JP2000105904A - 保護膜を有する磁気ヘッドスライダおよびこれを用いた磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】磁気ヘッドスライダ保護膜が経時変化すること
により保護膜としての性能が劣化したり、膜が剥離した
りすることを防止し、磁気ヘッドの信頼性を向上させ
る。 【解決手段】磁電変換素子を有し、磁気ヘッドが磁気記
録媒体の記録面に対向して浮上する際に、磁気記録媒体
の記録面に対向しかつ最も接近する面である空気支持面
をもつ磁気ヘッドスライダにおいて、空気支持面に成膜
した保護膜が水素添加シリコン膜のみからなるように構
成する。水素添加シリコン膜のシリコン含有率は５％以
上４０％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッドスライ
ダの空気支持面上に保護膜を被着した磁気ヘッドスライ
ダと、この磁気ヘッドスライダを搭載した磁気ディスク
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜磁気ヘッドは多年にわたり使用され
ており、これら磁気ヘッドは伝統的に、基板上に各々が
複数のヘッドを有する一連の列をなして形成されてい
る。この状態を、以下、ローと呼ぶ。ロー状態をなして
いる間に、薄膜磁気ヘッドが所定のスロート高さ（薄膜
磁気ヘッドにおいてデータを効率よく読み書きするのに
必要な狭ギャップ磁路の高さ）の寸法になるようにラッ
プ仕上げ（研磨仕上げの一種）される。その後、ラップ
仕上げされた面に空気支持面（ＡＢＳ）を形成する。Ａ
ＢＳのレール形成には、従来から用いられている機械的
加工法のほかに、最近では、そのレール形状が一層複雑
になってきていることから、エッチングプロセスなどの
乾式処理技法も使用されている。次に、磁気ヘッドのロ
ーを個別に磁気ヘッドスライダに分離する。磁電変換素
子へ動作電流を印加する導電パタンに導電性ワイアを接
続し、ジンバル・サスペンションを取り付けて、一つの
磁気ヘッドスライダが完成する。

【０００３】磁気ディスク装置内では、取り付けられた
磁気ヘッドスライダは前記ヘッドのＡＢＳに対向する磁
気記録媒体との間に狭い一様な間隔（普通は数百ナノメ
ートル）を維持するように浮上する。しかし、正常動作
においても、磁気ヘッドスライダは磁気記録媒体に偶然
接触することがある。そこで、磁気ヘッドと磁気記録媒
体の間の接触により生じる機械的摩耗から保護するため
に、各種保護層を磁気ヘッドスライダのＡＢＳ上に堆積
する技術が提案されている。

【０００４】たとえば、米国特許Ｒｅ．３２４６４は、
磁気記録媒体の摩耗から保護するためにカーボン保護層
を備えている磁気記録装置を開示している。磁電変換素
子を有するスライダがカーボンで、望ましくはグラファ
イトライクカーボンで被覆されて、磁気記録媒体との低
摩擦耐摩耗接触面を形成している。被覆の厚さは５０ナ
ノメートルから２５０ナノメートルとの間にある。

【０００５】ＩＢＭ テクニカル ディスクロージャ
ブリテン誌、ＤＥＣＥＭＢＥＲ、１９１２、第３１７３
頁は、シリコンカーバイドまたはダイヤモンドライクカ
ーボンの保護膜を有する磁気ヘッドスライダを開示して
いる。保護膜の厚さは５００から１０００オングストロ
ームの範囲にある。

【０００６】特開平４−２７６６３７号公報、および、
特開平４−３６４２１７号公報では、約１０から５０オ
ングストロームのシリコン膜と水素添加カーボン膜の２
層の保護膜を有する磁気ヘッドスライダ、および前記２
層にシリコン酸化膜からなる層を加えた３層の保護膜を
有する磁気ヘッドスライダを開示している。保護膜厚は
計２５０オングストロームである。このように、磁気ヘ
ッドスライダ保護膜としてダイヤモンドライクカーボン
膜がダイヤモンドのごとく硬高度であり、また比較的に
容易にスパッタ法や化学的気相成長法などの半導体製造
に用いられている手法で形成可能だからである。

【０００７】しかし、硬高度であるゆえに、膜応力が大
きく、磁気ヘッドスライダ、特に、薄膜磁気ヘッド材料
として広く用いられているアルミナ・チタンカーバイド
・セラミクス基板（以下、アルチック基板）との密着力
は非常に小さい。アルチック基板上に成膜した１０ナノ
メートル程度のダイヤモンドライクカーボン極薄膜は、
最初から接着しなかったり、機械的衝撃、温度ストレス
や経時変化などで容易に剥離してしまうという欠点があ
ることがわかった。このため、スライダとダイヤモンド
ライクカーボン膜との間に密着層を設けることにより、
剥離を防止している。

【０００８】従来、密着層として、上述の通り、シリコ
ン膜が用いられている。しかし、その製造によく用いら
れているスパッタ法や化学的気相成長法などで成膜した
シリコン膜のシリコン原子には未結合手が多く存在す
る。この未結合手と製造真空装置内に不純物として残留
しているＯＨ基などが容易に結合するが、成膜完了後の
温湿度環境によって容易に離脱する。このような状況下
で磁気ヘッド保護膜の製造を行うと、できあがった保護
膜は経時変化を伴う不安定な膜となる。つまり、この保
護膜を有する磁気ヘッドは、外気環境の温湿度によって
特性が変わってしまう。このためこれらの磁気ヘッドを
搭載した磁気ディスク装置は長期動作安定性が劣化す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のダ
イヤモンドライクカーボン膜もしくは、シリコン膜を密
着層としたダイヤモンドライクカーボン膜を磁気ヘッド
スライダ保護膜とし用いた場合、膜が経時変化すること
により保護膜としての性能が劣化したり、膜が剥離した
りする問題点があることがわかった。このことは、磁気
ヘッドの信頼性を著しく低下させ、長寿命の信頼性のあ
る磁気ディスク装置の実現の障害となっていた。また特
開平９−１６１２２３号公報は、フッ素を含み、含有水
素非晶質炭化珪素などの炭素系保護膜を開示している。
また、特公平６−７２３０３号公報は水素を含有する非
晶質炭素膜に更にシリコンおよびホウ素を含有させたこ
とを特徴とする炭素膜の保護膜を開示している。しかし
これらは炭素系の保護膜なので電気伝導性がないため、
磁気ヘッドに静電気などによる電荷が生じたときには電
荷が媒体を通じて徐々に放電されることがないので蓄積
され、蓄積後に大量に静電気の放電される現象すなわち
静電破壊がおきるという問題点があった。

【００１０】また炭素を含む膜は一般的に膜応力が大き
く、膜の破壊や、スライダにそりを生じさせる要因とも
なるという問題点もあった。

【００１１】またフッ素を含有させた場合はヘッドが媒
体と接触した場合においてフッ素が媒体上の高分子材料
からなる潤滑剤と反応して化学変化を起こし、潤滑作用
がなくなり、摺動特性を劣化させるという問題点もあっ
た。さらにフッ素を加えることにより、加えない場合と
比較してスパッタリングを行う時にガスソースがフッ素
の分だけ余分に必要となり、工程が増えて原価が高くな
るという問題点があった。

【００１２】本発明は、磁気ヘッドスライダ保護膜とし
て用いた場合、膜が経時変化することにより保護膜とし
ての性能が劣化したり、膜が剥離したりすることを防止
し、磁気ヘッドの信頼性を向上させ、長寿命の信頼性の
ある磁気ディスク装置の実現することを目的とする。

【００１３】さらに本発明は、磁気ヘッドに静電気など
による電荷が生じたときにも静電破壊がおきることを防
止することを目的とする。

【００１４】さらに本発明は、膜の破壊や、スライダに
そりを生じさせないような保護膜を提供することを目的
とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気ヘッドスラ
イダは、磁電変換素子を有し、磁気ヘッドが磁気記録媒
体の記録面に対向して浮上する際に、前記磁気記録媒体
の記録面に対向しかつ最も接近する面である空気支持面
をもつ磁気ヘッドスライダであり、前記空気支持面に成
膜した保護膜が水素添加シリコン膜のみからなることを
特徴とする。

【００１６】本発明の磁気ヘッドスライダは、前記水素
添加シリコン膜のシリコン含有率が５％以上４０％以下
であることを特徴とする。

【００１７】本発明の磁気ディスク装置は前記磁気ヘッ
ドスライダを搭載したことを特徴とする。

【００１８】本発明は、水素添加シリコン膜のみからな
る保護膜を有することにより、半導体プロセスで製造し
たシリコン膜にありがちなダングリングボンド（未結合
手）をなくし、他の物質と反応しやすくすることを防い
で経時変化が起きにくい安定な長期的に信頼性の高い保
護膜をもつ磁気ヘッドスライダを提供することができ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１に示す。図
１は本発明による保護膜を有する磁気ヘッドスライダの
斜視図である。磁気ヘッドスライダ１は、空気支持面
（以下、ＡＢＳ（Air Bearing Surface））５と、リー
ディング面（空気流入面）２と、空気流入を容易にし、
スライダのなめらかな浮上特性を持たせるためのチャン
ファー部４、リーディング面に対向するトレーリング面
３を有する。トレーリング面３には、磁気記録媒体（図
示せず）からの磁界を電気信号に変換する磁電変換素子
８と、磁電変換素子８と外部電気回路（図示せず）との
接続を容易にする導電パタン９を有する。磁気ヘッドス
ライダ１の媒体対向面であるＡＢＳ５には、本発明によ
るスライダ保護膜（以下、保護膜という）６を設けてい
る。保護膜６は、水素添加シリコン膜のみから構成され
ている。

【００２０】図２には、本発明による保護膜を有する磁
気ヘッドスライダを搭載した磁気ディスク装置の例を示
す。磁気ヘッドスライダ４５（図１では磁気ヘッドスラ
イダ１に相当する）は、剛性バネの性質を持つサスペン
ション４２に支持されている。磁気ヘッドスライダ４５
は磁気記録媒体４３上を所定の浮上量を保ちながら、磁
気記録媒体４３からの磁界信号を電気信号に変換する。
本発明による磁気ヘッドスライダ４５の保護膜６は、磁
気記録媒体４３との対向面に存在する。磁気記録媒体４
３上の所望の位置に磁気ヘッドスライダ４５を移動させ
る手段として、アクチュエータ４１と磁気回路４０が設
けられている。また、磁気記録媒体４３に記録された磁
気情報を磁気ヘッドスライダ４５により読み出した電気
信号と外部とのインターフェース、もしくは、外部から
の電気信号を磁気情報として書き込むインターフェース
がコネクタ部分４４である。

【００２１】次に磁気ヘッドを作成する方法を順に説明
する。まず、非磁性基板上に磁性材料および電気絶縁材
料の層を堆積して、磁気記録媒体上の磁性膜の情報を読
み書きするのに必要な周知の磁電変換素子８を形成す
る。これにより、非磁性基板上には複数のヘッドが一連
の列をなして形成される。このとき、前記磁電変換素子
８に印加する電流を外部より供給する導電性細線を接着
する導電性パタン９は、磁電変換素子８の近くの領域
に、磁電変換素子と同様の堆積プロセスにて形成され
る。その後、基板を切断し一列の磁気ヘッドが並んだロ
ーができあがる。ロー状態で磁気ヘッドが所定のスロー
ト高さの寸法になるようにラップ仕上げされる。ラップ
仕上げされた面にレールのパタンを、機械的加工法、も
しくはエッチングプロセスなどの乾式処理技法を用いて
作成しＡＢＳとする。次に、磁気ヘッドのローを個別に
磁気ヘッドスライダに分離すると、磁気ヘッドスライダ
が完成する。ＡＢＳには、摩耗や摩擦などの摺動特性改
善のために、膜厚１００オングストロームの保護膜６を
堆積させる。保護膜６は水素添加シリコン膜である。水
素含有率は、５原子％以上４０原子％以下であることが
好ましい。というのは、水素含有率が５原子％以下の場
合はシリコン原子同士の未結合手がかなり残っているの
で本発明の効果が充分に得られないからであり、また４
０原子％以上の場合は水素の割合が大きいため軽くなり
また材料としては粗になるので耐磨耗性や密着性が悪く
なるからである。堆積するのは、前記ラップし上げされ
たロー状態、もしくは、ローから切り離されたスライダ
状態である。本実施形態では、水素添加シリコン膜を形
成する際には、シリコンをターゲットとして、アルゴン
ガスと水素ガスの混合気体中で反応性スパッタリングす
る手法を用いた。投入電力は２５０Ｗ、温度は２５度
Ｃ、反応性スパッタリングの時間は２分、水素とアルゴ
ンの分圧比については水素の分圧比が全体に対して２０
％にした。この分圧比のときに水素の含有率は約２０％
の保護膜ができる。

【００２２】また、シランガスと水素ガスの混合気体を
気相中でプラズマ放電させ化学的気相成長法によっても
同様の効果を持つ膜が得られる。この場合は投入電力が
５００Ｗ、プラズマ放電の時間は５分、水素とシランの
分圧比については水素の分圧比が全体の１５原子％とし
た。この場合に水素の含有率が約２０％の保護膜ができ
あがる。また、これ以外の製造手法によっても同様の効
果を持つ膜が得られる。

【００２３】本発明による水素添加シリコン膜では、膜
中のシリコン原子同士の未結合手が水素原子との結合で
埋められ、経時変化に小さい安定な膜となっている。水
素添加シリコン膜のみからなる保護膜６をつけること
で、摺動特性に優れ、外気環境の温湿度変化に対しても
安定で、長期的に信頼性の高い磁気ヘッドを供給でき
た。

【００２４】また、本発明による水素添加シリコン膜の
みからなる保護膜６付きの磁気ヘッドを搭載した磁気デ
ィスク装置は、長期的に動作が安定し、寿命が長く信頼
性が高い。

【００２５】本実施形態の効果を図３に示す。磁気ヘッ
ドの摺動特性の指標となる４万回の摺動試験（コンタク
トスタートストップ試験）前後の磁気ヘッドスライダの
摩擦係数の変化量を縦軸に示す。この変化量が小さいほ
ど、摺動特性に優れているといえる。保護膜なしの場合
は、常温常湿（２５度Ｃ、４０％ＲＨ）、高温高湿（８
５度Ｃ、８０％ＲＨ）ともに、この変化量が大きい。従
来の保護膜として、膜厚が５０オンブストロームのシリ
コン膜を密着層とし、膜厚５０オングストロームのダイ
ヤモンドライクカーボン膜を保護膜とした磁気ヘッドス
ライダのデータを示している。この場合は常温常湿下
（２５度Ｃ、４０％ＲＨ）での摩擦係数変化量がやや小
さいものの、高温高湿下（８５度Ｃ、８０％ＲＨ）の摺
動試験では、保護膜が経時変化を起こし、摩擦係数変化
量が増大して、摺動特性が劣化していることがわかる。
本発明による保護膜を付与した磁気ヘッドスライダの場
合は、常温常湿時（２５度Ｃ、４０％ＲＨ）、高温高湿
時（８５度Ｃ、８０％ＲＨ）ともに、摩擦係数変化量は
小さく、良好な摺動特性を示していることがわかる。

【００２６】さらに本発明は、水素添加シリコンのみか
らなる保護膜は電気伝導性があるため、磁気ヘッドに静
電気などによる電荷が生じたときでも電荷が媒体を通じ
て徐々に放電されるので蓄積されることがなく、静電破
壊がおきることを防止することできるという効果を奏す
る。

【００２７】また本発明は、炭素を包含していないた
め、膜の破壊や、スライダにそりを生じこと起きにくい
という効果を奏する。また本発明は、ガスソースとして
はアルゴンと水素のみ、ターゲットとしてはシリコンの
みという簡単な製造プロセスで作ることができるため原
価を低くすることができるという効果を奏する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は、磁気ヘッドスライダ保護膜と
して用いた場合、膜が経時変化することにより保護膜と
しての性能が劣化したり、膜が剥離したりすることを防
止し、磁気ヘッドの信頼性を向上させ、長寿命の信頼性
のある磁気ディスク装置の実現することができるという
効果を奏する。

【００２９】さらに本発明は、磁水素添加シリコンのみ
からなる保護膜は電気伝導性があるため、磁気ヘッドに
静電気などによる電荷が生じたときでも電荷が媒体を通
じて徐々に放電されるので蓄積されることがなく、静電
破壊がおきることを防止することできるという効果を奏
する。

【００３０】また本発明は、炭素を包含していないた
め、膜の破壊や、スライダにそりを生じることが起きに
くいという効果を奏する。

【００３１】以上説明したように、本発明は、磁電変換
特性を損ねず、摺動特性の悪化やヘッドクラッシュに至
るトラブルを生じることのない磁気ヘッドスライダと、
装置寿命の長い磁気ディスク装置を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による保護膜を有する磁気ヘッドスライ
ダの斜視図。

【図２】本発明による保護膜を有する磁気ヘッドスライ
ダを搭載した磁気ディスク装置を示す図。

【図３】摺動試験前後の磁気ヘッドスライダの摩擦係数
の変化量を示す図。

【符号の説明】 １ 磁気ヘッドスライダ ２ リーディング面 ３ トレーリング面 ５ ＡＢＳ ６ スライダ保護膜 ８ 磁電変換素子 ４５ 磁気ヘッドスライダ ４３ 磁気記録媒体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁電変換素子を有し、磁気ヘッドが磁気記
   録媒体の記録面に対向して浮上する際に、前記磁気記録
   媒体の記録面に対向しかつ最も接近する面である空気支
   持面をもつ磁気ヘッドスライダにおいて、 前記空気支持面に成膜した保護膜が水素添加シリコン膜
   のみからなることを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
2. 【請求項２】 前記水素添加シリコン膜のシリコン含有
   率は５％以上４０％以下であることを特徴とする請求項
   １記載の磁気ヘッドスライダ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の前記磁気ヘッド
   スライダを搭載したことを特徴とする磁気ディスク装
   置。