(57)【要約】【課題】導電率が高く、且つ電解銅箔を用いて、平坦性に優れたＨＤＤサスペンション用積層体及びその製造方法を提供すること。【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、且つ少なくともポリイミド樹脂層が複数層からなり、ステンレス層の厚み５〜３０μｍ、導体層が厚み３〜１８μｍであって、導体層として引張強度４４２ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下、導電率９０％以上の電解銅箔であって、６５ｍｍディスクにおける反りが３ｍｍ以下であることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体であり、ステンレス層上に複数のポリイミド前駆体の溶液を塗布することによって複数のポリイミド樹脂層を形成した後、ポリイミド樹脂層上に電解銅箔を重ね合わせて導体層を形成し、ステンレス層／ポリイミド層／導体層から構成される積層体とすることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層から構成され、且つ少なくともポリイミド樹脂層が複数層からなり、ステンレス層の厚み５〜３０μｍ、導体層が厚み３〜１８μｍであって、導体層として引張強度４４２ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下、導電率９０％以上の電解銅箔であって、６５ｍｍディスクにおける反りが３ｍｍ以下であることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体。
【請求項２】
ポリイミド樹脂層の厚みが５〜２０μｍの範囲にある請求項１に記載のサスペンション用積層体。
【請求項３】
厚み５〜３０μｍのステンレス層上に複数のポリイミド前駆体の溶液を塗布することによって複数のポリイミド樹脂層を形成した後、ポリイミド樹脂層上に厚み３〜１８μｍ、導電率９０％以上の電解銅箔を重ね合わせ、２８０℃以上の温度で加熱圧着して、加熱圧着後の引張強度が４４２ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下となる導体層を形成し、ステンレス層／ポリイミド層／導体層から構成される積層体とすることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。
【請求項４】
２８０℃以上での加熱加圧時間が３〜１２０分間の範囲であることを特徴とする請求項３記載のＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＤＤサスペンションに用いられる積層体及びその製造方法に関するものである。詳しくは、平坦性に優れたＨＤＤサスペンション用積層体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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は、ＦＳＡ（フレックス サスペンション アッセンブリ）法と呼ばれるフレキシブルプリント基板を加工し接着剤を用いて張り合わせたタイプ、ＣＩＳ（サーキット インテグレーティッド サスペンション）法と呼ばれるポリイミド樹脂の前駆体であるアミック酸を形状加工した後、イミド化し更にポリイミド上にメッギ加工を施すことにより配線を形成するタイプ、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−銅箔からなる積層体をエッチング加工により所定の形状に加工する三種類のタイプがある。
【０００３】
ＦＳＡ法は加工が容易で安価である反面、接着剤を用いて張付けるため端子との接合における位置精度が悪く、今後更に微細配線化が進んだ場合は技術的に対応できないと言われている。また、ＣＩＳ法はポリイミド上に直接メッキ加工によって配線を形成するため寸法精度に優れ、また純銅を使用するため電気特性の制御が容易などの多くの利点がある反面、配線を単独で形成させるフライングリードと呼ばれる形状加工において、イミド化したポリイミド樹脂をレーザーなどで除去しなければならないなど工程が増加するため、コストが高くなるなどの不利な点も多い。ＴＳＡ法サスペンションは高強度を有する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、且つリードライトケーブールの接続などに用いる超音波ボンディングによる接続がし易いなど幅広い接合法に対応が可能である。また、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。
【０００４】
ステンレス基体上にポリイミド系樹脂層及び導体層が逐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ている（例えば特許文献１参照）。そこには、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。しかしながら、ここに開示された技術だけでは今後の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ダンス制御、微細配線化への対応が困難になってきている。
【０００５】
そこで、当社はすでに高強度、高導電率の銅箔を用いたＨＤＤサスペンション用積層体に関する特許を出願している（例えば特許文献２参照）。しかし、高強度銅箔は超音波ボンディング接合方式に必要とされるが、半田接合方式などでは高強度を必要としない。また、ＨＤＤのディスクとスライダの浮上距離やスライダの浮揚姿勢を保つためにスティッフネスを制御することが求められ、これを制御するためにはスティッフネスの制御を阻害する銅箔や絶縁性樹脂の強度および剛性が低いことが好ましい。更に、合金系の圧延銅箔は導電率が純銅の圧延銅箔や電解銅箔に劣るため、データ伝送速度の高速化に対応するためのインピーダンスを制御することが難しい。
【０００６】
これを解決するために、導電率の高い圧延銅箔又は電解銅箔を用いたステンレス箔／絶縁層／導体層系のラミネート材が望まれてきたが、導電率の高い圧延銅箔又は電解銅箔は高温でラミネートをした際に、銅箔が伸びる性質をもつため反りが発生しやすく、また耐反り性は導体層とステンレス層との接着性に問題があった。
【特許文献１】ＷＯ９８／０８２１６
【特許文献２】特願２００２−３４２４５７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、導電率が高く、且つ電解銅箔を用いて、平坦性に優れたサスペンション用積層体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等はかかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、導電率が高く、強度の低い圧延銅箔又は電解銅箔を用いて、最適な製造条件を得ることによって、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層から構成され、且つ少なくともポリイミド樹脂層が複数層からなり、ステンレス層の厚み５〜３０μｍ、導体層が厚み３〜１８μｍであって、導体層として引張強度４４２ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下、導電率９０％以上の電解銅箔であって、６５ｍｍディスクにおける反りが３ｍｍ以下であることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体である。
【００１０】
また、本発明は、厚み５〜３０μｍのステンレス層上に複数のポリイミド前駆体の溶液を塗布することによって複数のポリイミド樹脂層を形成した後、ポリイミド樹脂層上に厚み３〜１８μｍ、導電率９０％以上の電解銅箔を重ね合わせ、２８０℃以上の温度で加熱圧着して、加熱圧着後の引張強度が４４２ＭＰａ以上６００ＭＰａ以下となる導体層を形成し、ステンレス層／ポリイミド層／導体層から構成される積層体とすることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体の製造方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、導体層に導電率が高く、且つ電解銅箔を用いることによって、そりがなく、絶縁層であるポリイミド樹脂層を決め細かく複数層で形成することによって、ＨＤＤの高容量化に対応したディスクとスライダの浮上距離の短縮やスライダの浮揚姿勢を安定化させるために必要なスティッフネスの制御をし易く、またインピーダンス制御の向上、電気信号の損失の低減や送信速度の向上が可能となるＨＤＤサスペンション用基板用積層体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のＨＤＤサスペンション用積層体（以下、積層体と称する）は、ステンレス層／ポリイミド樹脂層／導体層からなり、且つ少なくともポリイミド樹脂層が複数層からなる。本発明におけるステンレス層は特に制約はないが、ばね特性や寸法安定性の観点から例えば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の厚さは５〜３０μｍの範囲にあり、１０〜２０μｍの範囲にあることが特に好ましい。
【００１３】
ステンレス層の厚みが５μｍに満たないと、スライダの浮上量を十分抑えるバネ性を確保できないおそれがあり、一方、３０μｍを超えると剛性が大きくなりすぎ、搭載されるスライダの低浮上化が困難となるおそれがある。
【００１４】
本発明の積層体において絶縁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、ポリエーテルイミド等、その構造中にイミド結合を有するものであればよい。ポリイミド樹脂層は、複数層のポリイミド樹脂層からなる。ポリイミド層を複数層のポリイミド樹脂層とする場合、導体層又はステンレス層と接するポリイミド樹脂層にはこれら導体層又はステンレス層と良好な接着性を示すものを使用することが好ましい。
【００１５】
良接着性を示すポリイミド樹脂としては、そのガラス転移温度が３００℃以下のものが挙げられる。また、導体層又はステンレス層と接しない中間層には、ＨＤＤサスペンションとした時の寸法安定性の点からも温度変化に対する寸法変化率、すなわち線膨張係数が３０×１０−６／℃以下のものを使用することが好ましい。ポリイミド樹脂層を３層以上の複数層で形成する場合、両最外層の合計厚み（ｔa）と他の中間層との厚み（ｔb）比は、ｔa／ｔb＝０．１〜０．５の範囲とすることが有利である。
【００１６】
本発明における導体層は、導電率の高い電解銅箔から形成される。導体層を形成する電解銅箔の厚みは、３〜１８μｍの範囲である。この厚みが３μｍに満たない点に対しては特に制限はないが、３μｍに満たないとハンドリング性が悪くなり、歩留りが低下するなど不具合が発生するため好ましくない。また、１８μｍを超えると銅箔の強度がスライダの浮上を制御するためのスティッフネス制御に与える影響が大きくなり、また微細な配線に加工することが困難となり好ましくない。
【００１７】
また、本発明に使用する銅箔の厚みにおいては、市販されている銅箔を用いてもよいが、ハーフエッチング法等を用いて、所定の厚みに後で加工してもよい。本発明で用いられる導体層は導電率が９０％以上であることが好ましい。９０％に満たない場合データ転送速度の高速化に対応したインピーダンス制御が困難となる。
【００１８】
また本発明で用いられる導体層の引張強度は６００ＭＰａ以下であることが好ましい。６００ＭＰａを超えるとＨＤＤサスペンションとした場合に要求される厳密なスティフネス制御に悪影響を及ぼすので好ましくない。また下限については４４２ＭＰａ以上である。
【００１９】
次に、本発明の積層体の製造方法について説明する。
積層体を製造するにあたっては、まず、基体となる５〜３０μｍのステンレス箔上にポリイミド樹脂液を複数回塗布する。ポリイミド樹脂液の塗布は公知の方法により可能であり、通常、アプリケータを用いて塗布される。ポリイミド樹脂溶液は、イミド化されたポリイミド樹脂が溶媒に溶解されたものを使用してもよいが、本発明においてはポリイミド樹脂前駆体の樹脂溶液を使用し、塗布後、予備加熱により溶媒をある程度除去した後、熱処理によりイミド化をする方法が好ましい。このような工程を繰り返し、ポリイミド樹脂層を複数層で形成する。なお、イミド化されたポリイミド樹脂溶液を使用する場合には、当然、イミド化のための熱処理は省略される。
【００２０】
このようにして、ポリイミド樹脂層を形成したら、導体層となる厚み１〜２０μｍ、引張強度４４２Ｍｐａ以上６００ＭＰａ以下、導電率９０％以上の圧延銅箔又は電解銅箔を重ね合わせて、２８０℃以上の温度で、３〜１２０分間の範囲で加圧する。加圧時間が１２０分を超えると銅箔の加熱伸びによって反りが発生し易く、安定したラミネート材が得られ難いので好ましくない。また、加圧時間が３分に満たない場合は十分な剥離強度が得られず好ましくない。さらに好ましい加熱加圧時間としては１０〜１００分間である。また、導体層となる圧延銅箔又は電解銅箔上にポリイミド樹脂層を形成し、後からステンレス箔を重ね合わせる方法でもなんら差し支えない。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例及び比較例などに基づき本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例における各種特性の評価は以下の方法による。また、試料のポリイミドは十分にイミド化が終了したものを用いた。
【００２２】
（ａ）剥離強度の測定
金属箔とポリイミド系樹脂との間の接着力は、ステンレス箔上にポリイミド系樹脂層を形成した後、更に銅箔を熱圧着して両面金属箔の積層体を作成し、回路加工により１／８インチ配線幅の測定用試験片を作成した。このサンプルを固定板にＳＵＳ箔側および銅箔側をそれぞれ貼り付け、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、各金属箔を９０°方向に引き剥がし強さを測定した。
【００２３】
（ｂ）反りの測定
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と机上面との距離を実測した。
【００２４】
（ｃ）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）製精密級低電圧用電流電位差計を用いて導電率の測定
を行なった。
【００２５】
（ｄ）銅箔の強度の測定
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。
【００２６】
（ｅ）線熱膨張係数の測定
線熱膨張係数の測定は、サーモメカニカルアナライザー（セイコーインスツルメンツ（株）製）を用いて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、更に５℃／分の一定速度で冷却した。冷却時の２４０℃から１００℃までの平均熱膨張係数（線熱膨張係数）を算出した。
【００２７】
また、実施例等に用いられる略号は以下の通りである。
ＢＰＤＡ：３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ＤＡＤＭＢ：４，４’−ジアミノ−２，２’−ジメチルビフェニル
ＢＡＰＰ： ２，２’−ビス［４−（４−アミノフェノキシ）フェニル］プロパン
ＤＭＡｃ：Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド
【００２８】
合成例１
線膨張係数が３０×１０-6／℃以下の低熱膨張性のポリイミド系樹脂層を合成するため、９．０モルのＤＡＤＭＢを秤量し、４０Ｌのプラネタリーミキサーの中で攪拌しながら溶媒ＤＭＡｃ２５．５ｋｇに溶解させた。次いで、８．９モルのＢＰＤＡを加え、室温にて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Ａの溶液を得た。
【００２９】
合成例２
ガラス転移温度が３００℃以下のポリイミド系樹脂層として、６．３モルのＤＡＤＭＢを秤量し、４０Ｌのプラネタリーミキサーの中で攪拌しながら溶媒ＤＭＡｃ２５．５ｋｇに溶解させた。次いで、６．４モルのＢＰＤＡを加え、室温にて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Ｂの溶液を得た。
【００３０】
実施例１
合成例２で得られたポリイミド前駆体Ｂの溶液をステンレス箔（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）上に、硬化後の厚みが１μｍになるように塗布して１１０℃で３間分乾燥した後、その上に合成例１で得られたポリイミド前駆体Ａの溶液を硬化後の厚さが７．５μｍになるように塗布して１１０℃で１０分間乾燥し、更にその上に合成例２で得られたポリイミド前駆体Ｂの溶液をそれぞれ硬化後の厚みが１．５μｍになるように塗布して１１０℃で３分間乾燥した後、更に１３０〜３６０℃の範囲で数段階、各３分間段階的な熱処理によりイミド化を完了させ、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み１０μｍの積層体を得た。なお、第１層目のポリイミド樹脂層と第３層目のポリイミド樹脂層は同じとした。次に、日本電解製銅箔（ＵＳＬＰ、銅箔厚み１２μｍ）を重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧１０ＭＰａ、温度３００℃、プレス時間２０分間の条件で加熱圧着して目的の積層体を得た。この積層体は引張強度、そりなどサスペンション基板材料としての要求される基本性能を十分に満たし、高導電率に優れた材料を得るに至った。結果を使用した銅箔の物性と合わせて表１に示す。
【００３１】
実施例２
実施例１と同様の方法により、日本電解製銅箔（ＵＳＬＰ、銅箔厚み１２μｍ）上にポリイミド樹脂層の厚み１０μｍの積層体を作成した。次に、ステンレスを重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧１０ＭＰａ、温度３００℃、プレス時間２０分間の条件で加熱圧着して目的の積層体を得た。この積層体の特性を評価した結果を表１に示す。
【００３２】
実施例３
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み１０μｍの積層体を作成した。次に、三井金属製電解箔（ＮＡ−ＶＬＰ、銅箔厚み１２μｍ）を重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧１０Ｍｐａ、温度３００℃、プレス時間６０分の条件で加熱圧着して目的の積層体を得た。この積層体の特性を評価した結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１
実施例１と同様の方法により、ステンレス上にポリイミド樹脂層の厚み１０μｍの積層体を作成した。次に、日本電解製銅箔（ＵＳＬＰ、銅箔厚み１２μｍ）を重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧１０ＭＰａ、温度３００℃、プレス時間１５０分間の条件で加熱圧着して目的の積層体を得た。この積層体の特性を評価した結果を表１に示したように、反りの発生が大きくサスペンション基板材料として適さないことを確認した。
【００３４】
【表１】
2008210511.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のＨＤＤサスペンション用積層体は、導電率が高く、且つ電解銅箔を用いて、平坦性に優れた産業上の利用性の高いものである。