサスペンション用積層体の材料。
6. 剥離層が、無機系剥離層であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のＨＤＤサスペンション用積層体の材料。