JP2007265561A - Ｈｄｄサスペンション用積層体の製造方法 - 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答え、信頼性の高い高精度のＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法を提供する。
【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製造方法において、厚み１０μm以下の極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層に結合している支持体付きの極薄銅箔を用意して、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／極薄銅箔／剥離層／支持体金属層とする多層積層体を形成する工程を経由した後、支持体金属層を剥離して、極薄銅箔を導体層とするＨＤＤサスペンション用積層体を得る。
【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の製造方法に関し、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の製造方法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の製造方法において、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工業的に得ら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の製造方法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の製造方法において、厚み１０μm以下の極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層に結合している支持体付きの極薄銅箔を用意して、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／極薄銅箔／剥離層／支持体金属層とする多層積層体を形成する工程を経由した後、多層積層体から支持体金属層を剥離することを特徴とする極薄銅箔を導体層としたＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法である。

また本発明は、支持体金属層と極薄銅箔の剥離強度が１〜１００Ｎ/mであること、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の範囲内にあること、支持体金属層の厚みが５〜１００μmの金属箔であること、支持体金属層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以上を満足とする上記の製造方法である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の製造方法は、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／極薄銅箔／剥離層／支持体金属層から構成される多層積層体を製造したのち、支持体金属層を剥離することによりＨＤＤサスペンション用積層体（以下、積層体とも称する）を得る方法である。

本発明の製造方法は、支持体付きの極薄銅箔を用意すること以外の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ことで製造できるが、支持体付きの極薄銅箔上にポリイミド樹脂層を形成せしめた後に、ステンレス箔を張り合わせることによっても製造することができる。

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、好ましくは５〜２０μmであることがよい。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、本発明にかかる積層体を構成する導体層は、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、好ましくは０．１〜１０μmがよく、より好ましくは０．１〜５μmがよく、更に好ましくは０．１μm以上、５μm未満がよい。厚みが１０μm以下の極薄銅箔では、積層体製造時におけるハンドリングで変形しやすいので、支持体付きの極薄銅箔を使用する。

また、極薄銅箔とは純銅又は銅を主とする合金の箔を意味し、用意する極薄銅箔は剥離層を介して支持体金属層と結合しているものである。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 ＪＩＳ ＝２．０μm以下、より好ましくはＲｚ 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。

また、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１〜５０N/m、より好ましくは３〜１５N/m、更に好ましくは４〜１０N/m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により（剥離剤や低粘着性材料の使用により）変化可能である。

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であり、より好ましくは１２〜５０μmである。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。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、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、銅又は銅合金であることがよい。

本発明の製造方法は、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望ましく、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。

本発明にかかる積層体に設けられるポリイミド樹脂層は、ポリイミド前駆体溶液を塗布乾燥及びイミド化して設けることが好ましい。ポリイミド前駆体は、ジアミノ化合物と酸二無水物とを反応させて合成することができる。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、全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、ジアミノ化合物と前記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、ポリアミック酸の樹脂溶液をステンレス箔上に又は支持体付きの極薄銅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又は支持体付きの極薄銅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、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が好適に採用される。このような熱処理を行うことで、ポリアミック酸の脱水閉環が進行するため、ステンレス箔上又は極薄銅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、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（ステンレス箔上にポリイミド樹脂層を形成した場合）又はステンレス箔を（極薄銅箔上にポリイミド樹脂層を形成した場合）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。このような金属箔を張り合わせる方法としては、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。このような金属箔を張り合わせる方法の中でも、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ことが好ましい。また、このようにして金属箔を張り合わせる際には、２００〜４００℃程度に加熱しながら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。

本発明の製造方法によれば、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］
極薄銅箔層より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。

［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。

実施例１
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、ステンレス箔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、無機系剥離層)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１０μmのポリイミド樹脂層を有する多層積層体とした後、室温にまで冷却し、支持体銅箔を極薄銅箔より剥離することで、本発明にかかる積層体を得た。本発明にかかる積層体は、しわ、反りがなく、外観も良好であった。

実施例２
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１μm、無機系剥離層）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、支持体付き銅張積層体を得た。

次に、上記の方法により得られた支持体付き銅張積層体と、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１０μmのポリイミド樹脂層を有する多層積層体とした後、室温にまで冷却し、支持体銅箔を極薄銅箔より剥離することで、本発明にかかる積層体を得た。本発明にかかる積層体は、しわ、反りがなく、外観も良好であった。

参考例１
支持体銅箔層付き極薄銅箔(ＹＳＮＡＰ−3Ｂ)の代わりに、銅箔５μm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、銅箔３μm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。

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製造方法において、厚み１０μm以下の極薄銅箔が剥離層を介して支持体金属層に結合している支持体付きの極薄銅箔を用意して、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／極薄銅箔／剥離層／支持体金属層となる多層積層体を形成する工程を経由した後、多層積層体から支持体金属層を剥離することを特徴とする極薄銅箔を導体層としたＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。
2. 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記載のＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。
3. 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製造方法。
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製造方法。
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いずれかに記載のＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。
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製造方法。