(57)【要約】【課題】  導体層と絶縁性樹脂層との優れた密着性を有し、微細配線化に対応したＨＤＤサスペンション用基板材料を提供することを目的とする。【解決手段】  導体層／絶縁性樹脂層／ステンレス層からなるＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法において、導体層となる金属箔の表面に絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂溶液又は絶縁性樹脂前駆体溶液を塗布、乾燥、又は塗布、乾燥、硬化したのち、ステンレス層を形成するステンレス箔を絶縁性樹脂のゴム弾性領域温度から絶縁性樹脂が溶融し流動性を示す温度より低い温度範囲で、５．８８ＭＰａ〜１１．７６ＭＰａの圧力で絶縁性樹脂面に加熱加圧することを特徴とするＨＤＤサスペンション基板材料の製造方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層／絶縁性樹脂層／ステンレス層からなるＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法において、導体層となる金属箔の表面に絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂溶液又は絶縁性樹脂前駆体溶液を塗布、乾燥、又は塗布、乾燥、硬化したのち、ステンレス層を形成するステンレス箔を絶縁性樹脂のゴム弾性領域温度から絶縁性樹脂が溶融し流動性を示す温度より低い温度範囲で、５．８８ＭＰａ〜１１．７６ＭＰａの圧力で絶縁性樹脂面に加熱加圧することを特徴とするＨＤＤサスペンション基板材料の製造方法。
【請求項２】
導体層の厚さを３〜１８μｍの範囲とする請求項１記載のＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法。
【請求項３】
導体層を３０μｍの配線幅に加工した際の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上である請求項１記載のＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法。
【請求項４】
前記導体層上に絶縁性樹脂層をキャスティング法により形成し、ステンレス層を熱圧着する請求項１〜３のいずれかに記載のＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法。
【請求項５】
導体層となる金属箔の表面に絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂溶液又は絶縁性樹脂前駆体溶液を塗布、乾燥、又は塗布、乾燥、硬化したのち、ステンレス層を形成するステンレス箔を絶縁性樹脂面に加熱加圧して得られ、ステンレス層の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上であり、かつ、導体層を３０μｍの配線幅に加工した際の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上であるＨＤＤサスペンション用基板材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導体層と絶縁性樹脂層との密着性に優れたＨＤＤサスペンション用基板材料とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、家電や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測され、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）部分についてもまた、小型化及び配線の多線化、細線化が進んでいる。また、高容量化が進むに従いＨＤＤサスペンションとして従来使用されてきたワイヤタイプから、スライダ（データの読み書きをする機能を持つ）の安定した浮揚姿勢と、高い位置精度を実現出来る配線一体型のサスペンションに大半が置き換わっている。
【０００３】
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キ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。
【０００４】
ＦＳＡ法は加工が容易で安価である反面、接着剤を用いて張り付けるため端子との接合における位置精度が悪く、微細配線化技術には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すること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である等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、イミド化した後にポリイミド樹脂をレーザーで除去しなければならないなど工程数が増加するため生産コストが高くなる。
【０００５】
また、ＨＤＤの配線接続などには超音波ボンディングなどの接合方式がよく採用されているが、接合時に導体層が破壊され易いなどの問題が多い。ＴＳＡ法サスペンションは高強度を有する銅箔を積層し、直接ポリイミド樹脂を形状加工するため、フライングリードの形成が容易で、且つリードライトケーブルの接合などに用いる超音波ボンディングなどの加工方式に耐えられ、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などの利点から幅広く使用されている。その一方で、ＣＩＳと比較して配線精度が欠けるため、導体層の厚みを薄くするなど微細配線化に対応した基板材料製造方法の早急な開発が望まれている。
【０００６】
特許文献１には、ステンレス基体上に１層以上のポリイミド系樹脂溶液又はポリイミド系前駆体樹脂溶液を塗工、乾燥後、更に高温での熱処理を行ってポリイミド系樹脂層を形成し、次にプレス機又はラミネータ等の装置により、銅箔や銅合金箔等の導体とポリイミド系樹脂層が接するように加熱圧着して製造する方法が好適なＨＤＤサスペンションの製造方法として開示されている。また、同特許文献には、銅箔や銅合金箔等の導体上に１層以上のポリイミド系樹脂溶液又はポリイミド系前駆体樹脂溶液を塗工、乾燥後、更に高温での熱処理を行ってポリイミド系樹脂層を形成し、次にプレス機又はラミネータ等の装置により、ステンレス基体とポリイミド系樹脂層が接するように加熱圧着して製造する方法も開示されているが、製造の容易さや得られる積層体の寸法安定性の観点から前者の方法が好ましいとしている。
【０００７】
しかしながら、前者の方法においては、銅箔や銅合金等の導体とポリイミド系樹脂層との接着力を確保するため銅箔や銅合金箔のポリイミド系樹脂層と接する面の粗化処理が必須であり、また、銅箔や銅合金箔の接着面が粗化されている場合微細配線を形成することができないという問題があった。
【０００８】
一方、後者の方法においては、銅箔や銅合金箔とポリイミド系樹脂層とが比較的良好な接着力を示すことは経験的に推測できるが、ステンレス表面は銅箔や銅合金箔より平滑な表面を有するためプレス後の絶縁性樹脂との接着力が極めて低いという問題がある。
【特許文献１】ＷＯ９８／０８２２１６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は導体層と絶縁性樹脂層との優れた密着性を有し、微細配線化に対応したＨＤＤサスペンション用基板材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、導体層である銅箔に直接樹脂を塗布し、乾燥、硬化したのち、ステンレス箔を加熱圧着する際に特定の温度域と圧力において良好な接着力を発現することを見出し本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち本発明のＨＤＤサスペンション基板材料の製造方法は、導体層／絶縁性樹脂層／ステンレス層からなるＨＤＤサスペンション用基板材料の製造方法において、導体層となる金属箔の表面に絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂溶液又は絶縁性樹脂前駆体溶液を塗布、乾燥又は塗布、乾燥、硬化したのち、ステンレス層を形成するステンレス箔を絶縁性樹脂のゴム弾性領域温度から絶縁性樹脂が溶融し流動性を示す温度より低い温度範囲で、５．８８ＭＰａ〜１１．７６ＭＰａ（６０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ2）の圧力で絶縁性樹脂面に加熱加圧することを特徴とする。
【００１２】
上記本発明において、導体層の厚さが３〜１８μｍの範囲であること、また導体層を３０μｍの配線幅に加工した際の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上であること、さらにまた、前記導体層上に絶縁性樹脂層をキャスティング法により形成し、ステンレス層を熱圧着することがそれぞれ好ましい実施態様である。
【００１３】
また、本発明のＨＤＤサスペンション基板材料は、導体層となる金属箔の表面に絶縁性樹脂層を形成する絶縁性樹脂溶液又は絶縁性樹脂前駆体溶液を塗布、乾燥、又は塗布、乾燥、硬化したのち、ステンレス層を形成するステンレス箔を絶縁性樹脂面に加熱加圧して得られ、ステンレス層の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上であり、かつ、導体層を３０μｍの配線幅に加工した際の剥離強度が１．０ｋＮ／ｍ以上であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、導体層と絶縁性樹脂層の密着性が優れ微細配線化に適したＨＤＤサスペンション用基板材料の提供が可能となり、導体層の微細配線加工において信頼性に優れたＨＤＤサスペンション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】
【００１５】
以下に本発明を詳しく説明する。本発明の積層体に用いられる導体層には、厚さ１〜２０μｍの導体が用いられる。より好ましくは３〜１８μｍの銅箔又は銅合金箔である。厚さが３μｍより薄いと電気抵抗が大きくなり、１８μｍを超えると高精度のパターニングを行う事が困難になる。銅合金箔とは、銅を主成分としてニッケル、シリコン、亜鉛、ベリリウム等の異種の元素を含有する箔の事で、銅含有率が８０％以上のものを指す。このように、銅箔又は銅合金箔を導体層に用いる事で、導体層の微細配線加工を行いやすく、また高い電気伝導度と機械的強度を実現させる事が可能となる。微細配線加工を考慮した際、銅箔又は銅合金箔の絶縁性樹脂と接する面の粗度はＲａ＝０．０１〜０．５μｍの範囲であることが好ましい
【００１６】
本発明の積層体を構成する絶縁性樹脂層に用いられる樹脂種としては、ポリイミド、ポリエチレン、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。耐熱性、難燃性、寸法安定性、耐薬品性などを考慮すると、例えば前記特許文献１に記載されているようなポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド結合を有するポリイミド系樹脂が好ましい。
【００１７】
絶縁性樹脂層の厚さは１〜１５０μｍ、好ましくは３〜２０μｍである。３μｍ未満では電気的絶縁の信頼性が低下すると同時に、誘電特性が悪くなる可能性がある。２０μｍを超えると高精度の加工が行い難いという問題が生じる。
【００１８】
絶縁性樹脂層は、単層であっても複数種のポリイミド系からなる多層構造であってもよいが、好ましくは三層構造をなし、ステンレス層或いは導体層と接する層のポリイミド系樹脂として中間層よりも高熱膨張性ポリイミドを、ステンレス層或いは導体層と接しない中間層のポリイミド系樹脂として低熱膨張性ポリイミドを用いた、高熱膨張性ポリイミド樹脂層／低熱膨張性ポリイミド樹脂層／高熱膨張性ポリイミド樹脂層という三層構造がよい。
【００１９】
この理由としては、高熱膨張性ポリイミド樹脂は、ステンレス層或いは導体層との化学結合の促進やアンカー効果による接着力発現のために加熱時に可塑性を有する事が必要である一方で、低熱膨張性ポリイミド樹脂層は樹脂層の寸法変化や加工後の反りを抑制するために低熱膨張性である事が必要である。なお、二層の高熱膨張性ポリイミド樹脂層の樹脂種は互いに同一であっても異なっていても良い。
【００２０】
三層の厚み構成は限定されないが、接着層樹脂は高熱膨張性樹脂であり、ポリイミド樹脂層の寸法変化を増大させる因子となるため、必要以上に厚い事は好ましくない。三層としての線膨張係数は１×１０-5〜３×１０-5／℃が好ましい。
【００２１】
本発明に適用できるステンレス層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、剛性が高く、熱膨張による寸法変化の少ないＳＵＳ３０４のステンレス箔が好ましい。ステンレス箔の好ましい厚さ範囲は１０〜１００μｍである。１０μｍ未満では積層体の反りが大きくなり易く、ＨＤＤサスペンション用基板材料における支持体としての信頼性が損なわれる。１００μｍ超では剛性が大きく、ＨＤＤサスペンション用基板材料としては適さない。
【００２２】
本発明においては、導体層上に絶縁性樹脂層を形成した後にステンレス箔を加熱加圧することで一体構造とするが、加熱加圧時の好ましい圧力としては５．８８ＭＰａ〜１１．７６ＭＰａ（即ち６０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ2）の範囲である。５．８８ＭＰａ未満の場合はステンレス箔との接着強度が得られず、１１．７６ＭＰａを超えると残存溶媒の除去が阻害されるためやはり接着強度が得られない。
【００２３】
また、加熱加圧時の好ましい温度の範囲としては、使用される絶縁性樹脂がゴム状弾性を示す領域の温度から樹脂が溶融し流動性を示す温度より低い範囲である。例えば、特許文献１の実施例１に記載されているようなポリイミド樹脂の場合は３００〜３２０℃である。この温度範囲より低いと絶縁性樹脂がステンレス箔表面との接着性を発現するための分子間力が発生せず、この温度範囲より高いと残存溶媒が接着界面に対して悪影響を及ぼし、やはり良好な接着力が得られないので好ましくない。
【００２４】
本発明において、上記加熱加圧時の圧力及び温度範囲において良好な接着力を示す理由は解明されてはいないが、絶縁性樹脂層中に残存する揮発性溶媒が加熱加圧時に絶縁層とステンレス層の界面に移動し揮発する際に、上記範囲を超える圧力、温度では溶媒の揮発が阻害され、ステンレス層と絶縁性樹脂層との界面にて良好な接着力を発現するための分子間の結びつきを妨害してると予測され、本発明の加熱加圧条件においてはこれを防止することができるためと推測される。
【００２５】
また、好ましい加熱加圧時間としては、加熱加圧時の温度、圧力により適宜最適な範囲を選択することができるが、たとえば前期圧力、温度条件では４０〜８０分間程度である。加熱加圧時間が４０分間より短いと接着力を発現させるための界面での反応等が十分進行せず、また、８０分を超えて長時間プレスを行っても効果に変化は見られず、かえって樹脂の劣化を招く恐れがあるので好ましくない。
【実施例】
【００２６】
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何ら限定されるものではない。
【００２７】
＜金属材料＞
導体層およびステンレス層として、１８μｍ厚みのＯｌｉｎ社製Ｃ７０２５合金銅箔と２０μｍ厚みの新日本製鐵株式会社製ステンレス箔（ＳＵＳ３０４、テンションアニール処理品）を用いた。
【００２８】
＜絶縁性樹脂＞
絶縁性樹脂は、以下の方法によりそれぞれ調製した。まず、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン２９２．３ｇ（１モル）を５リットルのセパラブルフラスコ中で攪拌しながら３６９０．０ｇのＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶解させた。この溶液を氷浴で冷却しながら窒素気流中３５８．３ｇ（１モル）の３，４，３’，４’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物を加えた。この溶液を室温に戻して３時間攪拌を続けて重合させてポリイミド前駆体溶液Ａを得た。次に、４，４’−ジアミノ−２’−メトキシベンズアニリド１５４．４ｇ（０．６モル）と４，４’−ジアミノジフェニルエーテル８０．１ｇ（０．４モル）を５リットルのセパラブルフラスコ中で攪拌しながら２５６０．０ｇのＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶解させた。この溶液を氷浴で冷却しながら窒素気流中２１８．１ｇ（１モル）のピロメリット酸二無水物を加えた。この溶液を室温に戻して３時間攪拌を続けて重合させてポリイミド前駆体溶液Ｂを得た。
【００２９】
さらに、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン２９２．３ｇ（１モル）を５リットルのセパラブルフラスコ中で攪拌しながら３５３０．０ｇのＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを溶解させた。この溶液を氷浴で冷却しながら窒素気流中２８６．６ｇ（０．８モル）の３，４，３’，４’−ジフェニルスルフォンテトラカルボン酸二無水物と４３．６ｇ（０．２モル）のピロメリット酸二無水物を加えた。この溶液を室温に戻して３時間攪拌を続けて重合させてポリイミド前駆体溶液Ｃを得た。
【００３０】
＜接着性の評価方法＞
導体層に幅１ｍｍ及び３０μｍの直線状のパターンを、ステンレス層に幅１ｍｍの直線状のパターンをフォトリソグラフィー法によりそれぞれ形成し、引張試験機（東陽精機株式会社製、ストログラフーＭＩ）を用いて、目的とする界面を構成する金属材料を９０°方向に引き剥がした際の剥離強度（ｋＮ／ｍ）を測定した。
【００３１】
実施例１
銅箔の表面にポリイミド前駆体溶液Ｃを銅箔表面に硬化後の樹脂膜厚が１．５μｍとなるように塗布して、１３０℃、４分間乾燥した。次に、この上にポリイミド前駆体溶液Ｂを硬化後の２層膜厚が９μｍとなるように塗布して、１３０℃、８分間乾燥した。さらに、ポリイミド前駆体溶液Ａを硬化後の３層膜厚が１０μｍとなるように塗布して、１３０℃、４分間乾燥した。このようにして銅箔上にポリイミド樹脂層を３層積層した試料を、窒素気流中で最高到達温度が３６０℃となる条件で熱処理を行い、樹脂層の硬化を完了させた。上記銅箔上に形成した樹脂層とステンレス箔を積層した後、真空プレス機を用いて面圧９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ2）、温度３００℃、プレス時間６０分間の条件で加熱圧着した。得られた試料について、剥離強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
比較例１
ステンレス箔の表面ポリイミド前駆体溶液Ａをステンレス箔表面に硬化後の樹脂膜厚が１．０μｍとなるように塗布して、１３０℃、４分間乾燥した。次に、この上にポリイミド前駆体溶液Ｂを硬化後の２層膜厚が８．５μｍとなるように塗布して、１３０℃、８分間乾燥した。さらに、ポリイミド前駆体溶液Ｃを硬化後の３層膜厚が１０μｍとなるように塗布して、１３０℃、４分間乾燥した。このようにしてステンレス箔上にポリイミド樹脂層を３層積層した試料を、窒素気流中で最高到達温度が３６０℃となる条件で熱処理を行い、樹脂層の硬化を完了させた。上記ステンレス箔上に形成した樹脂層と銅箔を積層した後、真空プレス機を用いて面圧１４．７ＭＰａ（１５０ｋｇｆ／ｃｍ2）、温度３３０℃、プレス時間２０分間の条件で加熱圧着した。得られた試料について、実施例１と同様に剥離強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
比較例２
実施例１同様にして銅箔の表面にポリイミド樹脂層を３層積層した試料を、窒素気流中で最高到達温度が３６０℃となる条件で熱処理を行い、樹脂層の硬化を完了させた。銅箔上に形成した樹脂層とステンレス箔を積層した後、真空プレス機を用いて面圧１４．７ＭＰａ（１５０ｋｇｆ／ｃｍ2）、温度３３０℃、プレス時間２０分間の条件で加熱圧着した。得られた試料について、実施例１と同様に剥離強度を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
表１より、実施例１では導体層である銅箔剥離強度はその配線幅を狭くした際にも低下せず、比較例１では低下する事が示された。又、比較例２では実施例１よりもステンレス箔の剥離強度が低下している。なお、実施例１、比較例１、２において、接着性以外の特性については差異が認められなかった。