[发明专利]用于硬盘驱动器悬挂元件的铜合金箔

说明书

本发明涉及一种具有高强度和高导电性的铜合金箔，更为具体地说涉及一种用于硬盘驱动器悬挂元件上的导体，即能通过它来高速传输信号的铜合金箔。

硬盘驱动器用作计算机的存储设备。硬盘驱动器包括读取记录于磁盘上信息的磁头和在该元件前端用于支持该磁头的支架元件。该支架元件由不锈钢片制成并在它的后端围绕一根轴可旋转地被悬挂，下文称其为悬挂元件。当用磁头读取磁盘上的信息和写入信息时，该悬挂元件围绕该轴旋转，并朝预定的点移动。如此进行信号的输入和输出。最近为使计算机小型化和增加可靠性，要求扩充硬盘的容量和加大信号的传输速度。因此，要求包括悬挂元件和磁头的系统提高导体的排列密度、定位的精确性、导电性等。目前硬盘的磁道宽度为2μm，而磁头的定位精确性为0.2μm或更小。    

参照图1，显示了硬盘驱动器悬挂元件前端的平面图。通制将金属线用作导体，将其排列在支持硬盘磁头的悬挂元件上。但是，铜合金箔1可以获得高度的尺寸精确性，而且导体间的连接与操作是容易的。此外，与这些金属线相比其生产成本是低的。因此，目前比常规的金属线更为经常使用的导体为18μm厚的通过树脂3如聚酰亚胺粘结在悬挂元件2上的铜合金箔。

通过以下方法生产该悬挂元件。首先，通过聚酰亚胺将铜箔和衬底如约0.020mm厚的不锈钢片(SUS 304等)热粘结以形成三层叠层板结构。然后将该叠层板结构进行蚀刻以去除铜箔、不锈钢片衬底等和聚酰亚胺的特定部位。结果提供了具有预定形状的悬挂元件和导体。该蚀刻是由该铜合金箔和不锈钢片衬底的双面进行的。不含有经蚀刻除去的不锈钢片衬底的铜箔与聚酰亚胺的双层叠层板、不含有经蚀刻除去铜合金箔的聚酰亚胺树脂与不锈钢衬底的双层叠层板，和铜合金箔、聚酰亚胺与不锈钢衬底的三层层叠板共存于蚀刻后的元件中。

用作导体的铜合金箔要求以下的性能。首先要求高的强度，以使该箔在叠层片生产过程和磁头组配过程中不发生变形或断裂。该铜合金箔在该叠层板生产过程的热粘结和片叠层期间发生热膨胀和收缩。如果这种热膨胀和收缩与聚酰亚胺和不锈钢片的尺寸变化不匹配，贝铜合金箔在片叠层过程中或在其后的蚀刻过程之后发生挠曲。在这种情况下，不利于提供该硬盘驱动器的悬挂元件的尺寸精确性。

将Cu-Ni-Si合金用于电或电子部件是已知的。在日本专利No.2,651,122中提出的用于电或电子部件的Cu-Ni-Si合金的生产方法涉及一种铜合金的生产，该合金含有4.1-10wt％的Ni、1.0-1.5wt％的Si、0.2wt％或更少的Mn、和1.0wt％或更少的Zn，其S含量为15ppm或更少，其余为Cu和不可避免的杂质。在950-1000℃下保持1分钟或更长时间的条件下对该合金进行固溶热处理，然后将其至少保持在300-600℃的范围内以10℃/秒或更快的冷却速度冷却。随后以50％或更高的加工度冷轧。再在450-550℃下进行热处理1-30分钟。接着以30-80％的加工度进行冷轧。然后在380-440℃下热处理5-180分钟。在该方法中进行两个阶段的热处理。先在450-550℃下进行热处理和随后在380-440℃下进行热处理是基于以下的原因。在在先的热处理中促进了沉淀和诱导了再结晶。在随后的热处理中形成了细沉淀物以提高强度和导电性。在各热处理之前进行冷加工是基于以下原因。在第一次热处理之前的冷加工的目的在于促进第一次热处理中的再结晶。在第二次热处理之前的冷加工的目的在于诱导加工硬化和促进第二次热处理中的再结晶。日本专利No.2,651,122所述的性能为抗拉强度、延展性和导电性。在该日本专利中既未描述热膨胀系数也未描述热膨胀和收缩。

本发明者进行研究，确定了铜合金、不锈钢衬底和聚酰亚胺在热处理的作用下是如何膨胀和收缩的。其结果是，已发现该铜合金箔和不锈钢衬底的热膨胀和收缩是不可逆的。也就是说，当对这些材料进行热和冷周期并回复到最初的温度时，这些材料的尺寸不会回复到热周期之前的状态。因此与最初的尺寸相比，这些材料可以偶尔发生膨胀和收缩。进一步研究的结果是，发现了铜合金的这种不可逆的尺寸变化与由于使轧制引起的晶格缺陷减少的过程有关。也就是说，在由于加热使晶格缺陷减少时，发生了尺寸变化。