JP2007523500A - ハードディスクドライブ内のエッチングされた誘電体膜 - Google Patents

ハードディスクドライブ内のエッチングされた誘電体膜 Download PDF

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Abstract

ハードディスクドライブ中に使用するためのエッチングされた誘電体膜。この誘電体膜は、支持金属基板に取り付けられたときに約２５μｍ以上の厚さを有し、後に約２０μｍ以下の厚さまでエッチングされる。

Description

本発明は、ハードディスクドライブ内において有用な誘電体膜に関する。
ポリマーフィルムベース上のエッチングされた銅または印刷されたポリマーのパターンは、フレキシブル回路またはフレキシブルプリント配線と呼ばれることがある。当初は、かさばるワイヤリングハーネスに取って代わるものとして設計されていたが、フレキシブル回路素子は、現在の最先端の電子アセンブリに必要とされる小型化および動向に対する唯一の解決策となっていることが多い。薄く、軽量で複雑なデバイスに理想的なフレキシブル回路設計の解決策は、片面導電性パスから、複雑な多層三次元パッケージまでの範囲に及んでいる。
フレキシブル回路はハードディスクドライブ内にも使用されている。現在のコンピュータでは、デジタルデータを迅速に記憶し検索できる媒体が必要とされている。ディスク上の磁化（ハード）層は、迅速かつ正確なデータ記憶および検索のための信頼性のある媒体であることが実証されている。ハードディスクからのデータの読み取りおよびハードディスクへのデータの書き込みを行うディスクドライブは、コンピュータシステムの一般的な構成要素となっている。ディスク上の記憶場所にアクセスするために、ディスク表面のわずかに上に読み取り／書き込みヘッド（「スライダ」とも呼ばれる）が配置され、一方、読み取り／書き込みヘッドの下では実質的に一定速度でディスクが回転している。回転するディスクの上を読み取り／書き込みヘッドが半径方向に移動することによって、ディスク上のすべての記憶場所にアクセスすることが可能となる。読み取り／書き込みヘッドは、一般に「浮動」ヘッドと呼ばれているが、その理由は、読み取り／書き込みヘッドはスライダを含み、このスライダは、ディスクが高速回転するときに形成されるディスクとスライダとの間の空気軸受上の表面から上に空中停止するように空力的に構成されるためである。この空気軸受は、「浮上高」と呼ばれる高さでディスク表面の上で読み取り／書き込みヘッドを支持する。ディスクドライブサスペンションアセンブリのスライダによって保持される磁気ヘッドには、フレキシブル回路によって接続が形成される。ディスクドライブ回路素子を小さな磁気抵抗（ＭＲ）読み取りヘッドに接続することに関する問題がこれによって克服される。
本発明の一態様は、金属基板と、前記金属基板に取り付けられた誘電体膜とを含むハードディスクドライブのフレクシャアセンブリを含む物品であって、前記誘電体膜が、ポリイミド、液晶ポリマー、およびポリカーボネートからなる群より選択されるポリマーを含み、この誘電体膜が、約２５μｍ以上の元の厚さから約２０μｍ未満の厚さまでエッチングされている物品を提供する。
本発明の別の態様は、金属基板を提供するステップと、前記金属基板に誘電体膜を取り付けるステップであって、前記誘電体膜が、ポリイミド、液晶ポリマー、およびポリカーボネートからなる群より選択されるポリマーを含み、前記誘電体膜が約２５μｍ以上の厚さを有するステップと、前記誘電体膜を約２０μｍ未満の厚さまでエッチングするステップと、を含む方法を提供する。
特に明記しない限り、本明細書において成分の濃度は重量％で記載している。
必要に応じて、本発明の詳細を本明細書に開示するが、開示される実施形態は単に例示的なものであることを理解されたい。したがって、本明細書において開示される具体的な構造および機能的詳細は、限定のためであると解釈すべきではなく、単に、特許請求の範囲の基本原理として、本発明をさまざまに利用するために当業者に教示するための典型的な原理として解釈すべきである。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）およびフレクシャ
一体となったハードディスクドライブのフレクシャを作製するための出発材料は、典型的には、キャストされた（すなわち、溶剤コーティング）誘電体層を有する支持金属層、または互いに接着接合された金属支持層と厚い誘電体層とを有する。フィルムのキャスティングは、特定の所望の厚さを有する薄いフィルムを得るための迅速な方法となりうるが、これらの種類のフィルムは欠点も有する。キャストフィルムはエッチングが困難な場合があり、そのため誘電体膜のパターン形成が困難になる場合がある。これとは逆に、本発明の種々の態様では、容易にエッチング可能な誘電体膜（適用可能であればさらに接着剤）の選択および使用が可能となる。
フレキシブル回路では、典型的には、厚さが２５μｍを超える誘電基板材料が使用される。厚さが５０μｍ未満のフィルムの自動化された取り扱いおよび加工は困難であることが知られており、そのため費用対効果が小さい。ハードディスクドライブデバイス用のフレックス・オン・サスペンション（ｆｌｅｘ−ｏｎ−ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）回路などのフレキシブル回路は、フレキシブル誘電基板が２５μｍよりも薄い場合に改善されたデバイス性能を得ることができる。本明細書で教示するように、誘電基板を均一にエッチングして薄化された誘電体層を得ることができる。ある実施形態においては、基板の選択された領域またはフィーチャーのみをさらに薄化すると有用な場合もある。たとえば、フレキシブル回路基板中にブラインドホールを形成するための化学エッチングは、従来の物理的方法では形成できなかった支持なしのまたは片持ちのリード構造を形成できるので好都合となりうる。
ヘッドサスペンションアセンブリ（ＨＳＡ）のフレクシャは、多層複合材料を使用して製造することができるハードディスクドライブの構造要素である。米国特許第５，７０１，２１８号明細書および同第５，９５６，２１２号明細書に記載されているようなフレクシャは、機械的強度のためのステンレス鋼層と、電気絶縁のためのポリイミド層と、電気伝達のための延性のある銅層とを含む。
サスペンションフレクシャは、非常に均一な材料を使用して製造する必要があり、小さいが非常に均一なフィーチャーを有するようにカスタマイズすることができる。フレクシャの性能には剛性の強さが重要となるため、材料の厚さが非常に重要となる。データ密度の増加が求められているため、読み取り／書き込みヘッドがより低く浮上することが必要となっている。データ容量６０〜９０ＧＢ／ｓｑにおける典型的なヘッドは、現在、回転する媒体の上方に１０ｎｍ未満で浮上する必要がある。このため、フレクシャの絶対剛性の減少が要求される。誘電体層の厚さを減少させ、複合材料を軽量化することによって、改善された可撓性を有するフレクシャを構成できる。
フレクシャのベース材料は、典型的には、ロールに巻き取り、焼き戻して、微細で均一な結晶粒組織を形成させ少なくとも１／２硬質状態にしたステンレス鋼箔である。これは好ましくは、１２〜２５μｍの範囲の非常に均一な厚さを有する。典型的には、この鋼の表面は、０．１〜０．５μｍＲＭＳの微細で規則的なテクスチャを形成するためにエッチングされる。一般に使用されるステンレス鋼材料は、厚さ２５μｍ（１．０ミル）の非磁性Ａ．Ｉ．Ｓ．Ｉ．（米国鉄鋼協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）３０２または３０４グレードの鋼であり、たとえばＨＤＤ用で東京の新日本製鐵（Ｎｉｐｐｏｎ Ｓｔｅｅｌ，Ｔｏｋｙｏ）製のタイプ（Ｔｙｐｅ）３０４ Ｈ−ＴＡ ＭＷが挙げられる。
機械的強度のためのステンレス鋼層と、アディティブめっき技術またはサブトラクティブ法のいずれかによって誘電性ポリマーフィルムの表面上に形成された導電性トレースの電気絶縁キャリアを形成するための誘電性ポリマー層とを有する複合積層体から出発してフレクシャを製造することができる。いずれの方法でも、磁気抵抗（ＭＲ）読み取り書き込みヘッドとハードディスクドライブとの相互接続に必要な回路パターンが形成される。
図１は、本発明により作製されるフレクシャ１１０を示している。フレクシャ１１０は、金属トレース層１２２を支持し、金属支持構造１３０に接合されるフレキシブル回路相互接続１２０を含む。ジンブル（ｇｉｍｂｌｅ）アーム１３２および舌部１３４も金属支持層１３０の一部である。カバーコートポリマー１２４はフレキシブル回路相互接続１２０の一部を保護する。
エッチャント
本明細書においてエッチャントと呼ぶ高アルカリ現像液は、アルカリ金属塩と、任意に可溶化剤とを含む。アルカリ金属塩単独の溶液をポリイミドのエッチャントとして使用することができるが、これはＬＣＰおよびポリカーボネートのエッチングの場合にはエッチング速度が遅い。しかし、可溶化剤をアルカリ金属塩のエッチャントと組み合わせると、これを使用して、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル単位を有するポリイミドコポリマー、ＬＣＰ、およびポリカーボネートの効率的なエッチングを行うことができる。
本発明における使用に好適な水溶性塩としては、たとえば、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化テトラメチルアンモニウムおよび水酸化アンモニウムなどの置換アンモニウム水酸化物、またはそれらの混合物が挙げられる。有用なアルカリエッチャントとしては、米国特許第６，６１１，０４６Ｂ１号明細書および同第６，４０３，２１１Ｂ１号明細書に記載されるような、アルカリ金属塩水溶液、たとえばアルカリ金属水酸化物、特に水酸化カリウム、およびそれらとアミンとの混合物が挙げられる。エッチャント液の有用な濃度は、エッチングされるポリカーボネートフィルムの厚さ、ならびに選択されるフォトレジストの種類および厚さに依存して変動する。好適な塩の典型的な有用な濃度は、一実施形態においては約３０重量％〜５５重量％の範囲であり、別の実施形態においては約４０重量％〜約５０重量％の範囲である。好適な可溶化剤の典型的な有用な濃度は、一実施形態においては約１０重量％〜約３５重量％の範囲であり、別の実施形態においては約１５重量％〜約３０重量％の範囲である。ＫＯＨを含有するエッチャントは、最短の時間で最適にエッチングされたフィーチャーが得られるので、高アルカリ溶液を得るためにＫＯＨと可溶化剤とを併用することが好ましい。エッチング中のエッチング液は、一般に約５０℃（１２２°Ｆ）〜約１２０℃（２４８°Ｆ）の温度であり、好ましくは約７０℃（１６０°Ｆ）〜約９５℃（２００°Ｆ）である。
典型的には、エッチャント液中の可溶化剤はアミン化合物であり、好ましくはアルカノールアミンである。本発明によるエッチャント液の可溶化剤は、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、エチルアミン、メチルエチルアミンなどのアミン、およびエタノールアミン、ジエタノールアミン、プロパノールアミンなどのアルカノールアミンからなる群より選択することができる。本発明によるアミン可溶化剤を含むエッチャント液は、上記のパーセント値の範囲内で最も効果的に機能する。このことから、ポリカーボネートまたは液晶ポリマーのエッチングにおいて二重の機構で作用していると思われ、すなわち、これらのアミンは、水溶液中のアルカリ金属塩の制限された濃度範囲内で最も効果的となる、ポリカーボネートまたは液晶ポリマーの可溶化剤として機能していると思われる。このエッチャント液の最も効果的な範囲の発見によって、ドリル加工、打ち抜き、およびレーザーアブレーションの標準的方法を使用した場合には従来実現できなかった、微細構造のフィーチャーを有するポリカーボネートまたは液晶ポリマーに基づいたフレキシブルプリント回路の製造が可能となっている。
エッチング条件下では、アルカリ金属塩などの十分高濃度の水溶液の存在下での可溶化剤の作用によって、誘電体膜基板のマスクされていない領域が可溶性となる。エッチングに要する時間は、エッチングされるポリカーボネートフィルムの種類および厚さ、エッチング液の組成、エッチング温度、噴霧圧、およびエッチングされる領域に望まれる深さに依存する。
材料
本発明は、ハードディスクドライブのフレキシブル回路において使用されるエッチングされた誘電体膜を提供する。厚さの制御された領域を導入するためのフィルムのエッチングは、アルカリエッチャント液の存在下で膨潤しないフィルムの場合に最も効果的となる。本発明の誘電体膜は、ポリカーボネート、液晶ポリマー、またはポリマー主鎖中にカルボン酸エステル単位を有するポリイミドコポリマーなどのポリイミドであってよい。好ましくは、エッチングされるフィルムは実質的に完全に硬化している。
現在の連続ロールツーロール（ｒｏｌｌ−ｔｏ−ｒｏｌｌ）フレキシブル回路製造プロセスでは、厚さが２５μｍのベース誘電基板が使用される。しかし、ハードディスクドライブの製造では、よりよい可撓性のために１５μｍ、１２．５μｍ、１０μｍ以下の厚さを有するより薄い誘電体層が必要となる。誘電体膜基板の厚さは、フレキシブル回路の加工および製造と関連する問題の大きさと関連する。フィルムウェブが約２５μｍ未満の厚さであると、材料の取り扱いの問題のために、回路構造の一貫した製造が困難となりうる。２５μｍ未満の均一な厚さの支持なしのフィルムは、プリント回路の製造の多段階工程中に不可逆的に延伸されたり、他のひずみが生じたりしやすい。この問題は、本発明による誘電体膜を使用することで克服でき、フィルムを金属基板に接着した後で２５μｍ未満の厚さまで薄化し、それによって金属基板が薄化した誘電体を支持するので、連続ロールツーロールのフレキシブル回路製造プロセスによって加工することができる。
あるいは、薄化された領域を有する非常に可撓性の高い誘電体膜基板の用途としては、ハードディスクドライブのサスペンション構造が挙げられる。ハードディスクドライブ用途では、２５μｍのフィルムからフレキシブル回路を製造することができるが、ヘッドジンバルアセンブリ領域内のフレキシブル回路の一部は、よりよい可撓性のために１５μｍ、１２．５μｍ、１０μｍ以下の厚さを有すると好都合となる場合がある。
誘電材料を制御された深さにエッチングできることは、ハードディスクドライブ用途の改善に寄与する。たとえば、ハードディスクドライブ用途においては、フレキシブル回路の主要部分は２５μｍの誘電体膜から製造することができる。約１２．５μｍまで厚さを減少させることで、回路のヘッド−ジンバルアセンブリ領域における剛性が低下した誘電基板が得られる。このように剛性が低下することで、ハードディスクドライブサスペンションの機械的性質に対する誘電体膜の影響が最小限となる。誘電体膜の影響が軽減されることで、読み取り／書き込みヘッドの浮上高のばらつきが小さくなる。これによって、信号強度が高くなって、信号区域の密度を高めることが可能となり、より大きな記憶容量が可能となる。フィルムの薄化によって、非常に電力に影響されやすい携帯型ハードドライブの低電力モーターの使用も容易になる。
ポリイミド
ポリイミドフィルムは、複雑な最先端の電子アセンブリの要求を満たすフレキシブル回路に一般に使用されている基板である。このフィルムは、熱安定性および低誘電率などの優れた性質を有する。
米国特許第６，６１１，０４６Ｂ１号明細書に記載されているように、回路とプリント回路基板との間の電気的相互接続のために必要であれば、フレキシブルポリイミド回路中に化学エッチングされたビアおよびスルーホールを形成することが可能である。孔を形成するためにポリイミド材料を完全に除去することは比較的一般的である。従来のエッチャント液の存在下では、一般に使用されるポリイミドフィルムが制御不能に膨潤するため、孔を形成せずに制御されたエッチングを行うことは非常に困難である。大部分の市販のポリイミドフィルムは、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、またはオキシジアニリン（ＯＤＡ）、またはビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）、またはフェニレンジアミン（ＰＰＤ）のモノマーを含む。これらのモノマーを１種類以上含むポリイミドポリマーは、商品名カプトン（ＫＡＰＴＯＮ）Ｈ、Ｋ、Ｅフィルム（オハイオ州サークルビルのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｉｒｃｌｅｖｉｌｌｅ，ＯＨ）より入手可能）、およびアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＡＶ、ＮＰフィルム（大津市のカネカ（Ｋａｎｅｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｔｓｕ）より入手可能）のフィルム製品の製造に使用することができる。この種のフィルムは、従来の化学エッチャントの存在下で膨潤する。膨潤によってフィルムの厚さが変わり、レジストの局所的な剥離が生じうる。これによって、エッチャントが剥離した領域に入り込むために、エッチングされたフィルムの厚さを制御できなくなり、不規則な形状のフィーチャーが形成されることがある。
他の周知のポリイミドフィルムとは対照的に、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルム（大津市のカネカ（Ｋａｎｅｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｔｓｕ）より入手可能）は制御可能な薄化を示すことが明らかとなっている。非膨潤性のアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルムのポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位が存在することが、このポリイミドと、アルカリエッチャントと接触すると膨潤することが知られている他のポリイミドポリマーとの間の相違点である。
アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドフィルムは、ｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）を含むモノマーの重合からエステル単位含有構造が誘導されるコポリマーであると考えられる。他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーは商業的には知られていない。しかし、当業者であれば、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦに使用されるモノマーと類似のモノマーを選択することによって、他のエステル単位を含有するポリイミドポリマーを合成することが妥当であろう。このような合成によって、アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦのように制御可能なエッチングが可能となるフィルムのためのポリイミドポリマーの範囲を拡大することができる。エステル含有ポリイミドポリマーの数を増加させるために選択することができる材料としては、１，３−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，４−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、エチレングリコールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、オキシ−ジフェノールビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルフィド）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシベンゾフェノン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（４−ヒドロキシフェニルスルホン）ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、ビス（ヒドロキシフェノキシベンゼン）、ビス（アンヒドロ−トリメリテート）、１，３−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、１，４−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、エチレングリコールビス（アミノベンゾエート）、ビフェノールビス（アミノベンゾエート）、オキシ−ジフェノールビス（アミノベンゾエート）、ビス（４−アミノベンゾエート）ビス（アミノベンゾエート）などが挙げられる。
ポリイミドフィルムは、米国特許第６，６１１，０４６Ｂ１号明細書に記載されるように水酸化カリウムまたはナトリウムヒドロジド（ｓｏｄｉｕｍ ｈｙｄｒｏｚｉｄｅ）単独の溶液を使用して、あるいは可溶化剤を含有するアルカリエッチャントを使用してエッチングすることができる。
ＬＣＰ
液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムは、ポリイミドフィルムよりも改善された高周波数性能、少ない誘電損失、および少ない吸湿を有するフレキシブル回路用基板として好適な材料である。ＬＣＰフィルムの特性としては、電気絶縁、飽和時で０．５％未満の吸湿、めっきスルーホールに使用される銅に近い熱膨張係数、および１ｋＨｚ〜４５ＧＨｚの機能周波数範囲にわたって３．５以下の誘電率が挙げられる。液晶ポリマーのこれらの有益な性質は以前から知られていたが、加工に問題があるため液晶ポリマーの複雑な電子アセンブリへの使用は行われていなかった。本明細書に記載される可溶化剤を有するエッチャントによって、フレックス・オン・サスペンションアセンブリ用のエッチング可能な基板として、ポリイミドの代わりにＬＣＰフィルムを使用することが可能となる。液晶ポリマーとアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦポリイミドとの類似点は、どちらの種類のポリマー構造中にもカルボン酸エステル単位が存在することである。
液晶ポリマーの非膨潤性フィルムには、ＢＩＡＣフィルム（ジャパンゴアテックス（Ｊａｐａｎ Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ Ｉｎｃ．）、岡山県）などのｐ−フェニレンテレフタルアミドを含有するコポリマー、およびＬＣＰ ＣＴフィルム（クラレ（Ｋｕｒａｒａｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）、岡山）などのｐ−ヒドロキシ安息香酸を含有するコポリマーなどの芳香族ポリエステルが含まれる。
本発明のある実施形態では、好ましくは、誘電体層が、押出成形されテンターに通された（２軸延伸された）液晶ポリマーフィルムである積層複合材料が使用される。米国特許第４，９７５，３１２号明細書に記載されるプロセス開発によって、商品名ベクトラ（ＶＥＣＴＲＡ）（ナフタレン系、ヘキスト・セラニーズ・コーポレーション（Ｈｏｅｃｈｓｔ Ｃｅｌａｎｅｓｅ Ｃｏｒｐ．）より入手可能）およびザイダー（ＸＹＤＡＲ）（ビフェノール系、アモコ・パフォーマンス・プロダクツ（Ａｍｏｃｏ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）より入手可能）の市販の液晶ポリマー（ＬＣＰ）の多軸（たとえば２軸）延伸サーモトロピックポリマーフィルムが提供された。この種の多軸延伸ＬＣＰフィルムは、フレキシブルプリント回路に好適な基板となり、ハードディスクドライブ中に使用されるフレックス・オン・サスペンションアセンブリなどのデバイスアセンブリの製造に好適な回路相互接続に好適な基板となる。
多軸延伸ＬＣＰフィルムの開発、およびフレキシブル回路用フィルム基板および関連するデバイスの提供においては、このようなフレキシブル回路の形成および接合のための方法に制限があった。重要な制限の１つは、ＬＣＰに使用される化学エッチング方法がないことであった。このような技術を使用しなければ、支持なしの片持ちリード、またはスルーホール、または角度のついた側壁を有するビアなどの複雑な回路構造を、プリント回路設計に含めることはできなかった。
ポリカーボネート
ポリカーボネートも、ポリイミドよりも吸水性が低く、無線通信またはマイクロ波デバイスなどの高周波数（ＧＨｚ）用途において非常に重要な性質である低い誘電損失を有する。
ポリカーボネートフィルムは、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウム単独の溶液を使用してエッチングすることができるが、エッチング速度が遅いため、フィルム表面のみしか効率的にエッチングできない。薄化されたポリカーボネート基板または空隙および／または選択的に形成された意図的な領域を有するポリカーボネート基板を有するフレキシブルプリント回路を製造するエッチングする能力は、従来開示されていない特殊な材料および工程能力を必要とする。本発明以前には、ポリカーボネートフィルムの安価なパターン形成が重要問題であり、そのため大量生産用途にポリカーボネートフィルムは使用されなかった。しかし、本明細書において開示され教示されるように、アルカリ金属およびアンモニアの水溶性塩などを含む高アルカリエッチャント水溶液と可溶化剤とを組み合わせることで、ポリカーボネートを容易にエッチングすることができる。
精密に成形された空隙、くぼみ、および制御された厚さのその他の領域を導入するためのフィルムのエッチングには、アルカリエッチャント液の存在下で膨潤しないフィルムを使用することが必要である。膨潤によってフィルムの厚さが変化し、レジストの局所的な剥離が発生しうる。これによって、剥離した領域にエッチャントが入り込むために、エッチングされたフィルムの厚さを制御できなくなり、不規則な形状のフィーチャーが形成されることがある。本発明によるフィルムの制御されたエッチングは、実質的に非膨潤性のポリマーを使用する場合に最もうまくいく。「実質的に非膨潤性」とは、アルカリエッチャントに曝露した場合に、エッチングプロセスの厚さ減少作用を妨害しない程度にわずかに膨潤するフィルムを意味する。たとえば、あるエッチャント液に曝露した場合、あるポリイミドは、厚さの減少を効率的に制御できない程度に膨潤する。好適な非膨潤性ポリカーボネート材料の例としては、置換および非置換のポリカーボネート、マサチューセッツ州ピッツフィールドのＧＥプラスチックス（ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ）より入手可能な商品名キシレックス（ＸＹＬＥＸ）などのポリカーボネート／脂肪族ポリエステルブレンド、ポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）ブレンド、ポリカーボネート／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）ブレンド、およびポリカーボネート／ポリ（エチレン２，６−ナフタレート）（（ＰＰＣ／ＰＢＴ、ＰＣ／ＰＥＮ）ブレンド、およびポリカーボネートと熱可塑性樹脂との他のあらゆるブレンドなどのポリカーボネートブレンド、ならびにポリカーボネート／ポリエチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＥＴ）、ポリカーボネート／ポリエーテルイミド（ＰＣ／ＰＥＩ）などのポリカーボネートコポリマーが挙げられる。本発明における使用に好適な別の種類の材料はポリカーボネート積層体である。このような積層体は、互いに隣接する少なくとも２つの異なるポリカーボネート層を有することもできるし、熱可塑性材料層（たとえば、ＧＥプラスチックス（ＧＥ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）のポリカーボネート／ポリフッ化ビニル積層体であるレキサン（ＬＥＸＡＮ）ＧＳ１２５ＤＬ）と隣接する少なくとも１つのポリカーボネート層を有することもできる。ポリカーボネート材料は、カーボンブラック、シリカ、アルミナなどを充填することもできるし、難燃剤、ＵＶ安定剤、顔料などの添加剤を含有することもできる。
接着剤
トレースサスペンションアセンブリ（ＴＳＡ）のフレクシャには、接着剤によってポリイミドまたはポリカーボネートポリマーフィルムに接合された金属層、たとえば、ステンレス鋼箔（ＳＳＴ）を含む積層材料を使用することができる。このポリマーフィルムは、別の金属層、たとえば銅（Ｃｕ）箔にさらに接合することができる。
好適な接着剤としては、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＰＩ）などの熱可塑性接着剤、または他の湿式化学エッチングが可能な接着剤が挙げられる。接着剤は、典型的には非常に薄い層で適用され、たとえば、約０．５〜約５μｍの範囲の厚さで適用される。接着剤がコーティングされた誘電体層は典型的には、ステンレス鋼箔に積層され、この積層は両方の層を典型的には互いに２０℃以内の温度で、接着材料のＴｇよりも約３０〜６０℃高い温度に加熱し、ステンレス鋼の表面テクスチャ内に接着剤を流動させるために加熱した対向するプラテンまたはロールを使用してこれらの層を互いに加圧することによって行われる。工業規格の１８０°剥離接着試験を使用して室温で測定される所望の接着力は、２ポンド／直線インチ（ｐｌｉ）を超えることが必要となる。
非接着剤
接着された積層体とは別のものとして、ハードディスクドライブのフレクシャを形成するために複合構造を使用することができる。液晶ポリマーおよびポリカーボネートなどの熱可塑性フィルムは、接着剤を使用せずに複合構造を形成するのに適している。アルカリ金属塩および可溶化剤を含有するエッチング液を使用して、フィルム表面をエッチャント処理することによって、熱可塑性フィルムをステンレス鋼などの支持金属箔に接合することができる。熱可塑性フィルムが流動する温度において約１００ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉの圧力を支持金属箔および熱可塑性フィルムに加えることによって、酸で処理された少なくとも１つの表面を有する金属箔は、エッチャント処理した表面と接合を形成する。金属箔の接合面は、典型的には強酸性エッチング組成物で処理される。ステンレス鋼に適した酸性エッチャントとしては、クロム酸、および硝酸と塩酸との混合物などの腐食性酸が挙げられる。
熱可塑性−金属積層体の第２の面も、エッチャント処理することができ、それによって第２の金属箔を接合することができる。国際公開第００／２３９８７号パンフレットには、ステンレス鋼箔と銅箔との間の接合のために溶融した液晶ポリマーを有する積層材料を形成するための高温積層プレスの使用が記載されている。このような３層材料は、フレックス・オン・サスペンション（ＦＯＳ）用途、トレースサスペンションアセンブリ（ＴＳＡ）、および関連するディスクドライブサスペンションアセンブリにおいて有用となりうる。
あるいは、熱可塑性−金属積層体の第２の面は、金属化に適した面を形成するためにエッチャント処理することもできる。このような金属化プロセスは、従来のめっき技術を使用してさらなる金属層を増やすためのシード層の無電解めっきまたは真空蒸着を含むことができる。無電解金属めっきを使用する場合、金属シードを有する熱可塑性−金属積層体の製造プロセスは、熱可塑性−金属積層基板を提供し、これに約３０重量％〜約５０重量％の水酸化カリウムと、約１０重量％〜約３５重量％のｓとを含む水溶液を適用して、エッチングされた熱可塑性−金属積層基板を得るステップを含むことができる。エッチングされた熱可塑性−金属積層基板にスズ（ＩＩ）溶液を適用した後、パラジウム（ＩＩ）溶液を適用することによって、金属シードを有する熱可塑性−金属積層体が得られる。
熱可塑性−金属積層体と、一方の面上の支持金属および他方の面上の金属シード層との間の接合が改善されることによって、複合構造に完全性および耐久性が付与される。さらに金属シード層によって、キャリア基板上に導電性トレースを形成するために一般に使用されるサブトラクティブ法ではなくアディティブ法を使用してプリント回路を形成する代替法が提供される。
回路製造プロセス
誘電性ポリマーフィルムの全体の厚さを減少させること以外に、本明細書に開示されるエッチャントは、誘電体膜に種々のフィーチャーを形成するために使用することができる。
フィルム中へのくぼみまたは薄化領域、支持なしのリード、スルーホール、およびその他の回路フィーチャーの形成には、典型的には、光架橋したネガ型の水性加工可能なフォトレジストのマスクまたは金属マスクを使用してポリマーフィルムの一部を保護することが必要になる。エッチングプロセス中、フォトレジストは実質的に膨張せず、誘電体膜から剥離しない。
本発明により誘電体膜と併用すると好適なネガ型フォトレジストとしては、米国特許第３，４６９，９８２号明細書、同第３，４４８，０９８号明細書、同第３，８６７，１５３号明細書、および同第３，５２６，５０４号明細書に開示されているようなネガ型で水性現像可能なフォトポリマー組成物が挙げられる。このようなフォトレジストは、架橋性モノマーと光開始剤とを含むポリマーマトリックスを少なくとも含む。フォトレジスト中に典型的に使用されるポリマーとしては、メタクリル酸メチルとアクリル酸エチルとアクリル酸とのコポリマー、スチレンと無水物マレイン酸イソブチルエステルとのコポリマーなどが挙げられる。架橋性モノマーは、トリメチロールプロパントリアクリレートなどの多価アクリレートであってもよい。
市販の水性塩基、たとえば、炭酸ナトリウムで現像可能な、本発明により使用されるネガ型フォトレジストとしては、Ｅ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏ．）の商品名リストン（ＲＩＳＴＯＮ）、たとえばリストン（ＲＩＳＴＯＮ）４７２０で入手可能なものなどのポリメタクリル酸メチルフォトレジスト材料が挙げられる。他の有用な例としては、ニューヨーク州フリーポートのリーノナール・インコーポレイテッド（ＬｅａＲｏｎａｌ，Ｉｎｃ．，Ｆｒｅｅｐｏｒｔ，ＮＹ）より入手可能なＡＰ８５０、および日立化成工業（Ｈｉｔａｃｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．Ｌｔｄ）より入手可能なフォテック（ＰＨＯＴＥＣ）ＨＵ３５０が挙げられる。商品名アクア・マー（ＡＱＵＡ ＭＥＲ）のドライフィルムフォトレジスト組成物がコネチカット州ウォーターベリーのマクダーミッド（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ，Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）より入手可能である。「ＳＦ」シリーズおよび「ＣＦ」シリーズなどアクア・マー（ＡＱＵＡ ＭＥＲ）フォトレジストにはいくつかのシリーズが存在し、ＳＦ１２０、ＳＦ１２５、およびＣＦ２．０がこれらの材料の代表例である。
ポリマー−金属積層体の誘電体膜はフレキシブル回路製造プロセスにおけるいくつかの段階で化学エッチングすることができる。生産過程の初期にエッチングステップを導入することによって、フィルム全体を薄化することもできるし、フィルムの選択された領域のみを薄化して、フィルムの大部分は元の厚さで残すこともできる。あるいは、フレキシブル回路製造プロセスのより後の段階でフィルムの選択された領域を薄化すると、他の回路フィーチャーを導入した後、フィルム厚さを変化させることができるという利点が得られる。選択的な基板の薄化をプロセス中のどの段階で行うかとは無関係に、フィルムの取り扱い特性は、従来のフレキシブル回路の製造と関連する場合と同様のままに維持される。
図２ａ〜２ｍは、本発明のファインピッチのサスペンションアセンブリの製造方法を示している。図２ａは、典型的にはステンレス鋼箔である金属基板２１０の上に誘電材料層２１２が積層されて積層ウェブ構造が形成されているのを示している。この誘電体は、接着剤を使用することによって、熱可塑性誘電体膜の溶融接合によって、金属箔に積層することができる。接着剤が使用される場合、好適な接着剤は、東京のカネカ（Ｋａｎｅｋａ）より商品名ピクシオ（ＰＩＸＥＯ）で入手可能なＴＰＰＩなどの湿式化学エッチングが可能なものである。上記ステンレス鋼箔は典型的には１２μｍ〜５０μｍの厚さであるが、他の実施形態においては１８μｍ〜２５μｍの厚さである。誘電体層は典型的には約２５μｍ〜約７５μｍの厚さである。接着剤の厚さは典型的には約２μｍ〜約５μｍである。
次に、積層ウェブ構造をエッチング浴に通して、誘電体膜層を溶解させて、図２ｂに示されるような薄化された誘電体層２１２’を形成する。このエッチング浴は、前述の教示のように金属箔に適用された誘電体層の種類に好適なエッチャント液を含有する。このプロセスによって、クロスウェブ方向およびダウンウェブ方向で均一なエッチング深さを得ることができる。次に、この積層ウェブをスパッタチャンバーに入れて、ここで薄い導電性層が誘電体表面に適用される。スパッタリングされた層の厚さは、典型的には約１０ｎｍ〜約２００ｎｍである。このプロセスに使用される典型的な材料としては、Ｎｉ、Ｃｒ、およびニューヨーク州ニューハートフォードのスペシャル・メタルズ・コーポレーション（Ｓｐｅｃｉａｌ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｎｅｗ Ｈａｒｔｆｏｒｄ，ＮＹ）より商品名モネル（ＭＯＮＥＬ）で入手可能なＮｉ／Ｃｏ／Ｃｕ合金、またはスパッタリングによる適用に好適な高融点を有する他の材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。次に、このウェブをめっき浴に入れて、導電性層の全体の厚さを約１μｍから約５μｍに増加させて、引き続くプロセスにおける取り扱いのためにより強固にする（そして、後の電気めっきステップ中に低抵抗場金属として機能させる）。典型的なめっき材料としては銅およびニッケルが挙げられる。図２ｃは、金属層２１４を有する積層ウェブを示している。積層ウェブに回路を形成するためにセミアディティブ法を次に使用する。たとえば、デラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）より商品名シュアエッチ（ＳＵＲＥＥＴＣＨ）で入手可能なものなどのペルオキシ一硫酸カリウム溶液を使用して、最初に表面層を清浄にすることができる。次に、湿式でも乾式でもよいフォトレジスト層２１８を金属基板２１０に適用し、フォトレジスト層２１６を金属層２１４に適用する。次に、好適な放射線に露光することによってフォトレジスト層に画像形成し、現像して、図２ｄに示されるような回路パターンを形成する。このフォトレジストパターンによって、後の金属の電気めっきが特定の領域に限定される。典型的には、回路パターンの金属フィーチャーの縁端部が、フォトレジストによって十分に画定されるため、狭い幅で狭いピッチの再現可能なフィーチャーの形成が可能となる。金属層２１４上に形成されるトレースパターン、および金属基板２１０内のエッチングされたフィーチャーの間で密接した位置合わせを行うために、位置合わせされた複数のフォトツールを同時に使用してフォトレジスト層２１６および２１８に画像形成することができる。次のステップでは、図２ｅに示されるように、金属層２１４内の回路パターンに、金属をめっきして、回路トレース２２０を形成する。このプロセス中、金属基板２１０は、接地電位にある場合もあるし、または、金属基板２１０上に導電性トレース金属がめっきされるのを防止するためにめっき浴中の金属の電位とわずかに反対の極性である場合もある（あるいは、フォトレジストによって金属基板２１０を保護することもできる）。図２ｆに示されるように、次に、フォトレジスト層２１６および回路トレース２２０の上に、別のフォトレジスト層２２２を適用する。次に、このフォトレジストにフラッド露光して、回路トレース２２０を保護する不溶性バリアを形成する。次に、図２ｇに示されるように、フォトレジスト層２１８のパターンによって露出した部分の金属層２１０をエッチングして、薄化された誘電体層２１２’を形成する。金属層がステンレス鋼である場合、好適なエッチャントとしては、塩化第二鉄および塩化第二銅を挙げることができる。次に、図２ｈに示されるように、フォトレジスト層２２２と、フォトレジスト層２１６および２１８の残りの部分とを除去する。フォトレジストを除去してから、下にある表面金属層２１４および回路トレース２２０の薄層とをエッチングにより除去して、図２ｉに示されるように、導電性回路トレース２２０を残す。
続くステップでは、薄化された誘電体層２１２’内にフィーチャーを形成する。最初に、存在する構造の両面にフォトレジストを適用する。積層構造のそれぞれの面上の金属パターンにフォトツールを位置合わせして、好適な放射線を露光して両方のフォトレジスト層に画像形成し、前述と同じ方法で現像する。これによって、図２ｊに示されるように、回路トレース２２０およびエッチングされた金属基板２１０にそれぞれ位置合わせされて、パターン形成されたフォトレジスト層２２４および２２６が得られる。次に、誘電体層２１２の露出部分を、たとえば、プラズマまたは化学エッチャントに曝露することによって成形または除去し、フォトレジスト層２２４および２２６の残りの部分を除去して、図２ｋに示されるフレクシャ構造を残す。好適な方法は、当業者には周知である。続いて、構造の片側または両側に、別の１つ以上のフォトレジスト層を適用し、画像形成し、現像して、図２ｌに示されるように、電気的ボンディングまたは接点適合性に好適な金などのさらなる導電性材料２２８で回路トレース２２０をめっきすることができる。任意に、最終ステップとして、図２ｍに示されるように、カバーコート層２３０を適用し、露光し、現像して、回路トレース２２０の上に保護層を形成することができる。
このプロセスの利点は、金属基板２１０および金属層２１４の両方のフィーチャーを、構造上のあらゆる位置に形成できることである。これによって、電気的なトレースまたは構造（たとえば鋼）要素のいずれかの「浮上する」（誘電体によって支持されない）フィーチャーを形成することが可能になる。任意に、最終製品の機能的要求に適合した誘電材料をフレクシャ構造に適用することができる。次に、フレクシャを、サスペンションサブアセンブリのロードビームに積層、接着、または溶接して、ハードディスクドライブ完成ヘッドジンバルアセンブリを作製することができる。
類似のプロセスの１つが、種々の周知のプレエッチングおよびポストエッチングの手順と併用することができるエッチングステップを含むフレキシブル回路の製造である。このような一連の手順は、個々の用途に望ましいように変化させることができる。典型的な一連の追加ステップを以下のように説明することができる：
標準的積層技術を使用して、薄い銅の側を有する誘電体膜を含む基板の両側に、水性加工可能なフォトレジストを積層する。典型的には、この基板は、約２５μｍ〜約７５μｍのポリマーフィルム層と、約１〜約５μｍの厚さの銅層とを有する。
フォトレジストの厚さは約１０μｍ〜約５０μｍである。フォトレジストの両側にマスクを介して紫外光などを像様露光すると、フォトレジストの露光部分は架橋によって不溶性となる。次に、積層体の両側に所望のパターンが得られるまで、希薄水溶液、たとえば０．５〜１．５％の炭酸ナトリウム溶液で未露光のポリマーを除去することによって、レジストを現像する。次に、この積層体の銅側に、所望の厚さまでさらにめっきする。次に、約５０℃〜約１２０℃の温度の前述エッチャント液浴中に積層体を入れて、ポリマーフィルムの化学エッチングを行って、架橋したレジストで覆われてないポリマー部分を除去する。これによって、元の薄い銅層の特定の領域を露出させる。次に、約２５℃〜約８０℃、好ましくは約２５℃〜約６０℃のアルカリ金属水酸化物の２〜５％溶液中で積層体の両側からレジストを除去する。続いて、ポリマーフィルムには影響しないエッチャント、たとえばエレクトロケミカルズ・インコーポレイテッド（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．）より入手可能なパーマ・エッチ（ＰＥＲＭＡ ＥＴＣＨ）を使用して、元の薄い銅層の露出部分をエッチングする。
別のサブトラクティブ法においては、標準的積層技術を使用して、再び水性加工可能なフォトレジストを、ポリマーフィルム側と銅側とを有する基板の両側に積層する。この基板は、厚さ約２５μｍ〜約７５μｍのポリマーフィルム層と、厚さ約５μｍ〜約４０μｍの銅層とからなる。好適なマスクを介して、この両側のフォトレジストを紫外光などに露光して、レジストの露光部分を架橋させる。次に、積層体の両側で所望のパターンが得られるまで、この画像を希薄水溶液で現像する。次に、銅層をエッチングすることで回路素子が得られ、ポリマー層の一部は露出する。銅側の上の最初のレジストの上にさらなる水性フォトレジスト層を積層し、放射線源にフラッド露光して架橋させ、露光したポリマーフィルム表面（銅側）のさらなるエッチングを防止する。次に、架橋したレジストで覆われていないポリマーフィルム（フィルム側）の領域を、約７０℃〜約１２０℃の温度においてアルカリ金属塩と可溶化剤とを含有するエッチャント液でエッチングして、前述のように希薄塩基性溶液を使用して両側のフォトレジストを除去する。
回路フィルムを通過する導電性経路を導入するのに必要である場合に誘電性ポリマー材料が完全に除去されるスルーホールおよび関連する孔隙のエッチングの前または後のいずれかにおいて、制御された化学エッチングを使用することによって、フレキシブル回路の誘電体膜中に制御された厚さの領域を導入することができる。プリント回路中に標準的な孔隙を導入するステップは、典型的には、回路製造プロセス全体のほぼ中程で行われる。基板全体のエッチングのための１ステップと、制御された深さのくぼんだ領域のエッチングの第２のエッチングステップとを含めることによって、フィルムエッチングをほぼ同じ時間にフレーム中で完了すると好都合である。これは、好適なフォトレジストを使用し、紫外線に露光して選択されたパターンを架橋させることによって、実現することができる。現像して、フォトレジストを除去すると、エッチングされた誘電体膜の領域が除去されて、くぼんだ領域が導入される。
あるいは、くぼんだ領域は、フレキシブル回路の他のフィーチャーを完成した後の追加ステップとしてポリマーフィルム中に導入することができる。この追加ステップは、フレキシブル回路の両側にフォトレジストを積層した後、露光させて、選択されたパターンでフォトレジストを架橋させることが必要となる。前述のアルカリ金属炭酸塩の希薄溶液を使用してフォトレジストを現像すると、フィルムのくぼみおよび関連する薄化領域を形成するために制御された深さまでエッチングされる誘電体膜の領域が露出する。フレキシブル回路の誘電基板に所望の深さのくぼみをエッチングするのに十分な時間が経過した後、保護のための架橋したフォトレジストを前述のように除去して、この結果得られた選択的に薄化された領域を含む回路を洗浄して清浄にする。
上記のプロセスステップは、個々のステップを使用するバッチプロセスとして実施することもできるし、あるいは、供給ロールから、ポリマーフィルム中に選択的に薄化された領域、および制御された深さのくぼみを含む大量生産された回路を回収する巻き取りロールまでのプロセス順序をウェブ材料が通過するように設計された設備を使用する自動化された方法で実施することもできる。自動化処理では、フォトレジストコーティングの適用、露光、および現像、ならびに金属部分のエッチングおよびめっき、ならびに出発金属とポリマーとの積層体のポリマーフィルムのエッチングのための種々の加工ステーションを有するウェブ取り扱い装置が使用される。エッチングステーションは、ジェットノズルを有する多数のスプレーバーを含み、これによって移動するウェブにエッチング液が噴霧され、架橋したフォトレジストで保護されていないウェブ部分がエッチングされる。
フレキシブル回路、「ＴＡＢ」（テープオートメイテッドボンディング）プロセス用の相互接続ボンディングテープ、マイクロフレックス回路などの完成品を形成するために、従来の加工を使用して、複数の層を付与することができ、さらに、信頼性のあるデバイス相互接続の必要性に応じた後のはんだ付け手順などのために銅の領域に金、スズ、またはニッケルをめっきすることができる。
実施例１〜４
材料
誘電体膜基板
Ａ．ＢＩＡＣフィルム−厚さ２５μｍの液晶ポリマー（ＬＣＰ）フィルムが岡山県のジャパンゴアテックス（Ｊａｐａｎ Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ Ｉｎｃ．）で製造されている。
Ｂ．アピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦ−フィルム（５０μｍのフィルム）が大津市のカネカ（Ｋａｎｅｋａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｏｔｓｕ）で製造されている。
エッチャント組成物
ＡＡ．３３重量％水酸化カリウム＋１９重量％エタノールアミン＋４８重量％脱イオン水。
ＢＢ．４５重量％水酸化カリウム＋５５重量％脱イオン水。
ＣＣ．３５重量％水酸化カリウム＋１５重量％エタノールアミン＋５０重量％脱イオン水。
フォトレジスト
制御されたエッチングを行う領域の選択的配置のために、ドライフィルムフォトレジストを使用した。このフォトレジスト材料は、コネチカット州ウォーターベリー（Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴ）のマクダーミッド・インコーポレイテッド（ＭａｃＤｅｒｍｉｄ Ｉｎｃ．）より製品番号ＳＦ ３１０、ＳＦ ３１５、またはＳＦ ３２０で入手可能である。
表１は、２５μｍ液晶ポリマーフィルム、およびｐ−フェニレンビス（トリメリト酸モノエステル無水物）モノマーから誘導されるポリマーを含む５０μｍポリイミドフィルムが、フレキシブル回路製造用の従来の自動化装置を使用して取り扱えることを示している。フレキシブル回路製造プロセス中、フォトレジストの選択的除去によって露出したフィルムの制御された薄化が行われる領域に、表に示されるエッチャントが自動的に吹き付けられる。これによって、元のフィルムの厚さの２５％〜５０％に減少したフィルム厚さを有するくぼんだ領域が形成された。
表１
ポリイミドおよび液晶ポリマー
Figure 2007523500
本発明の部分的薄化方法は、非常に精密に行うことができる。たとえば、実施例４では、ステンレス鋼と５０ｍｍのアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルムとの積層体が、４５重量％のＫＯＨエッチャントを使用したエッチングによって、全体の厚さが減少した。このフィルムの滞留時間は約１．５分であった。得られた材料は、平均で２１．６３μｍまで厚さが減少し、標準偏差は０．８５μｍであった。元のアピカル（ＡＰＩＣＡＬ）ＨＰＮＦフィルムの粗さの標準偏差が０．６５μｍであったことから、このエッチングプロセスは、完成した積層ウェブの表面粗さに対する影響が最小限でウェブの横方向および縦方向で均一であったことを示している。
実施例５〜９および比較例Ｃ１
この一連の実施例では、異なるエッチャント液を使用して、異なる種類のポリカーボネートフィルムをエッチングした。標準的な積層技術を使用して、ポリマーフィルム側を有する基板の両側に、水性加工可能なフォトレジストを積層する。フォトレジストの両側にマスクを介して紫外光などを像様露光すると、フォトレジストの露光部分が架橋によって不溶性となる。次に、積層体の両側に所望のパターンが得られるまで、希薄水溶液、たとえば０．５〜１．５％の炭酸ナトリウム溶液で未露光のポリマーを除去することによって、レジストを現像する。
実施例５、７〜９およびＣ１では、フィルムの両面エッチングを行った。言い換えると、フィルムのいずれの側にもコーティングやレジストを適用せず、それによって両側をエッチャントに曝露した。エッチング速度を求めるために、小さなフィルム試料（約１ｃｍ×約１ｃｍ）を切り取り、エッチャント液中に浸漬した。これによって、試料フィルムは両側がエッチングされた。次に、減少した厚さの半分をエッチング時間で割ることによってエッチング速度（２つの片面）を求めた。
実施例６では、フィルムの片面エッチングを行った。水性可能可能なドライフォトレジストを、ポリカーボネートフィルム材料の両側に積層した。一方の側のレジストはフラッド露光し、他方の側はパターン形成されたマスク下で露光した。フォトレジストの露光部分は架橋によって不溶性となった。次に、０．５〜１．５％炭酸ナトリウム希薄水溶液で未露光のポリマーを除去することによってレジストを現像し、一方の側に均一のレジスト層を有し、他方の側にパターン形成されたレジスト層を有するポリカーボネートフィルムを得た。試料の片面エッチング速度を以下の表３に示す。片面エッチングの場合、たとえば、フォトレジストで一方の側が覆われる場合、エッチング速度は両面エッチング速度の半分となる。複数のレジストを有するポリカーボネートフィルムでは、一方の側のレジスト（厚さ２ミル）を最初にフラッド露光して、他方の側をマスク下で露光して、次に現像する。特に明記しない限り、すべてのエッチング実験は、８５℃の水浴を使用して撹拌せずにビーカー中で実施した。ポリカーボネートフィルムにおけるエッチング結果を表３にまとめている。エッチャントの組成は、ＫＯＨの可溶化剤（エタノールアミン）に対する比として表３に示しており、特に明記しない限り組成物の残部は水である。たとえば、実施例５では、エッチャントの列に「４５／２０」と示しており、これは４５重量％のＫＯＨ、２０重量％のエタノールアミン、および残部が水のエッチャント組成を意味する。「Ａ」〜「Ｉ」の名称は、以下の表２においてＡ〜Ｉで示されるポリカーボネートフィルムに対応している。
表２
ポリカーボネートフィルム
Figure 2007523500
表３
ポリカーボネート（ＰＣ）のエッチング結果のまとめ
Figure 2007523500
＊エッチング温度は約９２℃であった。
†滴定結果から、実際の濃度は４１．８重量％のＫＯＨおよび２０．９重量％のエタノールアミンであったことが示された。
本開示に照らして、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本明細書において開示される実施形態を修正できることは、当業者には理解できるであろう。
ハードディスクドライブのヘッドジンバルアセンブリのフレクシャを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。 ハードディスクドライブのフレクシャ構造を製造するための本発明の方法を含むステップを示している。

Claims (17)

  1. 金属基板と、前記金属基板に取り付けられた誘電体膜とを含むハードディスクドライブのフレクシャアセンブリを含む物品であって、前記誘電体膜が、ポリイミド、液晶ポリマー、およびポリカーボネートからなる群より選択されるポリマーを含み、前記誘電体膜が、約２５μｍ以上の元の厚さから約２０μｍ未満の厚さまでエッチングされている物品。
  2. 前記誘電体膜が、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を有するポリイミドである、請求項１に記載の物品。
  3. 前記誘電体膜が、接着剤層によって前記金属基板に取り付けられている、請求項１に記載の物品。
  4. 前記誘電体膜が、接着剤層を使用せずに前記金属基板に取り付けられた液晶ポリマーである、請求項１に記載の物品。
  5. 前記誘電体膜が約１０μｍ未満の厚さまでエッチングされている、請求項１に記載の物品。
  6. 前記誘電体層の上にパターン形成された導電性層をさらに含む、請求項１に記載の物品。
  7. 少なくとも１つの支持なしの片持ちリードを含む、請求項１に記載の物品。
  8. 金属基板を提供するステップと、
    前記金属基板に誘電体膜を取り付けるステップであって、前記誘電体膜が、ポリイミド、液晶ポリマー、およびポリカーボネートからなる群より選択されるポリマーを含み、前記誘電体膜が約２５μｍ以上の厚さを有するステップと、
    前記誘電体膜を約２０μｍ未満の厚さまでエッチングするステップと、を含む方法。
  9. 前記誘電体膜が、ポリマー主鎖中にカルボン酸エステル構造単位を有するポリイミドである、請求項８に記載の方法。
  10. 前記誘電体膜が、接着剤層によって前記金属基板に取り付けられている、請求項８に記載の方法。
  11. 前記誘電体膜が、接着剤層を使用せずに前記金属基板に取り付けられた液晶ポリマーである、請求項８に記載の方法。
  12. 前記誘電体膜が約１０μｍ未満の厚さまでエッチングされている、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記誘電体膜が水溶液を使用してエッチングされ、前記水溶液が、
    約３０重量％〜約５５重量％のアルカリ金属塩と、
    前記溶液中に溶解した約１０重量％〜約３５重量％の可溶化剤とを含む、請求項８に記載の方法。
  14. 前記アルカリ金属塩が水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムからなる群より選択される、請求項８に記載の方法。
  15. 前記可溶化剤がアミンである、請求項８に記載の方法。
  16. 前記可溶化剤がエタノールアミンである、請求項８に記載の方法。
  17. 前記エッチングが、約５０℃〜約１２０℃の温度において実施される、請求項８に記載の方法。
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