JP4790447B2 - 回路付サスペンション基板 - Google Patents
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Description
このような回路付サスペンション基板において、銅導体層を形成する銅がカバー絶縁層に拡散(イオンマイグレーション)することを防止して、銅導体層の劣化や銅導体層間の短絡を防止するために、無電解ニッケルめっきにより、銅導体層の表面に、ニッケル薄膜を形成して、銅導体層の表面を被覆して保護することが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
そのため、例えば、フレキシブル回路基板において、ベースフィルムあるいはカバーレイフィルムの表面に、蒸着法、スパッタリング法、無電解めっき法などにより金属層を形成して、静電気のアースまたは低減を図ることが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
とりわけ、電子部品の実装工程においては、その端子部(つまり、導体パターンの露出部分)に、若干の静電気が帯電する場合がある。端子部に静電気が帯電すると、実装される電子部品が静電気によって破壊されるおそれがある。
しかるに、特許文献1に記載されるような銅導体層のイオンマイグレーションを防止するためのニッケル薄膜と、特許文献2に記載されるような静電気の帯電を防止するための金属層との両方を、回路付サスペンション基板の導体パターンの上に設けようとすると、それぞれ、ニッケル薄膜と金属層との目的が異なることから、端子部の静電気の帯電を除去するのに必要な範囲の表面抵抗値を、設定することが困難となる。
また、本発明の回路付サスペンション基板では、前記半導電性層が、酸化クロム層であることが好適である。
また、本発明の回路付サスペンション基板では、前記帯電防止バリア層の上に、前記導体パターンを被覆するように形成されるカバー絶縁層を備えていることが好適である。
図1において、この回路付サスペンション基板1は、ハードディスクドライブに搭載され、磁気ヘッドを実装して、その磁気ヘッドを、磁気ディスクとの間で相対的に走行させるときの空気流に抗して、磁気ディスクとの間に微小間隔を保持しながら支持する金属支持基板2に、磁気ヘッドとリード・ライト基板とを接続するための導体パターン4が一体的に形成されている。
導体パターン4は、磁気ヘッド側接続端子部6Aと、外部側接続端子部6Bと、これら磁気ヘッド側接続端子部6Aおよび外部側接続端子部6Bを接続するための配線7とを、一体的に連続して備えている。
磁気ヘッド側接続端子部6Aは、金属支持基板2の先端部に配置され、各配線7の先端部がそれぞれ接続されるように、複数設けられている。この磁気ヘッド側接続端子部6Aには、磁気ヘッドの外部端子としての端子部(図示せず)が接続される。
また、金属支持基板2の先端部には、磁気ヘッドを実装するためのジンバル8が設けられている。ジンバル8は、磁気ヘッド側接続端子部6Aを長手方向において挟むように、金属支持基板2を切り抜くことによって形成されている。
また、カバー絶縁層5には、磁気ヘッド側接続端子部6Aまたは外部側接続端子部6Bが配置される部分に対応して、厚さ方向を貫通する開口部9が形成されており、この開口部9から露出する導体パターン4の露出部分が、磁気ヘッド側接続端子部6Aまたは外部側接続端子部6B(以下、総称して端子部6とする。)として設けられている。なお、図2では、磁気ヘッド側接続端子部6Aおよび外部側接続端子部6Bのいずれか一方のみが示されている。
この帯電防止バリア層11は、金属薄膜12と、半導電性層13とを備えている。
金属薄膜12は、導体パターン4の上面(端子部6を除く)および側面(ベース絶縁層3の上面に積層される下端部を含む。)に、この導体パターン4を被覆するように、連続して形成されている。
また、半導電性層13は、金属薄膜12、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3およびベース絶縁層3から露出する金属支持基板2を被覆するように形成されている。なお、この半導電性層13の上(すわなち、金属薄膜12の上面に形成される半導電性層13の上面、金属薄膜12の側面に形成される半導電性層13の側面、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3の上面に形成される半導電性層13の上面、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3の側面に形成される半導電性層13の側面、および、ベース絶縁層3から露出する金属支持基板2の上面に形成される半導電性層13の上面)には、半導電性層13を被覆するように、カバー絶縁層5が形成されている。
また、端子部6の上面には、金属めっき層10が形成されている。
この金属めっき層10は、カバー絶縁層5における開口部9の開口端縁19において、帯電防止バリア層11の金属薄膜12および半導電性層13が接触するように、開口部9内に充填されている。
この方法では、図3(a)に示すように、まず、金属支持基板2を用意する。金属支持基板2としては、例えば、ステンレス箔、42アロイ箔、アルミニウム箔、銅−ベリリウム箔、りん青銅箔などの金属箔が用いられる。好ましくは、ステンレス箔が用いられる。また、その厚みは、例えば、5〜100μmである。
ベース絶縁層3は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリエーテルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などの樹脂からなる。耐熱性の観点からは、好ましくは、ポリイミド樹脂からなる。ベース絶縁層3の厚みは、例えば、5〜50μm、好ましくは、10〜30μmである。
また、アディティブ法では、まず、ベース絶縁層3の全面(上面および側面)に、導体薄膜を形成する。導体薄膜は、スパッタリング、好ましくは、クロムスパッタリングおよび銅スパッタリングにより、クロム薄膜と銅薄膜とを積層する。
このようにして形成される導体パターン4では、その厚みが、例えば、3〜50μm、好ましくは、5〜20μmであり、各配線7の幅は、例えば、10〜200μm、各配線7間の間隔は、例えば、10〜200μmである。
次いで、この方法では、図3(d)に示すように、導体パターン4の上面および側面(ベース絶縁層3の上面に積層される下端部を含む。)に、金属薄膜12を、この導体パターン4を被覆するように、連続して形成する。金属薄膜12は、例えば、ニッケル、金、スズ、クロム、チタン、ジルコニウム、または、これらの合金などの金属からなり、好ましくは、ニッケルからなる。
無電解めっきでは、例えば、上記した金属のめっき溶液に、図3(c)に示す製造途中の回路付サスペンション基板1を浸漬することにより、金属薄膜12を形成する。
半導電性層13は、特に制限されないが、例えば、1×105〜1×1013Ω/□の表面抵抗値を有する樹脂層または金属層からなり、例えば、カーボン粒子、金属粒子、酸化金属粒子などの導電性粒子が分散されている樹脂層や、酸化金属層などからなる。好ましくは、酸化金属層からなる。
なお、酸化金属層における金属の酸化度合いは、次に述べる酸化金属層の形成方法によっても異なるが、厚み方向において均一に酸化されていてもよく、また、最表面の酸化度合いが最も高く、その最表面から厚み方向内方へいくに従って、酸化度合いが低下していてもよい。
金属をターゲットとしてスパッタリングした後、必要に応じて、加熱により酸化する方法では、まず、金属薄膜12の上面および側面と、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3の上面および側面と、ベース絶縁層3から露出する金属支持基板2の上面とに、金属をターゲットとしてスパッタリングする。
ターゲット22には、例えば、クロム、ニッケル、銅、チタン、アルミニウム、タンタル、鉛、亜鉛、ジルコニウム、ガリウム、インジウムおよびこれらの合金などが用いられる。好ましくは、クロムが用いられる。
到達真空度:1.33×10-5〜1.33×10-2Pa
導入ガス流量(アルゴン):1.2×10-3〜4×10-3m3/h
動作圧(導入ガス導入後の真空度):1.33×10-2〜1.33Pa
アース電極温度:10〜100℃
電力:100〜2000W
スパッタリング時間:1秒〜15分
なお、このようなスパッタリングは、より具体的には、直流スパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法あるいはこれらの複合化法などの公知のスパッタリング法が適宜選択される。
なお、この酸化金属層は、最表面の酸化度合いが最も高く、その最表面から厚み方向内方へいくに従って、酸化度合いが低下するように酸化されている。
より具体的には、ターゲット22として、上記したスパッタリング皮膜を形成するための金属と同様の金属を用いて、基板26として、導体パターン4側がターゲット22と対向するように、図3(d)に示す製造途中の回路付サスペンション基板1を配置する。
これによって、図4(e)に示すように、金属薄膜12の上面および側面と、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3の上面および側面と、ベース絶縁層3から露出する金属支持基板2の上面とに、酸化金属層からなる半導電性層13が形成される。なお、この酸化金属層は、厚み方向において均一に酸化されている。
到達真空度:1.33×10-5〜1.33×10-2Pa
導入ガス流量:Ar/O2混合ガスの場合
Ar:1.2×10-3〜2.4×10-3m3/h
O2 :6×10-5〜30×10-5m3/h
N2 /O2混合ガスの場合
N2 :1.2×10-3〜2.4×10-3m3/h
O2 :6×10-5〜30×10-5m3/h
動作圧(導入ガス導入後の真空度):1.33×10-2〜1.33Pa
アース電極温度:10〜100℃
電力:100〜2000W
スパッタリング時間:3秒〜15分
酸化金属をターゲットとしてスパッタリングする方法では、上記した図5に示すスパッタリング装置において、酸化金属をターゲット22とし、かつ、電源24として交流電源が用いられる以外は、上記のスパッタリング法と同様の方法が用いられる。ターゲット22となる酸化金属としては、例えば、酸化クロム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化錫、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物が用いられる。好ましくは、酸化クロムが用いられる。
そして、真空チャンバー21内に、アルゴンなどの不活性ガスを導入ガスとして導入し、電源24から電力を印加して、プラズマエミッションモニター25にて、プラズマの発光強度を一定に保持しながら、ターゲット22を所定時間スパッタリングする。これによって、図4(e)に示すように、金属薄膜12の上面および側面と、金属薄膜12から露出するベース絶縁層3の上面および側面と、ベース絶縁層3から露出する金属支持基板2の上面とに、酸化金属層からなる半導電性層13が形成される。なお、この酸化金属層は、厚み方向において均一に酸化されている。
到達真空度:1.33×10-5〜1.33×10-2Pa
導入ガス流量(アルゴン):1.2×10-3〜4×10-3m3/h
動作圧(導入ガス導入後の真空度):1.33×10-2〜1.33Pa
アース電極温度:10〜100℃
電力:RF100〜2000W
スパッタリング時間:1秒〜15分
このようにして形成された半導電性層13は、その厚みが、例えば、0.005〜0.05μm、好ましくは、0.01〜0.02μmの範囲に設定される。半導電性層13の厚みがこの範囲にあると、帯電防止バリア層11において、有効な表面抵抗値を得ることができる。また、この半導電性層13(ベース絶縁層3の上面および側面と、金属支持基板2の上面とに形成されている部分)は、その表面抵抗値が、例えば、1×105Ω/□以上、好ましくは、1×107Ω/□以上、通常、1×1013Ω/□以下である。
次いで、この方法では、図4(f)に示すように、帯電防止バリア層11の半導電性層13の上に、カバー絶縁層5を形成する。
カバー絶縁層5をパターンとして形成するには、特に制限されず、公知の方法が用いられる。例えば、感光性樹脂(感光性ポリアミド酸樹脂)のワニスを、帯電防止バリア層11の半導電性層13の表面に塗布し、塗布されたワニスを乾燥して、カバー皮膜を形成する。次いで、カバー皮膜を、フォトマスクを介して露光した後、必要により加熱後、現像によりパターンを形成させ、その後、例えば、減圧下、250℃以上で加熱することにより、硬化(イミド化)させる。
次いで、この方法では、図4(g)に示すように、カバー絶縁層5の開口部9から露出する帯電防止バリア層11の半導電性層13および金属薄膜12と、カバー絶縁層5から露出するベース絶縁層3の上面に形成されている帯電防止バリア層11の半導電性層13と、カバー絶縁層5から露出する金属支持基板2の上面に形成されている帯電防止バリア層11の半導電性層13とを、エッチングにより除去する。
エッチング液は、帯電防止バリア層11の半導電性層13および金属薄膜12によって適宜選択されるが、例えば、半導電性層13が酸化クロムからなり、金属薄膜12がニッケルからなる場合には、フェリシアン化カリウム系、過マンガン酸カリウム系、メタケイ酸ナトリウム系、硝酸第二セリウムアンモン系、塩酸系、硫酸系、硝酸系などのエッチング液が用いられる。
金属めっき層10は、金やニッケルなどの金属からなり、電解めっきや無電解めっきなどのめっきにより形成する。好ましくは、金をめっきして、金めっき層として形成する。また、好ましくは、ニッケルおよび金を順次めっきして、ニッケル/金の多層めっき層として形成することもできる。金属めっき層10の厚みは、例えば、0.5〜2μmである。
さらにまた、帯電防止バリア層11の半導電性層13が、カバー絶縁層5によって被覆されているので、半導電性層13の剥離を防止することができる。そのため、脱離した半導電性層13が異物となって飛散することを防止することができる。
実施例1
厚み25μmのステンレス箔からなる金属支持基板を用意して(図3(a)参照)、金属支持基板の上面に、別途調製した感光性ポリアミド酸樹脂のワニスを塗布し、乾燥後、フォトマスクを介して露光した後、加熱し、その後、現像することにより、金属支持基板の上面の外周縁部が一部露出するようなパターンを形成した後、これを加熱硬化させて、厚み10μmのポリイミド樹脂からなるベース絶縁層を形成した(図3(b)参照)。
その後、導体パターンの上面および側面(ベース絶縁層の上面に積層される下端部を含む。)に、この導体パターンを被覆するように、連続して、無電解ニッケルめっきによって、ニッケル薄膜からなる厚み0.15μmの金属薄膜を形成した(図3(d)参照)。
次いで、金属薄膜の上面および側面と、金属薄膜から露出するベース絶縁層の上面および側面と、ベース絶縁層から露出する金属支持基板の上面とに連続して、クロムをターゲットとするスパッタリングによって、クロム薄膜からなるスパッタリング皮膜を形成した。
ターゲット:Cr
到達真空度:1.33×10-3Pa
導入ガス流量(アルゴン):2.0×10-3m3/h
動作圧:0.16Pa
アース電極温度:20℃
電力:DC180W
スパッタリング時間:4秒
スパッタリング皮膜の厚み:0.01μm
次いで、125℃、12時間、大気中で加熱することにより、クロム薄膜からなるスパッタリング皮膜の表面を酸化して、酸化クロム層からなる半導電性層を形成した(図4(e)参照)。
エッチングは、カバー絶縁層をエッチングレジストとして、エッチングすべき帯電防止バリア層を、ウエットエッチングした。
比較例1
金属薄膜を設けなかった以外は、実施例1と同様にして、回路付サスペンション基板を得た。すなわち、帯電防止バリア層の半導電性層は、導体パターンの上面および側面と、導体パターンから露出するベース絶縁層の上面および側面と、ベース絶縁層から露出する金属支持基板の上面とに、連続して形成した。
酸化クロム層からなる半導電性層に代えて、アルミニウム層からなる金属層を形成した以外は、実施例1と同様にして、回路付サスペンション基板を得た。
なお、アルミニウム層は、特開平8−153940号公報の記載に基づく蒸着法により、形成した。
しかし、この回路付サスペンション基板では、磁気ヘッドを実装したときに、磁気ヘッドに誤作動が生じた。
(評価)
(1)端子部の帯電
実施例1および比較例1で得られた、磁気ヘッド実装前の回路付サスペンション基板について、端子部の電荷量を、クーロンメーター(春日電機(株)製、NK−1001)を用いて測定した。
(2)イオンマイグレーション
実施例1および比較例1で得られた、磁気ヘッド実装前の回路付サスペンション基板について、試験雰囲気を、温度85℃/湿度85%に設定し、配線間の印加電圧を6Vとしたときの、配線間の抵抗値が、1×105Ω以下になるまでの時間を測定することにより、イオンマイグレーションを評価した。
2 金属支持基板
3 ベース絶縁層
4 導体パターン
5 カバー絶縁層
6 端子部
11 帯電防止バリア層
12 金属薄膜
13 半導電性層
14 一端部
15 他端部
Claims (5)
- 金属支持基板と、
前記金属支持基板の上に形成される絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成され、外部端子と接続するための端子部を含む導体パターンと、
前記導体パターンの上に形成される帯電防止バリア層と、
前記端子部の上面に形成される金属めっき層と
を備え、
前記帯電防止バリア層は、
金属薄膜と、
少なくとも一端が前記端子部に臨み、かつ、前記金属めっき層と接触し、少なくとも他端が前記金属支持基板に接触する半導電性層と
を含んでいることを特徴とする、回路付サスペンション基板。 - 前記金属薄膜が、ニッケル薄膜であることを特徴とする、請求項1に記載の回路付サスペンション基板。
- 前記半導電性層が、酸化クロム層であることを特徴とする、請求項1または2に記載の回路付サスペンション基板。
- 前記帯電防止バリア層の上に、前記導体パターンを被覆するように形成されるカバー絶縁層を備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の回路付サスペンション基板。
- 前記金属薄膜は、前記導体パターンの上面および側面に、連続して形成され、
前記半導電性層は、前記金属薄膜の上面および側面と、前記金属薄膜から露出する前記絶縁層の上面および側面とに、連続して形成されていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の回路付サスペンション基板。
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