JP4019034B2 - 回路付サスペンション基板の製造方法 - Google Patents

回路付サスペンション基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、回路付サスペンション基板の製造方法、詳しくは、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを実装する回路付サスペンション基板の製造方法に関する。
回路付サスペンション基板は、ハードディスクドライブの磁気ヘッドを実装して、その磁気ヘッドを、磁気ヘッドと磁気ディスクとが相対的に走行する時の空気流に抗して、磁気ディスクとの間に微小な間隔を保持しながら支持するものである。
このような回路付サスペンション基板において、端子部は、通常、電解ニッケルめっきと電解金めっきとにより順次形成されるが、このような端子部の形成においては、電解めっきのリード部として、導体層の一部が利用されている。
すなわち、端子部の形成では、導体層を被覆層の側方から露出させ、その露出部分を、電解めっきのリード部として使用し、端子部の形成後には、そのリード部をエッチングにより除去するようにしている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平10−265572号公報(第13図、第14図)
しかし、上記の方法では、リード部をエッチングにより除去した後は、その除去後の導体層の端部が、そのまま外部に暴露されているので、その暴露部分から導体層が腐食され、欠陥を生じるおそれがある。
加えて、上記の方法では、リード部をエッチングする工程が必須であり、工程数の増加の原因となっている。
本発明の目的は、導体層を外部に暴露することなく電解めっきにより端子部を形成することができ、しかも、工程数を低減することのできる、回路付サスペンション基板の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の回路付サスペンション基板の製造方法は、金属支持層の上に、第2開口部を有する絶縁層を形成する工程、前記絶縁層の表面および前記第2開口部において露出する前記金属支持層の表面に、金属薄膜を形成する工程、前記絶縁層の上と前記第2開口部内との前記金属薄膜の表面に、導体層を、前記金属薄膜を介して前記金属支持層に電気的に導通される配線回路パターンとして、めっきにより形成する工程、前記導体層の上であって、前記第2開口部と異なる位置に、前記金属支持層を電解めっきのリード部として、電解めっきにより端子部を形成する工程、および、前記金属支持層における前記第2開口部との対向部分に、前記第2開口部を囲み、前記第2開口部の周端縁と接触しないように、第1開口部を開口する工程を備えていることとを特徴としている。
発明の回路付サスペンション基板の製造方法によれば、第1開口部を開口する前は、金属支持層が金属薄膜を介して導体層と電気的に導通されているので、この工程において、金属支持層を、端子部を形成するための電解めっきのリード部として利用することができる。また、この方法により製造すると、導体層は、第2開口部から直接露出することなく金属薄膜により被覆されているので、外部に暴露されず、そのため、導体層の腐食や欠陥が発生することを、有効に防止することができる。しかも、この方法では、端子部を形成した後にリード部を除去する必要も生じないので、工程数の低減化による生産効率の向上およびコストの低減化を図ることができる。
図1は、本発明の回路付サスペンション基板の製造方法により得られる回路付サスペンション基板の一実施形態を示す平面図である。この回路付サスペンション基板は、ハードディスクドライブの磁気ヘッド(図示せず)を実装して、その磁気ヘッドを、磁気ヘッドと磁気ディスクとが相対的に走行する時の空気流に抗して、磁気ディスクとの間に微小な間隔を保持しながら支持するものであり、磁気ヘッドと、外部回路としてのリード・ライト基板とを接続するための配線が、所定の配線回路パターンとして一体的に形成されている。
図1において、この回路付サスペンション基板1は、長手方向に延びる金属支持層としての支持基板2の上に、絶縁体からなる絶縁層としてのベース絶縁層3が形成されており、そのベース絶縁層3の上に、所定の配線回路パターンとして形成される導体層4が形成されている。なお、この配線回路パターンは、互いに所定間隔を隔てて平行状に配置される複数の配線4a、4b、4cおよび4dとして形成されている。
支持基板2の先端部には、その支持基板2を切り抜くことによって、磁気ヘッドを実装するためのジンバル5が形成されている。また、その支持基板2の先端部には、磁気ヘッドと各配線4a、4b、4cおよび4dとを接続するための磁気ヘッド側接続端子部6が形成されている。
また、支持基板2の後端部には、リード・ライト基板7の端子部8と各配線4a、4b、4cおよび4dとを接続するための端子部としての外部側接続端子部9が形成されている。この外部側接続端子部9は、配線4a、4b、4cおよび4dの後端部において、各配線4a、4b、4cおよび4dに対応して、後述するカバー絶縁層10がそれぞれ略矩形状に開口されるパッド開口部11に露出する導体層4の上に、金めっき層24およびニッケルめっき層23からなるパッド部16として、それぞれ形成されている。
なお、図1においては、図示されていないが、実際には、導体層4の上には、絶縁体からなるカバー絶縁層10が被覆されている。
そして、この回路付サスペンション基板1では、図3(i)に示すように、支持基板2に第1開口部25が形成され、その第1開口部25内において、第1開口部25の周端縁と接触しないように、ベース絶縁層3に第2開口部12が形成されており、その第2開口部12において、金属薄膜13が露出している。
次に、このような回路付サスペンション基板1を製造する方法について、図2〜図6を参照して説明する。なお、図2〜図6では、回路付サスペンション基板1における外部側接続端子部9が形成される部分を含む、その回路付サスペンション基板1の長手方向に沿う断面の一部として示している。
この方法では、図2(a)に示すように、支持基板2を用意して、その支持基板2の上に、第2開口部12が形成されるベース絶縁層3を所定パターンで形成する。
支持基板2としては、金属箔または金属薄板を用いることが好ましく、例えば、ステンレス、42アロイなどが好ましく用いられる。また、その厚さが、10〜60μm、さらには、15〜30μm、その幅が、50〜500mm、さらには、125〜300mmのものが好ましく用いられる。
また、ベース絶縁層3を形成するための絶縁体としては、回路付サスペンション基板の絶縁体として使用できるものであれば、特に制限されることなく使用することができる。このような絶縁体としては、例えば、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエーテルニトリル系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンナフタレート系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂などの合成樹脂が挙げられる。これらのうち、感光性の合成樹脂が好ましく用いられ、感光性ポリイミド樹脂がさらに好ましく用いられる。
そして、例えば、感光性ポリイミド樹脂を用いて、支持基板2の上に、ベース絶縁層3を第2開口部12を含む所定パターンで形成する場合には、まず、図4(a)に示すように、予め用意された支持基板2の上に、図4(b)に示すように、感光性ポリイミド樹脂の前駆体(ポリアミック酸樹脂)の溶液を、その支持基板2の全面に塗工した後、例えば、60〜150℃、好ましくは、80〜120℃で加熱することにより、感光性ポリイミド樹脂の前駆体の皮膜17を形成する。
次に、図4(c)に示すように、その皮膜17を、フォトマスク18を介して露光させ、必要により露光部分を所定温度に加熱した後、現像することにより、図4(d)に示すように、皮膜17を第2開口部12を含む所定パターンとする。なお、フォトマスク18を介して照射する照射線は、その露光波長が、300〜450nm、好ましくは、350〜420nmであることが好ましく、その露光積算光量が、100〜1000mJ/cm、さらには、200〜700mJ/cmであることが好ましい。
また、照射された皮膜17の露光部分は、例えば、130℃以上150℃未満で加熱することにより、次の現像処理において可溶化(ポジ型)し、また、例えば、150℃以上180℃以下で加熱することにより、次の現像処理において不溶化(ネガ型)する。また、現像は、例えば、アルカリ現像液などの公知の現像液を用いて、浸漬法やスプレー法などの公知の方法によって処理することができる。なお、この方法においては、ネガ型でパターンを得ることが好ましく、図4においては、ネガ型でパターンニングする態様として示されている。
そして、図4(e)に示すように、このようにしてパターン化された感光性ポリイミド樹脂の前駆体の皮膜17を、例えば、最終的に250℃以上に加熱することによって、硬化(イミド化)させ、これによって、ポリイミド樹脂からなるベース絶縁層3を、第2開口部12を含む所定パターンで形成する。
なお、感光性の合成樹脂を用いない場合には、例えば、支持基板2の上に、合成樹脂を、所定パターンで塗工またはドライフィルムとして貼着する。この場合において、第2開口部12は、塗工または貼着後に、あるいは、ドライフィルムの場合には貼着前に、例えば、打ち抜き、ドリル穿孔、レーザ穿孔、エッチングなどの公知の方法により形成する。
また、このようにして形成されるベース絶縁層3の厚みは、例えば、2〜30μm、好ましくは、5〜20μmである。また、第2開口部12は、その形状は特に制限されず、円形、矩形など適宜選択することができ、円形の場合には、その直径が、例えば、30〜2000μm、さらには、60〜1000μmであることが好ましく、矩形の場合には、その一辺の長さが、30〜2000μm、さらには、60〜1000μmであることが好ましい。
次いで、この方法では、図2(b)に示すように、ベース絶縁層3の全面と、ベース絶縁層3から露出する第2開口部12を含む支持基板2の表面とに、金属薄膜13を形成する。
金属薄膜13の形成は、真空蒸着法、とりわけ、スパッタ蒸着法が好ましく用いられる。また、金属薄膜13となる金属は、クロムや銅などが好ましく用いられる。より具体的には、例えば、ベース絶縁層3の全面と、ベース絶縁層3から露出する第2開口部12を含む支持基板2の表面とに、クロム薄膜と銅薄膜とをスパッタ蒸着法によって、順次形成することが好ましい。なお、クロム薄膜の厚みが、100〜600Å、銅薄膜の厚みが、500〜2000Åであることが好ましい。
次いで、図2(c)に示すように、金属薄膜13の上に導体層4を所定の配線回路パターンとして形成する。
導体層4は、導体からなり、回路付サスペンション基板の導体として使用できるものであれば、特に制限されることなく使用することができる。そのような導体としては、例えば、銅、ニッケル、金、はんだ、またはこれらの合金などが用いられ、好ましくは、銅が用いられる。
導体層4を所定の配線回路パターンとして形成するには、まず、図5(a)に示すように、金属薄膜13の上に、所定の配線回路パターンと反転するパターンのめっきレジスト19を形成する。めっきレジスト19は、例えば、ドライフィルムレジストなどを用いて公知の方法により、所定のレジストパターンとして形成する。次いで、図5(b)に示すように、ベース絶縁層3におけるめっきレジスト19が形成されていない部分に、めっきにより、所定の配線回路パターンの導体層4を形成する。めっきは、電解めっき、無電解めっきのいずれでもよいが、電解めっきが好ましく用いられ、なかでも、電解銅めっきが好ましく用いられる。
なお、この配線回路パターンは、回路付サスペンション基板1の長手方向に沿い、第2開口部12内において金属薄膜13を介して支持基板2に電気的に導通され、例えば、図1に示されるように、互いに所定間隔を隔てて平行状に配置される、複数の配線4a、4b、4cおよび4dパターンとして形成される。
導体層4の厚みは、例えば、2〜15μm、好ましくは、5〜10μmであり、各配線4a、4b、4cおよび4dの幅は、例えば、10〜500μm、好ましくは、30〜200μmであり、各配線4a、4b、4cおよび4d間の間隔は、例えば、10〜200μm、好ましくは、30〜100μmである。
そして、図5(c)に示すように、めっきレジスト19を、例えば、化学エッチング(ウェットエッチング)などの公知のエッチング法または剥離によって除去する。
次いで、図2(d)に示すように、導体層4から露出する金属薄膜13(つまり、めっきレジスト19が形成されていた部分の金属薄膜13)を、同じく、化学エッチング(ウェットエッチング)など公知のエッチング法により除去する。
その後、図2(e)に示すように、導体層4の表面、および、支持基板2の表面に、金属皮膜20を形成する。この金属皮膜20は、無電解ニッケルめっきによって、硬質のニッケル皮膜として形成することが好ましく、その厚みは、導体層4の表面が露出しない程度であればよく、例えば、0.05〜0.1μm程度である。
次いで、図3(f)に示すように、導体層4を被覆するためのカバー絶縁層10を、所定パターンで形成する。カバー絶縁層10を形成するための絶縁体としては、ベース絶縁層3と同様の絶縁体が用いられ、好ましくは、感光性ポリイミド樹脂が用いられる。
そして、例えば、感光性ポリイミド樹脂を用いて、カバー絶縁層10を形成する場合には、図6(a)に示すように、ベース絶縁層3および金属皮膜20の上に、感光性ポリイミド樹脂の前駆体(ポリアミック酸樹脂)の溶液を、その全面に塗工した後、例えば、60〜150℃、好ましくは、80〜120℃で加熱することにより、感光性ポリイミド樹脂の前駆体の皮膜21を形成し、次に、図6(b)に示すように、その皮膜21を、フォトマスク22を介して露光させ、必要により露光部分を所定の温度に加熱した後、図6(c)に示すように、現像することにより、皮膜21によって、導体層4が被覆されるようにパターン化する。また、このパターン化においては、パッド部16が形成される部分が開口されることによりパッド開口部11が形成され、そのパッド開口部11から、導体層4を露出させる。なお、この露光および現像の条件は、ベース絶縁層3を露光および現像する条件と同様の条件でよい。また、ネガ型でパターンを得ることが好ましく、図6においては、ネガ型でパターンニングする態様として示されている。
そして、このようにしてパターン化された感光性ポリイミド樹脂の前駆体の皮膜21を、図6(d)に示すように、例えば、最終的に250℃以上に加熱することによって、硬化(イミド化)させ、これによって、ポリイミド樹脂からなるカバー絶縁層10を、導体層4の上に形成する。なお、カバー絶縁層10の厚みは、例えば、1〜30μm、好ましくは、2〜5μmである。
次いで、図3(g)に示すように、パッド開口部11において露出している金属皮膜20を剥離する。なお、これと同時に、支持基板2の上に形成されている金属皮膜20も剥離する。
そして、図3(h)に示すように、パッド開口部11から露出した導体層4の表面に、パッド部16を電解めっきにより形成する。電解めっきに用いられる金属としては、回路付サスペンション基板の端子部を形成し得るものであれば、特に制限されることなく使用することができ、例えば、銅、ニッケル、クロム、金などが好ましく用いられる。
電解めっきによってパッド部16を形成するには、例えば、まず、パッド部16を形成する部分を残して、支持基板2およびカバー絶縁層10をレジストにより被覆する。次いで、この工程においては、導体層4が、第2開口部12内において金属薄膜13を介して支持基板2に電気的に導通されていることから、支持基板2を、電解めっきのリード部として利用して、電解めっきする。
なお、パッド部16は、多層として形成してもよく、例えば、図3(h)に示すように、電解ニッケルめっきと電解金めっきとを順次実施して、ニッケルめっき層23と、その上に金めっき層24とを順次形成する。なお、ニッケルめっき層23および金めっき層24の厚さは、いずれも、1〜5μm程度であることが好ましい。
その後、支持基板2を、化学エッチングなど公知の方法によって、ジンバル5などの所定形状に切り抜く。この切り抜きにおいて、図3(i)に示すように、支持基板2における第2開口部12との対向部分に、第2開口部12を囲む第1開口部25を開口する。
第1開口部25は、導体層4が支持基板2と金属薄膜13を介して短絡することを防止すべく、第2開口部12の周端縁と接触しないように、第2開口部12よりも大きく開口する。このように開口された第1開口部25においては、第1開口部25の開口前には、導体層4が、第2開口部12内に充填され、金属薄膜13を介して支持基板2に電気的に導通していたために、第2開口部12において露出する金属薄膜13の表面が、第1開口部25において露出するベース絶縁層3の表面と、面一となる。
第1開口部25の形状は特に制限されず、円形、矩形など適宜選択することができ、円形の場合には、その直径が、例えば、30〜2000μm、さらには、60〜1000μmであることが好ましく、矩形の場合には、その一辺の長さが、30〜2000μm、さらには、60〜1000μmであることが好ましい。
なお、上記においては、磁気ヘッド側接続端子部6の形成方法を説明していないが、磁気ヘッド側接続端子部6も、外部側接続端子部9と同様にして形成される。
このようにして製造される回路付サスペンション基板1によれば、図3(h)に示すように、第1開口部25を開口する前の、電解めっきによってパッド部16を形成する工程においては、支持基板2が金属薄膜13を介して導体層4と電気的に導通されているので、この工程において、支持基板2を、パッド部16を形成するための電解めっきのリード部として利用することができる。
また、この方法により製造すると、導体層4は、第2開口部12から直接露出することなく金属薄膜13により被覆されているので、外部に暴露されず、そのため、導体層4の腐食や欠陥が発生することを、有効に防止することができる。しかも、この方法では、パッド部16を形成した後にリード部を除去する必要も生じないので、工程数の低減化による生産効率の向上およびコストの低減化を図ることができる。
なお、以上に述べた本実施形態の回路付サスペンション基板1は、その外部側接続端子部9がリード・ライト基板7の端子8と接続するような、いわゆるロングテールタイプのものであるが、本発明の回路付サスペンション基板の製造方法により得られる回路付サスペンション基板は、これに制限されることはなく、例えば、図7に示すように、いわゆるショートテールタイプのものでもよい。すなわち、ショートテールタイプの回路付サスペンション基板1では、回路付サスペンション基板1は、中継用基板26を介してリード・ライト基板7と接続されており、その回路付サスペンション基板1の外部側接続端子部9が、中継用基板26の端子27と接続されている。
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、何ら実施例に限定されることはない。
回路付サスペンション基板の作製
厚さ25μmのステンレス箔の上に、ポリアミック酸樹脂の溶液を塗工した後、130℃で加熱することにより、ポリアミック酸樹脂の皮膜を形成し、次いで、その皮膜を、フォトマスクを介して露光(405nm、1500mJ/cm)させ、露光部分を180℃に加熱した後、アルカリ現像液を用いて現像することにより、その皮膜をネガ型の画像で、第2開口部を含むパターンに形成した。
次いで、パターン化されたポリアミック酸樹脂の皮膜を、350℃で加熱して、硬化(イミド化)させ、これによって、厚さ15μmのポリイミド樹脂からなるベース絶縁層を、第2開口部を含む所定パターンで形成した。なお、第2開口部は、円形状で、その大きさは、60μmであった。
次いで、ベース絶縁層の全面と、ベース絶縁層から露出する第2開口部を含む支持基板の表面とに、厚さ300Åのクロム薄膜と厚さ700Åの銅薄膜とをスパッタ蒸着法によって順次形成した後、所定の配線回路パターンと反転するパターンのめっきレジストを、ドライフィルムレジストを用いて形成し、次いで、電解銅めっきにより、ベース絶縁層におけるめっきレジストが形成されていない部分に、所定の配線回路パターンの導体層を形成した。その後、めっきレジストを、化学エッチングによって除去した後、めっきレジストが形成されていた部分のクロム薄膜および銅薄膜を、化学エッチングにより除去した。なお、この導体層は、厚さ20μmで、そのパターンを、各配線の幅20μm、各配線間の間隔が30μmの、互いに所定間隔を隔てて平行状に配置される、4本の配線回路パターンとした。
次いで、導体層の表面、および、ステンレス箔の表面に、無電解ニッケルめっきによって、厚さ0.1μmの硬質のニッケル皮膜を形成した後、ニッケル皮膜およびベース絶縁層の上に、ポリアミック酸樹脂の溶液を塗工した後、130℃で加熱することにより、ポリアミック酸樹脂の皮膜を形成し、次いで、皮膜をフォトマスクを介して露光(405nm、1500mJ/cm)させ、露光部分を180℃に加熱した後、アルカリ現像液を用いて現像することにより、この皮膜によって導体層が被覆されるようにパターン化した。次いで、パターン化されたポリアミック酸樹脂の皮膜を、350℃で加熱して、硬化(イミド化)させ、これによって、厚さ3μmのポリイミド樹脂からなるカバー絶縁層を、導体層の上に形成した。なお、このカバー絶縁層の形成においては、導体層における磁気ヘッド側接続端子および外部側接続端子のパッド部を形成する部分には、パッド開口部が形成されるように、カバー絶縁層を被覆しないようにした。
その後、ステンレス箔の表面と、導体層における磁気ヘッド側接続端子および外部側接続端子のパッド開口部に形成されているニッケル皮膜を剥離し、そのパッド開口部に、ステンレス箔を電解めっきのリード部として利用して、電解ニッケルめっきと電解金めっきとを順次実施して、厚さ2μmのニッケルめっき層および厚さ1μmの金めっき層からなるパッド部を形成した。
その後、ステンレス箔を、化学エッチングによって所定形状に切り抜くことにより、回路付サスペンション基板を作製した。なお、この切り抜きにおいては、ステンレス箔における第2開口部との対向部分に、第2開口部を囲む第1開口部を開口した。第1開口部は、第2開口部より大きい相似形状で、その大きさは、140μmであった。
評価
上記により得られた回路付サスペンション基板を、温度85℃、湿度85%の雰囲気中に1000時間放置して、劣化の状態を観察した。その結果、配線回路パターンの変色、変形および電気特性の劣化は確認されなかった。
本発明の回路付サスペンション基板の製造方法により得られる回路付サスペンシ ョン基板の一実施形態を示す平面図である。 図1に示す回路付サスペンション基板の製造方法の一実施形態を示す工程図であって、(a)は、支持基板の上に、第2開口部が形成されるベース絶縁層を所定パターンで形成する工程、(b)は、ベース絶縁層の全面と、ベース絶縁層から露出する第2開口部を含む支持基板の表面とに、金属薄膜を形成する工程、(c)は、金属薄膜の上に導体層を所定の配線回路パターンとして形成する工程、(d)は、導体層から露出する金属薄膜を、エッチング法により除去する工程、(e)は、導体層の表面および支持基板の表面に、金属皮膜を形成する工程を示す。 図2に続いて、図1に示す回路付サスペンション基板の製造方法の一実施形態を示す工程図であって、(f)は、導体層を被覆するためのカバー絶縁層を、パッド開口部を含む所定パターンで形成する工程、(g)は、支持基板の表面とパッド開口部とから露出している金属皮膜を剥離する工程、(h)は、パッド開口部から露出した導体層の表面に、パッド部を電解めっきにより形成する工程、(i)は、支持基板における第2開口部との対向部分に、第2開口部を囲む第1開口部を開口する工程を示す。 図2(a)におけるベース絶縁層を所定パターンで形成する工程の詳細を説明する工程図であって、(a)は、支持基板を用意する工程、(b)は、支持基板の上に皮膜を形成する工程、(c)は、皮膜を露光する工程、(d)は、皮膜を現像する工程、(e)は、皮膜を硬化させる工程を示す。 図2(c)における金属薄膜の上に導体層を所定の配線回路パターンとして形成する工程の詳細を説明する工程図であって、(a)は、金属薄膜の上に、所定の配線回路パターンと反転するパターンのめっきレジストを形成する工程、(b)は、ベース絶縁層におけるめっきレジストが形成されていない部分に、めっきにより、所定の配線回路パターンの導体層を形成する工程、(c)は、めっきレジストをエッチング法によって除去する工程を示す。 図3(f)におけるカバー絶縁層を所定パターンで形成する工程の詳細を説明する工程図であって、(a)は、ベース絶縁層および金属皮膜の上に皮膜を形成する工程、(b)は、皮膜を露光する工程、(c)は、皮膜を現像する工程、(d)は、皮膜を硬化させる工程を示す。 本発明の回路付サスペンション基板の製造方法により得られる回路付サスペンシ ョン基板の他の実施形態(ショートテールタイプ)を示す平面図である。
符号の説明
1 回路付サスペンション基板
2 支持基板
3 ベース絶縁層
4 導体層
12 第2開口部
13 金属薄膜
25 第1開口部

Claims (1)

  1. 金属支持層の上に、第2開口部を有する絶縁層を形成する工程、
    前記絶縁層の表面および前記第2開口部において露出する前記金属支持層の表面に、金属薄膜を形成する工程、
    前記絶縁層の上と前記第2開口部内との前記金属薄膜の表面に、導体層を、前記金属薄膜を介して前記金属支持層に電気的に導通される配線回路パターンとして、めっきにより形成する工程、
    前記導体層の上であって、前記第2開口部と異なる位置に、前記金属支持層を電解めっきのリード部として、電解めっきにより端子部を形成する工程、および、
    前記金属支持層における前記第2開口部との対向部分に、前記第2開口部を囲み、前記第2開口部の周端縁と接触しないように、第1開口部を開口する工程
    を備えていることを特徴とする、回路付サスペンション基板の製造方法。
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