CN100338651C - 磁头、磁头悬架组件、磁性再现设备以及制造磁头的方法 - Google Patents

Abstract

一种在磁性记录介质附近使用的磁头，其特征在于该磁头包括：基片(4)；紧密接触层(3)，叠放在基片上；以及保护层，叠放在紧密接触层之上并且面对磁性记录介质，其中，保护层包括：利用过滤阴极真空电弧(FCVA)工艺在第一偏压下在紧密接触层上叠放叠层材料形成的第一层(2)；以及利用FCVA工艺在比第一偏压高的第二偏压下在第一层上叠放叠层材料形成的第二层(1)。

Description

磁头、磁头悬架组件、磁性再现设备以及制造磁头的方法

技术领域

本发明涉及一种在磁盘驱动器如硬盘驱动器(HDD)中使用的磁头，一种在其上安装了这种磁头的磁头悬架组件(suspension assembly)以及一种磁性再现设备。

背景技术

通常，在用于硬盘驱动器等的磁头的表面形成用于防止磨损的保护膜(例如，见序列号为2002-279605的日本专利申请)。在该文献所描述的技术中，通过溅射工艺在磁头的基片上形成硅膜，通过CVD工艺在硅膜上形成DLC膜，并且通过过滤阴极真空电孤(filtered cathodicvacuum arc，FCVA)工艺在DLC膜上形成ta-C膜。因此，减少了ta-C膜的缺陷。

此外，在磁头的空气承载面(air bearing surface，ABS)上形成作为紧密接触层的硅膜，并且在某些情况下通过FCVA工艺在硅膜上形成保护膜。在这种情况下，当为了提高硬度而施加较高的偏压时，硅膜会与碳(C)膜混合，并且，Si会向磁头的表面层移动。因此，耐磨性能下降。

在序列号为2002-279605的日本专利申请中，除了FCVA工艺以外，还使用了CVD工艺。因此，需要两个薄膜形成设备，因而缺点在于降低了大批量生产能力并且增加了成本。

发明内容

如上所述，需要能够利用FCVA工艺方便地形成耐磨性能优越的保护膜的方法。

本发明的目的是提供：具有优越的耐磨性能的保护膜的磁头；配备有这种磁头的磁头悬架组件；磁性再现设备；以及制造磁头的方法。

按照本发明的一个方面，提供了一种在磁性记录介质附近使用的磁头，该磁头包括：基片；叠放在基片上的紧密接触层；以及叠放在紧密接触层之上并且面对磁性记录介质的保护层，该保护层包括：通过利用过滤阴极真空电弧工艺在第一偏压下在紧密接触层上叠放叠层材料形成的第一层；以及通过利用过滤阴极真空电弧工艺在比第一偏压高的第二偏压下在第一层上叠放叠层材料形成的第二层。

按照本发明，可以提供：具有优越的耐磨性能的保护膜的磁头；配备有这种磁头的磁头悬架组件；以及磁性再现设备。

附图说明

被引入说明书并且构成了说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，附图与上述的发明内容以及以下对实施例进行的详细说明一起用来解释本发明的原理。

图1为示出了按照本发明的实施例的，在其上能够安装磁头的硬盘驱动器的透视图；

图2为从磁盘侧观察时，来自图1的硬盘驱动器中的致动臂155的磁头部件160的端部的放大透视图；

图3为按照本发明的一个实施例的磁头的示意图；

图4示出了在偏压被设定为0V和100V的情况下，对保护膜的结构进行测量的结果；并且

图5示出了偏压与硬度之间的关系。

具体实施方式

图1为示出了按照本发明的实施例的，在其上能够安装磁头的硬盘驱动器的透视图。按照本发明的磁头可以安装在用于读取利用磁性记录在磁性记录介质上的数字数据的磁性再现设备上。作为磁性记录介质，典型的是内置在硬盘驱动器中的盘片。此外，按照本发明的磁头可以安装在磁性记录/再现设备上，其中，磁记录/再现设备还具有将数字数据写入磁性记录介质的功能。

在图1的硬盘驱动器150中，利用旋转的致动器移动磁头。在图1中，用于记录的盘介质200安装在主轴152上。由电动机(没有示出)响应来自驱动装置控制部分(没有示出)的控制信号，使这个盘介质200沿着箭头A的方向旋转。注意，可以提供多个盘介质200，这种类型的装置称为多盘片式。

磁头滑块153被固定在薄膜悬架154的端部，并且，将信息存储在盘介质200上，或者再现记录在盘介质200上的信息。按照本实施例的磁头安装在磁头滑块153的端部附近。

当盘介质200旋转时，磁头滑块153面向介质的表面(ABS)从盘介质200的表面浮起一定的高度。注意，本发明的磁头可以应用于滑块与盘介质200相接触的所谓接触运行式设备。

悬架154与具有线架部分(没有示出)的致动臂155的一端连接，线架部分用于固定驱动线圈(没有示出)等。致动臂155的另一端配备有音圈电动机156，音圈电动机156是一种直线电动机。音圈电动机156包括绕在致动臂155的线架部分上的驱动线圈(没有示出)和磁路，在磁路中，以使永久磁铁通过线圈面对一个相对的轭的方式布置永久磁铁。

致动臂155由布置在主轴157的上、下两部分上的球轴承(未示出)支撑，支撑的方式是音圈电动机156能够使之自由地旋转/滑动。

图2为从介质侧观察时，来自图1的硬盘驱动器中的致动臂155的磁头部件160的端部的放大透视图。在图2中，磁头部件160具有致动臂155。致动臂155的一端连接悬架154。磁头滑块153固定在悬架154的端部。悬架154具有用于对信号进行写和读的引线164。引线164与安装在磁头滑块153中的磁头的每个电极电气连接。引线164还与每个电极片165连接。

图3为按照本发明的一个实施例的磁头的示意图。在图3中，基片4、硅膜3、下层四面体非晶碳(tetrahedral amorphous carbon，ta-C)薄膜2以及上层ta-C薄膜1等按照所述顺序叠放。在这些薄膜中，ta-C薄膜1面对盘介质(没有示出)。通过溅射工艺形成硅膜3。通过FCVA工艺形成下层ta-C薄膜2和上层ta-C薄膜1。

FCVA工艺是一种薄膜形成方法，其中允许目标进行电弧放电，由此生成经过电离的粒子，并且仅将这样的粒子引导到基片4上。由于与等离子体同时生成的杂质被位于目标与基片4之间的具有三维结构的过滤器(没有示出)捕获，因此可以形成高纯度的ta-C薄膜。此外，可以形成具有很高密度和硬度的ta-C薄膜。

在FCVA工艺中，当施加偏压时，可以提高薄膜的硬度。偏压加在基片4上。通过电孤放电产生的碳离子被偏压加速，并且键合到硅膜3上。在这种结构中存在sp2键和sp3键，并且，键之间的比例随偏压改变。sp2键构成了石墨结构，而sp3键构成了金刚石结构。

当偏压增加时，sp3键的比例增加。因此，可以进一步提高保护膜的硬度。但是，当偏压增加而使碳离子加速过多时，会在硅膜3中混入碳，Si会向表面层移动，并且耐磨能力会下降。

为了解决这个问题，在本实施例中，首先将偏压设为零(地电位)，通过FCVA工艺在设置在基片4上的硅膜3上形成下层ta-C膜2。当偏压被设为零时，可以防止碳混入硅膜3。

图4示出了在偏压被设定为0V和100V的情况下，利用俄歇电子能谱(auger electron spectroscopy，AES)对保护膜的结构进行测量的结果。在图4中，横轴的左侧对应于保护膜的前表面侧，横轴的右侧对应于基片4侧。由图可见，在偏压为100V的情况下(图中的实线)，Si曲线在左侧有一个很宽的峰。这说明在前表面附近存在大量Si，即，引起了混合。

另一方面，可以看出，在偏压为零的情况下(图中的虚线)，在前表面附近几乎不存在Si，并且，Si存在于保护膜的下面。这个实验结果已经证明，当偏压设定为0V时，能够防止硅膜的原子与ta-C薄膜的原子混合。

此外，在零偏压下难以得到足够的硬度。为了解决这个问题，在较高的偏压下，在下ta-C薄膜层2上形成上ta-C薄膜层1。即，当使保护膜形成为双层结构时，可以提高硬度。图5引用了期刊“Non-Crystalline Solids”164到166(1993)的1111到1114页中的图1，并且从中可见，在100V的偏压附近，得到最高硬度。

在本实施例中，如上所述，通过溅射工艺在磁头的基片4上形成硅膜3。接着，在零偏压下通过FCVA工艺在硅膜3上形成下层ta-C薄膜2，并且由此防止了下层ta-C薄膜2与硅膜3混合。另外，在高偏压下通过FCVA工艺在下层ta-C薄膜2上形成上层ta-C薄膜1。

因此，使碳保护膜形成双层结构。即，碳保护膜具有在零偏压下通过FCVA工艺形成的第一层以及在高偏压下通过FCVA工艺形成的第二层。根据偏压，第一层与第二层具有不同的结构，并且，第二层具有比第一层更高的硬度。在这种结构中，由于在低偏压下形成与硅膜紧密接触的第一层，因此第一层与硅膜不混合。由于通过第一层使第二层与硅膜分开，因此第二层与硅膜不混合。因此，能够形成具有出色的耐磨性能的保护膜。此外，由于可以仅利用FCVA工艺形成保护层，因此，不影响批量生产能力。

如图1和图2所示，当利用图3的磁头来实现硬盘驱动器时，与现有的硬盘驱动器相比，可以实现提高了耐磨性能的硬盘驱动器。此外，进一步提高了磁记录密度，并且能够进一步提高记录容量。因此，可以提供：具有优越的耐磨性能的保护膜的磁头；配备有该磁头的磁头悬架组件；磁性再现设备；以及制造该磁头的方法。

对于本领域技术人员来说，另外的优点和修改是显而易见的。因此，在其更广的方面，本发明不限于这里所示出和描述的具体细节和典型实施例。因此，在不脱离由所附权利要求以及它们的等价物所限定的总的发明概念的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。

Claims (12)

1.一种磁头，在磁性记录介质附近使用，其特征在于该磁头包括：

基片(4)；

紧密接触层(3)，叠放在所述基片上；以及

保护层，叠放在所述紧密接触层之上并且面对所述磁性记录介质，

所述保护层包括：

通过利用过滤阴极真空电弧工艺在第一偏压下在所述紧密接触层上叠放叠层材料形成的第一层(2)；以及

通过利用过滤阴极真空电弧工艺在比第一偏压高的第二偏压下在所述第一层上叠放叠层材料形成的第二层(1)。

2.如权利要求1所述的磁头，其特征在于所述第一偏压是地电位。

3.如权利要求1所述的磁头，其特征在于所述紧密接触层是硅膜，而所述保护层是ta-C膜。

4.如权利要求3所述的磁头，其特征在于通过按照溅射工艺在所述基片上叠放硅来形成所述硅膜。

5.如权利要求3所述的磁头，其特征在于所述第二层包含具有比所述第一层更多的sp3键的碳。

6.一种磁头悬架组件，其特征在于包括如权利要求1到5中的任何一项所述的磁头，以及支撑机构(154)，用于以使磁头面对磁性记录介质的记录表面的方式支撑所述磁头。

7.一种磁性再现设备，用于利用磁头读取记录在磁性记录介质上的磁信息，该设备的特征在于包括如权利要求6所述的磁头悬架组件(60)。

8.一种制造磁头的方法，所述磁头在磁性记录介质附近使用并且包括：基片，叠放在所述基片上的紧密接触层，以及叠放在所述紧密接触层之上并且面对所述磁性记录介质的保护层，该方法的特征在于包括如下步骤：

第一步骤，利用过滤阴极真空电弧工艺在第一偏压下在所述紧密接触层上叠放叠层材料以在所述保护层上形成第一层；以及

第二步骤，利用过滤阴极真空电弧工艺在比第一偏压高的第二偏压下在所述第一层上叠放叠层材料以在所述保护层上形成第二层。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述第一偏压是地电位。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于所述紧密接触层是硅膜，而所述保护层是ta-C薄膜。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于通过按照溅射工艺在所述基片上叠放硅来形成所述硅膜。

12.如权利要求10所述的方法，其特征在于所述第二层包含具有比所述第一层更多的sp3键的碳。

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