JP2009289313A - 金属張積層体及び配線一体型サスペンション - Google Patents
金属張積層体及び配線一体型サスペンション Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009289313A JP2009289313A JP2008139465A JP2008139465A JP2009289313A JP 2009289313 A JP2009289313 A JP 2009289313A JP 2008139465 A JP2008139465 A JP 2008139465A JP 2008139465 A JP2008139465 A JP 2008139465A JP 2009289313 A JP2009289313 A JP 2009289313A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- copper foil
- metal
- layer
- clad laminate
- polyimide resin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/4806—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed specially adapted for disk drive assemblies, e.g. assembly prior to operation, hard or flexible disk drives
- G11B5/484—Integrated arm assemblies, e.g. formed by material deposition or by etching from single piece of metal or by lamination of materials forming a single arm/suspension/head unit
Landscapes
- Supporting Of Heads In Record-Carrier Devices (AREA)
- Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)
Abstract
【課題】 電解銅箔を使用して、安定したフライングリードを形成するための十分な強度を有し、微細回路化の要求にも対応できる金属張積層体を提供する。
【解決手段】 金属張積層体は、電解銅箔により形成された銅箔層、ポリイミド樹脂層及びステンレス箔層がこの順で積層されており、銅箔層を構成する銅の結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあり、且つ結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内である。
【選択図】 なし
【解決手段】 金属張積層体は、電解銅箔により形成された銅箔層、ポリイミド樹脂層及びステンレス箔層がこの順で積層されており、銅箔層を構成する銅の結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあり、且つ結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内である。
【選択図】 なし
Description
本発明は、金属張積層体及び配線一体型HDDサスペンションに関し、より詳しくはハードディスクドライブ(HDD)サスペンション用途に適した金属張積層体及びその金属張積層体を用いて製造される配線一体型HDDサスペンションに関する。
ハードディスクドライブ(以下、HDD)は、近年のパーソナルコンピュータの需要増加や家電、カーナビ等の各種アプリケーションへの新規搭載などに伴い、その生産量が軒並み増加している。また、HDDは今後、大容量化や小型化が進むと予想され、HDDにおいて磁気を読み取るフレクシャーブランクを構成するサスペンション(以下、HDDサスペンション)部分は、小型化及び配線の多様化、細線化が進んでいる。HDDの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と大半が置き換わっている。配線一体型サスペンションの中に、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。フライングリードとは、配線部分の絶縁層又は保護層がない導体が露出した状態の端子のことをいう。合金銅箔としては、圧延銅箔が知られているが、圧延銅箔の製造方法としては、電気銅をインゴットに鋳造し、圧延と焼鈍を繰り返して箔状にする。この方法により製造された銅箔は表面が平滑であるため、クラックが入りにくく、また形状加工での自由度が高いことや寸法精度が良いことから幅広く使用されている。例えば、特許文献1では、圧延銅箔を用いた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、圧延銅箔は、製造時の機械的な制約により、銅箔の幅が1m以上のものは製造することが困難であった。更に、厚みの薄い圧延銅箔を安定的に製造することも難しい。圧延銅箔の厚みを薄くする方法として、例えば、特許文献2には、化学的エッチングによる導体層の薄肉化が開示されている。しかしながら、この方法は設備の煩雑さや手間がかかるという問題があった。
一方、低価格で厚みの調整も比較的に容易に行うことができる銅箔として電解銅箔がある。この電解銅箔の製造方法は、以下のとおりである。まず、硫酸銅を主成分とした電解液中にドラムと呼ばれる直径2〜3mの大きな筒状の陰極を半分沈め、それを囲いこむように陽極を設ける。そしてドラム上に銅を電析させながら、これを回転させて、析出した銅を順次引き剥がし巻き取って製造する。通常、電解液中にゼラチンなど有機物や塩化物などを添加しておき、電気分解することにより薄い電解銅箔を製造する方法が知られているが、この方法により得られた電解銅箔は引張強度が小さく、剛性に乏しいため取り扱いが難しいという難点があった。このような問題点を解決すべく、例えば、特許文献3では、電解液中の不純物を低減させた電解銅箔が開示されている。このような電解銅箔を積層体の導体層に適用する場合、その製造過程において、例えば溶液状のポリイミド前駆体樹脂を電解銅箔上に塗工し、乾燥及び熱硬化させるための加熱処理工程で300℃以上の熱をかけると、電解銅箔は容易に再焼鈍され、剛性を保持しにくいという問題があった。
HDDの高容量化、データ伝送速度の高速化に対応するためのインピータンス制御、微細配線化への要求が高まる中、例えば、特許文献4には、厚さ9μmの銅箔を使用した積層体が開示されているが、使用されている銅箔は引張強度が400MPaに満たない電解銅箔であり、このような銅箔を用いても高性能なHDDサスペンション用途に適した積層体とするのは困難であった。
また、配線一体型HDDサスペンションの中で、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のものでは、その製造工程においてエッチング残りの粒子を除去するために、超音波洗浄処理がなされる(例えば、特許文献2参照)。しかし、超音波洗浄処理は空中配線部であるフライングリードを含む配線を形成した後に行われるため、超音波洗浄処理中にキャビテーション現象による衝撃が配線の弱い部分(特にフライングリード部分)に作用して断線が発生したり、微細な亀裂が生じたりしてしまう。その結果、配線一体型サスペンション製造の歩留まりが低下したり、製品の信頼性が低下したりする、という問題があった。超音波洗浄処理における断線等の問題は、圧延銅箔に比べて、高導電率で、薄く微細な配線を形成することが容易な電解銅箔を用いる場合に特に問題となりやすく、電解銅箔をHDDサスペンション用途の金属張積層体に適用する上で技術的な隘路となっていた。
本発明の第1の目的は、電解銅箔を使用して、安定したフライングリードを形成するための十分な強度を有し、更に高いレベルの微細回路化の要求にも十分対応できるHDDサスペンション用途に適した金属張積層体を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、上記金属張積層体から製造される信頼性の高い配線一体型サスペンションを提供することにある。
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、導体層となる銅箔層の結晶粒径を制御することによって、超音波によるキャビテーション効果によって生じる衝撃にも耐えうる微細配線を形成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明に係る金属張積層体は、電解銅箔により形成された銅箔層、ポリイミド樹脂層及びステンレス箔層が、この順で積層された金属張積層体であって、
前記銅箔層を構成する銅の結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあって、且つ前記結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内である。
前記銅箔層を構成する銅の結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあって、且つ前記結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内である。
本発明の金属張積層体において、前記電解銅箔の引張強度が400MPa以上であり、導電率が95%以上であることが好ましい。
また、本発明の金属張積層体は、少なくとも1回以上の熱圧着工程を経て積層されていることが好ましい。
また、本発明の金属張積層体において、前記銅箔層の厚みが5〜50μmの範囲内にあり、前記ポリイミド樹脂層の厚みが5〜75μmの範囲内にあり、前記ステンレス箔層の厚みが10〜50μmの範囲内にあることが好ましい。
本発明のHDDサスペンション用金属張積層体は、上記いずれかに記載の金属張積層体からなるものである。
また、本発明の配線一体型HDDサスペンションは、上記HDDサスペンション用金属張積層体を加工して得られるものである。
本発明の金属張積層体は、電解銅箔により形成された銅箔層が特定の結晶構造を有していることにより、配線形成をした場合に十分な強度、例えば超音波耐性を備えている。従って、この金属張積層体をHDDサスペンション用途に適用することにより、配線の微細回路化における細線の断線、例えばフライングリード状の配線の断線、の発生を効果的に防止・抑制できる。
すなわち、本発明の金属張積層体を配線一体型HDDサスペンションに加工するにあたっては、その製造工程中における断線等の不具合を改善できる。その結果、高導電率と薄層化・微細化が容易な電解銅箔の長所を生かしつつ、配線一体型HDDサスペンションの小型化や高容量化の要求にも十分に応えることができ、高い生産性を以って信頼性に優れた配線一体型HDDサスペンションを提供することが可能である。
すなわち、本発明の金属張積層体を配線一体型HDDサスペンションに加工するにあたっては、その製造工程中における断線等の不具合を改善できる。その結果、高導電率と薄層化・微細化が容易な電解銅箔の長所を生かしつつ、配線一体型HDDサスペンションの小型化や高容量化の要求にも十分に応えることができ、高い生産性を以って信頼性に優れた配線一体型HDDサスペンションを提供することが可能である。
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係る金属張積層体について詳細に説明する。まず、図1を参照して、本実施の形態の金属張積層体を用いて製造される配線一体型HDDサスペンションの構成の一例について説明する。図1は、配線一体型HDDサスペンションの平面図である。この配線一体型HDDサスペンションは、磁気ヘッドを含むスライダを、記録媒体に対向するように弾性的に支持するものである。
図1に示した配線一体型HDDサスペンションは、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム1、このロードビーム1の一端部に取り付けられたフレキシャ2と、を備えている。フレキシャ2の一端部には、磁気ヘッドを含む図示しないスライダが取り付けられるようになっている。フレキシャ2は、スライダに適度な自由度を与えるものである。フレキシャ2において、スライダが取り付けられる部分には、スライダの姿勢を一定に保つためジンバル部3が設けられている。ロードビーム1の他端部は、図示しないアクチュエータに取り付けられるようになっている。このアクチュエータは、スライダが記録媒体のトラック横断方向に移動するようにHDDサスペンションを駆動する。フレキシャ2は、一端が磁気ヘッドに接続される配線4を含んでいる。この配線4には、部分的にフライングリード(図示省略)が形成されている。
なお、本実施の形態の金属張積層体を用いて製造されるHDDサスペンションの構成は、図1に示したものに限らない。例えば、HDDサスペンションは、図1におけるロードビーム1およびフレキシャ2の代わりに、これらが一体化されたHDDサスペンション本体を備えたものであってもよい。この場合には、HDDサスペンション本体が配線4を含む。そして、本実施の形態の金属張積層体は、HDDサスペンション本体を製造するために用いられる。
本発明の金属張積層体は、銅箔層、ポリイミド樹脂層及びステンレス箔層の順で積層されている。
本実施の形態の金属張積層体における銅箔層は電解銅箔により形成されている。電解銅箔は、公知の方法に従い、硫酸銅を主成分とする電解液から電気分解によって銅箔を析出させることにより製造することが可能である。本発明の金属張積層体の銅箔層を構成する結晶粒における粒径の平均値(以下、「平均結晶粒径」という)は、0.5μm〜3.0μmの範囲内、好ましくは0.5μm〜2.5μmの範囲内、さらに好ましくは0.5μm〜2.0μmの範囲内にある。また、前記結晶粒における平均結晶粒径と、粒径の最大値(以下、「最大結晶粒径」という)との差が2.0μm以下の範囲内、好ましくは1.5μm以下の範囲内である。なお、本発明において定義する銅箔の平均結晶粒径及び最大結晶粒径は、後記実施例に記載する方法により得られる値をいう。
本発明では、フライングリードを形成したときの配線(銅箔由来)の超音波耐性を向上させる検討を行う中で、銅箔の結晶粒に着目した。結晶粒の各々は、単位セル構造とみなすことができる。この独立した単位セル構造は、超音波のキャビテーション効果による銅箔への衝撃によって生じる亀裂進展の障壁となり得る。したがって、単位面積あたりの単位セル構造は多い方が好ましく、言い換えれば平均結晶粒径が小さい方が好ましい。このような観点から平均結晶粒径を上記範囲に特定した。更に、平均結晶粒径を特定の範囲に制御した場合でも、肥大化した結晶粒が分散した銅箔においては、超音波による衝撃が肥大化した結晶粒子へ選択的に加えられ、銅箔の亀裂進展が進行することにより、銅箔の超音波耐性が低下する。このような観点から、結晶粒径のばらつきは少ないことが好ましく、平均結晶粒径と最大結晶粒径の差の範囲を上記範囲に特定した。
本実施の形態の金属張積層体では、ポリイミド樹脂との熱圧着工程後における銅箔層の特性が上記範囲を満足するものである。配線一体型のサスペンション用途に適用される金属張積層体においては、密着性の観点から、ポリイミド樹脂層と銅箔層又はステンレス箔層との積層には熱圧着を適用することが好ましい。熱圧着については後で説明するが、熱圧着における加熱及び加圧効果によって、銅箔の結晶粒径が変化(結晶粒が成長)する。熱圧着工程で生じる、銅箔の結晶粒の変化に影響を与える因子としては、銅箔に含まれる添加元素や銅箔析出における電析条件が考えられる。銅箔に含まれる添加元素としては、炭素、窒素、酸素、硫黄、塩素等が挙げられる。また、電析条件としては、ドラム面の平滑度、電流密度制御等が挙げられる。銅箔の平均結晶粒径を抑制するためには、炭素元素の添加が有効である。また、部分的な結晶肥大化を抑制するには、ドラム面の平滑度を下げ過ぎないようにすること、あるいは電流密度を高めに設定すること又は電析初期から終了までの電流密度の設定範囲を一定にすることによって制御することができる。
また、超音波耐性と銅箔の引張強度には相関性があることから、金属張積層体を構成する銅箔層は、引張強度400MPa以上、導電率95%以上を有することが好ましい。引張強度は400MPa以上であれば、特に上限は制限されないが、1000MPa以下が好ましい。導体層の導電率は95%以上であることがよく、好ましくは97%以上、更に好ましくは98%以上であることがよい。
電解銅箔は、導体層として高導電率であるという利点に加えて、その厚みも自由に設定できるので有利である。銅箔層の厚みは5〜50μmの範囲内が好ましく、より好ましくは7〜30μmの範囲内、更に好ましくは8〜12μmの範囲内とすることがよい。電解銅箔は高導電性のものが多く、特に、銅箔層の厚みが5〜10μmの範囲内にある場合に生じる傾向にある電気抵抗による熱発散を低く抑えることができ、この結果としてインピータンスを制御しやすい。
金属張積層体の製造工程にける熱圧着は、銅箔の剛性を変化させる要因ともなりうる。したがって、銅箔の剛性の制御も重要である。電解銅箔の剛性を制御する手段として、銅箔が含有する炭素成分を制御することが重要となる。金属結晶の物理的性質が素材の純度に依存することは古くから知られており、特に銅結晶中に含有する炭素成分は、銅箔全体の剛性を高めるのみならず、外的な温度変化に対する銅箔全体の体積の膨張又は収縮を抑制する効果がある。本発明で金属張積層体に適用する電解銅箔は、二次イオン質量分析(SIMS)で成分測定した場合、銅ピーク強度50.0に対して炭素ピーク強度が6.0〜14.0の範囲内にあるものが好ましく、より好ましくは6.5〜12.5の範囲内、更に好ましくは7.0〜12.0の範囲内にあるものがよい。炭素ピーク強度がこのような範囲内にある電解銅箔であれば、熱圧着における熱履歴を経由した後においても再焼鈍の影響を受け難く、HDDサスペンションに用いられる導体層としての十分な剛性を保持できる。また、この炭素成分は上記熱履歴後の電解銅箔の引張強度にも影響を与え、炭素ピーク強度が上記範囲の上限値を超えると導体層としての引張強度が低下する傾向になる。
本発明の金属張積層体において、銅箔層として好適に利用できる市販の銅箔としては、三井金属鉱山株式会社製のNS−VLP(商品名)や、日本電解株式会社製のUSLP−SE(商品名)等が挙げられる。このような銅箔を使用し、更に後述する熱圧着又は加熱プレスする工程を行うことで、銅箔の結晶粒を制御し、本発明の金属張積層体における銅箔層とすることができる。
銅箔層は、ポリイミド樹脂層側の10点平均粗さ(Rz)が0.5〜2.0μmであることが好ましく、より好ましくは0.7〜1.5μmがよく、更に好ましくは0.8〜1.0μmがよい。銅箔層のRzがこのような範囲内にある場合、銅箔層とポリイミド樹脂層との間の十分な接着性と、金属張積層体をエッチングする際の加工精度との両立を図ることができる。なお、Rzを上記範囲内とした場合、それよりRzが大きい場合と比較して銅箔層のアンカー効果が発揮されにくくなり、銅箔層とポリイミド樹脂層との接着強度が低下する傾向になるが、金属張積層体の製造方法の一つであるキャスティング法を適用し、ポリイミド樹脂の前駆体であるポリアミド酸の溶液を直接塗布、イミド化して銅箔層にポリイミド樹脂層を積層することによって、銅箔層とポリイミド樹脂層の面内での密着性のばらつきを抑制でき、配線の微細回路化における細線の接着強度を担保できる。
ステンレス箔層に適用するステンレス箔の材質は、特に制限されるものではないが、サスペンションに必要なばね特性や寸法安定性の観点から、好ましくはSUS304のような高弾性、高強度のステンレス箔がよく、特に300℃以上の温度でテンションアニール処理が施されたSUS304が好ましい。また、ステンレス箔層の厚みは10〜50μmの範囲が好ましく、より好ましくは15〜30μmの範囲内であることがよい。また、金属張積層体の反り抑制の観点から、ステンレス箔の線膨張係数は11〜18ppmの範囲内が好ましく、より好ましくは16〜18ppmの範囲内にあることがよい。
本発明の金属張積層体を構成するポリイミド樹脂層は、多層例えば3層以上のポリイミド樹脂層が積層されたものが好ましい。3層以上のポリイミド樹脂層は銅箔層(又はステンレス箔層)に直接形成することができる。多層のポリイミド樹脂層の形成に際しては、ポリイミド溶液あるいはポリアミド酸溶液を銅箔層(又はステンレス箔層)に塗布、乾燥する操作を繰り返す方法が好ましい。このようにして形成したポリイミド樹脂層又はポリアミド酸層を硬化又はイミド化してポリイミド樹脂層を形成し、更にこの上にステンレス箔(又は銅箔)を重ね合わせ、熱圧着することによって製造することができる。あるいは、ポリイミド樹脂のフィルムの両面にそれぞれ銅箔及びステンレス箔を重ね合わせ、熱圧着することによっても製造することができる。
次に、ポリイミド樹脂層が単層または複数層である場合を例に挙げて金属張積層体について説明する。金属張積層体の代表例として、以下の積層構造1〜積層構造4を挙げることができる。ただし、金属張積層体は、これらの積層構造に限定されるものではない。なお、積層構造1〜4において、M1は最初にポリイミド溶液あるいはポリアミド酸溶液が塗布される銅箔(又はステンレス箔)からなる第1の金属箔、M2は既に硬化したポリイミド樹脂面と熱圧着される第2の金属箔としてのステンレス箔(又は銅箔)、A(A1、A2)は熱可塑性ポリイミド樹脂層、B(B1、B2、B3)は低熱膨張性ポリイミド樹脂層、Cはその他のポリイミド樹脂層を意味する。
積層構造1:M1/A1/B/A2/M2
積層構造2:M1/A1/B1/B2/B3/A2/M2
積層構造3:M1/A1/B1/B2/B3/A2/M2
積層構造4:M1/A1/B1/C/B2/A2/M2
積層構造2:M1/A1/B1/B2/B3/A2/M2
積層構造3:M1/A1/B1/B2/B3/A2/M2
積層構造4:M1/A1/B1/C/B2/A2/M2
熱可塑性ポリイミド樹脂層A1およびA2、ならびに低熱膨張性のポリイミド樹脂層B1、B2およびB3は、それぞれ材質、厚みが同一であっても良く、一方のみが異なる材質、厚みを有していても良く、両者(つまり、AとB)が異なる材質、厚みを有していても良い。また、熱可塑性ポリイミド樹脂層Aおよび低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bの代わりに、これらのいずれにも該当しないその他のポリイミド樹脂層Cを用いることもできる。前記積層構造1〜4の内、最も好ましい構造として積層構造1を挙げることができる。
熱可塑性ポリイミド樹脂層A1及びA2には、銅箔又はステンレス箔と良好な接着性を示す熱可塑性ポリイミド樹脂を用いることが好ましく、そのガラス転移温度(Tg)が350℃以下であるものが好ましく、200〜320℃の範囲内にあるものがより好ましい。
低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bは、その線熱膨張係数が1×10−6〜30×10−6(1/K)の範囲内であることが好ましく、1×10−6〜25×10−6(1/K)の範囲内がより好ましく、1×10−6〜20×10−6(1/K)の範囲内がさらに好ましい。ポリイミド樹脂層Bの線熱膨張係数が、上記範囲から外れると、樹脂の熱処理(乾燥及び硬化又はイミド化)ならびに熱圧着によって、ポリイミド樹脂層Bの熱寸法変化に伴って金属張積層体に反りが発生することがある。
熱可塑性ポリイミド樹脂層A1及びA2の線熱膨張係数は、20×10-6〜100×10-6(1/K)の範囲内が好ましく、22×10-6〜80×10-6(1/K)の範囲内であることがより好ましく、23×10-6〜70×10-6(1/K)の範囲内にあることが更に好ましい。
熱可塑性ポリイミド樹脂層A1の線熱膨張係数と低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bの線熱膨張係数との差及び熱可塑性ポリイミド樹脂層A2と低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bの線熱膨張係数との差はいずれも、5×10-6(1/K)以上であることが好ましく、9×10-6(1/K)以上であることがより好ましい。
本発明の金属張積層体におけるポリイミド樹脂層の全体の厚みは、5〜75μmの範囲内にあることが好ましく、より好ましくは5〜50μm以下の範囲内がよい。ポリイミド樹脂層の全体の厚みが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、75μmを越えるとポリイミド樹脂層を形成する際の乾燥効率が低下する傾向にある。
低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bの厚みを熱可塑性ポリイミド樹脂層A1及びA2の厚みの和で除した値は、1〜40の範囲内にあることが好ましく、2〜30の範囲内にあることがより好ましい。
熱可塑性ポリイミド樹脂層Aおよび低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bを構成するポリイミド樹脂は、例えばポリイミド、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挙げることが出来る。これらは公知のジアミンと酸無水物との反応によって合成できる。
熱可塑性ポリイミド樹脂層Aを構成するポリイミド樹脂を合成するために用いられる好ましいジアミンとしては、例えば1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)−2,2−ジメチルプロパン(DANPG)、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、1,3−ビス−(3−アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)、パラフェニレンジアミン(p−PDA)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE34)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE44)から選ばれる1種以上のジアミンが挙げられる。また、好ましい酸無水物としては、例えば無水ピロメリット酸(PMDA)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物(BTDA)、3,3’,4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物(DSDA)から選ばれる1種以上の酸無水物が挙げられる。上記ジアミン及び酸無水物については、それぞれその1種のみを使用してもよく2種以上を併用して使用することもできる。上記のジアミン及び酸無水物を使用することで、銅箔層又はステンレス箔層との接着性が向上する。
低熱膨張性ポリイミド樹脂層Bを構成するポリイミド樹脂を合成するために用いられる好ましいジアミンとしては、例えば4,4’−ジアミノ−2,2’−ジメチルビフェニル(m−TB)、4,4’−ジアミノ−2’−メトキシベンズアニリド(MABA)、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE34)、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル(DAPE44)、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル(BAPB)から選ばれる1種以上のジアミンが挙げられる。また、好ましい酸無水物としては、例えば無水ピロメリット酸(PMDA)、3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物(BPDA)から選ばれる1種以上の酸無水物が挙げられる。上記ジアミン及び酸無水物については、それぞれその1種のみを使用してもよく2種以上を併用して使用することもできる。上記のジアミン及び酸無水物を使用することで、熱的寸法安定性が保てる。
ポリイミド前駆体樹脂の合成に使用する溶媒については、例えば、N,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)、n−メチルピロリジノン、2−ブタノン、ジグライム、キシレン等が挙げられ、これらの1種若しくは2種以上併用して使用することもできる。
合成されたポリイミド樹脂またはその前駆体は溶液として使用される。通常、反応溶媒溶液として使用することが有利であり、必要により濃縮、希釈または他の有機溶媒に置換することが出来る。また、ポリアミド酸は一般に溶媒可溶性に優れるので、有利に使用される。これらの溶液は第1の金属箔の表面上に所定の層構造を形成するように順次塗布、乾燥される。
各ポリイミド樹脂層の厚みは、低熱膨張性ポリイミド樹脂層B(複数層の場合はその合計)が全体の50%以上、好ましくは70%以上であることがよく、熱可塑性ポリイミド樹脂層Aは銅箔又はステンレス箔との接着性を確保できる厚みであれば良い。
金属張積層体を製造する場合、第1の金属箔(例えば銅箔)の上に、ポリイミド樹脂溶液またはポリアミド酸溶液を直接塗布することによってポリイミド樹脂層を形成することができる。このように形成された金属張積層体は、第1の金属箔層とポリイミド樹脂層との密着性が良好となる。ポリイミド樹脂溶液又はポリアミド酸溶液の塗布方法は特に制限されず、通常、アプリケータを用いて塗布することができる。
第1の金属箔上にポリイミド樹脂溶液(又はポリアミド酸溶液)を塗布し、乾燥する操作を繰り返して所定層のポリイミド層(又はポリアミド酸層)を形成させた後は、未硬化のポリイミド(又はポリアミド酸)を硬化(又はイミド化)させるために、通常、150℃以上の温度で熱処理する。その方法は特に制限されないが、例えば80℃〜400℃の範囲内の温度条件で1〜60分間加熱するといった熱処理が好適に採用される。また、硬化(又はイミド化)を完結させるためには、加熱温度は350〜400℃の範囲内となる状態が存在し、好ましくは360〜380℃の範囲内の温度となる状態が存在することがよい。このような加熱温度にすることで、ポリイミド樹脂層としての低熱膨張特性を向上させ、サスペンション用途としての金属張積層体としての反りを抑制することができる。このような熱処理を行うことで、前記ポリアミド酸の脱水閉環反応が進行するため、第1の金属箔上にポリイミド樹脂層を形成することが出来る。硬化(またはイミド化)が終了して得られるポリイミド樹脂層/第1の金属箔層の積層体は次の工程に付せられる。
本発明の金属張積層体は、ポリイミド樹脂層/第1の金属箔層の積層体におけるポリイミド樹脂層側に第2の金属箔を重ね合わせ、熱圧着することによって作製することができる。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出来る。第2の金属箔と、ポリイミド樹脂層/第1の金属箔層の積層体とを貼りあ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が挙げられる。これらの中でも、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うことができ、更に金属箔層の酸化を防止できる観点から真空ハイドロプレスや連続式熱ラミネータを用いることが好ましく、特に真空ハイドロプレスを用いることが、銅箔の結晶構造を制御する効果が得られやすくなるため、より好ましい。
第2の金属箔と、ポリイミド樹脂層/第1の金属箔層の積層体とを貼りあわせる際には、200℃〜400℃程度の範囲内の温度に加熱しながらプレスすることが好ましく、280℃〜350℃の範囲内がより好ましい。また、プレス圧力については、使用するプレス機の種類にもよるが、100〜150Kgf/cm2程度が好ましい。上記範囲のプレス温度およびプレス圧力で、例えば30分以上、好ましくは60分以上150分以下、より好ましくは90分以上120分以下の時間保持する。プレス温度、プレス圧力およびプレス時間を上記範囲内から選択することによって、市販の銅箔を使用する場合においても、銅箔層の結晶粒子構造を制御することが可能となる。プレス温度、プレス圧力およびプレス時間のいずれか一つでも上記範囲を下回る場合、銅箔層の結晶粒子構造の制御が困難になると共に、金属張積層体の剥離強度が低下するので好ましくない。また、プレス温度およびプレス圧力のどちらか一方でも上記範囲を超えると、金属張積層体に反りが生じるなどの弊害が生じるので好ましくない。このため、銅箔層の結晶粒子構造の制御は、主にプレス時間によって行うことが有利である。つまり、金属張積層体を製造する際の通常のプレス時間よりも長い上記範囲内のプレス時間をかけて、上記温度および圧力の範囲内の一定条件でプレス加工を行うことによって、結晶粒径が小さく、かつ粒径のばらつきが少ない結晶構造を有する銅箔層を再現性良く形成することが可能になる。なお、プレス時間の上限(好ましくは150分以下、より好ましくは120分以下)は、これを超えてプレス加工を行っても、結晶制御効果の向上が頭打ちになるため、主にプロセス効率の観点から規定したものである。また、上述の市販の銅箔を使用する場合、銅箔層の結晶粒の制御は、銅箔とポリイミド樹脂層とを熱圧着する工程の中で行うことが簡便性及びコスト面で好ましいが、銅箔のみを上記条件で加熱プレスして行ってもよく、このように結晶粒を制御した銅箔とポリイミド樹脂層と熱圧着して金属張積層体としてもよい。
以上のようにして製造される本発明の金属張積層体は、HDDサスペンション用途に適する。また、本発明の配線一体型サスペンションは、本発明の金属張積層体を加工することにより得ることができる。金属張積層体から配線一体型サスペンションを製造するためには、公知の手順に従えばよく、特に制限はないが、好ましい加工方法としては、銅箔層−ポリイミド樹脂層−ステンレス箔層の金属張積層体をエッチングにより所定の形状に加工して、配線一体型サスペンションとする、TSA法と呼ばれる方法を挙げることができる。
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限定されるものではない。なお、本発明の実施例において特にことわりない限り各種測定、評価は下記によるものである。また、用いた略号は下記のとおりである。
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
DAPE44:4,4’-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
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
DAPE44:4,4’-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
[超音波耐性の評価方法]
超音波耐性の評価は、図2に示した試験片(後述)を作成して行った。試験片をバッチ式超音波浴槽(株式会社 エイチエヌディ製、US−2)にて純水中に静置させ、周波数38kHZにて10分間処理した。処理後の試験片の銅箔フライングリード部分を確認し、配線破断数を測定し、下記式により配線破断率を算出した。
配線破断率(%)=(超音波後の配線破断本数)/(配線本数)×100
超音波耐性の評価は、図2に示した試験片(後述)を作成して行った。試験片をバッチ式超音波浴槽(株式会社 エイチエヌディ製、US−2)にて純水中に静置させ、周波数38kHZにて10分間処理した。処理後の試験片の銅箔フライングリード部分を確認し、配線破断数を測定し、下記式により配線破断率を算出した。
配線破断率(%)=(超音波後の配線破断本数)/(配線本数)×100
[銅箔層の結晶粒の評価方法]
銅箔層の結晶粒の評価は、FIB−SIM法による断面加工、観察及びSIM画像の画像解析により実施した。独立の結晶粒の認定については、以下の定義とした。
(1)基本的に結晶粒の形状を最重視し、粒内でSIM像のコントラストの違いが有る部分も双晶とみなして、全体を1結晶粒と認定した。
(2)他の結晶粒に包まれている包晶に関しては母結晶の一部とみなし、独立の結晶粒としては認定しない。
以上のようにして定義した結晶粒について、ASTM粒度測定(ASTM E112)に準拠して、平均結晶粒径として規定した。
また、各々の結晶粒の面積を算出して、その面積が最大である結晶粒を、最大結晶粒径を有する結晶粒と規定し、これを円の結晶粒と見做したときに算出される直径を最大結晶粒径とした。
銅箔層の結晶粒の評価は、FIB−SIM法による断面加工、観察及びSIM画像の画像解析により実施した。独立の結晶粒の認定については、以下の定義とした。
(1)基本的に結晶粒の形状を最重視し、粒内でSIM像のコントラストの違いが有る部分も双晶とみなして、全体を1結晶粒と認定した。
(2)他の結晶粒に包まれている包晶に関しては母結晶の一部とみなし、独立の結晶粒としては認定しない。
以上のようにして定義した結晶粒について、ASTM粒度測定(ASTM E112)に準拠して、平均結晶粒径として規定した。
また、各々の結晶粒の面積を算出して、その面積が最大である結晶粒を、最大結晶粒径を有する結晶粒と規定し、これを円の結晶粒と見做したときに算出される直径を最大結晶粒径とした。
[銅箔の引張強度の測定]
幅12.7mm×長さ254mmの短冊形状試験片を切り出し、引張試験機(東洋精機株式会社製、ストログラフ-R1)を用いて、クロスヘッドスピード50mm/min、チャック間距離50.8mmにて測定を行い、引張試験中の変位(伸び)を求め、SS曲線から0.2%耐力を算出した。
幅12.7mm×長さ254mmの短冊形状試験片を切り出し、引張試験機(東洋精機株式会社製、ストログラフ-R1)を用いて、クロスヘッドスピード50mm/min、チャック間距離50.8mmにて測定を行い、引張試験中の変位(伸び)を求め、SS曲線から0.2%耐力を算出した。
[導電率の測定]
銅箔をアセトンで脱脂後、硫酸10%、過酸化水素5%の混酸からなるソフトエッチング液にて粗化処理部を落とした後、長さ300mm×幅10mmの短冊試験片を切り出し、20℃の恒温室にて横川北辰電機株式会社製精密級低電圧用電流電位差計を用いて導電率の測定を行った。
銅箔をアセトンで脱脂後、硫酸10%、過酸化水素5%の混酸からなるソフトエッチング液にて粗化処理部を落とした後、長さ300mm×幅10mmの短冊試験片を切り出し、20℃の恒温室にて横川北辰電機株式会社製精密級低電圧用電流電位差計を用いて導電率の測定を行った。
[銅箔中の炭素ピーク強度の測定]
銅箔中の炭素ピーク強度の測定は、SIMS(二次イオン質量分析)により、各銅箔表面から負イオンの深さ方向分析を行った。測定装置はCameca社製IMS−4Fを用いて、1次イオンCs+、14.5keV、50nA、照射領域60μmΦの条件で分析を行い、銅ピークと炭素ピークを検出し、検出した銅ピークの強度を50.0とした場合の、炭素ピークの強度を算出した。
銅箔中の炭素ピーク強度の測定は、SIMS(二次イオン質量分析)により、各銅箔表面から負イオンの深さ方向分析を行った。測定装置はCameca社製IMS−4Fを用いて、1次イオンCs+、14.5keV、50nA、照射領域60μmΦの条件で分析を行い、銅ピークと炭素ピークを検出し、検出した銅ピークの強度を50.0とした場合の、炭素ピークの強度を算出した。
[10点平均粗さ(Rz)の測定]
レーザー顕微鏡(キーエンス社製、型式:VK−8500)を用いて、JIS B−0601に準拠し、カットオフ値0.25mm、測定長2mmとして測定した。
レーザー顕微鏡(キーエンス社製、型式:VK−8500)を用いて、JIS B−0601に準拠し、カットオフ値0.25mm、測定長2mmとして測定した。
[ステンレス箔の線熱膨張係数(CTE)の測定方法]
縦型熱膨張計(真空理工(株)製DL−7000型(商品名))を用いて、ステンレス箔を室温から400℃まで20℃/分の速度で昇温し、その温度で5分間保持した後、20℃/分の速度で冷却した。そして、冷却時の400℃から50℃までの平均熱膨張係数を算出し、これをステンレス箔の線熱膨張係数とした。
縦型熱膨張計(真空理工(株)製DL−7000型(商品名))を用いて、ステンレス箔を室温から400℃まで20℃/分の速度で昇温し、その温度で5分間保持した後、20℃/分の速度で冷却した。そして、冷却時の400℃から50℃までの平均熱膨張係数を算出し、これをステンレス箔の線熱膨張係数とした。
[ポリイミド樹脂層の線熱膨張係数(CTE)の測定方法]
熱機械的分析装置(セイコーインスツル(株)製)を用いて、ポリイミド樹脂層を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、5℃/分の速度で冷却した。そして、冷却時の240℃から100℃までの平均熱膨張係数を算出し、これをポリイミド樹脂層の線熱膨張係数とした。
熱機械的分析装置(セイコーインスツル(株)製)を用いて、ポリイミド樹脂層を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、5℃/分の速度で冷却した。そして、冷却時の240℃から100℃までの平均熱膨張係数を算出し、これをポリイミド樹脂層の線熱膨張係数とした。
[ガラス転移温度(Tg)の測定]
粘弾性アナライザー(レオメトリックサイエンスエフィー株式会社製RSA−11)を用いて、合成例から得られたポリイミドフィルムを10mm幅のサンプルを用いて、1Hzの振動を与えながら、室温から400℃まで10℃/分の速度で昇温した際の、損失正接(Tanδ)の極大から求めた。
粘弾性アナライザー(レオメトリックサイエンスエフィー株式会社製RSA−11)を用いて、合成例から得られたポリイミドフィルムを10mm幅のサンプルを用いて、1Hzの振動を与えながら、室温から400℃まで10℃/分の速度で昇温した際の、損失正接(Tanδ)の極大から求めた。
[銅箔層とポリイミド樹脂層との接着強度]
銅箔層とポリイミド樹脂層との間の接着強度は、金属張積層体の銅箔層の回路加工により1/8インチ配線幅の測定用試験片を作製し、この試験片の銅箔側を固定板に貼り付け、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、銅箔層を90°方向に剥離することにより、引き剥がし強さを測定した。
銅箔層とポリイミド樹脂層との間の接着強度は、金属張積層体の銅箔層の回路加工により1/8インチ配線幅の測定用試験片を作製し、この試験片の銅箔側を固定板に貼り付け、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、銅箔層を90°方向に剥離することにより、引き剥がし強さを測定した。
[ポリイミド樹脂層とステンレス箔層との接着強度]
金属張積層体を長さ25mm、幅3.2mmに加工し、この試験片についてJIS−6471に規定される方法に従って、試験片の端からポリイミド樹脂層とステンレス箔層とを剥離していき、そのときの応力を測定した。剥離角度は90度、剥離速度は50mm/分とした。
金属張積層体を長さ25mm、幅3.2mmに加工し、この試験片についてJIS−6471に規定される方法に従って、試験片の端からポリイミド樹脂層とステンレス箔層とを剥離していき、そのときの応力を測定した。剥離角度は90度、剥離速度は50mm/分とした。
[反りの測定]
金属張積層体の反りは、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。
金属張積層体の反りは、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。
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29.5gのAPB(0.1モル)を367gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で9.1gのPMDA(0.04モル)及び20.2gのBTDA(0.06モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Aを得た。 得られたポリイミド前駆体樹脂液Aを基板上に塗布し、130℃で5分間乾燥し、その後、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了させ、基板を除去してポリイミドフィルムA’を得た。このフィルムの熱線膨張係数は24×10−6/K、ガラス転移温度は218℃であった。
500mlのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながら29.5gのAPB(0.1モル)を367gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で9.1gのPMDA(0.04モル)及び20.2gのBTDA(0.06モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Aを得た。 得られたポリイミド前駆体樹脂液Aを基板上に塗布し、130℃で5分間乾燥し、その後、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了させ、基板を除去してポリイミドフィルムA’を得た。このフィルムの熱線膨張係数は24×10−6/K、ガラス転移温度は218℃であった。
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20.7gのMABA(0.08モル)を343gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で28.5gのPMDA(0.13モル)及び10.3gのDAPE44(0.05モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Bを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂液Bを用いて合成例1と同様にしてポリイミドフィルムB’を得た。このフィルムの線熱膨張係数は15×10−6/Kであった。
500mlのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながら20.7gのMABA(0.08モル)を343gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で28.5gのPMDA(0.13モル)及び10.3gのDAPE44(0.05モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Bを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂液Bを用いて合成例1と同様にしてポリイミドフィルムB’を得た。このフィルムの線熱膨張係数は15×10−6/Kであった。
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30.3gのDANPG(0.1モル)を352gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で9.3gのPMDA(0.04モル)及び20.5gのBTDA(0.06モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Cを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂液Cを用いて合成例1と同様にしてポリイミドフィルムC’を得た。このフィルムの線熱膨張係数は25×10−6/K、ガラス転移温度は220℃であった。
500mlのセパラブルフラスコの中において、撹拌しながら30.3gのDANPG(0.1モル)を352gのDMAcに溶解させた。次に、その溶液に窒素気流中で9.3gのPMDA(0.04モル)及び20.5gのBTDA(0.06モル)を加えた。その後、約3時間撹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溶液Cを得た。得られたポリイミド前駆体樹脂液Cを用いて合成例1と同様にしてポリイミドフィルムC’を得た。このフィルムの線熱膨張係数は25×10−6/K、ガラス転移温度は220℃であった。
実施例1
合成例1で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Aを、ステンレス箔1(新日本製鐵株式会社製、SUS304、H−TA、厚み20μm、CTE17×10−6/K)にイミド化後の厚みが2μmとなるようにアプリケータを用いて塗布し、130℃で5分間乾燥した後、さらにその上に合成例2で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Bを、イミド化後の厚みが25μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥して、ポリアミド酸層を形成した。このポリアミド酸層の上に、合成例3で得たポリイミド前駆体樹脂液Cを、イミド化後の厚みが2μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥し、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了し、ステンレス箔、ポリイミド樹脂層で構成されるポリイミド積層体1を得た。得られたポリイミド積層体1の樹脂層側と、銅箔1(三井金属鉱業株式会社製、NS−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.0μm)とを重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧150kgf/cm2、温度320℃、プレス時間100分の条件で熱圧着することで、金属張積層体1を得た。得られた金属張積層体1について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価した。また、ポリイミド樹脂層としての線熱膨張係数及びそれぞれの金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
合成例1で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Aを、ステンレス箔1(新日本製鐵株式会社製、SUS304、H−TA、厚み20μm、CTE17×10−6/K)にイミド化後の厚みが2μmとなるようにアプリケータを用いて塗布し、130℃で5分間乾燥した後、さらにその上に合成例2で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Bを、イミド化後の厚みが25μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥して、ポリアミド酸層を形成した。このポリアミド酸層の上に、合成例3で得たポリイミド前駆体樹脂液Cを、イミド化後の厚みが2μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥し、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了し、ステンレス箔、ポリイミド樹脂層で構成されるポリイミド積層体1を得た。得られたポリイミド積層体1の樹脂層側と、銅箔1(三井金属鉱業株式会社製、NS−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.0μm)とを重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧150kgf/cm2、温度320℃、プレス時間100分の条件で熱圧着することで、金属張積層体1を得た。得られた金属張積層体1について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価した。また、ポリイミド樹脂層としての線熱膨張係数及びそれぞれの金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体1を用い、図2に示したようなフライングリード状配線を形成した試験片(フライングリード積層体)を調整した。まず、金属張積層体1から幅80mm×長さ50mmの四角形状試験片を切り出し、ステンレス箔層及び銅箔層上に感光性アルカリ現像型アクリル系ドライフィルムレジストを100℃でラミネートした後、フォトマスクを介して紫外線露光し、現像して、所定のレジストパターンを形成した。このレジストパターンは、銅箔層においては、配線幅が30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、400μm、500μm、1000μm及び3000μmの計15本の配線が、各配線間隔が2mmで、四角形状試験片の幅方向に中央揃えとなるように、且つ長さ方向に平行となるように形成した。一方、ステンレス箔層においては、幅50mm×長さ5mmの四角形状のレジスト開口部が四角形状試験片の中央に位置するようにレジストパターンを形成した。
次に、塩化第2鉄水溶液を用いて銅箔層とステンレス箔層を同時にエッチングして、四角形状試験片の中央部の銅箔層とステンレス箔層が四角形に除去された形状とし、その後水酸化ナトリウム水溶液でレジストを剥離した。次に、絶縁層加工レジストとして、アルカリ現像型ドライフィルムレジストを銅箔層及びステンレス箔層が所定の形状に形成された積層体の両面に100℃でラミネートした後、フォトマスクを介して紫外線露光し、現像して、幅50mm×長さ5mmの四角形状のレジスト開口部が四角形状試験片の中央に位置するように積層体の両面にレジストパターンを形成した。
次に、得られた絶縁層加工レジストパターンが形成された積層体を、撹拌され十分に温度が均一化された80℃のポリイミドエッチング液(東レエンジニアリング株式会社製、TPE−3000)に180秒浸漬することにより、四角形状試験片の中央部分のポリイミド樹脂層をエッチング除去した。更に、絶縁層加工レジストパターンを50℃の水酸化ナトリウム水溶液を用いて剥離することにより、四角形状試験片の中央部分に貫通開口が形成され、該貫通開口部分に15本の配線が平行に掛け渡された状態のフライングリード積層体1を得た。
得られたフライングリード積層体1と同様にして、金属張積層体1を加工して、フライングリード積層体1’及びフライングリード積層体1”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片すべて0%であった。結果を表1に示す。
配線一体型サスペンションは、上記フライングリード積層体の製造と同様の方法で作製した。まず、金属張積層体1のステンレス箔層及び銅箔層上の両方の面に所定のレジストパターンを形成した。次に、塩化第二鉄水溶液を用いてステンレス箔と銅箔層を同時にエッチングして、それぞれの層を所定の形状とし、その後レジストを剥離することで、金属エッチング積層体1を得た。この積層体に所定の絶縁層加工レジストパターンを形成し、ポリイミドエッチング液にてポリイミド樹脂層をエッチングし、所定の形状とした後、絶縁層加工レジストパターンを剥離し、配線一体型サスペンション1を得た。このサスペンション1は実用上問題となるような反りやうねりの発生は認められなかった。
実施例2
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔2(日本電解株式会社製、USLP−SE箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度11.1、樹脂層側の表面粗度Rz2.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体2を得た。得られた金属張積層体2について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔2(日本電解株式会社製、USLP−SE箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度11.1、樹脂層側の表面粗度Rz2.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体2を得た。得られた金属張積層体2について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体2を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体2、フライングリード積層体2’及びフライングリード積層体2”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片の平均で5%であった。結果を表1に示す。
実施例3
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔3(三井金属鉱業株式会社製、TQ−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.7、樹脂層側の表面粗度Rz2.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体3を得た。得られた金属張積層体3について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔3(三井金属鉱業株式会社製、TQ−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.7、樹脂層側の表面粗度Rz2.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体3を得た。得られた金属張積層体3について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体3を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体3、フライングリード積層体3’及びフライングリード積層体3”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片すべて0%であった。結果を表1に示す。
実施例4
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔4(三井金属鉱業株式会社製、TQ−M1−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.5、樹脂層側の表面粗度Rz1.5μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体4を得た。得られた金属張積層体4について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔4(三井金属鉱業株式会社製、TQ−M1−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.5、樹脂層側の表面粗度Rz1.5μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体4を得た。得られた金属張積層体4について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体4を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体4、フライングリード積層体4’及びフライングリード積層体4”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片すべて0%であった。結果を表1に示す。
実施例5
合成例1で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Aを、銅箔1にイミド化後の厚みが2μmとなるようにアプリケータを用いて塗布し、130℃で5分間乾燥した後、さらにその上に合成例2で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Bを、イミド化後の厚みが25μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥して、ポリアミド酸層を形成した。このポリアミド酸層の上に、合成例3で得たポリイミド前駆体樹脂液Cを、イミド化後の厚みが2μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥し、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了し、銅箔およびポリイミド樹脂層で構成されるポリイミド積層体2を得た。
得られたポリイミド積層体2の樹脂層側と、ステンレス箔1とを重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧150kgf/cm2、温度320℃、プレス時間100分の条件で熱圧着することで、金属張積層体5を得た。得られた金属張積層体5について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価した。また、ポリイミド樹脂層の線熱膨張係数及び表裏それぞれの金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
合成例1で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Aを、銅箔1にイミド化後の厚みが2μmとなるようにアプリケータを用いて塗布し、130℃で5分間乾燥した後、さらにその上に合成例2で得たポリイミド前駆体樹脂溶液Bを、イミド化後の厚みが25μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥して、ポリアミド酸層を形成した。このポリアミド酸層の上に、合成例3で得たポリイミド前駆体樹脂液Cを、イミド化後の厚みが2μmとなるように塗布し、130℃で5分間乾燥し、15分かけて360℃まで昇温させてイミド化を完了し、銅箔およびポリイミド樹脂層で構成されるポリイミド積層体2を得た。
得られたポリイミド積層体2の樹脂層側と、ステンレス箔1とを重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧150kgf/cm2、温度320℃、プレス時間100分の条件で熱圧着することで、金属張積層体5を得た。得られた金属張積層体5について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価した。また、ポリイミド樹脂層の線熱膨張係数及び表裏それぞれの金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体5を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体5、フライングリード積層体5’及びフライングリード積層体5”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片すべて0%であった。結果を表1に示す。
比較例1
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔6(古河サーキットフォイル株式会社製、F2−WS箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度0.5、樹脂層側の表面粗度Rz1.3μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体6を得た。得られた金属張積層体6について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔6(古河サーキットフォイル株式会社製、F2−WS箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度0.5、樹脂層側の表面粗度Rz1.3μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体6を得た。得られた金属張積層体6について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体6を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体6、フライングリード積層体6’及びフライングリード積層体6”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片の平均で60%であった。結果を表1に示す。
比較例2
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔7(日本電解株式会社製、HL箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.0μm、SIMSによる炭素ピーク強度0.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.3μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体7を得た。得られた金属張積層体7について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔7(日本電解株式会社製、HL箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.0μm、SIMSによる炭素ピーク強度0.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.3μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体7を得た。得られた金属張積層体7について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体7を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体7、フライングリード積層体7’及びフライングリード積層体7”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片の平均で70%であった。結果を表1に示す。
比較例3
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔8(日本電解株式会社製、USLP−S箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度11.1、樹脂層側の表面粗度Rz0.8μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体8を得た。得られた金属張積層体8について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔8(日本電解株式会社製、USLP−S箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.1μm、SIMSによる炭素ピーク強度11.1、樹脂層側の表面粗度Rz0.8μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体8を得た。得られた金属張積層体8について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、積層体8を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体8、フライングリード積層体8’及びフライングリード積層体8”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片の平均で40%であった。結果を表1に示す。
比較例4
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔9(三井金属鉱業株式会社製、NA−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体9を得た。得られた金属張積層体9について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
実施例1において、銅箔1の代わりに、銅箔9(三井金属鉱業株式会社製、NA−VLP箔、銅箔厚み9μm、導電率100%、熱圧着前の平均結晶粒径1.2μm、SIMSによる炭素ピーク強度8.3、樹脂層側の表面粗度Rz1.0μm)を使用した以外は実施例1と同様にして金属張積層体9を得た。得られた金属張積層体9について、銅箔層の引張強度及び結晶粒を評価し、ポリイミド樹脂層と各金属箔層との接着強度を測定した。結果を表1に示す。
次に、金属張積層体9を用いて、実施例1と同様にフライングリード積層体9、フライングリード積層体9’及びフライングリード積層体9”を作製した。この3つの試験片について超音波耐性評価を行った。配線破断率は3つの試験片の平均で40%であった。結果を表1に示す。
以上の結果を纏めて表1に示す。
表1から、(1)銅箔層を構成する結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあること、(2)結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内であること、の条件を満たす実施例1〜5では、いずれも配線破断率が5%以下と低く、フライングリードの超音波耐性に優れていることが理解される。これに対して、上記(1)、(2)のいずれか若しくはすべてを充足していない比較例1〜4では、フライングリードの配線破断率が高い結果となった。また、実施例1〜5では、金属張積層体の反りも少なく、また、両面の金属層とポリイミド樹脂層との接着強度は微細回路化を考慮に入れても十分なものであった。
なお、実施例1〜5と同程度もしくはそれら以上の引張強度および炭素含量の銅箔を使用した比較例3、4において、配線破断率が共に40%であったことから、実施例1〜5における優れた超音波耐性(低い配線破断率)は、銅箔層の引張強度や剛性だけに依存するものではなく、銅箔層の結晶構造によるものであると考えられた。
1…ロードビーム、2…フレキシャ、3…ジンバル部、4…配線
Claims (6)
- 電解銅箔により形成された銅箔層、ポリイミド樹脂層及びステンレス箔層が、この順で積層された金属張積層体であって、
前記銅箔層を構成する銅の結晶粒における粒径の平均値が0.5μm〜3.0μmの範囲内にあって、且つ前記結晶粒における粒径の平均値と最大値との差が2.0μm以下の範囲内であることを特徴とする金属張積層体。 - 前記電解銅箔の引張強度が400MPa以上であり、導電率が95%以上であることを特徴とする請求項1に記載の金属張積層体。
- 少なくとも1回以上の熱圧着工程を経て積層されていることを特徴とする請求項1に記載の金属張積層体。
- 前記銅箔層の厚みが5〜50μmの範囲内にあり、前記ポリイミド樹脂層の厚みが5〜75μmの範囲内にあり、前記ステンレス箔層の厚みが10〜50μmの範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載の金属張積層体。
- 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の金属張積層体からなることを特徴とするHDDサスペンション用金属張積層体。
- 請求項5に記載のHDDサスペンション用金属張積層体を加工して得られることを特徴とする配線一体型HDDサスペンション。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008139465A JP2009289313A (ja) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | 金属張積層体及び配線一体型サスペンション |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008139465A JP2009289313A (ja) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | 金属張積層体及び配線一体型サスペンション |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009289313A true JP2009289313A (ja) | 2009-12-10 |
Family
ID=41458404
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008139465A Withdrawn JP2009289313A (ja) | 2008-05-28 | 2008-05-28 | 金属張積層体及び配線一体型サスペンション |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009289313A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012070591A1 (ja) | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 三井金属鉱業株式会社 | 表面処理銅箔 |
-
2008
- 2008-05-28 JP JP2008139465A patent/JP2009289313A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012070591A1 (ja) | 2010-11-22 | 2012-05-31 | 三井金属鉱業株式会社 | 表面処理銅箔 |
KR20130121880A (ko) | 2010-11-22 | 2013-11-06 | 미쓰이금속광업주식회사 | 표면 처리 동박 |
US9138964B2 (en) | 2010-11-22 | 2015-09-22 | Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd | Surface-treated copper foil |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2009289312A (ja) | 金属張積層体及び配線一体型サスペンション | |
JP4272243B2 (ja) | Hddサスペンション及びその製造方法 | |
JPWO2009054456A1 (ja) | プリント配線板の製造方法 | |
JP4544588B2 (ja) | 積層体 | |
JP4699261B2 (ja) | 多層積層体及びフレキシブル銅張積層基板 | |
TWI519412B (zh) | 可撓性覆銅積層板 | |
US20060073316A1 (en) | HDD suspension and its manufacture | |
JP5133724B2 (ja) | ポリイミド樹脂積層体の製造方法及び金属張積層板の製造方法 | |
JP4921420B2 (ja) | 金属張積層体およびその製造方法 | |
WO2005096299A1 (ja) | Hddサスペンション用積層体およびその製造方法 | |
JP4777206B2 (ja) | フレキシブル銅張積層板の製造方法 | |
JP2010120239A (ja) | 金属張積層体およびその製造方法 | |
JP2009289313A (ja) | 金属張積層体及び配線一体型サスペンション | |
JP2005285178A (ja) | Hddサスペンション用積層体及びその使用方法 | |
JP2008123622A (ja) | Hddサスペンション用積層体の製造方法 | |
KR20080041855A (ko) | 가요성 양면 도체 적층소재 | |
JP2007265543A (ja) | Hddサスペンション用積層体の製造方法 | |
JP4823884B2 (ja) | フレキシブル銅張積層板の製造方法 | |
JP4921421B2 (ja) | 金属張積層体およびその製造方法 | |
JPH11154314A (ja) | 磁気ヘッドサスペンション及びその製造方法 | |
JP5073801B2 (ja) | 銅張り積層板の製造方法 | |
JP2008238517A (ja) | 多層積層体及びそれを用いた金属張積層体の製造方法 | |
JP2008135164A (ja) | Hddサスペンション用積層体の製造方法 | |
JP2009184256A (ja) | 金属張積層体 | |
JP2007272935A (ja) | Hddサスペンション用積層板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20110802 |