CN1848249A

CN1848249A - 一种磁头滑块的制造方法

Info

Publication number: CN1848249A
Application number: CNA2006100679287A
Authority: CN
Inventors: 村越龙太
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2005-03-28
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-10-18
Also published as: JP2006277794A; US20060255021A1

Abstract

本发明提供一种磁头滑块(slider)的制造方法，其包括：切断步骤，将做磁头滑块用的多个元件排列形成的长形条(row bar)切断，并分离成各个磁头滑块；照射步骤，对所述被分离的磁头滑块的切断面照射电磁波，从而降低产生在该切断面周边的毛口从媒体相对面延伸出的高度。在本发明中，利用简单的手段即可去除在切断长形条制造磁头滑块时在磁头滑块上形成的毛口。

Description

一种磁头滑块的制造方法

技术领域

本发明涉及一种使用在硬盘驱动器上的磁头滑块的制造方法，特别是关于一种产生在磁头滑块切断面上的毛口(burr)的去除方法。

背景技术

在数字信息的记录中，硬盘驱动器作为高速、大容量、高可靠性且低成本的记录媒体得到广泛应用。所述硬盘驱动器具备一个磁头滑块，所述磁头滑块设置有对记录媒体进行信息记录的记录元件及从记录媒体中读取信息的读取元件中的至少一个。设置有这些记录元件或读取元件的读写部设置在磁头滑块的一端部上。磁头滑块的相对于记录媒体的面称之为媒体相对面(ABS)。

磁头滑块对记录媒体进行信息的记录、再生时，磁头滑块与高速旋转的记录媒体之间流入空气流。磁头滑块通过该空气流从记录媒体略微漂浮。此时的ABS与记录媒体的表面之间的距离称之为飞行高度(flying height)。若飞行高度变小则记录媒体的比特长(bit length)变短，因此，飞行高度的降低对记录媒体的高密度化很有效。为此，对应于硬盘驱动器的进一步的高记录密度化要求，要求飞行高度的进一步的抑制。

通过图14A～14F所示，说明这样的磁头滑块的制造方法。首先，如图14A所示，在晶圆11上形成多个作磁头滑块用元件13。其次，利用磨石26把形成有多个元件13的晶圆11切断成长尺状的长形条12。长形条12沿着切断面Tl、T2被切断。此状态显示在图14B中。接下来，如图14C所示，使用专用的研磨装置研磨被切断的长形条12的切断面T2，并形成面对记录媒体的媒体相对面ABS。该图为把长形条12旋转到图14B的矢量方向时的立体图。接下来，如图14D所示，利用磨石27沿着切割线14切断长形条12，从而分离成一个个磁头滑块1。

但是，使用磨石把晶圆切断成长形条，或者把长形条切断成磁头滑块时，因切断时的加工应力而在磁头滑块切断面上产生压缩应力，切断面上产生毛口。把晶圆切断成长形条时，如图14B、14C所示，切断面T1、T2的两端上产生毛口C11、C12(切断面T1、T2的一端侧的毛口未图示)。如图14D的磁头滑块的放大示意图所示，把长形条切断成磁头滑块时，沿着切断面S2的边A1、A2产生毛口C2。相同的毛口C3是沿着切断面S2的边B1、B2产生。进而，切断面S3一侧也产生同样的毛口C2、C3。

图14E、14F各自表示图14D的沿着X-X线、Y-Y线的剖面图。毛口C2是突出于媒体相对面ABS而产生，媒体相对面ABS的里侧表面S5上也同样产生。毛口C3在与媒体相对面ABS相互垂直的面S3、S4突出而产生。

当形成媒体相对面ABS时切断面T2被研磨50～80μm程度，因此，在这些毛口之中的切断面T2侧的毛口C12被消除。切断面T1侧的毛口C11即使留下一部分也不影响其功能。毛口C3突出于表面S3、S4而产生，但是，表面S3、S4并不需要完全平坦，因此，即使留下一部分毛口也不影响其功能。但是，由于毛口C2突出于媒体相对面，因此其对飞行高度的降低及记录媒体的高密度化产生很大影响。并且，媒体相对面的相反侧表面的毛口C2也可能妨碍与挠性件(flexure)的连接。

从而，揭示了一种为了防止这样的残留毛口现象，除了研磨切断面，还在磁头滑块的周围设置预备槽，并沿着预备槽切断，从而防止毛口伸出到媒体相对面为止的技术(参照专利文献1)。

专利文献1：特开2001-143233号公报

专利文献2：特开平6-84312号公报

专利文献3：特开平11-328643号公报

但是，专利文献1所记载的技术中存在一些问题。首先，在专利文献1所记载的技术中，并不削减毛口本身，而是使毛口收容在预备槽内部，因此，降低媒体相对面的形状设计上的通用性。即，在媒体相对面上形成有控制磁头滑块工作时的飞行高度的磁轨，但是，若残存有毛口，则很难作小磁轨的高度。

其次，在磁头滑块的侧方追加预备槽会导致切断部的宽度实质性地增加。近年来，伴随着为了搭载在手机而实行硬盘装置的小型化，磁头滑块本身也成为以往磁头滑块的30％的大小(1.0mm×1.235mm×0.3mm程度大小的磁头滑块)到20％的大小(0.7mm×0.85mm×0.23mm程度大小的磁头滑块)，更小的磁头滑块也在被检讨。推进磁头滑块小型化的程度越高，在晶圆中的切断部所占比例越大，因此，切断部宽度的增加使从1个晶圆制造出的磁头滑块的个数受限制。这样，导致生产效率下降，一个磁头滑块对应的成本上升。为了缩小切断宽度，需要进一步的精细加工，但是，如果要设置这样的预备槽，则限制缩小切断宽度。

并且，研磨切断面可去除毛口，但是，一个个地研磨被分离的磁头滑块会导致生产效率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种切断长形条并制造磁头滑块时，可以利用简单的手段去除产生在磁头滑块上的毛口的磁头滑块的制造方法。

本发明相关的磁头滑块的制造方法包括：切断步骤，将做磁头滑块用的多个元件排列形成的长形条(row bar)切断，并分离成各个磁头滑块；照射步骤，对被分离的所述磁头滑块的切断面照射电磁波，从而降低产生在该切断面周边的毛口(burr)从媒体相对面延伸出的高度。

在切断所述长形条而形成一个个磁头滑块时，所述磁头滑块的切断面上会产生毛口。但是，通过这样对切断面照射电磁波，则使所述毛口部位上产生收缩应力，从而有效去除毛口。

在照射步骤中，最好是在磁头滑块的两侧的切断面上照射电磁波，特别是在切断面之中，并且最好使其周边及毛口不被照射到。

在照射步骤中，优选地，从相对切断面的倾斜角大于或等于15°的方向上照射电磁波。

所述切断步骤包括：预先在切断用夹具上保持长形条的步骤，以及切断保持在所述切断用夹具上的所述长形条的切断步骤；所述照射步骤包括：移动切断用夹具上的所述磁头滑块，使其切断面在所述电磁波的照射方向上不被相邻的磁头滑块遮蔽为止的步骤，以及在被移动的磁头滑块的切断面上照射电磁波的步骤。

此时，作为电磁波最好使用波长为200～3000nm的激光。并且，激光的照射量为0.4～4.0mJ/mm²为佳。

在所述照射步骤中，被切断的所述磁头滑块也可以在液体中被浸渍的状态下被所述电磁波照射。

并且，在所述照射步骤中，在对被切断的磁头滑块供应液体的同时照射电磁波。

此时，作为电磁波最好使用波长为200～3000nm的激光。并且，激光的照射量为0.5～6.0mJ/mm²为佳。

如上所说，根据本发明的磁头滑块的制造方法，可利用简单手段有效去除产生在磁头滑块的切断面上的毛口。为此，可消除实现进一步降低磁头滑块的飞行高度的限制。

附图说明

图1为表示本发明的磁头滑块的制造方法相关的磁头滑块的立体图。

图2为本发明的磁头滑块的制造方法的流程图。

图3为表示本发明的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图4为表示本发明的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图5为表示本发明的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图6为表示激光照射方向的概念图。

图7为表示激光照射角度的概念图。

图8为表示本发明的磁头滑块的制造方法的效果的概念图。

图9为表示本发明的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图10为表示本发明的磁头滑块的制造方法的效果的媒体记录面的剖视图。

图11为表示本发明的磁头滑块的制造方法的效果的媒体记录面的剖视图。

图12为表示本发明的磁头滑块的制造方法的效果的媒体记录面的剖视图。

图13为表示本发明的磁头滑块的制造方法的效果的媒体记录面的剖视图。

图14A为表示现有技术的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图14B为表示现有技术的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图14C为表示现有技术的磁头滑块的制造方法的步骤图。

图14D为图14C所示的被切断了的磁头滑块的放大示意图。

图14E为图14D的沿着X-X线的剖视图。

图14F为图14D的沿着Y-Y线的剖视图。

具体实施方式

接下来，结合附图对本发明的磁头滑块的制造方法进行详细说明。图1为本发明的磁头滑块的制造方法相关的磁头滑块的立体图。磁头滑块1包括：由Al₂O₃/TiC等的陶瓷材料构成的基板2，以及由层积体构成的薄膜磁头部3。所述磁头滑块1的上侧(也有时候在下侧)设置有旋转驱动的圆盘状记录媒体(图未示)。磁头滑块1大致呈六面体状，六个面之中的一个面形成相对记录媒体的媒体相对面ABS。在媒体相对面ABS上设置有，设置有薄膜磁头部3的读取、写入元件的读写部4，以及磁轨部5a、5b。作为读取元件可使用采用AMR(各向异性磁阻效应)元件、GMR(巨磁电阻效应)元件或TMR(隧道磁阻效应)元件等的磁阻效应的感磁膜的元件。作为写入元件可任意使用采用感应型磁变换元件并对记录媒体的面内方向进行记录的水平记录方式，或者，对记录媒体的面外方向进行记录的垂直记录方式。

当旋转记录媒体时，空气流从磁头滑块1的空气流流入方向侧6进入，并从设置有薄膜磁头部3的记录媒体行进方向Z的下游侧端部排出到磁头滑块1之外。即，空气流流入到磁轨部5b与记录媒体之间的任意间隙内，并在磁轨部5a、5b中被整流，并进入到读写部4与记录媒体之间的间隙内。通过该空气流，产生Y方向的向下的提升力，磁头滑块1从记录媒体的表面悬浮。

媒体相对面ABS的磁轨部5a对记录媒体最突出，读写部4相对记录媒体比磁轨部5a要下降1～3nm程度。磁轨部5a、5b(高度差)并不是必不可少的。媒体相对面ABS内形成有由Si与DLC(Diamond Like Carbon；金刚石状的碳元素)的混合膜构成的厚度1～4nm程度的保护膜(图未示)。磁头滑块1的媒体相对面ABS的内侧表面S5(参照图14E)是与支撑磁头滑块1的挠性件(图未示)接触的接触面。

[第一实施形态]

接下来，结合图2所示的流程图说明磁头滑块的制造方法的第一实施形态。

(步骤101)首先，如图14A所示，通过薄膜工序在晶圆11之上层积成为磁头滑块1的多个元件13，如图14B所示，将把晶圆11切断成使元件13沿着长度方向排列成一列的长尺状长形条12。使成为媒体相对面ABS的表面露出于切断面T2上而切断长形条12。另外，为了管理步骤102中的媒体相对面ABS的研磨量，在晶圆11上预先设置对应多个元件13的一个测定元件(图未示)为佳。

(步骤102)接下来，研磨长形条12并形成MR元件的规定的MR高度，以及写入元件的喉部高度。并且，在媒体相对面ABS上通过使用离子研磨(ionmilling)等方式形成磁轨部5a、5b。

(步骤103)接下来，在切断用夹具21上放置长形条12。如图3所示，切断用夹具21为，在支撑板23之上设有间隙25而把磁头滑块支撑部22排成一列而成。如图3、4所示，长形条12的切割线部14与间隙25相一致而定位，并使媒体相对面ABS位于上侧，并且，通过粘结剂固定在磁头滑块支撑部22的固定面24上。

(步骤104)接下来，如图4所示，沿着切割线部14切断长形条12并分离成磁头滑块1。切断时使用磨石27。由于预先使切割线部14与间隙25相互一致而定位过，因此，磨石27经过间隙25中间，并不接触于切断用夹具21。为此，长形条12被支撑在切断用夹具21的状态下被切断。磨石27的材质为金刚石，其旋转速度为5000～20000rpm程度。沿着图中矢量方向移动磨石27并依次切断所有磁头滑块1，但是，也可以一个个切断，并磁头滑块的个数为止反复进行步骤104～106，也可以一次切断多个并反复进行。此时，在切断面上形成有图14D、14E所示的毛口C2。

(步骤105)如图5所示，使最左侧磁头滑块1向后方按压。在磁头滑块1移动的位置中，在切断面S2及切断面S2内侧的切断面S3的法线上的规定位置上设置有激光照射器31a、31b。在被移动的位置上，被切断的磁头滑块1的切断面S2、S3不被相邻的磁头滑块1遮住激光照射装置31a、31b的激光照射方向(另外，在最左侧的磁头滑块1因不存在相邻磁头滑块的缘故，没有被遮住的问题)。

(步骤106)激光照射装置31a、31b对被移动的磁头滑块1的切断面S2与切断面S3照射激光32a、32b。也照射切断面S3，其缘由为，切断面S3是在步骤101中，把晶圆11切断成长形条12时产生的切断面，因此，也同样的产生毛口。

激光的波长选为200～3000nm为佳。在该波长范围内的激光容易被吸收在磁头滑块1的表面，并且，在磁头滑块1的表面附近变换为热能的效率高。并且，激光的照射量为0.4～4.0mJ/mm²为佳。若不够0.4mJ/mm²，则构成基板2的Al₂O₃/TiC或者作为薄膜磁头部3的主要材料的铝未能达到熔化温度，从而不能得到充分的效果。若超过4.0mJ/mm²，则，磁头滑块1的热变形过大。照射时间是在照射所述能量的前提下最好为0.01～0.1秒，特别是最好为0.02秒。激光束形状圆形也可，矩形也可。当其形状为圆形时，所述激光束直径最好为30μm以上。若直径不到此数值，则熔化范围过窄，被照射的部位成为斑点状，因此，不能得到充分地去除毛口的效果，并且，极端地下降生产率。另外，所照射的束并不限于激光，一般来讲，只要是可照射所述能量的电磁波，也可以得到同样的效果。

图6表示切断面S2的照射状况。激光照射装置31a做摇头运动的同时同一图示中的坐标系的Y方向上进行扫描，并照射切断面S2的毛口C2的附近33。附近33为切断面S2的中央部，毛口C2本身或者切断面S2的各边缘(图14D的边A1、A2、B1、B2)不包含在照射范围之内。即，不是利用物理方式去除毛口C2，而是通过在切断面S2上照射激光并对其表面进行加热，从而改变切断时产生的残留应力的平衡，从而去除毛口C2。

另外，要考虑媒体相对面ABS的表面粗糙度的改变，以及对悬浮特性的影响，因此，不提倡对媒体相对面ABS的照射激光。

此时，也可以组合向Z方向的移动。并且，也可以把不收敛激光照射在整个切断面S2上。激光对切断面S2的照射角度θ为如图7所示的15°或以上为佳。若不超过15°，则对切断面S2的激光的反射变强，从而照射效率极端下降。并且，通过采用倾斜照射方式，即使不用向后按压一个个磁头滑块，也可以在磁头滑块被切断的位置上，对各磁头滑块依次照射激光，从而提高工作效率。

通过照射激光，并利用激光的热量溶解Al₂O₃/TiC，或者，引起再凝集，从而使被加热的部位收缩。伴随着该收缩，照射面内方向(切断面内方向)内产生收缩应力。其结果，切断面S2的照射部位上产生收缩应力，如图8(a)所示的毛口C2像图8(b)所示那样有效地被去除。作为本发明目的的抑制向媒体相对面的毛口的弯处的观点来讲，也可以将把产生在切断面周边的毛口的从媒体相对面的高度h0降低到高度h1(弯处完全在0或者0之下的状态也有)。

(步骤107)接下来，利用适当方法从切断用夹具21取出照射激光并去除过毛口的磁头滑块1，如图9所示，利用相同方式推出相邻的磁头滑块1。该磁头滑块1的切断面S2的内侧的切断面S3是通过磨石27被做成的切断面。从而，磁头滑块1两侧的切断面S2、S3上产生基本上相同的毛口。其次，如同步骤106，用激光照射装置31a、31b对磁头滑块1的切断面S2、S3照射激光32a、32b。通过重复此操作，去除全部磁头滑块1的毛口。

(实施例1)

接下来，制作试样，并确认了本发明的效果。在实施例中使用微小(femto)磁头滑块，为了精确测定媒体相对面，不形成磁轨。尺寸如下：在图6所示的坐标系中，X方向0.7mm、Y方向0.85mm、Z方向0.23mm。

作为激光使用YAG(Yttriμm-Alμminiμm-Garnet)激光(波长为1064nm)，其照射量设定为0.5mJ/mm²。在图10～12中表示三种试样的激光照射前后的媒体相对面的形状的测定结果。在各图中，(a)表示激光照射前，(b)表示激光照射后的形状，横轴表示图6所示的X方向，纵轴表示媒体相对面的表面高度为0时，弯曲在媒体相对面上的Z方向的表面高度。即，各图表示沿着图6的线10-10的断面(媒体相对面的表面形状)。在图中，格子内显示的数值表示表面高度的最大值与最小值，例如在图10(a)中，毛口的最大高度在右侧的边缘产生，其高度为11.4μm，最小高度产生在其左侧58.8μm处，其高度为-0.2μm。方向的测定位置是因每个试样而不同，在图10中是大致在Y方向的中央部位，在图11中是在Y方向的内侧，在图12中是在Y方向的前侧。在三个试样中晶圆内的形成位置不同，但是基本上是同一试样。在此利用Veeco公司的表面形状测定器(商品名：WYKO)。如各图所示，因切断长形条而在磁头滑块的周边上产生了10μm左右的高度，但通过激光照射可除去大部分毛口。

[第二实施形态]

第一实施形态的毛口去除方法最好是在空气中进行，但是也可以把被切断的磁头滑块浸渍在液体中的状态下去除毛口。

在本方法中，到步骤104为止与第一实施形态相同。其次，分别或者多个组合已分开的磁头滑块，并固定在另一夹具上，并浸渍在液体中。切断磁头滑块后每个磁头滑块在切断用夹具上成为一体时，直接把切断用夹具浸渍在液体中也可以。因为液体可以透过激光，所以期望使用纯净水等透明液体。

激光照射方式是与第一实施形态相关的步骤106相同。激光的照射最好是在磁头滑块的两侧切断面上，从各法线方向进行为佳。在液体中浸渍每个切断用夹具时，如同第一实施形态所述，若斜着照射，则可对所有磁头滑块进行激光照射。代替浸渍液体中的方式，也可以通过对被切断的磁头滑块1喷射液体等方式供应液体的同时照射激光也可以得到同样的效果。

优选地，激光的波长范围在200～3000nm，照射量的范围在0.5～6.0mJ/mm²，照射时间的范围在1兆分之一(pico)秒～0.05秒。对激光切断面的照射角度与第一实施形态相同，其角度在15°以上为佳。并且，与第一实施形态相同，不照射在毛口本身或者切断面的各边缘上为佳。

在液体中照射激光的优点为可得到无裂纹的平滑的表面。即，若在气体中照射激光，则可能在照射部上产生裂纹。我们认为这是由于被加热并融化的材料滞留在表面上，从而当冷却时产生裂纹的缘故。相对于此，我们认为当在液体中照射激光时，只对其最外层表面进行加热，因此被熔化了的材料不残留在表面上，从而不产生裂纹。图13表示本实施例的效果。图示的看图方法，以及试验条件等相同于图10至图12。在本实施例中也确认了毛口的去除效果。

最后总结说明本发明的效果。如上所述，本发明是在当切断长形条并分离成一个个磁头滑块时，通过照射激光等电磁波的方式去除磁头滑块上产生的毛口。根据本发明，由于可去除毛口本身，因此在磁头滑块的设计中不必考虑毛口的存在，从而可消除实现进一步降低磁头滑块的飞行高度的限制。并且，由于不存在为了抑制毛口的影响而设置预备槽等切割宽度的增加等因素，因此，轻易在一个晶圆上形成更多的磁头滑块。进而，不必以残存毛口为前提而设计磁头滑块，由此扩大媒体相对面的磁轨形状等其他部位的设计自由度。

本发明在提高生产效率这一点上有优点，即，在本发明中，在空气中或者在液体中，可照射激光等而定位磁头滑块，并照射激光等即可。为此，比起通过研磨方式去除毛口的现有的方法费工少。在分离磁头滑块的工序中加入照射激光的工序也很容易，因此提高工作效率。激光照射器也可以轻易得到，因此，设备的增加也少。

Claims

1.一种磁头滑块(slider)的制造方法，其特征在于包括：

切断步骤，将做磁头滑块用的多个元件排列形成的长形条(row bar)切断，并分离成各个磁头滑块；

照射步骤，对所述被分离的磁头滑块的切断面照射电磁波，从而降低产生在该切断面周边的毛口(burr)从媒体相对面延伸出的高度。

2.如权利要求1所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：在所述照射步骤中，所述电磁波照射在所述磁头滑块两侧的所述切断面上。

3.如权利要求2所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：在所述照射步骤中，所述切断面的所述周边及毛口不被照射。

4.如权利要求1至3中任一项所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：在所述照射步骤中，所述电磁波从相对所述切断面的倾斜角大于或等于15°的方向上进行照射。

5.如权利要求1至4中任一项所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：所述切断步骤包括：预先在所述切断用夹具上保持所述长形条的步骤，以及切断保持在所述切断用夹具上的所述长形条的切断步骤；所述照射步骤包括：移动所述切断用夹具上的所述磁头滑块，使其切断面在所述电磁波的照射方向上不被相邻的磁头滑块遮蔽为止的步骤，以及在被移动的所述磁头滑块的所述切断面上照射所述电磁波的步骤。

6.如权利要求1至5中任一项所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：所述电磁波是波长为200～3000nm的激光。

7.如权利要求6所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：所述激光的照射量为0.4～4.0mJ/mm²。

8.如权利要求1至4中任一项所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：在所述照射步骤中，被切断的所述磁头滑块在液体中被浸渍的状态下被所述电磁波照射。

9.如权利要求1至4中任一项所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：在所述照射步骤中，对所述被切断的磁头滑块供应液体的同时照射所述电磁波。

10.如权利要求8或9所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：所述电磁波是波长为200～3000nm的激光。

11.如权利要求10所述的磁头滑块的制造方法，其特征在于：所述激光的照射量为0.5～6.0mJ/mm²。