JP2002133630A - Magnetic head and its manufacturing method - Google Patents

Magnetic head and its manufacturing method

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JP2002133630A
JP2002133630A JP2000328402A JP2000328402A JP2002133630A JP 2002133630 A JP2002133630 A JP 2002133630A JP 2000328402 A JP2000328402 A JP 2000328402A JP 2000328402 A JP2000328402 A JP 2000328402A JP 2002133630 A JP2002133630 A JP 2002133630A
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Japan
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slider
magnetic head
manufacturing
same
single layer
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Application number
JP2000328402A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Inaba
宏 稲葉
Kazufumi Azuma
東  和文
Shigehiko Fujimaki
成彦 藤巻
Hidekazu Kashiwase
英一 柏瀬
Yoshio Nakagawa
宣雄 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Adjustment Of The Magnetic Head Position Track Following On Tapes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic head slider, which is for a high-density- recording magnetic disk device, having a low adhesion to magnetic disk. SOLUTION: This magnetic disk is manufactured by forming a carbon-based protective coat on the surface of a face opposed to the medium of a slider material consisting of a binary system or more components system material. In this case, a single-layer filler which exists on the surface of the slider on which the carbon-based protective coat has not yet been formed is oxidized and swelled to form a projection which makes the surface rough. An area to be roughened on the surface of the slider is designed, the single-layer filler forms the projection, and at the same time the distortion by the processing is induced on the surface of the slider by the cubical expansion of the filler in the direction of the face of the slider, and thereby the plane of the face opposing to the medium is controlled. It is possible, therefore, to manufacture the magnetic head slider which can inhibit the adhesion of the surface of the lifted slider, electric discharge and corrosion, precisely and good in mass- productivity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスクと組み
合わせて磁気記録装置として用いる磁気ヘッドに関す
る。
The present invention relates to a magnetic head used as a magnetic recording device in combination with a magnetic disk.

【0002】[0002]

【従来の技術】情報量の増大と共に、磁気ディスク装置
では高記録密度化が要求され、面記録密度が向上するの
に伴い、薄膜磁気ヘッド素子の高性能化、ヘッドスライ
ダーの低浮上化の要求も厳しくなりつつある。このため
には、高感度な読みとりができるMR(Magneto−Resis
tive)インダクティブ複合素子及び、ヘッド磁性膜の腐
食防止及び低浮上化に伴う耐摺動性向上のため浮上面と
なるヘッドスライダー面においても、さらなる技術革新
が必須となっている。
2. Description of the Related Art Along with an increase in the amount of information, a magnetic disk device is required to have a higher recording density, and as the areal recording density is improved, a demand for higher performance of a thin film magnetic head element and a lower flying height of a head slider is required. Is also getting tougher. For this purpose, MR (Magneto-Resis) capable of reading with high sensitivity
tive) Further technical innovations are indispensable for the inductive composite element and the head slider surface serving as the air bearing surface in order to prevent corrosion of the head magnetic film and to improve the sliding resistance due to the low flying height.

【0003】現行の磁気ディスク装置は、起動時に磁気
ディスクが回転を始め、ある速度に達すると磁気ヘッド
は浮上を受けて一定の浮上量で浮き、記録再生を行う。
停止時には、磁気ディスクの回転速度が減少し、磁気ヘ
ッドの浮上量は徐々に低下し、磁気ディスクと接触して
停止する。この方式はコンタクト・スタート・ストップ
(CSS)と呼ばれている。現在、このCSS方式で
0.1ミクロン以下の浮上量が達成されている。このC
SS方式では、CSSを繰り返すと磁気ヘッドと磁気デ
ィスクが接触してすべる際、磁気ヘッドの浮上面の摩耗
が生じる。摩耗が生じると、磁気ヘッド素子部が放電あ
るいは、腐食し易くなる。摩耗を防止するためには、磁
気ディスク上に潤滑剤を塗布する方法があるが、その一
方でこの潤滑剤が停止中の磁気ヘッドと磁気ディスクを
粘着させる原因になる。そこで、粘着を防止するため
に、磁気ディスクでは、その表面にテクスチャー加工を
施して、磁気ヘッドと磁気ディスクの真の接触面積を小
さくしている。
In the current magnetic disk device, the magnetic disk starts rotating at the time of start-up, and when a certain speed is reached, the magnetic head receives the floating and floats at a fixed flying height to perform recording and reproduction.
At the time of stop, the rotational speed of the magnetic disk decreases, the flying height of the magnetic head gradually decreases, and the magnetic head comes into contact with the magnetic disk and stops. This method is called contact start stop (CSS). At present, a flying height of 0.1 μm or less has been achieved by the CSS method. This C
In the SS method, when the CSS is repeated, when the magnetic head comes into contact with the magnetic disk and slips, the flying surface of the magnetic head is worn. When the wear occurs, the magnetic head element portion is easily discharged or corroded. In order to prevent abrasion, there is a method of applying a lubricant on the magnetic disk, but on the other hand, this lubricant causes the magnetic head that is stopped and the magnetic disk to adhere to each other. Therefore, in order to prevent sticking, the surface of the magnetic disk is textured to reduce the true contact area between the magnetic head and the magnetic disk.

【0004】しかし、近年は前述の浮上量低減の観点か
らデータを記録再生する領域にはテクスチャー加工を施
さない平滑ディスクが採用されるようになりつつある。
この平滑ディスクにおいては、ディスク面上のCSSゾ
ーン以外ではテクスチャーが形成されない。このため、
HDD組立時や外部等からの振動によってヘッドがCS
Sゾーンからデータゾーンに移動してしまった場合、更
に停止作動時に何らかの理由によってCSSゾーンまで
ヘッドが戻らなかった場合等、データゾーン上にヘッド
が停止した場合、磁気ヘッドと磁気ディスクの接触面積
が大きいため粘着し易いという問題点があった。
However, in recent years, from the viewpoint of reducing the flying height, a smooth disk which is not subjected to texture processing is being used in an area for recording and reproducing data.
In this smooth disk, no texture is formed except in the CSS zone on the disk surface. For this reason,
The head is CS due to vibration from HDD assembly or from outside.
If the head stops on the data zone, for example, if the head has returned to the CSS zone for some reason during the stop operation when the head has moved from the S zone to the data zone, the contact area between the magnetic head and the magnetic disk is reduced. There was a problem that it was easy to stick because it was large.

【0005】そこで、磁気ディスクの標準的寿命試験で
あるCSS試験では、その耐久動作特性の改善のため
に、ヘッド浮上面形状を凸部とする技術適用が各社でな
されている。これによって、磁気ディスクとヘッド間に
介在する潤滑剤によるヘッドの粘着防止に大きく貢献す
る事ができる。例えば、タッチラップと呼ばれる、機械
的にヘッド浮上面を研磨し凸部を形成する方法や、特公
平7−82631号公報では、ヘッド浮上面に溝を機械
的に加工痕を残すことで、加工ゆがみを誘発させ凸部を
形成する方法などがあり、いずれの方法でも動作特性の
改善に有効に活用されているが、今後、さらなる磁気ヘ
ッド浮上量低下に伴い、本方法では、耐久性向上への効
果がもはや不完全となりつつある。一方、こうした問題
を解決するためにヘッドのスライダーレール面を粗化す
る手段として、その凹部に固体あるいは液体の潤滑剤を
埋め込む方法があり、これに関連する技術としては例え
ば、特開昭63−276769号公報等が挙げられる。
しかしこれらの方法では、スライダー基材となるアルミ
ナチタンカーバイドや、ジルコニアのような難加工性材
料に凹部を形成する際、腐食性媒体を用いるため、ヘッ
ド素子そのものの腐食を引き起こし、現実的ではない。
Therefore, in a CSS test which is a standard life test of a magnetic disk, in order to improve the durability operation characteristics, various companies have applied a technique of making the flying surface of the head a convex portion. This can greatly contribute to preventing the head from sticking due to the lubricant interposed between the magnetic disk and the head. For example, a method called touch lap, in which a convex portion is formed by mechanically polishing the head air bearing surface, and in Japanese Patent Publication No. 7-82631, a groove is formed on the head air bearing surface by mechanically leaving a processing mark, whereby the processing is performed. There is a method of inducing distortion and forming a convex part.Either method is effectively used to improve the operating characteristics, but in the future, as the magnetic head flying height further decreases, this method will improve durability. The effect of is becoming imperfect. On the other hand, in order to solve such a problem, as a means for roughening the slider rail surface of the head, there is a method of embedding a solid or liquid lubricant in a concave portion thereof. No. 2,767,695.
However, in these methods, when forming a recess in a difficult-to-work material such as alumina titanium carbide or zirconia serving as a slider base material, a corrosive medium is used, causing corrosion of the head element itself, which is not practical. .

【0006】また、ヘッドのスライダーレール面にカー
ボン等の摩耗されにくい突起形成材料を成膜し、それを
突起パターンの形成されたマスクを介してドライエッチ
ングし、マスクで覆われた領域以外の部分を完全に除去
することにより、マスクパターンに見合った形状の突起
を形成する方法がある。これに関連する技術としては例
えば、特開平8−69674号公報等が挙げられる。し
かし、これらの方法では、突起の側壁及びレール面はヘ
ッド部材であるセラミックス材料または、セラミックス
材料とカーボン膜の接着層が露出してしまう。セラミッ
クスが露出している場合には、ディスクとの接触により
クラッシュの原因になり易く、接着層が露出している場
合には、ディスクとの接触により接着層が摩耗して突起
が剥離したり、接着層の下のセラミックスが露出して前
述の通りクラッシュの原因になるという問題点があっ
た。
Further, a projection-forming material such as carbon is formed on the slider rail surface of the head, which is hard to be worn, and the film is dry-etched through a mask having a projection pattern formed thereon, thereby forming a portion other than the area covered by the mask. Is completely removed to form a projection having a shape corresponding to the mask pattern. As a technique related to this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-69674 and the like can be mentioned. However, according to these methods, the ceramic material as the head member or the adhesive layer between the ceramic material and the carbon film is exposed on the side wall and the rail surface of the projection. If the ceramic is exposed, it is likely to cause a crash due to contact with the disk, and if the adhesive layer is exposed, the adhesive layer will wear due to contact with the disk and the projections will peel off, As described above, there is a problem that the ceramic under the adhesive layer is exposed and causes a crash.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、上記従来技術の問題点を解決することにあり、ス
ライダー面に少なくとも突起を有し、突起形成領域を設
計すればヘッド浮上面形状を凸部とすることも可能な、
在来のスライダーの信頼性を飛躍的に高めることのでき
る改良されたスライダーの構造と、その製造方法、すな
わちスライダー浮上面に粘着、放電及び腐食防止が可能
となる突起を精度良く、かつ量産性良く形成することの
できる改善されたスライダーの製造方法とを提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has at least a projection on a slider surface, and if a projection formation region is designed, the head floating surface shape can be improved. It is also possible to use a convex part,
An improved slider structure that can dramatically increase the reliability of conventional sliders, and its manufacturing method, that is, a protrusion that enables adhesion, discharge, and corrosion prevention to the slider air bearing surface is accurately and mass-produced. An object of the present invention is to provide an improved slider manufacturing method which can be formed well.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】スライダー浮上面へ形成
する突起、並びに浮上面形状を、いくつかの形成手段を
用いて検討した結果、制御性よくスライダー表面の単独
層フィラーを酸化、体積膨張させることを見出すことが
できた。具体的な形成手段を以下に記述する。まず、代
表的なスライダー材料としてAl23TiC(Al
23:40%、TiC:60%)を用いた磁気ヘッドについ
て検討を行った。前処理として、ヘッド素子部を保護す
るために素子部が埋め込まれているAl23部分上には
a−Si膜を1〜10nm程度堆積させた。その後、素子
部を除くスライダー面に酸化処理を行うために、酸素を
用いたRIE等によりTiC単独フィラー部分を酸化さ
せ体積膨張させた。このときの突起高さは、処理時間、
放電電力、酸素ガス流量等を用いて精度よく制御するこ
とができた。請求項に掲げているその他の酸化方法(熱
酸化法、エキシマレーザを用いた局所的熱酸化法、酸化
剤を用いたポリシング法)についても検討を行ったがい
ずれの方法でも可能であった。これらの酸化方法を組み
合わせた方法についても、検討を行ったが、適度な加熱
と酸素RIE処理の組み合わせが精度よく突起高さを制
御可能であった。
As a result of examining the projections formed on the slider floating surface and the shape of the floating surface using several forming means, the single layer filler on the slider surface is oxidized and expanded in volume with good controllability. I was able to find that. Specific forming means will be described below. First, Al 2 O 3 TiC (Al
2 O 3: 40%, TiC : was studied magnetic head using the 60%). As a pretreatment, an a-Si film was deposited to a thickness of about 1 to 10 nm on the Al 2 O 3 portion in which the element portion was embedded to protect the head element portion. Thereafter, in order to oxidize the slider surface excluding the element portion, the TiC-only filler portion was oxidized by RIE using oxygen to expand the volume. The projection height at this time is determined by the processing time,
Accurate control was possible using discharge power, oxygen gas flow rate, and the like. Other oxidation methods (thermal oxidation method, local thermal oxidation method using excimer laser, polishing method using an oxidizing agent) described in the claims were also examined, but any method was possible. Although a method combining these oxidation methods was also studied, a combination of appropriate heating and oxygen RIE treatment could control the height of the projections with high accuracy.

【0009】制御される突起の高さは、磁気ディスク面
上の浮上量の関係から決定され、好ましい高さとして30
〜50nmを考慮して処理を行った。本処理後、スライダ
ー表面にはABS保護膜の接着層a−Si膜を0.5〜3
nm形成し、ABS保護膜としては従来から知られてい
るアモルフィスカーボンやダイヤモンドライクカーボン
等のカーボン系薄膜を3〜20nm形成した。
The height of the protrusion to be controlled is determined from the relationship of the flying height on the magnetic disk surface, and is preferably 30 degrees.
Processing was performed taking into account 〜50 nm. After this treatment, an adhesive layer a-Si film of an ABS protective film is formed on the slider surface by 0.5 to 3 mm.
As an ABS protective film, a carbon-based thin film of 3 to 20 nm, such as conventionally known amorphous carbon or diamond-like carbon, was formed.

【0010】また、スライダー浮上面の突起形成領域を
変化させることによって、スライダー浮上面凸形状を制
御できることを確認した。逆に、局所的(例えば、スラ
イダー面の3点の領域のみ)な部分にのみ突起を形成し
た場合などは、浮上面形状は大きく変化はしない。
It has also been confirmed that the convex shape of the slider floating surface can be controlled by changing the projection forming area on the slider floating surface. Conversely, when the protrusions are formed only in local portions (for example, only in three regions of the slider surface), the floating surface shape does not change significantly.

【0011】また、スライダーは、2元系以上の材料か
らなるスライダー材で、酸化可能なフィラーを持てば、
本処理は可能である。例えば、AlTiC(Al23
TiC)、ジルコニア、チタン酸カルシウム、α−ヘマ
タイト、SiCのいずれかを用いたことを特徴とする磁
気ヘッドについては既に検討し、同様な効果が得られ
た。
[0011] The slider is a slider material composed of two or more binary materials and having an oxidizable filler.
This processing is possible. For example, AlTiC (Al 2 O 3 +
A magnetic head characterized by using any one of TiC), zirconia, calcium titanate, α-hematite and SiC has already been examined, and similar effects have been obtained.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図1に示
す。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

【0013】まず図1(a)にはAlTiCスライダーブ
ロック1の断面概略図を示している。本図においてアル
ミナ(Al23)2にフィラーとして埋め込まれている
チタンカーバイト(TiC)3を確認することができ
る。本発明では、主にスライダー浮上面となるA面側の
表面に点在するチタンカーバイトフィラー3を化学的に
酸化させることによって任意に酸化チタン(TiO2
4を形成することがポイントとなる。酸化させること
で、フィラーとしての体積膨張を期待して突起及びスラ
イダー面方向のゆがみを形成するわけである。酸化処理
の方法としては、請求項6〜9にあるようTiC表面を
熱酸化処理、酸素を用いたRIE等によるプラズマ酸化
処理、エキシマレーザを用いた局所的な加熱により熱酸
化処理、クロム剤、低濃度過酸化水素水といった酸化剤
を用いたポリシング処理等がある。図1(b)には、酸化
処理後のスライダーブロックの断面図を示しているが、
A面側表面に点在したチタンカーバイトフィラー3が酸
化チタン4となって隆起し、突起を形成していることが
わかる。また、フィラー自身の体積膨張によって、図1
(b)に示すようスライダーブロックの凸のゆがみも形成
される。ただし、ゆがみは酸化領域を設計すれば、大き
くも小さくもすることが可能である。次に、図1(c)
では、形成された突起付スライダー浮上面に浮上面保護
膜5を形成している。浮上面保護膜5としてはアモルフ
ァスカーボンやダイヤモンドライクカーボン等のカーボ
ン系薄膜を形成するが、特にその製造方法としてはカバ
レッジのよいCVD方式を用いたものがより良い。この
ようにして形成された磁気ヘッド9の外観概略図を図2
に示す。図2中のヘッド素子部6は、図1の処理を行う
間はヘッド素子部6を保護するために素子部が埋め込ま
れているAl23部分上にa−Si膜を1〜10nm程度
堆積させている。本実施例では、突起形成はスライダー
レール7の浮上面8のみに形成している。
FIG. 1A is a schematic sectional view of an AlTiC slider block 1. In this figure, titanium carbide (TiC) 3 embedded in alumina (Al 2 O 3 ) 2 as a filler can be confirmed. In the present invention, titanium carbide (TiO 2 ) is arbitrarily arbitrarily formed by chemically oxidizing the titanium carbide filler 3 scattered mainly on the surface on the side of the A surface serving as the slider floating surface.
The point is to form 4. By oxidizing, the projection and the distortion in the slider surface direction are formed in expectation of volume expansion as a filler. As the method of the oxidation treatment, a thermal oxidation treatment of the TiC surface, a plasma oxidation treatment by RIE or the like using oxygen, a thermal oxidation treatment by local heating using an excimer laser, a chromium agent, etc. There is a polishing treatment using an oxidizing agent such as a low-concentration hydrogen peroxide solution. FIG. 1B shows a cross-sectional view of the slider block after the oxidation treatment.
It can be seen that the titanium carbide fillers 3 scattered on the surface on the A side become titanium oxide 4 and protrude to form protrusions. Also, due to the volume expansion of the filler itself, FIG.
As shown in (b), a convex distortion of the slider block is also formed. However, the distortion can be increased or decreased by designing an oxidized region. Next, FIG.
In the above, the floating surface protection film 5 is formed on the formed slider floating surface with projections. As the air bearing surface protection film 5, a carbon-based thin film such as amorphous carbon or diamond-like carbon is formed. In particular, a method using a CVD method with good coverage is better as a manufacturing method. FIG. 2 is a schematic external view of the magnetic head 9 thus formed.
Shown in The head element section 6 in FIG. 2 has an a-Si film of about 1 to 10 nm on the Al 2 O 3 portion in which the element section is embedded to protect the head element section 6 during the processing of FIG. Has been deposited. In this embodiment, the protrusions are formed only on the floating surface 8 of the slider rail 7.

【0014】図3には、酸化処理前後のスライダーレー
ル7面の状態を原子間力顕微鏡により観察した結果を示
している。図3(a)は酸化処理前であり図3(b)は酸化処
理後である。ここで、酸化処理方法としては、加熱と酸
素プラズマアッシング処理を同時に行う方法を採用し
た。加熱温度は約120度とし、酸素プラズマ処理条件は
RF電力300W,アルゴンガス圧66.7Pa(0.5Torr)として
処理を行った。図3の処理前後の写真を比較すると処理
後の表面状態は明らかにフィラー部分が体積膨張し隆起
している様子を観察することができる。本写真での突起
の平均高さは約30nm程度であるが、突起高さは、酸化
処理条件を変化させたり、処理時間を制御することによ
って任意に選択可能である。図4には走査型電子顕微鏡
を用いた観察結果を示している。図4(a−1)、(a−2)
は、未処理基板のそれぞれ断面プロファイルと正面から
の観察写真であり、図4(b−1)、(b−2)は酸化処理後
(処理内容は低濃度過酸化水素水を用いたポリシング処
理)の断面プロファイルと正面からの観察写真である。
本写真からもフィラー部分が突起形成されている様子を
確認できる。
FIG. 3 shows the result of observing the state of the slider rail 7 surface before and after the oxidation treatment with an atomic force microscope. FIG. 3A shows the state before the oxidation treatment, and FIG. 3B shows the state after the oxidation treatment. Here, as the oxidation treatment method, a method of simultaneously performing heating and oxygen plasma ashing was adopted. The heating temperature was about 120 ° C., and the oxygen plasma processing conditions were RF power of 300 W and argon gas pressure of 66.7 Pa (0.5 Torr). Comparing the photographs before and after the treatment in FIG. 3, the surface state after the treatment can clearly be observed in a state where the filler portion is expanded in volume and raised. The average height of the projections in this photograph is about 30 nm, but the height of the projections can be arbitrarily selected by changing the oxidation processing conditions or controlling the processing time. FIG. 4 shows the results of observation using a scanning electron microscope. Fig. 4 (a-1), (a-2)
Fig. 4 (b-1) and (b-2) show the cross-sectional profile of the unprocessed substrate and the photograph taken from the front, respectively. 3) is a cross-sectional profile and an observation photograph from the front.
From this photograph, it can be confirmed that the filler portions are formed as protrusions.

【0015】次にフィラーの突起形成を行った場合の酸
化処理方法によって突起高さがどのように制御できるか
について図5及び図6に示す。図5は、酸素プラズマ処
理条件を一定(RF電力500W,アルゴンガス圧66.7Pa
(0.5Torr))として処理時間を任意に変化させた場合の
結果を示している。本結果によれば処理時間を増加させ
ることにより、突起の平均高さも増加する傾向を確認す
ることができ、この関係より、任意高さの突起形成が制
御性よくできることがわかった。一方、図6には、熱酸
化処理条件(酸素導入量、処理時間)を一定として、加
熱処理温度を任意とした場合の結果を示している。本結
果においても加熱温度を増加させることにより、突起の
平均高さも増加する傾向を確認することができ、任意高
さの突起形成が制御性よくできることがわかった。
Next, FIGS. 5 and 6 show how the height of the protrusion can be controlled by the oxidation treatment method when the protrusion of the filler is formed. FIG. 5 shows that the oxygen plasma processing conditions are constant (RF power 500 W, argon gas pressure 66.7 Pa).
(0.5 Torr)) and the result when the processing time is arbitrarily changed. According to this result, it can be confirmed that the average height of the projections tends to increase by increasing the processing time. From this relationship, it was found that the projections having an arbitrary height can be formed with good controllability. On the other hand, FIG. 6 shows the results when the thermal oxidation processing conditions (oxygen introduction amount, processing time) are constant and the heat processing temperature is arbitrary. Also in the present results, it can be confirmed that increasing the heating temperature increases the average height of the protrusions, and it can be seen that the formation of protrusions of any height can be controlled with good controllability.

【0016】上記のように形成する突起部分を、図7に
示すような突起8のパターンに設計した場合について検
討を行った。パターン形成には同様なデザインのマスク
を介して酸化処理を行うことにした。本パターンでは、
突起形成面積がスライダーレール7表面積の10%以下
と小さいためスライダー自身のゆがみは大きく発生しな
い。このようにして形成されたスライダー表面に浮上面
保護膜としてダイヤモンドライクカーボン薄膜を、カバ
レッジのよいCVD方式を用いて10nm形成し、CS
S方式によるスライダーの磁気ディスクに対する粘着力
について検討を行った。本実施例では、突起8の総面積
は、0.01mm2であり、高さはレール面から10〜
50nmについて検討を行った。表面粗さRpが約7n
mのディスク上で、潤滑剤が2nm塗布された平滑ディ
スク上で初期最大粘着力を測定したところ、図8に示す
ような結果が得られた。本実施例による突起8を形成し
たスライダーでは、突起高さ30nm以上において初期
最大粘着力は約3gfとなることがわかった。
The case where the protrusion formed as described above was designed in a pattern of the protrusion 8 as shown in FIG. 7 was examined. For the pattern formation, an oxidation treatment is performed through a mask having a similar design. In this pattern,
Since the projection formation area is as small as 10% or less of the surface area of the slider rail 7, the slider itself does not greatly deform. A diamond-like carbon thin film is formed on the slider surface thus formed as a floating surface protection film to a thickness of 10 nm by using a CVD method having good coverage, and
The adhesion of the S-type slider to the magnetic disk was studied. In this embodiment, the total area of the projections 8 is 0.01 mm 2 and the height is 10 to 10 mm from the rail surface.
A study was performed for 50 nm. Surface roughness Rp is about 7n
When the initial maximum adhesive strength was measured on a smooth disk coated with a lubricant of 2 nm on a disk of m, the result as shown in FIG. 8 was obtained. It was found that the slider having the projections 8 according to the present example had an initial maximum adhesive strength of about 3 gf at a projection height of 30 nm or more.

【0017】図7に示したような部分的なヘッド浮上面
への酸化処理方法では、スライダー本体の大きなゆがみ
を誘発することはないが、例えば、図2に示すようにス
ライダーレール面全て、あるいは、スライダー浮上面全
面といった領域を酸化処理することによってスライダー
自身にゆがみを誘発させることができる。これは、従来
技術においてタッチラップと呼ばれる、機械的にヘッド
浮上面を研磨し凸部を形成する方法や、ヘッド浮上面に
溝を機械的に加工痕を残すことで、加工ゆがみを誘発さ
せ凸部を形成する方法と同様な効果、即ち、先に示した
ような粘着力の低減を期待することができる。即ち、酸
化することにより、スライダー面のを粗化するフィラー
突起形成ばかりでなく、スライダー自身も粘着を発生し
にくい凸形状とすることが可能となった。図9(a)には
処理前のAlTiC基板(パターニングしたヘッド素子
ではない)を非接触光干渉式表面形状測定器(WYKO
製TOPO3D)を用いて測定した三次元図を示してお
り、図9(b)には、熱酸化処理後の同基板の三次元図を
示しているが、図9(a),(b)を比較すれば明らかなよう
に酸化処理を行った面を凸部としてゆがみが誘起されて
いることがわかる。変形量は、基板長手方向が短手方向
より変形量が大きいことが確認できた。勿論、ゆがみの
変形量はスライダー面の酸化する領域を設計することに
より様々に変更することが可能である。図9(c)にはヘ
ッド素子としてパターニングされたAlTiC基板にど
うような熱酸化プロセスを用いて得られたヘッド素子を
示している。これらの得られた変形量がどの程度である
かを図10に示す。本実施結果から熱酸化処理時間を変
更することにより平面度変形量P−V値として0〜15
0nm程度を確認することができた。この実施例では、
前述したフィラー突起が3nm程度の条件でもP−V値
の違いを確認することが可能であるため、請求項3にお
いて、突起高さを3〜50nmとすることを特徴とする
磁気ヘッド及び、その製造方法と言及している。
In the method of oxidizing the partial flying surface of the head as shown in FIG. 7, a large distortion of the slider body is not induced, but, for example, as shown in FIG. By oxidizing a region such as the entire surface of the slider floating surface, distortion of the slider itself can be induced. This is called a touch wrap in the prior art, a method of mechanically polishing the head air bearing surface to form a convex portion, or mechanically leaving a groove on the head air bearing surface to form a processing mark, thereby inducing a processing distortion. The same effect as the method of forming the portion, that is, the reduction in the adhesive strength as described above can be expected. That is, by oxidizing, not only the formation of filler protrusions for roughening the slider surface, but also the slider itself can be formed into a convex shape that is less likely to cause sticking. FIG. 9 (a) shows an AlTiC substrate (not a patterned head element) before processing on a non-contact optical interference type surface profiler (WYKO).
FIG. 9 (b) shows a three-dimensional view of the same substrate after thermal oxidation treatment, and FIG. 9 (a), (b) As is clear from the comparison, distortion is induced by using the surface subjected to the oxidation treatment as a convex portion. As for the amount of deformation, it was confirmed that the amount of deformation was larger in the longitudinal direction of the substrate than in the shorter direction. Of course, the amount of deformation of the distortion can be variously changed by designing the oxidized region of the slider surface. FIG. 9C shows a head element obtained by using a thermal oxidation process on an AlTiC substrate patterned as a head element. FIG. 10 shows the magnitude of these obtained deformation amounts. By changing the thermal oxidation treatment time from the result of this embodiment, the flatness deformation amount PV value is 0 to 15
About 0 nm could be confirmed. In this example,
The magnetic head according to claim 3, wherein the height of the protrusion is 3 to 50 nm, since the difference in PV value can be confirmed even under the condition that the filler protrusion is about 3 nm. It refers to the manufacturing method.

【0018】図11には本発明の磁気ヘッドを搭載した
磁気ディスク装置の構成を示している。磁気ヘッドスラ
イダー9はサスペンション10に取り付けられ、スライ
ダーレール面を磁気ディスク11に対向するように組み
込まれている。
FIG. 11 shows the configuration of a magnetic disk drive on which the magnetic head of the present invention is mounted. The magnetic head slider 9 is attached to a suspension 10 and is incorporated so that the slider rail surface faces the magnetic disk 11.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、今後、面記録密度が向
上するのに伴い、薄膜磁気ヘッドスライダーの低浮上化
に伴う、磁気ヘッドのスライダー浮上面に粘着、放電及
び腐食防止のため、スライダー面に少なくとも突起を有
し、突起形成領域を設計すればヘッド浮上面形状を凸部
とすることも可能な、在来のスライダーの信頼性を飛躍
的に高めることのできる改良されたスライダーの構造
と、その製造方法(突起を精度良く、かつ量産性良く形
成する)を提供する。また、本発明を用いれば、ダウン
サイジング化されていく超小型磁気ヘッドのスライダー
面加工を大幅に短縮することが可能となる。
According to the present invention, as the areal recording density is improved in the future, the thin film magnetic head slider is made to adhere to the slider floating surface and to prevent discharge and corrosion due to the low flying height of the slider. An improved slider that has at least a protrusion on the slider surface and can form a protrusion on the head floating surface if the protrusion formation region is designed, which can dramatically improve the reliability of a conventional slider Provided is a structure and a method of manufacturing the same (forming projections with high accuracy and high productivity). Further, according to the present invention, it is possible to greatly reduce the slider surface processing of the downsized ultra-small magnetic head.

【0020】さらに、本発明の磁気ヘッドスライダー製
造方法によればディスク上での初期粘着力を大幅に低減
可能な磁気ヘッドスライダーが得られる。
Further, according to the method of manufacturing a magnetic head slider of the present invention, a magnetic head slider capable of greatly reducing the initial adhesive force on a disk can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の製造工程概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing process of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明を適用したMR磁気ヘッド概略図であ
る。
FIG. 2 is a schematic diagram of an MR magnetic head to which the present invention is applied.

【図3】本発明実施前後の磁気ヘッドスライダー面を原
子間力顕微鏡により観察した結果を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a result of observing a slider surface of a magnetic head before and after the present invention by an atomic force microscope.

【図4】本発明実施前後の磁気ヘッドスライダー面を走
査型電子顕微鏡により観察した結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a result of observing a slider surface of a magnetic head before and after the implementation of the present invention with a scanning electron microscope.

【図5】本発明を実施した場合の酸素プラズマ処理時間
と平均突起高さとの実験結果を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing experimental results of oxygen plasma processing time and average projection height when the present invention is implemented.

【図6】本発明を実施した場合の熱酸化処理温度と平均
突起高さとの実験結果を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing experimental results of a thermal oxidation treatment temperature and an average projection height when the present invention is carried out.

【図7】本発明を適用したMR磁気ヘッドスライダー面
概略図である。
FIG. 7 is a schematic diagram of an MR magnetic head slider surface to which the present invention is applied.

【図8】本発明を実施したMR磁気ヘッドの突起高さと
ヘッド−ディスク間の粘着力についての実験結果を示す
図である。
FIG. 8 is a view showing an experimental result of a projection height and an adhesive force between a head and a disk of an MR magnetic head embodying the present invention.

【図9】本発明実施前後のスライダー基板及び本発明実
施後の磁気ヘッド面を非接触光干渉式表面形状測定器に
より観察した結果を示す図である。
FIG. 9 is a view showing the results of observing a slider substrate before and after the present invention and a magnetic head surface after the present invention by a non-contact light interference type surface shape measuring instrument.

【図10】本発明を実施した場合の熱酸化処理時間とヘ
ッド平面変形量(P−V)との実験結果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing experimental results of thermal oxidation treatment time and head plane deformation (PV) when the present invention is carried out.

【図11】本発明を適用した磁気ヘッドを用いた磁気デ
ィスク装置の概略図である。
FIG. 11 is a schematic diagram of a magnetic disk drive using a magnetic head to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁気ヘッド用基板、2…アルミナ材、3…チタンカ
ーバイト材、4…酸化チタン、5…浮上面保護膜、6…
磁気素子部、7…スライダーレール部、8…突起形成領
域、9…磁気ヘッド、10…サスペンション、11…磁
気ディスク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate for magnetic heads, 2 ... Alumina material, 3 ... Titanium carbide material, 4 ... Titanium oxide, 5 ... Floating surface protection film, 6 ...
Magnetic element portion, 7: slider rail portion, 8: protrusion forming region, 9: magnetic head, 10: suspension, 11: magnetic disk.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 21/21 101 G11B 21/21 101L (72)発明者 藤巻 成彦 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 柏瀬 英一 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 中川 宣雄 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 QA03 RA02 SA03 5D111 AA24 DD04 DD24 EE02 FF14 GG09 HH08 JJ08 KK09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G11B 21/21 101 G11B 21/21 101L (72) Inventor Shigehiko Fujimaki 1-280 Higashi Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Stock (72) Inventor Eiichi Kashiwase 1-280 Higashi-Koigakubo, Kokubunji-shi, Tokyo Tokyo, Japan Inside (72) Inventor Norio Nakagawa 2880 Kozu, Kodahara, Kanagawa Prefecture F term in the system division (reference) 5D042 NA02 PA01 PA05 PA09 QA03 RA02 SA03 5D111 AA24 DD04 DD24 EE02 FF14 GG09 HH08 JJ08 KK09

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2元系以上の材料からなるスライダー材
の媒体対向面となる表面にカーボン系保護膜を形成して
製造する磁気ヘッドにおいて、カーボン系保護膜形成前
の該スライダー表面に存在する単独層フィラーを突起と
して形成し、表面を粗らしたことを特徴とする磁気ヘッ
ド及び、その製造方法。
1. A magnetic head manufactured by forming a carbon-based protective film on a surface serving as a medium facing surface of a slider material made of a binary material or more, which exists on the slider surface before the carbon-based protective film is formed. A magnetic head characterized in that the surface is roughened by forming a single-layer filler as a projection, and a method of manufacturing the same.
【請求項2】 請求項1のスライダーにおいて、該スラ
イダーの表面を粗らす領域を設計することにより、単独
層フィラーの突起形成と同時にスライダー面方向へのフ
ィラーの体積膨張によってスライダー表面に、加工ゆが
みを誘発して前記媒体対向面の平面形状を制御すること
を特徴とする磁気ヘッド及び、その製造方法。
2. The slider according to claim 1, wherein the surface of the slider is designed so as to roughen the surface of the slider. A magnetic head and a method of manufacturing the same, wherein the planar shape of the medium facing surface is controlled by inducing distortion.
【請求項3】 請求項1及び2において、突起高さを3
〜50nmとすることを特徴とする磁気ヘッド及び、そ
の製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the height of the protrusion is 3
A magnetic head having a thickness of about 50 nm and a method of manufacturing the same.
【請求項4】 請求項1において、スライダー材料とし
て、少なくともAlTiC(Al23+TiC)、ジルコ
ニア、チタン酸カルシウム、α−ヘマタイト、SiCの
いずれかを用いたことを特徴とする磁気ヘッド。
4. The magnetic head according to claim 1, wherein at least one of AlTiC (Al 2 O 3 + TiC), zirconia, calcium titanate, α-hematite, and SiC is used as the slider material.
【請求項5】 請求項1において、カーボン系保護膜と
してC膜、C−H膜、C−N膜を用いたことを特徴とす
る磁気ヘッド及び、その製造方法。
5. The magnetic head according to claim 1, wherein a C film, a C—H film, and a C—N film are used as the carbon-based protection film, and a method of manufacturing the same.
【請求項6】 請求項1及び2,3の単独層フィラーを
実現する手段として、少なくとも該単独層を酸化させ、
例えば、TiC表面を熱酸化させることによってTiO
2として体積膨張によりフィラー突起を形成した磁気ヘ
ッド及び、その製造方法。
6. A means for realizing the single layer filler according to claim 1, 2 or 3, wherein at least the single layer is oxidized,
For example, by thermally oxidizing the TiC surface,
2. A magnetic head in which filler protrusions are formed by volume expansion, and a method of manufacturing the same.
【請求項7】 請求項1及び2,3の単独層フィラーを
実現する手段として、少なくとも該単独層を酸素を用い
たRIE等により酸化させ、例えばTiCをTiO2
して突起および体積膨張を発生させることによって制御
性よく突起を形成した磁気ヘッド及び、その製造方法。
7. A means for realizing the single layer filler according to claim 1, 2 or 3, wherein at least the single layer is oxidized by RIE using oxygen, for example, TiC is converted into TiO 2 to generate protrusions and volume expansion. And a method of manufacturing the same.
【請求項8】 請求項1及び2,3の単独層フィラーを
実現する手段として、少なくとも該単独層にエキシマレ
ーザを用いた局所的な加熱により熱酸化させ、例えばT
iCをTiO2として突起および体積膨張を発生させる
ことによって形成した磁気ヘッド及び、その製造方法。
8. A means for realizing the single-layer filler according to claim 1, 2 or 3, wherein at least the single layer is thermally oxidized by local heating using an excimer laser.
A magnetic head formed by using iC as TiO 2 to generate protrusions and volume expansion, and a method of manufacturing the same.
【請求項9】 請求項1及び2,3の単独層フィラーを
実現する手段として、少なくとも該単独層を研磨加工す
る際、例えば、クロム酸、低濃度過酸化水素水といった
酸化剤を同時に用いることにより、制御性よく高硬度の
フィラーを酸化、体積膨張させ突起として残すポリシン
グ方法を応用して形成した磁気ヘッド及び、その製造方
法。
9. As means for realizing the single layer filler according to claim 1, at least when the single layer is polished, an oxidizing agent such as chromic acid or low-concentration hydrogen peroxide is used at the same time. And a magnetic head formed by applying a polishing method that oxidizes and expands a high-hardness filler with good controllability and leaves it as a protrusion, and a method of manufacturing the same.
【請求項10】 請求項1から9までの何れかに該当す
る磁気ヘッド及びその製造方法を用いた磁気ディスク装
置。
10. A magnetic disk drive using the magnetic head according to claim 1 and a method for manufacturing the same.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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