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CISFLEX® 硬盘驱动器电路集成悬架

从种子技术到产品

Nitto Denko 的 CISFLEX® 硬盘驱动器 (HDD) 电路集成悬架得益于灵敏的弹性特征,在记录介质和保持飞行高度(在记录介质之上以每分钟 10 纳米的速度飞行)之间发挥着巨大的作用。
Nitto Denko 基于光敏聚酚亚胺种子技术以及结合我们实验室内的其他技术研发了该产品,并且在国内市场对其进行了商业化。
CICFLEX

CISFLEX®

第 1 章: 年轻工程师在高校进修光敏聚酚亚胺技术

1988 年,Nitto Denko(即当今的 Nitto Electric Industrial Co., Ltd.)的一位年轻工程师 前往千叶大学进修。 虽然前往千叶大学进修是工程师自己的请求,因为他觉得自己能力还不足,但研发新技术也是 Nitto Denko 的强烈愿望。 在三年的博士学习生涯中,他使用全新的材料和光感功能研发出了新型敏聚酚亚胺技术。
由于聚酚亚胺具有较高的耐热性、绝缘性、均匀性以及 α 射线屏蔽性,因此在电子设备中广泛使用。 添加光产碱(一种光感剂)并将其置于光线下,会产出一个基底,该基底可促进聚酚亚胺的分解。 此性能为新技术的发展创造了许多机会。

第 2 章: 偶然发现了负性光敏聚酚亚胺

1991 年,这位年轻的工程师从千叶大学毕业回到 Nitto Denko 之后,又开始对各种产品中的新型光敏聚酚亚胺技术展开了进一步研究。 如第一章结尾所述,该技术采用正性材料设计,此设计中的聚酰亚胺在曝光后会发生溶解。 但是,真正发展起来还是困难重重。 由于将光产碱曝光后会产生基底,因此在基底和聚酰亚胺前体之间会产生一种复合物,即聚酰胺酸。 如果将该材料置于碱性溶液中,聚酰亚胺就会发生溶解,此种情况下,在被粘合体上只有未曝光的地方会产生“正性”图片(请参见图 1 中右栏)。
但是,就本实验中的材料而言,曝光区域和未曝光区域在溶解速度上无明显差异,这就意味着此种现象中的图案并非理想图案。 因此,这项技术可能不适用于生成电子零件保护膜所需的精美图案,而这是可通过技术进行商业化的领域之一。 为了找出溶解速度上的差异(这对于产生精美图案必不可少),研究人员反复进行实验。
终于,他们在 1992 年 3 月 16 日找到了理想的实验结果。 工程师又一次彻夜进行实验,他依旧想弄清楚,为什么无法获得清晰的正性图案。 “我觉得我应该回家了,”他自言自语道,把暴露的样品放在干燥器后吸着烟走出了实验室。 再次回到实验室后,他一边清理一边从干燥器中取出样品,并像往常一样开始研究。 让他大吃一惊的是,这个样品是负性图案(曝光区域未溶解),不再是正性图案。
这项发现的原理很快就可以揭晓,将样品在干燥器中放置一个小时而非往常的十分钟,在光化反应(光产碱发生光化反应后形成胺类化合物)之后,就会在光敏材料上发生意想不到的化学副反应,而该反应产生的物质就是一种热稳定的不溶物质。 此外,理论证明,当胺类化合物曝光时就会变成一种氧化催化剂,只有曝光的聚酰胺酸不会在碱性显影剂的作用下溶解。 当然,未曝光区域在碱性显影剂的作用下因为聚酰胺酸的碳酸残留才发生了溶解(请参阅图 1 的左列)。
在此种方法下,我们得到了“负性”光敏聚酰亚胺。

图 1 正负性光敏聚酚亚胺的加工原理。

第 3 章: 聚焦 HDD 悬架

光敏聚酰亚胺有望简化图案生成工艺。
在成功研发出此种我们认为可以满足市场需求的材料后,我们开展了一系列市场调查。 其中一位刚从美国回来的销售员协助工程师一起与全国各地的客户进行商谈。 他们与客户的商谈内容不仅涉及电子电气行业,还涉及医学行业。
虽然此种材料依然能一如既往地为客户创造效益,但是并没有某个特定产品应用于某个特定领域。 虽然工程师在技术方面信心十足,但是如果他不能研发出可以成功商业化的产品,那么他就无颜面对将他送往高校进修的公司。 在进退两难间挣扎时,他们拜访了某位电脑制造商,而这位制造商对样品的大量需求让他们感到吃惊。 意识到希望的光芒后,他们回到公司进行具体了解,但是他们并没有说明样品的具体用途。 但是,从美国回来的销售员凭借自己在销售和市场方面丰富的经验断定,他们可能用这些样品直接制作 HDD 悬架上的电路。 后来事实证明确实如此,此后,我们决定将主要精力集中在产品应用上。 如果没有这位在销售和市场方面具有丰富经验且又对行业来龙去脉了解透彻的销售员,我们可能会错失良机,同时,这对我们来说也是一个很好的教训,让我们明白了产品的商业化不能单凭技术。

图 2 聚酰亚胺图案加工 光敏聚酰亚胺有望 简化图案生成工艺。

图 3 典型 HDD 内部结构图

那时,HDD 悬架仅用于保存磁头,用单独的电线传输数据。 但是,随着 HDD 的容量不断加大,更快速以及更轻巧,使用电线手工组装的缺点很快就变得异常明显。 我们可以通过在保存磁头的悬架上直接形成电路,并使用该光敏聚酚亚胺作为绝缘层,从而达到解决该问题的目的(见图 2 和 3)。

第 4 章: 全公司技术大融合攻克研&发项目

毋庸置疑,光敏聚酚亚胺是重中之重,但如果没有结合使用其他技术,该产品的商业化根本就不可能实现。 为了使该产品成功实现商业化,溅射涂膜法等其他技术也起到了非常重要的作用,而且为了将这些技术与核心技术相结合,所有集团公司上下齐心,通力合作。 项目伊始,公司每个部门的工程师共同商定产品商业化需要哪些技术。 虽然他们遇到的困难不计其数,而且该项目比预期延长了一年的时间,但终于在 1998 年成功实现了商业化。 在之后三年中,该产品像暴风雨般席卷了整个市场,100% 地从传统的线悬架过渡到了电路悬架。 在此期间,我们受到了各种材料、设备和零件供应商的大力支持,并且可以将这项业务作为一个独立模式经营。

第五章: 可靠的技术 + 不懈的毅力 = 良性循环

研究人员的职责是将一项技术理念应用于新产品,但实际上,这一过程充满了风险。 然而,从材料技术研发到商业化的整个过程中,对该理念进行监督的工程师认为自己在整个过程中并没有感觉到迷茫和无助。
“我对技术充满了信心,而且我对自己的毅力也深信不疑,不管我在什么时候遇到困难,其他人都会立刻伸出他们的援助之手。”
对于这项持续时间较长的艰难工作,他昨天晚上说道:“因为我在做自己喜欢做的事情,所以我感到很愉快。”
虽然有时客户非常挑剔,但他会将沮丧的情绪转化为一种正能量,继续进行他的工作。 皇天不负有心人,10 年以后的今天,他依然与那些挑剔的客户保持合作关系。
如果一个人在自己充满信心的领域发展一项技术,并且能够持之以恒,就一定会走向成功。
此外,他得到了管理部门的大力支持,可以为年轻的研究人员提供一个可以施展才华的有益平台,这可能也是他获得成功的一个重要因素。
从那时起,有关 CISFLEX® 且涉及人员较多的研究每天依然照常进行,而且我们希望将来,通过更多的新技术能使我们的产品进一步完善,以不断满足市场不断变化的需求。
  

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