JP2000163727A - 磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より高精度な空気軸受面を有する磁気ヘッドを
効率的に製造する。 【解決手段】基板２０の表面に複数の薄膜トランスデュ
ーサ１２を縦横に形成する(ａ)。その基板２０を、薄膜
トランスデューサ列に沿ってスライスする(ｂ)。それに
より形成されたローバー２０ａの切断面をラッピング
し、１列全ての薄膜トランスデューサ１２の素子高さを
所定寸法に仕上げると共に、スライダの裏面(磁気ディ
スクとの対向面)となるべき面を研摩する(ｃ)。そのロ
ーバー２０ａの研摩面に、イオンミリング等で、約０.
１μｍの段差が付いた段差付き面１３ａ,１３ｂを有す
るスライダレールおよびそれ以外のスライダ溝部１４を
形成する(ｄ)。さらに、そのローバー２０ａの加工面
(スライダレールを形成した面)を、平滑な研摩定盤２３
に貼り付けられた研摩布２３ａでポリッシングする
(ｅ)。最終的にそのローバー２０ａを個々の薄膜磁気ヘ
ッド１０に分割する(ｆ)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドの
構造および製造技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の磁気ディスク装置は、図４(ａ)に
示すように、等間隔で積み重ねられた磁気ディスク８
０、磁気ディスク８０を回転させるスピンドル８１およ
びその駆動モータ(不図示)、デジタル信号を記録再生す
る薄膜磁気ヘッド８２、磁気ディスク８０の目標トラッ
クに先端を移動させるアーム８３およびその駆動装置８
４、アーム８３の先端に薄膜磁気ヘッド８２を連結する
と共に磁気ディスク８０に薄膜磁気ヘッド８２を押し当
てる負荷ばね８５を備えている。そして、薄膜磁気ヘッ
ド８２は、図４(ｂ)に示すように、シャフト８１と共に
高速回転する磁気ディスク８０上から浮上するスライダ
８６の先端面に薄膜トランスデューサ８７を形成するこ
とによって構成されている。すなわち、スライダ８６の
裏側(磁気ディスク８０との対向面)に設けられたスライ
ダレール８８の上面８８ａ(空気軸受面８８ａ)と、磁気
ディスク８０の表面との間に生じる動圧を利用すること
によって、図５に示すように、薄膜トランスデューサ８
７(再生専用ＭＲ素子７２および記録専用インダクティ
ブ型素子７３)と磁気ディスク８０との間に一定の浮上
量Ｄを確保する構成となっている。図６に示すように、
この浮上量Ｄが小さくなるほど磁気ディスク８０のビッ
ト長が短くなるため、磁気ディスク８０の高記録密度化
の要求の高まりに応じて、この浮上量Ｄの低減化が進ん
でいる。したがって、現在のところ、標準的な浮上量Ｄ
は、約４０ｎｍ〜５０ｎｍとされているが、将来的には
２０ｎｍ以下にまで抑制されるものと予想される(日経
メカニカル ５／２７号 ｎｏ.４８１(１９９６)参照)。

【０００３】このように薄膜磁気ヘッド８２の低浮上量
化が進行すると、スライダ８６と磁気ディスク８０との
吸着が問題となる。そこで、このような吸着を防止する
ため、通常は、スライダ８６の裏面と磁気ディスク８０
の表面との接触面積が狭くなるように、スライダ８６の
裏面をその外縁部から中央部にかけてなめらかに突き出
させてある。空気の流れ方向へのスライダ裏面の反りは
クラウンと呼ばれ、その程度は、スライダ裏面の頂上と
後部外縁との高低差(クラウン量)で表される(図７(ｂ)
参照)。また、空気の流れ方向と直交する方向へのスラ
イダ裏面の反りはキャンバと呼ばれ、その程度は、スラ
イダ裏面の頂上と側部外縁との高低差(キャンバ量)で表
される(図７(ｃ)参照)。なお、実際のクラウン量および
キャンバ量は、いずれも、せいぜい数ｎｍ〜数１０ｎｍ
程度である。

【０００４】さて、このような薄膜磁気ヘッド８２は、
図８に示したような製造プロセスによって製造されてい
る。

【０００５】まず、フォトリソグラフィ薄膜プロセス技
術によって、セラミック基板７０の表面上に複数の薄膜
トランスデューサ８７を縦横方向に規則的に並べて形成
する(Ｓ６０)。なお、ここで形成する各薄膜トランスデ
ューサ８７は、それぞれ、図５に示した積層構造、すな
わち、最下層である下部保護膜７０ａ上に、順次、下部
シールド膜７１ａ、再生専用の磁気抵抗効果型(Magneto
-Resistive：ＭＲ)素子７２または巨大磁気抵抗効果型
(Giant-Magneto-Resistive：ＧＭＲ)素子、記録専用の
インダクティブ型素子７１ｂ、上部シールド膜７３、上
部保護膜７０ｂが積み重ねられた積層構造を有してい
る。

【０００６】そして、各薄膜トランスデューサ列に沿っ
てセラミック基板７０をスライスする(Ｓ６１)。すなわ
ち、セラミック基板７０から、１列の薄膜トランスデュ
ーサ８７を有する板状ブロック７０ａ(以下、ローバー
７０ａと呼ぶ)を複数切り出す。さらに、このローバー
７０ａの一方の切断面をラッピングすることによって、
各薄膜トランスデューサ８７の素子高さ(図５における
ＭＲ素子７２の高さＳ)を高精度に仕上げると共に、薄
膜磁気ヘッド８２のスライダ８６の裏面となるべき面を
研摩する(Ｓ６２)。具体的には、ダイヤモンド砥粒等を
含む水溶性または油性ラップ液を回転中の軟質金属製定
盤７１上に供給しながら、この軟質金属製定盤上にロー
バー７０ａの一方の切断面を押し当てる。但し、薄膜ト
ランスデューサ列の各薄膜トランスデューサ８７の素子
高さＳを一律に所定寸法に仕上げるには、このとき、ロ
ーバー７０ａを保持している研磨治具７２を適当に変形
させ、ローバー７０ａの姿勢および形状を矯正する必要
がある。

【０００７】そして、イオンミリングによって、ローバ
ー７０ａの研摩面をエッチングする(Ｓ６３)。これによ
り、各薄膜トランスデューサ８７に対応させて、それぞ
れ、スライダレール８８およびそれ以外のスライダ溝部
８９を形成する。そして、ローバー７０ａから個々のヘ
ッドチップを切り出す(Ｓ６４)。

【０００８】最終的に、これらのヘッドチップの裏面
(磁気ディスク８０との対向面)を所定の曲面形状に整形
された軟質金属製定盤７１でラッピングし、図７に示し
たクラウンおよびキャンバを各ヘッドチップの裏面に形
成すれば(Ｓ６５)、薄膜磁気ヘッド８２として完成する
(Ｓ６６)。なお、ラッピングは、図９に示すように、回
転中の軟質金属製定盤７１上にラップ液７４を供給しな
がら、この軟質金属製定盤７１上に、ワックス等で保持
具７３に貼り付られた複数のヘッドチップ８６の裏面を
押し当てることによって行われる。

【０００９】なお、このような製造プロセスに関連する
技術が特開平４−３５８３７８号公報に開示されてい
る。

【００１０】ところで、薄膜磁気ヘッドの超微小浮上量
化を実現するため、図１０(ａ)に示すような新たな形状
のスライダ１００が開発されている。このスライダ１０
０の裏側に設けられたスライダレール１０１は、図１０
(ｂ)に示すように、スライダ溝部の底面から数μｍの段
差ｈ₁が付けられた下段面１０１ｂ、下段面１０１ｂか
ら１０^-1μｍオーダーの段差ｈ₂が付けられた上段面１
０１ａを有している。これら段差付き段面１０１ａ,１
０１ｂのうち、主として上段面１０１ａが空気軸受面と
して機能する。なお、この種の薄膜磁気ヘッドとして
は、例えば、特開平８−３３９５２４号公報記載の薄膜
磁気ヘッド、特開平８−１８０３５５号公報の薄膜磁気
ヘッド等が挙げられる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
製造プロセスによって、図１０に示した薄膜磁気ヘッド
を製造しても、その浮上性能が確保されない可能性があ
る。最終仕上げ工程であるラッピング加工(図８のＳ６
５)の加工精度が０.０５μｍ〜０.３μｍ程度であるた
め、スライダレール１０１の段差付き面１０１ａ,１０
１ｂの段差ｈ₂の精度を維持することができないからで
ある。この最終仕上げ工程であるラッピング加工を省略
するには、ローバー段階でのラッピング加工(図８のＳ
６２)において、空気軸受面として要求される精度にま
でローバー切断面が仕上げられていなければならない
が、ローバー段階でのラッピング加工は、ローバーの姿
勢および形状を矯正しながら行われるため、その仕上げ
面にはうねり等が発生していることが多い。その結果と
して、スライダレール１０１の段差付き面１０１ａ,１
０１ｂには、図１０(ｃ)に示すように、スライダ溝１０
２の底面と曲率中心を同じくする曲率βが付いているこ
とが多い。

【００１２】そこで、ラッピング加工に代わる最終仕上
げ加工方法として、特開平５−３３４６４３号公報記載
の加工方法、すなわち、スライダの裏面のスライダ溝部
またはその反対側の面に複数の痕を付けることによって
生じる歪みで空気軸受面の形状を制御する加工方法が提
案されている。しかし、この加工方法を採用すると、全
ての薄膜磁気ヘッドの空気軸受面の形状を測定する工程
が別途必要となるため、製造効率が低下する。また、ス
ライダの裏面およびその反対側の面に歪みを均一に発生
させることも困難である。

【００１３】そこで、本発明は、より高精度な空気軸受
面を有する磁気ヘッドを効率的に製造することできる磁
気ヘッドの製造方法を提供することを第一の目的とす
る。また、より浮上性能の優れた磁気ヘッドを提供する
ことを第二の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、複数の薄膜トランスデューサが形成され
た基板を、前記薄膜トランスデューサ列に沿って複数の
ローバーにスライスし、当該各ローバーから個々の磁気
ヘッドを切り出す磁気ヘッドの製造方法であって、前記
各ローバーの一方の切断面をラッピングし、前記各薄膜
トランスデューサの素子高さを規制するラッピング工程
と、前記各ローバーの研摩面をエッチングし、前記各薄
膜トランスデューサに対応付けて、それぞれ、磁気ディ
スクと対向する段差付き面を有するスライダレールを形
成するエッチング工程と、前記磁気ヘッドの切出し前ま
たは前記磁気ヘッドの切出し後に、前記スライダレール
を研摩布でポリッシングするポリッシング工程とを有す
ることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法を提供する。

【００１５】本磁気ヘッドの製造方法によれば、最終工
程であるポリッシング工程において、大量のスライダレ
ールの上段面、すなわち、磁気ヘッドの空気軸受面を一
気に平滑化することができる。もちろん、特開平５−３
３４６４３号公報記載の加工方法を採用した場合に必要
となるような形状測定工程は不要である。したがって、
より高精度な空気軸受面を有する磁気ヘッドを効率的に
製造することできる。

【００１６】また、本発明は、スライダレールが形成さ
れたスライダを有する磁気ヘッドであって、前記スライ
ダレールは、磁気ディスクと対向する段差付き面を有
し、当該段差付きの面のうちの少なくとも上段面は、前
記スライダ本体の曲率中心よりも遠方に曲率中心を有す
ることを特徴とする磁気ヘッドを提供する。

【００１７】本構造によれば、空気軸受面として機能す
るスライダレール上段面の平滑性が確保されるため、磁
気ヘッドがより優れた浮上性能を発揮する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。

【００１９】最初に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ドの構造について説明する。

【００２０】本薄膜磁気ヘッド１０は、図１(ａ)に示す
ように、シャフトと共に高速回転する磁気ディスク上か
ら浮上するスライダ１１、スライダ１１の先端面に形成
された薄膜トランスデューサ１２を備えている。そし
て、スライダ１１の裏面(磁気ディスクとの対向面)に
は、所定のパターンのスライダレール１３が設けられて
いる。このスライダレール１３は、図１(ｂ)に示すよう
に、スライダレール以外のスライダ溝部１４の底面から
数μｍの段差が付けられた下段面１３ｂ、下段面１３ｂ
から１０^-1μｍオーダーの段差が付けられた上段面１３
ａを有している。これら段差付き面１３ａ,１３ｂのう
ち、少なくとも上段面１３ａは、スライダ溝部の底面１
４の曲率中心よりも遠方に、好ましくは無限遠に、曲率
中心を有している。すなわち、段差付きのスライダレー
ル１３の上段面１３ａを意図的に平滑化してある。

【００２１】このような構造によれば、スライダ１１の
空気軸受面として機能する上段面１３ａが平滑性が確保
されるため、薄膜磁気ヘッド１０がより優れた浮上性能
を発揮する。さらにスライダレール１３の下段面１３ｂ
の曲率中心も、同様に、スライダ溝部１４の底面の曲率
中心よりも遠方に位置させるようにすれば、薄膜磁気ヘ
ッド１０の浮上性能をさらに向上させることができる。
なお、このようなスライダレール１３の段差付き面１３
ａ,１３ｂの曲率は、(米)ＺＹＧＯ社のＮＥＷのＶＩＥ
Ｗ２００、(米)ＷＹＫＯ社のＮＴ２０００等の光学式非
接触形状測定器、(米)スローン・テクノロジー社のＤＥ
ＫＴＡＫ８０００等の接触式形状測定器によって測定す
ることができる。

【００２２】ところで、このような構造は、本実施の形
態に係る製造プロセスにおいて得られるものである。以
下、図２により、その製造プロセスについて説明する。

【００２３】まず、(ａ)に示すように、スパッタリング
等のフォトリソグラフィ薄膜プロセス技術によって、ア
ルチック材(Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ)等からなるセラミックス
基板２０の表面に、複数の薄膜トランスデューサ１２を
形成する。なお、ここで形成する各薄膜トランスデュー
サ１２は、それぞれ、図５に示した積層構造と同様な積
層構造を有するものである。

【００２４】そして、(ｂ)に示すように、研削砥石、ワ
イヤソー等によって、各薄膜トランスデューサ列に沿っ
てセラミック基板２０をスライスする。すなわち、セラ
ミック基板２０から、１列(通常、４０個程度)の薄膜ト
ランスデューサ１２を有する約２インチのローバー２０
ａを複数切り出す。

【００２５】そして、(ｃ)に示すように、これらのロー
バー２０ａの一方の切断面をラッピングすることによっ
て、１列全ての薄膜トランスデューサ１２の素子高さを
所定の寸法に仕上げると共に、完成品である薄膜磁気ヘ
ッド１０のスライダ１１の裏面となるべき面を研摩す
る。具体的には、粒径０.１μｍ〜０.５μｍ程度のダイ
ヤモンド砥粒等を含む水溶性または油性ラップ液を、回
転数１０ｒ／ｍｉｎ〜５０ｒ／ｍｉｎ程度で回転中の軟
質金属製定盤２１上に供給しながら、この軟質金属製定
盤２１上にローバー２０ａの一方の切断面を押し当て
る。但し、薄膜トランスデューサ列の全ての薄膜トラン
スデューサ２０ａの素子高さを一律に所定寸法に仕上げ
るには、このとき、ローバー２０ａを保持している研磨
治具２２を適当に変形させ、ローバー２０ａの姿勢およ
び形状を矯正する必要がある。

【００２６】そして、(ｄ)に示すように、イオンミリン
グ、ＲＩＥ等によって、ローバー２０ａの研摩面をエッ
チングする。これにより、ローバー２０ａの研摩面に、
約０.１μｍの段差が付いた段差付き面１３ａ,１３ｂを
有するスライダレール１３およびそれ以外のスライダ溝
部１４を、各薄膜トランスデューサ１２に対応させてそ
れぞれ形成する。このエッチング加工による加工歪み
は、このエッチング加工の前加工であるラッピング(ｃ)
の研摩量のバラツキ等と相俟って、ローバー２０ａの面
形状に１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度のバラツキが発生させ
る。そこで、(ｅ)に示すように、平滑な研摩定盤２３に
貼り付けられた研摩布２３ａによって、ローバー２０ａ
の加工表面(スライダレール１３を形成した面)をポリッ
シングする。このポリッシングによって、ローバー２０
ａの加工表面を５ｎｍ〜１０ｎｍ程度除去すれば、必然
的に、スライダレールの段差付き面１３ａ,１３ｂの段
差(０.１μｍ)の精度を劣化させることなく、スライダ
レール１３の上段面１３ａだけを平滑化することができ
る。具体的には、回転数１ｒ／ｍｉｎ〜１０ｒ／ｍｉｎ
で回転中の研摩定盤２３に貼り付られた厚さ０．９５ｍ
ｍ程度の硬質発砲ポリウレタン系研摩布２３ａに、粒径
０.０５μｍ〜０.１μｍ程度のダイヤモンド砥粒を分散
させた油性加工液を３ｃｃ／ｍｉｎ〜５ｃｃ／ｍｉｎ程
度で供給しながら、研摩治具２４に０.３ｋｇ／ｃｍ²〜
１ｋｇ／ｃｍ²程度の研摩荷重を加えることによって、
研摩治具２４に貼り付けられたローバー２０ａの加工表
面を研摩布２３ａに押し当てる。なお、研摩治具２４と
ローバー２４ａとの間には弾性体２４ａが介在させてあ
る。

【００２７】そして、(ｆ)に示すように、研削等によっ
て、ローバー２０ａから個々の薄膜磁気ヘッド１０を切
り出す。以上のプロセスによって、段差付き面１３ａ,
１３ｂのうちの少なくとも上段面１３ａが平滑化された
スライダレール１３を有する薄膜磁気ヘッド１０が量産
される。なお、この製造プロセスには、製造効率の低下
を招く煩雑な工程、例えば、特開平５−３３４６４３号
公報記載の加工方法を採用した場合に必要となる形状測
定工程等が含まれていないため、図７に示した薄膜磁気
ヘッドの製造プロセスよりも製造効率が低下することは
ない。

【００２８】ところで、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘ
ッド１０は、以上の製造プロセス以外の製造プロセスに
よっても製造可能である。例えば、以上の製造プロセス
においては、ローバーから個々の磁気ヘッドを切り出す
前の段階(すなわちローバーの段階)でポリッシング加工
を実行しているが、図３に示すように、ローバーから個
々の磁気ヘッドを切り出した後の段階(すなわち磁気ヘ
ッドとなった段階)でポリッシング加工(ｆ)を実行する
ようにしても構わない。このように、最終加工としてポ
リッシング加工(ｆ)を実行するようにすれば、その前加
工である切断加工(ｅ)で生じた加工歪みも除去すること
ができるため、より浮上性能の優れた薄膜磁気ヘッドを
製造することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る磁気ヘッドの製造方法によ
れば、より高精度な空気軸受面を有する磁気ヘッドを効
率的に製造することできる。また、本発明に係るヘッド
構造によれば、磁気ヘッドの浮上性能をより向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(ａ)は、本発明の実施の一形態に係る薄膜磁気
ヘッドの外観図であり、(ｂ)は、そのＣ−Ｃ断面図であ
る。

【図２】本発明の実施の一形態に係る薄膜磁気ヘッドの
製造方法を説明するための図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係る薄膜磁気ヘッドの
製造方法を説明するための図である。

【図４】(ａ)は、従来の磁気ディスク装置の外観図であ
り、(ｂ)は、その薄膜磁気ヘッドを裏面側から見た拡大
図である。

【図５】従来の薄膜磁気ヘッドの薄膜トランスデューサ
部の断面図である。

【図６】ＭＲ素子と磁気ディスクとの間隔(浮上量)と、
記録ビット長との関係を示した図である。

【図７】(ａ)は、従来の磁気ヘッドの外観図であり、
(ｂ)および(ｃ)は、そのＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面
図である。

【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するた
めの図である。

【図９】図８のＳ６２におけるラッピング加工を説明す
るための図である。

【図１０】(ａ)は、従来の磁気ヘッドの外観図であり、
(ｂ)および(ｃ)は、その理想的なＣ−Ｃ断面および実際
のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１０…薄膜磁気ヘッド １１…スライダ １２…薄膜トランスデューサ １３…スライダレール １３ａ…スライダレールの上段面 １３ｂ…スライダレールの下段面 １４…スライダ溝部 ２０…セラミックス基板 ２０ａ…ローバー ２１…軟質金属製定盤 ２２…研磨治具 ２３…研摩定盤 ２３ａ…研摩布 ２４…研摩治具 ２４ａ…弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯野 千博 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Ｆターム(参考） 5D042 NA02 PA01 PA05 PA09 QA02 RA02 RA04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の薄膜トランスデューサが形成された
   基板を、前記薄膜トランスデューサ列に沿って複数のロ
   ーバーにスライスし、当該各ローバーから個々の磁気ヘ
   ッドを切り出す磁気ヘッドの製造方法であって、 前記各ローバーの一方の切断面をラッピングし、前記各
   薄膜トランスデューサの素子高さを規制するラッピング
   工程と、 前記各ローバーの研摩面をエッチングし、前記各薄膜ト
   ランスデューサに対応付けて、それぞれ、磁気ディスク
   と対向する段差付き面を有するスライダレールを形成す
   るエッチング工程と、 前記磁気ヘッドの切出し前または前記磁気ヘッドの切出
   し後に、前記スライダレールを研摩布でポリッシングす
   るポリッシング工程とを有することを特徴とする磁気ヘ
   ッドの製造方法。
2. 【請求項２】スライダレールが形成されたスライダを有
   する磁気ヘッドであって、 前記スライダレールは、磁気ディスクと対向する段差付
   き面を有し、 当該段差付きの面のうちの少なくとも上段面は、前記ス
   ライダ本体の曲率中心よりも遠方に曲率中心を有するこ
   とを特徴とする磁気ヘッド。