CN100515679C - 用于研磨磁头滑块的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供了用于研磨磁头滑块的装置，其包括：研磨盘，在一预定研磨压力的作用下，一磁头滑块条与其相接触；主摆动机构，其在研磨盘的径向上进行所述条的主摆动；和次摆动机构，其在与主摆动方向垂直的方向上进行所述条的次摆动。所述条的粗研磨是通过主摆动和次摆动的组合摆动进行的，并且一旦完成了该粗研磨，所述装置就切换为主摆动以进行所述条的精研磨。

Description

用于研磨磁头滑块的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于研磨磁头滑块的方法和装置，更具体地讲，涉及一种用于研磨磁头滑块的方法和装置，其将进一步提高研磨精度并且防止在磁阻(MR)元件或电气研磨指示(electrical lapping guide)(ELG)元件的间隙中形成划痕或污迹。

背景技术

近来，随着硬盘驱动器容量的增长，要求减小磁道的尺寸和宽度以及具有滑块的组合式磁头的间隙。由于薄型磁膜越来越普及，在磁头滑块的研磨工艺中还需要具有优良生产效率的精确控制。

一般来讲，在磁头滑块的传统加工工艺中，在从晶片上切割下其中含有排成一条直线的多个磁头单元的行条(row bar)并且将所切割下来的行条研磨成希望的大小后，按预定压力将该行条压到研磨板上，并且对该行条进行研磨。

图20是从要研磨的行条表面的角度所观察的行条的示意图。也就是说，在该行条10上，磁头滑块11和加工监测用电阻元件、电气研磨指示(ELG)元件12是交替排列的。每个磁头滑块11都包括氧化铝部分13和氧化铝碳化钛部分14。所述氧化铝部分13包括上磁极15、上屏蔽层(下磁极)16、MR膜17和下屏蔽层18。

作为一种用于精密研磨这种行条10的装置，本发明人，例如，提出了一种已在第2001-162526号日本专利申请公开中公开的研磨方法和研磨装置。现在将参照图21对这种研磨装置所用的所述行条10的研磨方向分量进行说明。图21是从要研磨的行条表面的视角所观察的研磨方向分量的示意图。图21示出了行条10要被抛光的表面10a和该行条10的转动及摆动中心19。在图21中使用箭头表示研磨方向分量和平台旋转方同。

所述研磨装置包括：旋转研磨盘；第一摆动机构，其单一地主摆动所安装的行条10，从而使该行条10在所述研磨盘的径向上做往复运动；和第二摆动机构，其围绕所安装的行条本身转动并次摆动该行条。把在第一摆动机构作用下的该行条的摆动周期与在第二摆动机构作用下的该行条的摆动周期设置得互不相同，从而使该行条以一种组合方式进行摆动。

根据一种依靠这种研磨装置的研磨方法，首先通过所述单一摆动然后通过所述组合摆动对该行条进行粗研磨。对加工监测电阻器的电阻值ELG-R进行监测，并且将该ELG-R转换为MR元件高度MRh。如果该转换值MRh达到一预定值，则停止供给粗研磨浆料，同时提供精研磨浆料，并且通过所述组合摆动对该行条进行精研磨。在研磨操作期间，根据基于转换值MRh的研磨的进行状态来减小加工压力以及研磨盘的旋转速度。

在通过所述组合摆动进行研磨操作过程中，行条10总是运动着的，而不存在在所述研磨盘与要抛光的行条10的表面10a之间的相对速度为零的时刻。因此，研磨面不会被所述研磨盘划伤。此外，由于研磨方向不一致，所以可以均匀且精密地对该行条进行研磨。

不过，近来，例如磁头滑块11或ELG元件12的MR元件的MR膜17与下屏蔽层18之间的缝隙已变得非常之小，从而如果利用组合摆动进行精研磨，就存在这样一个问题：会在缝隙中形成划痕或污迹，从而由于短路等原因可能造成元件灵敏度的恶化。

发明内容

本发明的目的就在于至少解决传统技术中的上述问题。

根据本发明的一个方面，用于研磨磁头滑块的装置包括：研磨盘，在一预定研磨压力的作用下，磁头滑块条与其相接触；主摆动机构，其在所述研磨盘的径向上进行所述条的主摆动；和次摆动机构，其在与所述主摆动方向垂直的方向上进行所述条的次摆动。所述条的粗研磨是通过所述主摆动和所述次摆动的组合摆动进行的，并且一旦完成了所述粗研磨，所述装置就切换为所述主摆动以进行所述条的精研磨。根据本发明的另一个方面，研磨磁头滑块的方法包括：当在一预定研磨压力的作用下使磁头滑块条与研磨盘相接触的同时，使该条进行摆动。所述摆动包括：沿所述研磨盘的径向对所述条进行主摆动，和沿垂直于所述主摆动方向的方向对所述条进行次摆动。一旦通过摆动完成了粗研磨，就进行所述主摆动以进行所述条的精研磨。

当结合附图阅读时，本发明的其它目的、特征和优点将会在下面的详细说明中具体地阐述出来，或者根据下面的详细说明而变得清楚。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的研磨装置的框图；

图2是该研磨装置的示意图；

图3是一组合摆动机构的平面图；

图4是该组合摆动机构的正视图；

图5是次摆动机构的正视图；

图6是用于说明(在转动所述组合摆动机构之前的)加载运动的平面图；

图7是用于说明(在转动所述组合摆动机构之后的)该加载运动的平面图；

图8是用于说明(在升降子底座向下运动之前的)该加载运动的正视图；

图9是用于说明(在升降子底座向下运动之后的)该加载运动的正视图；

图10A到10H是用于说明组合摆动运动的过程的示意图；

图11是研磨过程的流程图；

图12是加载过程的流程图；

图13是卸载过程的流程图；

图14是用于说明根据本发明第二实施例的弯头单元的加载运动的正视图；

图15是用于说明使用拉伸螺旋弹簧的加载运动的正视图；

图16是用于减小在所述主摆动运动的初始和最终位置处的加工压力的控制过程的流程图；

图17是摆动行程与负载之间的关系的图表；

图18是根据本发明第三实施例的在所述主摆动运动的初始和最终位置处停止研磨盘的控制过程的流程图；

图19是摆动行程与所述研磨盘的每分钟的百分比转数(rpm)之间的关系的图表；

图20是从所述行条的研磨面的角度观察的行条的示意图；和

图21是从所述行条的研磨面的角度观察的研磨方向分量的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图对根据本发明的用于研磨磁头滑块的方法和装置的示范性实施例进行详细说明。本发明并不局限于这些实施例。

图1根据本发明第一实施例的一种研磨装置的框图。图2是该研磨装置的示意图。图3是一组合摆动机构的平面图。图4是该组合摆动机构的正视图。图5是次摆动机构的正视图。

图6是用于说明(在所述组合摆动机构转动之前的)加载运动的平面图。图7是用于说明(在所述组合摆动机构转动之后的)该加载运动的平面图。图8是用于说明(在升降子底座向下运动之前的)该加载运动的正视图。图9是用于说明(在升降子底座向下运动之后的)该加载运动的正视图。图10A到10H是用于说明组合摆动的过程的示意图。在下面的说明中，与如上所述相同的部件和与其相对应的部件使用相同的标号来表示，并且这里将省略或简化多余的说明。

下面将基于图1到9来对研磨装置20的总体结构进行说明。根据本发明第一实施例的该研磨装置20的结构基本上与第2001-162526号日本专利申请公开中所示的结构相同，因此仅对该结构进行简要介绍。该研磨装置20包括一研磨机21和一控制装置22。

如图1和2所示，该研磨机21包括：由桌形结构23构成的工作台24；研磨盘25，其在工作台24的上表面上沿逆时针方向旋转；一对左、右研磨单元26和26，它们通过行工具(row tool)31保持着行条10，以通过弯头单元35将该行条10推压到研磨盘25上；研磨浆料供应单元(未示出)，用于为研磨盘25提供研磨浆料；端面整修单元(facing unit)27，用于对研磨盘25进行整修；和刮除单元28，用于从研磨盘25上刮除研磨浆料。

在研磨盘25的上表面上设置有一个修整环(未示出)，该修整环沿恒定的方向旋转，以使研磨盘25上的研磨浆料散布开来。还配备了一个压缩空气源(未示出)，该压缩空气源是后面将要介绍的研磨单元26的增压气缸50和80的致动源。

如图1所示，控制装置22包括一由设备控制软件29操作的个人计算机30。该控制装置22对加工监控电阻元件12的测量电路32和驱动研磨单元26及刮除单元28的控制器33进行控制。将控制研磨操作所需的各种设置参数34，例如转换值MRh和该转换值MRh的目标值输入到设备控制软件29中，其中所述转换值MRh是将所述加工监测电阻元件12的电阻ELG-R转换为MR元件高度MRh而得来的。

下面将主要依据图6到9对研磨单元26进行说明。如图8和9所示，研磨单元26包括：底座40，其固定在工作台24上；旋转支撑盘42，其由轴承41可转动地支撑在所述底座40上；和升降子底座43，其在所述旋转支撑盘42上上下移动。旋转支撑盘42在转动机构46的作用下围绕着主轴47在90°范围内转动，该转动机构46包括一个气缸、一个齿条和一个齿轮。升降子底座43与旋转支撑盘42一起整体地转动，并且在由四个导轨49进行引导的同时，在升降机构51的作用下相对于所述旋转支撑盘42上下移动。所述升降机构51包括一个增压气缸50。

下面将对研磨单元26的组合摆动机构60进行说明。该组合摆动机构60被安装在升降子底座43上，并且以一种组合方式相对于研磨盘25摆动所述行条10。也就是说，该组合摆动是通过将主摆动(简单摆动)和次摆动(旋转摆动)组合起来而实现的，其中所述主摆动使所述行条10沿旋转研磨盘25的径向方向作为工件往复运动，而所述次摆动是使所述行条10沿与所述主摆动方向相交叉的方向往复运动。借助该组合摆动，所述行条10在一个周期中的运动轨迹描绘出大体上为8字的形状，如图10A到10H所示。

图10A到10H中所示的主摆动轴的各个相位可以由一个安装在驱动轮67的转轴上的起始传感器(origin sensor)(未示出)检测到。在各个相位中，利用箭头示出了所述行条10的主摆动方向和次摆动方向以及所述研磨盘25的旋转方向。

如图3所示，组合摆动机构60包括：主摆动机构61，用于使行条10进行主摆动；和次摆动机构62，用于使行条10进行次摆动。所述主摆动机构61包括：摆臂64，其由轴63可转动地支撑在升降子底座43上；电机65，安装在升降子底座43上；驱动轮67，其被可转动地安装在升降子底座43上，并且在电机65的驱动轮65a的作用下通过定时带(timingbelt)66进行转动；以及偏心凸轮68，其与驱动轮67一起整体地转动，并且安装在摆臂64的深孔64a中。因此，如果对电机65进行驱动，则驱动轮67、后面将要介绍的驱动轮72和偏心凸轮68将会转动，并且摆臂64将会在凸轮作用下进行主摆动。

如图3所示，所述次摆动机构62包括：弧形导轨70，其安装在摆臂64上；滑动结构71，其被可滑动地支撑在导轨70上；驱动轮72，其由升降子底座43可转动地支撑着并且所述定时带66围绕在其外周上；旋转臂73，其被同轴地安装在驱动轮72上；电磁离合器74，其与旋转臂73相连接，从而在其处于接通状态时，使该旋转臂73相应于驱动轮72的转动而运动；以及连杆75，该连杆75将旋转臂73与滑动结构71彼此连接起来。

如图5所示，所述旋转臂73安装有一检测片73a，该检测片73a通过一起始传感器76对旋转臂73的起始位置(基准位置)进行检测。同样，所述摆臂64的起始位置(基准位置)是由安装在驱动轮67的旋转轴上的起始传感器(未示出)进行检测的。这些起始传感器也可以对摆动相位进行检测。

根据具有上述结构的组合摆动机构60，当电磁离合器74处于其接通状态时，由于驱动轮72与旋转臂73是彼此连接在一起的，所以旋转臂73由驱动轮72的旋转带动着进行转动，滑动结构71通过连杆75进行次摆动，并且据此，行条10以组合方式进行摆动。

当电磁离合器74处于其分离状态时，由于驱动轮72和旋转臂73没有彼此连接，所以即使驱动轮72在旋转，旋转臂73也不旋转，并且由于滑动结构71不进行转动和摆动，所以仅有摆臂64进行主摆动。

如图4、8和9所示，所述滑动结构71包括：滑动主体77，和连接部件78，其装配在该滑动主体77上。如后面将要介绍的，一个可转动地支撑着所述弯头单元35的支撑框架79通过销钉79a与连接部件78连接在一起。

所述弯头单元35的后端由轴承部82可转动地支撑着，并且该弯头单元35在增压气缸80的作用下垂直地转动。采用这种结构，所述弯头单元35得以在相对于研磨盘25的方向上被压下或提起。

下面将主要根据图11到13对研磨方法进行说明。图11是研磨过程的流程图。图12是加载过程的流程图。图13是卸载过程的流程图。

如图11所示，执行加载运动(步骤S1)。图12详细示出了该加载运动。首先，使组合摆动机构60转动(步骤S30)。如图6和7所示，在这个转动运动中，对转动机构46进行驱动，将转动支撑盘42和升降子底座43转动90°，从而将弯头单元35置于研磨盘25的上方(见图8)。

然后检查研磨盘25是否正在旋转。如果研磨盘25正在旋转，则将研磨盘25止动(步骤S31、S32)。然后，加载研磨单元26的摆臂64(步骤S33)。也就是说，如图8和9所示，对增压气缸50进行驱动，在通过四个导轨49进行引导的同时将升降子底座43降低，并且将摆臂64降低。

然后加载弯头单元35(步骤S34)。对增压气缸80进行驱动，弯头单元35围绕着轴承部82向下转动并得以降低，从而行条10接触到研磨盘25的上表面。如图7所示，行条10被置于这样一个方向上：该行条10的纵向与研磨盘25的径向相一致，并且将这一位置定义为起始(基准)位置。

如图11所示，减小由增压气缸80提供的加工压力(步骤S2)，然后，供给含有金刚石粉末的粗研磨浆料(步骤S3)，并使研磨盘25以高速旋转(例如，50转每分钟)(步骤S4)。

然后开始所述组合摆动(步骤S5)。此时，使所述次摆动与所述主摆动的摆动周期彼此同步(步骤S6到S9)。也就是说，如果次摆动的起始传感器76检查到起始位置，则将断开电磁离合器74(步骤S6和S7)。如果安装在驱动轮67的旋转轴上的主摆动的起始传感器(未示出)检查到起始位置，则接通电磁离合器74，以进行所述组合摆动(步骤S8和S9)。据此，可以连续地并且精确地管理研磨的定时，从而提高外形的匀称度。

为了通过所述组合摆动进行粗研磨，将由增压气缸80提供的加工压力设置得更大(步骤S10)。如果所述转换值MRh变为等于第一设置值，则研磨操作进入精研磨阶段(步骤S11和S12)。

也就是说，供给不含金刚石粉末的精研磨浆料(步骤S12)，并且启动刮除单元28以开始从研磨盘25上刮除所述粗研磨浆料(步骤S13)。如果经过了给定的时间或者完成了预定的研磨操作，则关闭刮除单元28(步骤S14和S15)。通过这些步骤，所述精研磨浆料散布在了研磨盘25上，从而适于对该研磨盘25进行精研磨。

如果所述转换值MRh变为与等于第二设置值(步骤S16)，则将所述加工压力减小(步骤S17)，并且将研磨盘25的旋转速度变为中速(例如，大约25转每分钟)(步骤S18)。接下来，如果该转换值MRh变为等于第三设置值(步骤S19)，则将研磨盘25的旋转速度设置为低速(步骤S20)。这一旋转速度是5转每分钟或更低，并且，更加理想的情况是，该旋转速度为1转每分钟或更低。

接下来，如果所述次摆动的起始传感器76检查到起始位置(步骤S21)，则断开电磁离合器74(步骤S22)，于是该摆动方式就切换为所述主摆动方式，并且执行精研磨。如果所述转换值MRh变为等于所述目标值(目标)(步骤S23)，则开始执行所述卸载运动(步骤S24)。

图13描述了所述卸载运动的细节。如果检查到加工已经完成，则开始执行弯头单元35的卸载运动(步骤S40和S41)。也就是说，对增压气缸80进行驱动，使弯头单元35环绕轴承部82向上转动并向上提升，从而使行条10离开研磨盘25的上表面。

停止研磨盘25的旋转(步骤S42)，并且以与加载运动相反的方式来卸载研磨单元26。转动研磨单元26并使其回到其初始位置(步骤S43和步骤S44)。通过上述操作，完成了研磨操作。

如上所述，根据第一实施例的研磨装置20和研磨方法，在通过所述组合摆动进行粗研磨之后，在接近所述目标值的精研磨状态下，将摆动方式切换为主摆动方式，并且在低加工压力下以低速进行精研磨。因此，可以进一步提高研磨精度，并且可以防止在MR元件或ELG元件的缝隙之间产生划痕或污迹。

研磨装置20并不限于对行条10进行研磨操作来获得具有滑块的组合型磁头作为最终产品，该研磨装置20还能够应用于其它器件的研磨操作。

图14是用于说明根据本发明第二实施例的弯头单元的加载运动的正视图。图15是用于说明利用拉伸螺旋弹簧进行的加载运动的正视图。图16是用于在主摆动运动的初始和最终位置处减小加工压力的控制过程的流程图。图17是摆动行程和负载之间的关系的图表。

在第二实施例中，在通过第一实施例中所述的主摆动进行精研磨的时候，将主摆动速度的死点处的研磨压力设为零或大约为零。也就是说，如图14和15所示，通过设置具有预定强度的拉伸螺旋弹簧85，将弯头单元35升起，并且将由弯头单元35自身的重量所造成的加工压力设置为零或大约为零，在主摆动速度的死点处对增压气缸80的加工压力进行了控制，并将该加工压力设为零或大约为零。

拉伸螺旋弹簧85的上端与增压气缸80的底座等相连，而拉伸螺旋弹簧85的下端与弯头单元35的上部分相连。如果可以表现出与拉伸螺旋弹簧85相同的压力减小效果，那么该装置并不局限于所述拉伸螺旋弹簧，而是可以使用诸如油压阻尼器的其它装置。

下面将基于图16和17对增压气缸80的加工压力的控制操作进行说明。首先，由安装在驱动轮67的旋转轴上的主摆动起始传感器(未示出)对起始位置进行检查，并且如果经过了给定的时间(步骤S50和S51)，可以检测到所述主摆动速度的死点(在图17中摆动行程为0到10％和90％到100％的位置)。因此，将由增压气缸80提供的加工压力设为零或大约为零(步骤S52)。如果经过了另一给定时间，即，在不同于主摆动速度死点的速度上，通过增压气缸80设置一个适当的增压压力(步骤S53和S54)。

根据该第二实施例的研磨装置20和研磨方法，如上面所述，由于在通过所述主摆动进行精研磨的时候，将处于所述主摆动速度死点处的研磨压力设为零或大约为零，所以在死点处几乎不进行研磨，从而可以防止在MR元件和ELG元件的缝隙之间产生划痕或污迹。

图18是根据本发明第三实施例的在主摆动运动的初始和最终位置处止动研磨盘的控制流程图。图19是摆动行程与研磨盘的百分比转数每分钟(rpm)之间的关系的图表。

根据该第三实施例，在通过第一实施例中所述的主摆动进行精研磨的过程中，对研磨装置20进行控制，从而在所述主摆动速度的死点处将研磨盘25的转数设置为零。

接下来，将基于图18和19对研磨盘25的转数控制进行说明。首先，由安装在驱动轮67的转轴上的主摆动起始传感器(未示出)对起始位置进行检测，并且如果经过了给定的时间(步骤S60和S61)，可以检测到所述主摆动速度的死点(在图19中摆动行程为0到10％和90％到100％的位置)。因此，停止研磨盘25的旋转，从而将被抛光的表面与研磨盘25之间的相对速度设为零(步骤S62)。如果经过了另一给定时间，即，在不同于主摆动速度死点的速度上，使研磨盘25再次旋转，并且进行研磨(步骤S63和S64)。

根据该第三实施例的研磨装置20和研磨方法，如上所述，由于对研磨盘25进行了控制，以致在通过主摆动进行精研磨的时候，在主摆动速度的死点处将研磨盘25的转数设置为零，所以在该死点处，由研磨盘25的旋转分量进行的研磨操作没有进行，从而可以防止在MR元件或ELG元件的缝隙之间产生划痕或污迹。

虽然在第三实施例中停止了研磨盘25的旋转，但是本发明并不仅限于此，而是可以将所述研磨盘25控制得转数接近于零(例如，0.5转每分钟)。

如上面所说明的，根据本发明，可以进一步提高研磨精度，并且可以防止在MR元件或ELG元件的缝隙之间产生划痕或污迹。

虽然本发明为了实现完整和清楚的公开，本发明是关于特定的实施例进行介绍的，但是所附的权利要求书并不因此受到限制，而是可以将其解释为包含了所有可由本领域技术人员想到的修改和另选的结构，它们全部清楚地落入本文所阐述的基本指导思想中。

Claims (8)

1.一种用于研磨磁头滑块的装置，包括：

研磨盘，在一预定的研磨压力作用下，一磁头滑块条与其相接触；

主摆动机构，其在所述研磨盘的径向上进行所述条的主摆动；

次摆动机构，其在与所述主摆动方向垂直的方向上进行所述条的次摆动；以及

控制单元，其控制所述主摆动机构和所述次摆动机构执行所述主摆动和/或所述次摆动，其中

所述控制单元控制所述主摆动机构和所述次摆动机构通过所述主摆动和所述次摆动的组合摆动来对所述条执行粗研磨，并且

一旦完成所述粗研磨，所述控制单元就关闭所述次摆动机构并控制所述主摆动机构对所述条进行精研磨，并且在进行所述主摆动时，在所述主摆动的速度死点处将研磨压力设置得基本为零。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于旋转所述研磨盘的机构，其中

在所述主摆动的速度死点处，该机构基本上停止所述研磨盘的旋转。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，当加载了一新条时，在进行所述组合摆动时，所述控制单元控制所述主摆动机构和所述次摆动机构以使所述主摆动与所述次摆动的摆动周期彼此同步。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，在通过所述主摆动进行所述精研磨时，所述控制单元控制所述主摆动机构以使所述主摆动的方向与所述研磨盘的旋转方向成直角。

5.一种研磨磁头滑块的方法，包括：

在一预定研磨压力的作用下使一磁头滑块条与一研磨盘相接触的同时，使该条进行摆动，所述摆动包括在所述研磨盘的径向方向上对所述条进行主摆动和在与所述主摆动方向垂直的方向上对所述条进行次摆动；

一旦在所述摆动的作用下完成了粗研磨，就进行所述主摆动以对所述条进行精研磨；以及

在进行所述主摆动时，在所述主摆动的速度死点处将研磨压力设置得基本为零。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

在所述主摆动的速度死点处将所述研磨盘的旋转速度设置得基本为零。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在加载了一新条之后，在进行所述组合摆动时，使所述主摆动与所述次摆动的摆动周期彼此同步。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，在通过所述主摆动进行所述精研磨时，所述主摆动的方向与所述研磨盘的旋转方向成直角。

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