具体实施方式
下面参照附图,对本发明的磁头滑动块的第1实施例进行描述。
图1为表示本发明的磁头滑动块的第1实施例的底视图,图2为图1的磁头滑动块处于上浮姿势的状态时的沿II-II线的剖视图。
此实例的磁头滑动块S在由Al2O3TiC等形成的板状的滑动块主体10上,具有后面描述的结构的磁芯11,磁芯部分以外的部分全部由陶瓷等形成的主板形成,其按照与图9所示的已有的磁头滑动块相同的方式使用。
在滑动块主体10的底面(在图1中的顶面中,与磁盘71相对的媒体相对面),形成有2根侧轨12,该两根侧轨12位于两侧缘部,从滑动块主体10的前部侧延伸至后部侧。
另外,在本说明书中,图1所示的滑动块主体10的底侧称为滑动块主体10的前部侧,该前部侧一般称为“滑动块的前侧”,为来自磁盘71的空气流的流入侧10a,相反,图1中的滑动块主体10的顶侧称为滑动块主体10的后部侧,该后部侧一般称为“滑动块的后侧”,其为来自磁盘的空气流流出的侧10b。
各侧轨12按照产生正压的方式设置,空气流的流入侧10a的端部的宽度大于空气流的流出侧10b的端部,该流入侧的端部与流出侧的端部之间的中间部的宽度较小。在各侧轨12的中间部,如图1中的虚线所示,形成有缺口部10d。
在两个侧轨12,12的后端部之间,形成有岛状的中间轨13。最好在这两根侧轨12,12与中间轨13的表面上,形成拱顶。此外,两个侧轨12,12与中间轨13的周围,分别形成有台阶部20。还有,在滑动块主体10的底面,按照由两根侧轨12夹持的方式,形成负压槽15。该负压槽15的前部侧按照逐渐扩展到中间部的方式形成,其后部侧由中间轨13分为两块,其宽度小于上述中间部。
在两根侧轨12,12和中间轨13的表面上,如图2所示,通过由Si,SiC等形成的粘接层61,设置有具有耐腐蚀性的第1碳膜62。该第1碳膜62适合采用氢含量大于30原子%的碳膜,最好采用氢含量大于35原子%的碳膜。如果第1碳膜62中的氢含量小于30原子%,则耐腐蚀性变差,设置于滑动块主体10上的磁芯11容易因腐蚀而性能变差。
粘接层61的厚度为0.5nm。第1碳膜62的厚度为4.5nm。
在各侧轨12上,通过上述粘接层61,第1碳膜62,形成第1,第2凸部17,18。第1凸部17靠近空气流的流入侧设置,第2凸部18靠近空气流的流出侧设置。如图2所示,在该第1和第2凸部17,18中,由Si,SiC等形成的中间膜63与第2碳膜64交替地(在图中,中间膜63与第2碳膜64分别各有一层)形成。中间膜63设置于第1碳膜62一侧,其在形成凸部时,用作腐蚀阻挡层。
位于各凸部17,18的最外表面的第2碳膜64具有耐磨性,其由膜硬度大于22GPa的碳膜形成。
这里的膜硬度是通过采用压入硬度试验机,测定相对荷载的压入深度,通过下述公式而计算出的。压入试验机中所设置的测定压头采用图5所示的锥角(α)为65°的金刚石三角锥压头。另外,在图5中,Ap表示投影面积。
膜硬度(H)=P/As37.962×10-3×P/h2 … (1)
(在式中,P表示荷载,h表示压入深度,As表示相对位移h的三角锥压头的表面积。)
膜硬度大于22GPa的碳膜的具体实例采用氢含量小于30原子%的碳膜,最好采用氢含量为27原子%的碳膜。特别是最好采用氢含量为0原子%的阴极电弧碳(CAC)。
第1凸部17的横截面呈圆形。第2凸部18的横截面呈椭圆形,其长轴沿侧轨12的长度方向设置。
在磁头滑动块S的上浮量为25nm,第2凸部18与磁隙G的距离为300μm的场合,第1,第2凸部17,18的高度大于35nm,但是由于滑动块主体10在上浮时,按照100μRad的程度倾斜,如果靠近磁芯11的凸部18过高,则由于在上浮时,凸部18相对磁隙G,靠近磁盘71,即由于磁隙G与磁盘71之间的距离较大,故这样是不利的。另外,构成第1,第2凸部17,18的中间膜62的厚度为4nm,具有耐磨性的第2碳膜64的厚度为31nm。
最好在这样的第1与第2凸部17,18的表面,形成拱顶。
下面对形成于滑动块主体10的后端侧中间的磁芯11的结构进行描述。
本实例给出的磁芯11为图3和图4所示的截面结构的复合型磁芯,其按照下述方式构成,该方式为:在滑动块主体10的后分部侧端面(后侧端面),依次叠置有MR头(读取头)h1,与感应型头(写入头)h2。
该MR头h1通过磁阻效应,检测盘等的记录媒体的泄漏磁通量,读取磁信号。
如图3和图4所示,在MR头h1中,在形成于滑动块主体10的后端部的,由仙台铁硅铝磁性合金(Fe-Al-Si)等的磁性合金形成的底部层33上,设置有由氧化铝(Al2O3)等的非磁性材料形成的底部间隙层34,在该底部间隙层34上,叠置有巨型磁阻效应材料膜(巨型磁阻效应型元件)35。
在巨型磁阻效应材料膜35的两侧,形成有对该膜施加偏移磁场的硬偏磁层,或施加检测电流的电极层41等,在该层上再形成顶部间隙层,在其上,形成顶部屏蔽层,该顶部屏蔽层同时用作设置于其上的感应型头h2的底部芯层45。
在该感应型头h2中,在底部芯层45上,形成有间隙层44,在其上,按照在平面呈螺旋状的方式形成图案化的线圈层46,线圈层46为绝缘材料层47包围。形成于绝缘材料47上的顶部芯层48按照下述方式设置,该方式为:其前端部48a在ABS面31b,以微小间隙,与底部芯层45相对,其基端部48b与底部芯层45磁导通。另外,在顶部芯层48上,设置有由氧化铝等形成的保护层49。
在感应型头h2中,对线圈层46施加记录电流,从线圈层46,对芯层,施加记录磁场。另外,通过位于磁隙G部分的底部芯层45与顶部芯层48的前端部产生的泄漏磁场,可在磁盘等的磁记录媒体上,记录磁信号。
在巨型磁阻效应材料膜35中,将自由强磁性层,非磁性层,销铰接型强磁性层与消强磁性层叠置,形成截面呈梯形状的叠层体。
上述自由强磁性层,销铰接型强磁性层由任何的强磁性体的薄膜形成,但是具体来说,由Ni-Fe合金,Co-Fe合金,Ni-Co合金,Co,Ni-Fe-Co合金等形成。另外,上述自由强磁性层还可由Co层,Ni-Fe合金层,Co层与Ni-Fe合金层的叠层结构,或Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的叠层结构形成。此外,在为Co层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在上述非磁性层侧,设置较薄的Co层的结构。另外,在为Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在非磁性层侧,设置较薄的Co-Fe合金层。
这是因为:在通过上述自由强磁性层,上述销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的巨型磁阻效应发生机构中,在Co与Cu的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,并且上述自由强磁性层,销铰接型强磁性层由相同类型的材料形成,但是相对由不同类型的材料形成,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。由于这样的情况,在上述销铰接型强磁性层由Co形成的场合,最好采用上述自由强磁性层中的上述非磁性层侧按照规定厚度替换为Co层的结构。此外,即使不按照特别有区别的方式设置Co层,也可形成在上述自由强磁性层中的非磁性侧,形成包含较多Co的合金状态,随着朝向上述非磁性层侧的延伸,Co浓度逐渐减小的浓度梯度层。
另外,即使在采用上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层由Co-Fe合金层形成,通过自由强磁性层,销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的情况下,在Co-Fe合金层与Cu层的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。
上述非磁性层由以Cu,Cr,Au,Ag等为代表的非磁性体形成,其厚度在2~4nm。
最好上述消强磁性层由比如,X1-Mn合金形成。在这里,在上述组成式中,最好X1由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。
上述X1-Mn合金中的X1为单一金属原子的场合的X1的含有率的优选范围为:Ru在10~45原子%的范围内,Rh在10~40原子%的范围内,Ir在10~40原子%的范围内,Pd在10~25原子%的范围内,Pt在10~25原子%的范围内。另外,在上述的描述中,10~45原子%的范围指大于10原子%,小于45原子%,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围中的Mn系合金具有不规则晶体结构,但是该不规则晶体结构指不是面心正方晶(fct规则晶格;CuAuI结构等)这样的规则的晶体结构的状态。即,这里所采用的Mn合金指在由溅射法等形成膜后,不进行用于形成上述面心正方晶等的规则的晶体结构(CuAul结构等)的,高温下的,并且长时间的加热处理,不规则晶体结构指通过溅射法等的成膜法形成的状态,或对其进行普通的退火处理的状态。
上述X1-Mn合金(元素由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。)中的X1的含有率的特别优选的范围为:X1在37~63原子%的范围内。另外,在上述的描述中,37~63原子%的范围指在37原子%以上,在63原子%以下,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围的X1-Mn合金指在通过溅射法等的成膜法等形成的状态,X1,Mn原子的排列顺序为不规则的,面心立方晶格,在与强磁性层的交界面上,几乎不产生交换异向性磁场,但是在磁场中,通过进行退火处理,转变为面心正方晶格,可在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换异向性磁场(Hex)。
另外,上述反磁性层也可由X1-Mn-X2合金形成。在这里,上述组成式中,最好X1按照前面所述的方式,由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。此外,最好X2由Au,Ag,Mg,AI,Si,P,Be,B,C,Se,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Y,Zn,Nb,Mo,Hf,Ta,W,Sn,In中的任何一种或两种以上形成。X1与Mn的组成比按照原子%计,为:X1∶Mn=4∶6~6∶4。X2的含有率按照原子%计,在0.2~10原子%的范围内。
同样在上述消强磁性层由X1-Mn-X2合金形成的场合,在成膜后,在磁场中,可通过进行退火处理,在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换异向性磁场(Hex)。
如果采用由上述X1-Mn系合金,或X1-Mn-X2系合金形成的消强磁性层,可对与上述销铰接型强磁性层的交界面,施加单向异性的交换异向性磁场,可通过销铰接实现相对销铰接型强磁性层的外部信号磁场的磁化旋转。
此外,如果采用上述X1-Mn系合金的反磁性层,与Fe-Mn相比较,耐腐蚀性优良,另外相对温度变化的交换异向性磁场(Hex)的变动很小。
在上述的结构的MR头h1中,由于随着磁盘71产生的微小的泄漏磁场的有无,巨型磁阻效应材料膜35的电阻发生变化,故可通过读取该电阻变化,读取磁盘的记录内容。
为了制造上述这样的结构的磁头滑动块S,在由比如,Al2O3TiC等形成的板状体(晶片)上,形成多个磁芯11之后,将上述板状体切断为多个基体。另外,在于侧轨12,12和中间轨13上形成拱顶的场合,对上述基体的表面进行研磨加工等。
此后,如图6A~图6F所示,在基体10c的表面上(构成磁盘侧的媒体相对面的一侧的面上),通过溅射法或CVD法,形成由Si或SiC形成的粘接层61,之后,在通过ECRCVD法形成碳膜时,通过改变供向成膜装置内的反应气体(包含碳的气体)的种类,或调整主板偏磁(降低主板偏磁),由此,形成第1碳膜62。如果上述反应气体采用甲烷气体,可形成氢含量大于35原子%的碳膜。此外,在上述反应气体采用乙烯气体的场合,可通过主板偏磁,形成氢含量大于30原子%的碳膜。
按照上述方式,通过使覆盖基体10c的表面(磁盘侧的媒体相对面)的第1碳膜61中的氢含量超过30原子%而变高,膜硬度降低而形成非晶质化,获得致密度增加,密着度增加,难于剥离的碳膜。
接着,在上述第1碳膜61的表面上,通过溅射法或CVD法,形成由Si或SiC形成的中间膜63。然后,在于该中间膜63上,通过ECRCVD法,形成碳膜时,通过改变供向成膜装置内的反应气体(包含碳的气体)的种类,或调整主板偏磁(增加主板偏磁),由此,碳膜中的氢含量很少,小于30原子%,形成膜硬度大于22Gpa的第2碳膜64。
按照上述方式,通过降低第2碳膜中的氢含量,碳原子之间的连接增强,可增加硬度。
还有,在第2碳膜64由阴极电弧碳形成的场合,通过将形成有粘接层61,第1碳膜62和中间膜63的基体10c设置于成膜装置内,在真空气氛中,对石墨块进行电弧放电,制成膜。
之后,在于第2碳膜64上涂敷第1保护膜之后,通过对该保护膜进行曝光,显影处理,形成图6B所示的条带状的保护膜图案22。该保护膜图案22覆盖形成侧轨12,12和中间轨13的区域。
此后,如图6C所示,通过采用离子铣削的腐蚀法,依次将位于未为保护膜图案22覆盖的区域的第2碳膜64,中间膜63,第1碳膜62,粘接层61,基体10c去除。由此,形成侧轨12,12和中间轨13。另外,在侧轨12,12之间形成负压槽15,并且为了针对每个滑动块,进行分割,形成分割用槽(图中省略)。此后,将保护膜图案22去除。
然后,在于第2碳膜64上涂敷第2保护膜之后,通过对该第2保护膜进行曝光,显影处理,如图6D所示,在侧轨12,12的规定位置,形成具有与第2凸部17,18相同的图案的保护膜图案27。
接着,通过借助氧等离子体,对未为第2碳膜64的保护膜图案27覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,第2碳膜64的底层的中间膜63用作抗腐蚀层,如图6E所示,仅仅对第2碳膜64腐蚀,中间膜63未受到腐蚀。
此后,通过借助CF4等离子体,对未为中间膜63的保护膜图案27覆盖的部分进行腐蚀,将其去除,然后,如果去除保护膜图案27,如图6F所示,便形成第1,第2凸部17,18。此时,仅仅对中间膜63腐蚀,其底层的第1碳膜62未受到腐蚀。
再有,还对在这里形成的第1,第2凸部17,18的表面,进行研磨加工等,形成拱顶。
接着,如果沿上述分割槽,将基体10c分割,便获得图1和图2所示的磁头滑动块S。
在按照上述方式构成的磁头滑动块S中,通过CSS,相对磁盘71,上浮移动,根据需要,进行磁信息的写入和读取。
于是,在磁盘71停止的状态,如图2所示,磁头滑动块S在下述状态下停止,在该状态,借助安装于该滑动块S上的板簧的偏置力,将设置于相应的侧轨12上的第2凸部18的表面,轻轻地压靠在磁盘71表面上。
如果从该状态,磁盘71开始旋转,则在磁盘表面上,产生气流,从而该气流流入滑动块主体10的底面侧。在这里,由于因产生该气流,在各侧轨12的空气流的流入侧10a的端部,产生上升力,当该上升力为超过上述板簧的偏置力的值时,上述滑动块主体10开始上浮。此外,通过各侧轨12的空气流的流入侧10a的端部,流入滑动块主体10的底面侧的空气,与通过侧轨12,12之间的空气流入负压槽15,由于在这里产生较大的负压,故滑动块主体10在上述空气流入侧的端部上抬的状态,按照规定的倾角倾斜。
在本实施例的磁头滑动块S中,由于在第1,第2凸部17,18的最外表面上,形成具有耐磨性的第2碳膜64,故在磁盘71启动时与停止时,上述凸部即使在相对磁盘71滑动的情况下,仍难于发生磨耗,可显著地提高上述凸部的耐磨性,此外,由于上述滑动块主体10中的侧轨12,12和中间轨13的表面为具有耐腐蚀性的第1碳膜62覆盖,故可防止设置于滑动块主体10上的磁芯11的性能因腐蚀而变差。
还有,按照上述方式,由于第1,第2凸部17,18的耐磨性显著提高,故可防止滑动块与磁头之间的接触面积增加,另外还可防止下述情况,该情况指由于滑动块与磁盘之间的吸附力较高,在磁盘旋转启动时,设置于磁芯11上的磁头元件35或磁盘71的记录层等发生破损。
再有,在具有上述这样的特性的第1,第2碳膜62,64借助ECRCVD法形成时,通过改变供给成膜装置内的反应气体(包含碳的气体)的种类,或调整主板偏磁,可高效率地制造具有不同特性的碳膜。
于是,如果按照本实施例的磁头滑动块S,可获得良好的制造效率,可提高滑动块主体10的媒体相对面或设置于侧轨12,12上的第1,第2凸部17,18的耐磨性,并且可防止设置于滑动块主体10上的磁芯11的腐蚀。
另外,在上述实施例中,对在侧轨12,12和中间轨13的表面上,通过粘接层61,形成第1碳膜62的场合进行了描述,但是同样也可在滑动块主体10的轨形成部分以外的媒体相对面上,通过粘接层61,形成具有耐腐蚀性的第1碳膜62,在此场合,可进一步提高磁芯11的腐蚀防止效果。
此外,在上述实施例中,对构成突部17,18的中间膜63与第2碳膜64分别各设置一层的场合进行了描述,但是上述凸部也可由下述的多层膜(由4层以上形成的叠层膜)形成,在该多层膜中,上述中间膜63与第2碳膜64交替地叠置,在此场合,至少位于最外层的第2碳膜64可具有耐磨性。
下面参照附图,对本发明的磁头滑动块的第2实施例进行描述。
图7为表示本发明的磁头滑动块的第2实施例的底视图,图6A~图6F为图7的磁头滑动块处于静止姿势的状态时的沿II-II线的剖视图。
该第2实施例的磁头滑动块S在由Al203TiC等形成的板状的滑动块主体110上,具有后面将要描述的结构的磁芯111,磁芯部分以外的部分全部由陶瓷等形成的主板形成,该滑动块S按照与图27所示的已有的磁头滑动块相对的方式使用。
在上述滑动块主体110的底面(位于图7中的顶面中的,与磁盘171相对的媒体相对面)上,形成两根侧轨112,该两根侧轨112位于上述主体的两侧缘部,从滑动块主体110的前部侧,延伸至后部侧。
还有,在本实施例中,图7中的滑动块主体110的底侧称为滑动块主体110的前部侧,该前部侧一般称为“滑动块的前侧”,其为来自磁盘171的空气流流入的一侧110a,相反,图7中的滑动块主体110的顶侧称为滑动块主体110的后部侧,该后部侧一般称为“滑动块的后侧”,其为来自磁盘的空气流流出的一侧110b。
各侧轨112按照产生正压的方式设置,空气流的流入侧110a的端部宽度大于空气流的流出侧110b的端部,该流入侧与流出侧的端部之间的中间部的宽度较窄。在各侧轨112的中间部,如图7中的虚线所示,还形成缺口部110d。
在两根侧轨112,112的后端部之间,形成中间轨113。最好在该侧轨112,112与中间轨113的表面,形成拱顶。另外,在两根侧轨112,112和中间轨113的周围,分别形成台阶部120。
再有,在滑动块主体110的底面,按照由两根侧轨112,112夹持的方式形成负压槽115。该负压槽115的前部侧扩展而延伸至中间部,其后部侧通过中间轨113分为两个部分,其宽度窄于上述中间部。
靠近各侧轨112的空气流的流入侧,形成第1凸部117,靠近空气流的流出例,形成第2凸部118。该第1和第2凸部117,118由膜硬度大于22Gpa,耐磨性优良的材料形成。作为膜硬度大于22Gpa的材料的具体实例,采用氢含量小于43原子%的碳膜,最好采用氢含量为30%的碳膜。特别是最好采用氢含量为0原子%的阴极电弧碳(CAC)。
第1凸部117的横截面呈圆形。第2凸部118的横截面呈椭圆形,其长轴沿侧轨112的长度方向设置。
在磁头滑动块S的上浮量为25nm,第2凸部118与磁隙G的距离为300μm的场合,第1,第2凸部117,118的高度大于7μm,但是由于滑动块主体110在上浮时,按照100μRad的程度倾斜,如果靠近磁芯111的凸部118过高,则由于在上浮时,凸部18相对磁隙G,靠近磁盘171,即由于磁隙G与磁盘171之间的距离较大,故这样是不利的。
最好在这样的第1与第2凸部117,118的表面,形成拱顶。
下面对形成于滑动块主体110的后端侧中间的磁芯111的结构进行描述。
本实例给出的磁芯111为图9和图10所示的截面结构的复合型磁芯,其按照下述方式构成,该方式为:在滑动块主体110的后分部侧端面(后侧端面),依次叠置有MR头(读取头)h1,与感应型头(写入头)h2。
该MR头h1通过磁阻效应,检测盘等的记录媒体的泄漏磁通量,读取磁信号。
如图9和图10所示,在MR头h1中,在形成于滑动块主体110的后端部的,由仙台铁硅铝磁性合金(Fe-Al-Si)等的磁性合金形成的底部层133上,设置有由氧化铝(Al2O3)等的非磁性材料形成的底部间隙层134,在该底部间隙层134上,叠置有巨型磁阻抗效果材料膜(巨型磁阻效应型元件)135。
在巨型磁阻效应材料膜135的两侧,形成有对该膜施加偏磁磁场的硬偏磁层,或施加检测电流的电极层141等,在该层上再形成顶部间隙层,在其上,形成顶部屏蔽层,该顶部屏蔽层同时用作设置于其上的感应型头h2的底部芯层145。
在该感应型头h2中,在底部芯层145上,形成有间隙层144,在其上,按照在平面呈螺旋状的方式形成图案化的线圈层146,线圈层146为绝缘材料层147包围。形成于绝缘材料147上的顶部芯层148按照下述方式设置,该方式为:其前端部148a在ABS面131b,以微小间隙,与底部芯层145相对,其基端部148b与底部芯层145磁导通。另外,在顶部芯层148上,设置有由氧化铝等形成的保护层149。
在感应型头h2中,对线圈层146施加记录电流,从线圈层146,对芯层,施加记录磁场。另外,通过位于磁隙G部分的底部芯层145与顶部芯层148的前端部产生的泄漏磁场,可在磁盘等的磁记录媒体上,记录磁信号。
在巨型磁阻效应材料膜135中,将自由强磁性层,非磁性层,销铰接型强磁性层与消强磁性层叠置,形成截面呈梯形状的叠置体。
上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层均由强磁性体的薄膜形成,但是具体来说,由Ni-Fe合金,Co-Fe合金,Ni-Co合金,Co,Ni-Fe-Co合金等形成。另外,上述自由强磁性层还可由Co层,Ni-Fe合金层,Co层与Ni-Fe合金层的叠层结构,或Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的叠层结构形成。此外,在为Co层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在上述非磁性层侧,设置较薄的Co层的结构。另外,在为Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在非磁性层侧,设置较薄的Co-Fe合金层。
这是因为:在通过上述自由强磁性层,上述销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的巨型磁阻效应发生机构中,在Co与Cu的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,并且上述自由强磁性层,销铰接型强磁性层由相同类型的材料形成,但是相对由不同类型的材料形成的场合,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。由于这样的情况,在上述销铰接型强磁性层由Co形成的场合,最好形成上述自由强磁性层中的上述非磁性层侧按照规定厚度替换为Co层的结构。此外,即使不按照特别有区别的方式设置Co层,也可形成下述浓度梯度层,其中在上述自由强磁性层中的非磁性侧,形成包含较多Co的合金状态,随着朝向上述非磁性层侧的延伸,Co浓度逐渐减小。
另外,即使在采用上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层由Co-Fe合金层形成,通过自由强磁性层,销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的情况下,在Co-Fe合金层Cu层的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。
上述非磁性层由以Cu,Cr,Au,Ag等为代表的非磁性体形成,其厚度在2~4nm的范围内。
最好上述消强磁性层由比如,X1-Mn合金形成。在这里,在上述组成式中,最好X1由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。
上述X1-Mn合金中的X1为单一金属原子的场合的X1的含有率的优选范围为:Ru在10~45原子%的范围内,Rh在10~40原子%的范围内,Ir在10~40原子%的范围内,Pd在10~25原子%的范围内,Pt在10~25原子%的范围内。另外,在上述的描述中,10~45原子%的范围指大于10原子%,小于45原子%,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围中的Mn系合金具有不规则晶体结构,但是该不规则晶体结构指不是面心正方晶(fct规则晶格;CuAuI结构等)这样的规则的晶体结构的状态。即,在这里所采用的Mn合金指在由溅射法等形成膜后,不进行用于形成上述面心正方晶等的规则的晶体结构(CuAul结构等)的,高温下的,并且长时间的加热处理,不规则晶体结构指通过溅射法等的成膜法形成的状态,或对其进行普通的退火处理的状态。
上述X1-Mn合金(元素由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。)中的X1的含有率的特别优选的范围为:X1在37~63原子%的范围内。另外,在上述的描述中,37~63原子%的范围指在37原子%以上,在63原子%以下,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围的X1-Mn合金指在通过溅射法等的成膜法等形成的状态,X1,Mn原子的排列顺序为不规则的,面心立方晶格,在与强磁性层的交界面上,几乎不产生交换异向性磁场,但是在磁场中,通过进行退火处理,转变为面心正方晶格,可在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换异向性磁场(Hex)。
另外,上述反磁性层也可由X1-Mn-X2合金形成。在这里,上述组成式中,最好X1按照前面所述的方式,由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。此外,最好X2由Au,Ag,Mg,AI,Si,P,Be,B,C,Se,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Y,Zn,Nb,Mo,Hf,Ta,W,Sn,In中的任何一种或两种以上形成。X1与Mn的组成比按照原子%计为:X1∶Mn=4∶6~6∶4。X2的含有率按照原子%计,在0.2~10原子%的范围内。
同样在上述消强磁性层由X1-Mn-X2合金形成的场合,在成膜后,在磁场中,可通过进行退火处理,在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换各向异性磁场(Hex)。
如果采用由上述X1-Mn系合金,或X1-Mn-X2系合金形成的消强磁性层,可对与上述销铰接型强磁性层的交界面,施加单向异性的交换异向性磁场,可通过销铰接实现相对销铰接型强磁性层的外部信号磁场的磁化旋转。
此外,如果采用上述X1-Mn系合金的反强磁性层,与Fe-Mn相比较,耐腐蚀性优良,另外相对温度变化的交换异向性磁场(Hex)的变动很小。
在上述的结构的MR头h1中,由于随着磁盘171产生的微小的泄漏磁场的有无,巨型磁阻效应材料膜135的电阻发生变化,故可通过读取该电阻变化,读取磁盘的记录内容。
为了制造上述这样的结构的磁头滑动块S,在由比如,Al2O3TiC等形成的板状体(晶片)上,形成多个磁芯111之后,将上述板状体切断为多个基体。另外,在于侧轨112,112和中间轨113上形成拱顶的场合,对上述基体的表面进行研磨加工等。
此后,如图11A~图11E所示,在基体110c的表面上(构成磁盘侧的媒体相对面的一例的面上),通过溅射法或CVD法,形成由Si或SiC形成的中间膜116。之后,在通过ECRCVD法形成碳膜时,通过改变供向成膜装置内的反应气体(包含碳的气体)的种类,或调整主板偏磁(降低主板偏磁),由此,形成膜硬度大于22Gpa的凸部形成用膜117a。
接着,在于上述凸部形成用膜117a上涂敷第1保护膜之后,通过对该第1保护膜进行曝光,显影处理,形成图11B所示的条带状的保护膜图案122。该保护膜图案122覆盖形成侧轨112,112和中间轨113的区域。
此后,如图11A~图11E所示,通过采用离子铣削的腐蚀法,依次将位于未为保护膜图案122覆盖的区域的凸部形成用膜117a,中间膜163,基体110c去除。由此,形成负压槽115,并且形成用于针对每个滑动块,进行分割的槽21。另外,形成负压槽115的两侧的侧轨112,112,以及中间轨113。此后,将保护膜图案122去除。
然后,在于上述凸部形成用膜117a上涂敷第2保护膜之后,通过对该第2保护膜进行曝光,显影处理,如图11D所示,在侧轨112,112的规定位置,形成具有与第1、第2凸部117,118相同的图案的保护膜图案127。
接着,如图11E所示,如果通过借助氧等离子体,对未为凸部形成用膜117a的保护膜图案127覆盖的部分进行腐蚀,将其去除,则保护膜图案127下面的凸部形成用膜117a形成上述的第1,第2凸部117,118(由于图11A~图11E表示沿构成滑动块主体110的宽度方向的方向的截面,故第2凸部118由第1凸部117隐蔽起来,因此其在图中未示出。)。在此场合,未通过氧等离子体,对由Si或SiC形成的中间膜116进行腐蚀。
此后,将保护膜图案127去除。
此外,还可对这里形成的第1,第2凸部117,118的表面,进行研磨加工等,形成拱顶。
接着,如果沿分割用的槽121,分割基体110c,便获得图7和图8所示的磁头滑动块S。
在按照上述方式构成的磁头滑动块S中,通过CSS,相对磁盘171,上浮移动,根据需要,进行磁信息的写入和读取。
于是,在磁盘171停止的状态,如图8所示,磁头滑动块S在下述状态下停止,在该状态,借助安装于该滑动块S上的板簧的偏置力,将设置相应的侧轨112上的第2凸部118的表面,轻轻地压靠在磁盘171的表面上。
如果从该状态,磁盘171开始旋转,则在磁盘表面上,产生气流,从而该气流流入滑动块主体110的底面侧。在这里,由于因产生该气流,在各侧轨112的空气流的流入侧110a的端部,产生上升力,当该上升力为超过上述板簧的偏置力的值时,上述滑动块主体110开始上浮。此外,通过各侧轨112的空气流的流入侧110a的端部,流入滑动块主体110的底面侧的空气,与通过侧轨112,112之间的空气流入负压槽115,由于在这里产生较大的负压,故滑动块主体110在上述空气流入侧的端部上抬的状态,按照规定的倾角倾斜。
在本实施例的磁头滑动块S中,由于设置于侧轨112,112上的第1,第2凸部117,118由膜硬度大于22Gpa的材料形成,故可显著地提高上述第1,第2凸部117,118的耐磨性,在磁盘171启动时与停止时,上述凸部即使在相对磁盘171滑动的情况下,仍难于磨耗,可防止滑动块S与磁盘171之间的接触面积增加,可防止滑动块S与磁盘171之间的吸附力增加。于是,还可防止下述情况,该情况指由于上述滑动块与磁盘之间的吸附力增加,在磁盘171旋转启动时,设置于磁芯111上的磁头元件或磁盘171的记录层等发生破损。
此外,在上述实施例中,对靠近各侧轨112的空气流的流入侧设置第1凸部117,靠近空气流的流出侧设置第2凸部118的场合进行了描述,但是不必限于该实施例所给出的实例形式,上述凸部可至少靠近各侧轨112的空气流的流入侧设置。另外,还可在中间轨113上,设置膜硬度大于22Gpa的凸部。
图12为表示本发明的磁头滑动块的第3实施例的底视图。
本实施例的磁头滑动块S2与图7和图8所示的第2实施例的主要区别在于:在滑动块主体110的磁盘侧的媒体相对面的两缘部侧,按照从空气流的流入侧110a延伸至空气流的流出侧110b的方式分别设置有多个侧轨112a,112b,在该多个滑动块112a,112b的磁盘侧的表面上,分别设置衬垫114,在设置于空气流的流出例110b的侧轨112上,设置有第1凸部157,在设置于空气流的流入侧110a上的各侧轨112b上,设置有第2,第3凸部158,159。
设置于空气流的流出侧110b上的各侧轨112a的衬垫114在侧轨112a的表面,设置于空气流的流出侧110b附近,第1凸部157相对该衬垫114,设置于空气流的流入侧110a。
设置于空气流的流入侧110a的各侧轨112b的衬垫114设在侧轨112b的表面的基本中间位置,第2凸部158相对于该衬垫114,设置于空气流的流入侧110a,第3凸部159相对该衬垫114,设置于空气流的流出侧110b。
第1,第2,第3凸部157,158,159与第1实施例相同,由膜硬度大于22GPa的材料形成。
在上述结构的第3实施例的磁头滑动块S2中,获得与第2实施例相同的作用效果,此外由于多个侧轨按照从空气流的流入侧110a延伸至空气流的流出侧110b的方式设置,故当通过板簧,将该磁头滑动块S2安装于支承臂上时,可减小弹簧压合度,此外,可减小磁头滑动块的上浮量从磁盘的中心侧到外周侧的分布误差,可形成良好的CFH(constant flying height)。
下面参照附图,对本发明的磁头滑动块的第4实施例进行描述。
图13为表示本发明的磁头滑动块的第3实施例的底视图,图14为图13的磁头滑动块处于上浮状态时的沿II-II线的剖视图。
该实例的磁头滑动块S在由Al2O3TiC等形成的板状的滑动块主体210上,具有后面将要描述的结构的磁芯211,磁芯部分以外的部分全部由陶瓷等形成的主板形成。
在上述滑动块主体210的底面(位于图13中的顶面中的,与磁盘271相对的媒体相对面)上,形成两根侧轨212,该两根侧轨212位于上述主体的两侧缘部,从滑动块主体210的前部侧,延伸至后部侧。
还有,在本实施例中,图13中的滑动块主体210的底侧称为滑动块主体210的前部侧,该前部侧一般称为“滑动块的前侧”,其为来自磁盘271的空气流流入的一侧210a,相反,图13中的滑动块主体210的顶侧称为滑动块主体210的后部侧,该后部侧一般称为滑动块的后侧,其为来自磁盘的空气流流出的一侧210b。
各侧轨212按照产生正压的方式设置,空气流的流入侧210a的端部宽度大于空气流的流出侧210b的端部,该流入侧与流出侧的端部之间的中间部的宽度较窄。在各侧轨212的中间部,如图13中的虚线所示,还形成缺口部210d。
在两根侧轨212,212的后端部之间,形成岛状的中间轨213。最好在这两根侧轨212,212与中间轨213的表面上,形成拱顶。另外,在两根侧轨212,212和中间轨213的周围,分别形成台阶部220。
再有,在滑动块主体210的底面,按照由两根侧轨212,212夹持的方式形成负压槽215。该负压槽215的前部例逐渐扩展而延伸至中间部,其后部侧通过中间轨213分为两个部分,其宽度窄于上述中间部。
在两根侧轨212,212和中间轨213的表面上,如图14所示,设置有由Si,SiC等形成的中间膜263。
该中间膜263的厚度为0.5nm。
在各侧轨212上,通过中间膜263,形成第1,第2,第3凸部217,218,219。
第1凸部217靠近空气流的流入侧设置,第2凸部218靠近空气流的流出侧设置。第3凸部219设置于第1和第2凸部217,218之间。于是,上述凸部中的第2凸部218设置于最靠近磁芯211的位置。
第1,第3凸部217,219的横截面呈圆形。第2凸部218的横截面呈椭圆形,其长轴沿侧轨212的长度方向设置。
上述多个凸部的高度从磁头滑动块主体210的空气流的流入侧210a到空气流的流出侧210b,逐渐减小(越靠近磁隙G,该高度越小),即,从高度较低的一方,依次并排设置有第2凸部218,第3凸部219,第1凸部217。
如图14所示,第2凸部218由碳膜264形成。
在磁头滑动块S的上浮量为25nm,第2凸部218与磁隙G之间的距离为300μm的场合,第2凸部218的高度小于40nm,最好在30~35nm的范围内。由于滑动块主体210在上浮时,按照100μRad的程度倾斜,如果第2凸部218的高度超过40nm,则由于在上浮时,该凸部218相对磁隙G,靠近磁盘271,即由于磁隙G与磁盘271之间的距离较大,故这样是不利的。
在第3凸部219中,碳膜264,以及由Si,SiC等形成的中间膜263交替地形成,在图14中,从滑动块主体210一侧,依次叠置有碳膜264,中间膜263,碳膜264。
第3凸部219的高度大于第2凸部218的高度,在磁头滑动块S的上浮量为25nm,第3凸部219与磁隙G之间的距离为600μm的场合,该第3凸部219的高度在35nm以上,最好在40~45nm的范围内。
同样在第1凸部217中,碳膜264,以及由Si,SiC等形成的中间膜263交替地形成,在图14中,从滑动块主体210一例,依次叠置有碳膜264,中间膜263,碳膜264。
第2凸部218的高度大于第3凸部219的高度,在磁头滑动块S的上浮量为25nm,第2凸部218与磁隙G之间的距离为800μm的场合,该第2凸部218的高度在35nm以上,最好在40~45nm的范围内。
构成第1,第3凸部217,219的各中间膜263的厚度为4nm,各碳膜264的厚度为20nm。
在形成各凸部时,中间膜263用作腐蚀阻挡层。另外,特别是形成于各侧轨212的表面上的中间膜263(第1层的中间膜263)也用作粘接层。
最好构成各凸部217,218,219的碳膜264由膜硬度大于22Gpa的碳膜形成,从而可提高各凸部217,218,219的耐磨性。
这里的膜硬度是通过采用压入硬度试验机,测定相对荷载的压入深度,通过下述公式(1)而计算出的。压入试验机中所设置的测定压头采用图5所示的锥角(α)为65°的金刚石三角锥压头。另外,在图5中,Ap表示投影面积。
膜硬度(H)=P/As37.962×10-3×P/h2 (1)
(在式中,P表示荷载,h表示压入深度,As表示相对位移h的三角锥压头的表面积。)
膜硬度大于22GPa的碳膜的具体实例采用氢含量(氢浓度)小于40原子%的碳膜,最好采用氢含量(氢浓度)为35原子%的碳膜。特别是最好采用氢含量为O原子%的阴极电弧碳(CAC)。
此外,当上述磁头滑动块S处于上浮状态时,第2凸部218的高度为不相对第3凸部219或第1凸部217与磁隙G的延伸线H,朝向磁盘271一侧突出的高度,但是在磁头滑动块S上浮时,最好使磁隙G相对第1,第2,第3凸部217,218,219,接近磁盘,这样是有利的。
还有,最好第2凸部218设置于距磁隙G的距离L2小于滑动块主体210的长度的25%的位置,比如,在滑动块主体210的长度为1.2mm的场合,上述距离L2小于300μm。由于通过按照这样的方式,在磁盘停止时,在磁隙G附近的滑动块主体210的媒体相对面与磁盘之间,设置有第2凸部218,另外该第2凸部218与磁隙G之间的距离较小,故通过上述润滑剂的液膜的作用,可进一步提高下述效果,该效果指防止上述滑动块主体210的媒体相对面贴附于磁盘271上,滑动块主体210与磁盘271的吸附的防止效果优良。
最好在上述的第1,第2和第3凸部217,218,219的表面上,形成拱顶。
下面对形成于滑动块主体210的后端部侧中间的磁芯211的结构进行描述。
本实例给出的磁芯211为图15和图16所示的截面结构的复合型磁芯,其按照下述方式构成,该方式为:在滑动块主体10的后分部侧端面(后侧端面),依次叠置有MR头(读取头)h1,与感应型头(写入头)h2。
该MR头h1通过磁阻效应,检测盘等的记录媒体的泄漏磁通量,读取磁信号。
如图15和图16所示,在MR头h1中,在形成于滑动块主体10的后端部的,由仙台铁硅铝磁性合金(Fe-Al-Si)等的磁性合金形成的底部层233上,设置有由氧化铝(Al2O3)等的非磁性材料形成的底部间隙层234,在该底部间隙层234上,叠置有巨型磁阻抗效果材料膜(巨型磁阻效应型元件)235。
在巨型磁阻效应材料膜235的两侧,形成有对该膜施加偏磁磁场的硬偏磁层,或施加检测电流的电极层241等,在该层上再形成顶部间隙层,在其上,形成顶部屏蔽层,该顶部屏蔽层同时用作设置于其上的感应型头h2的底部芯层245。
在该感应型头h2中,在底部芯层245上,形成有间隙层244,在其上,按照在平面呈螺旋状的方式形成图案化的线圈层246,线圈层246为绝缘材料层247包围。形成于绝缘材料247上的顶部芯层248按照下述方式设置,该方式为:其前端部248a在ABS面231b,以微小间隙,与底部芯层245相对,其基端部248b与底部芯层245磁导通。另外,在顶部芯层248上,设置有由氧化铝等形成的保护层249。
在感应型头h2中,对线圈层246施加记录电流,从线圈层246,对芯层,施加记录磁场。另外,通过位于磁隙G部分的底部芯层245与顶部芯层248的前端部产生的泄漏磁场,可在磁盘等的磁记录媒体上,记录磁信号。
在巨型磁阻效应材料膜235中,将自由强磁性层,非磁性层,销铰接型强磁性层与消强磁性层叠置,形成截面呈梯形状的叠置体。
上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层均由强磁性体的薄膜形成,但是具体来说,由Ni-Fe合金,Co-Fe合金,Ni-Co合金,Co,Ni-Fe-Co合金等形成。另外,上述自由强磁性层还可由Co层,Ni-Fe合金层,Co层与Ni-Fe合金层的叠层结构,或Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的叠层结构形成。此外,在为Co层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在上述非磁性层侧,设置较薄的Co层的结构。另外,在为Co-Fe合金层与Ni-Fe合金层的双层结构的场合,最好在非磁性层侧,设置较薄的Co-Fe合金层。
这是因为:在通过上述自由强磁性层,上述销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的巨型磁阻效应发生机构中,在Co与Cu的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,并且上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层由相同类型的材料形成,但是相对由不同类型的材料形成的场合,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。由于这样的情况,在上述销铰接型强磁性层由Co形成的场合,最好形成上述自由强磁性层中的上述非磁性层侧按照规定厚度替换为Co层的结构。此外,即使不按照特别有区别的方式设置Co层,也可形成下述浓度梯度层,其中在上述自由强磁性层中的非磁性侧,形成包含较多Co的合金状态,随着朝向上述非磁性层侧的延伸,Co浓度逐渐减小。
另外,即使在采用上述自由强磁性层,与销铰接型强磁性层由Co-Fe合金层形成,通过自由强磁性层,销铰接型强磁性层夹持上述非磁性层的结构的情况下,在Co-Fe合金层Cu层的界面,传导电子的自旋相关扩散的效果较大,传导电子的自旋相关扩散以外的因素产生的可能性较低,获得更高的磁阻效应。
上述非磁性层由以Cu,Cr,Au,Ag等为代表的非磁性体形成,其厚度在2~4nm。
最好上述消强磁性层由比如,X1-Mn合金形成。在这里,在上述组成式中,最好X1由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。
上述X1-Mn合金中的X1为单一金属原子的场合的X1的含有率的优选范围为:Ru在10~45原子%的范围内,Rh在10~40原子%的范围内,Ir在10~40原子%的范围内,Pd在10~25原子%的范围内,Pt在10~25原子%的范围内。另外,在上述的描述中,10~45原子%的范围指大于10原子%,小于45原子%,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围中的Mn系合金具有不规则晶体结构,但是该不规则晶体结构指不是面心正方晶(fct规则晶格;CuAuI结构等)这样的规则的晶体结构的状态。即,在这里所采用的Mn合金指在由溅射法等形成膜后,不进行用于形成上述面心正方晶等的规则的晶体结构(CuAul结构等)的,高温下的,并且长时间的加热处理,不规则晶体结构指通过溅射法等的成膜法形成的状态,或对其进行普通的退火处理的状态。
上述X1-Mn合金(元素X1由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。)中的X1的含有率的特别优选的范围为:X1在37~63原子%的范围内。另外,在上述的描述中,37~63原子%的范围指在37原子%以上,在63原子%以下,“~”所表示的数值范围的上限下限完全是由“以上”和“以下”所规定的范围。
上述组成范围的X1-Mn合金指在通过溅射法等的成膜法等形成的状态,X1,Mn原子的排列顺序为不规则的,面心立方晶格,在与强磁性层的交界面上,几乎不产生交换异向性磁场,但是在磁场中,通过进行退火处理,转变为面心正方晶格,可在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换异向性磁场(Hex)。
另外,上述反强磁性层也可由X1-Mn-X2合金形成。在这里,上述组成式中,最好X1按照前面所述的方式,由Ru,Rh,Ir,Pd,Pt中的任何一种或两种以上形成。此外,最好X2由Au,Ag,Mg,AI,Si,P,Be,B,C,Se,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Y,Zn,Nb,Mo,Hf,Ta,W,Sn,In中的任何一种或两种以上形成。X1与Mn的组成比按照原子%计为:X1∶Mn=4∶6~6∶4。X2的含有率按照原子%计,在0.2~10原子%的范围内。
同样在上述消强磁性层由X1-Mn-X2合金形成的场合,在成膜后,在磁场中,可通过进行退火处理,在与强磁性层的交界面上,产生单向异性较大的交换异向性磁场(Hex)。
如果采用由上述X1-Mn系合金,或X1-Mn-X2系合金形成的消强磁性层,可对与上述销铰接型强磁性层的交界面,施加单向异性的交换异向性磁场,可通过销铰接实现相对销铰接型强磁性层的外部信号磁场的磁化旋转。
此外,如果采用上述X1-Mn系合金的反磁性层,与Fe-Mn的场合相比较,耐腐蚀性优良,另外相对温度变化的交换异向性磁场(Hex)的变动很小。
在上述的结构的MR头h1中,由于随着磁盘产生的微小的泄漏磁场的有无,巨型磁阻效应材料膜235的电阻发生变化,故可通过读取该电阻变化,读取磁盘的记录内容。
为了制造上述这样的结构的磁头滑动块S,在由比如,Al2O3TiC等形成的板状体(晶片)上,形成多个磁芯211之后,将上述板状体切断为多个基体。另外,在于侧轨212,212和中间轨213上形成拱顶的场合,对上述基体的表面进行研磨加工等。
此后,如图17A所示,在基体210c的表面上(构成磁盘侧的媒体相对面的一侧的面上),通过溅射法或CVD法,形成由Si或SiC形成的中间膜263之后,在通过ECRCVD法交互形成碳膜264时,同时形成6层的叠层膜。最好通过改变供向成膜装置内的反应气体(包含碳的气体)的种类,或调整主板偏磁(增加主板偏磁),由此,形成碳膜中的氢含量很少,小于30原子%的、膜硬度大于22Gpa的第2碳膜264。按照上述方式,最好通过使碳膜264中的氢含量降低,碳原子之间的连接增强,可使硬度增加,可形成耐磨性优良的凸部。
另外,在碳膜264由阴极电弧碳形成的场合,通过下述方式形成膜,该方式为:将形成有中间膜263的基体210c设置于成膜装置内,在真空气氛中对石墨块进行电弧放电。
接着,在于上述第2碳膜264上涂敷第1保护膜之后,通过对该第1保护膜进行曝光,显影处理,形成图18B所示的条带状的保护膜图案222。该保护膜图案222覆盖形成侧轨212,212和中间轨213的区域。
此后,如图17A~图17F所示,通过采用离子铣削的腐蚀法,依次将位于未为保护膜图案222覆盖的区域的碳膜264,中间膜263,基体210c去除。由此,形成侧轨212,212和中间轨213。另外在侧轨212,212之间形成负压槽215,并且形成用于针对每个滑动块,进行分割的分割槽(图中未示出)。此后,将保护膜图案222去除。
然后,在于最外层的碳膜(第3碳膜)264上涂敷第2保护膜之后,通过对该第2保护膜进行曝光,显影处理,如图18D所示,在侧轨212,212的规定位置,形成具有与第1凸部217相同的图案的保护膜图案227。
接着,借助氧等离子体,对未为最外层(从滑动块主体210侧算的第6层)的碳膜264的保护膜图案227覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,最外层的碳膜264的底层的中间膜(第3中间膜)263用作腐蚀阻挡层,如图18E所示,仅仅对最外层的碳膜264进行腐蚀,未对中间膜263进行腐蚀。
然后,如图18F所示,通过CF4等离子体,对未为中间膜263的保护膜图案227覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,仅仅对中间膜263进行腐蚀,未对其底层的碳膜264(第2碳膜)进行腐蚀。
此后,在从滑动块主体210一侧算第4层的碳膜(第2碳膜)264上涂敷第3保护膜之后,通过对该第3保护膜进行曝光,显影处理,如图18A所示,在侧轨212,212的规定位置,形成具有与第3凸部219相同的图案的保护膜图案228。
接着,借助氧等离子体,对未为第2碳膜264的保护膜图案227、228覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,第2碳膜264的底层的中间膜(第2中间膜)263用作腐蚀阻挡层,如图18B所示,仅仅对第2碳膜264进行腐蚀,未对中间膜263进行腐蚀。
然后,如图18C所示,通过CF4等离子体,对未为中间膜263的保护膜图案227,228覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,仅仅对中间膜263进行腐蚀,未对其底层的碳膜264(第1碳膜)进行腐蚀。
此后,在从滑动块主体210一侧算的第2层的碳膜(第1碳膜)264上涂敷第4保护膜之后,通过对该第4保护膜进行曝光,显影处理,如图18D所示,在例轨212,212的规定位置,形成具有与第2凸部218相同的图案的保护膜图案229。
接着,借助氧等离子体,对未为第1碳膜264的保护膜图案227,228,229覆盖的部分进行腐蚀,将其去除。此时,第1碳膜264的底层的中间膜(第1中间膜)263用作腐蚀阻挡层,如图18E所示,仅仅对第2碳膜264进行腐蚀,未对第1中间膜263进行腐蚀。
然后,如果去除保护膜图案227,228,229,则可形成第1,第2,第3凸部217,218,219。
另外,也可对在这里形成的第1,第2,第3凸部217,218,219的表面进行研磨加工等,形成拱顶。
接着,如果沿上述分割用槽,分割基体210c,则获得图13和图14所示的磁头滑动块S。
此外,在上述磁头滑动块S的制造方法中,对下述场合进行了描述,该场合为:在形成于滑动块主体210的媒体相对面交替叠置有中间膜263与碳膜264的6层结构的叠层膜之后,仅仅对该叠层膜的必要部分进行腐蚀,形成第1,第2,第3凸部217,218,219,但是也可采用上述方法以外的方法,比如,还可采用具有与凸部相同的图案的孔的多块掩模,在滑动块主体的媒体相对面上,设置上述掩模,在上述孔内,交替地叠置中间膜与碳膜,形成凸部。
在按照上述方式构成的磁头滑动块S中,通过CSS,相对磁盘171,上浮移动,根据需要,进行磁信息的写入和读取。
于是,在磁盘停止的状态,磁头滑动块S在下述状态下停止,在该状态,借助安装于该滑动块S上的板簧的偏置力,将设置相应的侧轨212上的第2凸部218的表面,轻轻地压靠在磁盘的表面上。
如果从该状态,磁盘开始旋转,则在磁盘表面上,产生气流,从而该气流流入滑动块主体210的底面侧。在这里,由于因产生该气流,在各侧轨212的空气流的流入侧210a的端部,产生上升力,当该上升力为超过上述板簧的偏置力的值时,上述滑动块主体210开始上浮。此外,通过各侧轨212的空气流的流入侧210a的端部,流入滑动块主体210的底面侧的空气,与通过侧轨212,212之间的空气流入负压槽215,由于在这里产生较大的负压,故滑动块主体210在上述空气流入例的端部上抬的状态,按照规定的倾角倾斜。
在本实施例的磁头滑动块S中,由于在磁盘停止时,磁芯211侧(空气流的流出侧210a)附近的滑动块主体210的媒体相对面与上述磁盘之间,设置有其高度小于第1,第3凸部217,219的第2凸部218,故涂敷于磁盘的表面上的润滑剂的弯月面的半径在第2凸部218的周围较大,由于上述润滑剂的液膜,可改善上述滑动块主体210的媒体相对面贴付于磁盘上的情况,可提高减小滑动块主体210与磁盘的吸附的效果。此外,由于设置于最靠近上述磁芯211的位置的第2凸部218的高度小于设置其它位置的第1,第3凸部217,219的高度,故可避免在磁头滑动块按照倾角为100μRad的程度上浮时,设置于最靠近磁芯211的位置的第2凸部218相对磁芯211上的磁隙G,朝向磁盘侧突出,即,可使磁隙G,相对第1,2,3凸部217,218,219,接近磁盘,这样是有利的。
此外,在上述实施例中,对下述场合进行了描述,该方式为:第2凸部218由碳膜264形成,第3凸部219由交替地叠置有碳膜264与中间膜263的3层结构的叠层膜形成,第1凸部217由交替地叠置有碳膜264与中间膜263的5层结构的叠层膜形成,但是如果最靠近磁芯211的第2凸部218的高度小于设置于另一位置的凸部,则也可由交替地叠置有碳膜264与中间膜263的多层膜形成。
还有,在上述实施例中,对在各侧轨212,设置有3个凸部的场合进行了描述,但是不必限于此情况,比如,各侧轨212也可各设置两个。
再有,在上述实施例中,对在各侧轨212上设置多个凸部的场合进行了描述,但是除了各侧轨212以外,上述多个凸部还可设置于负压槽215中。
实施例
(第1试验实例)
在制造图1和图2所示的形状的磁头滑动块时,构成第1,第2凸部17,18的最外表面的第2碳膜64的材料变为下述A,B,C,D时的凸部的膜硬度和耐磨性进行调查,图19,图20表示其结果。
在于这里形成的磁头滑动块中,长方形的滑动块主体10的长边部的长度为1.241mm,宽度为1.0mm,负压槽15的空气流的流入侧的端部的宽度为0.1mm,最大宽度为0.78mm,深度(距台阶部20的表面的距离)为2.5μm,各侧轨12的最大宽度为0.34mm,最小宽度为0.08mm,高度(距台阶部20的表面的距离)为0.25μm,Si粘接层61的厚度为0.5nm,第1碳膜的厚度为4.5nm,第1凸部17的直径为30mm,第2凸部18的长径为75mm,短径为30mm,第1,第2凸部17,18的高度分别为35nm,构成各凸部的Si中间膜63的厚度为4nm,第2碳膜的厚度为31nm,第2凸部18与磁隙G之间的距离为300μm。另外,滑动块主体10按照下述方式设定,该方式为:上浮时的上浮量为25nm,倾角为100μRad。
上述材料A是通过下述方式形成的,该方式为:在图6A~图6F所示的步骤中,在Al2O3TiC形成的基体10c上借助Si粘接层61,第1碳膜62而形成的Si中间膜63上,通过ECRCVD法形成碳膜时,形成供向成膜装置内的反应气体,采用甲烷气体,使主板偏磁为110W,膜中的氢浓度为38原子%。
上述材料B按照下述方式形成,该方式为:除了形成供向成膜装置内的反应气体,采用乙烯气体,使主板偏磁为200W以外,其它的方面与上述材料A相同,膜中的氢浓度为28原子%。
上述材料C按照下述方式形成,该方式为:除了使主板偏磁为400W以外,其它的方面与上述材料B相同,膜中的氢浓度为26原子%。
上述材料D为阴极电弧碳,膜中的氢浓度基本上为0原子%。
此外,耐磨性通过测定普通的CSS5万次后的凸部高度而得出。在图8中,纵轴的凸部的磨耗量为进行CSS前的初期的凸部的高度与5万次CSS后的凸部高度之间的差值。
根据图7所示的结果知道,在最外表面具有由材料A形成的碳膜的凸部的膜硬度H约在20~22GPa的范围内分布,平均值接近21GPa,在最外表面具有由材料B形成的碳膜的凸部的膜硬度H约在20~24GPa的范围内分布,平均值接近22GPa,在最外表面具有由材料C形成的碳膜的凸部的膜硬度H约在23.6~25.8GPa的范围内分布,平均值接近24.2GPa,在最外表面具有由材料D形成的碳膜的凸部的膜硬度H约在28~29.4GPa的范围内分布,平均值接近28.7GPa。
根据图8所示的结果知道,在最外表面具有由膜硬度约为21GPa的材料A形成的碳膜的凸部的磨耗量大于7nm。与此相对,在最外表面具有由膜硬度约为22GPa的材料B形成的碳膜的凸部的磨耗量小于5nm,其耐磨性优于材料A。另外,在最外表面具有由膜硬度约为24.2GPa的材料C形成的碳膜的凸部的磨耗量的平均值约为3.5nm,在最外表面具有由膜硬度约为28.7GPa的材料D形成的碳膜的凸部的磨耗量的平均值约为1.8nm,其耐磨性更优。
根据图8的结果可确认,由于凸部的磨耗量小于实际使用没有问题(吸附扭矩较小)的范围中的5nm在于由膜硬度大于22GPa的材料形成,故设置于形成在滑动块主体上的导轨上的凸部的最外表面的碳膜由膜硬度大于22GPa的碳膜形成是有效的。
(第2试验实例)
按照下述方式形成磁头滑动块S,该方式为:除了构成凸部17,18的第2碳膜64由上述材料B形成,在各侧轨12上形成的第1碳膜62中的氢含量在下述表1所示的范围中变化以外,其它的方面与上述第1试验实例相同,调查润滑剂的附着量与凸部的耐磨性。这里的润滑剂的附着量是通过测定普通的CSS5万次后的附着量而得出的。另外,这里的润滑剂采用パ—フロロポリエ—ラル。
其结果表示于表1中。在表1中,润滑剂的附着量中的栏中的○表示未附着有润滑剂,△表示看到附着有润滑剂,耐磨性的栏中的◎表示凸部几乎没有磨耗,磨耗量在磨耗测定界限以下,○表示凸部的磨耗量小于5nm,△表示凸部的磨耗量较大,在5~10nm的范围内。
表1
试样号 | 原料 | 成膜方法 |
第1碳膜中的氢浓度(原子%) |
润滑剂的附着量 | 耐磨性 |
1 |
甲烷气体 |
CVD |
48% |
○ |
△ |
2 |
甲烷气体 |
CVD |
39% |
○ |
△ |
3 |
乙烯气体 |
CVD |
35% |
○ |
△ |
4 |
乙烯气体 |
CVD |
29% |
△ |
○ |
5 |
乙烯气体 |
CVD |
27% |
△ |
○ |
6 |
石墨 |
电弧放电 |
0% |
△ |
◎ |
从表1所示的结果知道,对于碳膜中的氢含量大于35原子%的试样No.1~3,没有附着润滑剂,是良好的。另外知道,对于碳膜中的氢含量大于30原子%的试样No.4~6,凸部的磨耗量较小,耐磨性良好,但是附着有润滑剂。
(第3试验实例)
在制造图7与8所示的形状的磁头滑动块时,调查构成第1,第2凸部117,118的材料变换为下述A,B,C,D时的凸部的膜硬度和耐磨性。其结果表示于图22,图23中。
这里形成的磁头滑动块按照下述方式设定,该方式为:长方形的滑动块主体110的长边部的长度为1.2mm,宽度为1.0mm,负压槽115的空气流的流入侧的端部的宽度为0.12mm,最大宽度为0.36mm,深度为2.5μm,距台阶部20的表面的距离为0.17μm,各侧轨112的最大宽度为0.34mm,最小宽度为0.06mm,第1凸部117的直径为30mm,第2凸部118的长径为75mm,短径为30mm,第1,第2凸部117,118的高度分别为35nm,第2凸部118与磁隙G之间的距离为300μm。另外,滑动块主体110按照下述方式设定,该方式为:上浮时的上浮量为25nm,倾角为100μRad。
上述材料A是通过下述方式形成的,该方式为:在图11A~图11E所示的步骤中,在形成于由Al2O3TiC形成的基体110c上的,由Si形成的中间膜116上,通过ECRCVD法形成碳膜时,供向成膜装置内的反应气体采用甲烷气体,使主板偏磁为110W,膜中的氢浓度为42.5原子%。
上述材料B按照下述方式形成,该方式为:除了形成供向成膜装置内的反应气体采用乙烯气体,使主板偏磁为200W以外,其它的方面与上述材料A相同,膜中的氢浓度为29原子%。
上述材料C按照下述方式形成,该方式为:除了使主板偏磁为400W以外,其它的方面与上述材料B相同,膜中的氢浓度为27原子%。
上述材料D为阴极电弧碳,膜中的氢浓度基本上为O原子%。
这里的膜硬度是通过采用压入硬度试验机,测定相对荷载的压入深度,通过下述公式而计算出的压入试验机中所设置的测定压头采用图5所示的锥角(α)为65°的金刚石三角锥压头。另外,在图5中,Ap表示投影面积。
膜硬度(H)=P/As37.962×10-3×P/h2 … (1)
(在式中,P表示荷载,h表示压入深度,As表示相对位移h的三角锥压头的表面积。)
此外,耐磨性通过测定普通的CSS5万次后的凸部高度而得出的。在图8中,纵轴的凸部的磨耗量为进行CSS前的初期的凸部的高度与5万次CSS后的凸部高度之间的差值。
根据图21所示的结果知道,由材料A形成的凸部的膜硬度(H)约在20~22GPa的范围内分布,平均值接近21GPa,由材料B形成的凸部的膜硬度(H)约在20~24GPa的范围内分布,平均值接近22GPa,由材料C形成的凸部的膜硬度(H)约在23.6~25.8GPa的范围内分布,平均值接近24.2GPa,由材料D形成的碳膜的凸部的膜硬度(H)约在28~29.4GPa的范围内分布,平均值接近28.7GPa。
根据图22所示的结果知道,由膜硬度(H)约为21GPa的材料A形成的凸部的磨耗量较大,其值大于7nm。与此相对,由膜硬度(H)约为22GPa的材料B形成的凸部的磨耗量小于5nm,其耐磨性优于材料A。另外,由膜硬度(H)约为24.2GPa的材料C形成的凸部的磨耗量的平均值约为3.5nm,由膜硬度(H)约为28.7GPa的材料D形成的凸部的磨耗量的平均值约为1.8nm,其耐磨性更优。
另外,图9表示凸部高度与吸附扭矩之间的关系的调查结果。这里的凸部由上述材料A形成。
根据图23所示的结果知道,如果凸部高度较小,则在滑动块主体与磁盘之间产生弯月面,吸附扭矩较高,如果凸部高度小于30nm,则扭矩急剧增加。根据该结果,凸部的磨耗量在实际使用中没有问题的范围小于5nm。
根据图21,22,23的结果可确认,由于凸部的磨耗量在实际使用中没有问题的范围小于5nm在于由膜硬度大于22GPa的材料形成,故作为解决上述课题的方案,设置于形成在滑动块主体上的导轨上的凸部由膜硬度大于22GPa的膜形成是有效的。
(第4试验实例)
在制造图13和图14所示的形状的磁头滑动块时,调查构成第1,第2凸部217,218,219的碳膜264变换为下述A,B,C,D时的凸部的膜硬度和耐磨性。其结果表示于图25,图26中。
这里形成的磁头滑动块按照下述方式设定,该方式为:长方形的滑动块主体210的长边部的长度为1.241mm,宽度为1.0mm,负压槽215的空气流的流入侧的端部的宽度为0.1mm,最大宽度为0.78mm,深度为2.5μm,各侧轨212的最大宽度为0.34mm,最小宽度为0.08mm,高度为0.25μm,第1中间膜263的厚度为0.5nm,第1,第3凸部217,219的直径为30mm,第2凸部218的长径为75mm,短径为30mm,第1凸部217的高度为45nm,第3凸部219的高度为35nm,第2凸部218的高度为25nm,构成各凸部的碳膜的厚度为6nm,中间膜的厚度为4nm,第2凸部218与磁隙G之间的距离L2为300μm。另外,滑动块主体210按照下述方式设定,该方式为:上浮时的上浮量为25nm,倾角为100μRad。
上述材料A是通过下述方式形成的,该方式为:在图17A~图17F和图18A~图18E所示的步骤中,在于由Al2O3TiC形成的基体210c上交替地叠置有Si中间膜263和碳膜264的6层结构的叠层膜中的各碳膜264通过ECRCVD法形成时,供向成膜装置内的反应气体采用甲烷气体,使主板偏磁为110W,膜中的氢浓度为38原子%。
上述材料B按照下述方式形成,该方式为:除了形成供向成膜装置内的反应气体采用乙烯气体,使主板偏磁为200W以外,其它的方面与上述材料A相同,膜中的氢浓度为28原子%。
上述材料C按照下述方式形成,该方式为:除了使主板偏磁为400W以外,其它的方面与上述材料B相同,膜中的氢浓度为26原子%。
上述材料D为阴极电弧碳,膜中的氢浓度基本上为O原子%。
此外,耐磨性通过测定普通的CSS5万次后的凸部高度而得出的。在图25中,纵轴的凸部的磨耗量为进行CSS前的初期的凸部的高度与5万次CSS后的凸部高度之间的差值。
根据图24所示的结果知道,具有由材料A形成的碳膜的凸部的膜硬度约在20~22GPa的范围内分布,平均值接近21GPa,具有由材料B形成的碳膜的凸部的膜硬度约在20~24GPa的范围内分布,平均值接近22GPa,具有由材料C形成的碳膜的凸部的膜硬度约在23.6~25.8GPa的范围内分布,平均值接近24.2GPa,具有由材料D形成的碳膜的凸部的膜硬度约在28~29.4GPa的范围内分布,平均值接近28.7GPa。
根据图25所示的结果知道,具有由膜硬度约为21GPa的材料A形成的碳膜的凸部的磨耗量较大,其值大于7nm。与此相对,具有由膜硬度约为22GPa的材料B形成的碳膜的凸部的磨耗量小于5nm,其耐磨性优于材料A。另外,具有由膜硬度约为24.2GPa的材料C形成的碳膜的凸部的磨耗量的平均值约为3.5nm,具有由膜硬度约为28.7GPa的材料D形成的碳膜的凸部的磨耗量的平均值约为1.8nm,其耐磨性更优。
根据图25的结果可确认,由于凸部的磨耗量在实际使用中没有问题(吸附扭矩小)的范围小于5nm在于碳膜264由膜硬度大于22GPa的材料形成,故设置于形成在滑动块主体上的轨上的凸部的最外表面的碳膜由膜硬度大于22GPa的膜形成是有效的。
(第5试验实例)
除了磁隙G与第2凸部218之间的距离L2在300~500μm的范围内变化以外,形成与第4试验实例所采用的相同的磁头滑动块,对滑动块主体210的媒体相对面与磁盘之间的吸附的发生情况进行调查。这里的吸附发生情况是通过下述方式调查的,该方式为:将所形成的磁头滑动块设置于CSS试验机上,测定在于磁盘按照7200rpm旋转时的滑动块主体210的媒体相对面与磁盘271之间产生的吸附力。其结果表示于图26中。
从图26所示的结果知道,如果磁隙G与第2凸部218之间的距离L2超过300μm,则吸附力较大,特别是,如果距离L2超过400μm,则吸附力急剧增加。此外知道,当距离L2小于300μm时,吸附力小于在实际使用中没有问题的范围中的49mN(5gf),特别是当距离L2小于300μm时,可防止吸附。
根据上面的结果可确认,设置于从最靠近磁芯的位置的凸部(第2凸部)到磁隙的距离小于滑动块主体的长度的25%是有效的。
如果按照上述描述的方式采用本发明的磁头滑动块,由于在滑动块主体的媒体相对面和导轨中的至少导轨的表面上,通过粘接层设置具有耐腐蚀性的第1碳膜,在该第1碳膜上,设置交替地形成有中间膜和第2碳膜的凸部,构成上述凸部的第2碳膜中的至少最外层的第2碳膜具有耐磨性,故制造效率良好,可提高设置于滑动块主体的媒体相对面或导轨上的凸部的耐磨性,并且可防止设置于滑动块主体上的磁芯的腐蚀。
此外,如果按照本发明的磁头滑动块的制造方法,由于形成上述的方案,故适合用于本发明的磁头滑动块的制造。
再有,如果按照本发明的磁头滑动块,由于通过形成上述的结构,在磁盘停止时,磁芯侧(空气流的流出侧)附近的滑动块主体的媒体相对面与上述磁盘之间,设置有其高度小于另一凸部的的凸部,故涂敷于上述磁盘的表面上的润滑剂的弯月面的半径在上述高度较小的凸部的周围较大,可通过上述润滑剂的液膜,改善上述滑动块主体的媒体相对面贴付于上述磁盘上的情况,可提高减小滑动块主体与磁盘之间的吸附的效果。
还有,由于设置于最靠近上述磁芯的位置的凸部的高度小于设置于另一位置的凸部的高度,故可避免下述情况,该情况指在磁头滑动块按照倾角为100μRad的方式上浮时,设置于最靠近磁芯的位置的凸部相对设置于上述磁芯上的磁隙,朝向磁盘侧突出,即可使上述磁隙相对上述多个凸部,接近磁盘,这是有利的。
再有,如果采用本发明的磁头滑动块的制造方法,由于形成上述的方案,故适合用于本发明的磁头滑动块的制造。
另外,如果采用本发明的磁头滑动块,由于使设置于在滑动块主体的磁盘例的媒体相对面上产生浮力用的导轨上的凸部的膜硬度大于22GPa,故可显著提高上述凸部的耐磨性,在磁盘启动时和停止时,凸部即使在相对磁盘滑动的情况下,仍难于磨耗,可防止上述滑动块与上述磁盘之间的接触面积增加,可防止滑动块与磁盘之间的吸附力增加。于是,还可防止下述情况,该情况指由于滑动块与磁盘之间的吸附力增加,设置于磁芯上的磁头元件或磁盘的记录层等在磁盘旋转启动时发生破损。