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CISFLEX® HDDs 專用電路懸架

從種子科技到產品

能夠在記錄介質之間來回的數據傳輸,以及維持記錄介質上方飛行高度為一分鐘 10nm,是由於 Nitto Denko's CISFLEX® 硬碟驅動器(HDDs)專用電路懸架的精巧彈簧具有優良的特性,扮演著重要角色。
本產品為公司自行研發與銷售的項目,以感光性聚酸亞胺種子技術為基礎,Nitto Denko 實驗室結合了其他技術共同研發而成。
CICFLEX

CISFLEX®

第 1 章: 年輕工程師在大學學習感光性聚酸亞胺技術

1988 年,Nitto Denko 某位年輕工程師(當年稱之為 Nitto 電氣工業公司) 被派遣至了千葉大學。 這是出於工程師本人的要求,因為他感覺自身能力不足,但這同時也是公司強烈希望能研發出必要的全新技術。 在三年博士課程期間,這位工程師利用新材料與感光功能,發明了新的感光性聚酸亞胺技術。
聚酸亞胺憑藉優異的耐熱性、絕緣性、平坦度和 α-射線遮蔽特性,廣泛應用於電子產品。 透過添加光產鹼劑(感光劑的一種),在暴露於光線下時產生鹼,其設計目的是促進聚酸亞胺的溶解。 這項技術開創了許多新的可能性。

第 2 章: 幸運的突破,製造出了負型感光性聚酸亞胺

1991 年,這位年輕工程師離開千葉大學回到了 Nitto Denko,進一步研究如何使用最新感光性聚酸亞胺技術製造各種產品。 在第 1 章結尾,我們已經看到這項技術運用了正性材料設計,將聚酸亞胺曝露光線下時,聚酸亞胺會溶解。 然而,事實上研發的過程困難重重。 將光產鹼劑暴露於光線下時會產生鹼,鹼與聚酸亞胺前體之間會形成一種複合物,這就是聚酸亞胺酸。 如果本材料置於鹼性溶液進行顯影,聚酸亞胺會溶解,只留下基板未曝光區域,產生一種「正型」圖像(請參閱圖 1 右方欄位)。
然而,就當時使用的材料而言,曝光區域和未曝光區域之間的溶解速度並無明顯差異,說明此現象造成的圖案,幾乎無法稱得上是理想的圖案。 因此,使用這項技術形成電子部件保護膜必備的精細圖案,這是不可能的,雖然我們曾寄希望於這項技術能成為商業化技術。 重複進行實驗以釐清溶解速度的差異,這差異對於產生精細圖案至關重要。
1992 年 3 月 16 日,答案終於出現。 工程師再次實驗到深夜,仍然不知道為何無法出現潔淨的正型圖案。 他對自己說,「我先回家好了,」然後起身抽支菸,將曝光樣品留在烘箱裡。 回來後,他在清潔時從烘箱拿出樣品,以正常方式進行顯影處理。 讓他非常驚訝的是,出現的負型圖案(曝光區域未發生溶解),而不是正型。
雖然這項原理在日後變得日漸明確,將樣品置於烘箱中一小時,而非一般的只有十分鐘,在經過光化反應發生之後(經由光產鹼劑光化反應所產生的胺化合物)感光材料產生了意外的化學副作用,接著透過該作用生成的物質,即為具有熱穩定性的不溶物質。 此外,經理論證明,藉由曝露光線下而產生的胺化合物可用作酸亞胺化催化劑,只是已曝光的聚酸亞胺酸無法溶解於鹼性顯影溶液。 當然,由於聚酸亞胺酸的碳酸殘留物(請參閱圖 1 左方欄位),未曝光區域溶解於鹼性顯影溶液。
依此方式,「負型」感光性聚酸亞胺就此完成。

圖 1。 正負型感光性聚酸亞胺的處理原則。

第 3 章: 重心對準 HDD 懸架

感光性聚酸亞胺能夠較快形成圖案。
完成這個材料顯影處理之後,我們認為能符合市場期望,隨即進行了一系列市場調查。 自美剛返國的一位公司業務人員與這位工程師組成團隊,到全國各地與顧客進行對談。 採訪的對象不僅包括電氣及電子各產業的顧客,還有醫療相關產業的顧客。
對顧客而言,雖然材料一直都達到良好表現,但未能推出任何具有特別用途的特殊產品。 雖然工程師對於這項技術充滿信心,但除非他能交出一項能成功商業化的產品,否則就覺得無法再繼續面對公司當初送他回校進修的美意。 經過一連串辛苦奮鬥,大家拜訪到一家電腦製造商,而廠商提出了大量樣品要求,讓人感到驚訝。 讓人感受到希望就在眼前發生,工程師回到這家公司,想問清楚他們將樣品作何用途,但對方拒絕告知。 然而,曾經在美國待過且具備豐富銷售與市場行銷經驗的業務人員,懷疑廠商是將這樣品直接製作 HDD 懸架上的電路。 我們後來發現,真的是這種情況,於是決定集中全力投入這類應用產品的研發。 如果我們沒有這些具豐富經驗、充分瞭解業界內幕的業務與行銷人員,我們就會錯失此大好機會,這是一次很好的教訓,顯示技術本身並非產品商品化的關鍵。

圖 2。 聚酸亞胺圖案處理 感光性聚酸亞胺能夠 較快形成圖案。

圖 3。 一般 HDD 內部

這時,HDD 懸架的角色只是夾住磁頭,並另用電線傳輸資料。 然而,由於 HDD 變得更大、速度更快及更加輕巧,利用電線進行手動組裝的局限性迅速浮現。 在懸架上直接組成電路,夾住磁頭並利用感光性聚酸亞胺為絕緣層,有可能解決這種問題(參閱圖 2、圖 3)。

第 4 章: 動員公司參與研發計劃,目標是結合科技

雖然感光性聚酸亞胺本身不可或缺,但不使用其他技術就無法完成這類產品的商業化。 為成功達成產品商業化,有必要考慮結合如噴濺與塗佈等其他技術,同時,為了將這些技術與基本技術結合為一體,集團所有公司必須共同合作。 計劃一開始,公司各部門工程師就聚集起來,確定哪些技術為商業化必要條件。 雖然遭遇了許多困難,本計劃比預期多花了 1 年時間,也終於在 1998 年完成了商業化的目標。 接下來經過三年時間,產品如狂風般橫掃市場,導致 100% 完全轉型,從傳統型電線懸架轉換成電路型懸架。 在這段時間裡,我們有幸獲得了眾多材料、設備與零件供應商的熱烈支持,並能以獨立經營之姿,另行拓展業務。

第 5 章: 結合成熟技術與堅強毅力,開創良性循環成果

從發想某一技術概念直到完成新產品,這是研究人員的職責,但在現實中,這個過程充滿了風險。 然而,概念從材料技術發展到商業化,負責監督這項工作的工程師說,他在整個過程中沒有特別感到任何不確定性。
「我對自己的技術和毅力有信心,但每當我有困難,其他人都會馬上提供協助。」
至於勤奮不懈努力與熬夜工作,他表示,「我樂在其中,因為這是我想做的事。」
雖然顧客有時相當嚴格批評,但他將失望轉變成正面能量,繼續奮鬥不懈。 因此,即使過了十多年,他仍然與這些顧客維持著良好的關係。
開發自己有信心的技術並且堅持到底,那麼事情就會朝著積極的方向前進。
他獲得了管理階層的熱烈支持,並提供了一個有利於年輕研究人員努力工作、發揮潛力的環境,這也可能是推動計劃成功的因素。
從那時起,有關 CISFLEX® 的研究讓眾多人員持續每天的工作,預期未來,新技術的加持之下,本產品將繼續進步發展,以滿足永遠求新求變的市場需求。
  

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