JP2011514608A - 粒子脱落(particleshedding)を減じるための被包コーティング - Google Patents
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Abstract
Description
(a)取付け面に取り付けられたセラミック材料であって、一つ以上の空間によって分離された側壁を有する一つ以上のカットされた素子(カット素子)をもたらすようにカットされ、且つ、メタライズ領域を有するセラミック材料を提供すること
(b)インクジェットプリンタを用いて、カットされた素子のメタライズ領域を実質的にコーティングしないままで、カットされた素子の側壁にポリマーコーティングを施すことを含む方法を提供する。
(c)コーティングの硬化を可能にすること
(d)カットされた素子を取付け面から取り出すこと、および
(e)カットされた素子を粒子に影響される環境内に組み込むことも含む。
いくつかの実施形態では、素子は、溶媒蒸発、架橋、および紫外線硬化の一つ以上によって硬化される。いくつかの実施形態では、粒子に影響される環境は、ハードディスクドライブの内部である。さらなる実施形態では、ポリマーはポリイミド溶液であってよい。
(a)取付け面に取り付けられたセラミック材料であって、一つ以上の空間によって分離された側壁を有する一つ以上のカットされた素子をもたらすようにカットされ、且つ、メタライズ領域を有するセラミック材料を提供すること
(b)フォトリソグラフィック技術を用いて、カットされた素子に、非導電性ポリマーコーティングを塗布すること
(c)カットされた素子の側壁にポリマーを残したままで、カットされた素子のメタライズ領域からポリマーを除去するために、現像液を塗布することを含む方法に関する。
上述のように、圧電材料(例えばPZTセラミックスなど。PZTセラミックスが本実施例で特に説明されているが、本発明はこれに限定されない)が、ハードディスクドライブに有用である。なぜならば、圧電材料は、電気エネルギーを機械エネルギーに変える能力および機械エネルギーを電気エネルギーに変える能力を有するからである。電圧がPZTに印加されると、PZTは機械的変形を受ける。しかし、PZTがその圧電特性を示すためには、電極と十分な電気接点を有することが必要である。このため、PZT素子の頂面および底面または頂部領域および底部領域をメタライズすることが必要である。
このような精密なコーティングを達成できる一つの方法は、インクジェットプリンタを用いることである。このようなインクジェットによる塗布では、印刷ヘッドが、空間(すなわち隣接する素子間または「カットされた素子“cut elements”」間の領域)の内側に直接書き込む。このことは、メタライズされた領域はコーティングされないままで、メタライズされていないセラミックが露出している素子の側壁をコーティングする。
II プリンタまたはLitrexの80L IIJプリンタなどの、ドロップオンデマンドプリンタを含む。これらの種類のインクジェットプリンタの製造者は、主に、導電性ポリマーを印刷することに焦点を当てているが、この塗布は、これらのプリンタを用いて、全ての種類のポリマー、特に非導電性ポリマーを塗布する。さらに、これらのプリンタは伝統的には平面に印刷するために用いられているが、本発明の実施形態は、それらのプリンタを用いて、材料を三次元面構造に塗布する。
Technology to BioMEMS and Microfludic Systems, Proc. SPIE Conference on Microfludics and BioMEMS, Oct 2001.” 「クーリー他、インクジェット印刷技術のバイオメムスおよびマイクロ流体システムへの適用、マイクロ流体およびバイオメムスに関するSPIE会議の議事録、2001年10月」に記載されている。)このインクジェット技術は、意図的に、コーティングが必要とされているところのみにコーティングを施す。ポリマーの厚さはいずれの適切な厚さであってよいが、3ミクロン未満の厚さが特に有益な場合があることが見出されている。より特定の実施形態においては、約0.1〜3ミクロンのコーティングを提供してもよく、さらにより特定の実施形態においては、約0.1〜1ミクロンのコーティングを用いてもよい。いくつかの実施形態においては、素子のねじれまたは収縮を防ぐために、コーティングは薄いことが好ましい。
コーティングプロセスで用いる代替の精密塗布方法は、フォトリソグラフィック方法を用いることである。これは、特定の波長照射での露光下において溶解特性を変える化合物(感光性ポリイミドなど)で、セラミック素子を全体的にコーティングすることからなる。該コーティング技術はスピン法、スプレー法、またはディップ法を含むがこれらに限定されない。精密な露光は、マスクを用いるかまたはマスクを用いない方法を通して達成されることができる。次いで、現像液を用いてメタライズ領域から化合物を除去し、従って、被包材料を素子の縁部(例えば、カットされた素子の空間または側面のみ)に残しておく。インクジェット方法およびフォトリソグラフィック方法の両方が、切断、はんだ付けの必要性、あるいは、コーティングを必要としない領域から(すなわちメタライズ層から)コーティングを通して再カットする必要性をなくす。
本発明の第二の態様は、ポリイミド溶液が、ハードディスクドライブ(HDD)での用途におけるセラミック部品のコーティングまたは被包材料の試薬として特に有用であるという認識である。発明者は、ポリイミド溶液が、先に用いられていた他のコーティングを超えて、向上した特徴および利点をもたらすことを見出した。特定の実施形態では、N−メチルピロリドン(NMP)溶液または感光性ポリイミドが用いられる。ポリイミドはNMPに溶解することができ、上述の精密塗布方法を通して、被包化をもたらすことが必要なところに直接塗布される。その結果、溶媒が蒸発すると、ポリイミドポリマーコーティングが後に残される。
ポリイミドでコーティングされたPZT素子が実験され、パリレン(および他のコーティング)でコーティングされたPZT素子と比較され、粒子の脱落がより少なくなることが見出されている。いずれの場合にも、PZTウエハは取付けテープに取り付けられ、ダイヤモンドのダイシングホイールで個々のPZT素子にカットされ、超音波で洗浄された。乾燥された後、取付けテープの適所に置かれたままで、カットされた素子間の空間が、上述のようにインクジェットプリンタを用いてポリイミド溶液でコーティングされた。コーティングされた後、個々のPZT素子は取付けテープから取り出され、評価された。
一般に、ポリイミドコーティングが、実験された他のコーティングよりも優れていることが見出された。ポリイミドコーティングで優れた結果を得るために用いたパラメータを以下に記載するが、これらは潜在的なパラメータの例に過ぎず、他のパラメータを用いて結果を最適化し得ることを理解されたい。
・日産化学工業株式会社、電子材料事業部のポリイミド(グレード:7492、タイプ:062M、ロット♯:4J21LT)
・溶媒:NMP(6%ポリイミド(“Pl”)
・MicroFabプリンタ(テーブルがヘッドが静止したままで移動する)
・電圧:65V
・パルス幅:6.5マイクロ秒
・スロープ:40/40 V/マイクロ秒
・ドロップ量:30 pL ノミナル
・ドロップ頻度:42ドロップ/ミリメートル
・印刷スピード:32ミリメートル/秒
・ノズルサイズ 25〜30ミクロン
・パスの数:1
図6に示すように、本発明者らは、シランコーティングおよびパリレンコーティングが、(コーティングしていないサンプルと比較して)粒子脱落を増加させたことを見出した。対照的に、ポリイミドコーティングは、粒子脱落を大いに減少させた。これらの他のコーティングで粒子脱落が増えた理由を理解するために、図6で実施された実験で用いられたものの代表である、いくつかのコーティングしたサンプル素子のSEM写真が撮影された。それらを図7、8、および9に示す。図7は、蒸着シラン処理でコーティングされた素子を示す。該素子においては、素子の頂部に形成され留まったシランコーティングは、しかしながら、素子のカットされた面においてはっきりしないかまたは、個々の素子間の空間にほとんど浸透していない。これは、メタライズしていないPZT表面がシランで十分に濡れないからかもしれない。または、蒸気流動が、取付けテープ上の隣接する素子からのシャドーイングによって、素子の側面から遮られたからかもしれない。図8の素子はパリレンでコーティングされた。パリレンは、ほとんどの表面に対して不十分な付着性を有することが知られている。この場合において、パリレンは、超音波処理の間に、簡単に剥がれ落ちて、高いLPCカウントをもたらすかもしれない。図9の素子は、本発明の実施形態に記載のポリイミドを用いてコーティングされている。該コーティングは、素子間の空間にのみ塗布されているので、素子のメタライズされていない垂直側壁上のみに見出される。本実施例のポリイミドコーティングは非常に薄く(オージェ深さ方向計測によって0.3ミクロン未満)、素子の垂直側壁に適応している。最適のコーティングの厚さは、約3ミクロン未満であると、一般に考えられている。
Claims (22)
- 特定部分にポリマーコーティングを有するセラミック素子の製造方法であって、
(a)取付け面に取り付けられたセラミック材料であって、一つ以上の空間によって分離された側壁を有する一つ以上のカットされた素子(カット素子)をもたらすようにカットされ、且つ、メタライズ領域を有する前記セラミック材料を提供すること
(b)インクジェットプリンタを用いて、前記カットされた素子の前記メタライズ領域を実質的にコーティングしないままで、前記カットされた素子の側壁に前記ポリマーコーティングを施すことを含む方法。 - 前記ポリマーコーティングは非導電性である請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーを液状で塗布する請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーはポリイミド溶液である請求項3に記載の方法。
- 前記ポリマーは高い双極子モーメントを有する請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーは、前記メタライズ領域より前記圧電材料を濡らす傾向が強いポリマーである請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーを、前記カットされた素子間の前記空間に塗布することによって、前記カットされた素子の前記側壁に塗布する請求項1に記載の方法。
- 前記インクジェットプリンタは、ドロップオンデマンドプリンタを含む請求項1に記載の方法。
- 前記インクジェットプリンタは、前記カットされた素子間の前記空間の幅より、少なくともわずかに小さい線幅を生成する連続プリンタを含む請求項1に記載の方法。
- 前記ポリマーを、約3ミクロンまでの厚さに塗布する請求項1に記載の方法。
- 前記インクジェットプリンタは、周囲温度、低温、または高温で、前記コーティングを有効にディスペンスできる請求項1に記載の方法。
- さらに、
(c)前記コーティングの硬化を可能にすること
(d)前記カットされた素子を前記取付け面から取り出すこと、および
(e)前記カットされた素子を粒子に影響される環境内に組み込むことを含む請求項1に記載の方法。 - 前記カットされた素子を、溶媒蒸発、架橋、および紫外線硬化の一つ以上によって硬化する請求項12に記載の方法。
- 前記粒子に影響される環境は、ハードディスクドライブの内部である請求項12に記載の方法。
- 前記セラミックは、圧電トランスデューサ素子、単一層材料または単結晶材料、鉛系圧電多結晶材料、モノレイヤー、または焼結多層を含む請求項1に記載の方法。
- 特定部分にポリマーコーティングを有するセラミック素子の製造方法であって、
(a)取付け面に取り付けられたセラミック材料であって、一つ以上の空間によって分離された側壁を有する一つ以上のカットされた素子をもたらすようにカットされ、且つ、メタライズ領域を有する前記セラミック材料を提供すること
(b)フォトリソグラフィック技術を用いて、前記カットされた素子に、非導電性ポリマーコーティングを塗布すること
(c)前記カットされた素子の前記側壁に前記ポリマーを残したままで、前記カットされた素子の前記メタライズ領域から前記ポリマーを除去するために、現像液を塗布することを含む方法。 - 前記セラミックは、圧電トランスデューサ素子、単一層材料または単結晶材料、鉛系圧電多結晶材料、モノレイヤー、または焼結多層を含む請求項16に記載の方法。
- ハードディスクドライブで用いるセラミック部品の粒子が発生する部分の表面を被包化することを含む、ポリイミド溶液の使用方法。
- メタライズ領域および少なくとも一方の側縁部面を含み、前記少なくとも一方の側縁部面に、インクジェットプリンタを用いて溶液として塗布されたポリイミドポリマー層を有する被包化された圧電セラミック。
- 前記セラミックは、単一層材料または単結晶材料、鉛系圧電多結晶材料、モノレイヤー、焼結多層、またはPZT材料を含む請求項19に記載の被包化された圧電セラミック。
- 前記側面は、メタライズされていない側面をもたらすために、前記セラミックをトリミングまたはダイシングすることによって形成された請求項19に記載の被包化された圧電セラミック。
- 前記コーティング層の厚さは3ミクロン以下である請求項19に記載の被包化された圧電セラミック。
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