(57)【要約】  サスペンション材料に要求されている配線の微細化に伴う配線間の狭幅化に対応することができ、かつ、高速でも安定した信号の記録や読み出しが可能なハードディスクドライブ（以下、HDDという）を実現することができるＨＤＤサスペンション用積層体を提供する。  縦弾性係数が１００〜１０００ＧＰaの範囲であると共に、導電率が１０〜１００％ＩＡＣＳの範囲であるバネ層と、絶縁層と、導体層とが順次積層されてなることを特徴とするＨＤＤサスペンション用積層体である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦弾性係数が100〜1000GPaの範囲であると共に、導電率が10〜100%IACSの範囲であるバネ層と、絶縁層と、導体層とが順次積層されてな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】
バネ層が、少なくともFe、Cu、Al、Zn、Sn、Tiから選択される１種又は2種以上からなる金属層であることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【請求項３】
バネ層が、少なくともFe、Cu、Al、Zn、Sn、Tiから選択される１種又は2種以上からなる金属とNi、Cr、Mg、Be、Mo、Zr、Si、C、Mn、P、S、Coから選択される１種又は２種以上との合金からなる合金層であることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【請求項４】
バネ層、絶縁層及び導体層の総厚みが3〜200μmであることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【請求項５】
絶縁層が、線熱膨張係数が1×10-5〜3×10-5/℃の範囲であり、かつ、誘電率が4.0以下の絶縁性樹脂層であることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【請求項６】
絶縁層が、ポリイミド系樹脂からなる絶縁性樹脂層であることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【請求項７】
絶縁層とバネ層との界面での接着強度、及び絶縁層と導体層との界面での接着強度が、いずれも0.5kN/m〜10kN/mの範囲であることを特徴とする請求項１記載のHDDサスペンション用積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ（以下、HDD）用サスペンション基板としての好適な積層体に関するものである。詳しくはサスペンション材料に要求されている配線の微細化において、安定した電気特性を得ることが出来る高機能性積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
HDDは、従来のパーソナルコンピュータやサーバーへの需要から音楽、家電製品、カーナビゲーションシステム等の新規アプリケーションへの搭載に伴い、その生産量は増加の一途をたどっている。またHDDは今後大容量化や小型化が進むと予想され、HDDにおいて磁気記録を読み書きするヘッドを搭載したフレクシャーブランクを構成する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。【０００３】
その一つとして、従来のワイヤ線を用いたワイヤタイプのサスペンションから配線が一体となったワイヤレスタイプのサスペンションに代替が進み、従来から問題であったワイヤ線の荷重の不均一化に基づく不安定性が解消されることによってサスペンションの浮揚姿勢は大幅に改善されて、小型化するスライダを搭載する技術を可能にした。この小型化したスライダを搭載する技術が可能になったことにより、トラック密度及び線記録(ビット)密度といった書き込み容量を飛躍的に向上する技術が達成されて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の中で、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。【０００４】
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ことが可能であり、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。ＷＯ98/08216には、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が開示されている。【０００５】
一方では、記憶容量の増大に伴い、記録、読み出し時間を短縮させる処理速度の向上が次に要請される技術課題の一つとなっている。つまり、電気信号のやり取りを微細化された配線を使用して高速で行う必要が生じている。その為、従来に比べて信号周波数が高くなることによって、高周波回路の影響による電気信号の減衰が見られるようになり、このことが高速化の妨げになっている。これは、微細配線化に伴う配線間の狭幅化によってクロストークと呼ばれる配線間のレスポンスエラーを引き起こす問題であり、特開平9-283930にはマイクロストリップ構造での隣接パターンのクロストークノイズによる誤作動を回避するための多層プリント配線板の構造および製造方法が開示されている。
【特許文献１】ＷＯ98/08216号パンフレット
【特許文献２】特開平9-283930号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、微細配線に伴う配線間の狭幅化に対応でき、高速で安定した信号の記録、読み出しが可能なHDDを実現しうるHDDサスペンション用積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、データロスを引き起こす原因となっている導体層とバネ層の間に発生する誘導結合（相互インダクタンス）を低下させる為に、バネ層として、従来使用されているステンレスよりも導電率の高い材料を使用することで、本発明を完成するに至った。【０００８】
すなわち、本発明は、縦弾性係数が100〜1000GPaの範囲であると共に、導電率が10〜100%IACSの範囲であるバネ層と、絶縁層と、導体層とが順次積層されてなることを特徴とするHDDサスペンション用積層体である。
また、本発明は、バネ層と絶縁層と導体層とが順次積層されてなるHDDサスペンション用積層体であって、上記バネ層が縦弾性係数100〜1000GPaの範囲であると共に、導電率10〜100%IACSの範囲であり、かつ、このバネ層が、主成分を少なくともFe、Cu、Al、Zn、Sn、Tiから選択される１種又は２種以上の金属層からなる、或いは上記金属とNi、Cr、Mg、Be、Mo、Zr、Si、C、Mn、P、S、Coから選択される１種又は２種以上との合金からなる合金層からなる、HDDサスペンション用積層体である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の積層体は、従来、バネ層に一般に用いられてきたステンレス箔に代わり、バネ材としての役割を果たすために所定の縦弾性係数を有すると共に、優れた導電性を備えたバネ層を用いて、バネ層と絶縁層と導体層とが順次積層されたHDDサスペンション用積層体を形成していることから、高速で安定した信号の記録、読み出しが可能なHDDを実現することができ、また、導体層とバネ層の間に発生する相互インダクタンスの発生によるクロストークが低減され、更には、データロスを抑制することができる、高速で安定したH DDサスペンション用積層体である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のHDDサスペンション用積層体は、バネ層と絶縁層と導体層とが順次積層されてなる積層体であって、バネ層の縦弾性係数が100〜1000 GPaの範囲である。ここで、縦弾性係数は、サスペンション材料のバネ性の指標であり、バネ層の縦弾性係数が100 GPaより小さいとヘッドが搭載されたフレクシャープランクの形状が保てない。また、1000 GPaより大きくても実用上意味がない。なお、縦弾性係数はASTM E-756などに従って片持ち梁法にて測定することができる。【００１１】
また、バネ層については導電率が10〜100%IACSの範囲であることが必要である。この範囲より小さいとクロストークを抑えきることができなくなり、誤動作の原因となる。反対に、100%IACS以上であっても材料コストが高くなるので好ましくない。なお、導電率（%IACS）は、万国標準軟銅（International Annnealed Copper Standard）を4探針法を用いて測定したときの導電率を100%としたときの各素材の導電率を%で表したものである。100%IACSは1.7241x10-8Ω・mに相当する。【００１２】
バネ層に好適に用いられる材料としては、例えばベリリウム銅箔（例として25ベリリウム銅：縦弾性係数127GPa、導電率25%IACS）や、チタン銅（縦弾性係数127 GPa、導電率18〜25％IACS）などがある。
バネ層の厚さについては、10〜50μm程度であることが望ましい。すなわち10μmに満たないとスライダの浮上量を抑えるのに十分なバネ性を確保できないおそれがあり、反対に50μmを超えるとスライダの低浮上化が困難になる場合がある。【００１３】
本発明のHDDサスペンション用積層体において、絶縁層は絶縁性樹脂層で構成されるのが好ましく、具体的にはポリイミド、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ポリイミド系樹脂であるのがよい。このポリイミド系樹脂層の厚さについては5〜20μm、好ましくは7〜18μmであるのがよい。ポリイミド系樹脂層が5μmより薄いと電気的絶縁の信頼が低下すると同時に誘電特性が悪くなるという問題が発生し、電気信号のクロストーク問題を助長する為、好ましくない。20μmを超えると高精度のポリイミド系樹脂層のパターンニングが行い難いという問題が発生する。【００１４】
また、上記ポリイミド系樹脂層の線膨張係数については1×10-5〜3×10-5/℃、好ましくは1.5×10-5〜2.5×10-5/℃であるのがよい。ポリイミド系樹脂層の線膨張係数が1×10-5/℃より小さくても、逆に3×10-5/℃より大きくても、積層体のバネ層または導体層をエッチング除去した際に反りが発生し易いという問題が発生する。【００１５】
また、本発明の積層体は、絶縁層とバネ層との界面での接着強度が0.5kN/m以上であると共に、絶縁層と導体層との界面での接着強度が0.5kN/m以上であるのが好ましい。そのため、絶縁層がポリイミド系樹脂層からなる場合、このポリイミド系樹脂層はある程度の接着性能を有することが望ましい。なお、絶縁層とバネ層との界面、及び絶縁層と導体層との界面での接着強度の上限については実用上の経験則から回路加工時及びHDDサスペンション用材料として使用した場合に回路が剥離しない程度の接着力を有していれば十分であることから10kN/m以下であればよい。【００１６】
ところで、一般に、ポリイミド系樹脂層の線膨張係数が3×10-5/℃を超えるポリイミド系樹脂層は、バネ層や導体層と比較的良好な接着強度を示す傾向にあるものの、線膨張係数が1×10-5〜3×10-5/℃のポリイミド系樹脂層は、上記のような良好な接着強度を示さないという傾向がある。そのため、本発明におけるポリイミド系樹脂層の好ましい形態としては、線膨張係数2.5×10-5/℃以下の低熱膨張性ポリイミド系樹脂層と、線膨張係数3×10-5/℃以上の高熱膨張性ポリイミド系樹脂層との少なくとも2層を含む多層構造であるのがよく、更に好ましくは、線膨張係数3×10-5/℃以上の第１の高熱膨張性ポリイミド系樹脂層と、線膨張係数2.5×10-5/℃以下の低熱膨張性ポリイミド系樹脂層と、線膨張係数3×10-5/℃以上の第２の高熱膨張性ポリイミド系樹脂層とからなる3層構造であるのがよい。また、ポリイミド系樹脂層を3層以上の複数層で形成する場合には、両最外層の合計厚み（ｔa）と他の中間層との厚み（ｔb）の比（ｔa／ｔb）については0.1〜0.5の範囲であるのがよい。なお、第１の高熱膨張性ポリイミド系樹脂層と第２の高熱膨張性ポリイミド系樹脂層とは同一の樹脂であっても、互いに異なる樹脂であってもよい。このようにポリイミド系樹脂層を低熱膨張性ポリイミド系樹脂層と高熱膨張性ポリイミド系樹脂層とを組み合わせて多層構造とすることで、低熱膨張性と高接着性の両方の条件を満足する樹脂層を形成することが可能となる。【００１７】
本発明における導体層については、合金銅箔から形成されることが好ましい。ここで、合金銅箔とは、銅を必須として含有し、クロム、ジルコニウム、ニッケル、シリコン、亜鉛、ベリリウム等の銅以外の少なくとも1種以上の異種の元素を含有する合金箔を指し、銅含有率90重量％以上のものを言う。
合金銅箔としては、銅含有率95重量％以上のものを使用することが好ましい。併せて、積層前の銅箔の引張強度が500MPa以上であり、かつ、導電率が65％以上であることが好ましい。導体層の引張強度が500MPaに満たないと、フライングリードを形成した場合に十分な銅箔強度が得られず断線などの問題が発生し易い。また、導電率が65％に満たないと、銅箔の抵抗体から発生するノイズが熱として発散され、インピーダンス制御が困難となり、送信速度も満足するものとならない。【００１８】
次に、本発明の積層体の製造方法の一例について説明する。本発明の積層体を得る手段は以下の方法に制限されない。
積層体を製造するにあたっては、まず、基体となるバネ層上にポリイミド樹脂液を塗布して絶縁層を形成する。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、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のが好ましい。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。【００１９】
このようにして、ポリイミド樹脂層を形成した後、導体層となる厚み１〜２０μｍ、引張強度５００ＭＰａ以上、導電率６５％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。
なお、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。【００２０】
以下、実施例などに基づき本発明を更に具体的に説明する。なお、合成例に用いられる略号は以下の通りである。
PMDA：無水ピロメリット酸
BTDA：ベンゾフェノン‐3,4,3',4'‐テトラカルボン酸ニ無水物
DSDA：ジフェニルスルホン‐3, 4,3',4'-テトラカルボン酸ニ無水物
DA-NPG：1,3-ビス（4-アミノフェノキシ）-2,2-ジメチルプロパン
3,4’-DAPE：3,4'-ジアミノジフェニルエーテル
MABA：4-アミノ-N-(4-アミノ-2-メトキシフェニル)-ベンゾアミド
DAPE：4,4'-ジアミノジフェニルエーテル
APB：1,3-ビス（3-アミノフェノキシ）ベンゼン
p-PDA：p-フェニレンジアミン
DMAc：N,N-ジメチルアセトアミド【００２１】
［合成例1］
5.5モルのDA-NPGと3.5モルの3, 4’-DAPE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、2.5モルのPMDAと5.0モルのBTDAとを加え、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。【００２２】
［合成例2］
8.5モルのMABAと2.0モルのDAPE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、8.6モルのPMDA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。【００２３】
［合成例3］
5.5モルのAPBと3.9モルのp-PDA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、5.4モルのDSDAと2.3モルのPMDAとを加え、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Cの溶液を得た。【００２４】
[クロストーク発生の有無についての評価方法]
下記実施例１〜４及び比較例１で得られたHDDサスペンション用積層体A〜Eについて、以下の方法によりクロストーク発生の有無を評価した。
先ず、導体層に写真蝕刻技術を用いて線幅、線間ともに25μm幅のリード線を作成し、HDD用基板の情報を読み書きする為の磁気書き込み用装置、磁気読み取り用装置を装着したHDD用フレクシャーを作成する。次に、上記磁気書き込み用回路に周波数を自由に変更できる発信機（東陽テクニカ製：周波数応答アナライザ1260型、エヌエフ回路設計ブロック：周波数特性分析器 FRA5096）を接続し、一方から1Hzから15MHzまで周波数を変えながら交流電圧を印加し、他方から出力される電圧を測定し、出力電圧印加電圧の比率を算出し、印加電圧の減衰が認められなかった場合をクロストーク無しとし、減衰が認められた場合をクロストーク有りとした。
【実施例１】
【００２５】
導体層として銅箔(日鉱マテリアルズ式会社製、NK-120、銅箔厚み12μm、強度556MPa、導電率79%)を用い、合成例1で得られたポリイミド前駆体Aの溶液をこの銅箔上に硬化後の厚みが1μmになるように塗布して110℃で3分乾燥させた後、その上に合成例２で得られたポリイミド前駆体Bの溶液を硬化後の厚さが7.5μmになるように塗布して1 10℃で10分乾燥させ、更にその上に合成例1で得られたポリイミド前駆体Aの溶液を硬化後の厚みが1.5μmになるように塗布して110℃で3分乾燥させた。そして、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、銅箔から近い順に、第1のポリイミド樹脂層（高熱膨張性ポリイミド系樹脂）、第2のポリイミド層（低熱膨張性ポリイミド系樹脂）、及び第3のポリイミド樹脂層（高熱膨張性ポリイミド系樹脂）を備えた多層構造の絶縁層（樹脂層）を形成した。上記第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であって、線膨張係数はいずれも4.0×10-5/℃であり、上記第2層目のポリイミド樹脂層の線膨張係数は1.5×10-5/℃であった。また、上記絶縁層全体の厚みは10μmであり、絶縁層全体の線熱膨張係数は1.7×10-5/℃であった。なお、線膨張係数の測定には、該当する絶縁層について、サーモメカニカルアナライザー(セイコー電子株式会社製)を用いて250℃まで昇温し、更にその温度で20分保持した後、10℃/分の速度で冷却して240℃から100℃までの平均線膨張率を求めた。【００２６】
次に、バネ層としてベリリウム銅箔（日本碍子株式会社製、25ベリリウム銅、厚み20μm、縦弾性係数127GPa、導電率25%IACS）を用い、このベリリウム銅箔を上記で得たポリイミド面（絶縁層）と重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧7MPa、温度315℃、プレス時間80分の条件で加熱圧着してHDDサスペンション用積層体Aを得た。
【実施例２】
【００２７】
実施例1においてバネ層としたベリリウム銅箔の代わりにチタン銅箔（日鉱金属株式会社製、ハイパーチタン銅XSH、厚み20μm、縦弾性係数127GPa、導電率18〜25％IACS）を用いた以外は実施例１と同様にしてHDDサスペンション用積層体Bを得た。
【実施例３】
【００２８】
導体層として銅箔(日鉱マテリアルズ式会社製、NK-120、銅箔厚み12μm、強度556MPa、導電率79%)を用い、合成例3で得られたポリイミド前駆体Cの溶液をこの銅箔上に硬化後の厚みが1μmになるように塗布して110℃で3分乾燥させた後、その上に合成例2で得られたポリイミド前駆体Bの溶液を硬化後の厚さが7.5μmになるように塗布して110℃で10分乾燥させ、更にその上に合成例1で得られたポリイミド前駆体Aの溶液を硬化後の厚みが1.5μmになるように塗布して110℃で3分乾燥させた。そして、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、銅箔から近い順に、第1のポリイミド樹脂層（高熱膨張性ポリイミド系樹脂）、第2のポリイミド層（低熱膨張性ポリイミド系樹脂）、及び第3のポリイミド樹脂層（高熱膨張性ポリイミド系樹脂）を備えた多層構造の絶縁層（樹脂層）を形成した。上記第1層目のポリイミド樹脂層の樹脂層の線膨張係数は4.2×10-5/℃であり、第2層目のポリイミド樹脂層の線膨張係数は1.5×10-5/℃、第3層目のポリイミド樹脂層の線膨張係数は4.0×10-5/℃であった。また、上記絶縁層全体の厚みは10μmであり、絶縁層全体の線熱膨張係数は1.7×10-5/℃であった。【００２９】
次に、バネ層としてベリリウム銅箔（日本碍子株式会社製、25ベリリウム銅、厚み20μm、縦弾性係数127GPa、導電率25%IACS）を用い、上記で得たポリイミド面（絶縁層）と重ね合わせ、真空プレス機を用いて、面圧7MPa、温度315℃、プレス時間80分の条件で加熱圧着してHDDサスペンション用積層体Cを得た。
【実施例４】
【００３０】
実施例３においてバネ層としたベリリウム銅箔の代わりにチタン銅箔（日鉱金属株式会社製、ハイパーチタン銅XSH、厚み20μm、縦弾性係数127GPa、導電率18〜25％IACS）を用いた以外は実施例3と同様にしてHDDサスペンション用積層体Dを得た。【００３１】
［比較例１］
実施例1においてバネ層としたベリリウム銅箔の代わりにステンレス箔（新日本製鐵製：SUS-304縦弾性係数200GPa、導電率2.4％I ACS）を用いた以外は実施例１と同様にしてHDDサスペンション用積層体Eを得た。【００３２】
上記実施例１〜４及び比較例１で得られたHDDサスペンション用積層体A〜Eについて、先に説明した方法によりクロストーク発生の有無を評価した。その結果を表１に示す。【００３３】
【表１】
2006109512.tif 000002
【国際調査報告】
2006109512.tif 000003
2006109512.tif 000004