用于hdd悬架的叠层及其制备方法

专利名称：用于hdd悬架的叠层及其制备方法
技术领域：
本发明涉及用于HDD悬架(suspension)的叠层及制备该叠层的方法。
背景技术：
随着追求更高的容量，大部分装在硬盘驱动器(以下称作HDD)中的悬架已经被线型悬架所代替，该线型悬架迄今已经用于在上升力和相对于盘片的位置精确度中稳定的布线一体型悬架，该盘片是存储介质，在上面的布线一体型中，可获得的是，其中通过刻蚀加工将不锈钢箔-聚酰亚胺树脂-铜箔叠层加工成预定形式的称作TSA(线迹悬架组装件(trace suspension assembly))的方法。
TSA系统悬挂通过层叠高强度的合金化铜箔可以容易地形成引出线(flying lead)，并且因为在形状加工方面高度的自由性、相对低的成本和良好的尺寸精度而被广泛使用。在这方面，已经公开了通过在不锈钢衬底上依次形成聚酰亚胺基础树脂层和导电层而获得的用于HDD悬架的叠层(例如参考专利文献1)。其中描述了，为了制备适合用于HDD悬架的叠层，规定聚酰亚胺树脂层的线性膨胀系数和聚酰亚胺树脂层与导电层之间的粘附力。
专利文献1WO98/08216发明内容但是，现有的情况是因为铜箔生产步骤和叠层生产步骤中的处理性质及成本的问题，小于或等于10微米的薄的铜箔仍还没有付诸实际使用。通常，通过在不锈钢箔上形成包含聚酰亚胺树脂的绝缘层，然后通过加热和压制，层叠随后的商业上的铜箔作为导电层来制备。因此，小于或等于10微米的薄的导电层在上述处理性质和成本方面具有困难，并且现有的情况是还没有实现具有薄的导电层的用于HDD悬架的叠层。
根据上面现有的情况，本发明的目的是提供用于HDD悬架的叠层及其制备方法，所述叠层具有薄的导电层且没有翘曲(弧面)和变形，并且满足具有高密度和超细布线的HDD悬架的需求，而且具有高的可靠性和高精度。
本发明人为了解决上述问题重复的深入研究已经通过获得叠层，并然后使导电层接受化学刻蚀以降低导体厚度来完成了本发明。
也就是说，本发明涉及包含不锈钢层、聚酰亚胺树脂层和导电层的用于HDD悬架的叠层，其中所述导电层的厚度小于或等于10微米。
另外，本发明涉及用于HDD悬架的叠层，其中所述导电层是强度大于或等于500MPa并且电导率大于或等于65％的合金铜箔。
此外，本发明涉及用于HDD悬架的叠层的制备方法，其中使用厚度大于10微米的导电层制备包含不锈钢层、聚酰亚胺树脂层和导电层的叠层，并然后仅使导电层接受化学刻蚀，从而将该导电层的厚度降低至小于或等于10微米。
另外，优选的实施方案是，本发明制备方法中的导电层是强度大于或等于500MPa且电导率大于或等于65％的合金铜箔，并且在碱性溶液中超声波处理化学刻蚀后的叠层。
根据本发明，得到了具有薄的导电层且没有翘曲(弧面)和变形的用于HDD悬架的叠层，以及因此能够制备出的是满足高密度和超细布线的HDD悬架的需求并且具有高的可靠性而且表现出高精度的HDD悬架。
此外，能够提供的是用于悬架的叠层及其制备方法，所述叠层增强了HDD悬架所需的弹簧特性自由度且具有强度足以形成稳定的引出线的导电层，并且为相应于高级精细布线工艺的悬架提供了基底材料且可以实现容量高于以前的HDD而不会损害传统制备工艺能力。
具体实施例方式
根据本发明的用于HDD悬架的叠层(以下称作叠层)包括不锈钢层/聚酰亚胺树脂层/导电层。本发明中的不锈钢层不应具体限制，并且从弹簧特性和尺寸稳定性来看其优选是具有高弹性和高强度的不锈钢箔，例如SUS304，特别优选地是经历了在300℃或更高温度下退火处理的SUS304。所用不锈钢的厚度落在优选10-50微米，特别优选18-30微米的范围内。如果不锈钢的厚度小于10微米，可能不能保证能充分控制滑橇(siider)提升量的弹簧性质。另一方面，如果厚度超过50微米，刚性增加得太多而难以降低加载的滑橇的提升。
所述叠层中的聚酰亚胺树脂层可以适当地是在其骨架中具有酰亚胺键的树脂，例如聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚酰亚胺等。聚酰亚胺树脂可以只包含单层，但是其优选包含多层聚酰亚胺树脂层。当聚酰亚胺树脂层包含多层聚酰亚胺树脂层时，优选将与导电层或者不锈钢层表现出良好的粘附性质的树脂用于与导电层或者不锈钢层接触的聚酰亚胺树脂层。表现出良好的粘附性质的聚酰亚胺树脂包括那些玻璃化转变温度低于或等于300℃的树脂。
从制备HDD悬架时的尺寸稳定性来看，优选将对于温度变化的尺寸变化率，即线性膨胀系数小于或等于30×10-6/℃的树脂用于不与导电层和不锈钢层接触的中间层。当聚酰亚胺树脂层由三层或更多层的多层形成时，两个最外层的总厚度(ta)与其它层(中间层)的厚度(tb)有利地落在ta/tb＝0.1-0.5的范围内。
本发明中的导电层优选由合金铜箔形成。在此情况下，所述合金铜箔表示包含铜作为基本组分并且包含至少一种铜以外的不同种类元素，例如铬、锆、镍、硅、锌、铍等的合金箔，并且其意指铜含量大于或等于90重量％的合金箔。
在本发明中，优选使用铜含量大于或等于95重量％的合金铜箔。形成导电层的合金铜箔的厚度必须小于或等于10微米并且落在优选小于或等于9微米的范围，特别优选小于或等于8微米的范围内。如果其超过10微米，铜箔的弹性对滑橇的提升施加了很大程度的影响，并且从导体的精细位置精度和精细布线工艺来看这不是优选的。
在本发明的叠层中，导电层的厚度必须小于或等于10微米，并且尽管其上限不应具体限制，但是层叠前铜箔的拉伸强度优选大于或等于500MPa且小于或等于1000MPa。电导率特别优选大于或等于65％。如果导电层的拉伸强度小于500MPa，当形成引出线时不能获得充分的铜箔强度，并且容易引起例如断裂的问题。如果电导率小于65％，从铜箔的电阻元件产生的噪声以热的形式扩散，从而难以控制阻抗，并且传输率不令人满意。通过在后面所示的实施例中所述的方法测量本发明中的拉伸强度和电导率的值。
在本发明中，使包括厚度大于10微米的铜箔作为导电层的叠层(以下称作薄壁化前的叠层)中的导电层接受化学刻蚀至规定的厚度，从而获得包括厚度小于或等于10微米的导电层的本发明的叠层(以下称作薄壁化叠层)。与包含合金铜的导电层相比，不锈钢层对于铜的刻蚀液是化学惰性的，并且其刻蚀速度小得可以忽略。因此，化学刻蚀基本上仅刻蚀导电层，并且不锈钢层的厚度不变。因此，这种方法是适合制备本发明中的薄壁化叠层的方法。
在制备薄壁化前的叠层中，可以使用公知的方法。举例来说，优选的是在不锈钢层上施用聚酰亚胺树脂溶液或者聚酰亚胺前体树脂溶液并且通过加热在一定程度上除去溶剂，然后通过热处理加速酰亚胺化(imidation)的方法。在按照上述方法形成了聚酰亚胺树脂层后，在上述聚酰亚胺树脂层上面叠加厚度大于10微米、拉伸强度大于或等于500MPa并且电导率大于或等于65％的铜箔或者合金铜箔，并且将其在280℃或更高的温度下加热并压制，从而可以制备出包括不锈钢层/聚酰亚胺树脂层/导电层的叠层。
优选在1-50MPa和5-30分钟范围内的条件下实施压制。此外，优选在300-400℃范围内的热压温度下实施压制。如果所述热压条件偏离上述范围，在上述叠层中引起例如弧面的变形和抗剥离强度的降低，因此这是不优选的。
对于导电层的化学刻蚀可以使用公知的方法。举例来说能够适当使用的是，将其浸入基于硫酸-过氧化氢、基于氯化铁-盐酸或者基于氯化铜-盐酸的刻蚀溶液中，或者用其在上面喷涂的方法。根据上面的化学刻蚀，不会刻蚀不锈钢箔，并且仅能均匀地刻蚀铜合金。
尽管这是与合金铜箔的刻蚀相关的现象，在某些情况中铜以外的合金组分在刻蚀后以不容易刻蚀的颗粒的形式保留。在碱性溶液中进行超声波处理以除去颗粒作为其对策是有效的。通过上述方法获得的薄壁化的叠层具有小的弧面并且在导电层的表面上是平坦的，因此其可以适用于HDD悬架。
实施例下面将参考实施例具体地解释本发明，但是这些实施例决没有限制本发明。通过下面的方法测量各实施例中的各种物理性质。
<电导率的测量>
用丙酮使铜箔脱脂，然后通过包含10％硫酸和5％过氧化氢的混合酸的软刻蚀溶液除去粗化处理部分。然后，切割出300毫米长和10毫米宽的带状试验片并且用于通过由Yokokawa Hokushin ElectricCo.，Ltd制造的精密级低电压用电流电位差计在20℃的恒定室温中测量电导率。
<铜箔拉伸强度的测量>
切割出12.7毫米宽和254毫米长的带状试验片并且用于通过拉伸试验机(Strograph R1，由Toyo Seiki Co.，Ltd制造)以50毫米/分钟的头间速度和50.8毫米的卡盘到卡盘的距离进行测量，从而确定出拉伸试验期间的位移(伸长)，并且从SS曲线计算0.2％屈服应力。
<厚度的测量>
切割出10毫米宽和305毫米长的带状试验片，从而通过测微计(由Mitutoyo Co.，Ltd制造)在纵向上以10毫米的间隔测量30个点处的厚度。然后，刻蚀铜部分，按照相同的方法测量出不锈钢/聚酰亚胺层两层部分的厚度。从两个厚度的差值计算铜箔的厚度。
<铜箔粗糙度的测量>
通过深度形状测量显微镜(VK-8500，由KEYENCE公司制造)在2000放大倍数下在纵向上在140微米下测量铜箔表面。
<翘曲的测量>
通过使叠层接受电路加工来制造制备直径65毫米的盘，并且通过游标规测量放到桌面上时弧面(盘卷曲)最大的部分。
在参考实施例和实施例中使用下面的缩语。
BPDA3，3′，4，4′-联苯四羧酸二酐DADMB4，4′-二氨基-2，2′-二甲基联苯BAPP2，2′-二[4-(4-氨基苯氧基)苯基]丙烷DMAcN，N-二甲基乙酰胺合成实施例1称重9.0摩尔DADMB并且在40升的行星式混合器中在搅拌下将其溶解在25.5千克的溶剂DMAc中。然后，向其中加入8.9摩尔BPDA并且在室温下继续搅拌3小时，进行聚合反应，从而获得聚酰亚胺前体A的粘性溶液。
合成实施例2称重6.3摩尔DADMB并且在40升的行星式混合器中在搅拌下将其溶解在25.5千克的溶剂DMAc中。然后，向其中加入6.4摩尔BPDA并且在室温下继续搅拌3小时，进行聚合反应，从而获得聚酰亚胺前体B的粘性溶液。
参考实施例1(刻蚀前叠层的制备1)
将在合成实施例2中获得的聚酰亚胺前体B的溶液施用到不锈钢箔SUS304，张力退火处理的产品，厚度20微米，由Nippon SteelCorporation制造)上，使固化后的厚度为1微米，并且在110℃干燥3分钟。然后，在其上面施用在合成实施例1中获得的聚酰亚胺前体A的溶液，使固化的厚度为7.5微米，并且在110℃干燥10分钟。此外，再在其上面施用在合成实施例2中获得的聚酰亚胺前体B的溶液，使固化后的厚度为1.5微米，并且在110℃干燥3分钟。然后通过分步热处理(各3分钟)以几个阶段在130-360℃的范围内完成酰亚胺化，从而获得在不锈钢上具有10微米厚的聚酰亚胺树脂层的叠层。第一层的聚酰亚胺树脂层与第三层的聚酰亚胺树脂层相同。
接下来，在其上面叠加由Japan Energy Co.，Ltd制造的轧制铜箔(NK-120，铜箔厚度12微米，强度556MPa，电导率79％)，并且在15MPa的表面压力、320℃的温度和20分钟的压制时间的条件下通过真空压制机加热并压制，制得包含12微米厚导体的叠层(薄壁化前的叠层A)。
参考实施例2(刻蚀前叠层的制备2)除了使用由Japan Energy Co.，Ltd制造的轧制铜箔(NK-120，铜箔厚度18微米，强度76MPa，电导率58.4％)外，按照与参考实施例1相同的方法获得包含18微米厚导体的叠层(薄壁化前的叠层B)。
实施例1将在参考实施例1中制备的薄壁化前的叠层A切成305毫米×340毫米并且刻蚀。使用基于过氧化氢/硫酸(H2O2＝6体积％，H2SO4＝10体积％)的刻蚀溶液(1)在35℃下刻蚀33.8秒，然后使用基于过氧化氢/硫酸(H2O2＝10体积％，H2SO4＝20体积％)的刻蚀溶液(2)在35℃下刻蚀4.2秒。此外，将叠层浸入3重量％的氢氧化钠水溶液中并且在室温下接受1分钟超声波处理，从而制得薄壁化的叠层。如此制得的叠层的导电层厚度为10.0微米、Ra为0.09、Rz为0.42并且弧面(盘卷曲)为1.24。
实施例2至7按照与实施例1中相同的程序进行刻蚀，改变处理时间，从而改变刻蚀后导电层的厚度。其结果表示在下面的表1中。
表1

实施例8至14除了使用薄壁化前的叠层B外，按照与实施例1中相同的程序进行刻蚀，改变处理时间，从而改变刻蚀后导电层的厚度。其结果表示在下面的表2中。
表2

工业应用性根据本发明的用于HDD悬架的叠层及其制造方法是具有薄的导电层并且没有翘曲和变形的用于HDD悬架的叠层，以及满足高密度和超细布线的HDD悬架的需求并且具有高的可靠性并表现出高精度的用于HDD悬架的叠层的制造方法。在获得叠层后使所述导电层接受化学刻蚀以降低导体的厚度，从而获得导电层厚度小于或等于10微米并且具有高的工业应用性的用于HDD悬架的叠层。
权利要求
1.一种用于HDD悬架的叠层，其包括不锈钢层、聚酰亚胺树脂层和导电层，其中所述导电层的厚度小于或等于10微米。
2.如权利要求1中所述的用于HDD悬架的叠层，其中所述导电层是拉伸强度大于或等于500MPa并且电导率大于或等于65％的合金铜箔。
3.如权利要求1或2中所述的用于HDD悬架的叠层，其中所述导电层的表面粗糙度(Ra)小于或等于0.15微米。
4.用于HDD悬架的叠层的制造方法，其中使用厚度大于10微米的导电层制备包含不锈钢层、聚酰亚胺树脂层和导电层的叠层，然后仅使导电层接受化学刻蚀，从而将该导电层的厚度降低至小于或等于10微米。
5.如权利要求4中所述的用于HDD悬架的叠层的制造方法，其中所述导电层是强度大于或等于500MPa并且电导率大于或等于65％的合金铜箔。
6.如权利要求4中所述的用于HDD悬架的叠层的制造方法，其中使接受了化学刻蚀后的所述叠层在碱性溶液中接受超声波处理。
7.如权利要求5中所述的用于HDD悬架的叠层的制造方法，其中使接受了化学刻蚀后的所述叠层在碱性溶液中接受超声波处理。
8.如权利要求4-6任何一项中所述的用于HDD悬架的叠层的制造方法，其中接受了化学刻蚀后的导电层的表面粗糙度(Ra)小于或等于0.15微米。
全文摘要
本发明的主题是提供具有薄的导电层且没有翘曲(弧面)和变形，并且与用来实现高密度和超细布线的HDD悬架的需求相符，保证了高的可靠性和高精度的用于HDD悬架的叠层；以及该叠层的制备方法。提供了包括不锈钢层、聚酰亚胺树脂层和导电层的用于HDD悬架的叠层，其中所述导电层的厚度小于或等于10微米，并且在用于HDD悬架的叠层的制备过程中，使用厚度大于10微米的导电层制备包含不锈钢层/聚酰亚胺树脂层/导电层的叠层，然后仅使导电层接受化学刻蚀，从而将该导电层的厚度降低至小于或等于10微米。
文档编号G11B5/60GK1938777SQ200580010160
公开日2007年3月28日 申请日期2005年3月31日 优先权日2004年3月31日
发明者田口和寿, 高田宪吾 申请人:新日铁化学株式会社