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Suspensions CISFLEX® avec circuits pour disque dur

D'une technologie embryonnaire jusqu'au produit final

Les suspensions avec circuits pour disque dur (HDD) CISFLEX® de Nitto Denko jouent un rôle important dans le transfert de données vers et provenant du support d'enregistrement et dans le maintien de la hauteur des têtes de lecture à exactement 10 nm au-dessus du support grâce à leurs délicates caractéristiques de suspension.
Ce produit a été développé et commercialisé en interne sur la base d'une technologie de polyimide photosensible développée par Nitto Denko, combinée à d'autres technologies dans nos laboratoires.
CICFLEX

CISFLEX®

Chapitre 1 : Un jeune ingénieur étudie la technologie polyimide photosensible à l'université

En 1988, un jeune ingénieur de Nitto Denko (nommé à l'époque Nitto Electric Industrial Co., Ltd.) a été envoyé à l'université de Chiba. Bien que ce soit à la demande de l'ingénieur, qui avait conscience de son propre manque de compétences, c'était également parce que la société avait un fort désir de développer de nouvelles technologies nécessaires. Au cours des trois ans d'étude de son doctorat, il a développé une nouvelle technologie polyimide photosensible en utilisant des matériaux complètement nouveaux et de nouvelles fonctions photosensibles.
Le polyimide est largement utilisé en électronique, en raison de ses excellentes caractéristiques de résistance à la chaleur, d'isolation, de planéité et de protection contre les radiations-alpha. En ajoutant un générateur de photobase, qui est un agent de photosensibilisation, une base a été produite qui, lorsqu'exposée à la lumière, favorisait la dissolution du polyimide. Cela a ouvert de nombreuses nouvelles possibilités.

Chapitre 2 : Un facteur chance produit le polyimide à photosensibilité négative

En 1991, ce jeune ingénieur, de retour de l'université de Chiba à Nitto Denko, menait d'autres recherches concernant l'utilisation de cette nouvelle technologie de polyimide photosensible appliquée à différents produits. Comme nous l'avons déjà vu à la fin du chapitre 1, cette technologie utilisait une conception positive de matériau où le polyimide exposé à la lumière se dissolvait. C'était pourtant difficile à développer. Comme une base est produite lorsque le générateur de photobase est exposé à la lumière, un complexe est formé entre une base et un précurseur de polyimide, l'acide polyamique. Si ce matériau est ensuite développé dans une solution alcaline, le polyimide se dissout, laissant uniquement les zones qui n'ont pas été exposées à la lumière sur le substrat, pour produire une image « positive » (veuillez consulter la colonne de droite de la figure 1).
Cependant, avec les matériaux utilisés à l'époque, il n'y avait pas de différence adéquate dans la vitesse de dissolution entre les zones exposées et les zones non exposées, ce qui signifie que le motif résultant de ce phénomène était loin d'être idéal. En conséquence, il n'était pas possible d'utiliser cette technologie pour former les motifs fins requis sur les films de protection des pièces électroniques, qui était un des domaines dans lesquels nous espérions pouvoir commercialiser cette technologie. Les tests se sont poursuivis pour essayer d'obtenir la différence de vitesse de dissolution nécessaire pour produire les motifs fins requis.
La solution s'est présentée le 16 mars 1992. L'ingénieur effectuait une fois de plus des tests tard dans la soirée, se demandant pourquoi il était impossible d'obtenir des motifs positifs nets. « Je crois que je vais rentrer chez moi. » se dit-il et il laissa un échantillon dans le séchoir pendant qu'il allait fumer une cigarette. À son retour, en nettoyant, il sortit l'échantillon du séchoir et le développa de la manière normale. À sa grande surprise, c'était un négatif (la région exposée à la lumière n'était pas dissoute) et non pas une image positive.
Bien que ce principe soit devenu plus clair dans les jours suivants, en laissant l'échantillon dans le séchoir pendant une heure au lieu des dix minutes habituelles, une réaction chimique parasite inattendue se produisit dans le matériau photosensible après que la photoréaction soit terminée (les composés amines produits lors de la photoréaction du générateur de photobase) et la substance produite par la réaction était une substance insoluble thermiquement stable. De plus, il était prouvé de manière théorique que les composés amines produits par exposition à la lumière jouaient le rôle de catalyseur d'imidisation, avec l'acide polyamide exposé à la lumière impossible à dissoudre par la solution alcaline de développement. Bien sûr, la zone non exposée à la lumière était dissoute par la solution alcaline de développement en raison des résidus d'acide carbonique de l'acide polyamide (voir la colonne de gauche de la figure 1).
C'est de cette manière que le polyimide photosensible « négatif » a été créé.

Figure 1. Le principe de traitement de polyimide à photosensibilité positive et négative.

Chapitre 3 : Ciblage des suspensions de disque dur

Le polyimide photosensible rend possible la formation de motifs en utilisant un processus plus court.
Après développement de ce matériau dont nous pensions qu'il répondrait aux demandes du marché, nous avons mené une sérieuse étude de marché. Un de nos commerciaux de retour des États-Unis a fait équipe avec l'ingénieur et a parcouru le pays pour parler aux clients. Ils se sont non seulement adressés aux clients dans les industries électrique et électronique, mais également dans les secteurs médicaux.
Bien que les clients obtiennent de bons résultats avec le matériau, aucun produit particulier pour une application particulière ne se présentait. Bien que l'ingénieur ait une totale confiance dans la technologie, s'il ne trouvait pas de produit permettant une commercialisation réussie, il pensait qu'il ne pourrait pas s'acquitter de sa dette envers la société l'ayant envoyé à l'université. Au milieu de ces incertitudes, ils ont rendu visite à un fabriquant d'ordinateurs et ont été surpris par la grande quantité d'échantillons requis. Sentant que quelque chose de prometteur se préparait, ils sont retournés chez le fabriquant pour voir ce qu'il en était, mais le client a refusé de leur dire comment il utilisait le produit. Cependant, le commercial qui avait été aux États-Unis et qui disposait de beaucoup d'expérience dans les ventes et le marketing suspectait que le client utilisait les échantillons pour former des circuits directement sur les suspensions de disque dur. Nous avons plus tard découvert que c'était le cas et nous avons décidé de cibler notre attention sur cette application. Nous aurions raté cette opportunité si nous n'avions pas eu un commercial disposant d'une telle expérience qui connaissait en détail les secrets de l'industrie et ça a été une bonne leçon qui nous a montré que la technologie par elle-même n'est pas la clé de la commercialisation du produit.

Figure 2. Traitement des motifs de polyimide Le polyimide photosensible rend possible la formation de motifs en utilisant un process plus court.

Figure 3. L'intérieur d'un disque dur typique

À l'époque, le rôle des suspensions de disque dur était simplement de maintenir la tête magnétique ; les données étaient transférées par des câblages séparés. Cependant, comme les disques durs augmentaient en capacité, devenaient plus rapides, et plus compacts, la limitation de l'utilisation de fils de l'assemblage manuel devint apparente. Il y avait la possibilité de former des circuits directement sur la suspension maintenant les têtes magnétiques et l'utilisation de polyimide photosensible comme couche d'isolation résoudrait ce problème (voir figures 2 et 3).

Chapitre 4 : Projet de recherche et développement dans toute la société pour combiner la technologie.

Bien que le polyimide lui-même soit bien sûr essentiel, sans l'utilisation d'autres technologies la commercialisation de ce produit aurait était impossible. Afin de commercialiser ce produit avec succès, d'autres technologies telles que le dépôt par pulvérisation, étaient nécessaires, et pour les combiner avec la technologie de base, tous les groupes de la société ont travaillé ensemble. Au début du projet, les ingénieurs de chaque département de la société se sont réunis pour établir quelles technologies seraient nécessaires à la commercialisation. Bien que de nombreuses difficultés aient été rencontrées et que le projet ait pris un an de plus que prévu, la commercialisation a eu lieu en 1998. Au cours des trois années qui ont suivi, le produit a bouleversé le marché, résultant en une transition de 100 % des suspensions de disque avec câblage vers les suspensions de type circuit. Au même moment, nous avons bénéficié du soutien enthousiaste de nombreux fournisseurs de matériaux et de pièces détachées et avons été en mesure de lancer ces opérations en tant que branche indépendante.

Chapitre 5 : Une technologie prouvée et la persistance se combinent pour créer un cycle positif

Transformer un concept technologique en nouveau produit est la tâche de chercheurs et en réalité c'est un process semé d'embûches. Cependant, l'ingénieur qui était responsable de la supervision de ce concept depuis le développement de la technologie matérielle jusqu'à la commercialisation maintient qu'il n'a ressenti aucune incertitude particulière lors de ce processus.
« J'avais confiance dans la technologie et je persévérais, mais dès que j'avais le moindre problème les autres m'aidaient rapidement. »
À propos de toutes les longues soirées de travail il déclare « c'était intéressant parce que c'était quelque chose que j'avais envie de faire. »
Bien que les clients aient parfois été critiques, il a transformé sa déception en énergie positive et a continué. Au final, et plus de dix plus tard, il est toujours en contact avec nombre de ces personnes.
Si quelqu'un développe une technologie en laquelle il a confiance et y travaille de manière persistance, cela doit mener dans une direction positive.
Le fait qu'il ait bénéficié du support enthousiaste de la direction et ait été en mesure de trouver un environnement favorable dans lequel les jeunes chercheurs peuvent travailler à la réalisation de leur potentiel étaient probablement des facteurs influents.
Depuis cette époque, la recherche concernant CISFLEX® impliquant de nombreuses personnes se poursuit au quotidien et il est attendu qu'à l'avenir, avec l'apport de nouvelles technologies, le produit continuera d'évoluer pour répondre aux besoins changeants du marché.

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