CN1655907A - 制造滑动器用的研磨抛光载体 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了机械加工一条抗磁元件用的研磨抛光载体。研磨抛光载体包括许多可移动部件，可移动部件在外表面终止，为一条抗磁元件形成通常平面的装配表面。研磨抛光载体由陶瓷材料形成。本发明还披露了研磨或机械加工一条抗磁元件的方法。

Description

制造滑动器用的研磨抛光载体
本发明涉及并参考2001年11月9号提交的名为“ESD逸散性陶瓷”的专利09/988,894。
背景
发明领域
本发明一般涉及研磨成条抗磁元件用的研磨抛光载体，也称为条工具或条弯曲工具。特别是，本发明涉及新的研磨抛光载体以及对成条抗磁元件研磨的方法。
相关技术说明
抗磁(MR)元件，通常是读/写头形式的抗磁元件，是采用类似于半导体晶片制造工艺的技术生产的。通常，将陶瓷晶片用作基材，进行许多个沉积、平版印刷以及蚀刻步骤，形成通常重复的MR元件阵列。晶片加工完成后，通常将晶片切片，使得元件阵列被切割成许多纵条，每个纵条含有许多MR元件。接着在切割成一个个单元之前，进一步加工容纳这些读/写头的单元，这些读/写头也就是所谓的滑动器或浮动磁头。
过去几年来，磁存储介质的密度成数量级地增加，这些读写头在读/写操作中偏离磁存储介质的距离也进一步减小。因此，有必要严密控制表面粗糙度、外形以及MR元件与存储介质隔开的距离。相应地，传统的做法就是研磨或机械加工将成为滑动器与空气接触的表面即顶表面的MR元件表面，从而精确控制表面形状、平面度、粗糙度以及临界间隔参数。通常，通过将MR元件切割成条形成的表面(即新形成的垂直于晶片顶表面及低表面延伸的表面)是采用研磨精确控制的表面。
美国专利6,093,083详细说明了与研磨MR元件条相关的工艺过程及相关工具。本技术领域中，通常将一条粘合到一个条载体上，此条载体又固定到条工具上。条载体通常是条粘结于其上的金属或陶瓷板。接着将条/条载体装配件粘合到条工具上。条工具的结构使其具有许多单独可调的可移动部件(例如，以指状物形式)，这些部件能调节条的一个个部分的相对高度或深度，从而在研磨过程中优化研磨程度，以便获得在MR条(条)中所需的阻力及平面度。
美国专利6,274,524披露了用于包括制造抗磁头在内的各种用途中的静电放电逸散性元件。然而，已经发现这些元件在实际应用中性能不够。
尽管现有技术及相关工具被认为是有效的，但是本技术领域中一直需要改善工艺及工具来对成条的MR元件进行研磨。
概述
根据本发明的一个实施方式，提供了一种机械加工成条抗磁(MR)元件用的研磨抛光载体。该研磨抛光载体包括许多在外表面终止，从而为MR元件条形成通常平面的安装表面的可移动部件。研磨抛光载体一般由具有静电放电(ESD)逸散性能及高密度的陶瓷材料制成。
进一步，根据本发明的另一个实施方式，提供了一条抗磁(MR)元件的研磨方法，该方法中，将一条MR元件安装在上述的研磨抛光载体上，接着对其机械加工，从该条元件上除去材料。
本发明的另一个实施方式提供了研磨抛光载体组合件，该组合件包括机械加工一条抗磁元件用的一个研磨抛光载体，该研磨抛光载体包括许多可移动部件，可移动部件在外表面终止，从而为一条抗磁元件形成通常平面的安装表面。研磨抛光载体通常由具有静电放电(ESD)逸散性能及高密度的陶瓷材料制成。研磨抛光载体组合件还包括一个致动组合件，该致动组合件包括许多适合于偏置一个个可移动部件的转换器。
附图简单说明
本领域的技术人员通过附图可以更好的理解本发明，理解本发明的许多目标、特征及优点。
图1所示是从陶瓷晶片上切割下来的抗磁(MR)条的一部分。
图2是本发明一个实施方式的研磨抛光载体的顶透视图。
图3是通过一个可移动元件截取的图2研磨抛光载体的截面图。
图4是采用压电致动器的设备布置简图。
不同图中采用同样的数字来代表类似或相同的部件。
优选实施方式详细说明
根据本发明的特点，提供了研磨抛光载体以及对一条抗磁(MR)元件研磨的方法。图1所示是一条MR元件的例子。
如图所示，图1是晶片制造过程完成后，从陶瓷晶片上切割下来的MR元件条1一部分的示意图。条1包括几个不同的部分，它包括MR滑动器部分2，这个部分最终形成MR滑动器，例如经过进一步加工步骤后，形成磁盘驱动滑动器。各MR滑动器部分2以切口区域3相互间隔，该区域在研磨之前或之后的切割操作中除去。切口区域3可能不含MR元件或者含有如图所示的MR电研磨导板7。可以在切割之前的研磨过程中使用MR电研磨导板，以便在加工过程中实时监控研磨过程。如果在研磨之前切割，可以将MR电研磨导板沉积在MR滑动器部分的空白区域中。
试看MR滑动器部分2，图示了几种不同的MR元件。从这方面来说，这里使用的术语“MR元件”是通称意义的，表示MR滑动器常用的几种类型的MR元件。特别是，MR元件可以包括MR传感器5以及读/写MR头，例如图示的写头4。为清楚起见，要理解条的顶表面6是在后面的加工步骤中被研磨的表面，该表面形成一个个MR滑动器的气载表面。传统MR元件条的其他细节，例如电接触部分在图中没有详细显示，但本领域的普通技术人员是熟知这些细节的。
转到图2，图2示出了本发明研磨抛光载体一个实施方式的顶视图。研磨抛光载体10具有一般形的形状，并且有个Y轴(作为参考轴)，这里是纵轴。研磨抛光载体10包括许多可移动部件12，它们整体形成研磨抛光载体10的可移动部分14。可移动部件12通过弯曲区域18连接到研磨抛光载体10的一个固定部分16上。如图所示，各个可移动部件12通过其独用的或独特的弯曲区域18连接到研磨抛光载体10的固定部分16上。可移动部件终止，形成通常平坦的长形表面19，长形表面19上安装有MR元件的条1以供研磨。通常平坦的长形表面19是一个安装表面，它通常形成了研磨抛光载体10的活性研磨面。如下面更详细的说明所述，每个可移动部件12可以通过垂直于安装表面19的方向的偏置力移动。根据图2中所示实施方式的特征，可移动部件是互相独立可以移动的，但其他实施方式中可以有组合在一起的一些可移动部件。术语“可移动部分”及“固定部分”(也称“静止部分”)是相对而言的，表示各个部分相对移动或平移。这里，固定部分通常固定在研磨夹具中并固定在位，可移动部分由偏置的可移动部件组成。
图2所示的实施方式中，可移动部件相互隔开放置，间距为条滑动器宽度(50％的滑动器为1.6mm)的整倍数加上切口区域(一般小于0.5mm)。前述间距一般是中心之间测量的(从一个可移动部件的中心线到邻近可移动部件的中心线)，但是也可以规定不同的中心间距。在整个可移动部件阵列中，间距通常是不变的。间距通常在0.4mm至2mm之间。采用在固定部分中16延伸穿透的通孔来将研磨抛光载体固定在夹具中，以便进行研磨操作。
转到图3，图3提供了研磨抛光载体10的一个截面图。如图所示，通过弯曲部分18将可移动部件12连接到研磨抛光载体10的固定部分16上。提供了磁元件42使可移动部件12沿方向24移动(如图3所示的方向，垂直方向)。通过提供沿研磨抛光载体10的纵轴方向(图2中方向Y)延伸的长形槽口22(以及反向槽口)形成弯曲区域。
研磨抛光载体组合件与致动装置组合件或结构体组合。如图所示，MR元件的条1安装到由可移动部件12的终止端形成的安装表面19上。致动结构体或组合件由磁元件42以及反向电磁元件40组成，其位置和结构能使可移动元件12沿轴向精确移动，轴方向由虚线24表示。由于电磁元件40及磁元件42之间具有引力及斥力，电磁元件40接收输入电信号后偏置可移动部件12，使其响应该电信号在可移动部件轴向上移动(如图3所示垂直方向)。尽管采用电磁元件及磁元件(例如永久磁铁)来产生偏置力，也可以使用其他类型的转换器，包括电机械元件例如音圈或压电元件，这些元件能以输入电信号为基础确保精确移动。要注意的是，尽管图3中只显示了一个致动结构体，通常为各个可移动部件12都提供各个致动结构体。
尽管上述已经说明了一种特定的致动结构体，要注意的是，只要致动本能有效偏置可移动部件，可以采用结构不同致动结构体。例如，可以加入一个致动棒来机械接合可移动部件，致动棒由上述的转换器偏置从而偏置可移动部件。
由于弯曲区域将一个个可移动部件12与研磨抛光载体10的固定部分16连接，可移动部件响应于致动结构体施加的偏置力而轴向移动，发送到致动结构体特别是电磁元件40的信号产生偏置力或致动力。这里，形成弯曲区域是为了有一定柔性并允许可移动部件12能进行轻微轴向移动。在图3所示实施方式中，柔顺性是通过使弯曲区域18具有一很小厚度得到的。从这方面来说，研磨抛光载体10的固定部分16具有公称厚度TN，而弯曲部分具有较小的厚度TR。TN及TR的相对选择取决于条的尺寸、所提供的空间、材料限制以及研磨操作的本质特征。例如，如果条的宽度等于微小滑动器长度(1.2mm)，弯曲区域允许的长度为12mm或更长的话，应变公差达到0.1％的材料可以选择TN＝TR＝1.2mm。然而，若弯曲区域更短，条更宽的话，TN/TR可以选择较大比例。对于陶瓷材料，通常优选使TR尽可能大。典型的TN∶TR至少为2∶1，更典型的是4∶1，优选至少达到10∶1。一个特定实施方式中，TR是0.3mm，而TN是5mm。
条1一般直接粘合到可移动部件12上。可以通过在可移动部件12的安装表面19与条1之间插入环氧树脂或树脂的胶粘剂来进行粘合。例如，可以采用商购胶带来将条1粘合到可移动部件12上。通常，将研磨抛光载体10与条1组合加热至一定温度，从而使环氧胶带再流动，接着冷却得到均匀的粘合层。从这一点来说，可以在高温处理过程中对条1施压，从而确保形成具有均匀厚度的粘合层。
通常，驱动结构体，特别是电磁元件40是通过由MR元件条处理的信号产生与永久磁铁相斥或相吸的磁场来移动的。特别是，条的切口区域提供的MR电研磨导板一般连接到一印刷电路板上(未显示)，信号被处理并送入一个个转换。用这种方法，可以沿条1的一个个部分进行精确的研磨操作，这样可以在整个MR元件的条1中获得最佳抗磁性能。
图4显示了装有一压电致动元件50的成套研磨工具的总体布置图。夹具67支撑着压电致动元件50，压电致动元件50则对支撑条1的研磨抛光载体施力。图中所示研磨台65放置在对条1研磨的位置。研磨台65一般带有研磨部件以便能在条上除去材料。
使用压电致动元件降低了音圈或类似机械部件的机械复杂性以及其伴随的失效危险和颗粒的产生。压电致动元件通常要求相对较高的工作电压，将这种元件与低电导性材料连在一体更为方便，如下面将要说明的。
尽管上面已经说明了关于研磨抛光载体10的一个特定实施方式，研磨抛光载体可以采取各种构造。例如，研磨抛光载体可以由具有长形结构(截面纵横比大于2，例如4或更高)的可移动部件形成，可移动部件通过一般位于长形可移动部件两端的弯曲部件连接到研磨抛光载体的静止即固定部分。可移动部件相反两个端中的一端终止，从而形成通常平坦的安装表面，在该安装表面上条粘合着。沿可移动部件纵轴方向偏置可移动部件，从而使正对的弯曲部分粗略变形同样的角度及弯曲度(可以描绘成形成平条四边形构型)。研磨抛光载体可以由整体的热处理致密化陶瓷块(下面有更详细的说明)制备，长形可移动部件可以采用钢丝锯形成。这里，研磨抛光载体的截面(平行于可移动部件的纵轴方向并平行于钢丝锯沿其切割形成一个个可移动部件的平面而截取的截面)形状是个E字，而没有中央水平延伸部分，或者是个D字。从这点来说，可移动部件一般形成“E”或“D”字的垂直侧边。根据这些截面形状，可移动部件形成结构体的一侧，而对面一侧则蔽开形成暴露空间(即“E”字结构体)，或者对面一侧封闭但具有内部空穴(即“D”字结构体)。
不管实施方式具有什么特定结构，有利的是，相对于MR条中的MR元件或读写头而言研磨抛光载体可以具有很高密度的可移动部件。一般，可移动部件与条中抗磁元件的比例至少为1∶3，通常大于1∶2，例如1∶1。这样，在实时研磨过程中，通过闭环反馈过程，可以精确调节并控制一个个MR头的研磨。在这点上，一般在研磨过程中测量来自单独读写头的信号，一般是电阻信号以便严密控制研磨程度。一般，进行可移动部件单独偏置时，转换器与可移动部件的比例为1∶1。
一般而言，研磨抛光载体中至少可移动部件是由陶瓷材料形成的。通常要求可移动部件及其相关弯曲区域都由陶瓷材料组成。为了便于成型，通常上整个研磨抛光载体都由陶瓷材料形成。陶瓷材料的特定形状是本发明的重要特征，下面将更详细的说明。
尽管某些实施方式要求由单个整体形成研磨抛光载体，研磨抛光载体也可以由一些部件或组合件形成并粘合在一起。例如，可由ESC逸散性材料先制备各个部分，即各个部分烧结致密化，然后进行后阶段的粘合。可以分形先形成可移动部件，例如指状可移动部件，然后采用合适的夹具排列，将其粘合到主体部分。举例来说，可以采用钎焊进行粘合。也可以选择采用玻璃助焊剂、钎焊填充金属、固-固扩散以及其它工艺粘合。对于钎焊的情况，可以使用低温钎焊，如活性金属钎焊，一个例子就是添加活性成分例如Ag以及Ti来辅助粘合的Sn钎焊。这种情况下，Sn一般是主要组分，其含量至少占钎焊料的80wt％，或者至少为90wt％。使用ESD逸散性陶瓷以外材料的实施方式中，最典型的是，至少MR条的安装表面由ESD逸散性陶瓷形成。
陶瓷材料由静电放电(ESD)安全逸散性陶瓷形成。其表面电阻率的范围在103至1011ohm-cm之间，优选104至1010ohm-cm之间，在105至1019ohm-cm之间更佳，最佳的是在106至109ohm-cm之间。需要这些值，以便逸散静电荷。通常，材料要具有良好的逸散性质，这样电荷可以在整个部件体积中快速逸散，材料还要充分，均匀地逸散电荷，从而防止电荷累积“热点”。
可以将ESD逸散陶瓷浅色例如通过光处理设备浅色，便于使用。ESD逸散陶瓷可以适合于进行热等静压(HIP)，热等静压陶瓷与无压烧结陶瓷相比，残余孔隙率得多低，因此具有高的机械可靠性、低污染以及良好的机械加工性，并且可能通常上是非磁性的。材料通常是适合ESD逸散用途的高密度陶瓷(即大于99％理论密度即“TD”)。某些实施方式中，陶瓷的密度大于99.5％的理论密度。这类陶瓷的体积电阻率在105-109ohm-cm之间，陶瓷的强度也很高(即在四点弯曲测试中，强度大于500MPa；除非另外说明，弯曲强度是采用四点弯曲测试测量的)。陶瓷的形成是在空气中烧结，如有需要的话，再进行热等静压(“HIP”或“HIPing”)，HIP环境较宜是非氧化性的，优选是还原性的，这样可以防止HIP加热炉部件和/或研磨抛光载体在制造过程中氧化。一般，HIP环境中氧的分压要小于10-2乇。还原环境的例子包括采用惰性气体如Ar，这种气体可以在碳加热炉部件存在下，在高温产生还原环境。可以使用另一次热处理(烧结和/或HIPing)来提高或降低电阻，从而使电阻率转变(升高或降低)到106-109ohm-cm的范围。可以在预定的氧分压条件下进行这另一次热处理，从而氧化在HIPing过程中可能被还原的研磨抛光载体部件。
陶瓷可以由稳定化(完全稳定化或部分稳定化)的ZrO2，优选再添加使用一种或多种导电或半导电添加剂来制备，添加剂选自金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物或者它们的组合。有利的是，用这些陶瓷制备的部件其衰减时间小于2秒。陶瓷材料的维氏硬度可以大于8.5GPa；K1c大于4MPa m-1/2并含有ZnO，优选在15-25％之间(初始原料的体积百分数)，从而形成“亮”色的陶瓷。一个实施方式含有ZnO以及约10％(体积)的过渡金属氧化物。例如，氧化锰(1-8％体积)能很好的产生“暗色”陶瓷。
陶瓷材料可以含有SnO2，优选其含量在20-80％(初始原料的体积百分数)之间。其它实施方式可以含有体积含量在15-35％之间的ZrC或六铁酸钡。在200-250℃、平衡分压下，在水中热处理后，陶瓷的MOR保留率可以超过50％。
根据另一个实施方式，提供了一种基于Y-TZP(用氧化钇部分稳定的四角氧化锆多晶)产品15-40％ZnO或15-60％掺杂-SnO2的颗粒状复合物，用于获得浅色的ESD逸散陶瓷。术语“浅色”是指陶瓷材料不是黑色或者另一种深颜色。优选的浅色材料是白色、米白色、浅灰色、黄褐色等材料。
由于其可靠的机械性能，可以将带有电阻率改进剂的Y-TZP用于研磨抛光载体中。也可以采用由其它已知的稳定剂如稀土氧化物、MgO、CaO以及它们的混合物稳定的TZPs。
氧化锆在室温下一般是绝缘的(Rv＝1013ohm-cm)，但可以通过分散导电颗粒形成可放电加工组合物。颗粒状分散体一般包括氮化物、碳化物、硼化物以及硅化物。
也可以使用导电氧化物例如过渡金属氧化物、Fe2O3、Co2O3、NiO、Cr2O3等来优化氧化锆的电导率。例如，可以在氧化钇稳定化陶瓷中掺入3-15mol％的氧化铁来获得250℃约105ohm-cm的电导率，然而要说明的是，有些氧化物添加剂会改变Y-TZP的可转变性，使断裂韧性变差。过渡金属氧化物充当氧化锆中的着色剂，形成特征性的暗色，并且可以在高温处理例如烧结和HIPing过程中进行热化学氧化还原反应。例如，氧化锆中的Fe2O3在惰性气体如Ar中进行的HIPing过程中会发生热化学还原，从而在气体形成反应中形成孔隙或裂纹。在含有氧气的气体中进行HIPing能抑制这类破坏作用，但是由于使用铂加热元件以及特殊的窑炉装置，成本较高。
导电及半导电相都可以用作电阻率改进剂来调节电阻率及逸散性质。一些电阻率改进剂能与Y-ZTP反应形成新相，从而获得绝缘性质和/或改变Y-ZTP的可转变性。应当避免使用这类改进剂。电阻率改进剂应当尽可能满足下列列出的要求，以便成功地用于各种应用中：
可无压烧结性以及烧结-可热等静压性、良好的可加工性以及结构可靠性、着色、颗粒产生少、ESD性质可调性、高耐腐蚀性、理想的磁性能。
已经发现，浅色ESD逸散陶瓷可以通过将ZnO颗粒分散在Y-TZP基质中制备。Y-TZP中掺杂的SnO2也能有效的获得具有理想电阻率的浅色材料。通过在Y-TZP中添加LaMnO3、LaCrO3、ZrC以及BaFe12O19，也可以制备一些深色(或黑色)ESD逸散陶瓷。
电阻率改进剂的磁化率可以不同。(磁化率定义为材料中感应的磁化强度与磁化力之比或者磁化强度与所受到的磁场力之比)。ZnO，SnO2，ZrO2，Y2O3，Al2O3，ZrC以及SiC的摩尔磁化率很低，磁化率低于10-4ml/mol。另一方面，Fe2O3及BaFe12O19则具有高于10-2ml/mol的摩尔磁化率。一些材料如LaMnO3及LaCrO3具有中等大小的磁化率。具有低磁化率的改进剂尤其适用于本发明的研磨抛光载体，从而可以使电磁干扰降至最低。
最后，这里披露的组分的体积百分数(vol％)是基于目前可以在市场上购买的商业等级材料。如果使用其它材料，这些百分数也会改变，例如纳米级颗粒能得到更低的体积百分数，例如低达5vol％。
陶瓷组合物也可以包含少量(如小于2重量％)一种或多种烧结助剂、晶粒生长抑制剂、相稳定剂或者选自CaO，MgO，SrO，BaO，Al2O3，Fe2O3，NiO，CuO，SiO2，TiO2，Na2O，K2O，CeO2，Y2O3以及它们的混合物的添加剂。添加剂的含量必须足够小，以便不改变ESD逸散陶瓷的所需性质。有些情况下，可以在原料中和/或在粉末加工过程中加入有限量的这种氧化物。
陶瓷组合物优选在处理后通常不含孔隙，具体以相对数量计，以尺寸大于0.5μm的孔隙为基础，多于90％不含孔隙。这里使用的术语“不含孔隙”以及“通常上不含孔隙”也可以定义为相对密度超过99％，最佳的是相对密度超过99.5％。
优选陶瓷组合物具有高的弯曲强度。含ZnO，SnO2，LaMnO2以及LaCrO3的烧结-热等静压TZP材料强度很大，弯曲强度分别为1,000，650，716以及1,005MPa(根据四点弯曲测试)。
陶瓷组合物的颜色可以比黑色浅。这里使用的优选的“浅色”定义为颜色浅于按ISO定义的16灰度等级的一半。更为定量的颜色测试也可以采用色彩仪测量。含有ZnO以及SnO2组分的陶瓷组合物显示浅色，但大多数其它组合物则为黑色或很暗的颜色。
陶瓷组合物的电压衰减时间(ESD逸散陶瓷性能的一种衡量)可以小于500ms，最佳的是小于100ms。它还可以具有低的瞬态电流，例如小于100mA，最佳的是小于50mA。
致密研磨抛光载体一般含有作为基组分的TZP和颗粒分散体，分散体包括至少一种选自导体或半导体氧化物、碳化物、氮化物、氧碳化物、氧氮化物、氧碳化物等材料。电阻率改进剂可以掺杂以添加剂或预先合金化得到所需结晶形式和/或电阻率。当电阻率改进剂超过60vol％时，很难利用TZP的高断裂韧性及弯曲强度。当导电改进剂的用量小于10vol％时，可能很难获得所需要的ESD逸散性能。电阻率改进剂合适的范围一般包括10-60，15-50，20-40以及25-30vol％，并包括重叠这些值的范围。
形成研磨抛光载体的陶瓷粉末的平均粒度一般小于1μm，这样能获得均匀的显微结构、均匀的电性能和所需逸散性质。可以将预先合金化的粉末在装有Y-TZP研磨介质的塑料广口瓶中研磨，得到所需粒度。粉末在装有Y-TZP研磨介质的塑料广口瓶中湿磨混合，接着再干燥造粒。
可以采用任何成形方法，例如干压、粉浆浇注、带浇注、注塑成形、挤压以及凝胶浇注等方法，将Y-TZP粉末与电导率改进剂粉末的混合物成形成为任何所需要的形状，制备致密的研磨抛光载体。可以在粉末混合物中添加有机粘合剂物系得到高生坯强度，从而便于运送、生坯加工以及在致密化过程中保持外形。这些工艺中，模压成形，尤其是注塑成形是形成陶瓷生坯的优选工艺。生坯一般为近似网状外形。
将成形的陶瓷研磨抛光载体脱粘，并在空气或所需要的活性气体或惰性气体中烧结，使其密度超过95％T.D.，优选超过97％T.D.。烧结的研磨抛光载体可以进一步在惰性气体或含氧惰性气体中进行热等静压达到充分的密度。由此所得到的烧结或烧结-热等静压陶瓷制品，在室温下其体积电阻率可以达到1×103至1×1012ohm-cm之间。
最后的加工是对烧结/热处理研磨抛光载体进行机械加工至最后尺寸及形状。可移动部件可以以模制成形的形式提供，但更典型的是，采用钢丝锯切割技术切割形成可移动部件，钢丝锯切割技术能精确控制可移动部件的间距和尺寸，并能在相邻可移动部件之间形成均匀的间距。一般来说，在可移动部件之间间距的宽度不超过200μm。还可以根据本发明的实施方式精确地加工平坦的安装表面。安装表面的平面度优选约小于10μm，不大于2μm则更佳。
表征方法：
密度通过带温度及大气压为校正的，由排水法测量。采用光学显微镜扫描电镜观察用标准抛光过程制备的样品抛光截面来观察显微结构。颜色由从HunterAssociates Laboratory，Inc.，Reston，VA获得的Miniscan XE Plus，采用45°/0°光学几何及7.6mm光圈测量。利用X射线衍射(XRD)确定粉末及致密陶瓷的结晶相。陶瓷的杨氏模量、剪切模量及泊松比由超声换能器采用脉冲-回波法测量。采用5至10Kgf载荷，根据维氏硬度法测量硬度。根据ASTM C1160-02b(2002)中规定的方法，采用3×4×50mm B类样品测量四点弯曲强度。假定威布尔模量约为10，据估计，用这种方法测得的弯曲强度值要比采用JIS R 1601-81(采用30mm跨距进行三点弯曲测试)测试的结果低20％。得出了5至15个样品的平均强度。断裂韧性采用维氏压痕机，以10至40Kgf载荷，采用压痕断裂长度法测试。有些情况中也采用压痕裂纹强度法。
根据ASTM规定的方法测量体积电阻率及表面电阻率(DC)，其它在10及100V测量。表面先用钻石磨轮研磨，并在测量电阻率之前在超声波浴中清洗。作为电极，选用由Chomerics Inc.of Woburn，MA生产的厚度约为0.55mm的1215型含银导电橡胶片。电压衰减是电荷逸散的一种量度，电压衰减采用文献中说明的方法测试。
制造研磨抛光载体过程中，ESD逸散性材料一般用作整个部件，正如整体部件的情况一样，但载体的一些部分可以分别用不同材料形成。在各个部件领域的技术人员可以根据具体要求很容易地适应ESD逸散性材料的要求。
制备下列实施例用于表征。
实施例1“ZnO”
在装有Y-TZP研磨介质的广口瓶中，将从Saint-Gobain Ceramics & Plastics(SGC&P)购买的含有约2.8mol％氧化钇(YZ110)的Y-TZP粉末在水中与各种数量的从Zinc Corporation of America购买的氧化锌混合。在研磨前，YZ110及ZnO粉末的表面积分别为7及20m2/g。用实验室方法将研磨粉末造粒得到可压制的粉末。以40MPa压力将粉末单轴压制在不锈钢模具中，接着在207MPa冷等静压(或“CIPed”)形成生坯。
以2℃/min升温达到所需要的烧结温度(1350-1500℃)，将生坯烧结1小时，所得烧结密度约大于97％TD(理论密度)。理论密度是通过基于各组分体积百分数的混合规则计算的，计算时假定烧结过程中两相不发生反应。有些烧结体再在Ar中1300℃热等静压45分钟获得充分密度。所有样品都进行热等静压处理，得到大于99.5％的T.D.，大部分大于99.8％的T.D.。
测量由烧结及烧结-热等静压所得致密体的密度、杨氏模量、硬度、强度、断裂韧性以及相显微结构、体积及表面电阻率以及ESD逸散(电压衰减)，结果总结如表1及表2所示。
ZnO含量和粒度的影响：
表1总结了Y-TZP无压烧结样品的体积电阻率与ZnO的vol％的关系。要说明的是，ESD逸散的体积电阻率(103＜Rv＜1012ohm-cm)可以由含15-35vol％ZnO以及85-65vol％Y-TZP的复合材料获得。在1400-1450℃，在空气中烧结制备的这些材料，其密度超过99％T.D.。
16号样品制备时，将含有3mol％氧化钇(HSY3.0)的Y-TZP粉末在1250℃烧结，该温度要比其它的温度低150℃，从而使ZnO的晶粒长大降至最低。要说明的是，这个样品的体积电阻率要比2号样品的体积电阻率小5个数量级。本结果表明，低温烧结使导电相(ZnO)具有细晶微粒尺寸，有利于获得较低的电阻率。而且，我们相信，低温烧结可以降低改进剂的用量并减少晶粒生长，从而获得同样的ESD逸散电阻率。
退火温度和气氛的影响：
令人惊奇的是，8号样品在1350℃/207MPa热等静压45分钟后，其电阻率由7×1011降至5×103ohm-cm。9-14号样品说明了空气中的热处理(退火)对热等静压的20vol％ZnO/YZ110复合材料电阻率的影响，表明通过简单的热处理可以调节电阻率。结果进一步说明，没有必要制备各种组合物来为各种ESD逸散用途提供广泛的电阻率。在不同气氛中退火(15号样品)也是另一种对此组合物获得可调节的电阻率的办法。
将电阻率为5×1011ohm-cm的过度退火的样品，在2％H2/N2气氛、890℃退火5小时，所得电阻率为5×106ohm-cm。此结果表明，此材料的电阻率控制是可逆的，相应的，我们认为理想的电阻率可以由组成、在空气中退火和/或在控制气氛中退火得到。
                                           表1
  ID行   氧化锆类型  ZnO   致密化            热处理   Rv
 (Vol％)   (方法/温度)   (温度/时间)     (气氛)   (ohm-cm)
  1   YZ110  15   S/1400℃*   -     -   2.0E12
  2   YZ110  20   S/1400℃   -     -   7.4E11
  3   YZ110  25   S/1400℃   -     -   5.6E10
  4   2.6YTZP  25   S/1400℃   -     -   7.6E09
  5   2.6YTZP  30   S/1400℃   -     -   9.1E07
  6   YZ110  30   S/1400℃   -     -   7.9E06
  7   2.6Y-TZP  35   S/1400℃   -     -   6.9E04
  8   YZ110  20   H/1350℃**   -     -   5.0E03
  9   YZ110  20   H/1350℃   560℃/5Hr     空气   4.0E04
  10   YZ110  20   H/1350℃   585℃/5Hr     空气   9.0E04
  11   YZ110  20   H/1350℃   600℃/5Hr     空气   1.7E06
  12   YZ110  20   H/1350℃   630℃/5Hr     空气   5.0E06
  13   YZ110  20   H/1350℃   680℃/5Hr     空气   1.3E11
  14   YZ110  20   H/1350℃   630℃/24Hr     空气   205E11
  15   YZ110  20   H/1350℃   810℃/2Hr     2％H2/N2   6.0E06
  16   HSY3.0  20   S/1250℃   2.9E06
S*：在空气中无压烧结，H**：在氩气中热等静压
瞬态电流及电压衰减时间：
制备了含20％及25％ZnO/YZ110的组合物样品，将其在空气中600-650℃热处理，得到的电阻率值如下所示。
为了进行测量，将极板(充电极板监测器的一部分)充电至一固定电压。这样使极板具有7nC电荷，电压达到350V。接着将样品与可移动接点接触，使电荷接地逸散。由示波器的电流探针所示峰值电压确定峰值瞬态电流，示波器每毫微秒记录一次电压。
衰减时间通过数字示波器上充电极板监测器的输出电压读数来测量，测出其与时间的关系。电压从900V降至100V所需时间由示波器在初始充电至1,000V以后测量。仪表电子器件设定25ms为最低可测衰减时间。得到了下列结果：
                                   表2
样品     体积电阻率(ohm-cm)   在400V的峰值电流(mA)   在500V的峰值电流(mA)     衰减时间(ms)
#18(20％ZnO)     7.7×105   1.6   16     小于25
#10(20％ZnO)     2.2×106   小于1   14.7     小于25
#11(20％ZnO)     1.6×108   没有测   1     43
#34(25％ZnO)     3.1×109   小于1   2.0     没有测
表3总结了20％vol％ZnO/YZ110组合物热等静压后的性能。材料高度致密，相对密度大于99.5％T.D.，材料具有浅黄色(浅于50％的16级灰度)，机械性能好，材料的弯曲强度达到1GPa，瞬态电流时通常安全，具有高度逸散性，由1,000V至100V的衰减时间一般小于50ms。相应的，材料应当适合用于ESD逸散陶瓷。而且，由于Fe，Co，Ni以及Cr氧化物不存在，材料的残余磁通密度通常可以忽略。
                           表3
性质  SI单位 (平均值) 测试方法
颜色 浅黄 目测/颜色测量器
密度  g/cm3 5.99 排水法
孔隙率  ％ 小于0.5％ 密度及研磨表面
晶粒度  μm 1 线性截取法
杨氏模量，20℃  GPa 195 超声波速率
硬度-维氏，20℃  GPa 9.2 维氏硬度，P＝20Kgf
弯曲强度，20℃  MPa 1000 4点弯曲，ASTM-C1161-90
断裂韧性，20℃  MPam1/2 5.9 压痕裂方长度
断裂韧性，20℃  MPam1/2 4.2 压痕强度，P＝40Kgf
实施例2“SnO2”
采用Y-TZP研磨介质将含有可以从Zirconia Sales of America购买的3mol％氧化钇的Y-TZP粉末(HSY3.0)与不同量的从SGC&P获得的氧化锡(SnO2，T1186)18在广口瓶中混合。粉末含有标称1％的Sb2O3以及0.5％的CuO掺杂物以便提高导电性。在混合前，将掺杂的氧化锡研磨至表面积约为15m2/g。在研磨前，Y-TZP的表面积为7m2/g。还使用了另一种研磨至表面积为12m2/g的商物氧化锡粉末(可以从Alfa Aesar，Ward Hill，MA获得)。采用实验室方法将研磨粉末造粒得到可压制粉末。在40MPa时将粉末单轴压入钢模中，接着在207MPa冷等静压形成生坯。以2℃/min速率至所需烧结温度(1400-1500℃)烧结生坯1小时，使烧结密度大于95％T.D.。理论密度是通过基于各组分混合规则计算的，计算时假定烧结过程中两相不发生反应。有些烧结体再在Ar中1300℃热等静压45分钟获得充分密度。
测量由烧结及烧结-热等静压所得致密体的密度、杨氏模量、硬度、强度、断裂韧性以及相显微结构、体积及表面电阻率以及ESD逸散(电压衰减)。
纯SnO2是绝缘材料。已经证实，10-50％SnO2/Y-TZP组合物是绝缘的，Rv＝1013ohm-cm，如表4所示。在管炉中，在Ar及N2中进行有限的热处理没有明显降低电阻率。颜色依旧是浅灰色，低于16灰度级的50％。在1400℃/207MPa/60min的Ar中，热等静压样品变为中等灰色，电阻率约为107ohm-cm。
                      表4
    SnO2     致密化     Rv
    (Vol％)     (方法/温度)     (ohm-cm)
    未掺杂     10     S/1450℃*     1.2E13
    未掺杂     20     S/1450℃     1.5E13
    未掺杂     30     S/1450℃     3.7E13
    未掺杂     35     S/1450℃     3.4E13
    掺杂     50     S/1450℃     6.5E12
    掺杂     50     H/1350℃**     6.1E07
    掺杂     50     H/1300℃**     2.6E07
S*：空气中无压烧结，H**：在氩气中热等静压
测试热等静压的50％掺杂SnO2/HSY3.0的性能，总结如下。材料显示浅灰至中等灰色。材料比20％ZnO/YZ110更硬，强度更大，ZnO/YZ110与典型的Y-TZP性能类似。另外，材料通常上没有磁性。
                                表5
性质  SI单位  (平均值) 测试方法
颜色  浅灰色 目测/颜色测量仪
密度  g/cm3  6.43 排水法
孔隙率  ％  小于1％ 密度及研磨表面
粒度  μm  1 线性截取法
杨氏模量，20℃  GPa  224 超声波速率
硬度-维氏，20℃  GPa  11.4 P＝20Kgf时的维氏硬度
弯曲强度，20℃  MPa  650 4点弯曲，ASTM-C1161-90
断裂韧性，20℃  MPa m1/2  3.9 压痕裂纹长度
断裂韧性，20℃  MPa m1/2  3.9 P＝40Kgf时的压痕强度
实施例3“LaMnO3”
La2O3及Mn2O3的等摩尔粉末混合物在1400℃空气中进行固态反应制备了LaMnO3批料。反应形成的粉末，其XRD显示清晰的LaMnO3，属于钙钛矿族。在塑料广口瓶中采用Y-TZP研磨介质研磨反应形成的粉末，得到BET表面积为15m2/g。按照实施例1中说明的同样方法，使用LaMnO3与Y-TZP(YZ110，SG&P，Worcester，MA)的混合物加工了30vol％LaMnO3/3Y-TZP批料。
将样品在1250℃-1350℃烧结，使其密度超过98％的T.D.。低温(1225℃)烧结样品密度大于97％的T.D.。烧结样品在204MPa的氩气中，在1175℃及1350℃热等静压得到完全的密度。高温(1350℃)烧结-热等静压样品晶粒生长明显提高，形成反应相锆酸镧(La2Zr2O7)以及一些细小的表面裂纹。低温热等静压样品晶粒粒度要小得多，没有显示出鼓出或开裂。烧结及热等静压样品都是黑色的。我们认为，一些钙钛矿型化合物例如LaMnO3及LaFeO3与部分稳定化的氧化锆组合时是化学不稳定的，在典型的烧结温度会形成二级氧化锆化合物例如La2Zr2O7，从而影响剩余氧化锆合金的相稳定性，但本发明表明LaMnO3能成功地用低温烧结来制备含有Y-TZP的复合材料。
通过SEM观察低温烧结样品的研磨横截面的显微结构，结果表明，材料的晶粒粒度小于1μm。研磨横截面的XRD分析表明，保留了大部分四方晶系氧化锆，形成锆酸镧(La2Zr2O7)的反应可以忽略，锆酸镧是一种绝缘体。本结果表明，通过低温烧结，在Y-TZP中混入LaMnO3可以制备坚韧的黑色ESD逸散性氧化锆。
                 表6
 ZrO2类型  LaMnO3  致密化  Rv
 (vol％)  (方法/温度)  (ohm-cm)
 YZ110  20  S/1250℃*  1.2E11
 YZ110  25  S/1250℃  1.5E08
 YZ110  30  S/1250℃  3.7E07
 YZ110  30  H/1175℃**  6.1E07
 YZ110  30  H/1200℃**  2.6E07
 YZ110  30  S/1400℃  2.8E11
 YZ110  30  H/1350℃**  6.4E12
S*：在空气中无压烧结，H**：在氩气中热等静压
                               表7
  性质   SI单位   (平均值)   测试方法
  颜色   浅灰色   目测/颜色测量仪
  密度   g/cm3   6.13   排水法
  孔隙率   ％   小于0.5％   密度及研磨表面
  粒度   μm   1   线性截取法
  杨氏模量，20℃   GPa   182   超声波速率
  硬度-维氏，20℃   GPa   11.8   P＝20Kgf时的维氏硬度
  弯曲强度，20℃   MPa   716   4点弯曲，ASTM-C1161-90
  断裂韧性，20℃   MPa m1/2   4.2   压痕裂方长强度
  断裂韧性，20℃   MPa m1/2   3.6   P＝40Kgf时的压痕强度
还测定了热等静压对体积电阻率的影响。与实施例1及实施例2中说明的材料不同，材料的体积电阻率在烧结前后不变。我们认为，各种掺杂的LaMnO3及LaBO3(B＝Al，Mn或Co)19，20族系可以用作氧化锆中的半导体分散体。
实施例4“LaCrO3”
La2O3及Cr2O3的等摩尔粉末混合物在1400℃空气中进行固态反应4小时，制备了LaCrO3批料。反应形成的粉末，其XRD显示清晰的LaCrO3。在塑料广口瓶中采用Y-TZP研磨介质研磨反应形成的粉末，其BET表面积为15m2/g。接着，按照实施例1中说明的相同制备方法，使用LaMnO3与Y-TZP(HSY-3.0，Zirconia Salesof America，Atlanta，GA)的混合物加工了30vol％LaCrO3/3Y-TZP批料。将样品在空气中，1450℃-1500℃烧结，使其密度超过98％的T.D.，颜色呈深绿色，体积电阻率为9×103ohm-cm。在氩气中，在1450℃、207MPa进行热等静压(HIPed)至充分密度。热等静压的样品，其颜色要比仅仅烧结的样品稍浅。
通过SEM观察低温烧结样品的研磨截面的显微结构，结果表明，材料的晶粒粒度约为1μm。研磨截面的XRD分析表明，保留了大部分四方晶系氧化锆，形成锆酸镧(La2Zr2O7)的反应可以忽略不计。本结果表明，通过烧结-热等静压，在Y-TZP中加入LaCrO3可以制备坚韧的黑色ESD逸散性氧化锆。
                                   表8
  ZrO2类型  LaCrO3   致密化            热处理   Rv
 (vol％)   (方法/温度)   (温度/时间)   (气氛)   (ohm-cm)
  3.0Y-TZP  10   S/1550℃   1.0E11
  3.0Y-TZP  20   S/1550℃   3.5E10
  3.0Y-TZP  30   S/1550℃   1.7E07
  3.0Y-TZP  40   S/1550℃   2.0E06
  3.0Y-TZP  30   H/1400℃**   -   -   1.2E12
  3.0Y-TZP  30   H/1400℃   1400C/1小时   空气   5.4E06
S*：在空气中无压烧结，H**：在氩气中热等静压
                                 表9
    性质   SI单位   (平均值)     测试方法
    颜色   深绿色     目测/颜色测量仪
    密度   g/cm3   6.27     排水法
    孔隙率   ％   小于0.5％     密度及研磨表面
    粒度   μm   1     线性截取法
    杨氏模量，20℃   GPa   228     超声波速率
    硬度-维氏，20℃   GPa   12     P＝20Kgf时的维氏硬度
    弯曲强度，20℃   MPa   1020     4点弯曲，ASTM-C1161-90
    断裂韧性，20℃   MPa m1/2   4.8     压痕强度(3.0Y-TZP)
    断裂韧性，20℃   MPa m1/2   5.7     压痕强度(3.0Y-TZP)
    断裂韧性，20℃   MPa m1/2   8.9     压痕强度(3.0Y-TZP)
    ESD电压衰减时间   ms   70     从1000V开始
测试了热等静压(HIPing)前后的电阻率，发现热等静压后，电阻率增加了3个数量级。在空气中进行1400℃/60分钟的退火，可以使电阻率恢复到表8中列出的烧结值。
实施例5-碳化锆(ZrC)
如表10所示，类似地，可以将ZrC与Y-TZP混合制备致密、半绝缘、ESD逸散性陶瓷。在Y-YZP(HSY3.0)中混入10至20vol％的ZrC，制备了半绝缘组合物。在氩气中，采用石墨模子在1550℃/20MPa热压过程中，ZrC不会与ZrO2反应。所得复合材料强度和硬度都大于ZrO2。相应的，采用ZrC制备的半绝缘材料，其强度和硬度稍大于采用ZrC制备的Y-TZP。
                              表10
    ZrC     3Y-TZP(vol.％)   热压(温度/小时)     Rv(ohm-cm)
    10     90   1550℃/1小时     1.3E12
    11.5     88.5   1550℃/1小时     7.0E11
    12.5     87.5   1550℃/1小时     5.2E11
    13.5     86.5   1550℃/1小时     3.7E09
    15     85   1550℃/1小时     5.4E04
    20     80   1550℃/1小时     3.7E04
    25     75   1550℃/1小时     2.3E00
实施例6-氮化铝(AlN)
本实施例说明了另一种陶瓷材料-氮化铝，氮化铝可以进行热处理使其适合于适静电逸散。从SGCP(碳化硅)中获得了12×12×1mm见方的氮化铝。表面电阻测试值超过了1010ohm。该电阻值太高，不能有效逸散电荷。接着将样品在氩气中，在1900℃热处理20分钟，以大于10℃/分钟的速率快速冷却至室温。再次测试两面的表面电阻。电阻值约为2×109ohm，该值在适合于逸散静电的范围之内。
实施例7-复合氧化物-BaO 6Fe2O3
复合氧化物化合物例如六铁酸钡(BaO 6Fe2O3)也可以与Y-TZP(YZ110)混合制备致密、半绝缘、ESD逸散性陶瓷。将25vol％的BaO 6Fe2O3(BaFe12O19)混入Y-YZP(YZ110)中。在空气中，1300-1400℃烧结此组合物，使其密度超过98％TD。烧结圆盘的体积电阻率为2×107ohm-cm。六铁酸钡是一种强磁性材料。此烧结复合材料很容易被永久磁铁吸引，这就表明BaO 6Fe2O3相在精细氧化锆基质中具有良好的保留性。
实施例8“耐低温降解(LTD)的ESD安全陶瓷”
Y-TZP的低温降解(LTD)行为大大限制了其在低温范围(150-300℃)的耐磨应用。氧化锆四方多晶(TZP)转变成单斜氧化锆多晶体，从而导致在低温范围内体积膨胀及产生微裂纹。这种转变在湿度，尤其是在平衡蒸汽压存在下更为严重。如参考结合于此的美国专利6,069,103中所说明的，采用加速测试来定验Y-TZP的LTD行为。
在高压锅中，在平衡水蒸汽压力下、200及250℃高压锅热处理MOR棒48小时，接着进行4点弯曲强度测试。表11所示是进行高压锅热处理后20vol％/YZ110的弯曲强度。结果表明，20vol％/YZ110的耐LTD性能大大优于典型的Y-TZP(TZ-3Y，从日本的Tosoh获得)。与Y-TZP相比，耐LTD性能提高有利于在降解环境中使用ESD逸散性氧化锆陶瓷。
     表11-高压锅热处理48小时后的弯曲强度
高压锅热处理温度(℃)          弯曲强度(MPa)
    20ZnO/YZ110     TZ3Y
  20     1050     1507
  200     574     474
  250     744     590
实施例9-颗粒产生数小
在一个十面研磨机中，采用石英或碳化硅介质对(20)ZnO/YZ110圆盘及正方形样品滚磨加工72小时。有些样品再研磨或抛光至更光滑的表面光洁度以便确定表面对颗粒产生的影响。采用光干涉显微镜(Zygo New View 100)来测量滚磨加工处理后的表面粗糙度(Ra)。
采用液体颗粒计数器(LPC)测试具有各种表面光洁度的20ZnO/YZ110样品。以尺寸为3×4×25mm(加工的MOR棒)，表面光洁度为3800A的样品作为基准。采用清洗磁盘介质用的光磨/滑动头的标准过程来清洗样品。使用Crest超声波浴来使颗粒离开样品进入水中(68KHz，30秒)。使用LS-200PMS从水中获得液体颗粒计数。由样品的表面积将结果归一化，结果以每平方厘米的颗粒数计。
Ra超过3000A的基准样品，其结果大于300颗粒/平方厘米。处理的样品随表面光洁度的增大，颗粒数大大降低，结果如表12所示。较粗糙的表面在滑动摩擦或物理冲击等应用中，由于表面的磨擦特征及所用材料的性质，一般会产生较多的颗粒。通过滚磨加工、精细研磨、抛光等降低20ZnO/YZ110的表面粗糙度，可以降低颗粒产生的可能性。
        表12-LPC结果与表面光洁度的关系
    表面光洁度     Ra(A)     LPC(颗粒/平方厘米)
    基准     大于3000     大于600
    滚磨     2250     250
    滚磨     1500     120
    精细研磨     1000     78
    研磨抛光     500     37
    抛光     20     20
滚磨是一种低成本的用来清除洗粗糙面及毛边的工业过程。陶瓷螺母导杆可滚磨加工至Ra为100A。本结果表明，采用热等静压(HIPing)及最佳的表面加工可以制备具有很低LPC的ESD逸散性陶瓷。
实施例10：颜色测量
采用两种不同的方法测量颜色。首先，采用从白到黑的16级灰度来测定颜色的光亮度。还可以采用Hunter Associates Laboratory of Reston，VA制造的HunterlabMiniscan SLE比色计来测量。此仪器用漫射照明照亮目标样品，采用范围覆盖400-700nm的分光光度计观察角度为8度的反射光。比色计的结果采用1976L*a*b*刻度表示，其中，
L*衡量光亮度，在0到100之间变化(100是白色/1是黑色)
a*在正数时衡量红色，0时衡量灰色，负数时衡量绿色；b*在正数时衡量黄色，0时衡量灰色，负数时衡量蓝色。
要说明的是，灰度中50％的点对应于L*值大于50。
                                表13-CIE测量结果
    样品   加工  密度(％理论密度)   电阻率(ohm-cm)  L*   a*   b*
    A   1250C/H烧结1200C/45分钟HIP  99.0   0.0012  75.28   -6.07   10.63
    B   1250C/1小烧结1200C/45分钟HIP  99.0   0.0014  69.06   -5.1   2.53
    与上一个相同，在空气中4小时/580℃后   10.7  86.07   -4.81   15.94
    C   1400C/1小时烧结1350C/45min HIP  79.61   2.62   48.21
    Kyocera(对比)   (未处理)  未知   10  44.03   -0.04   -0.32
前两个样品(A与B)由HSY3.0氧化锆制备，样品C由YZ110制备。Kyocera样品是商购的样品。
可以采用实施例1-7中的ESD逸散性陶瓷制造研磨抛光载体。这种材料的一个例子是实施例1中披露的20vol％ZnO-YZ110。采用砂轮及钢丝锯将制备的毛坯机械加工至确切形状及公差。临界尺寸用光学仪器检查，精确至1μm。用光学和接触测量仪器来检查可移动部件的平直度及平坦度。如果由于永久变形使得一个或多个可移动部件达不到平直度及平坦度10μm的要求，研磨抛光载体的产中就会大大降低。
通常由带有钻石探针的激光干涉仪或表面光度仪来测量平坦度。与陶瓷不同，金属要在远离屈服点的地方产生永久变形。另一方面，实施例1-7中披露的所有陶瓷在常温下都显示出永久变形。因此，可以根据本发明的实施方式，降低在制造或使用以后可移动部件因变形(或永久记忆)导致的屈服损失。
根据本发明的实施方式，提供了与本领域现有技术研磨抛光载体相比具有优越性能的研磨抛光载体，例如由金属及金属合金如不锈钢制备的研磨抛光载体。根据这里的实施方式，研磨抛光载体由于使用这里说明的材料，因而具有优异的静电放电性质。另外，本发明的发明者发现，此研磨抛光载体具有优异的记忆力。也就是说，本发明的可移动部件不被转换器偏置的话，能更一致、更有弹性的回到标称的未加载位置。经过重复改动后，研磨抛光载体能耐塑性变形。这一特征有利于延长研磨抛光载体的使用寿命。而且，采用这里详细说明的材料能提高刚性，从而能更精确的控制机械加工操作，尤其是与载体安装表面相关的操作。
尽管这里具体说明了一些实施方式，要理解，本领域的技术人员可以在本权利要求书的范围内作出修改。

Claims (59)

1.机械加工一条抗磁元件用的研磨抛光载体，由许多可移动部件组成，可移动部件在外表面终止，从而为一条抗磁元件形成通常平面的安装表面，其特征在于，研磨抛光载体包含陶瓷材料，该陶瓷材料由密度至少为理论密度的95％的静电放电逸散性材料构成。
2.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，密度至少为理论密度的97％。
3.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，密度至少为理论密度的98％。
4.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，密度至少为理论密度的99％。
5.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，研磨抛光载体由热等静压形成。
6.如权利要求5所述的研磨抛光载体，其特征在于热等静压在非氧化性环境中进行。
7.如权利要求6所述的研磨抛光载体，其特征在于，热等静压在通常上由惰性气体构成的环境中进行。
8.如权利要求6所述的研磨抛光载体，其特征在于，热等静压在氧分压小于10-2torr的环境中进行。
9.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，每个可移动部件适合于被偏置，沿通常垂直于安装表面平面的方向移动。
10.如权利要求9所述的研磨抛光载体，其特征在于，每个可移动部件可以单独移动。
11.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，至少一个可移动部件是所述陶瓷材料。
12.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，研磨抛光载体用模压成形过程形成，得到近似网形的陶瓷生坯，再热处理此陶瓷生坯形成致密的陶瓷体。
13.如权利要求12所述的研磨抛光载体，其特征在于，将致密的陶瓷体机械加工得到最终尺寸。
14.如权利要求13所述的研磨抛光载体，其特征在于，机械加工包括采用钢丝锯形成可移动部件。
15.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，研磨抛光载体的至少一部分含有由所述陶瓷材料形成的整体。
16.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，研磨抛光载体由粘合在一起的分别制造的子部件组成。
17.如权利要求16所述的研磨抛光载体，其特征在于，子部件进行了热处理并且在粘合之前进行了致密化。
18.如权利要求17所述的研磨抛光载体，其特征在于，可移动部件粘合到主体部分上。
19.如权利要求18所述的研磨抛光载体，其特征在于，粘合采用硬钎焊。
20.如权利要求19所述的研磨抛光载体，其特征在于，载体进一步包含硬钎焊焊料。
21.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，陶瓷的电阻率范围在103至1011ohm-cm之间。
22.如权利要求21所述的研磨抛光载体，其特征在于，所述电阻率是体积电阻率。
23.如权利要求21所述的研磨抛光载体，其特征在于，所述电阻率是表面电阻率。
24.如权利要求21所述的研磨抛光载体，其特征在于，电阻率的范围在104至1010ohm-cm之间。
25.如权利要求24所述的研磨抛光载体，其特征在于，电阻率的范围在105至109ohm-cm之间。
26.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，陶瓷包含氧化锆。
27.如权利要求26所述的研磨抛光载体，其特征在于，氧化锆是四方晶相氧化锆。
28.如权利要求27所述的研磨抛光载体，其特征在于，氧化锆用一种稳定化组分进行了稳定化。
29.如权利要求28所述的研磨抛光载体，其特征在于，稳定化组分包含氧化钇。
30.如权利要求26所述的研磨抛光载体，其特征在于，陶瓷进一步含有电阻率改进剂。
31.如权利要求30所述的研磨抛光载体，其特征在于，电阻率改进剂相对于氧化锆的体积达到约5至60vol％。
32.如权利要求31所述的研磨抛光载体，其特征在于，电阻率改进剂选自氧化物、碳化物、氮化物、氧碳化物、氧氮化物、氧碳氮化物以及它们的组合。
33.如权利要求32所述的研磨抛光载体，其特征在于，电阻率改进剂选自SnO2，ZnO，LaMnO3，LaCrO3以及ZrC。
34.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，根据4点弯曲测试，陶瓷的弯曲强度至少达到500MPa。
35.如权利要求34所述的研磨抛光载体，其特征在于，弯曲强度至少达到700MPa。
36.如权利要求34所述的研磨抛光载体，其特征在于，弯曲强度至少达到800MPa。
37.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，陶瓷的电压衰减时间至少为500ms。
38.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，研磨抛光载体的表面粗糙度Ra约小于3000A。
39.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，平面安装表面的平面度至少约小于为10μm。
40.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，平面安装表面的平面度至少约小于为2μm。
41.如权利要求1所述的研磨抛光载体，其特征在于，可移动部件之间有间隙延伸，每个间隙的宽度不超过200μm。
42.研磨一条抗磁元件的方法包括：
将一条抗磁元件安装到一研磨抛光载体上，该研磨抛光载体含有许多可移动部件，可移动部件在外表面终止，从而为一条抗磁元件形成通常平面的安装表面，其特征在于，研磨抛光载体是陶瓷材料，陶瓷材料由静电放电逸散性材料构成，其特征在于，对三个抗磁元件至少有一个可移动部件，以便可移动部件：抗磁元件的数目至少达到1∶3的比例；
对条进行机械加工，从条上除去材料。
43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，比例至少为1∶2。
44.如权利要求42所述的方法，其特征在于，比例至少为1∶1。
45.如权利要求42所述的方法，其特征在于，比例为1∶1。
46.如权利要求42所述的方法，进一步包括偏置可移动部件，从而在研磨过程中调节部分条的位置。
47.如权利要求46所述的方法，其特征在于，可移动部件的偏置响应于条中含有的至少一个抗磁元件发出的信号。
48.如权利要求47所述的方法，其特征在于，信号是条中抗磁元件的电阻值或磁阻值。
49.如权利要求42所述的方法，其特征在于，可移动部件是通过至少一个转换器提供能量进行偏置的。
50.如权利要求49所述的方法，其特征在于，至少一个转换器是有压电元件。
51.如权利要求49所述的方法，其特征在于，至少一个转换器是有磁元件。
52.如权利要求42所述的方法，其特征在于，陶瓷的电阻范围在103至1011ohm-cm之间。
53.如权利要求42所述的方法，其特征在于，条是直接粘合到研磨抛光载体上的。
54.如权利要求53所述的方法，其特征在于，条是用胶粘材料粘合到研磨抛光载体上的。
55.研磨抛光载体组合件，包括：
用来机械加工一条抗磁元件的研磨抛光载体，研磨抛光载体包括许多可移动部件，可移动部件在外表面终止，从而为一条抗磁元件形成通常平面的安装表面，其特征在于，研磨抛光载体是陶瓷材料，陶瓷材料由密度至少达到理论密度的95％的静电放电逸散性材料构成；
包括许多转换器的转换器组合件，各转换器分别用来偏置各个可移动部件。
56.如权利要求55所述的研磨抛光载体组合件，其特征在于，转换器是个音圈。
57.如权利要求56所述的研磨抛光载体组合件，其特征在于，转换器是个压电元件。
58.如权利要求55所述的研磨抛光载体组合件，其特征在于，转换器是个磁元件。
59.如权利要求55所述的研磨抛光载体组合件，其特征在于，转换器是个与可移动部件数目的比例为1∶1，从而使得一个独特的转换器与一个可移动部件相连，用以方便单独控制读写头。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109952062A (zh) * 2016-11-15 2019-06-28 皇家飞利浦有限公司 超声设备接触
CN113329974A (zh) * 2019-01-24 2021-08-31 日本特殊陶业株式会社 多孔氧化锆粒子和蛋白质固定用聚集体

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6669871B2 (en) * 2000-11-21 2003-12-30 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. ESD dissipative ceramics
CN101061079A (zh) * 2002-11-22 2007-10-24 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 氧化锆韧化的氧化铝esd安全陶瓷组合物、元件、及其制造方法
BRPI0409353B1 (pt) * 2003-05-29 2017-10-31 Ngk Spark Plug Co., Ltd. A piezoelectric ceramic and piezoelectric element comprising the composition
US6994608B1 (en) 2004-11-12 2006-02-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Methods of manufacturing sliders
US7115020B1 (en) 2005-04-07 2006-10-03 International Business Machines Corporation Lapping system with mutually stabilized lapping carriers
US7871306B1 (en) * 2007-01-22 2011-01-18 Veeco Instruments Inc. Minimal force air bearing for lapping tool
US8175679B2 (en) * 2007-12-26 2012-05-08 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Catheter electrode that can simultaneously emit electrical energy and facilitate visualization by magnetic resonance imaging
US9675410B2 (en) * 2007-12-28 2017-06-13 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Flexible polymer electrode for MRI-guided positioning and radio frequency ablation
US8169754B2 (en) * 2007-12-31 2012-05-01 Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands, B.V. Dedicated noncorrosive smear detector
WO2011084252A2 (en) * 2009-12-21 2011-07-14 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Electrostatic dissipative articles and method of making
WO2013021910A1 (ja) * 2011-08-05 2013-02-14 国立大学法人大阪大学 空隙率測定装置および空隙率測定方法
US9017139B2 (en) 2013-03-12 2015-04-28 Seagate Technology Llc Lapping carrier having hard and soft properties, and methods
US9352442B2 (en) 2013-07-02 2016-05-31 Seagate Technology Llc Lapping carrier
US9776299B2 (en) * 2013-10-03 2017-10-03 Seagate Technology Llc Slider level lapping carrier
US9849567B2 (en) 2013-11-05 2017-12-26 Seagate Technology Llc Lapping assembly or process utilizing a bar stack extender
WO2015120194A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-13 Veeco Instruments, Inc. Pressure-adjusting lapping element
US10843305B2 (en) * 2014-03-17 2020-11-24 Seagate Technology Llc Lapping device or carrier with adaptive bending control
JP6839314B2 (ja) * 2019-03-19 2021-03-03 日本碍子株式会社 ウエハ載置装置及びその製法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023991A (en) 1988-08-31 1991-06-18 Digital Equipment Corporation Electrical guide for tight tolerance machining
US5117589A (en) * 1990-03-19 1992-06-02 Read-Rite Corporation Adjustable transfer tool for lapping magnetic head sliders
US5463805A (en) 1994-02-07 1995-11-07 Seagate Technology, Inc. Method of lapping MR. sensors
US6017264A (en) 1996-08-09 2000-01-25 Seagate Technology, Inc. Deflection lapping apparatus and method for hydrodynamic bearing slider
USRE38340E1 (en) * 1996-11-04 2003-12-02 Seagate Technology Llc Multi-point bending of bars during fabrication of magnetic recording heads
US5951371A (en) * 1996-11-04 1999-09-14 Seagate Technology, Inc. Multi-point bending of bars during fabrication of magnetic recording heads
US6475064B2 (en) 1996-12-13 2002-11-05 Seagate Technology Llc Multipoint bending apparatus for lapping heads of a data storage device
US5991698A (en) 1997-01-29 1999-11-23 Seagate Technology, Inc. Electrical lap guide data acquisition unit and measurement scheme
US5738566A (en) 1997-03-31 1998-04-14 Seagate Technology, Inc. Lapping guide system, method and article of manufacture
WO1998049121A1 (fr) 1997-04-25 1998-11-05 Kyocera Corporation Agglomere de zircone semiconducteur et element eliminateur d'electricite statique comprenant un agglomere de zircone semiconducteur
US6360428B1 (en) 1998-04-16 2002-03-26 Seagate Technology Llc Glide heads and methods for making glide heads
US6093083A (en) 1998-05-06 2000-07-25 Advanced Imaging, Inc. Row carrier for precision lapping of disk drive heads and for handling of heads during the slider fab operation
DK1046462T3 (da) 1999-03-26 2004-03-08 Ibiden Co Ltd Waferholdeplade til waferslibeapparat og fremgangsmåde til fremstilling af denne
US6347983B1 (en) 1999-06-09 2002-02-19 Seagate Technology Llc ELG for both MRE sensor height and resistance monitoring
US6669871B2 (en) 2000-11-21 2003-12-30 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. ESD dissipative ceramics

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109952062A (zh) * 2016-11-15 2019-06-28 皇家飞利浦有限公司 超声设备接触
CN109952062B (zh) * 2016-11-15 2022-05-10 皇家飞利浦有限公司 超声设备接触
CN113329974A (zh) * 2019-01-24 2021-08-31 日本特殊陶业株式会社 多孔氧化锆粒子和蛋白质固定用聚集体

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003228572A1 (en) 2003-11-03
DE60333085D1 (de) 2010-08-05
US6736704B2 (en) 2004-05-18
HK1071105A1 (en) 2005-07-08
KR20050011752A (ko) 2005-01-29
KR100675504B1 (ko) 2007-02-02
EP1494835B1 (en) 2010-06-23
JP2005532916A (ja) 2005-11-04
JP4339703B2 (ja) 2009-10-07
CN100482417C (zh) 2009-04-29
ATE471790T1 (de) 2010-07-15
US20030199228A1 (en) 2003-10-23
EP1494835A1 (en) 2005-01-12
TW200305479A (en) 2003-11-01
WO2003089192A1 (en) 2003-10-30
TWI272156B (en) 2007-02-01

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