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CN101356055A - 具有导电金属层的不锈钢基材、硬盘悬臂材料及使用此材料制作的硬盘悬臂 - Google Patents

具有导电金属层的不锈钢基材、硬盘悬臂材料及使用此材料制作的硬盘悬臂 Download PDF

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CN101356055A
CN101356055A CNA2007800011470A CN200780001147A CN101356055A CN 101356055 A CN101356055 A CN 101356055A CN A2007800011470 A CNA2007800011470 A CN A2007800011470A CN 200780001147 A CN200780001147 A CN 200780001147A CN 101356055 A CN101356055 A CN 101356055A
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CN
China
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stainless steel
hard disk
conductive metal
steel substrate
metal layer
Prior art date
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Pending
Application number
CNA2007800011470A
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English (en)
Inventor
山崎义人
中冢淳
长崎修司
稻熊彻
久保祐治
杉浦勉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Materials Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Materials Co Ltd filed Critical Nippon Steel Materials Co Ltd
Publication of CN101356055A publication Critical patent/CN101356055A/zh
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Abstract

一种具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材、其制造方法、使用该基材的硬盘驱动器悬臂材料，其在确保该不锈钢基底上的导电金属层和聚酰亚胺基树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用任何危害环境的物质。其中该导电金属层的总厚度的范围为0.1至10微米，其中心平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及其十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米。

Description

具有导电金属层的不锈钢基材、硬盘悬臂材料及使用此材料制作的硬盘悬臂
技术领域
本发明涉及硬盘悬臂、硬盘悬臂材料和具有导电金属层的不锈钢基材，所述导电金属层满足高容量及高存取速率要求。
背景技术
通常，硬盘驱动(以下简称HDD)装置在其外壳内包括这样的主要部件，例如磁头、承载梁和悬臂，以用于从磁盘读取信号。
在上述主要部件之中，承载梁和悬臂的主流结构用于适当而稳定地保持磁头和电路，以传输信息信号。其具体实例为，基材包括硬不锈钢基底，以及其上形成有绝缘树脂层，然后，在该基底的最上层上形成导电金属箔，例如铜箔(参考非专利文件1)。
作为常规的提供上述结构的已知技术，包括用于HDD装置的悬臂部件，在该悬臂中，基材包括不锈钢箔；在该箔上直接形成有绝缘树脂层，以及在该基材的最上层上形成有导电金属层。上述基材的典型代表为不锈钢箔/聚酰亚胺基树脂层(参考非专利文件2)。
然而，由于高容量HDD装置的需求增加，以及响应于对记录信息的增加的传输速率和存取的该悬臂中传输速率的增加，采用现有常规结构变得越来越困难。
也就是说，为了增加在该悬臂中的信号传输速率，需要实现所谓的阻抗匹配，以确保不仅在该绝缘层的最上层的导电金属层中，并且在其下层的不锈钢基底都具有高导电性。然而，上述传统的不锈钢基底(或箔)/绝缘树脂层/导电金属层结构是无法达到高导电性的效果。
因此，为了解决上述问题，有必要提供不锈钢基底上的导电金属层，以及接着在其上形成绝缘树脂层(例如，参考专利文件1)。
为达成上述目的，当在不锈钢基底上提供导电金属层以形成基材，以及接着在其上提供绝缘树脂层例如聚酰亚胺基树脂层时，也就是说，当基材包括不锈钢箔/导电金属层/聚酰亚胺基树脂层时，会发生以下问题：
即，虽然，由于不锈钢箔和聚酰亚胺基树脂层之间良好的亲和性，可完全确保该不锈钢箔和该聚酰亚胺基树脂层之间的界面粘合度，然而，却不易确保聚酰亚胺基树脂层和导电金属层之间具有良好的界面粘合度。这是由于该导电金属层(例如铜层)对于该聚酰亚胺基树脂层的亲和性很差，致使很难确保上述两层间的具有高的粘合度，尽管由于该不锈钢箔的表面上覆盖有金属氧化物涂层，例如铁或铬的氧化物，使得其与该有机树脂层之间可发生分子间反应，可确保不锈钢箔和有机树脂层之间具有高的粘合度。
为了确保铜层和聚酰亚胺基树脂层之间的粘合度，通常知道两种典型的方法：一种结节形成法，其在铜层的表面上形成结节，以形成锚定效应(参考专利文件2)，以及另一种方法为铬酸盐处理法，以强化其亲和性。
然而，由于在该不锈钢基底上所提供的该导电金属层的厚度太薄，因此在铜层的表面上形成结块以产生锚定效应是困难的。并且，即使形成上述结节，由于结节的尺寸不规则性，因而亦无法避免蚀刻精确度的降低。
并且，采用铬酸盐处理法或其它相似的方法受到限制，因其使用危害环境的物质。
为克服上述技术背景，需要提供不锈钢基材，其具有一层或多层导电金属层，用于HDD悬臂物件，其确保该不锈钢基底上的导电金属层和绝缘树脂层例如聚酰亚胺基树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用任何危害环境的物质。
专利文件1：日本未审查专利公开No.2003-152404
专利文件2：日本未审查专利公开No.11-61440
非专利文件1：FUJITSU by Mizoshita，Vol.50，No.1，PP.14-21，1999
非专利文件2：FUJIKURA GIHO by Shimomura et al.，No.99，P72-76，2000
发明内容
本发明解决的问题
因此，本发明的目的在于提供用于满足高容量及高存取率的要求所需的硬盘悬臂以及其主要结构部件，特别是提供具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材、使用该基材的硬盘悬臂材料、以及使用此材料制作的硬盘悬臂，其在确保该不锈钢基底上的导电金属层和绝缘树脂层例如聚酰亚胺基树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用任何危害环境的物质。
解决问题的方法
本发明的发明人仔细研究上述问题并发现可通过如下解决所述问题：优化控制位于不锈钢基底上的导电金属层的厚度，并通过适当的方式电镀或包覆轧制处理该导电金属层，而将其表而粗糙度设定在理想的范围。
根据本发明的第一方面，提供一种不锈钢基材，其在不锈钢基底上包括一层或多层导电金属层，其中该一层或多层导电金属层的总厚度的范围为0.1至10微米(微米)，其中心平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及其十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米。
根据本发明的第二方面，提供如第一方面所述的不锈钢基材，其中该导电金属层包括至少一种导电金属的镀层。
根据本发明的第三方面，提供如第一方面所述的不锈钢基材，其中该导电金属层包括一个或多个导电金属箔，其由至少一种导电金属所构成，该一个或多个金属箔通过包覆轧制处理步骤轧制在该不锈钢基底的表面上，以及其中所述表面粗糙度为所述金属箔的顶表面的表面粗糙度。
本发明的效果
根据本发明，其提供不锈钢基材具有或多层导电金属层，用于硬盘驱动悬臂，在确保该不锈钢基底上的导电金属层和聚酰亚胺基树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用任何危害环境的物质。
根据本发明，其还提供硬盘悬臂材料和硬盘悬臂，以满足HDD的较高容量和高存取率的需求。
附图说明
图1为根据本发明实例的镀铜表面的扫描式电子显微镜(SEM)图像；
图2为根据本发明对比实例的镀铜表面的另一扫描式电子显微镜(SEM)图像；
图3为根据本发明实施例的包括四层主要层的层叠体的截面图。
具体实施方式
接下来详细描述本发明。
首先，详细描述根据本发明所需求的具有导电金属层的不锈钢基材，以用于HDD悬臂物件。
本发明的不锈钢基材具有一层或多层导电金属层以用于HDD悬臂，其在不锈钢基底上包括一层或多层导电金属层，在其上设置单层或多层的由聚酰亚胺基树脂制成的绝缘树脂层和例如铜箔的金属箔层，由此提供用于HDD悬臂的材料。
虽然上述说明并未明确限定作为用于不锈钢基材的层叠体的结构部件之一的不锈钢基底，然而其可以包含12质量％以上的铬作为主要成份，且在空气中自然形成钝化膜，以维持其抗腐蚀性和抗侵蚀性。从弹性特性和尺寸稳定性方面考虑，用于悬臂所需的优选不锈钢为SUS304或SUS301，较优选为经过在温度300℃或以上的张力退火处理的SUS304或SUS301。
为了强化不锈钢基底和其上的一层或多层的导电金属层之间的粘合度，且为了确保所述导电金属层的顶部和该绝缘树脂层之间良好的粘合度，所述导电金属层的厚度和表面粗糙度Ra和Rz需保持在理想的范围内，以提供本发明的标的。
本发明的在不锈钢基底上形成的所述导电金属层可以优选为铜、银、其它导电金属或金属镀层等之一，其总厚度的范围为0.1至10微米，其取决于本发明所应用的磁头种类、记录系统、数据传输速率、前放大器或电路图形的设计，例如在金属箔层上的电路长度。
如果所述导电金属层的总厚度太小而不在上述范围内，便无法获得阻抗匹配所需的导电性，而如果所述导电金属层的总厚度太大而不在上述范围内，则所有部件的总厚度变得太厚，导致设计上的问题，且因此并不适用。
在此叙述的“所述导电金属层的总厚度”是指在该不锈钢基底上均匀地形成的所述导电金属层的厚度。此厚度可通过利用扫描式电子显微镜(SEM)截面观察所述部件而直接获得。也就是说，在SEM观察该样品的测量范围中，随机在大约十个点进行厚度测量，所测得的厚度的平均值定义为所述导电金属层的总厚度。
本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的表面粗糙度满足以下条件，即Ra应为0.05至1微米的范围中，且Rz应为1至5微米的范围中。当Ra小于0.05微米或者Rz小于1微米时，则无法使该不锈钢基材和该绝缘树脂层之间达到良好的粘合度。
当Ra大于1微米或者Rz大于5微米时，则在提供该树脂层时会封闭间隙，或者由于该树脂层的表面不均匀性导致蚀刻精确度降低。因此，其结果导致的问题为无法获得用于硬盘悬臂的良好的材料。
在此所用的表面粗糙度是根据JIS B0601-1994所定义，其中Ra为粗糙度的算术平均值，且Rz为最大高度。Ra和Rz可由各种表面粗糙度量测装置所量测，其包括探针式或非接触式粗糙度仪，例如由VeecoInstruments Inc.所提供的表面粗糙度仪NT1000型和Kosaka LaboratoryLtd.所提供的Surfcoder SE-1700型。
如上所述，根据本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材，改善该不锈钢基底和其上的一层或多层导电金属层之间的粘合度，及确保所述金属层的顶层和该绝缘树脂层之间具有良好的粘合度的要求为，保持导电金属层的厚度和表面粗糙度Ra和Rz在特定的理想范围内，由此提供硬盘悬臂，其基本结构部件需符合高容量与高存取率的要求，如先前在本发明目的中所述，具体是提供不锈钢基材，用于硬盘驱动悬臂材料，其在确保该不锈钢基底上的导电金属层和由聚酰亚胺基树脂等构成的绝缘树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用危害环境的物质。
并且，用于本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的所述导电金属层必须具有高导电性，以根据改进HDD数据传输速率，获得阻抗匹配效应。
具体是，所述导电金属层可优选包括一层或多层金属层，其由至少一种这样的金属构成，所述金属的电阻率等于或小于20μΩcm，更优选等于或小于10μΩcm。由于各金属具有特定数值的电阻率，因此可通过参考查阅物理及化学技术辞典或其它各种技术手册，以选用符合上述特定电阻率范围的导电金属层。
如果所述导电金属层包括的金属层并不由电阻率等于或小于20μΩcm的金属所构成，则由于用于HDD悬臂的不锈钢箔的平面电阻变的很大，因此无法完全达到阻抗匹配效应。
而且，用于本发明的不锈钢基材的一层或多层导电金属层具有至少一种金属层，其主要构成为选自于如下的至少一种：铜、镍、银、金、铝、锡和锌。
各个所述金属具有相对低的电阻率为已知，其可通过电镀等方法容易形成表而改质金属层，且较不会造成环境负担，由此以较佳的方式达到本发明所希望的效果。
在此叙述的“主要由(特定)金属构成的金属层”的含义优选为包含50质量％以上的特定金属的金属层。
而且，用于本发明的不锈钢基材的该一层或多层导电金属层具有至少一种主要由铜构成的金属层。
这是由于铜金属具有高度多功能性且相对便宜，且具有优异的例如导电性的特性的平衡。因此，使用铜金属允许在不锈钢基材的部分具有高导电性。
可选的是，用于本发明的不锈钢基材的所述导电金属层可包括主要由铜构成的至少一个金属层以及主要由除铜以外的任意导电金属构成的另一金属层。
通过提供主要由除铜以外的任意导电金属构成的金属层，可达到改善该主要由铜构成的金属层与该不锈钢基底之间的界面粘合度，并达到控制铜层的表面性质、辅助导电性、在该铜层和该不锈钢基底之间的界面降低控制。
换句话说，除了改善用于HDD悬臂所需的不锈钢基底的表面导电性之外，还可结合其它功能，例如改善其粘合性和耐用度。
虽然上述主要构成为铜的导电金属的实例可包括众所周知的金属，例如3至20微米厚的铜箔、铜合金箔，由镀铜构成的金属层等，上述金属层的理想厚度可根据悬臂的刚性设计和电路图案设计而选用。
就铜合金而言，其含义为由铜及其它非铜元素例如镍、硅、锌和铍所构成的合金箔或合金镀层，其中铜含量的质量百分比不低于50％。
应注意的是，当形成两层或多层的导电金属层时，其导电性由主要构成为铜的金属层及其厚度决定。因此，该金属层作为所述导电金属层的主要部件应具有优异的导电性，且应占高的厚度百分比，具体是不低于50％，优选为不低于80％的所述一层或多层导电金属层的厚度，如本发明先前所述，其厚度范围为1至10微米。
例如，当在该不锈钢基底上形成的所述导电金属层包括铜层和镍层时，为了符合阻抗匹配，该铜层应占其中主要的部分，如本发明之主要目的所述，这是因为铜的电阻率为1.68μΩcm且镍的电阻率为6.99μΩcm。
在此情况中，使用镍的主要目的是针对该不锈钢基底和该铜层之间的粘合性，而非针对其导电性。在此背景中，当提供两层或多层的导电金属层作为本发明的所述导电金属层时，部分特定的金属具有相对低的导电性仍能用于本发明，例如先前所述的镍或锌其电阻率为6.02μΩcm，这些金属层应尽可能地薄。而且，较优选的是，还可在所述导电金属层之间提供颗粒或填充物形式的导电金属。
应用于本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的不锈钢基底可优选具有等于或小于100微米的厚度，较优选为等于或小于30微米。如果该不锈钢基底的厚度大于100微米，其所导致的问题不仅是无法降低HDD的尺寸和重量，且其构件无法达到本发明所希望的效果，并且，对构件的处理亦变得非常困难，如切削、蚀刻、压印等。作为该不锈钢基底的最小厚度，在不使悬臂的刚性设计和构件的强度造成问题的前提下，可使该不锈钢基底更薄。从可得性和易处理性方面考虑，优选为等于或大于10微米，但不限于此。
接着，描述本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的制造方法。
本发明的具有一层或多层导电金属层的该不锈钢基材可通过以一种或多种金属镀敷不锈钢基底，以提供一层或多层导电金属层，其总厚度的范围为0.1至10微米，其中心线平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及其十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米。上述不锈钢基材可通过以下制造：提供具有所述优选厚度的镀层的不锈钢基底，以控制镀敷后表面粗糙度，使其控制在此优选范围中。
术语“镀敷”泛指能够在材料表面上形成均匀金属层的任意处理，其包括电镀、热浸镀、无电镀及干式工艺，如气相沉积。
该不锈钢基底和用于镀敷的镀敷设备并非特别限定，也可选用单箔层处理系统(single foil processing system)或连续卷绕处理系统(continue coilprocessing system)，视实际需求而定。并且，优选，待处理的不锈钢基底的表面应经过去脂、清洗、和活化处理，作为前处理步骤，以确保其与镀层之间的粘合度。如有必要，在经过前处理后的不锈钢基底可进一步进行电解液去脂和电解液清洗。随着需求增加，可在该不锈钢基底的不形成导电金属层的部分表面上涂敷保护罩膜或保护涂层，使得镀敷电解液不会进入该部分及附着在其上。可选的是，该保护罩膜或涂层可在此后的步骤中移除。
如果上述镀敷的一层或多层的导电金属层的厚度小于0.1微米，则无法获得阻抗匹配所需的导电性，而如果其厚度大于10微米，则构件的总厚度会变得太厚以导致出现设计问题，从而不适用。对于在镀敷之后的表面粗糙度(即镀敷后表面粗糙度)，如果Ra小于0.05微米或Rz小于1微米，则不能获得相对于该绝缘树脂层的良好的粘合度。
如果Ra大于1微米或Rz大于5微米，在通过镀敷形成所述导电金属层之后的表面粗糙度变的太大，则在提供树脂层时会封闭空隙，或者由于该树脂层的表面不均匀性导致蚀刻精确度降低。因此，无法获得用于硬盘悬臂的良好的材料。
至于控制该镀层表面的表面粗糙度，可通过调整镀敷的条件以适当控制，然而其还取决于使用的不锈钢基底的表面粗糙度而定。虽然本发明并未明确地限定在镀敷之前的不锈钢基底，然而希望的是，其表面粗糙度应等同在或小于目标表面粗糙度，并且可根据实际需要选定不锈钢基底的表面粗糙度，使得镀敷表面具有优选表面粗糙度。另一方面，上述目标表面粗糙度还可以通过对该镀敷表面进行化学或机械处理而获得。
另外，根据本发明的不锈钢基材，希望的是，该镀层包括选自如下的至少一种金属的镀层：铜、镍、银、金、铝、锡，锌及含上述任意金属的合金。这些金属镀层能够用于本发明是因为其具有广泛的应用性且造成较低的环境负担。
而且，根据本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材，希望的是，所述导电金属层主要由铜构成。这是因为由铜所构成的所述导电金属层可实现高导电率，且所述导电金属层可由低成本制造。
主要由铜构成的镀层适于用于本发明中是因为，其具有广泛的应用性且造成较低的环境负担。接着详细描述这样的实例，其中使用铜为镀敷金属，以形成由铜构成的导电金属层。
可采用酸浴槽或碱浴槽作为镀铜浴槽，酸浴槽例如是硫酸铜浴槽、氟硼酸铜浴槽等，碱浴槽例如是氰化铜浴槽、焦磷酸铜浴槽等，其可根据所需要的镀层厚度及/或导电率而定，然而希望的是，含缺陷的镀层例如灼伤等应被移除，且不增加增亮剂。
在铜镀敷时所施加的电流密度的范围约为10至30A/cm2左右，其可视产率的要求而选择。并且，接着以预定的时间实施镀敷步骤，使得镀铜层的厚度和镀铜表面的表面粗糙度被调整至上述优选范围内。
根据本发明的另一方面，用于制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法可包括以下步骤，在该不锈钢基底的表面上施加触击镀层(strike plating)，接着在该不锈钢基底的表面上镀敷至少一种导电金属，使得该一层或多层导电金属层的总厚度的范围为0.1至10微米，其中心线平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及其十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米。
根据上述本发明的另一方面，除了本发明的制造方法中的前述要求之外，提供触击镀层作为中间层，以改善所述导电金属层和该不锈钢基底之间的粘合度。因此，在该不锈钢基底上形成具有预定厚度的导电金属层，并实现粘合，从而在避免所述导电金属层剥离的情况下，可获得本发明所希望的效果。
在本发明的优选形式中，在上述制造具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法中所实施的触击镀层可选自于以下至少一种金属：铜、镍、银、金、铝、锡和锌。
使用上述金属元素的触击镀层可实现高导电性和高粘合性，并由此实现本发明的理想效果。在使用镍触击镀层的例子中，瓦特浴槽(Wattsbath)、氨基磺酸盐浴槽或二者兼之可用作形成镍镀层的浴槽。
镀层的厚度的范围可为0.05至0.3微米，其可被选择以获得所需的理想粘合度。同样，在使用除镍以外的任意上述金属元素的触击镀层亦可获得相同的本发明效果。
根据本发明的又一方面，制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法可包括以下步骤：在不锈钢基底的表面上施加触击镀层，接着以至少一种导电金属镀敷该不锈钢基底的表面，使得该一层或多层导电金属层的总厚度的范围为0.1至10微米(微米)，其中心线平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及其十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米，其中所述一层或多层导电金属层主要由铜构成。
也就是说，在进行触击镀敷之后形成主要由铜构成的金属层，然后将导电金属层的总厚度和表面粗糙度控制在上述理想的范围内，从而可容易地和低成本地形成这样的导电金属层，其具有优异的平衡特性例如导电性。
可选的是，在制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法中，所述镀敷方法可以是电镀法。电镀法可以以高度再现性的方式基于电流控制控制沉积量，而可通过平衡地控制反应时间和电流控制表面粗糙度，从而使得更容易达到本发明的效果，如先前的讨论段落中关于使用铜作为形成所述导电金属层中的镀层金属的描述。
可选的是，根据制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法，不锈钢基底可包括不锈钢箔，其厚度约等于或小于100微米。如先前段落中所讨论，优选，作为本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的部分的不锈钢基底的厚度可为等于或小于100微米。因此，通过使用落在此厚度范围内的不锈钢基底，本发明的效果可容易地实现。
根据上述本发明的再一方面，制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法可包括以下步骤：通过包覆轧制处理(claddingrolling treatment)在该不锈钢基底的表面上提供一个或多个由至少一种导电金属构成的导电金属箔，使得该一层或多层导电金属层的总厚度的范围为0.1至10微米(微米)，该一层或多层导电金属层的顶表面的中心线平均表面粗糙度Ra的范围为0.05至1微米，以及十点平均表面粗糙度Rz的范围为1至5微米。
上述不锈钢基材可通过如下步骤制造：进行包覆轧制处理，使得具有理想的厚度，以及控制后处理表面使表面粗糙度落在理想范围中。
因此，可提供一种不锈钢基材，其中所述导电金属层包括一个或多个导电金属箔，其由至少一种导电金属构成，所述一个或多个金属箔通过包覆轧制处理被轧制在不锈钢基底的表面上，以及其中该表面粗糙度为所述金属箔的顶表面的表面粗糙度。
在所使用的包覆轧制处理中，同时包覆层叠一层或多层金属箔，以调整所述导电金属层的总厚度使其落在预定的范围内。该包覆轧制处理可包括在经由包覆轧制机处理之后，再进行冷轧机(cold rolling mill)处理，并使上述二者处理步骤结合。
如果上述由包覆轧制处理步骤形成的一层或多层导电金属层的厚度小于0.1微米，则无法获得用于阻抗匹配所需的导电性，而如果其厚度大于10微米，则构件的总厚度会变得太厚以导致设计问题，从而导致不适用。对于在经过包覆轧制处理步骤之后的表面粗糙度，如果Ra小于0.05微米或Rz小于1微米，则无法形成相对于该绝缘树脂层的良好的粘合度。如果Ra大于1微米或Rz大于5微米，形成所述导电金属层之后的表面粗糙度变的太大，从而在提供该树脂层时会封闭空隙，或者由于该树脂层的表面不均匀性导致蚀刻精确度降低。因此，无法获得用于硬盘悬臂的良好的材料。
对于控制经过包覆轧制处理步骤后的顶表面的表面粗糙度，可通过优化包覆轧制条件及/或原料金属而对其进行合适的控制。此外，目标表面粗糙度可通过将经过包覆轧制处理步骤后的顶表面进行化学或机械处理而获得。
在本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的制造方法的优选形式中，用于包覆轧制处理中的所述导电金属箔可包括由选自于以下至少一种金属构成的至少一种金属箔：铜、镍、银、金和铝。由于上述金属箔可选自通用工业材料而轻易取得，且具有高导电性，因此可简单且有效地获得本发明所希望的效果。
在制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法的另一优选形式中，在包覆轧制处理中所使用的所述导电金属箔可包括主要由铜构成的金属箔。这是因为主要由铜构成所述导电金属层，可实现高导电率，且可使所述导电金属层以低成本制造。
可选的是，根据制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法，在使用上述包覆轧制处理的方法中，不锈钢基底可包括厚度等于或小于100微米的不锈钢箔。如同先前段落中所讨论，优选，作为本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的部分的不锈钢基底的厚度可以等于或小于100微米。
由于包覆轧制步骤，存在所述不锈钢基底变得太薄的问题。然而，此不锈钢基底比所述导电金属箔硬，且因此较不易变形，使得不锈钢基底从其受到较少的影响，即使由于轻微的形变而导致厚度降低，显然，作为本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的部分的该不锈钢基底的厚度可以是等于或小于100微米。因此，通过使用厚度等于或小于100微米的不锈钢基底可容易获得本发明的效果。
虽然制造本发明的具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材的方法已经详细解释如上，任何其它适合的方法亦可应用于本发明中，例如使用气相处理在该不锈钢基底上形成导电金属层的方法，或者使用粘合剂等在该不锈钢基底上贴附导电金属箔的方法。应注意的是，可使用任何适合的方法，只要是该方法符合本发明原始的目的，即在该不锈钢基底上贴附预定厚度的导电金属层，且使得其表面具有预定范围的表面粗糙度。
接下来详细描述根据本发明的硬盘悬臂材料。
根据本发明的硬盘悬臂材料包括层叠结构，其通过在不锈钢基底上的导电金属层上依序设置绝缘层和金属箔层所形成。
因此，如本发明的目的所述，本发明提供符合高容量及高存取率的要求的用于硬盘的悬臂、其基本结构的部件、及其制造方法，从而提供用于硬盘驱动悬臂的不锈钢基材，其在确保该不锈钢基底上的导电金属层和由聚酰亚胺基树脂等构成的绝缘树脂层之间的稳定粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且不使用危害环境的物质。
在本发明的硬盘悬臂材料的优选形式中，该绝缘树脂层和该金属箔之间的粘合强度，以及该绝缘树脂层和该不锈钢基底之间的粘合强度优选等于或大于0.5kN/m，其优选为1.0至4.0kN/m。
在此，所使用的术语“粘合强度”的含义为表示在常温(25℃)下的180°剥离强度的数值。如果粘合强度小于0.5kN/m，则在该悬臂的制造过程中，该金属箔和树脂之间容易发生剥离。而且，由于在上述制造过程中可能发生粘合强度的变化，如果将粘合强度设定为等于或大于1kN/m，则更容易稳定地确保粘合强度等于或大于0.5kN/m。
在本发明的硬盘悬臂材料的优选形式中，希望的是，上述绝缘层可包括单层聚酰亚胺基树脂或者主要由聚酰亚胺基树脂构成的树脂，或者包括两层或多层的上述两种树脂。聚酰亚胺或聚酰亚胺基树脂具有优异的特性，例如高绝缘性、高耐热性及高尺寸稳定性，其还具有良好的蚀刻可加工性，因此适合用于硬盘悬臂材料的绝缘层。
该树脂层的厚度优选为4至50微米，更优选为4至30微米，然而并不以此为限，因为该层的优选厚度根据悬臂的刚性设计选择，其中考虑不锈钢基材、导电金属层、铜箔以及铜合金箔之间的关系。
例如，当使用聚酰亚胺基树脂时，可使用预先制备的单层或多层聚酰亚胺膜，并接着通过热压成型法将其压成层叠体。可选的是，可通过涂敷施加聚酰亚胺基树脂溶液，并将其干燥及热处理，然后可接着通过热压成型法将其压成层叠体。各方法都可获得想要的厚度和粘合度，因此适合应用于本发明。
例如，在具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材上形成聚酰亚胺基树脂方法可以是，多次重复施加和干燥聚亚酚胺基树脂溶液，接着在200℃或以上的温度进行热处理，且通过热压接合在其上施加金属箔。在上述实例中，如果在该绝缘层中含聚酰亚胺基树脂的质量比等于或大于50％，则可达到本发明希望达成的效果，既使是其与其它树脂结合，或者与其它合金膜或树脂膜形成覆盖层。
而且，本发明还涉及通过任意前述的硬盘悬臂材料的处理及成形而制成的硬盘悬臂。也就是说，本发明的硬盘悬臂材料可应用于形成作为HDD的主要构件的硬盘悬臂的材料。
上述术语“硬盘悬臂材料的处理及成形”通常包括每个需要的处理，例如通过蚀刻来成形构件，形成电路、电连接、机械连接，将其安装在外壳中，固定，各种安全确认处理步骤，及防蚀处理步骤等。以此方式所制造的硬盘悬臂包括符合高容量和高存取率所需的所有性质，如先前在本发明目的中所述。
如同先前所讨论，本发明使得提供满足高容量和高存取速率的硬盘驱动器悬臂、其基本结构部件、及其制造方法。更具体是，根据本发明，提供用于硬盘驱动悬臂的不锈钢基材，此硬盘驱动悬臂的构件，其在其基材上具有金属箔层，以及其制造方法，其在确保所述导电金属层和该基材上的聚酰亚胺绝缘层之间优良的粘合度的同时，又可兼具优良的蚀刻精确度，且使用不含危害环境的物质。
实例
接下来通过实际的实例来详细描述本发明的内容。
在此实施例中的导电金属层的厚度是通过利用扫描式电子显微镜(SEM)直接观察样品的截面而测量，该样品被掩埋在环氧树脂中并磨光。由此获得的显微影像相片中，可直接决定各个结构层的厚度。对一个样品，在不同的视野中，进行10次厚度量测，并接着计算其平均值。
在此实例中，测定的表面粗糙度Ra和Rz的仪器是使用VeecoInstruments Inc.所提供的NT1000型。
在不锈钢箔上施加镍触击镀层之后，通过电镀法形成纯铜层作为导电金属层，从而制造具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材。图1示出该不锈钢基材的镀铜表面的SEM图像。
使用SUS304不锈钢箔卷作为样品材料用于电镀导电金属层，该不锈钢箔卷的厚度为20微米，宽度为220微米，以及Ra和Rz分别为0.12微米和0.8微米。然后对该样品材料依序进行去脂清洗、镍触击镀敷、镀铜、水洗及干燥。在镍冲击镀敷中，使用瓦特浴槽(Watts bath)及氨基磺酸盐浴槽作为50℃浴槽，而在镀铜中，使用常温的硫酸铜浴槽，无添加增亮剂。在镀铜的过程中，电流密度设定为20A/dm2。
对于所得到的不锈钢基材上的导电金属层的厚度，该镍镀层的厚度为0.05微米，而铜镀层的厚度为2.5微米。对于其表面粗糙度，Ra为0.22微米，Rz为2.42微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜合金箔(18微米厚)而形成层叠体。因此，由此获得本发明的硬盘驱动悬臂材料。
在该层叠体的导电金属层和聚酰亚胺中间层之间的粘合强度为1.7kN/m，接着将其保持在恒温且恒湿度的烤箱中(80℃及80％湿度)中达14天。其结果为，其粘合强度变成0.9kN/m，这表示两个粘合强度都超过0.5kN/m，且是足够的。
也就是说，证实了，在此获得的硬盘驱动器材料包括用于新型硬盘驱动悬臂材料及高容量和高传输率的硬盘驱动器所需的所有性质，因为其显示了具有导电金属层和中间层的层叠体所需的充分的粘合强度。
第二实例
在不锈钢箔上施加镍触击镀层之后，通过电镀法形成银层作为导电金属层，并且由此制造具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材。
本实例使用与第一实例相同的不锈钢箔卷用于电镀导电金属层，然后对其依序进行去脂清洗、镍触击镀敷、镀银、水洗及干燥。在镍冲击镀敷中，使用瓦特浴槽(Watts bath)及氨基磺酸盐浴槽作为50℃浴槽，而在镀银中，使用常温的硫酸铜浴槽，无添加增亮剂。在镀银的过程中，电流密度设定为2A/dm2。
对于所得到的不锈钢基材上的导电金属层的厚度，该镍镀层的厚度为0.05微米，而该银镀层的厚度为1.4微米。对于其表面粗糙度，Ra为0.55微米，Rz为2.98微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜层(18微米厚)而形成层叠体。因此，由此获得本发明的硬盘驱动悬臂材料。
在该层叠体的导电金属层和聚酰亚胺中间层之间的粘合强度为1.0kN/m，接着将其保持在恒温度且恒湿度的烤箱(80℃及80％湿度)中达14天。其结果为，其粘合强度变成0.7kN/m，这表示两个粘合强度都超过0.5kN/m，且是足够的。也就是说，证实了，在此获得的硬盘驱动器材料包括用于新型硬盘驱动器悬臂材料及高容量和高转换率的硬盘驱动器所需的所有性质，因为其显示了具有导电金属层和中间层的层叠体所需的充分的粘合强度。
第三实施例
对不锈钢箔镀金，并且由此制造具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材。
使用SUS304不锈钢箔片作为样品材料用于电镀导电金属层，所述不锈钢箔片的厚度为20微米，宽度为100微米，以及Ra和Rz分别为0.12微米和0.8微米。然后对该样品材料依序进行去脂清洗、镀金、水洗及干燥。在镀金中，使用常温的硝酸/盐酸金浴槽，不含作为添加剂的增亮剂。在镀金的过程中，电流密度设定为1A/dm2。
对于所获得的不锈钢基材上的导电金属层的厚度，金镀层的厚度为0.15微米。对于其表面粗糙度，Ra为0.88微米，Rz为4.48微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜合金箔(18微米厚)而形成层叠体。因此，由此获得本发明的硬盘驱动悬臂材料。
在该层叠体的导电金属层和聚酰亚胺中间层之间粘合强度为0.8kN/m，接着将其保持在恒温度且恒湿度的烤箱(80℃及80％湿度)中达14天。其结果为，其粘合强度变成0.6kN/m，这表示两个粘合强度都超过0.5kN/m，是足够的。也就是说，证实了，在此获得的硬盘驱动器材料包括用于新型硬盘驱动悬臂材料及高容量和高转换率的硬盘驱动器所需的所有性质，因为其显示了具有导电金属层和中间层的层叠体所需的充分的粘合强度。
第四实例
对不锈钢箔和铜箔进行包覆轧制，并接着将其表面粗糙化，并且由此制得具有一层或多层导电金属层的不锈钢基材。
在包覆轧制中，使用SUS304不锈钢箔，其厚度为20微米，宽度和长度为100微米，及使用5微米厚的铜箔(与不锈钢箔相同的宽度和长度)，从而获得样品材料。然后对该样品材料进行表面粗糙化步骤，其中该样品保持在暗化还原剂(blackening reducing agent)HT-100(由Hitachichemical co.，Ltd.提供)，且在常温下维持5分钟，接着进行清洗及干燥。
所得到的不锈钢基材上的导电金属层的厚度为4.2微米，其表面粗糙度Ra为0.35微米，Rz为2.98微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜合金箔(18微米厚)而形成层叠体。因此，由此获得本发明的硬盘驱动悬臂材料。
在该层叠体的导电金属层和聚酰亚胺中间层之间的粘合强度为1.6kN/m，接着将其保持在恒温度且恒湿度的烤箱(80℃及80％湿度)中达14天。其结果为，粘合强度变成1.0kN/m，这表示两个粘合强度都超过0.5kN/m，是足够的。也就是说，证实了，在此获得的硬盘驱动器材料包括用于新型硬盘驱动悬臂材料及高容量和高转换率的硬盘驱动器所需的所有性质，因为其显示了具有导电金属层和中间层的该层叠体所需的充分的粘合强度。
第一对比实例
根据本发明第一实例的相同方法制造具有层叠结构的层叠体，不同之处在于，不实施镍触击镀敷，且电流密度设定为1A/dm2。
对于所获得的不锈钢基材的导电金属层的厚度，铜镀层的厚度为0.07微米，且其表面粗糙度Ra为0.20微米，Rz为2.22微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜合金箔(18微米厚)而形成层叠体。因此，由此获得该对比实例的硬盘驱动悬臂材料。
所述导电金属层和聚酰亚胺中间层之间的粘合强度太小，从而无法估测。
第二对比实例
根据本发明第一实施例的相同方法制造具有层叠结构的层叠体，不同之处在于，在硫酸铜浴槽中含增亮剂作为添加剂，用于在电镀纯铜中镀铜以作为导电金属层。添加大约0.05质量％的New Kuppelight 1000及0.1质量％的New Kuppelight 3000以作为增亮剂，二者都由Nihon Kagakusangyo Co.，Ltd.所提供。图2示出了根据本对比实例制造的该不锈钢基材的镀铜层的表面的SEM图像。
对于所得到的不锈钢基材的导电金属层的厚度，该镍镀层的的厚度为0.05微米，铜镀层的厚度为2.5微米。其表面粗糙度Ra为0.03微米，Rz为0.67微米。
使用该不锈钢基材，设置聚酰亚胺中间层(无粘合剂且厚度为10微米)和铜合金箔(18微米厚)而形成层叠体。从而，获得该对比实例的硬盘驱动悬臂材料。作为导电金属层的纯铜层和该聚酰亚胺中间层之间的粘合强度广泛地变化为0.7至1.4kN/m，接着将其保持在恒温度且恒湿度的烤箱(80℃及80％湿度)中达14天。其结果为，其粘合强度降低为0.3至0.5kN/m。
由以上明显得知，本发明第一至第四实例的优点及效果并无法由第一对比实例获得，因为第一对比实例所得到的导电金属层的厚度无法满足本发明的要求，并且无法由第二对比实例获得，因为第二对比实例无法满足本发明的表面粗糙度的要求。

Claims (42)

1.一种不锈钢基材，其具有在不锈钢基底上提供的一层或多层导电金属层，其中所述一层或多层导电金属层的总厚度为0.1至10微米，中心线平均表面粗糙度Ra为0.05至1微米，以及十点平均表面粗糙度Rz为1至5微米。
2.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述一层或多层导电金属层包括主要由电阻率等于或小于20μΩcm的至少一种金属构成的至少一层金属层。
3.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述一层或多层导电金属层包括主要由选自于以下的至少一种金属构成的至少一层金属层：铜、镍、银、金、铝、锡和锌。
4.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述一层或多层导电金属层包括主要由铜构成的第一金属层以及主要由除铜以外的导电金属构成的第二金属层。
5.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述不锈钢基底包括不锈钢箔，其厚度为等于或小于100微米。
6.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述导电金属层包括至少一种导电金属的镀层。
7.如权利要求6所述的不锈钢基材，其中所述镀层包括选自于以下的至少一种金属的镀层：铜、镍、银、金、铝、锡，锌及含上述任意金属的合金。
8.如权利要求6所述的不锈钢基材，其中所述镀层包括主要由铜构成的金属镀层。
9.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述导电金属层包括触击镀层和至少一种导电金属的镀层。
10.如权利要求9所述的不锈钢基材，其中所述触击镀层包括选自于以下的至少一种金属的镀层：铜、镍、银、金、铝、锡和锌。
11.如权利要求9所述的不锈钢基材，其中所述导电金属层包括主要由铜构成的一种金属。
12.如权利要求6所述的不锈钢基材，其中所述镀层为电镀层。
13.如权利要求9所述的不锈钢基材，其中所述镀层为电镀层。
14.如权利要求6所述的不锈钢基材，其中所述不锈钢基底包括不锈钢箔，其厚度为等于或小于100微米。
15.如权利要求9所述的不锈钢基材，其中所述不锈钢基底包括不锈钢箔，其厚度为等于或小于100微米。
16.如权利要求1所述的不锈钢基材，其中所述导电金属层包括一个或多个导电金属箔，其由至少一种导电金属构成，所述一个或多个导电金属箔通过包覆轧制处理被轧制到所述不锈钢基底的表面上，以及其中所述表面粗糙度为所述金属箔的顶表面的表面粗糙度。
17.如权利要求16所述的不锈钢基材，其中所述导电金属箔包括由选自于以下的至少一种金属构成的至少一种金属箔：铜、镍、银、金和铝。
18.如权利要求16所述的不锈钢基材，其中所述导电金属箔包括主要由铜构成的金属箔。
19.如权利要求16所述的不锈钢基材，其中所述不锈钢基包括不锈钢箔，其在包覆轧制之后的厚度为等于或小于100微米。
20.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求2的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
21.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求3的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
22.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求4的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
23.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求5的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
24.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求6的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
25.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求9的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
26.一种硬盘悬臂材料，其包括通过在根据权利要求16的不锈钢基材的导电金属层上依次设置绝缘层和金属箔层而形成的层叠结构。
27.如权利要求22所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括单层，该单层仅由聚酰亚胺基树脂构成，或者为主要由聚酰亚胺基树脂构成的树脂。
28.如权利要求24所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括单层，该单层仅由聚酰亚胺基树脂构成，或者为主要由聚酰亚胺基树脂构成的树脂。
29.如权利要求25所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括单层，该单层仅由聚酰亚胺基树脂构成，或者为主要由聚酰亚胺基树脂构成的树脂。
30.如权利要求26所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括单层，该单层仅由聚酰亚胺基树脂构成，或者为主要由聚酰亚胺基树脂构成的树脂。
31.如权利要求22所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括多层，该多层包括仅由聚酰亚胺基树脂构成的第一层和主要由聚酰亚胺基树脂构成的第二层。
32.如权利要求24所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括多层，该多层包括仅由聚酰亚胺基树脂构成的第一层和主要由聚酰亚胺基树脂构成的第二层。
33.如权利要求25所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括多层，该多层包括仅由聚酰亚胺基树脂构成的第一层和主要由聚酰亚胺基树脂构成的第二层。
34.如权利要求26所述的硬盘悬臂材料，其中所述绝缘层包括多层，该多层包括仅由聚酰亚胺基树脂构成的第一层和主要由聚酰亚胺基树脂构成的第二层。
35.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求27所述的硬盘悬臂材料而获得。
36.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求28所述的硬盘悬臂材料而获得。
37.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求29所述的硬盘悬臂材料而获得。
38.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求30所述的硬盘悬臂材料而获得。
39.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求31所述的硬盘悬臂材料而获得。
40.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求32所述的硬盘悬臂材料而获得。
41.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求33所述的硬盘悬臂材料而获得。
42.一种硬盘悬臂，其通过形成和加工如权利要求34所述的硬盘悬臂材料而获得。
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